JPH0678062B2 - 列車検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は軌道上を走行する列車を検知するための装置に
関する。

〈従来の技術〉 この種の列車検知装置としては、例えば鉄道信号システ
ムにおける軌道回路を列車の車輪及び車軸を介して軌道
短絡することによって列車を検知する軌道リレーがあ
る。これは、列車軌道の所定区間のレールを電気回路の
一部として利用し、列車によって前記レール間が短絡さ
れることにより、その区間内の列車の存在を電磁力を使
って検知するもので、この検知信号を用いて各種保安装
置を制御するようにしている。そして、このような軌道
リレーの１つとしてレールに流す軌道電流を交流とする
交流軌道リレーがある。

かかる電磁力による交流軌道リレーを半導体スイッチを
利用して駆動制御した従来の外国における報告の一例を
第６図に示す。

図において、１は一般的には基準信号として用いられる
交流のローカル信号（例えば、現用としては25Hz,30Hz,
60Hz,83,3Hz又は100Hz等の信号が使用されている）入力
用の第１トランス、２は列車が走行する軌道に接続され
た軌道信号入力用の第２トランス、３は列車検知判定信
号を出力する第３トランス、４〜７はサイリスタ、8,9
はダイオードで、これらにより列車検知装置が構成され
ている。10は第３トランス３からの交流出力を直流にす
るための整流平滑回路、11は整流平滑回路10からの出力
に基づいて駆動するリレーである。

次に動作を説明する。ローカル信号と軌道信号との位相
が一致し、かつ駆動信号の電圧レベルが所定値以上（列
車不在）の場合は、正の半波（図中実線方向）のときに
サイリスタ4,6がONとなり第１トランス１の二次側→サ
イリスタ４→第３ランスの一次側→サイリスタ６→ダイ
オード９→第１トランス１の二次側と電流が流れ、また
負の半波は（図中破線方向）のときに、サイリスタ5,7
がONとなり、第１トランス１の二次側→サイリスタ５→
第３トランス３の一次側→サイリスタ７→ダイオード８
→第１トランス１の二次側と電流が流れ第３トランス３
の二次側に交流出力を生じ列車不在信号が出力されてリ
レー11が励磁状態にある。即ち、第６図による列車検知
装置は、軌道信号入力によってローカル信号をスイッチ
して軌道リレーとしての接点出力を発生するためのリレ
ー11を励磁するものである。

一方、ローカル信号と軌道信号の位相がπずれているか
又は軌道信号の電圧レベルが所定値より低ければ（軌道
間が列車により短絡されたとき）、サイリスタがONせず
第３トランス３の二次側には出力が発生せずリレー11が
無励磁状態となり列車検知を知らせる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、従来装置では、検知装置の出力をトランスを
用いて取り出してリレーを駆動するようにしているた
め、検知装置の集積化ができないという問題点があっ
た。また、例えばサイリスタ4,6又はサイリスタ5,7が同
時に短絡故障した場合、列車が存在し軌道信号が低レベ
ルにも拘わらず回路が構成されてしまい第３トランス３
に出力が発生するのでフェイルセーフにならないという
欠点がある。さらに、位相判定と軌道からの受信信号の
レベル判定が同一素子（サイリスタ）で行われるため
に、耐雑音性が良くない欠点をもつ。すなわち、位相判
定を正確に行うには入力の零レベルを検知しなければな
らない。一方、入力の零レベルの判定点は受信レベルの
レベル判定の観点からみると一番耐雑音性の悪い点であ
り、受信レベルの耐雑音性はスレショールドを高くとる
方が良い。しかるに第６図は位相判定と受信レベルの判
定を同一素子で行っているので、この矛盾が起こり、正
確な位相判定を行うことができない欠点があった。

本発明は上記の実状に鑑みてなされたもので、単にサイ
リスタをスイッチする構造とせず、集積化による信号処
理が行え、しかもファイルセーフ性を有する列車検知装
置を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明の列車検知装置では、ローカル信号の位
相判定用信号形成手段（22）と、軌道信号の位相判定用
信号形成手段（Ｘ）と、軌道信号のレベル検知回路（2
3）と、ANDゲート回路（26）とを備えて構成され、ロー
カル信号の位相判定用信号形成手段（22）は、ローカル
信号を矩形波に波形整形するものであり、前記ローカル
信号は、軌道回路の一部を形成する列車走行軌道の一側
に接続した交流電源から直接入力する交流信号であり、
軌道信号の位相判定用信号形成手段（Ｘ）は、軌道信号
を矩形波に波形成形する波形成形回路（24）と、該波形
成形回路（24）の出力を微分する微分回路（25）とで構
成され、前記軌道信号は、前記交流電源から列車走行軌
道を介して列車走行軌道の他側から入力する交流信号で
あり、軌道信号のレベル検知回路（23）は、前記軌道信
号を入力してこの入力レベルが所定値以上の時に出力を
発生する構成であり、ANDゲート回路（26）は、ローカ
ル信号の位相判定用信号形成手段（22）の出力と微分回
路（25）の出力とレベル検知回路（23）の出力とがそれ
ぞれ入力し、これら３つの出力が共に所定値以上である
ときに出力を発生すると共に、発生した出力でダイオー
ド（D₃）を介して微分回路（25）の出力を自己保持する
構成であり、ANDゲート回路（26）から出力が発生した
時に軌道リレーが励磁されて列車不在を示す信号を出力
し、ANDゲート回路（26）の出力が消滅した時に軌道リ
レーが消磁されて列車検知を示す信号を出力する構成と
した。

〈作用〉 これにより、位相判定とレベル判定とを別々に行い基準
信号と軌道信号が同相のときでかつ軌道信号の電圧レベ
ルが所定値以上のとき即ち、両者のAND条件が成立した
ときのみ列車不在信号が出力される。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図を示す。

尚、従来と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

図において、21は交流のローカル信号（基準信号）を整
流かつ平滑する整流平滑回路で、第１図における信号処
理の直流出力電源Vsを得る。22は正弦波のローカル信号
を矩形波に変換する波形整形回路で、ローカル信号の位
相判定用信号形成手段に相当する、23は軌道信号のレベ
ル検知信号を出力するレベル検知回路で、これはミュミ
ット回路等公知のレベル検定回路と、この出力を整流す
るための第２図に示すようなコンデンサC₁,C₂及びダイ
オードD₁,D₂からなる倍電圧半波整流回路で構成されて
いる。24は正弦波の軌道信号を矩形波に変換する波形整
形回路、25は第３図に示すようなコンデンサC₃と抵抗R₁
からなる微分回路で、前記波形整流回路24とこの微分回
路25とで軌道信号側の位相判定用信号を形成しており、
軌道信号の位相判定用信号形成手段（第１図中Ｘで示
す）を構成している。26は前記波形整形回路22、レベル
検知回路23及び微分回路25の各出力が３つの入力端子ａ
〜ｃ（第４図に示す）にそれぞれ入力する３入力のAND
ゲート回路を構成する演算発振器で、全ての入力が電源
電圧Vsより高い値のとき発振出力を発生し、しかも故障
時には出力しないフェイルセーフな構成になっている。
そして、本実施例では位相判定とレベル判定の両機能を
有する構成としている。

この演算発振器26の具体的構成の一例を第４図に示す。

これは３つのNPN型トランジスタT₁〜T₃と４つの抵抗R₂
〜R₅及び２つのツェナダイオードZD₁,ZD₂で構成されて
いる。

その動作は、例えばトランジスタT₁がOFF状態のとき各
入力ａ〜ｃが電源電圧Vsより高くなると、トランジスタ
T₂ON→トランジスタT₃OFF→トランジスタT₁ON→トラン
ジスタT₂OFF→トランジスタT₃ON→トランジスタT₁OFF・
・・のようにトランジスタT₁〜T₃がON−OFFを繰り返し
発振出力V₀を生じる。一方、いずれかの入力レベルが電
源電圧以下になるとトランジスタT₁〜T₃の動作が反転せ
ず発振が停止される。

尚、ツェナーダイオードZD₁,ZD₂の各ツェナ電圧VZD₁,VZ
D₂の選択条件は VZD₂＜Vs＜VZD₁ とするのが良い。

また、27は演算発振器26の出力を整流する整流回路で、
レベル検知回路23と同様第２図の倍電圧半波整流回路か
らなっている。そして、この整流出力はダイオードD₃を
介して微分回路25の出力が入力する入力端子ｃへ帰還さ
れている。28は演算発振器26の発振出力を増幅する交流
増幅回路でその出力は従来と同様整流平滑回路10で整流
されリレー11を駆動する。

次に第５図のタイムチャートを参照しながら動作を説明
する。

第５図（Ａ）に示す交流のローカル信号は第１トランス
１を介してそれぞれ整流平滑回路21と波形整形回路22に
入力する。前記整流平滑回路21では、演算発振器26及び
リレー11の駆動用電源として使用するための直流出力Vs
を発生する。また、波形整形回路22では、位相判定用の
基準信号として第５図（Ｃ）に示す矩形波を出力する。

一方、軌道から第２トランス２に入力された駆動信号は
列車が存在しないときには、第５図（Ｂ）のような正弦
波になっている。そして、レベル検知回路23及び波形整
形回路24にそれぞれ入力し、このとき、前者からは第５
図（Ｄ）のような所定値以上の整流されたレベル検知用
の直流出力を生じる。また、後者においては、第５図
（Ｅ）に示す矩形波が出力され、更に微分回路25により
第５図（Ｆ）のような微分パルスが出力される。尚、両
波形整流回路22,24,レベル検知回路23及び微分回路25の
各出力は整流平滑回路21の直流出力Vsに重畳して出力さ
れる。

従って、演算発振器26の各入力端子ａ〜ｃにそれぞれ入
力する波形整形回路22、レベル検知回路23及び微分回路
25の正パルスはいずれも発振開始可能な電源電圧Vsより
高い入力レベルとなる。そして、微分回路25からの正パ
ルスが入力することにより、既に成立しているレベル判
定条件（軌動信号の電圧レベルが所定値以上）に加えて
位相判定条件（ローカル信号と軌道信号が同相である）
が成立し、演算発振器26が発振を開始する。

演算発振器26の発振出力は交流増幅回路28に入力する一
方、整流回路27によって整流されダイオードD₃を介して
入力端子ｃに帰還され演算発振器26の出力を、ローカル
側の位相信号（第５図（Ｃ））が立ち下がるまで自己保
持してパルス幅増幅が行われる（第５図（Ｇ）参照）。
尚、ダイオードD₃は微分パルスが整流回路27のコンデン
サC₂で消滅するのを防止している。

そして、演算発振器26の第５図（Ｇ）に示すパルス幅増
幅出力は交流増幅回路28により増幅された後に整流平滑
回路10で整流されてリレー11に供給されてリレー11を励
磁状態に保持する。即ち、列車が軌道回路に存在してな
いことを示す。

かかる状態において、軌道回路内に列車が進入すると、
列車によって軌道間が短絡され第２トランス２に入力す
る軌道信号の電圧レベルが低下する。すると、レベル検
知回路23の出力が第５図（Ｄ）の破線で示す如く低下し
て演算発振器26のANDの条件が成立せず、したがって発
振できず、出力が停止するのでリレー11が非励磁状態と
なって軌道回路内に列車が存在していることを検知す
る。

また、交流軌道回路では、隣接する軌道回路間が短絡し
たときの誤動作を防止するために、前方の軌道回路に列
車が存在するときといないときとで軌道信号の位相がπ
だけ異なるようにしている。

従って、前方の軌道回路に列車がいる場合には、ローカ
ル信号と軌道信号との位相が同相でなくなり、演算発振
器26によって判定され、その出力が停止するのでリレー
11はやはり非励磁状態となって列車在りの信号を出力す
る。

尚、この位相判定においては、ローカル信号と軌道信号
とに位相のずれがあると、両者の信号が同相でないとき
でも演算発振器26の発振条件を満足する場合があり、判
定に誤りが生じてしまう。

これを防止するため、本実施例では、軌道信号を微分
し、その正の微分パルスを演算発振器26に入力するよう
にし、そのときの発振出力を自己保持して発振出力を確
保するようにしている。

更に、従来装置では、サイリスタがONするレベル、即ち
列車による軌道短絡を判定するための軌道信号の電圧レ
ベルを定めると判定する位相も同時に定まってしまう。
この場合、軌道信号の電圧レベルはレールの設置環境の
変化、例えば降雨，積雪等によって大きく変動するもの
であるために、このような電圧レベルの変動に対して位
相判定値も変動してしまう。この位相変動はレベル判定
のための設定値が高いほど大きくなる。ところが、列車
電流等で発生する雑音による列車検知装置の誤動作を防
ぐには前記設定値は高い方がよい。このため、従来装置
では、レベル判定精度を高めようとすれば位相判定精度
が低下し、逆に位相判定精度を確保しようとすればレベ
ル判定精度が低下するという不具合があった。

これに対し、本実施例では、レベル判定用と位相判定用
とに別個の信号を形成してそれぞれの判定を行っている
ため、レベル判定の設定値を高めることができると共
に、位相判定を常に軌道信号の負から正に転換する点で
行うことができる。従って、検知精度も高くでき信頼性
が向上する。しかも、公知のフェイルセーフな演算発振
器26,整流回路23,27,交流増幅回路28及び微分回路25を
使用しているために、検知装置をフェイルセーフに構成
できる。また、ダイオードD₃が開放されると演算発振器
26が自己保持されないので、リレー11を励磁できるだけ
の時間の電力が得られず、短絡されると、微分パルスが
コンデンサC₂に吸収されて演算発振器26の入力端子ｃに
信号が入力しないので、フェイルセーフとなる。

尚、本実施例では、レベル判定と位相判定とを１つのAN
Dゲート回路で行うものを示したが、これに限らず位相
判定はフェイルセーフなANDゲート回路を用いて行いこ
の判定信号でリレー11を駆動させる一方、レベル検知回
路23の出力で駆動されるリレーを前記リレー11と直列に
接続する構成してもよい。また、レベル検知回路23には
整流回路を使用したが、公知の交流入力のレベル検知器
を使ってその出力を整流してもよいことは明らかであ
る。更に、軌道信号の入力レベルが安定している場合に
は、波形整形回路24の代用としてレベル検知回路23のレ
ベル検定回路から出力される交流出力を利用できること
は明らかである。更に加えて、ANDゲート回路の入力検
知レベルを、軌道信号の判定レベルと同一に設定するこ
とによってANDゲート回路をレベル検知回路23として利
用できる。この場合、レベル検知回路23を整流回路に置
き換えればよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、検知装置の出力の取
り出しにトランスを用いていないので、集積化が可能と
なり装置の小型化を図れる。また、装置の故障等のとき
には必ず出力が零となってリレーが落下して安全側にな
るので、フェイルセーフ性が確保できる。更には位相信
号とレベルを別々に判定するので、正確な位相及びレベ
ルの判定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は同上
実施例のレベル検知回路図、第３図は同じく微分回路
図、第４図は同じく演算発振器の回路図、第５図は信号
波形タイムチャート、第６図は従来例の回路図を示す。 １……第１トランス、２……第２トランス、11……リレ
ー、22……波形整形回路（ローカル信号の位相判定用信
号形成回路）、23……レベル検知回路、24……波形整形
回路、25……微分回路、26……演算発振器（ANDゲート
回路）、27……整流回路、28……交流増幅回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ローカル信号の位相判定用信号形成手段
   （22）と、軌道信号の位相判定用信号形成手段（Ｘ）
   と、軌道信号のレベル検知回路（23）と、ANDゲート回
   路（26）とを備えて構成され、 ローカル信号の位相判定用信号形成手段（22）は、ロー
   カル信号を矩形波に波形整形するものであり、前記ロー
   カル信号は、軌道回路の一部を構成する列車走行軌道の
   一側に接続した交流電源から直接入力する交流信号であ
   り、 軌道信号の位相判定用信号形成手段（Ｘ）は、軌道信号
   を矩形波に波形成形する波形成形回路（24）と、該波形
   成形回路（24）の出力を微分する微分回路（25）とで構
   成され、前記軌道信号は、前記交流電源から列車走行軌
   道を介して列車走行軌道の他側から入力する交流信号で
   あり、 軌道信号のレベル検知回路（23）は、前記軌道信号を入
   力してこの入力レベルが所定値以上の時に出力を発生す
   る構成であり、 ANDゲート回路（26）は、ローカル信号の位相判定用信
   号形成手段（22）の出力と微分回路（25）の出力とレベ
   ル検知回路（23）の出力とがそれぞれ入力し、これら３
   つの出力が共に所定値以上であるときに出力を発生する
   と共に、発生した出力でダイオード（D₃）を介して微分
   回路（25）の出力を自己保持する構成であり、 ANDゲート回路（26）から出力が発生した時に軌道リレ
   ーが励磁されて列車不在を示す信号を出力し、ANDゲー
   ト回路（26）の出力が消滅した時に軌道リレーが消磁さ
   れて列車検知を示す信号を出力する 列車検知装置。
2. 【請求項２】前記位相判定用信号形成手段（22）、波形
   成形回路（24）、レベル検知回路（23）、微分回路（2
   5）及びANDゲート回路（26）は、前記ローカル信号を整
   流平滑回路（21）で整流且つ平滑して得られる直流出力
   を電源とする 特許請求の範囲第１項記載の列車検知装置。