JPH05501530A - 鉄道信号システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の名称〕 鉄道信号システム （技術分野］ 本発明は、鉄道信号システム、特に軌道の所定区間内のレールを一部として利用 した軌道回路装置によってその所定区間内で列車を検出することに関するもので ある。

〔背景技術〕

そのような軌道回路は、列車が軌道のある区間に入って、軌道バラスト（以下の 説明でバラスト抵抗と呼ぶ）により形成された既存の分路抵抗と並列状態で、列 車の車輪と車軸が低いインピーダンス（以下の説明で列車分路インピーダンスと 呼ぶ）をレール間に与えた時に軌道回路の主レール間の分路インピーダンスの変 化を検出することによって、その区間に列車がいることを検出するものである。

図１ａは、レール１及び２の端部の絶縁ジヨイントＸによって定められた軌道区 間を示している。概略的にバッテリ３で示されている電源が区間の一方の端部で レール１及び２間に接続しており、検出器４が区間の他端部でレールｌ及び２間 に接続していることによって、レールを通る軌道回路が形成されている。図１ａ に示されている状態では、検出器４は、レール間に加えられた電圧からバラスト 抵抗による軌道区間での損失を滅じた電圧を記録し、これによってその区間に列 車が入っていないことを表す。

図１ｂに示されているように車輪／車軸セット５がその軌道区間に入り、車軸／ 車軸セット５がレールｌ及び２と良好に電気接触するとした場合、列車分路イン ピーダンスが低いことから、検出器４における電圧がゼロ近くまで降下する。

軌道回路のこの状態は、その軌道区間は使用中であるものと信号システムによっ て解釈される。

今日の鉄道信号システムは、軌道区間が使用中であることを高い信鎖度で検出す ることに依存するものである。誤検出に基づいて信号具または信号装置が決定を 行うことは、危険な状況が発生する原因になる。

軌道回路が高い信幀度で作動するには、車輪及びレール間の電気接触が良好であ ること、及び車輪／車軸セットの導電性が良好であって、レール間を短絡させる ことができる程度に列車分路抵抗が低いことが必要である。しかし、一定の状態 では、レール−車輪−車軸一車輪−レール回路が、列車検出回路を高い信軌度で 作動させるために必要とされるほどに良好な導電体にならない、これの主な原因 は、表面膜の形成、例えばレールに沿ってその所々にさびの膜が形成されること である。これは特に、最新設計の複合車両の場合に目立つ。

車輪とレールとの間にさびの膜などの汚染物が存在すると、絶縁及び／または半 導電性物質の層が形成される。そのように形成された電気バリヤを克服するため には、２つの方法が考えられる。すなわち、１、十分に高い電圧を加えることに よって、その絶縁層を破壊する。

Ｚ　軌道回路が十分に作動できる程度に電気抵抗が低くなる作動レベルまで車輪 ／レール接触部にバイアスをかけることによって、半導電性の影響を最小限に抑 える。

上記電気バリヤを克服するためにいわゆる分路補助回路を設けることは公知であ る。そのような回路の一例が、米国商務省技術情報サービスによって１９８１年 ４月に発行されたトーツス・ケー・ダイヤ−（Ｔｈｏｍａｓ　Ｋ、Ｄｙｅｒ）の 「軽量車両軌道分路Ｊ　（Ｌｉｇｈｔ＠ｅｉｇｈｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｔｒａｃ ｋ　Ｓｈｕｎｔｉｎｇ）ど題する論文に記載されている。

この論文は、比較的高いアンペア数の４００ｃｐｓｉｉ流を列車装置の車輪から レールへ、さらに車輪へ戻るように循環させる励起回路を有する分路補助回路を 記載している。これによってレール−車輪抵抗が破壊されて、車輪／車軸セント による分路が非常に効果的に改善されると述べられている。励起回路は、基本的 には変圧器であって、その変圧器の一次巻線は台車の第１車軸に巻き付けられて いる。

変圧器の一次巻線へは小型搭載交流発電機によって電力が供給される。変圧器の 二次側は、前記第１車軸と、前記第１車軸から離設された列車装置の第２車軸と 、前記第１及び第２車軸間の２本のレールとによって形成された単巻きを有して いる。

このような二次巻線を提供するためには、前記第１車軸を台車の他の部分から絶 縁する必要がある。このことは、製造上の点からだけでなく、既存の車両に分路 補助システムを加える改造の面でも不都合である。

本発明の目的は、上記欠点を伴わない分路補助回路を提供することである。

〔発明の開示〕

本発明による分路補助回路は、誘導ループアンテナを誘導的にレールと密接結合 されるように鉄道車両に設けることによって、ループアンテナが交流電源によっ て励起された時、必要な車輪−レールー車軸回路に電流が誘導されるようにした ことを特徴としている。

このため、−次側を構成している誘導ループアンテナと、２つの離設された車輪 ／車軸セット及びこれらの２セット間に延在しているレールを有している単巻き 二次側との間が変圧器結合されている。しかし、アンテナが直接的にレールと誘 導結合しているため、２つの車輪／車軸セットを台車または車両の他の部分から 絶縁する必要がない。

次に、添付の図面の図２〜４を参照しながら、本発明による分路補助回路の実施 例を説明する。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、鉄道信号システムの原理を説明するための説明図であり、図２は、第１ 分路補助回路を示しており、図３は、第２分路補助回路を示しており、図４は、 説明図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

図２は、レールｌ及び２上を走行している２つの車輪／車軸セット１０及び１１ をもつ車両台車を示している０台車には、レール１及び２と車輪／車軸セット１ ０及び１１とに誘導結合しているループアンテナ１２が取り付けられている。ル ープアンテナ１２には、オシレータ１４及び増幅器１５を有する、例えば１６５ ｋＨｚの定周波数の出力を発生する駆動ユニット１３から電力が送られる。アン テナ１２は、この励起周波数で共振するように、並列接続されている同調コンデ ンサ１６でその場で調整される。誘導負荷（ループアンテナ１２）へ効果的に電 力を伝達するには、誘導リアクタンスを等価容量リアクタンスで補償しなければ ならないこと、すなわちネットワークが励起周波数で共振することがわかってい る。このため、駆動ユニット１３での電力消費を低くして高い＠、？ＪＬを流す ことができるようにループアンテナ１２が調整される。

実際には、設置されたループアンテナの誘導リアクタンスの大きさは一定ではな く、製造及び設置時の許容誤差も受ける。この変動に対処するため、同調コンデ ンサ１６の値は個々の設置に合わせて調整することができるが、大規模設備の場 合にはこれは不都合になるであろう、好都合な変更例として、励起周波数を調節 可能にして、システムが共振する周波数を探す最適化回路を用いることである。

これは、公知の位相同期ループ（ＰＬＬ）技法で好都合に実施される。この解決 法には多くに利点があり、製造、設置及び老化による変動に自動的に対処するこ とができる。

調節可能な周波数を用いた分路補助回路が図３に示されている０図３において、 図２と同じ参照番号は対応部材を示している０図示のように、ループアンテナ１ ２には、オシレータ１４＆び増幅器１５を存する駆動ユニット１３から電力が送 られる。

同調コンデンサ１６がループアンテナ１２と並列に接続されて、ループアンテナ が励起周波数で共振するようにしている。

ループアンテナの誘導リアクタンスの変動を補償し、それによって共振損をほと んどなくするため、この場合は電圧制御形オシレータであることが好ましいオシ レータ１４の出力周波数を制御する自動制御回路が設けられている。自動制御回 路は位相比較器１８を有しており、これは基準信号としてオシレータ１４から出 力電圧を受け取る。この位相比較器１８は、比較信号としてループアンテナ１２ から電圧信号を受け取る。

増幅器１５は本来は一定の出力インピーダンス（抵抗）を備えているので、ルー プアンテナ１２の同調がずれた時、ループアンテナ回路へ流れる電流が変化する ため、増幅器出力電圧の位相がそれの入力電圧の場合から変化する。この位相変 化は、比較器１８へ送られる比較信号に現れる。

比較器１８からの出力は低域フィルタ１９を介して送られて、オシレータ１４の 出力周波数を制御する。このように、比較信号の位相の変化によって、比較信号 を変化させて増幅器１５からの出力電圧の位相を基準信号との最初の関係へ戻す 方向へオシレータ１４からの出力の周波数を変化させる。このように、オシレー タの出力周波数は、基準信号及び比較信号間の位相差をほぼゼロに維持できるよ うに調節される。

図２及び３の再実施例では、ループアンテナ１２が変圧器の単巻きの一次巻線を 形成しており、それの単巻きの二次側は、２つの車輪／車軸セット及びそれら２ つの車輪／車軸セット間のレール１及び２部分によって形成されたループを有し ている。−次巻線の面積は、車両の物理的設計上の制限範囲内において最大限に 大きく形成され、例えば二次ループの約５０％になっている。このように、ルー プアンテナ１２は直接的にレール１及び２に誘導結合している。

車輪とレールとの接触が不良である場合、例えばＩＯＶの電圧が車輪−レール接 触領域の二次巻線に発生し、これは、車輪−レール接触部分、従って軌道回路内 に車輪／車軸セットで形成された分路部分での電流の流れに対するバリヤを破壊 できる大きさであることがわかっている。

〔産業上の利用可能性〕

分路補助回路の効率が、軌道回路検出器の電圧■を時間との関係で示したグラフ である図４に示されており、分路補助回路を定期的に「オン」　「オフ」させる 、すなわちループアンテナ１２を例えば１秒間隔で定期的に励起、消勢させてい る。

これらの結果は、検出不良問題が発生した経歴のある線路部分で実施した試験か ら得られたものである。線路の性能不良をさらに悪化させるため、試験の前に湿 気を加えてさびの膜を人工的に形成した０分路補助回路が「オン」した時、検出 器の電圧がゼロ近くまで降下して、列車分路インピーダンスが非常に低いことを 、従ってその軌道部分に少なくとも１つの車輪／車軸セットが入っていることを 示している。

図４は、それより上方では、軌道部分に車輪／車軸セットが入っていないことが 保証される上側の「不使用中Ｊ線を示している。また、それより下方では、軌道 部分に車輪／車軸セットが入っていることが保証される下側の「使用中」線を示 している。これらの線の間の空間は、一般的に電磁リレーの形式を取っている軌 道回路検出器のヒステリシスを表している。

これらの結果から明らかなように、分路補助回路が「オン」の時は軌道回路の性 能が向上し、分路補助回路が「オフ」の場合は列車が検出されない。

上記分路補助回路にはさらなる変更例及び別の用例が可能である。すなわち、１ 、　この分路補助回路によって形成された車輪−レール回路の電気インピーダン スを監視することによって、軌道の電気性能を特徴付けるために分路補助回路を 利用。

２　分路補助機能に加えて、列車から軌道側の装置へのデータメツセージの搬送 に誘導ループアンテナを利用。

３、軌道の状態を監視するために誘導ループアンテナを利用。（車輪−レール接 触部の動的性能を利用する。車輪−レール−車両回路の有効分路インピーダンス に対する影響を調べる。） 上記分路補助回路では、分路補助回路に電流を流すために車輪／車軸セットを台 車枠から絶縁する必要がないことが理解されるであろう。

誘導ループ分路補助口路１オフ。

Ｆ／Ｇ、ｌ。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．軌道の所定区間内のレールを軌道回路の一部として利用しており、その区間 内に入っている列車の車両の車輪及び車軸によって電気的に分路される軌道回路 装置によってその区間内で列車を検出する鉄道信号システムであって、誘導ルー プアンテナを有する分路補助回路を誘導的にレールと密接結合されるように鉄道 車両に設けることによって、ループアンテナが交流電源によって励起された時、 車輪−レール−車軸回路に電流が誘導されるようにしたことを特徴とする鉄道信 号システム。
2. ２．前記ループアンテナが変圧器カップリングの一次巻線を構成し、それの二次 巻線が、鉄道車両の２つの離設された車輪／車軸セット及びこれらの２つの離設 された車輪／車軸セット間に延在しているレールによって形成されたループを有 していることを特徴とする請求項１の鉄道信号システム。
3. ３．前記ループアンテナが定周波数で励起され、それと並列に、励起周波数で共 振するように前記アンテナを調整させるための同調コンデンサを設けたことを特 徴とする請求項１または２の鉄道信号システム。
4. ４．前記ループアンテナが調節可能な周波数で励起可能であって、前記アンテナ 装置が共振するように周波数を調整できるようにしたことを特徴とする請求項１ ．２または３の鉄道信号システム。
5. ５．前記アンテナ装置が共振する周波数を探して、それに従って励起周波数を自 動的に調整する最適化回路が設けられていることを特徴とする請求項４の鉄道信 号システム。
6. ６．前記ループアンテナが、可変周波数オシレータから増幅器を介して励起され 、前記最適化回路には、同増幅器の入力電圧の位相を同増幅器の出力電圧の位相 と比較して、その間の位相差をほとんど一定に維持するように同増幅器の出力周 波数を調整する制御信号を発生する位相比較器が設けられていることを特徴とす る請求項５の鉄道信号システム。