JPH101053A - 列車接近警報システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】人手に頼らず、保線作業現場から遠隔地で自動
的に列車を検知し、接近情報を保線作業現場に迅速、確
実に提供するフェールセイフ列車接近警報システムを提
供する。 【解決手段】列車の走行時に線路に流れる帰線電流を検
出する電流検出部７と、電流検出部７の出力信号によっ
て列車の接近を検知する列車接近検知部８と、列車接近
検知部８の出力信号で警報を発する警報発生部９で構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は列車接近警報システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】列車運行に供する鉄道線路，架線及びそ
の他の保線作業等は、列車を安全に運行する上で欠かす
ことのできない極めて重要な作業である。これらの保線
作業は通勤列車あるいは旅客列車の定時運行を妨げない
よう、従来、列車運行本数が少なくなる夜間の閑散時間
帯に集中して行われている。

【０００３】しかし、近年、旅客や物資輸送の増大に伴
って夜間にも長距離旅客列車や長大化した貨物列車が運
行されるようになり、安全な保線作業が望まれている。

【０００４】このため、保線作業時には保線作業現場か
ら離れた線路沿線位置に監視員を配置し、監視員は中央
の指令室との情報交換及び列車ダイヤとの照合を行いつ
つ、列車の接近を目視確認後無線等を用いて作業現場に
通報し、通報を受けた作業現場監督者が作業員を安全な
場所に退避させることによって保線作業の安全を確保し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように保線作業現
場の安全は監視員に委ねられているが、作業現場は気象
状況による視認性の低下，曲線部での見通しの悪さ，夜
間の視界距離が短くなる，監視員の体調不良等の条件が
重なった場合、通報の遅れや接近列車を見落とす可能性
を有しており、列車を有視界で監視する方法は監視員に
とって極めて過酷な業務となっている。

【０００６】一方、保線作業現場では、作業を迅速、か
つ正確に進行させる必要から、作業員は集中して作業に
当たるため、列車の接近を個々に認知することが困難で
あり、また、保線作業現場の騒音等によって現場監督者
の列車接近認知が遅れることもある。

【０００７】現場監督者は保線作業の安全には十分気配
りしているが、上記の条件が重複して重大事故が発生し
ているのが現状である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】列車の走行時にレールに
流れる帰線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手
段の出力信号によって列車の接近を検知する列車接近検
知手段と、列車接近検知手段の出力信号で警報を発する
警報発生手段と、電流検出手段，列車接近検知手段，警
報発生手段それぞれの故障を自動的に検知する手段を備
える。

【０００９】列車の力行走行時に架線から供給される電
流はレール及びレールボンドを経由して帰線電流として
変電所に戻るようになっている。このレールボンドに流
れる帰線電流が一定値以下では、列車接近検知部の出力
信号は一定の周期で交番し、一定値以上になると交番は
停止する。この一定の周期で交番している交番信号は警
報発生部に入力され、交番している場合には警報は発せ
られないが、交番が停止すると警報が発せられ、列車が
接近していることを作業現場に通報する。

【００１０】また、電流検出部か列車接近検知部か警報
発生部のいずれかが故障した場合も交番が停止し、警報
発生部から警報が発せられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
図１は本発明の１実施例のフェールセイフ列車接近警報
システム図である。図１で１，２はレール、３１〜３５
及び４１〜４５はレールボンド、５は列車（図面右方向
を進行方向とする）、６は信号線、７は電流検出部、８
は列車接近検知部、９は警報発生部、１０は列車接近検
知部８の出力信号線であり、点線部分が保線作業区間で
ある。

【００１２】図２は電流検出部の取付け説明図である。
１１はレール１を流れる帰線電流、１２はレール２を流
れる帰線電流、１３〜１６はレールボンド固定用ボルト
ナットである。なお図２中の太線矢印はそれぞれの帰線
電流と流れる方向を示している。

【００１３】図３は電流検出部７の説明図である。図３
で７１と７２は鉄心、７５と７６は鉄心、７３は鉄心７
１と７２の一次巻線、７７は鉄心７３と７４の一次巻
線、７７は鉄心７１と７２の二次巻線、７８は鉄心７５
と７６の二次巻線、７１０と７１１が電源端子、７１２
と７１３が出力端子であり、鉄心７１と７２及び鉄心７
５と７６は図示の切り込み部でそれぞれ２分割すること
ができる。また、図３中の黒丸印はそれぞれの巻線の巻
初めを意味する。

【００１４】図４は列車接近検知部８の説明図である。
図４で８１は電源回路、８２は信号発生回路、８３は波
形整形回路、８４は論理積回路、８５と８６はフリップ
フロップ、８７と８８は電源出力端子、８９は信号発生
回路８２の同期信号、８１０は信号発生回路８２の出力
信号、８１１と８１２は入力端子、８１３は波形整形回
路８３の出力信号、８１４は論理積回路８４の出力信
号、８１５は列車接近検知部８の出力信号である。

【００１５】図５は警報発生部の回路図である。図５で
９１は電流制限抵抗器、９２はトランジスタ、９３は変
圧器、９４は電流制限抵抗器、９５１，９５２はダイオ
ード、９６は継電器、９７は継電器９６の接点、９８は
警報発生機、９９１は増幅回路、９９２は信号入力端
子、９９３は電源端子１，９９４は電源端子２である。
なお、図５中の点線矢印は継電器９６が動作時の接点の
動作方向、すなわち、開放を示し、実線矢印は音声を意
味する。

【００１６】図６は列車が接近していない場合の列車接
近検知動作のタイムチャートであり、図７は列車が接近
している場合の列車接近検知動作のタイムチャートであ
る。列車接近検知動作と警報を発する動作を図１ないし
図７を用いて説明する。

【００１７】電流検出部７の鉄心７１と７２及び鉄心７
３と７４それぞれを２分割してレールボンド３を挾み込
んだ後、図３のように一体化し、例えば、鉄心と鉄心を
重ねて固定する。電流検出部７の一次巻線７３と７７及
び二次巻線７４と７８は図のように接続し、電源端子７
１０と７１１には図４の列車接近検知部８からの電源端
子８７と８８を接続し、出力端子７１２と７１３には図
４の列車接近検知部８の入力端子８１１と８１２それぞ
れを接続する。

【００１８】列車接近検知部８の同期信号８９は信号発
生回路８２で基準信号８１０に変換され、論理積回路８
４に入力する。

【００１９】また電流検出部７の電源端子７１０と７１
１の印加電圧値（図６の（１））及び一次巻線７３と７
７の巻線数は、レールボンド３に電流が流れていない状
態で、二次巻線７４と７８に図６の（４）に示す電圧が
発生するように決定する。

【００２０】電流検出部７の二次巻線７４と７８の出力
電圧が列車接近検知回路８の波形整形回路８３に入力さ
れ、図６の（５）の波形整形信号８１３に波形整形さ
れ、論理積回路８４に電源として供給される一方、入力
信号として論理積回路８４に入力される。

【００２１】今、列車が走行していないと仮定すると、
レールボンド３又は４には帰線電流が流れていないが、
電流検出部７の二次巻線７４と７８には図６の（４）に
示す電圧が発生する。従って、波形整形回路８３の波形
整形信号８１３は図６の(５)のように図６の（４）に示
したパルス幅だけオフし、この信号が論理積回路８４と
フリップフロップ８６のクロック端子ＣＫ２に入力され
る。

【００２２】このため、基準信号８１０と波形整形信号
８１３の論理積の論理条件が成立している期間、図６の
（６）に示すような基準信号８１０のパルス幅に等しい
クロック信号８１４が得られ、フリップフロップ８５の
クロック端子ＣＫ１に入力される。

【００２３】ところで、フリップフロップ８５の出力端
子Ｑ１はフリップフロップ８６の入力端子Ｄ２と接続
し、フリップフロップ８６の出力端子Ｑ２（符号が反転
されていることを意味する）はフリップフロップ８５の
入力端子Ｄ１と接続する。このフリップフロップ８５と
８６はクロック信号の立上りに同期して動作するものと
する。また、最初の状態はフリップフロップ８５の出力
端子Ｑ１は論理レベル“０”、フリップフロップ８６の
出力端子Ｑ２は論理レベル“１”と仮定する。従って、
フリップフロップ８５の出力端子Ｄ１の出力波形は図６
の（７）のようになり、フリップフロップ８６の出力端
子Ｄ２の出力波形は図６の（８）のようになる。

【００２４】このように、レールボンド３に帰線電流が
流れていない状態ではフリップフロップ８５の出力端子
Ｑ１とフリップフロップ８６の出力端子Ｑ２は一定の周
期で交番した信号となる。

【００２５】列車の走行によってレールボンド３に図７
の（３）に示す帰線電流が流れると、電流検出部７の二
次巻線７４と７８には図７の（４）に示す電圧が発生す
る。帰線電流１４の値が小さい場合、波形整形回路８３
の波形整形信号８１３の出力期間は図７の（５）の最初
の２サイクル半のように短く、この期間は論理積回路８
４の論理条件が成立する。従って、図７の（６）に示す
ようなクロック信号８１４が得られ、フリップフロップ
８５のクロック端子ＣＫ１に入力される。

【００２６】しかし、帰線電流の値が大きくなると、波
形整形回路８３の波形整形信号813の出力期間は図７の
（５）の２サイクル半以降のように長くなってくるた
め、論理積回路８４の論理条件が不成立となり、これよ
り以降は電源が供給されなくなり、クロック信号８１４
が得られなくなる。一方のフリップフロップ８６のクロ
ック端子ＣＫ２には波形整形信号８１３が継続して入力
される。

【００２７】従って、レールボンド３に帰線電流が流れ
るとフリップフロップ８５の出力端子Ｑ１の出力波形は
図７の（７）のように論理レベル“１”に固定し、フリ
ップフロップ８６の出力端子Ｑ２の出力波形は図６の
（８）のように論理レベル“０”に固定し、フリップフ
ロップ８５と８６の交番動作が停止する。

【００２８】そして、フリップフロップ８５又は８６の
出力端子Ｑ１かＱ２のいずれかを図５の警報発生部の入
力端子９９２に入力する。このため、増幅回路９９１の
トランジスタ９２が導通と遮断動作を行い、この結果、
パルストランス９３の二次側に電圧が誘起する。

【００２９】この二次誘起電圧がダイオードで整流され
て継電器９６に印加される。一般に継電器は接点が過電
流等によって溶着する故障と、巻線の断線等により開放
する故障との比率が１０００対１の非対象故障特性を有
したフェールセイフ性を備えている。

【００３０】従って、継電器９６が釈放されたとき閉じ
る接点９７を利用して警報を発する回路を構成すれば、
レールボンド３に電流が流れていない状態では列車接近
検知部８の出力の交番信号８１５によって警報発生部９
の継電器９６が励磁されているため接点９７が開放し警
報は発せられないが、レールボンド３に電流が流れると
列車接近検知部８の出力の交番が停止するため継電器９
６が釈放され、その接点９７が閉じられるため電源端子
３から電圧が供給され、警報が発せられることになる。

【００３１】電流検出部，列車接近検知部，警報発生部
が正常な場合には以上の説明のような動作となる。

【００３２】いずれかが故障したことによって列車の接
近を検知できず、警報を発しない場合には重大な事故に
なることが予想される。

【００３３】そのため、本発明では電流検出部，列車接
近検知部及び警報発生部が故障した場合、それを自身で
故障を検知して警報を発生する機能を有する。

【００３４】例えば、電流検知部７の一次巻線７３か７
７が断線故障した場合を例に説明する。断線故障の場
合、一次巻線７３又は７７に電源が供給されなくなるの
で二次巻線７４と７８には電圧が誘起しなくなる。この
ため、図６の（４）の出力電圧が得られず、列車接近検
知部８の波形整形回路８３の出力信号８１３が論理レベ
ル“１”に固定し、論理積回路８４には電源及び論理レ
ベル“１”の入力信号として供給される。

【００３５】従って、論理条件が成立し、クロック信号
８１４がフリップフロップ８５に継続して供給されてい
るが、フリップフロップ８６のクロック端子ＣＫ２が論
理レベル“１”に固定するため、フリップフロップ８５
と８６の交番動作が停止し、出力信号８１５の交番が停
止し、警報発生部９に交番信号が入力されなくなるた
め、正常な場合と同様の動作によって警報発生回路が構
成され、警報が発生される。

【００３６】また、電流検知部７の二次巻線と７４と７
８のいずれかが断線故障した場合、二次巻線の誘起電圧
値がゼロになるので、前述と同様の動作となって交番が
停止し、警報が発生される。これらの故障を表示（図示
しない）することもできる。列車接近検知部８の電源８
１が故障した場合には電流検知部７に電源が供給されな
くなり、また、基準信号８１０も出力せず、波形整形信
号８１３やクロック信号８１４も出力しなくなるから前
述と同様にフリップフロップ８５と８６の交番動作が停
止し、警報が発せられる。

【００３７】このように本発明は、接近列車検知機能の
他に、電流検知部７，列車接近検知部８のいずれかの回
路が故障すると列車接近検知部８のフリップフロップ８
５又は８６のクロック信号８１３又は８１４の動作が停
止することにより、警報を発生し、また、警報発生部９
の交流増幅回路が故障した場合にも継電器９６が釈放さ
れるため警報が発生するフェールセイフ性を備えてい
る。

【００３８】図７は本発明の他の実施例である。２０は
マイクロコンピュータ、８１６はマイクロコンピュータ
２０の出力信号である。

【００３９】ところで、レールボンド３には複数の列車
の電流が流れるため、最も速く保線作業現場に接近する
列車を特定できない恐れがあり、遠距離の列車によって
接近警報が発せられると安全側ではあるが作業効率が低
下し支障が生じる。

【００４０】このため、本発明の他の実施例ではマイク
ロコンピュータ２０にあらかじめ、列車ダイヤ，列車通
過時刻及び気象条件その他の情報を入力しておき、フリ
ップフロップ８５の出力の交番をマイクロコンピュータ
２０で監視し、交番の停止時刻から接近している列車か
否かを検証し、適正列車でない場合、すなわち、列車が
接近していない場合にはマイクロコンピュータ２０から
交番した出力信号817を出力するが、適正列車の場合に
はマイクロコンピュータ２０の出力信号８１７の交番を
停止する。なお、マイクロコンピュータ２０には保線作
業現場に出発前に列車ダイヤ，列車通過時刻及び気象条
件等の情報を入力することになる。

【００４１】また、作業現場ごとに異なる情報を他の記
憶媒体、例えば、メモリカード（図示しない）に入力
し、このメモリカードを現場監督者がマイクロコンピュ
ータ２０に読み込ませるようにしても良い。

【００４２】このような方法によれば中央の指令室と保
線作業現場との情報の交換及び保線作業現場との無線連
絡等の監視員の負担を軽減でき、誤認や勘違い等の防止
に果たす効果は大である。

【００４３】また本発明の実施例及び他の１実施例では
レールボンドに流れる帰線電流を検知することで説明し
たが、インピーダンスボンドに流れる電流を検知する方
法でも同様の効果が得られるのは当然である。

【００４４】更に本発明の実施例及び他の１実施例では
変電所から架線，列車，レール，レールボンドを介して
流れる帰線電流回路と列車接近警報回路部とを完全に絶
縁できるため、例えばレールに流れる列車の制御情報に
対して影響を与えないという特徴も有する。

【００４５】上り線と下り線の列車接近検知を行う場
合、上り線と下り線間の絶縁を図る必要が有るが、本発
明の実施例では電流検知部とレールボンドとは完全に絶
縁されるので、電流検出部のみを上り線と下り線のレー
ルボンドに取り付けるだけで良く、作業効率向上にも果
たす役割は大である。

【００４６】

【発明の効果】本発明では、列車の接近を確実に検知し
て警報するだけでなく、自身の故障をも検知して警報を
発する機能を有した列車接近警報システムを実現でき、
列車の接近を監視する監視員の負担を軽減させ、安全に
保線作業を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の説明図。

【図２】帰線電流検知取付け説明図。

【図３】帰線電流検知部の説明図。

【図４】列車接近検知部のブロック図。

【図５】列車接近検知部の動作のタイミングチャート。

【図６】列車接近検知部の動作のタイミングチャート。

【図７】本発明の他の１実施例のタイミングチャート。

【符号の説明】

１，２…レール、７…帰線電流検知部、８…列車接近検
知回路、９…警報発生部、２０…マイクロコンピュー
タ、３１〜３５，４１〜４５…レールボンド、７１，７
２，７７，７５…鉄心、７３，７７…一次巻線、７４，
７８…二次巻線。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レールに流れる帰線電流を検知する帰線電
   流検知手段と、前記帰線電流検知手段の出力信号によっ
   て列車の接近を検知する列車接近検知手段と、前記列車
   接近検知手段の出力信号によって警報を発生する警報発
   生手段を備えたことを特徴とする列車接近警報システ
   ム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記帰線電流検知手段
   は分割可能な鉄心と、前記鉄心には一次巻線と複数の二
   次巻線を備えた列車接近警報システム。
3. 【請求項３】請求項２において、前記帰線電流が分割し
   た鉄心を貫通するように構成した列車接近警報システ
   ム。
4. 【請求項４】請求項１において、前記列車接近検知手段
   は前記列車接近検知手段及び前記帰線電流検知手段の故
   障を検知する手段を備えた列車接近警報システム。
5. 【請求項５】請求項１において、前記列車接近検知手段
   は演算処理手段と列車ダイヤ，列車通過時刻情報等を記
   憶する記憶手段とを備えた列車接近警報システム。