JP7355676B2

JP7355676B2 - 非常報知灯用回線確認装置

Info

Publication number: JP7355676B2
Application number: JP2020026699A
Authority: JP
Inventors: 真琴手嶋; 一樹宮永; 友樹細川; 隆男三浦; 洋三後藤; 康夫 ▲濱▼下
Original assignee: West Japan Railway Co; Tetsuden Co Ltd
Current assignee: West Japan Railway Co; Tetsuden Co Ltd
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: JP2021131981A

Description

本発明は、駅に設けられた非常報知灯と点灯装置との間の回線の異常の有無を確認するための非常報知灯用回線確認装置に関する。

鉄道において、列車を緊急に止めるための非常ボタンが設けられた駅がある（例えば、特許文献１参照）。非常ボタンは、非常時に駅員又は旅客によって押されるものであり、駅のプラットホームの各番線の上屋柱及び照明柱等に設置される。特許文献１に記載されている非常ボタン（列車非常停止スイッチ）は、ＡＴＣ（自動列車制御装置）に信号を送り、ＡＴＣの停止信号によって列車のブレーキをかける。

ＡＴＣが導入されていない線区の駅に非常ボタンを設ける場合、図５に示すように、非常ボタン５の操作によって点灯する非常報知灯２が設けられる。非常報知灯２は、駅構内における場内信号機の信号柱及びプラットホームの手前等に設置される。列車乗務員は、非常報知灯２の点灯を視認したとき、非常ブレーキをかける。

駅のプラットホームに複数の非常ボタン５が設けられる。非常ボタン回路５１は、それら複数の非常ボタン５が直列接続され、常時通電されている。各非常ボタン５は、筐体の前面にボタンが配置され、筐体内に電気接点を有する。いずれかの非常ボタンが押された場合、電気接点が開き、非常ボタン回路５１の電流が遮断される。非常ボタン回路５１の電流が遮断されると、点灯装置３は、内部の継電器（リレー）のコイルがＯｆｆされて、ｂ接点が閉じ、非常報知灯２との間の回線４に点灯用交流を供給する。非常報知灯２は、点灯用交流を供給されて点灯する。なお、点灯用交流の電圧は、商用電源電圧と同じ約１００Ｖであり、周波数は、駅が属する地域の商用電源周波数と同じ５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。

上述したように、非常ボタン回路５１は、常時通電され、継電器を用いてフェールセーフに構成される。

非常報知灯２と点灯装置３との間の回線４は、通常時に無加圧であるので、断線や短絡の異常が生じても、異常が分かり難い。このため、メンテナンスにおいて、回線４を加圧して異常の有無を確認する必要がある。しかし、非常ボタン５を押して回線４を加圧する検査は、非常報知灯２を点灯し、列車の運転に影響を与えるおそれがあるので実施が容易ではない。

非常報知灯２を点灯しない検定信号を非常報知灯２の回線４（報知灯回路）に出力して、その回線４の断線（開放）や短絡の故障を検知する非常報知灯故障検知装置が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、この非常報知灯故障検知装置は、検知結果が実際の異常の有無と一致しないことがあり、検知結果が不安定であった。

特開平１１－２９７１０６号公報特開２０１６－１４９２３７号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、非常報知灯を点灯せずに、非常報知灯と点灯装置との間の回線の異常の有無を安定的に確認できる非常報知灯用回線確認装置を提供することを目的とする。

本発明の非常報知灯用回線確認装置は、駅に設けられた非常報知灯とそれに点灯用交流を供給する点灯装置との間の回線の異常の有無を確認するための装置であって、前記回線に測定用交流を出力する測定状態と、前記回線から遮断された遮断状態と、前記回線に前記非常報知灯の内部のトランスを消磁するための消磁用交流を出力する消磁状態とを有し、前記測定状態において、前記回線に流れる前記測定用交流に基づいて前記回線の異常を検知し、前記回線に前記点灯用交流を感知したとき、前記遮断状態に遷移し、前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、前記消磁状態に遷移し、前記消磁状態が所定時間経過したとき、前記測定状態に遷移し、前記測定用交流及び消磁用交流は、前記非常報知灯を点灯しない電圧に設定されることを特徴とする。

この非常報知灯用回線確認装置において、最初の前記測定状態の前に、前記消磁状態をさらに有し、その消磁状態が所定時間経過したとき、前記測定状態に遷移してもよい。

この非常報知灯用回線確認装置において、前記測定用交流及び消磁用交流を発生する電源部と、前記測定状態及び消磁状態にかかわる処理を行う検知処理部と、前記回線の前記点灯用交流を感知する保護リレーとを備え、前記測定状態において、前記電源部は、前記回線に前記測定用交流を出力し、前記検知処理部は、前記回線に流れる前記測定用交流の大きさを所定の閾値と比較することによって前記回線の異常を検知し、前記保護リレーは、前記回線に前記点灯用交流を感知したとき、前記電源部及び検知処理部を前記回線から遮断し、前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、その遮断を解除し、前記検知処理部は、前記保護リレーが前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、前記電源部に前記消磁用交流を出力させ、前記消磁状態が所定時間経過したとき、状態を前記測定状態に遷移させることが好ましい。

この非常報知灯用回線確認装置において、前記電源部は、外部電源を降圧して前記測定用交流及び消磁用交流を発生する変圧器を有し、前記閾値は、前記変圧器を用いて前記外部電源から生成されることが好ましい。

この非常報知灯用回線確認装置において、前記閾値は、断線検知用閾値と短絡検知用閾値とがあり、前記測定状態において、前記検知処理部は、前記回線に流れる前記測定用交流の電流の大きさが前記断線検知用閾値未満であるとき、その回線が断線していると検知し、前記測定用交流の電流の大きさが前記短絡検知用閾値を超えているとき、その回線が短絡していると検知することが好ましい。

本発明の非常報知灯用回線確認装置によれば、回線に点灯用交流を感知した後、回線の異常の有無を確認する前に消磁用交流を回線に出力するので、非常報知灯の内部のトランスが消磁され、回線の異常の有無を安定的に確認することができる。また、測定用交流及び消磁用交流は、前記非常報知灯を点灯しない電圧に設定されるので、非常報知灯を点灯せずに回線の異常の有無を確認することができる。

本発明の第１の実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置を接続した非常報知灯を点灯する回路の構成図。同非常報知灯用回線確認装置の状態遷移図。同非常報知灯用回線確認装置の構成図。本発明の第２の実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置の状態遷移図。非常報知灯を点灯する回路の構成図。

本願の発明者は、非常報知灯の回線の異常の検知結果が不安定になる原因を究明するための試験を行った。その試験結果では、同じ検定信号を同じ回線に出力しても、それに対して測定される応答信号が毎回同じとは限らず、測定の再現性が良くない。このため、非常報知灯の回線の異常の検知結果が不安定になる。このような測定の再現性の低さは、高周波帯だけでなく、商用電源周波数においても生じる。本願の発明者は、多数の試験を行い、測定の再現性の低さが非常報知灯の内部構成に起因することを突きとめた。

非常報知灯には、赤色のＬＥＤが用いられている。回線から非常報知灯に供給される点灯用交流は、約１００Ｖであり、それが内部のトランス（ＬＥＤ用トランス）で降圧され、整流されてＬＥＤに供給される。そのトランスは、点灯用交流が供給されると、鉄心が励磁される。点灯用交流が切られると、トランスの鉄心に残留磁束が生じる。その残留磁束がまだ残っている時に検定信号を回線からトランスに入力すると、応答信号が残留磁束に影響される。鉄心の残留磁束の大きさは、点灯用交流が切られたタイミング（位相）によって異なるので、測定の再現性が低くなり、非常報知灯の回線の異常の検知結果が不安定になる。本願の発明者は、このような原因究明に基づいて、本願の非常報知灯用回線確認装置を開発した。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すように、非常報知灯用回線確認装置１は、非常報知灯２と点灯装置３との間の回線４の異常の有無を確認するための装置である。非常報知灯２は、鉄道の駅に設けられる。点灯装置３は、非常報知灯２に点灯用交流を供給する装置である。通常は、回線４は無加圧である。駅のホームに設置された非常ボタン５が押されたとき、点灯装置３は回線４を通して非常報知灯２に点灯用交流を供給し、非常報知灯２が点灯する。点灯用交流の電圧は、約１００Ｖであり、周波数は、駅が属する地域の商用電源周波数と同じ５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。本実施形態では、複数の非常ボタン５が非常ボタン回路５１に直列接続され、複数の非常報知灯２が回線４に並列接続されている。

図２の状態遷移図に示すように、非常報知灯用回線確認装置１は、複数の状態ｓ０～ｓ３を有する。初期状態ｓ０において、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に何も出力していない。

非常報知灯用回線確認装置１がユーザによって起動されると、非常報知灯用回線確認装置１は、測定状態ｓ１に遷移する（イベントｅ０１）。

測定状態ｓ１は、非常報知灯用回線確認装置１が回線４に測定用交流を出力する状態である。測定状態ｓ１において、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に流れる測定用交流に基づいて回線４の異常を検知する（回線４の測定）。

回線４の測定が完了すると、非常報知灯用回線確認装置１がユーザによって停止され、初期状態ｓ０に戻る（イベントｅ１０）。そして、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４から取り外される。

測定中に非常ボタン５が押されることがありうる。その場合、点灯装置３から回線４に点灯用交流が供給される。非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に点灯用交流を感知したとき、遮断状態ｓ２に遷移する（イベントｅ１２）。この遷移は、非常報知灯用回線確認装置１の保護動作である。

遮断状態ｓ２は、非常報知灯用回線確認装置１が回線４から遮断された状態である。遮断状態ｓ２において、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４から遮断されているので、回線４に何も出力せず、回線４の測定を行わない。非常報知灯用回線確認装置１が回線４から遮断されるので、回線４から非常報知灯用回線確認装置１への点灯用交流の逆加圧が防がれるとともに、回線４における点灯用交流と測定用交流の混触が防がれる。

非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に点灯用交流を感知している間、遮断状態ｓ２を保持する（イベントｅ２２）。

非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に点灯用交流を感知しなくなったとき、消磁状態ｓ３に遷移する（イベントｅ２３）。

消磁状態ｓ３は、回線４に消磁用交流を出力する状態である。消磁用交流は、非常報知灯２の内部のトランスを消磁するための交流である。

消磁状態ｓ３において、非常報知灯用回線確認装置１は、消磁用交流は、非常報知灯２の内部のトランスを消磁する。非常報知灯用回線確認装置１は、回線４の測定を行わない。

もし、消磁状態ｓ３において、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に点灯用交流を感知すると、遮断状態ｓ２に遷移する（イベントｅ３２）。この遷移は、非常報知灯用回線確認装置１の保護動作である。

非常報知灯用回線確認装置１は、消磁状態ｓ３が所定時間経過したとき、測定状態ｓ１に遷移する（イベントｅ３１）。所定時間は、非常報知灯２の内部のトランスを消磁するために必要な時間に設定される。

そして、測定状態ｓ１において、非常報知灯用回線確認装置１は、回線４に流れる測定用交流に基づいて回線４の異常を検知する。

非常報知灯用回線確認装置１において、測定用交流及び消磁用交流は、非常報知灯２を点灯しない電圧に設定される。本実施形態では、測定用交流及び消磁用交流の電圧は２４Ｖであり、周波数は、駅が属する地域の商用電源周波数と同じ５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。なお、測定用交流及び消磁用交流の２４Ｖは一例であり、この電圧に限定されない。

非常報知灯用回線確認装置１の構成を説明する。図３に示すように、非常報知灯用回線確認装置１は、筐体に収容される。その筐体の表面には、外部と接続するコネクタ端子、電源スイッチ、検知した異常を表示するＬＥＤ、その表示をリセットするスイッチ等が配置される。

非常報知灯用回線確認装置１は、電源部６と、検知処理部７と、保護リレー８を備える。電源部６は、測定用交流及び消磁用交流を発生する。検知処理部７は、測定状態及び消磁状態にかかわる処理を行う。保護リレー８は、回線４の点灯用交流を感知する。

非常報知灯用回線確認装置１の測定状態ｓ１において、電源部６は、回線４に測定用交流を出力し、検知処理部７は、回線４に流れる測定用交流の大きさを所定の閾値と比較することによって回線４の異常を検知する。

保護リレー８は、回線４に点灯用交流を感知したとき、電源部６及び検知処理部７を回線４から遮断する（イベントｅ１２、ｅ２２、ｅ３２）。保護リレー８は、回線４に点灯用交流を感知しなくなったとき、その遮断を解除する。

検知処理部７は、保護リレー８が回線４に点灯用交流を感知しなくなったとき、電源部６に消磁用交流を出力させる。検知処理部７は、消磁状態ｓ３が所定時間経過したとき、状態を測定状態ｓ１に遷移させる。

電源部６は、変圧器６１を有する。変圧器６１は、外部電源９を降圧して測定用交流及び消磁用交流を発生する。本実施形態では、変圧器６１は、外部電源９の交流を測定用交流及び消磁用交流に降圧する。回線４に流れる測定用交流の大きさと比較される閾値は、変圧器６１を用いて同じ外部電源９から生成される。また、電源部６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を有し、検知処理部７及び保護リレー８等の動作に必要な直流を供給する。

回線４に流れる測定用交流の大きさと比較される閾値は、断線検知用閾値と短絡検知用閾値とがある。非常報知灯用回線確認装置１の測定状態ｓ１において、検知処理部７は、回線４に流れる測定用交流の電流の大きさが断線検知用閾値未満であるとき、その回線４が断線していると検知する。検知処理部７は、測定用交流の電流の大きさが短絡検知用閾値を超えているとき、その回線４が短絡していると検知する。

非常報知灯用回線確認装置１の各構成をさらに詳述する。電源スイッチＳＷのオンによって電源部６が外部電源に電気的に接続され、非常報知灯用回線確認装置１が起動する（イベントｅ０１）。外部電源は、電力会社から供給される交流の商用電源である。外部電源は、非常用発電機や可搬型発電機等の出力であってもよい。

検知処理部７は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、断線検知用比較器及び短絡検知用比較器等を有する。各比較器は、２つの電圧値をアナログで比較する回路であり、オペアンプを用いて構成される。非常報知灯用回線確認装置１の測定状態ｓ１において、測定用交流の電流の大きさは、電流検知用抵抗器７１によって電圧に変換され、整流器で直流電圧にされ、断線検知用比較器及び短絡検知用比較器に入力される。また、変圧器６１の出力が整流され、断線検知用閾値を設定する可変抵抗器で分圧され、断線検知用閾値の電圧値として断線検知用比較器に入力される。断線検知用比較器は、入力された２つの電圧値を比較し、比較結果をＰＬＣに出力する。変圧器６１の同じ出力が、整流され、短絡検知用閾値を設定する可変抵抗器で分圧され、短絡検知用閾値の電圧値として短絡検知用比較器に入力される。短絡検知用比較器は、入力された２つの電圧値を比較し、比較結果をＰＬＣに出力する。なお、測定用交流の電流の大きさと閾値との比較は、上述したアナログの比較に限定されず、例えば、電流検知用抵抗器７１の電圧を整流し、ディジタルに変換してＰＬＣに入力し、ＰＬＣで閾値と比較してもよい。

回線４が断線し、１灯の非常報知灯２が通電しなくなると、測定用電流の大きさが正常時よりも小さくなる。回線４が断線し、複数灯の非常報知灯２が通電しなくなると、測定用電流の大きさがさらに小さくなる。断線検知用閾値は、１灯の非常報知灯２が通電しないときの電流値を検知する値に設定される。また、回線４が短絡すると、測定用電流の大きさが正常時よりも大きくなる。短絡検知用閾値は、短絡時の電流値（短絡電流）を検知する値に設定される。したがって、回線４の断線及び短絡の検知は、高周波を用いる必要が無く、商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の測定用交流を用いて行われる。

検知処理部７は、回線４の断線を検知したとき、断線表示ＬＥＤ７２を点灯し、断線アラームを端子７３に出力する。その端子７３において、正常時に共通端子Ｃが定位端子Ｎに接続され、断線を検出したときは共通端子Ｃが反位端子Ｒに接続される。同様に、検知処理部７は、回線４の短絡を検知したとき、短絡表示ＬＥＤ７４を点灯し、短絡アラームを端子７５に出力する。その端子７５において、正常時に共通端子Ｃが定位端子Ｎに接続され、断線を検出したときは共通端子Ｃが反位端子Ｒに接続される。断線表示ＬＥＤ７２及び短絡表示ＬＥＤ７４の点灯、並びに端子７３及び端子７５によるアラームの出力は保持される。ユーザが表示リセットスイッチ７６を扱うことによって、断線表示ＬＥＤ７２及び短絡表示ＬＥＤ７４が消灯する。外部リセット端子７７にリセット信号を外部から入力することにより、端子７３及び端子７５のアラームの出力が停止する。

保護リレー８は、過電圧リレーであり、測定用交流及び消磁用交流よりも点灯用交流の電圧が高いことにより、回線４の点灯用交流を感知する。保護リレー８が点灯用交流を感知すると、保護動作として、保護リレー８の接点が開き、電源部６及び検知処理部７を回線４から遮断する。保護リレー８は、回線４に点灯用交流を感知しなくなったとき、その遮断を解除する。すなわち、保護リレー８は、回線４に点灯用交流を感知しないとき、保護リレー８の接点が閉じ、電源部６及び検知処理部７を回線４に接続する。

そして、検知処理部７は、消磁接点７８を閉じ、電源部６に消磁用交流を出力させる。検知処理部７は、タイマー機能を有し、所定時間経過したとき、消磁接点７８を開く。これにより、電源部６は測定用交流を回線４に出力するとともに、消磁接点７８に並列の電流検知用抵抗器７１が使用可能になる。

以上、本実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置１によれば、回線４に点灯用交流を感知した後、回線４の異常の有無を確認する前に消磁用交流を回線４に出力するので、非常報知灯２の内部のトランスが消磁され、回線４の異常の有無を安定的に確認することができる。また、測定用交流及び消磁用交流は、前記非常報知灯を点灯しない電圧に設定されるので、非常報知灯を点灯せずに、回線４の異常の有無を確認し、非常報知灯２の内部のトランスを消磁することができる。

保護リレー８が、回線４に点灯用交流を感知したとき、電源部６及び検知処理部７を回線４から遮断するので、電源部６及び検知処理部７を過電圧から保護することができる。

電源部６は、外部電源９を変圧器６１で降圧して測定用交流を発生するので、測定用の高周波信号を発生する必要が無く、構成がシンプルである。また、変圧器６１を用いて同じ外部電源９から閾値を生成するので、外部電源９の電圧が変動しても、測定用交流と閾値が同じように変化して、測定用交流と閾値との比較が外部電源９の電圧変動の影響を受け難い。

閾値に断線検知用閾値と短絡検知用閾値とがあるので、回線４の異常として、回線４の断線と短絡を検知することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置１を図１、図３及び図４を参照して説明する。本実施形態の非常報知灯用回線確認装置１は、第１の実施形態と同様の構成を有し（図１、図３参照）、初期状態ｓ０からの状態遷移のし方が異なる（図４参照）。本実施形態において、第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態の非常報知灯用回線確認装置１は、最初の測定状態ｓ１の前に、消磁状態ｓ３をさらに有し、その消磁状態ｓ３が所定時間経過したとき、測定状態ｓ１に遷移する（イベントｅ３１）

本実施形態に係る非常報知灯用回線確認装置１によれば、最初の測定状態ｓ１の前に、消磁状態ｓ３をさらに有するので、初期状態ｓ０において非常報知灯２の内部のトランスの鉄心に残留磁束が残っていても、そのトランスが消磁され、回線４の異常の有無を安定的に確認することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、測定用交流と消磁用交流の電圧は、非常報知灯２を点灯しない範囲で異なる電圧としてもよい。

１非常報知灯用回線確認装置
２非常報知灯
３点灯装置
４回線
６電源部
６１変圧器
７検知処理部
８保護リレー
ｓ１測定状態
ｓ２遮断状態
ｓ３消磁状態

Claims

駅に設けられた非常報知灯とそれに点灯用交流を供給する点灯装置との間の回線の異常の有無を確認するための非常報知灯用回線確認装置であって、
前記回線に測定用交流を出力する測定状態と、
前記回線から遮断された遮断状態と、
前記回線に前記非常報知灯の内部のトランスを消磁するための消磁用交流を出力する消磁状態とを有し、
前記測定状態において、前記回線に流れる前記測定用交流に基づいて前記回線の異常を検知し、
前記回線に前記点灯用交流を感知したとき、前記遮断状態に遷移し、
前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、前記消磁状態に遷移し、
前記消磁状態が所定時間経過したとき、前記測定状態に遷移し、
前記測定用交流及び消磁用交流は、前記非常報知灯を点灯しない電圧に設定されることを特徴とする非常報知灯用回線確認装置。
最初の前記測定状態の前に、前記消磁状態をさらに有し、その消磁状態が所定時間経過したとき、前記測定状態に遷移することを特徴とする請求項１に記載の非常報知灯用回線確認装置。
前記測定用交流及び消磁用交流を発生する電源部と、
前記測定状態及び消磁状態にかかわる処理を行う検知処理部と、
前記回線の前記点灯用交流を感知する保護リレーとを備え、
前記測定状態において、前記電源部は、前記回線に前記測定用交流を出力し、前記検知処理部は、前記回線に流れる前記測定用交流の大きさを所定の閾値と比較することによって前記回線の異常を検知し、
前記保護リレーは、前記回線に前記点灯用交流を感知したとき、前記電源部及び検知処理部を前記回線から遮断し、前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、その遮断を解除し、
前記検知処理部は、前記保護リレーが前記回線に前記点灯用交流を感知しなくなったとき、前記電源部に前記消磁用交流を出力させ、前記消磁状態が所定時間経過したとき、状態を前記測定状態に遷移させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非常報知灯用回線確認装置。
前記電源部は、外部電源を降圧して前記測定用交流及び消磁用交流を発生する変圧器を有し、
前記閾値は、前記変圧器を用いて前記外部電源から生成されることを特徴とする請求項３に記載の非常報知灯用回線確認装置。
前記閾値は、断線検知用閾値と短絡検知用閾値とがあり、
前記測定状態において、前記検知処理部は、前記回線に流れる前記測定用交流の電流の大きさが前記断線検知用閾値未満であるとき、その回線が断線していると検知し、前記測定用交流の電流の大きさが前記短絡検知用閾値を超えているとき、その回線が短絡していると検知することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の非常報知灯用回線確認装置。