JPH0813505A

JPH0813505A - 斜面崩壊検知装置

Info

Publication number: JPH0813505A
Application number: JP6171589A
Authority: JP
Inventors: Akio Anpo; 秋夫安保; Ikuo Oikawa; 育男及川; Takeshi Ono; 健小野; Akira Saito; 彰斉藤; Koji Sakata; 光児坂田
Original assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】目視に頼ることなく、土木設備の斜面の崩壊
状況を監視し、安全および災害状況を迅速に且つ的確に
把握すると共に、斜面の崩壊を早期に発見する。【構成】複数個の検出器１は、各々傾斜計からなり、
監視対象となる軌道敷の切土、盛土等の土木設備の斜面
部に分布して複数個埋設される。検出器１を構成する傾
斜計は、各々鉛直方向からの傾斜角に対応する電気信号
を出力する。Ａ／Ｄ変換器２は、検出器１から出力され
るアナログ電圧信号を予め設定した所定の時間間隔で離
散的にサンプリングし、ディジタル信号からなる検出デ
ータに変換する。演算装置３は、検出器１の離散化され
た検出データを収集するとともに、これら検出データと
所定の閾値との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判別し
て警報信号を生成する。この演算装置３で生成され出力
される警報信号は、沿線に設置された点滅発光する特殊
信号発光機４のような警報装置に与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜面崩壊検知装置に関
し、より詳細には、鉄道線路が設置される個所における
切土および盛土等の土木設備のような斜面の降雨等に起
因する崩壊を検知し、適切な警報発生等に供するための
斜面崩壊検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄道線路の敷設個所には、周囲の
地形的状況に応じて、線路の安全性を確保するために適
切な土木設備が施されている。このような土木設備に
は、例えば、線路が丘陵等の小高い地形と部分的に交わ
る場合に、周囲の平地と同じ高さで軌道敷を通すために
前記小高い地形の一部を切除して、いわゆる切り通しを
形成する切土、あるいは線路が低地を通る場合に土盛り
をして周辺部分よりも高い軌道敷を形成する盛土等があ
る。

【０００３】このような鉄道の軌道敷における切土およ
び盛土で代表される土木設備は、降雨等により崩壊する
と、軌道すなわち線路自体を破損する危険があるばかり
でなく、線路の破損に至っていない場合でも、列車等の
通行を阻害して、列車等の通行を不能としたり、列車等
の事故を引き起こしたりする虞れがある。

【０００４】したがって、鉄道の安全性確保の面から
も、このような切土、盛土等の土木設備の崩壊または崩
壊につながる変状は、早期に発見し、早期に対処し、列
車等の事故を未然に防止しなければならない。

【０００５】従来、鉄道の軌道敷における切土、盛土等
の土木設備についての崩壊や変状等に対する安全性の確
認は、降雨状況に応じた保線作業員等の巡回警備での目
視に頼っており、多くの人手と時間とを要していた。

【０００６】しかも、保線作業員等が軌道敷の土木設備
の崩壊等を発見したとしても、それを走行中の列車側で
確認するまでには、さらに時間を要するため、列車側で
安全の確認がなされるまでの間、列車を徐行させたり、
停止させたりすることにより対処している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の鉄道の軌道敷における土木設備の崩壊、変状等の監視
は、保線作業員等の目視による観察に頼っていたため、
土木設備の崩壊、変状等を早期に発見し、早期に対処す
ることが困難であった。

【０００８】すなわち、集中豪雨、台風等により激しい
降雨があったときには、その都度、多数の保線作業員等
により点検および監視を行わなければならず、その結果
の確認のために列車側でも徐行または停車等を強いられ
ており、結果的に特に異常がない場合でも、確認作業等
のために運行に支障をきたしていた。

【０００９】ところで、上迩のような鉄道の軌道敷にお
ける土木設備の崩壊、変状等の人海戦術的な監視方法に
代え、少ない監視要員あるいは監視要員なしでも監視し
得るようにするには、何らかの検知器を監視対象の斜面
部等に設置し、その出力に基づき上記崩壊や変状等を判
定し得るような設備を設ければよいと考えられる。

【００１０】例えば、検知器としては、水銀スイッチ、
綱式・検知線断線方式などのＯＮ／ＯＦＦの２値論理セ
ンサや、汎用型の傾斜センサのようなアナログ信号出力
センサを用いればよいと考えらる。しかしながら、ＯＮ
／ＯＦＦの２値論理センサを用いた場合は、異常傾向の
判断および変状継続の連続監視ができず、土木設備の崩
壊を未然乃至は早期に察知することができない、という
難点がある。

【００１１】また、汎用型の傾斜センサを用いた場合
は、２値論理センサの有する上記のような難点はある程
度解消し得るものの、特定の方向の傾斜にのみ感応する
構造となっているため、全方位に対する傾斜を検知する
には不都合があり、また仮に２個の傾斜センサの受感軸
方向を９０°ずらせて設置して上記不都合を回避しよう
とすると少なくとも１つの測定点に２個の傾斜センサを
設けねばならないことになる。

【００１２】しかしながら、従来の汎用型の傾斜センサ
およびその出力信号を増幅、演算処理するための計測処
理装置は、高価であり、また、汎用型の傾斜センサは、
過大傾斜を与えたり、逆さにしたりすると故障し易い構
造となっているため、広範囲の監視対象の土木設備に多
数設置する場合、膨大な設備コストがかかるという大き
な問題を含んでいる。

【００１３】また、上記２値論理センサおよび汎用型の
傾斜センサのいずれを用いた場合においても、センサの
出力信号が一定レベル以上に達したことをもって直ちに
斜面が崩壊したものと判定するように構成した場合、例
えば、傾斜センサに、軌道敷近くに棲息する小動物が接
触したり、落石した小石が衝突したり、保守作業などで
不用意に傾斜センサに傾斜が与えられてしまうと、斜面
崩壊の警報が発せられてしまうなど、誤作動・誤警報を
生じてしまう虞がある。

【００１４】このため、作業員等の目視に頼ることな
く、いかに誤作動・誤警報の発生を阻止し、真の斜面崩
壊時のみ的確且つ早期にそれを検知し、警報を発し得る
ようにするかということが克服すべき大きな課題として
存在する。

【００１５】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、作業員等の目視に頼る
ことなく、土木設備の斜面の崩壊等の災害状況を監視
し、安全および災害状況を迅速に且つ的確に把握すると
ともに、土木設備の斜面の崩壊を早期に発見して、迅速
な対処に供することを可能とする斜面崩壊検知装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、切土および盛土等の土木設備のような
斜面の崩壊を検知し、適切な警報発生等に供するための
斜面崩壊検知装置において、監視対象の斜面部に埋設さ
れ、鉛直方向からの傾斜角に対応する電気信号を出力す
る少なくとも１個の傾斜計と、この傾斜計の出力信号ま
たはこの出力信号に基づき変換された信号と所定の閾値
との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判別して警報信号
を生成する信号処理装置とを具備することを特徴とする
ものである。

【００１７】前記信号処理装置は、前記各傾斜計の出力
信号をそれぞれ傾斜角度に応じた角度値に変換するため
の角度変換手段と、前記角度値と所定の閾値との比較に
基づいて崩壊を判定するための崩壊判定手段とを含んで
いてもよく、前記崩壊判定手段は、各傾斜計についての
角度値の単位時間当たりの変化量を求めるための角速度
演算手段と、前記複数個の傾斜計に対応する前記変化量
を所定の第１の閾値と比較し、前記複数個の傾斜計の全
ての変化量が前記第１の閾値以上となったことを検出す
るための第１の比較手段と、前記全ての変化量が前記第
１の閾値以上となった場合に、前記各傾斜計についての
前記角度値を所定の第２の閾値と比較して、いずれかの
前記角度値が前記第２の閾値以上となった場合に崩壊を
検出する第２の比較手段とを含んでいてもよい。

【００１８】前記信号処理装置は、前記傾斜計の出力信
号および所定の閾値の少なくとも一方を相対的に較正す
るための較正手段を含んでいてもよい。さらに、前記傾
斜計は、その底部に所定の長さおよび所定の曲げ剛性を
有する弾性棒を突設していてもよく、鉛直からの傾斜角
を水平面上での方向にかかわらず検知する無方位傾斜計
であってもよい。また、前記信号処理装置は、傾斜計の
出力信号が所定の範囲外にあるときは該当する傾斜計を
異常として、崩壊検出のための処理から除外する異常出
力信号除外手段を含んでいてもよい。

【００１９】

【作用】上述のように構成された、斜面崩壊検知装置に
おいては、監視対象の斜面部に埋設され、鉛直方向から
の傾斜角に対応する電気信号を出力する傾斜計の出力信
号と所定の閾値との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判
別して警報信号を生成するので、災害の状況を検出器で
ある傾斜計の出力に基づいて把握し、崩壊等が生じたと
きには、警報等を発生させることができる。また、傾斜
計の出力信号を、角度値に変換し、さらにその角度値の
変化速度として処理することにより、角度値の急速な変
化により、角度が所定値以上となったときに崩壊と判定
することもできる。さらに、斜面の崩壊を確実に検出す
るために、複数個の傾斜計を、斜面に分布埋設させ、そ
れら複数の傾斜計をグループとして監視することによ
り、一群の傾斜計が全体として略一様に傾斜し、これら
一群の傾斜計のいずれかが所定値以上傾斜したことによ
り、崩壊と判定することもでき、しかもこの場合、誤判
定や誤警報を確実に防止し得る。

【００２０】このようにして、土木設備の斜面の崩壊等
の災害状況を監視し、安全および災害状況を迅速に且つ
的確に把握するとともに、土木設備の斜面の崩壊を早期
に発見して、迅速な対処に供することが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は、本発明に係る斜面崩壊検知装置
の原理的な第１の実施例の構成を示す図である。図１に
示す斜面崩壊検知装置は、複数個の検出器１、Ａ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換器２、および演算装置３
を備えている。

【００２２】複数個の検出器１は、各々傾斜計からな
り、監視対象となる軌道敷の切土、盛土等の土木設備の
斜面部に分布して埋設される。これら検出器１を構成す
る傾斜計は、各々鉛直方向からの傾斜角に対応する電気
信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器２は、複数個の傾斜検出
計器１からの検出出力信号である複数のアナログ電圧信
号を多点切換器（例えば、マルチプレクサ）により順次
選択した１つのアナログ電圧信号を予め設定した所定の
時間間隔で離散的にサンプリングし、電圧値に応じたデ
ィジタル信号からなる検出データにそれぞれ変換する。

【００２３】演算装置３は、検出器１の離散化（量子
化）された検出データを収集するとともに、これら検出
データと所定の閾値との比較に基づき前記斜面部の崩壊
を判別して警報信号を生成する信号処理装置として機能
する。この演算装置３で生成され出力される警報信号
は、例えば沿線に設置された点滅発光する特殊信号発光
機４のような警報装置等に与えられる。

【００２４】具体的には、演算装置３は、図２に示すフ
ローチャートに従った処理を行う。すなわち、電圧値の
関係を図３に示すように、検出器１の出力電圧ＶｓがＶ
ａ−Ｖｂ間にあるか否かを判定し（ステップＳ１）、Ｖ
ａ−Ｖｂ間にあるときは検出器１が正常に作動している
ことを確認する。

【００２５】次に、出力電圧Ｖｓを前記Ｖａ−Ｖｂ間で
設定される閾値Ｖｃと比較し（ステップＳ２）、出力電
圧ＶｓがＶａ−Ｖｃ間にあれば斜面は崩壊しておらず、
斜面が健全であると判定し、出力電圧ＶｓがＶｃ−Ｖｂ
間に入ったときには、斜面に崩壊が生じたと判定して、
警報信号を出力する。また、演算装置３では、電圧Ｖｓ
がＶａよりも小さい場合およびＶｂより大きい場合に
は、検出器１を接続するケーブルの断線または検出器１
の異常と判定し、その異常のある検出器１の信号を斜面
崩壊の判定から除外して観測を続ける。

【００２６】このように構成された、斜面崩壊検知装置
の動作を説明する。検出器１が埋設された斜面が崩壊
し、検出器１に傾斜が発生すると、検出器１から傾斜角
度に応じた電圧信号が出力される。この電圧信号は、図
示省略の多点切換器により１つずつ選択されてＡ／Ｄ変
換器２で離散的にサンプリングされディジタル化され
て、電圧Ｖｓを示すデータとして演算装置３に与えられ
る。

【００２７】演算装置３は、ステップＳ１で電圧Ｖｓが
Ｖａ−Ｖｂ間にあるか否かを判定し、Ｖａ−Ｖｂ間にあ
るときは、検出器１が正常に作動しているとみなす。ス
テップＳ１で検出器１が正常であると判定された場合、
演算装置３は、ステップＳ２で、出力電圧Ｖｓを閾値Ｖ
ｃと比較する。このステップＳ２では、出力電圧Ｖｓが
Ｖｃ以下であれば、斜面は健全であると判定する。ステ
ップＳ２の判定において、出力電圧ＶｓがＶｃを超えた
ときには、斜面に崩壊が生じたと判定する。

【００２８】ステップＳ２で斜面崩壊と判定されると、
演算装置３は、警報信号を出力する。なお、演算装置３
は、電圧ＶｓがＶａ−Ｖｂの範囲外である場合には、異
常と判定し、該当する検出器１の信号を斜面崩壊の判定
から除外する。このようにして、監視対象となる斜面の
崩壊が検出され、警報信号が生成されると、沿線の適宜
個所に配設した特殊信号発光機４から点滅発光信号が発
生するなど警報が発せられ、列車側から容易に崩壊発生
を検知することができる。

【００２９】次に、本発明に係る斜面崩壊検知装置の第
２の実施例を図４に示す。本実施例は、より具体的な実
施例であり、図４の斜面崩壊検知装置の基本的な構成
は、上述した図１と大きく相違するところはない。図４
に示す斜面崩壊検知装置は、複数個の検出器１１、複数
個のＡ／Ｄ変換器１２、および演算装置１３を備えてい
る。

【００３０】本実施例における検出器１１としては、縦
断面が図５に示すように構成された無方位型の傾斜計が
用いられる。図５に示す傾斜計は、筒状の容器１１ａの
図示下部にオイル１１ｂが充填されたセンサ室１１ｃが
形成される。このセンサ室１１ｃ内に上底すなわち内部
上面のほぼ中央からワイヤ１１ｄを介してマグネット１
１ｅが振り子状に垂下され、マグネット１１ｅの先端面
の磁極に適宜間隙を存して対峙して、例えばホール素子
等を用いた磁気センサ１１ｆが設置されている。

【００３１】磁気センサ１１ｆの出力信号は、図示して
いないリード線等を介して容器１１ａ内のセンサ室１１
ｃの上方に収容された増幅器等を含む処理回路１１ｇに
与えられる。この処理回路１１ｇで処理された検出信号
は、容器１１ａの上面からケーブル１１ｈにより外部に
引き出され、Ａ／Ｄ変換器１２に接続される。ケーブル
１１ｈにより引き出される検出信号は、容器１１ａが鉛
直方向に沿って位置しているときに、マグネット１１ｅ
と磁気センサ１１ｆとが最も近接して出力電圧が最小と
なり、鉛直方向に対しての傾斜角が増加すると、マグネ
ット１１ｅと磁気センサ１１ｆとの距離が大きくなって
出力電圧が増加する。

【００３２】さらに、この傾斜計には、図６に示すよう
に、前記筒状の容器１１ａの底面から弾性を有する材料
からなり所定の長さおよび曲げ剛性を有する弾性棒１１
ｉが突設されている。このような傾斜計からなる複数個
の検出器１１は、監視対象となる軌道敷の切土、盛土等
の土木設備の斜面部に分布して埋設される。

【００３３】ここで、検出器１１の分布埋設の仕方につ
いて具体的に説明する。検出器１１の配置の一例を図７
に示す。図７に示すように、検出器１１は、線路２１の
軌道敷の形成される盛土部分２２の斜面部に適宜間隔で
配設される。また、検出器１１は、線路２３の軌道敷近
傍の切土部分２４の斜面部に適宜間隔で配設される。各
検出器１１は埋設ケーブル（以下「ケーブル」という）
２５を介して現場制御盤２６に導かれる。ケーブル２５
は、各検出器１１のケーブル１１ｈに接続されている。

【００３４】個々の検出器１１は、例えば盛土に対して
図８のように、それぞれ弾性棒１１ｉを下方にして鉛直
方向に沿う姿勢として埋設されている。検出器１１に弾
性棒１１ｉを設けていることにより、検出器１１の設置
個所の鉛直方向については、検出器１１を複数設けなく
とも、また、検出器１１自体の長さを大きくせずとも崩
壊滑り面が弾性棒１１ｉを含む検出器１１を横切ってい
れば傾斜を検知することができる。

【００３５】そして、基本的には、盛土斜面の代表的な
崩壊形式である図９、図１０および図１１にそれぞれ示
す法肩部崩壊、法尻部崩壊および全層崩壊に対応するた
め、図８〜図１１のように法肩、法面中間および法尻の
各表面近傍に検出器１１の筒状容器１１ａ部分が位置す
るように検出器１１を埋設する。ただし、現実には斜面
の規模に応じて、推定滑り面をもとに、盛土断面内での
検出器１１の埋設位置および埋設数を決定する。また盛
土斜面の水平方向についての検出器１１の配置について
も、対象斜面の推定滑り面の規模に応じてその範囲内に
最低一断面分の検出器１１を配置する。

【００３６】また、誤判定、誤警報の発生を極力排除す
るために、多数個の検出器を、任意の組に分け、同一組
（グループ）の検出器を、同一種類の地層（例えば砂質
土、粘性土）に分布配置したり、あるいは、盛土の場合
にあっては、同一の積層範囲に分布配置したりすること
が望ましく、このような配置とすることにより、同一グ
ループ内の検出器１１の出力信号の変化傾向が同様とな
る。

【００３７】弾性棒１１ｉは、滑り面が弾性棒１１ｉを
横切ったときに、滑り面よりも下の部分がアンカーの役
割をし、上の部分が滑る土砂と一緒に動こうとして変形
することにより、滑り面での地盤の相対変位を検出器１
１の傾斜計部分に伝達する機能を有する。このため、弾
性棒１１ｉとしては、十分な引っ張り強度を有し、且つ
曲げやせん断に対しては変形し易いものが望ましい。

【００３８】検出器１１は、鉛直になるように埋設する
ことが望ましいが、現実には、埋設後の埋め戻し土の締
まりによる若干の姿勢変化まで管理することは容易では
ない。そこで、斜面の崩壊が予想される方向に予め若干
（予想される埋設時の角度誤差以上、例えば１〜２度）
傾斜させて埋設することにより、検出器１１の初期傾斜
により検出器１１の出力が不安定に変化する（信号出力
が初期値から大幅に減少する）ことを防止することがで
きる。

【００３９】検出器１１の埋設に際しては、図１２に示
すように、予め検出器１１の傾斜計部分の埋設用の穴Ｈ
１を形成した後、図１３に示すように、穴Ｈ１の底部に
金属杭等により弾性棒１１ｉのための導入穴Ｈ２を上述
の傾斜を与えるように形成するようにすれば、所望の姿
勢で検出器１１を埋設することができる。また、ケーブ
ル２５は、斜面崩壊時にケーブル２５が断線しないよう
にするため、ケーブル２５の敷設ルートのうち、斜面崩
壊のおそれのある個所についてはケーブル２５を可撓電
線管で保護し、且つ電線管内部および斜面崩壊のおそれ
の少ない位置でケーブルに余長を持たせるようにする。

【００４０】各検出器１１については、斜面の崩壊に対
して同じような影響を受けると考えられる検出器１１を
グループ化し一群として取り扱う。このとき、検出を確
実にするためには、１つの検出器１１が２以上のグルー
プに属するようにグループを設定することが望ましい。

【００４１】各検出器１１は、各グループ毎にＡ／Ｄ変
換器１２に結合される。Ａ／Ｄ変換器１２は、各検出器
１１からの検出出力信号を、例えばマルチプレクサを介
して１つずつ受け、そのアナログ電圧信号を予め設定し
た所定の時間間隔で離散的にサンプリングし、電圧値に
応じたディジタル信号からなる検出データに変換する。

【００４２】演算装置１３は、検出器１１の離散化され
た検出データを収集するとともに、これら検出データと
所定の閾値との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判別し
て警報信号を生成する信号処理装置として機能する。こ
の演算装置１３で生成され出力される警報信号は、例え
ば沿線に設置された点滅発光する特殊信号発光機１４の
ような警報装置および監視センタ１５等に与えられる。
前記Ａ／Ｄ変換器１２および演算装置１３は、例えば現
場制御盤２６内に設けられる。

【００４３】上記演算装置１３は、その概略的機能は、
上述のように検出器１１からの検出データを収集すると
共に、これら検出データと所定の閾値との比較に基づき
斜面部の崩壊を判別して警報信号を生成する信号処理装
置として機能するものであるが、具体的には、ＣＰＵ
（中央演算処理装置）が用いられ、図示は省略したが、
次のような機能実現手段から構成されているものであ
る。

【００４４】即ち、上記信号処理装置は、各傾斜計の出
力信号を、所定の演算式［例えば後述する（１）式］に
より傾斜角度に応じた角度値θｓに変換するための角度
変換手段と、前記角度値と所定の閾値ｃとの比較に基づ
いて崩壊を判定するための崩壊判定手段を含んで構成し
てある。

【００４５】また、上記の崩壊判定手段は、各傾斜計に
ついての角度値の単位時間当たりの変化量を求めるため
の角速度演算手段と、前記複数個の傾斜計に対応する前
記変化量を所定の第１の閾値と比較し、前記複数個の傾
斜計の全ての変化量が前記第１の閾値以上となったこと
を検出するための第１の比較手段と、前記全ての変化量
が前記第１の閾値以上となった場合に、前記各傾斜計に
ついての前記角度値を所定の第２の閾値と比較して、い
ずれかの前記角度値が前記第２の閾値以上となった場合
に崩壊を検出する第２の比較手段とを含んで構成してあ
る。

【００４６】また、上記信号処理装置は、傾斜計の出力
信号および所定の閾値の少なくとも一方を相対的に較正
するための較正手段を含んで構成してある。また、上記
信号処理装置は、傾斜計の出力信号が所定の範囲外にあ
るときは、該当する傾斜計を異常として、崩壊検出のた
めの処理から除外する異常出力信号除外手段を含んで構
成してある。

【００４７】具体的には、演算装置１３は、図１４に示
すフローチャートに従った処理を行う。即ち、一群とし
て設定されたグループｉ内の検出器１１の出力電圧Ｖ₁
〜ＶｍがそれぞれＶａ−Ｖｂ間にあるか否かを判定し
（ステップＳ１１）、Ｖａ−Ｖｂ間にあるときは検出器
１１が正常に作動していることを確認する。ステップＳ
１１で、電圧Ｖ₁〜ＶｍがＶａよりも小さい場合または
Ｖｂより大きい場合には、検出器１１の異常または該当
する検出器１１を接続するケーブルの断線と判定して、
その異常のある検出器１１の信号を斜面崩壊の判定から
除外する。

【００４８】尚、このような機能部分を、ここでは、異
常出力信号除外手段と称することとする。次に、電圧Ｖ
₁〜Ｖｍをそれぞれ角度値に変換する。この変換は、電
圧をＶｓ（ｓ＝１〜ｍ）とすると、例えば最小自乗法に
よる近似を用いて、下記の（１）式の係数α、β、γ、
δを、予め検出器１１毎に計測した角度に対する変換特
性曲線に基づいて設定し、検出電圧Ｖｓを下記の（１）
式に当てはめることにより角度に変換する（ステップＳ
１２）。

【００４９】 θｓ＝αｓ・Ｖｓ³ ＋βｓ・Ｖｓ² ＋γｓ・Ｖｓ＋δ ………（１）式尚、このように、各傾斜計の出力信号を傾斜角度に応じ
た角度値に変換する機能実現手段を、ここでは、角度変
換手段と称することとする。変換された角度値θｓを下
記（２）式により角速度、すなわち単位時間当たりの角
度変化分の直前のｎ回の平均値ｄθｓを角速度演算手段
により求める（ステップＳ１３）。

【００５０】

【数１】次に、第１の比較手段は、角速度ｄθ₁〜ｄθｍ（ｄθ
ｓ）を閾値ｃと比較して、角速度ｄθ₁〜ｄθｍが１つ
でも第１の閾値ｃ以上でなければ、検出ミスと判定し
て、次の測定に戻り、全ての角速度ｄθ₁〜ｄθｍが第
１の閾値ｃ以上であれば、崩壊の可能性があると判定す
る（ステップＳ１４）。

【００５１】ステップＳ１４で崩壊の可能性があると判
定された場合、第２の比較手段は、角度θ₁〜θｍを第
２の閾値ｄと比較し、角度θ₁〜θｍのうちの１つでも
第２の閾値ｄを超えていれば崩壊発生と判定し（ステッ
プＳ１５）、警報を発生する（ステップＳ１６）。ステ
ップＳ１５において、第２の比較手段で、角度θ₁〜θ
ｍが全て閾値ｄ以下であれば検出ミスと判定して次の測
定に戻る。このような処理を繰り返して、崩壊の検出を
行う。このように構成された、斜面崩壊検知装置の動作
を説明する。グループｉの複数の検出器１１が埋設され
た斜面が崩壊し、検出器１１に傾斜が発生すると、検出
器１１から傾斜角度に応じた電圧信号Ｖ₁〜Ｖｍが出力
される。この電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１２で離散的に
サンプリングされディジタル化されて、電圧Ｖ₁〜Ｖｍ
を示すデータとして演算装置１３に与えられる。

【００５２】演算装置１３内の異常出力信号除外手段
（図示せず）は、ステップＳ１１で、一群として設定さ
れたグループｉ内の検出器１１の出力電圧Ｖ₁〜Ｖｍが
それぞれＶａ−Ｖｂ間にあるか否かを判定する。出力電
圧Ｖ₁〜Ｖｍが、Ｖａ−Ｖｂ間にあるときは、検出器１
１が正常に作動していると判定する。ステップＳ１１で
は、電圧Ｖ₁〜ＶｍがＶａよりも小さい場合またはＶｂ
より大きい場合には、検出器１１の異常または該当する
検出器１１を接続するケーブルの断線と判定する。この
場合は、その異常のある検出器１１の信号が斜面崩壊の
判定から除外される。

【００５３】次に、ステップＳ１２で、角速度変換手段
が、電圧Ｖ₁〜Ｖｍをそれぞれ角度値に変換する。この
変換は、（１）式に基づいて行われる。ステップＳ１３
では、崩壊判定手段のうち、角速度演算手段が、変換さ
れた角度値θｓを（２）式により角速度、すなわち単位
時間当たりの角度変化分の直前のｎ回の平均値ｄθｓを
求める。ステップＳ１４では、崩壊判定手段のうちの第
１の比較手段により、角速度ｄθ₁〜ｄθｍが第１の閾
値ｃと比較され、全ての角速度ｄθ₁〜ｄθｍが第１の
閾値ｃ以上であれば、崩壊の可能性があると判定され
る。

【００５４】ステップＳ１４で崩壊の可能性があると判
定された場合、ステップＳ１５で、第２の比較手段によ
り、角度θ₁〜θｍが第２の閾値ｄと比較され、角度θ₁
〜θｍのうちの１つでも第２の閾値ｄを超えていれば崩
壊発生と判定され、ステップＳ１６で警報が発生され
る。ステップＳ１４で、角速度ｄθ₁〜ｄθｍの少なく
とも１つが第１の閾値ｃ以上でない場合、およびステッ
プＳ１５で、角度θ₁〜θｍが全て第２の閾値ｄ以下で
あれば第１および第２の比較手段により検出ミスと判定
して次の測定に戻る。このような処理を繰り返して、崩
壊の検出を行う。

【００５５】このようにして、監視対象となる斜面の崩
壊が検出され、警報信号が生成されると、沿線の適宜個
所に配設した特殊信号発光機１４から点滅発光信号が発
生し、監視センタ１５に崩壊発生による警報が通知され
るなどして、列車側から容易に崩壊発生を検知すること
ができる。

【００５６】上述した演算装置１３では、複数個設置さ
れた検出器１１の出力信号において、隣接して設置され
た複数個の検出器１１を選択してグループ化し、そのグ
ループ内の検出器１１の検出角度の変化傾向が同様で、
その内の一つ以上の検出器の出力信号が設定された闘値
を超えた場合のみ警報を発するための出力信号を出すよ
うに設定している。

【００５７】そして、選択された検出器１１のグループ
において、そのうちの１個の検出器１１の出力信号が設
定された閾値範囲を超えても、その組内の他の検出器１
１の出力信号の変化の様子が、闘値範囲を超えた検出器
１１の出力信号の変化の様子と異なる場合には、闘値範
囲を超えた検出器１１の出力信号を異常信号として斜面
崩壊の判定から除外するように設定している。

【００５８】尚、本発明は、上述し且つ図面に示された
実施例のみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲内において種々の変形実施が可能である。例え
ば、傾斜計については、例示したものに限らず、傾斜に
対応した電気信号を出力するものであれば、いかなる原
理に基づくものであっても適用することができる。

【００５９】また、信号処理装置について、実施例にお
いては、検出器の出力を角度変換手段により傾斜角度値
を求めた上で、角速度演算手段により角度値の単位時間
当たりの変化量を求めるように構成したが、検出器の出
力から直ちに出力の単位時間当たりの変化量の平均値を
算出し、この平均値に所定の異なる係数を乗じて第１の
閾値および第２の閾値を設定し、各検出器の出力の変化
量が、全て上記第１の閾値を越えた場合、斜面に崩壊が
生じた可能性があると判定し、さらに上記検出器の出力
の変化量が１つでも第２の閾値を越えた場合、斜面に崩
壊が生じたものと判定するように構成してもよい。

【００６０】また、何らかの原因で傾斜計がある程度傾
斜（軽度の局部傾斜）した場合、その傾斜計の傾きが０
になるように（鉛直になるように）姿勢を元に戻すこと
なく、角度変換手段により求めた角度値を、“０”にリ
セットすることで、再計測が可能なるように構成しても
よい。また、施設管理の省力化を図るために、遠隔地で
の自動計測システムとその計測データの伝送システムを
構築するようにしてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
監視対象の斜面部に埋設され、鉛直方向からの傾斜角に
対応する電気信号を出力する傾斜計の出力信号と所定の
閾値との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判別して警報
信号を生成するようにして、作業員等の目視に頼ること
なく、土木設備の斜面の崩壊等の災害状況を監視し、安
全および災害状況を迅速に且つ的確に把握するととも
に、土木設備の斜面の崩壊を早期に発見して、迅速な対
処に供することを可能とする斜面崩壊検知装置を提供す
ることができる。

【００６２】また、特に請求項３に記載の発明によれ
ば、複数の傾斜計のうちのいくつかが、斜面崩壊以外の
原因、例えば小動物や落石などの接触や衝突により傾斜
したような場合には、第１の比較手段が斜面の崩壊とは
判別しないので、誤った判定をしたり、誤警報を発する
ことが確実に防止され、斜面が崩壊したときは、第１の
比較手段が崩壊の可能性ありと判定し、第２の比較手段
も崩壊と判定することとなるので、的確に斜面の崩壊を
検知し得る斜面崩壊検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る斜面崩壊検知装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１の斜面崩壊検知装置における動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図３】図１の斜面崩壊検知装置における動作を説明す
るための信号電圧および閾値の関係を模式的に示す図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施例に係る斜面崩壊検知装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図５】図１の斜面崩壊検知装置に用いる検出器の断面
構成を説明するための断面図である。

【図６】図１の斜面崩壊検知装置に用いる検出器の外観
構成を説明するための斜視図である。

【図７】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の配置
を模式的に説明するための斜視図である。

【図８】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の配置
を説明するための模式図である。

【図９】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の配置
および崩壊の様子を説明するための模式図である。

【図１０】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の配
置および崩壊の様子を説明するための模式図である。

【図１１】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の配
置および崩壊の様子を説明するための模式図である。

【図１２】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の埋
設方法を説明するための模式図である。

【図１３】図１の斜面崩壊検知装置における検出器の埋
設方法を説明するための模式図である。

【図１４】図４の斜面崩壊検知装置における動作を説明
するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１，１１検出器２，１２Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器３，１３演算装置４，１４特殊信号発光機１１ａ筒状の容器１１ｂオイル１１ｃオイル室１１ｄワイヤ１１ｅマグネット１１ｆ磁気センサ１１ｇ処理回路１１ｈ，２５ケーブル１１ｉ弾性棒１５監視センター２１，２３線路２２盛土２４切土２６現場制御盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野健東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者斉藤彰東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１株式会社共和電業内 (72)発明者坂田光児東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１株式会社共和電業内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切土および盛土等の土木設備のような斜
面の崩壊を検知し、適切な警報発生等に供するための斜
面崩壊検知装置において、監視対象の斜面部に埋設さ
れ、鉛直方向からの傾斜角に対応する電気信号を出力す
る少なくとも１個の傾斜計と、この傾斜計の出力信号ま
たはこの出力信号に基づき変換された信号と所定の閾値
との比較に基づき前記斜面部の崩壊を判別して警報信号
を生成する信号処理装置を具備することを特徴とする斜
面崩壊検知装置。
【請求項２】請求項１に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、信号処理装置は、各傾斜計の出力信号をそれぞれ
傾斜角度に応じた角度値に変換するための角度変換手段
と、前記角度値と所定の閾値との比較に基づいて崩壊を
判定するための崩壊判定手段とを含むことを特徴とする
斜面崩壊検知装置。
【請求項３】請求項２に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、崩壊判定手段は、各傾斜計についての角度値の単
位時間当たりの変化量を求めるための角速度演算手段
と、前記複数個の傾斜計に対応する前記変化量を所定の
第１の閾値と比較し、前記複数個の傾斜計の全ての変化
量が前記第１の閾値以上となったことを検出するための
第１の比較手段と、前記全ての変化量が前記第１の閾値
以上となった場合に、前記各傾斜計についての前記角度
値を所定の第２の閾値と比較して、いずれかの前記角度
値が前記第２の閾値以上となった場合に崩壊を検出する
第２の比較手段とを含むことを特徴とする斜面崩壊検知
装置。
【請求項４】請求項１に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、信号処理装置は、傾斜計の出力信号および所定の
閾値の少なくとも一方を相対的に較正するための較正手
段を含むことを特徴とする斜面崩壊検知装置。
【請求項５】請求項１に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、傾斜計は、その底部に所定の長さおよび所定の曲
げ剛性を有する弾性棒を突設したことを特徴とする斜面
崩壊検知装置。
【請求項６】請求項１に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、傾斜計は、鉛直からの傾斜角を水平面上での方向
にかかわらず検知する無方位傾斜計であることを特徴と
する斜面崩壊検知装置。
【請求項７】請求項１に記載の斜面崩壊検知装置にお
いて、信号処理装置は、傾斜計の出力信号が所定の範囲
外にあるときは該当する傾斜計を異常として、崩壊検出
のための処理から除外する異常出力信号除外手段を含む
ことを特徴とする斜面崩壊検知装置。