JP2020006895A - 転てつ機センサ、転てつ機モニタ及び転てつ機 - Google Patents

Abstract

【課題】転てつ機の動作を確実に監視できる転てつ機センサ、転てつ機センサを備える転てつ機モニタ及び転てつ機を提供すること。【解決手段】本体部１００Ａから延びる動作かん１０と、動作かん１０に接続されスイッチアジャスタロッド２１等で構成されトングレールＴＲに繋がる接続部２０と、動作かん１０とスイッチアジャスタロッド２１との間において、動作かん負荷を測定するセンサ付ジョーピンであるジョーピンセンサ３０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道の分岐器において、転てつ機の動作を監視する転てつ機センサ、転てつ機センサを備える転てつ機モニタ及び転てつ機に関する。

転てつ機あるいは転てつ装置の役割は、例えば非特許文献１に例示するように、レールを転換して密着させることにある。したがって、レールを転換して密着させる動作が、確実に行われているか否かを点検可能とすることは、非常に重要である。

ここで、転てつ機の代表的な一構成例として、非特許文献１にも例示があるように、モータでレールを転換する電気転てつ機があげられる。電気転てつ機においてレールを転換する際の転換力の測定に関しては、例えば、動作時におけるモータの電圧や電流から転換力を推定する、といった方法が考えられる。しかし、このような方法だと、製造誤差や温度特性に基づく誤差といった種々の誤差が生じ得るため、転換力の確実な測定ができるとは限らない。また、上記のようなモータの電圧等を利用する態様の場合、転換後においてレールを密着させた状態に維持する密着力については、測定できない。

一般社団法人 日本鉄道電気技術協会 鉄道電気技術者のための信号概論 鉄道信号一般〔改訂二版〕 ｐ．５５〜ｐ．６３

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、転てつ機の動作を確実に監視できる転てつ機センサ、転てつ機センサを備える転てつ機モニタ及び転てつ機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための転てつ機センサは、転てつ機の動作かんと動作かんに接続される接続部との間において、動作かん負荷を測定する測定部を備える。

上記転てつ機センサでは、測定部による測定を、転てつ機の動作かんと動作かんに接続される接続部との間において行うことで、転てつ機によりレールを転換する際の転換力や、転換後においてレールを密着させた状態に維持する密着力に相関性を有する動作かん負荷の確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。

本発明の具体的な側面では、接続部は、動作かんによりレールを移動させる力を伝達するスイッチアジャスタロッドであり、測定部は、動作かんとスイッチアジャスタロッドとを繋ぐセンサ付ジョーピンである。この場合、センサ付ジョーピンを利用することで、動作かんと接続部との間における所望の測定を的確に行うことができる。

本発明の別の側面では、測定部は、動作かん負荷として、レールを転換する際の転換力に関係する値及びレールを密着させる密着力に関係する値のうち少なくとも一方の値を測定する。この場合、測定部において、転換力や密着力の状況を把握するための的確な測定を行うことができる。

上記目的を達成するための転てつ機モニタは、上記転てつ機センサと、測定部での測定結果から、転換力及び密着力のうち少なくとも一方を算出する演算処理部と、演算処理部における処理結果を表示する表示部とを備える。この場合、演算処理部において必要な演算処理を行って、その結果としての異常の有無等を表示部において示すことで、転てつ機の動作が正常であるか否かのモニタリングが可能になる。

本発明の具体的な側面では、演算処理部は、測定部での測定結果に基づく算出結果について、予め定められた閾値に基づいて、異常の有無を判定する。この場合、確実に転てつ機における異常の有無を判定できる。

本発明の別の側面では、演算処理部は、測定部のデータを記録する周期を変化させる記録周期可変部を有する。この場合、例えば、転てつ機を設置した箇所を通過する列車のスピードに合わせてサンプリング速度を変化させて列車の振動におけるピークを捉えて、当該振動の影響による誤認識を回避する、といったことが可能になる。

本発明のさらに別の側面では、測定部は、電力供給を受けつつ測定結果を出力するための通信接続を行う配線部を有する。この場合、配線部による測定部への電力供給や測定結果についての通信接続がなされる。

本発明のさらに別の側面では、配線部を支持する棚板部を備える。この場合、棚板部により配線部延いては測定部を安定させ、配線部の断線の可能性を低減できる。

本発明のさらに別の側面では、配線部は、動作かんに設けた溝部に収納される。この場合、配線部を溝部に収納することで、配線部の断線を低減できる。

本発明のさらに別の側面では、測定部に対して非接触での電力供給を行う非接触給電部を備える。この場合、非接触給電部により測定部への給電が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、非接触給電部は、測定部の移動方向に沿って延びるように設けられている。この場合、測定部の移動中において、確実に給電を維持できる。

本発明のさらに別の側面では、転てつ機の本体部から独立して設けられて、測定部に対して電力供給を行いつつ測定結果についての通信接続を行う外部給電通信部を備える。この場合、外部給電通信部により、転てつ機の本体部から独立した給電や通信が可能になる。また、この場合、例えば既存の転てつ機の設備に対して、新たなセンサの取付あるいはモニタの設置といったことが容易となる。

本発明のさらに別の側面では、外部給電通信部は、接続部に取り付けられる太陽電池を含む。この場合、太陽電池による給電が可能になる。

上記目的を達成するための転てつ機は、動作かんと、動作かんに接続される接続部と、動作かんと接続部との間において、動作かん負荷を測定する測定部を有する転てつ機センサとを備える。

上記転てつ機では、転てつ機センサに設けた測定部による測定を、転てつ機の動作かんと動作かんに接続される接続部との間において行うことで、転てつ機によりレールを転換する際の転換力や、転換後においてレールを密着させた状態に維持する密着力に相関性を有する動作かん負荷の確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。

第１実施形態に係る転てつ機を適用した分岐器について概念的に示す平面図である。 分岐器における転てつ機について一構成例を示す斜視図である。 ジョーピンによる動作かんとスイッチアジャスタロッドとの接続の様子について一例を概念的に示す正面図である。 転てつ機センサについて一例を説明するための構造図である。 転てつ機センサについて一例を説明するための回路図である。 転てつ機センサを備える転てつ機モニタの様子について一例を示す概念図である。 転換力及び密着力の様子について一例を説明するためのグラフである。 転てつ機の切替えにおける監視の一連の動作について一例を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係る転てつ機について概念的に示す平断面図である。 第２実施形態に係る転てつ機について概念的に示す切欠き斜視図である。 一変形例の転てつ機について概念的に示す平断面図である。 一変形例の転てつ機について概念的に示す切欠き斜視図である。 第３実施形態に係る転てつ機について概念的に示す平断面図である。 第３実施形態に係る転てつ機について概念的に示す切欠き斜視図である。 第４実施形態に係る転てつ機について概念的に示す平断面図である。 第５実施形態に係る転てつ機について概念的に示す平断面図である。 表示装置の設置個所について一例を説明するための平断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、第１実施形態に係る転てつ機及び転てつ機に設けられる転てつ機センサ及び転てつ機モニタについて説明する。

図１及び図２に例示するように、本実施形態の転てつ機１００は、電気転てつ機であり、分岐器Ｐを構成する枕木ＳＰ上の基本レールＳＲやトングレールＴＲのうち、トングレールＴＲを移動させることで、分岐器Ｐにおける列車の進路の切替えを行っている。

ここでは、図に例示するように、転てつ機１００は、上記切替えの動作を行うために、動力源であるモータ等を備える本体部１００Ａのほか、例えば本体部１００Ａから延びる動作かん１０や、動作かん１０に接続されるスイッチアジャスタロッド２１等で構成されトングレールＴＲに繋がる接続部２０、さらに動作かん１０とスイッチアジャスタロッド２１とを繋ぐジョーピンセンサ（センサ付ジョーピンとも呼ぶ）３０を備える。また、上記の切替えの動作行うための各部のほか、転てつ機１００は、例えば切替え動作後の位置固定のための鎖錠かんＬＬ等を備える。

本体部１００Ａは、図示のように、所定の間隔を隔てて配置された通常の枕木ＳＰよりも長い第１枕木ＳＰ１及び第２枕木ＳＰ２の一端上に載置されることで、線路の分岐器Ｐの側方に配置され、さらに、固定器具等によって第１枕木ＳＰ１，ＳＰ２に対して動かないように固定されている。本体部１００Ａは、モータやモータを動かすための電力装置等を有し、動作かん１０を進退させることで、トングレールＴＲを移動させる際の転換力を生じさせている。なお、モータ非駆動時においては、人力による転換の動作を可能とするための構造が設けられていてもよい。

動作かん１０は、本体部１００Ａの内部から延びる板状あるいは棒状の金属部材であり、本体部１００Ａによる駆動動作に伴って進退動作をする。より具体的には、動作かん１０は、トングレールＴＲを、基本レールＳＲに対して定位から反位又は反位から定位の各位置に転換する。

なお、転てつ機１００は、動作かん１０による転換後において、鎖錠かんＬＬの動作に伴う本体部１００Ａ内部のロックピース（図示略）の動作かん１０への作用によって動作かん１０を定位位置及び反位位置においてそれぞれ鎖錠できるようにしている。

接続部２０は、スイッチアジャスタロッド２１等を有することで、ジョーピンセンサ３０を介して動作かん１０に接続されることで、トングレールＴＲを移動させるための動作かん１０からの力を伝達する部材として機能する。より具体的には、接続部２０は、金属製のスイッチアジャスタロッド２１を主たる構成要素としつつ、他の接続器具２２，２３を有する構成となっており、スイッチアジャスタロッド２１の先端側において動作かん１０と繋がる一方、他端側すなわち接続器具２３の先端側においてトングレールＴＲに繋がっていることで、動作かん１０からの転換力をトングレールＴＲに伝達している。

ジョーピンセンサ３０は、図３等に例示するように、金属部材を主たる構成とするピン形状あるいはボルト形状を有しており、動作かん１０の先端部とスイッチアジャスタロッド２１の先端部に設けた貫通孔に挿入されることで、これらを繋ぐピン部材である。特に、本実施形態では、ジョーピンセンサ３０は、動作かん１０等から受ける力による自身の歪みを測定可能とするための歪みセンサを有する構造となっている。これにより、ジョーピンセンサ３０は、センサ付ジョーピンとして機能する。すなわち、ジョーピンセンサ３０は、転てつ機１００の動作かん１０と、動作かん１０に接続される接続部２０を構成するスイッチアジャスタロッド２１との間において、センシングした自身の歪みの度合いに応じて、動作かん負荷を測定する測定部として機能している。なお、ジョーピンセンサ３０の詳しい構造の一例については、図４等を参照して後述する。

ここで、測定すべき対象である動作かん負荷、すなわち動作かん１０に掛かる負荷については、種々のものが考えられるが、転てつ機１００の機能の観点から重要となるものの典型例としては、トングレールＴＲ（偏移させる対象となるレール）を転換する際の転換力や、トングレールＴＲを基本レールＳＲに密着させる密着力があげられる。転てつ機１００の役割は、レールを転換して密着させることにある。したがって、レールを転換して密着させる動作に際して、転換の動作が確実に行われているか否かを点検したり、転換後の密着状態が適正に維持されているか、といったことを正確に検査できるようにしておくことは、非常に重要となる。

これに対して、本実施形態では、図３に例示するように、動作かん１０と接続部２０の要部であるスイッチアジャスタロッド２１との間にあるジョーピンセンサ３０を測定部としている。ジョーピンセンサ３０に対しては、転換動作時や、転換動作後の密着状態において、例えば双方向矢印ＡＲ１に示すように力が掛かる。したがって、ジョーピンセンサ３０には、このような力に応じた歪みの力が加わることになる。本実施形態では、このようなジョーピンセンサ３０に掛かる歪み応力等に相当する各種値を測定し、ジョーピンセンサ３０での測定結果を、転てつ機１００の転換動作時や転換動作後にはたらいている力を示す指標としている。つまり、本実施形態では、ジョーピンセンサ３０を測定部とした測定を、転てつ機によりレールを転換する際の転換力や、転換後においてレールを密着させた状態に維持する密着力に相関性を有する動作かん負荷の１つであるものとして捉えることで、動作かん負荷の確実な測定を可能とし、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視を可能としている。つまり、ジョーピンセンサ３０は、転てつ機１００の動作かん負荷をセンシングする転てつ機センサとして機能しているとも言える。

以下、図４等を参照して、本実施形態の転てつ機センサを構成するジョーピンセンサ３０の構造や、転てつ機センサからの出力結果に基づいて転てつ機１００の動作が正常であるか否かのモニタリングを行う転てつ機モニタについて説明する。

まず、図４に示す構造図において、上段αは、転てつ機センサとしてのジョーピンセンサ３０の一例についての平面図であり、下段βは、ジョーピンセンサ３０の側面図である。ジョーピンセンサ３０は、図示のように、また、既述のように、金属部材を主たる構成としつつ、ピン形状あるいはボルト形状を有している。ここでは、ジョーピンセンサ３０は、棒状の本体部分３０ａと、本体部分３０ａの頂上部として設けられるヘッド部３０ｈと、ヘッド部３０ｈの側方から延びるように設けられて、測定結果の出力や通電のためのケーブルＣＢを形成する配線部ＣＮとを備えている。

本体部分３０ａは、動作かん１０の先端部とスイッチアジャスタロッド２１の先端部に設けた貫通孔に挿入されてこれらを繋ぐための挿入部分（図３参照）である。図４のジョーピンセンサ３０では、本体部分３０ａが各部に差し込まれるとともに、ヘッド部３０ｈ及びこれから延びる配線部ＣＮが測定結果を出力先に接続可能となっている。

本体部分３０ａの表面あるいは内部には、歪みを測定するための歪みセンサＤＳが設けられている。すなわち、転てつ機１００の転換動作に際して本体部分３０ａに掛かる負荷や、転換後の密着状態において本体部分３０ａに掛かる負荷を歪みセンサＤＳにより計測可能としている。すなわち、歪みセンサＤＳが、ジョーピンセンサ３０における転てつ機１００の動作かん負荷に関する測定をするための測定部として中心的役割を担っている。図４に示す一例では、円柱状の本体部分３０ａの側面に沿って間欠的に凹部ＣＶを設け、凹部ＣＶの表面に歪みセンサＤＳを形成するとともに、凹部ＣＶの歪みセンサＤＳを覆う保護部材ＰＰを設けることで、歪みセンサＤＳによる測定を確実なものとしつつ、ジョーピンセンサ３０の部材を繋ぐためのジョーピンとして機能できるのに十分な耐久性及び強度を確保する構成としている。なお、以上はあくまで一例であり、動作かん負荷を測定する測定部として機能しつつ、ジョーピンとしてとして十分な耐久性及び強度を維持できる構成であれば、これ以外の態様であってもよい。

また、歪みセンサＤＳの構造については、例えば既知の種々のものが適用可能であるが、例えば図５に概念的に示す回路図のように、ブリッジ回路を有した構成とすることが考えられる。この場合、歪みセンサＤＳからは、測定結果を出力するものとして、４本の線が取り出されることになり、配線部ＣＮを構成するケーブルＣＢは、少なくともこれらを束ねた状態にして、端子部ＴＡから他の部材へ測定結果に相当する信号を出力する。

ヘッド部３０ｈは、既述のように、本体部分３０ａの頂上部として設けられ動作かん負荷の影響を受けないあるいは受けにくいものとなっている。

配線部ＣＮは、既述のように、ヘッド部３０ｈの側方から延びて、他の部材から電力供給を受けつつ測定結果についての出力を行うためのケーブルＣＢを形成している。なお、配線部ＣＮは、ヘッド部３０ｈの側方に設けられていることで、動作かん負荷の影響を受けないあるいは受けにくくなっており、動作かん負荷に伴うケーブルＣＢの損傷の可能性を回避している。

なお、以上のような円筒形状のジョーピンセンサ３０の寸法に関しては、例えば径Ｒ１が最小約２０〜最大約３０ｍｍ程度、軸方向の全長Ｌ１が約８０〜１００ｍｍ程度で想定される。

以下、図６を参照して、上記転てつ機センサとしてのジョーピンセンサ３０を含む転てつ機モニタについて一例を説明する。

図６に例示するように、本実施形態の転てつ機モニタ５０は、転てつ機センサであるジョーピンセンサ３０と、ジョーピンセンサ３０からの出力結果に基づき各種処理等を行う処理装置４０とで構成されている。

処理装置４０は、各種演算処理を行う演算処理部である演算装置４１と、演算装置４１での処理結果に基づく表示動作を行う表示部である表示装置４２と、演算装置４１での処理結果についての外部への送信等の各種通信を行う伝送装置４３とを備える。処理装置４０は、例えば、各種演算処理のためのＣＰＵや、情報を記憶するためのストレージデバイス等で構成される電子回路とすることが考えられる。なお、処理装置４０については、例えば図１に例示するように、ユニット化された装置を本体部１００Ａの内部に設置させて電源を確保しつつ、ジョーピンセンサ３０と適宜接続させるものとしてもよい。

図６に戻って、処理装置４０のうち、まず、演算装置４１は、ジョーピンセンサ３０の配線部ＣＮに接続され、ジョーピンセンサ３０での測定結果を取得するとともにこの情報に基づいて、動作かん負荷に相当する上述の転換力及び密着力のうち少なくとも一方を算出する演算処理部である。なお、演算装置４１は、各種演算処理に際して必要となる情報を格納する記憶部ＭＥを有している。記憶部ＭＥには、例えば荷重とひずみ量のデータテーブルが格納されており、演算装置４１は、ジョーピンセンサ３０の測定によって検出されたひずみ量と荷重の測定結果から記憶部ＭＥのデータテーブルを参照することで、転換力、密着力を定量的に算出することができる。ここでは、演算装置４１は、上記のようなデータテーブルを利用することで、転換力及び密着力の双方について算出を行うものとする。すなわち、転てつ機１００による転換動作中においては、ジョーピンセンサ３０での測定結果に基づいて転換力を算出し、転換動作後においては、ジョーピンセンサ３０での測定結果に基づいて密着力を算出する。また、例えば、演算装置４１は、演算処理部として、ジョーピンセンサ３０での測定結果に基づく算出結果について、上記のような算出を行った後、予め定められた閾値と比較することで、当該閾値に基づいて、転換動作中や転換動作後における異常の有無を判定する。なお、このような判定を可能とするための各種閾値に関するデータテーブルが、記憶部ＭＥに格納されている。

予め定めておく閾値については、設置環境における許容範囲等に応じて、種々の設定が考えられるが、例えば、転換力について算出値が上限の閾値を超過して大きくなっている場合には、レールの錆等で転換負荷が過大な状態になってしまっている可能性があることを示すように閾値を設定しておくことができる。また、密着力について算出値が下限の閾値を超えて小さくなってしまっている場合には、列車通過時のレール保持が不安定になってしまっている可能性があることを示すように閾値を設定しておくことができる。閾値については、例えば分岐ごとに正常時の値を予め設定し、演算装置４１は、予め設定した値を超過したら異常と判定するが、この際の超過判定については、ノイズ等の一過性の超過で異常と判定するのを防ぐため、例えば、数値を越えても直ちには異常とせず、設定したサンプリング間隔で閾値を連続でＮ回（Ｎ：２以上の自然数）超過した場合に異常出力する、といった具合に定めておくことが考えられる。

上記以外の事項として、演算装置４１は、さらに、ジョーピンセンサ３０からの測定結果を記録する周期を変化させる記録周期可変部４１ａを有していてもよい。記録周期可変部４１ａにおいて、例えば、電車の通過スピードに合わせてジョーピンセンサ３０からのデータを記録する周期を変化させて列車の振動におけるピークを捉えて、当該振動の影響による誤認識を回避されるようにする、といったことが考えられる。また、別の観点として、転てつ機１００は、電気転てつ機としており、通常動作においては、電気駆動により転換動作を行うが、例えば試運転等の場合においては、手回しで転換動作を行うことも可能である。この場合、電気駆動による転換動作よりも一般には動作が遅くなる。これに応じて、データを記録する周期を変化させることで、手回し時においても電気駆動時との比較が可能なデータ採取が可能になる。

次に、表示装置４２は、例えばＬＥＤ等による表示モニタ等であり、演算装置４１の測定結果に応じた表示動作を行う。典型例としては、演算装置４１において算出した転換力及び密着力の値が予め定めた閾値を超過しており、何らかの異常が発生していると判断された場合には、その旨を表示する、といった態様にできる。また、表示装置４２の設置場所についても種々考えられるが、例えば処理装置４０を本体部１００Ａの内部に設置する場合（図１参照）、本体部１００Ａに適宜小窓を設けて、内部にある表示装置４２を当該小窓から観察可能にする、といったことが考えられる。

また、伝送装置４３は、外部装置との通信を有線又は無線によって行う通信設備であり、図示の例では、駅に配備される複数の転てつ機等の各部の制御や監視等を行う駅装置ＳＳとポーリングアンサーで通信可能なものとなっている。なお、例えば処理装置４０を本体部１００Ａの内部に設置する場合（図１参照）、転てつ機１００の本体部１００Ａから駅装置ＳＳへの通信を有線で行うのであれば、これに併せて伝送装置４３からの通信を行えるようにしておく、といったことが考えらえる。なお、伝送装置４３からの伝送内容については、例えば、直近の転換力の値すなわち転換動作中の定位・反位での動作かん負荷に関する値や、現在の密着力の値すなわち鎖錠中の定位・反位での動作かん負荷に関する値といったものがあげられる。また、直近の列車通過時の横圧ピークや、車通過時連続データといったものも伝送内容として考えられる。

また、駅装置ＳＳにおける処理についても、種々考えられるが、例えば、上述した処理装置４０の演算装置４１における各種処理について、一部を駅装置ＳＳが担うといったことも考えられる。例えば、転換動作中や鎖錠中の状況確認を駅装置ＳＳにおいて一括して行う態様とする、といった場合には、処理装置４０側において測定処理のみを行わせ、測定結果を生データのまま駅装置ＳＳに伝送するようにし、駅装置ＳＳにおいて各種処理を行った結果として異常が確認される場合には、駅装置ＳＳにおいて必要な警報等を行うようにしてもよい。

また、例えば、ジョーピンセンサ３０の測定結果からジョーピンセンサ３０の摩耗判定等を行うようにしてもよい。例えば、測定結果として得られる転換動作についての波形パターンから摩耗判定をする、といったことが考えられる。より具体的に説明すると、ジョーピンセンサ３０の摩耗については、端的には経年劣化に伴うガタ（がたつき）の増加によって特有のピークが波形パターン中に現れる場合がある。ジョーピンセンサ３０の測定結果から、このような特有のピークを抽出することで、ジョーピンセンサ３０の摩耗判定が可能となる。また、上記のようなガタが大きくなると、転換開始時にジョーピンセンサ３０に掛かる衝撃も大きくなる。したがって、このような衝撃力を転換動作ごとに記憶部ＭＥに記録しておき、記録した結果をサンプル抽出した結果から上記のような傾向となっているか否かを判定することで、摩耗判定を行うものとしてもよい。

図７は、転換の前後を含めた転換動作における転換力あるいは密着力の様子について一例を説明するためのグラフである。グラフの横軸は、時間（単位：秒）を示しており、縦軸は、転換力あるいは密着力の値（単位：ｋＮ）を示している。すなわち、曲線Ｑ１は、時間ごとの各力の変化を示している。なお、縦軸の値については、押す左右方向によって正負を付けているため、力の掛かっている方向によっては負で示されている箇所もある。図示では、定位から反位への移動の様子を示しており、定位と反位とでは、ジョーピンセンサ３０に対して掛かる力の方向が異なるため、グラフの縦軸について数値の正負が異なっている。また、図示の場合、時間帯Ｔ１は、転てつ機１００による転換動作前（定位）の密着状態における密着力を示しており、時間帯Ｔ２は、転てつ機１００による転換動作中の転換力の変化の様子を示しており、時間帯Ｔ３は、転てつ機１００による転換動作後（反位）の密着状態における密着力を示している。なお、時間帯Ｔ２の前後すなわち転換力から密着力に変化する過程においては、力の値が急激に変化しているが、これは、切替え動作の前後において、位置固定のための鎖錠かんＬＬ（図１等参照）の動作あるいはこれに伴うロックピースによる鎖錠の影響があるためである。例えば、時間帯Ｔ２から時間帯Ｔ３への変わり目では、密着状態とするためのトングレールＴＲへの押し動作（ちょい押し）がなされ、グラフ上の波形としてはピーク値を示した状態となっている。ちょい押しの後、ロックピースによる鎖錠がされると、基本レールＳＲからの反力（押し返し）を受けた結果、密着力が若干弱まり、グラフ上の波形としてはピーク値から少し下がった値となる、といった具合になっている。なお、以上について、ちょい押し時の力が過大であると、過密着が懸念され、ちょい押し時の値とその後の密着力の時の値の差が大き過ぎる場合、過密着や、機構の摩耗が懸念される。また、転換時において、転換負荷が大きい場合は、例えば動作を行う装置の油切れが懸念される。したがって、処理装置４０の各部において、これらの数値について閾値を定めておき、比較により動作の異常判定を行うようにしてもよい。

なお、図７に示す曲線Ｑ１は、正常に動作がなされた場合の一例、すなわち予め定めた閾値を越えることなく一連の動作がなされた場合の一例を示しているが、上記のような動作中における転換力や密着力の変化が予め定めた閾値を越えるような場合には、異常があると判断されて、必要な報知処理がなされることになる。

以下、図８のフローチャートを参照して、転てつ機１００の切替えにおける監視の一連の動作について一例を説明する。まず、転てつ機１００が動作して動作かん１０が駆動を開始すると（ステップＳ１０１）、処理装置４０の演算装置４１は、例えば転てつ機１００内のリレー装置における接点の変更といった処理装置４０の外部装置から取得した情報に基づいて、動作かん１０によるトングレールＴＲの移動動作が完了したか否かを確認する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、完了していないと判断されると（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、演算装置４１は、転換動作中であると判断して、ジョーピンセンサ３０での測定結果に基づいて記憶部ＭＥに格納されたデータテーブルを参照することにより、転換力を算出する（ステップＳ１０３）。次に、演算装置４１は、ステップＳ１０３の算出結果から、記憶部ＭＥに格納されたデータテーブルの閾値との比較等を適宜行い、転換動作において異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、異常が発生していないと判断された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、処理装置４０は、正常である旨の通知を表示装置４２等によって行い（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２からの動作を繰り返す。一方、ステップＳ１０４において、異常が発生していると判断された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、処理装置４０は、異常である旨や異常の内容を示す通知を表示装置４２等によって行い（ステップＳ１０６）、一連の監視動作を終了する。

一方、ステップＳ１０２において、動作かん１０によるトングレールＴＲの移動動作が完了したと判断された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、演算装置４１は、密着状態になったと判断して、ジョーピンセンサ３０での測定結果に基づいて記憶部ＭＥに格納されたデータテーブルを参照することにより、密着力を算出する（ステップＳ２０１）。次に、演算装置４１は、ステップＳ２０１の算出結果から、記憶部ＭＥに格納されたデータテーブルの閾値との比較等を適宜行い、密着状態において異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、異常が発生していないと判断された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、処理装置４０は、正常である旨の通知を表示装置４２等によって行い（ステップＳ２０３）、一連の監視動作を終了する。一方、ステップＳ２０２において、異常が発生していると判断された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、処理装置４０は、異常である旨や異常の内容を示す通知を、表示装置４２での表示や、伝送装置４３による駅装置ＳＳあるいは携帯端末等の転てつ機１００外部への通信等によって行い（ステップＳ２０４）、一連の監視動作を終了する。

なお、ジョーピンセンサ３０の摩耗判定については、上記のうち、例えばステップＳ１０４における転換動作時の異常発生の検出に際して、併せて行うことができる。特に、転換動作の開始時において、例えばジョーピンセンサ３０に掛かる衝撃等に基づいてジョーピンセンサ３０の摩耗判定を行うようにする、といった態様が考えられる。具体例としては、転換動作時における波形パターン中に特有のピークや、転換開始時にジョーピンセンサ３０に掛かる予め定めた閾値を超える衝撃力が検出されることで、摩耗判定がなされるようにする、といったことが考えられる。

以上のように、本実施形態に係る転てつ機センサ、転てつ機センサを備える転てつ機モニタ及び転てつ機では、測定部としてのジョーピンセンサ３０あるいはジョーピンセンサ３０の歪みセンサＤＳによる測定を、転てつ機１００の動作かん１０と動作かん１０に接続される接続部２０との間において行うことで、転てつ機１００によりレールを転換する際の転換力や、転換後においてレールを密着させた状態に維持する密着力に相関性を有する動作かん負荷の確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、図９等を参照して、第２実施形態に係る転てつ機等について一例を説明する。

本実施形態に係る転てつ機は、第１実施形態で例示した転てつ機の変形例であり、転てつ機センサに関して、ケーブルを有する配線部に関する構造を除いた箇所については、第１実施形態の場合と同様であるので、転てつ機の全体に関する説明は省略し、配線部に関する構造についてのみ説明する。

図９は、本実施形態に係る転てつ機２００について概念的に示す平断面図であり、図１０は、切欠き斜視図である。なお、図１０は、図９においてＡ−Ａ方向から見た図に相当する。

図１０に示すように、本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、ジョーピンセンサ３０を下側から差し込んでいる。言い換えると、第１実施形態では、ジョーピンセンサ３０のうち最も上方側（図３等参照）にあったヘッド部３０ｈが、本実施形態では、ジョーピンセンサ３０のうち最も下方側に位置している。これに伴い、ヘッド部３０ｈの側方から延びる配線部ＣＮも下方側に位置している。これにより、配線部ＣＮにおけるケーブルＣＢが、転てつ機２００の本体部２００Ａの下方側から内部に挿入されている。特に、ここでは、本体部２００Ａの外観を構成する筐体ＳＣの下方側に設けた水抜き栓（あるいは水抜き穴）ＷＳの箇所からケーブルＣＢを筐体ＳＣの内部に挿入し、内部に設置させた処理装置４０に接続させている。なお、図９に示すように、処理装置４０は、筐体ＳＣの内部に設置されている端子盤ＴＢに接続されていることで、端子盤ＴＢから電源が供給されている。

なお、図示の一例では、ジョーピンセンサ３０を含む動作かん１０やスイッチアジャスタロッド２１が設置される筐体の袖部ＳＶにおいて、これらを覆うカバー部材（庇）ＣＰを設けている。

図１１は、本実施形態における一変形例の転てつ機２００について概念的に示す平断面図であり、図１２は、切欠き斜視図である。

図示のように、本変形例では、本体部２００Ａの下方側において、さらに、配線部ＣＮを支持する棚板部ＳＢを備えている。この場合、棚板部ＳＢにより配線部ＣＮ、延いてはジョーピンセンサ３０を安定させ、配線部ＣＮにおけるケーブルＣＢの引回しにおいて、断線の可能性を低減できる。

本実施形態においても、ジョーピンセンサ３０による測定を行うことで、転換力や密着力についての確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。また、本実施形態の場合、筐体ＳＣの下方側に設けた水抜き栓ＷＳや、棚板部ＳＢにおいて、配線部ＣＮにおけるケーブルＣＢの引回しを確実に行うことができる。

〔第３実施形態〕
以下、図１３等を参照して、第３実施形態に係る転てつ機等について一例を説明する。

本実施形態に係る転てつ機は、第１実施形態等で例示した転てつ機の変形例であり、転てつ機センサに関して、ケーブルを有する配線部に関する構造を除いた箇所については、第１実施形態等の場合と同様であるので、転てつ機の全体に関する説明は省略し、配線部に関する構造についてのみ説明する。

図１３は、本実施形態に係る転てつ機３００について概念的に示す平断面図であり、図１４は、切欠き斜視図である。

図示のように、本実施形態では、第１実施形態等の場合と異なり、動作かん１０の上面１０ｓに、配線部ＣＮのケーブルＣＢを収納するための溝部ＤＴを設け、溝部ＤＴから、すなわち動作かん１０から、本体部３００Ａの内部へケーブルＣＢを挿入させている。配線部ＣＮを溝部ＤＴに収納することで、配線部ＣＮあるいは配線部ＣＮのケーブルＣＢの断線を抑制できる。

本実施形態においても、ジョーピンセンサ３０による測定を行うことで、転換力や密着力についての確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。また、本実施形態の場合、動作かん１０に設けた溝部ＤＴにより、配線部ＣＮにおけるケーブルＣＢの引回しを確実に行うことができる。

〔第４実施形態〕
以下、図１５を参照して、第４実施形態に係る転てつ機等について一例を説明する。

本実施形態に係る転てつ機は、第１実施形態等で例示した転てつ機の変形例であり、転てつ機センサに関して、電力供給や通信接続のための構造を除いた箇所については、第１実施形態等の場合と同様であるので、転てつ機の全体に関する説明は省略し、異なる箇所の構造についてのみ説明する。

図１５は、本実施形態に係る転てつ機４００について概念的に示す平断面図である。図示のように、本実施形態では、ジョーピンセンサ３０に対して非接触での電力供給を行う非接触給電部ＬＳを備えている点において、他の実施形態と異なっている。なお、この場合、詳しい図示は省略するが、ジョーピンセンサ３０には、非接触で電力を受けるために、例えば給電アンテナ等が設けられている。

ここでの一例では、非接触給電部ＬＳは、供給通信アンテナ部ＳＴと、アンテナ制御部ＡＣとを有するものとする。非接触給電部ＬＳのうち、供給通信アンテナ部ＳＴは、ジョーピンセンサ３０に対する非接触による電力供給とともにジョーピンセンサ３０との通信を行う。アンテナ制御部ＡＣは、回路基板等で構成され、供給通信アンテナ部ＳＴについての上記動作の制御を行うべくこれに接続されるとともに、本体部４００Ａに内蔵される処理装置４０に接続され、各種情報の伝達とともに、電力供給を受けている。

供給通信アンテナ部ＳＴは、ジョーピンセンサ３０の移動方向に沿って、すなわち動作かん１０及びスイッチアジャスタロッド２１の延在方向に沿って延びている。これにより、転てつ機４００の転換動作がなされる間や、その前後の全てに亘って、ジョーピンセンサ３０に対する電力供給やジョーピンセンサ３０との通信が確保される。

なお、上記非接触給電部ＬＳにおいては、アンテナ制御部ＡＣが、供給通信アンテナ部ＳＴへの電力送信を担うことになるが、これについては、上記例示のほか、例えば上記各実施形態の場合と同様のケーブルＣＢの引回しとすることも考えられる。

なお、非接触給電部ＬＳの構成について、種々の変形例が考えられ、例えば供給通信アンテナ部ＳＴについては、ジョーピンセンサ３０の移動方向に沿って間欠的に設けたり、移動範囲の両端に設けたりする、といったことも考えらえる。さらに、ジョーピンセンサ３０側に充電設備を設けることで、非接触給電部ＬＳによる電力供給が常時ではない場合であっても動作可能になるようにしてもよい。

また、動作かん１０やスイッチアジャスタロッド２１の周囲には、既述のように、また、図示のように、これらを覆うカバー部材（庇）ＣＰを設ける場合がある。この場合、例えばカバー部材（庇）ＣＰの内面に沿って供給通信アンテナ部ＳＴを設置することが考えられる。

本実施形態においても、ジョーピンセンサ３０による測定を行うことで、転換力や密着力についての確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。また、本実施形態の場合、例えば非接触給電部ＬＳにより、ジョーピンセンサ３０の移動中において、ジョーピンセンサ３０への給電が可能になる。

〔第５実施形態〕
以下、図１６を参照して、第５実施形態に係る転てつ機等について一例を説明する。

本実施形態に係る転てつ機は、第１実施形態等で例示した転てつ機の変形例であり、転てつ機センサに関して、電力供給や通信接続のための構造を除いた箇所については、第１実施形態等の場合と同様であるので、転てつ機の全体に関する説明は省略し、異なる箇所の構造についてのみ説明する。

図１６は、本実施形態に係る転てつ機５００について概念的に示す平断面図である。図示のように、本実施形態では、転てつ機５００の本体部５００Ａから独立して設けられて、ジョーピンセンサ３０に対して電力供給を行いつつ測定結果についての通信接続を行う外部給電通信部ＥＰを備えている点において、他の実施形態と異なっている。

具体的には、外部給電通信部ＥＰは、太陽電池ＬＰと、充電無線ユニットＣＷとを備える。太陽電池ＬＰは、本体部５００Ａ（端子盤ＴＢ）から独立した給電を可能とする。充電無線ユニットＣＷは、太陽電池ＬＰに接続されて太陽電池ＬＰからの電力について充電をするための充電部ＣＨと、ジョーピンセンサ３０に接続されてジョーピンセンサ３０での測定結果を受け付けるとともに受け付けた情報を通信するための無線通信部ＷＬとで構成されている。なお、以上の場合、太陽電池ＬＰは、充電無線ユニットＣＷを介してジョーピンセンサ３０に取り付けられていることになる。

以上により、外部給電通信部ＥＰは、まず、太陽電池ＬＰにおいて発電した電気を、充電無線ユニットＣＷの充電部ＣＨにおいて充電する。また、外部給電通信部ＥＰは、充電部ＣＨに蓄えた電力を利用して、ジョーピンセンサ３０に必要な電力を与えつつ、ジョーピンセンサ３０と通信してジョーピンセンサ３０での測定結果を受け、受けた情報を充電無線ユニットＣＷの無線通信部ＷＬから外部へ送信する。なお、以上の態様では、ジョーピンセンサ３０での測定結果を生データのまま他の装置へ送信するものとすることが想定されるが、例えば充電無線ユニットＣＷにおいて、十分な電力を取得できれば、充電無線ユニットＣＷに、さらに、各種演算機能や表示機能をもたせることで、充電無線ユニットＣＷが、第１実施形態の処理装置４０と同様の機能を果たせるようにすることも考えられる。

また、太陽電池ＬＰの設置個所については、種々の態様が考えられるが、例えば、図示のように、スイッチアジャスタロッド２１に巻きつける、あるいは、貼り付けることで、太陽電池ＬＰの設置を確実に行いつつ、確実に太陽光による電力を確保できる。なお、太陽電池ＬＰの設置については、上記のほか、例えば、太陽電池ＬＰを支持する支柱を地面に挿し込んで、各部から独立した状態で立てておくようにしてもよい。

なお、転てつ機の本体部から独立した給電を可能とするための装置としては、太陽光によるもののほかにも、種々の態様のものが利用でき、例えば、圧電素子を用いて列車の振動によって発電させ、これを電源とする、といったことも考えられる。

本実施形態においても、ジョーピンセンサ３０による測定を行うことで、転換力や密着力についての確実な測定が可能となり、延いては、転てつ機の動作が正常であるか否かの監視が可能となる。また、本実施形態の場合、外部給電通信部ＥＰにより、転てつ機５００の本体部５００Ａから独立した給電や通信が可能になる。また、この場合、例えば既存の転てつ機の設備に対して、新たなセンサの取付あるいはモニタの設置といったことが容易となる。すなわち、既存の転てつ機に設置されている通常のジョーピンをジョーピンセンサ３０に取り換えるとともに、既存の転てつ機に外部から外部給電通信部ＥＰを取り付けることで、転てつ機５００を構成することができる。

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記では、処理装置４０を、本体部１００Ａの内部に設けるものとしているが、これに限らず、処理装置４０あるいはその一部については、種々の箇所に設けることが考えられる。例えば、ヘッド部３０ｈに処理装置４０を設け、ヘッド部３０ｈの上面において、表示を行う態様とする、といったことも考えられる。

また、表示装置４２等の表示動作を行う表示部について、例えばＬＥＤ等による表示モニタ等で構成するものとしているが、これに以外にも、液晶モニタを用いたものや、有機ＥＬを利用するもの等種々の態様が考えられる。また、表示部における態様も種々のものが考えられ、例えば７セグメント表示等により異常の有無等の各種動作状況を示すものとしてもよい。また、異常時については、通常時とは異なる警報用の表示態様を行うものとしてもよい。また、異常時のみでなく正常時の表示も可能であり、例えば算出した転換力や密着力についての数値表示を行うこともできる。

また、表示装置４２の設置個所についても、種々の態様が考えられる。例えば図１７においてハッチングした箇所として例示するように、処理装置４０に設ける場合のほか、上記のように、処理装置４０とともにあるいは表示装置４２単独で、ヘッド部３０ｈの上面に設けることも考えられる。あるいは、処理装置４０を構成する他の部材から離間して、本体部１００Ａの別の箇所に配置してもよい。例えば、本体部１００Ａのうち小窓の取付が可能な位置に表示装置４２を配置し、表示装置４２と処理装置４０とをケーブル等で接続することが考えられる。

また、上記では、各閾値を予め演算装置４１の記憶部ＭＥに格納しているものとしているが、閾値については、書き換え可能としてもよい。例えば転てつ機１００の表示部にスイッチ操作部を設けたり、駅装置やタブレット端末等の外部端末からの送信を受付可能としたりしておくことで、記憶部ＭＥに格納されるべき各閾値の設定が可能となる。

１０…動作かん、１０ｓ…上面、２０…接続部、２１…スイッチアジャスタロッド、２２，２３…接続器具、３０…ジョーピンセンサ（センサ付ジョーピン、転てつ機センサ）、３０ａ…本体部分、３０ｈ…ヘッド部、４０…処理装置、４１…演算装置、４１ａ…記録周期可変部、４２…表示装置、４３…伝送装置、５０…転てつ機モニタ、１００，２００，３００，４００，５００…転てつ機、１００Ａ，２００Ａ，３００Ａ，４００Ａ，５００Ａ…本体部、ＡＣ…アンテナ制御部、ＡＲ１…双方向矢印、ＣＢ…ケーブル、ＣＨ…充電部、ＣＮ…配線部、ＣＰ…カバー部材（庇）、ＣＶ…凹部、ＣＷ…充電無線ユニット、ＤＳ…歪みセンサ、ＤＴ…溝部、ＥＰ…外部給電通信部、Ｌ１…全長、ＬＬ…鎖錠かん、ＬＰ…太陽電池、ＬＳ…非接触給電部、Ｐ…分岐器、ＰＰ…保護部材、Ｑ１…曲線、Ｒ１…径、ＳＢ…棚板部、ＳＣ…筐体、ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２…枕木、ＳＲ…基本レール、ＳＳ…駅装置、ＳＴ…供給通信アンテナ部、ＳＶ…袖部、Ｔ１‐Ｔ３…時間帯、ＴＡ…端子部、ＴＢ…端子盤、ＴＲ…トングレール、ＷＬ…無線通信部、ＷＳ…水抜き栓、α…上段、β…下段

Claims (14)

1. 転てつ機の動作かんと前記動作かんに接続される接続部との間において、動作かん負荷を測定する測定部を備える転てつ機センサ。
2. 前記接続部は、前記動作かんによりレールを移動させる力を伝達するスイッチアジャスタロッドであり、
   前記測定部は、前記動作かんと前記スイッチアジャスタロッドとを繋ぐセンサ付ジョーピンである、請求項１に記載の転てつ機センサ。
3. 前記測定部は、前記動作かん負荷として、レールを転換する際の転換力に関係する値及びレールを密着させる密着力に関係する値のうち少なくとも一方の値を測定する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の転てつ機センサ。
4. 請求項３に記載の転てつ機センサと、
   前記測定部での測定結果から、前記転換力及び前記密着力のうち少なくとも一方を算出する演算処理部と、
   前記演算処理部における処理結果を表示する表示部と
   を備える転てつ機モニタ。
5. 前記演算処理部は、前記測定部での測定結果に基づく算出結果について、予め定められた閾値に基づいて、異常の有無を判定する、請求項４に記載の転てつ機モニタ。
6. 前記演算処理部は、前記測定部のデータを記録する周期を変化させる記録周期可変部を有する、請求項４及び５のいずれか一項に記載の転てつ機モニタ。
7. 前記測定部は、電力供給を受けつつ測定結果を出力するための通信接続を行う配線部を有する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の転てつ機モニタ。
8. 前記配線部を支持する棚板部を備える、請求項７に記載の転てつ機モニタ。
9. 前記配線部は、前記動作かんに設けた溝部に収納される、請求項７に記載の転てつ機モニタ。
10. 前記測定部に対して非接触での電力供給を行う非接触給電部を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の転てつ機モニタ。
11. 前記非接触給電部は、前記測定部の移動方向に沿って延びるように設けられている、請求項１０に記載の転てつ機モニタ。
12. 前記転てつ機の本体部から独立して設けられて、前記測定部に対して電力供給を行いつつ測定結果についての通信接続を行う外部給電通信部を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の転てつ機モニタ。
13. 前記外部給電通信部は、前記接続部に取り付けられる太陽電池を含む、請求項１２に記載の転てつ機モニタ。
14. 動作かんと、
    前記動作かんに接続される接続部と、
    前記動作かんと前記接続部との間において、動作かん負荷を測定する測定部を有する転てつ機センサと
    を備える転てつ機。

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