JPH0326060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄道模型車輌のような２線集電式移
動物を検知する装置に関する。

電動式の鉄道模型やモデルカーレーシングにお
いては、一般に２本のレールの間に必要な電圧を
印加し、移動物としての模型車輌を印加電圧の極
性に対応した方向に走行させるようにしている
が、単に車輌を走行させるだけでなく、興趣を更
に深めるための手段として、レールの他に建物や
信号等の各種アクセサリーを設置することも広く
行われている。

鉄道模型の場合について述べると、代表的なア
クセサリーとして信号機や踏切がある。これら
は、模型車輌の位置と進行方向に応じて動作が制
御されるものであるので、これらを設置する場合
には、模型車輌の位置と進行方向を検出すること
が必要である。従来行われている位置検出の方法
は、給電レール上の所定位置に機械的な検出スイ
ツチ（例えばリレースイツチ）を取り付け、車輌
が通過するとき車輪が接触することによつて検出
スイツチが動作し、車輌を検知することである。
また、模型車輌の進行方向は、給電レール上に適
当な間隔をとつて２個のスイツチを配置し、その
どちらが先に動作したかによつて検知することが
できる。ところが、このような機械的検出スイツ
チを用いる方法は、取付けに際しレールを加工し
なければならず、その上接触不良を生じ易いとい
う欠点がある。

次に、車輌の検知に当たつてはその長さが問題
となる。すなわち、車輌ないし列車の長さは種々
様々であるが、いかなる長さの列車に対しても信
号機及び踏切は常に同じ動作、すなわち列車が警
戒区間に入つたとき必要な動作をし、その区間を
列車が通過するまで動作を継続することが要求さ
れる。そこで、従来は予め定めた検出区間の両側
にセンサ（検出スイツチ）を設け、当該区間に列
車の先端が進入したとき一方のセンサを作動させ
て検出信号を出力し、その後列車の先端が検出区
間を出るときもう一つのセンサを作動させて検出
を停止するようにしたものが提案されたが、これ
によると、列車が長い場合はその全部が警戒区間
を出ていないにもかかわらず、信号機や踏切が動
作を解除してしまうという欠点があつた。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、機械的な検出手段を用いることなく
且つ移動物の長さ如何によらず、鉄道模型車輌の
ような２線集電式移動物の位置と方向、特に当該
移動物が所定の区間内にその一端側から進入した
ことを検知することができる装置を提供すること
にある。

本発明によれば、上記の目的を達成するものと
して、２本の給電レール上を該給電レールの間に
印加される電圧の極性に対応した方向に移動する
２線集電式移動物を検知する装置において、前記
給電レールの予め定めた区間を他の区間と電気的
に絶縁して検出区間とし、当該検出区間内に電気
抵抗を有する２線集電式移動物が位置した時その
電気抵抗を通つて給電レールの一方から他方へ電
流が流れることによつて発生する入力電圧と予め
定めた基準電圧との差が所定の電圧値より大きい
場合に検出信号を発生する検出回路ユニツトを備
え、前記給電レールの間に電圧を印加する電源に
対し、前記検出区間内の２本の給電レールの一方
は前記検出回路ユニツトを介して接続し、他方は
直接接続することにより、前記検出区間内にその
一端側から進入した２線集電式移動物を検出する
ことを特徴とする２線集電式移動物検知装置が提
供される。

前記検出区間内の２本の給電レールの一方と前
記電源との間には、前記検出信号を発生するとき
の電流の流れる方向が互いに異なる２つの検出回
路ユニツトを並列接続することが好ましい。

本発明の検知装置においては、電気抵抗を有す
る２線集電式移動物が検出区間内に存在しないと
きは、その検出区間内の給電レールの一方から他
方へ電流が流れないので、検出回路ユニツトは検
出信号を発生しない。

しかしながら、２線集電式移動物が検出区間内
にその一端側から進入すると、当該移動物の電気
抵抗を通つて給電レールの一方から他方へ電流が
流れる。このため、検出回路ユニツトの入力電圧
と基準電圧との差が所定値より大きいとき、検出
回路ユニツトは検出信号を発生する。ところが、
２線集電式移動物が検出区間内に他端側すなわち
上記と反対の側から進入すると、その移動物の電
気抵抗を通る電流は、上記と反対の方向すなわち
給電レールの他方から一方に流れるので、検出回
路ユニツトは検出信号を発生しない。

かくして、２線集電式移動物は、検出区間にお
いてその一方の側から進入したときに検知され、
反対側から進入したときは検出されない。従つて
例えば鉄道模型の場合、模型車輌の進行方向にお
いて踏切や信号機の前後のレール部分を検出区間
とし、各検出区間に進入した２線集電式移動物を
検出することにより、踏切や信号機を実物と同様
に車両が所定の距離まで近付いた時に動作させる
ことができる。

以下、添付図面に示す実施例について説明す
る。第１図は、本発明の検知装置によつて作動す
る鉄道模型の単線踏切を示す。この踏切は、レー
ル１を横断する路面を構成している基盤２を有
し、この基盤２上に一対の警報機３ａ，３ｂと一
対の遮断機４ａ，４ｂとを備えている。各警報機
３ａ，３ｂは、夫々一対の電球または発光ダイオ
ード等から成る発光素子５ａ，５ｂを有する。各
遮断機４ａ，４ｂは、夫々図に示す開放位置と略
水平の閉鎖位置との間を回動自在に基端部を支持
された遮断棒６ａ，６ｂと、各遮断棒の基端に取
り付けられてその遮断棒を通常は開放状態にして
おくための重り７ａ，７ｂと、開放状態にある遮
断棒６ａ，６ｂを磁力によつて閉鎖位置まで回動
させるためのソレノイド（後述）を内蔵した支持
部８ａ，８ｂと、閉鎖時に各遮断棒６ａ，６ｂの
自由端を受け止めるＹ字形支持片９ａ，９ｂとで
構成されている。

第２図は上記構成の踏切模型を取り付けた鉄道
模型軌道の一部を模式的に示す図で、給電レール
１は踏切を含む区間がギヤツプ１０にて他の区
間から電気的に絶縁され、更にその前後の区間
及びも同様に電気的に絶縁されている。従つ
て、この踏切及びその近傍の給電レールは、図に
おいて左側から順に通常の給電区間、他の区間
と絶縁された第１の検出区間、踏切を含む第２
の検出区間、同様に絶縁された第３の検出区間
、そして通常の給電区間となつている。

以上の各区間，，，，の給電レール
は、直接または本発明に従つて構成された第３図
の検知装置を介して直流電源に接続されている。
すなわち、第２図の２本の給電レールに上から符
号Ａ，Ｂを付けて区別すれば、通常の給電区間
及びの給電レールＡ及びＢは、夫々模型車輌を
駆動するための直流電源の出力端Ｃ及びＤに接続
されているが、第１、第３の検出区間，の給
電レールの一方Ａは、夫々第４図に示す検出回路
ユニツト１１を介して直流電源の一出力端Ｃに接
続され、もう１つの給電レールＢは直流電源のも
う１つの出力端Ｄに接続されている。また、第２
の検出区間の給電レールＡは踏切の両側にて第
４図のものと一部異なる検出回路ユニツト１２を
介して電源に接続され、もう１つの給電レールＢ
も踏切の両側で電源に接続されている。

本発明によれば、後述のように、最少１つの検
出区間を設定し、従つて最少１つの検出回路ユニ
ツトを設置すれば、その検出区間内に一方の側か
ら進入した車輌ないし列車を検出できるが、図示
の例において３つの検出区間を設定すると共に４
つの検出回路ユニツトを設置してある理由は、い
ずれの方向から列車が進入してきても実際の踏切
と同様の動作ができるようにするためである。

第４図に示す検出回路ユニツト１１について説
明すると、先ず、互いに逆向きの一対のダイオー
ドD₁及びD₂と抵抗R₁とコンデンサＣとが並列接
続され、それらの一端は、コンパレータ１３の入
力端子の一方１３ａに接続されると共に前記各検
出区間の給電レールＡに接続され、D₁，D₂，R₁
及びＣの他端は、所定の直流定電圧Vccを分圧す
る２つの直列抵抗R₂，R₃の間に接続されると共
に前記電源の出力端Ｃに接続される。上記コンパ
レータ１３のもう１つの入力端子１３ｂは、上記
定電圧Vccを分圧する更に２つの直列抵抗R₄，
R₅の間に接続されている。従つて、給電レール
Ａから並列接続されたD₁，D₂，R₁及びＣを通つ
て電源の端子Ｃへ至るラインに電流が流れない限
り、コンパレータ１３の２つの入力端子の各々に
は、各抵抗によるVccの分圧が印加されている。

このコンパレータ１３は、図示の実施例では、
２つの入力の差が所定の値を越えるまではその出
力が相対的に高電位になつているが、入力の差が
所定の値より大きくなると低電圧の出力を発生す
る負論理素子であり、その出力端子１３ｃは抵抗
R₆を介して検出回路ユニツト１１の出力端子Ｅ
に接続されている。なお、この出力端子Ｅと定電
圧Vccが印加される端子との間には抵抗R₇が接続
されている。

上記検出回路ユニツト１１を構成する各回路素
子の値は、この実施例では次のとおりである。す
なわち、ダイオードD₁及びD₂は順方向電圧降下
V_dが0.5〜0.7ボルトのダイオード、抵抗R₁は47k
Ω、コンデンサC₁は100μF、抵抗R₂及びR₃は
夫々1kΩ、抵抗R₄及びR₅は、第３図において第
１の検出区間に接続された検出回路ユニツトで
は夫々33kΩ及び22kΩであり、第３の検出区間
に接続された検出回路ユニツトでは反対に22k
Ω及び33kΩである。更に、抵抗R₆は10kΩ、抵
抗R₇は4.7kΩである。また、コンパレータ１３
としてはIC（集積回路）化された市販のものが使
用され、その駆動電圧としてVcc＝６ボルトが印
加される。

次に、第２の検出区間に接続された検出回路
ユニツト１２は、第３図に示すように、上記検出
回路ユニツト１１から電源端子Ｃ側の分圧抵抗
R₂及びR₃を省略したものである。しかしながら、
各検出回路ユニツト１２は夫々隣の検出回路ユニ
ツト１１と電源端子Ｃにて共通に接続されるの
で、実際には検出回路ユニツト１２にも抵抗R₂
及びR₃による分圧が印加されることになり、両
検出回路ユニツト１１及び１２の動作に実質上相
違はない。

第３図の検知装置では、第１の検出区間及び
第２の検出区間内の踏切より左側の部分に接続
された左側の２つの検出回路ユニツト１１Ｌ及び
１２Ｌは、第２図において左から右へ進行する車
輌を検知するものであり、他方、第３の検出区間
及び第２の検出区間内の踏切より右側の部分
に接続された右側の２つの検出回路ユニツト１１
Ｒ及び１２Ｒは、右から左へ進行する車輌を検知
するものである。そのため、コンパレータ１３
は、左側の検出回路ユニツト１１Ｌ及び１２Ｌに
おいては給電レールＡが（−）で給電レールＢが
（＋）のときに出力し、右側の検出回路ユニツト
１１Ｒ及び１２Ｒにおいては給電レールＡが
（＋）で給電レールＢが（−）のときに出力する
ように設定される。

そこで、左側の検出回路ユニツト１１Ｌにつき
第２図及び第４図を参照して説明する。先ず、第
１の検出区間内に車輌がない状態では、給電レ
ールＡとＢの間に電流が流れないから、コンパレ
ータ１３の入力端子１３ａにはVccを抵抗R₂及び
R₃で分圧した電圧V₁（この実施例ではR₂＝R₃＝
1kΩであるからV₁＝３ボルト）が付加され、も
う１つの入力端子１３ｂにはVccを抵抗R₄及び
R₅で分圧した電圧V₀（この場合R₄＝33kΩ、R₅＝
22kΩであるからV₀＝2.4ボルト）が基準電圧と
して印加されている。そして、、コンパレータ１
３は、前述のように２つの入力端子間の電位差
V₁〜V₀が所定の値（この場合0.6ボルト）を越え
ない限り、その出力端子１３ｃは高電位になつて
いる。

ここで、動力者（モータ搭載車）を先頭とする
列車が通常の給電区間から第１の検出区間へ
進入してきたものとすると、この場合、進行方向
に対して右側の給電レールＢは（＋）、左側の給
電レールＡは（−）であり、動力車のモータを通
つて給電レールＢからＡへ電流が流れるので、第
１の検出区間の給電レールＡから検出回路ユニ
ツト１１ＬのD₁，D₂，R₁及びC₁の並列接続部を
経て電源端子Ｃに至るラインに電流が流れる。す
なわち、電流は給電レールＡから主として順方向
ダイオードD₁を通つて流れるが、このダイオー
ドD₁は順方向に所定の電圧降下V_dを生じ、その
電圧降下は抵抗R₁の両端子間の電圧としてあら
われるので、これに接続したコンパレータ１３の
入力端子１３ａには、抵抗R₂及びR₃による分圧
V₁に抵抗R₁の両端子間電圧V_dを加えた電圧が印
加される。そのため、基準電圧V₀との差が大き
くなつてコンパレータ１３の出力が低電圧とな
り、検出回路ユニツトの出力端子Ｅに検出信号が
生ずる。

この場合において、コンデンサC₁は次のよう
な動作をする。すなわち、模型車輌が給電レール
を走行するとき、動力車のモータその他の電気抵
抗へ通電する車輪とレールとは常時完全に接触し
続けるものではなく、その接触は実際上かなり断
続的である。従つて、抵抗R₁にあらわれる電圧
は一定ではなく、脈動する傾向がある。そこで、
この脈動電圧を平滑化するためにコンデンサC₁
を接続し、その充放電によつてコンパレータ１３
の入力電圧の変動を抑制するようにしてある。

以上の検出動作は、電気抵抗を有する車輌が第
１の検出区間を走行する間続行する。そして、
当該車輌が第１の検出区間から出ると、検出回
路ユニツト１１Ｌには給電レールからの電流が流
れなくなるので、その出力端子Ｅの電圧は元の高
レベルに戻る。この検出回路ユニツト１１Ｌから
の検出信号は、第５図に示すソレノイド励起回路
及び第６図に示す発光及び発音制御回路に入力さ
れて踏切の遮断機及び警報機を作動させるが、こ
れについては後述する。

次に、車輌が第２の検出区間へ入つた場合を
説明すると、この検出区間に対しては第３図に示
す左側の検出回路ユニツト１２Ｌが動作する。す
なわち、この検出回路ユニツト１２Ｌは、前記第
１の検出区間に対する検出回路ユニツト１１Ｌ
と同様に、給電レールＡから電源端子Ｃの方へ流
れる電流によつて検出信号を出力する。

この場合において、第２の検出区間の給電レ
ールに接続されたもう１つの検出回路ユニツト１
２Ｒは、給電レールＡから電源端子Ｃの方へ流れ
る電流によつては動作しない。というのは、この
検出回路ユニツト１２Ｒのコンパレータ１３は、
前記検出回路ユニツト１１Ｌ及び１２Ｌと反対
に、その一方の入力端子１３ａの電圧V₁が基準
入力端子１３ｂの電圧V₀より低い場合に低電位
出力を発生するものであり、それ故、検出回路ユ
ニツト１２Ｒは電源端子Ｃの方からダイオード
D₂を通つて給電レールＡへ電流が流れるときに
検出信号を出力するからである。

かくして、第２図において左から右へ進行する
車輌は、第１の検出区間内へ入つたときに、こ
の区間に対応する検出回路ユニツト１１Ｌによつ
て検知されて踏切を動作させ、その後第２の検出
区間から出たときに、この区間に対応する検出
回路ユニツト１２Ｌからの検出信号を停止させ
る。このとき、車輌は第３の検出区間内へ進入
しているが、この検出区間に対応する検出回路ユ
ニツト１１Ｒは、前記検出回路ユニツト１２Ｒと
同様に、左から右へ進行する車輌に対しては検知
動作をしないので、車輌が第２の検出区間を出
た時点で踏切の動作は停止する。

一方、第２図において右から左へ車輌が進行し
てきた場合には、上記とは逆に、車輌が第３の検
出区間に入つたとき、この区間に対応する検出
回路ユニツト１１Ｒが検出信号を出力して踏切を
動作させ、その後車輌が第２の検出区間の左端
から出たときに、この区間に対応する検出回路ユ
ニツト１２Ｒからの検出信号による踏切の動作を
停止させる。この場合において、左側の２つの検
出回路ユニツト１１Ｌ及び１２Ｌは車輌を検知し
ない。

以上のように、第３図の検知装置によれば、単
線の踏切において車輌が左右いずれの方向に進行
しても、踏切のかなり前方の位置で車輌を検知し
て踏切を動作させ、車輌が踏切を通過したときそ
の動作を解除するという、実物と同じ実感的な動
作を行うことができる。なお、以上の説明では、
電気抵抗を有する車輌としてモータを搭載した動
力車を例示したが、動力車は通常、列車の先頭に
位置するものであるから、これによつて検出区間
への列車の進入を検知することができる。また、
列車が検出区間から出たことの検知は、通常列車
の最後尾に位置しテールライト等の電気抵抗を有
する車輌によつて行うことができる。更に、列車
が長大で１つの検出区間より長い場合には、列車
の中間に室内灯その他の通電部材を有する車輌を
配置すればよい。

ところで、第１図に示す如き踏切を含む軌道に
おいては、車輌は検出区間を走行するだけでな
く、検出区間内で停止する場合もあり、この場合
にも踏切は警報を発生し且つ遮断機で動作させて
いなければならない。しかしながら、上記検出回
路ユニツトは給電レール間に電流が流れることに
よつて検出信号を発生するように構成されている
ので、特に動力車が停止している場合には検知し
ない。そこで、このような場合にも検出信号を発
生するようにするため、上記検出回路ユニツトに
対しては、第４図に示すように、給電レールＢに
抵抗R₈（例えば47kΩ）の一端を接続し、その他
端は、給電レールＡから電源端子Ｃの方へ流れる
電流によつて検出する（すなわち左から右へ走行
する車輌を検知する）場合には定電圧を印加し、
逆向きの電流によつて検出する（すなわち右から
左へ走行する車輌を検出する）場合にはアース
（接地）する。これにより、検出区間内に車輌が
停止している場合でも、動力車のモータを回転さ
せない程度の電流を流すことができ、従つて検出
信号を出力することができる。

次に、第３図の検知装置から出力される検出信
号によつて第１図の踏切の遮断機４ａ，４ｂと警
報機３ａ，３ｂとを夫々動作させる装置について
説明する。

先ず、遮断機４ａ，４ｂの遮断棒６ａ，６ｂを
回動させるためのソレノイドは、例えば第５図に
示す回路によつて励起される。このソレノイド励
起回路は、上記検知装置の出力端子Ｅにベースを
接続したPNPトランジスタ２１と、そのコレク
タに接続された抵抗２２と、この抵抗にベースを
接続したNPNトランジスタ２３と、そのコレク
タに接続した保護用ダイオード２４とを含み、ダ
イオード２４と並列に上記ソレノイド２５が接続
されている。なお、トランジスタ２１のエミツタ
には定電圧Vccが、トランジスタ２３のコレクタ
側にはソレノイド励起用電圧V_dが夫々印加され
ている。

従つて、上記検知装置が低電圧の検出信号を出
力すると、トランジスタ２１のベース電圧が低下
してこのトランジスタ２１がオンし、これによつ
てトランジスタ２３もオンするから、ソレノイド
２５に電流が流れ、ソレノイド２５が励起され
る。このため、第１図の開放位置にある各遮断棒
６ａ，６ｂは夫々のソレノイドによつて閉鎖位置
まで回動せしめられ、踏切が閉じた状態となる。
この閉鎖状態は、第３図の検知装置から検出信号
が出ている限り継続する。

第６図は、上記踏切の各警報器３ａ，３ｂの一
対の発光素子５ａ，５ｂを点滅させると同時に警
報音を発生する回路の一例を示す。この発光及び
発音制御回路は、第３図の検知装置の出力端子Ｅ
に接続されたPNPトランジスタ２１（これは第
５図のソレノイド励起回路と共用される。）が検
出信号によつてオンしたとき動作するもので、ト
ランジスタ２１がオンすると、２つのNAND素
子３１及び３２を含む発光点滅用発振回路３３が
動作し、各NAND素子３１，３２からのパルス
信号（互いに位相が180°ずれている）により、各
一対の発光素子５ａ，５ｂを交互に点滅させる。
これと同時に、２つのNOT素子（インバータ）
３４及び３５を含む発音用発振回路３６からのパ
ルス信号により断続的に且つ発光点滅用発振回路
３３からの信号により点滅と同期して、発音素子
駆動回路３７が発音素子３８を駆動し、踏切の警
報音を発生する。

以上のとおり本発明の実施例として、鉄道模型
の踏切を動作させるための検知装置について説明
したが、本発明はこれに限られず、給電レール上
を移動する２線集電式移動物の検知に広く適用で
きるものである。また特に鉄道模型の踏切や信号
機に使用する場合でも、第１図及び第２図に示し
た単線軌道のみならず、複線に対しても第３図の
検知装置をそのまま適用することができる。すな
わち、複線の場合には、通常、各線毎に列車の進
行方向が互いに逆向きになるように定められるか
ら、各々の進行方向に対応して検出回路ユニツト
の対１１Ｌと１２Ｌ、１１Ｒと１２Ｒを各線に接
続すればよい。

以上のように、本発明の検知装置は、検出区間
内に電気抵抗を有する２線集電式移動物が位置し
た時、その電気抵抗を通つて給電レールの一方か
ら他方へ流れる電流によつて移動物を検知するの
みならず、検出区間内の２本の給電レールの一方
は、入力電圧と基準電圧との差が所定の電圧値よ
り大きいとき検出信号を発生する検出回路ユニツ
トを介して電源に接続し、他方は直接電源に接続
することにより、検出区間内にその一端側から進
入した２線集電式移動物を検出するようにしたも
のであるから、従来の機械的な検出手段を用いた
場合の問題点を解決すると共に、鉄道模型の場合
模型車両の進行方向において踏切や信号機の前後
の検出区間に進入した２線集電式移動物を検出す
ることにより、踏切や信号機に実物同様の動作を
行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の検知装置によつて作動する
鉄道模型踏切の斜視図。第２図は、上記踏切を介
在させた鉄道模型軌道の模式図。第３図は、検知
装置の回路図。第４図は、検知装置を構成する検
出回路ユニツトを示す図。第５図は、上記踏切の
遮断機を動作させるソレノイド励起回路を示す
図。第６図は、上記踏切の発光及び発音制御回路
を示す図。 １……給電レール、２……踏切模型の基盤、３
ａ及び３ｂ……警報機、４ａ及び４ｂ……遮断
機、５ａ及び５ｂ……発光素子、１０……ギヤツ
プ、１１及び１２……検出回路ユニツト、１３…
…コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２本の給電レール上を該給電レールの間に印
   加される電圧の極性に対応した方向に移動する２
   線集電式移動物を検知する装置において、前記給
   電レールの予め定めた区間を他の区間と電気的に
   絶縁して検出区間とし、該検出区間内に電気抵抗
   を有する２線集電式移動物が位置した時その電気
   抵抗を通つて前記給電レールの一方から他方へ電
   流が流れることによつて発生する入力電圧と予め
   定めた基準電圧との差が所定の電圧値より大きい
   場合に検出信号を発生する検出回路ユニツトを具
   備し、前記給電レールの間に電圧を印加する電源
   に対し、前記検出区間内の２本の給電レールの一
   方は前記検出回路ユニツトを介して接続し、他方
   は直接接続することにより、前記検出区間内にそ
   の一端側から進入した２線集電式移動物を検出す
   ることを特徴とする２線集電式移動物検知装置。 ２ 前記検出区間内の２本の給電レールの一方と
   前記電源との間に、前記検出信号を発生するとき
   の電流の流れる方向が互いに異なる２つの検出回
   路ユニツトを並列接続したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の２線集電式移動物検知装
   置。