JP2023183111A - 転轍器変換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造で手動転轍器を自動転轍器に変換する安価な転轍器変換ユニットを提供する。
【解決手段】手動転轍器を自動転轍器に変換するための転轍器変換ユニットＸであって、トングレールを定位又は反位に転換させる手動転轍器の転換軸２に連結された操作レバー１を回動させる回動機構３を備え、回動機構３は、操作レバー１に結合部材１３を介して結合される回動棒部３１と、回動棒部３１を回転駆動させる駆動源３２と、回動棒部３１と駆動源３２とを切り離し可能なクラッチ部３３と、を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、手動転轍器を自動転轍器に変換するための転轍器変換ユニットに関する。

従来、トングレールを定位又は反位に転換させるために鉄道の線路に設けられた分岐器を操作する転轍器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この転轍器として、操作レバーを作業員が操作する手動転轍器やモータ等の駆動力によりトングレールを転換させる自動転轍器が挙げられる。

特許文献１には、自動転轍器が開示されている。特許文献１に記載の自動転轍器は、電動モータの回転出力を減速機構部で減速して駆動軸に伝達し、駆動軸が正逆何れかに回転することで、動作かんによる定位又は反位への転換動作がなされる。

特開２０１８－７５８８９号公報

従来の転轍器は、手動転轍器又は自動転轍器しか存在しておらず、新規に設置する分岐器には自動転轍器を導入すればよいが、大量に存在する手動転轍器については、依然として作業員が現地に赴いて操作を行っていた。このため、現地に赴く作業員の負担が大きく、転轍器の操作ミスも解消するためには、手動転轍器から自動転轍器への変換が必要となる。しかしながら、全国に大量に存在する手動転轍器を自動転轍器に変換するにはコストがかかるため、現状、開発が進んでいない。

そこで、簡便な構造で手動転轍器を自動転轍器に変換する安価な転轍器変換ユニットが望まれている。

本発明に係る転轍器変換ユニットの特徴構成は、手動転轍器を自動転轍器に変換するための転轍器変換ユニットであって、トングレールを定位又は反位に転換させる前記手動転轍器の転換軸に連結された操作レバーを回動させる回動機構を備え、前記回動機構は、前記操作レバーに結合部材を介して結合される回動棒部と、当該回動棒部を回転駆動させる駆動源と、前記回動棒部と前記駆動源とを切り離し可能なクラッチ部と、を有している点にある。

本構成では、転轍器変換ユニットが回動機構で構成されており、この回動機構は、トングレールを定位又は反位に転換させる手動転轍器の転換軸に連結された操作レバーを回動させる。このため、回動機構を設置し、操作レバーと回動機構とを結合させるだけで、自動転轍器への変換が完了する。したがって、分岐器にまで影響する大掛かりな変換作業を要せず、低コスト且つ迅速に手動転轍器を自動転轍器に変換することができる。

また、本構成では、操作レバーに回動機構の回動棒部を結合するといった簡易な構造であるため、例えば既設の操作レバーに回動機構を結合するだけでよく、変換作業効率が高い。更に、回動棒部と駆動源とを切り離し可能なクラッチ部を設けているため、駆動源等の電子機器が故障したとしても、クラッチ部により手動転轍器に変換すれば、線路を分岐できないといった不都合も解消できる。

このように、簡便な構造で手動転轍器を自動転轍器に変換する安価な転轍器変換ユニットとなっている。

他の特徴構成は、前記回動機構は、前記トングレールの転換状態を計測する計測部を有している点にある。

本構成のように、トングレールの転換状態を計測する計測部を設ければ、回動機構によってトングレールが定位又は反位に正確に切り替えられたか否かを確認することができる。このため、仮に転轍器変換ユニットを自動転轍器として機能させたときに不具合が発生したとしても、クラッチ部により転轍器変換ユニットを手動転轍器に切り替えれば、列車の運行への支障を最小限に抑えることができる。

他の特徴構成は、前記回動棒部の回動軸の軸芯と前記転換軸の軸芯とは一致している点にある。

本構成のように、回動棒部の回動軸の軸芯と転換軸の軸芯とを一致させれば、回動棒部の回動半径と転換軸と連結される操作レバーの回動半径とが同一になるため、操作レバーの回動姿勢が安定する。その結果、回動機構の駆動力により操作レバーを正確に回動させることができる。

他の特徴構成は、前記結合部材の一端には、前記操作レバーの一部を収容する切り欠き部が形成されており、前記回動棒部は、前記結合部材の他端を包持する保持部を有している点にある。

本構成のように、結合部材の他端を包持する保持部を回動棒部に設ければ、操作レバーと回動機構との結合力が高まり、回動機構の駆動力により操作レバーを正確に回動させることができる。

分岐器と転轍器変換ユニットとを備えた分岐システムを示す図である。 転轍器変換ユニットの斜視図である。 転轍器変換ユニットの平面図である。 転轍器変換ユニットの正面図である。 転轍器変換ユニットの側面図である。 その他の実施形態に係る転轍器変換ユニットの斜視図である。

以下に、本発明に係る転轍器変換ユニットの実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

図１に示すように、転轍器変換ユニットＸは、分岐器Ｙのトングレール（不図示）を定位又は反位に手動で転換させる手動転轍器を、分岐器Ｙのトングレールを定位又は反位に自動で転換させる自動転轍器に変換するものである。本実施形態における転轍器変換ユニットＸは、トングレールを定位又は反位に転換させる転換軸に連結される手動転轍器が備える既設の操作レバー１を回動させる。トングレールの転換機構は、転換軸に設けたギア機構を介してトングレールを定位又は反位に転換させる公知の技術（例えば、特許文献１参照）であるため、詳細な説明を省略する。

図２～図５に示すように、転轍器変換ユニットＸは、既設の操作レバー１に取付けられる回動機構３を備えている。回動機構３は、トングレールを定位又は反位に転換させる手動転轍器の転換軸２に連結される操作レバー１を回動させる。回動機構３は、操作レバー１と結合するための結合部材１３を有している。

操作レバー１は、転換軸２を回動中心として回動可能であって、トングレールの定位に対応する第一レバー姿勢とトングレールの反位に対応する第二レバー姿勢との間で姿勢が変化する（図４参照）。以下、第一レバー姿勢における操作レバー１と第二レバー姿勢における操作レバー１とのなす角度をレバー回動角度という。

本実施形態において、操作レバー１は、転換軸２と連結された第一棒状部材１１と、第一棒状部材１１に重ね合わせて連結された第二棒状部材１２とを有している。第二棒状部材１２は、第一棒状部材１１の転換軸２とは反対側に重ね合わされる。第一棒状部材１１の幅は、第二棒状部材１２の幅と同等に形成されており（図４参照）、これら第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２が、結合部材１３により挟持されている（図２、３参照）。なお、第一棒状部材１１の幅は、転換軸２の軸方向及び第一棒状部材１１が延在する延在方向と直交する方向における第一棒状部材１１の長さである。第二棒状部材１２の幅についても同様である。

図３及び図５に示すように、第一棒状部材１１の一端には、転換軸２の雄ねじ部にナット１４を螺合して連結される連結部１１ａが形成されており、第一棒状部材１１の他端側は結合部材１３により支持されている。第二棒状部材１２は、複数の締結部材（不図示）により第一棒状部材１１と締結されて一体化されている。第二棒状部材１２は、第一棒状部材１１よりも長い。第二棒状部材１２は、一端が連結部１１ａに隣接しており、他端が自由端となる把持部１２ａとなっており、中央部分で結合部材１３により支持されている。これらの構成により、操作レバー１の一端が転換軸２と連結される連結部１１ａとして構成され、操作レバー１の他端が作業員により把持可能な把持部１２ａとして構成される。

結合部材１３は、平面視矩形状の板状部材であり、基部１３ａと、基部１３ａとは反対側の短辺の一部が切り欠かれた切り欠き部１３ｋとを有する。詳しくは、切り欠き部１３ｋは、結合部材１３の一端に設けられ、基部１３ａは、結合部材１３の他端に設けられる。平面視における切り欠き部１３ｋの幅方向（転換軸２の軸方向及び第一棒状部材１１が延在する延在方向と直交する方向）における大きさは、第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２の幅よりも大きく形成されている。結合部材１３は、切り欠き部１３ｋに第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２の一部を収容することにより、第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２を外嵌する。結合部材１３が第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２に外嵌すると、結合部材１３と第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２とが結合する。

結合部材１３の基部１３ａは、転換軸２の軸方向において棒状部材１１，１２から突出する。また、基部１３ａは、後述の回動棒部３１に固定されるため、以下では、結合部材１３の基部１３ａを固定部位１３ａという。なお、結合部材１３は、連結部１１ａ及び把持部１２ａを構成する棒状部材１１，１２と一体であって、固定部位１３ａが棒状部材１１，１２から、転換軸２の軸方向において突出した突出部分で構成されてもよい。固定部位１３ａは、棒状部材１１，１２の延在方向が短辺で、操作レバー１の幅方向が長辺となる断面視長方形で構成されている。なお、結合部材１３は操作レバー１にボルト等で固定されてもよい。

図３及び図４に示すように、回動機構３は、結合部材１３の固定部位１３ａと連結される回動棒部３１と、回動棒部３１を回転駆動させる電動モータ３２（駆動源の一例）と、回動棒部３１と電動モータ３２とを切り離し可能なクラッチ部３３と、これら電動モータ３２及びクラッチ部３３を収容する筐体３０とを更に有している。また、回動機構３は、トングレールの転換状態を計測する計測部Ｓを更に有している。

回動棒部３１は、長板状に形成されており、回動軸３１ａを回動中心として回動可能である。回動棒部３１は、トングレールの定位に対応する第一回動棒姿勢とトングレールの反位に対応する第二回動棒姿勢との間で姿勢が変化する。以下、第一回動棒姿勢における回動棒部３１と第二回動棒姿勢における回動棒部３１とのなす角度を回動棒回動角度という。回動棒部３１は、一端が電動モータ３２の駆動力により回動する回動軸３１ａに連結されており、他端に結合部材１３の固定部位１３ａを包持する保持部３１ｂを含む。本実施形態では、回動棒部３１の回動軸３１ａの軸芯と転換軸２の軸芯とが一致している（図５参照）。これにより、回動棒部３１の回動角度（回動棒回動角度）と転換軸２と連結される操作レバー１の回動角度（レバー回動角度）とを同一にすることができるため、操作レバー１の回動姿勢が安定する。その結果、回動機構３の駆動力により操作レバー１を正確に回動させることができる。

保持部３１ｂは、図４に示す正面視において回動棒部３１の長板幅（転換軸２の軸方向及び回動棒部３１が延在する延在方向と直交する方向における長さ）と同等幅の正面視矩形Ｃ字状で形成されており、図５に示す側面視において回動棒部３１の長板厚み（転換軸２の軸方向の長さ）よりも大きい厚みを有している。保持部３１ｂは、上面に切欠きが形成されており、図４に示すように、底壁３１ｂ１と、底壁３１ｂ１の両端から立設する一対の側壁３１ｂ２と、一対の側壁３１ｂ２の夫々から内側に延在する一対の天壁３１ｂ３とで構成されている。結合部材１３は、図５に示すように、転換軸２の軸方向と平行な方向に沿って、棒状部材１１，１２に近づくように移動されることにより、一対の側壁３１ｂ２の間に挿入される。一対の天壁３１ｂ３の間から、回動棒部３１が延在する延在方向に沿ってインデックスプランジャー等の止め部材３４を挿入し、止め部材３４が固定部位１３ａを通過して保持部３１ｂの底壁３１ｂ１に達することにより結合部材１３の固定部位１３ａと回動棒部３１の保持部３１ｂとが連結される。詳しくは、固定部位１３ａと回動棒部３１との境界にある止め部材３４により、操作レバー１と回動棒部３１との相対位置が固定される。回動棒部３１と結合された結合部材１３の切り欠き部１３ｋに第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２が嵌合することにより、第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２と回動棒部３１とが結合部材１３を介して結合される。すなわち、操作レバー１と回動棒部３１とが結合部材１３を介して結合される。この結果、回動棒部３１の回動に伴って操作レバー１が回動する。

このように、結合部材１３の固定部位１３ａを包持する保持部３１ｂを正面視矩形Ｃ字状で形成し、この保持部３１ｂを回動棒部３１の他端に設けているため、操作レバー１と回動機構３との結合力が高まり、回動機構３の駆動力により操作レバー１を正確に回動させることができる。

クラッチ部３３は、正逆回転可能な電動モータ３２の駆動軸（不図示）と回動棒部３１の回動軸３１ａとの連結又は切り離しを切り替える機構である。電動モータ３２の駆動軸（不図示）と回動棒部３１の回動軸３１ａとは、フェースギア等の減速機構により、電動モータ３２の駆動力を回動棒部３１に伝達することができる。クラッチ部３３は、公知の噛合クラッチや流体クラッチ等で構成されている。クラッチ部３３により、電動モータ３２の駆動軸と回動棒部３１の回動軸３１ａとが連結された状態では、転轍器変換ユニットＸが自動転轍器として機能し、クラッチ部３３により、電動モータ３２の駆動軸と回動棒部３１の回動軸３１ａとの連結が切り離された状態では、転轍器変換ユニットＸが手動転轍器として機能する。

計測部Ｓは、トングレールの転換状態を計測する公知のレーザーセンサやカメラ等で構成されている。計測部Ｓは、筐体３０の側面に固定されており、トングレールの定位又は反位を検知することができる。計測部Ｓがレーザーセンサで構成されている場合、レーザ光（光源部）をトングレールに照射して、反射されるレーザ光（受光部）の方向が変化する角度から、トングレールの基本レールに対する密着度を自動測定する。計測部Ｓがカメラで構成されている場合、カメラで撮像した画像から密着度を自動測定する。なお、計測部Ｓは、圧力センサや静電容量センサで構成されていてもよく、特に限定されない。計測部Ｓは、例えば電動モータ３２が駆動されることにより回動棒部３１が回動した後、電動モータ３２の駆動が停止して回動棒部３１の回動が停止すると、トングレールの転換状態を計測する。

このように、トングレールの転換状態を計測する計測部Ｓを設けているので、回動機構３によってトングレールが定位又は反位に正確に切り替えられたか否かを確認することができる。このため、仮に転轍器変換ユニットＸを自動転轍器として機能させたときに不具合が発生したとしても、クラッチ部３３により転轍器変換ユニットＸを手動転轍器に切り替えれば、列車の運行への支障を最小限に抑えることができる。

図１に示すように、転轍器変換ユニットＸは、回動機構３の作動を遠隔制御するために回動機構３の作動状態を出力可能な通信部５を更に備えていてもよい。この通信部５は、集中管理センターＣのコンピュータと有線又は無線により通信可能なインターフェースである。本実施形態における通信部５は、複数の転轍器変換ユニットＸの夫々に設けられており、各転轍器変換ユニットＸの識別情報と共に、回動機構３の作動状態を示す情報を送信することができる。また、集中管理センターＣは、作業員の携帯端末Ｔと無線通信可能に構成されており、作業員に対して転轍器変換ユニットＸの識別情報と共に、回動機構３の作動状態を示す情報を伝達することができる。これにより、複数の手動転轍器を自動転轍器に変換して複数の転轍器変換ユニットＸを設置したとしても、集中管理することが可能となる。このため、既存の自動転轍器に加え、転轍器変換ユニットＸにより変換された自動転轍器も一元管理することが可能となり、作業員の負担を大幅に軽減し、操作ミスも防止することができる。

本実施形態では、転轍器変換ユニットＸが回動機構３で構成されており、この回動機構３は、トングレールを定位又は反位に転換させる手動転轍器の転換軸２に連結された操作レバー１を回動させる。このため、回動機構３を設置し、操作レバー１と回動機構３とを結合させるだけで、自動転轍器への変換が完了する。したがって、分岐器Ｙにまで影響する大掛かりな変換作業を要せず、低コスト且つ迅速に手動転轍器を自動転轍器に変換することができる。

また、本実施形態では、操作レバー１に回動機構３の回動棒部３１を結合するといった簡易な構造であるため、既設の操作レバーに回動機構３を結合するだけでよく、変換作業効率が高い。更に、回動棒部３１と電動モータ３２とを切り離し可能なクラッチ部３３を設けているため、電動モータ３２等の電子機器が故障したとしても、クラッチ部３３により手動転轍器に変換すれば、線路を分岐できないといった不都合も解消できる。

［その他の実施形態］
（１）駆動源としての電動モータ３２は、エアー等の流体圧により回動軸３１ａを作動させるシリンダ等で構成されていてもよい。
（２）回動棒部３１の回動軸３１ａの軸芯と転換軸２の軸芯とを不一致に構成して、回動棒部３１の回動角度（回動棒回動角度）と転換軸２と連結される操作レバー１の回動角度（レバー回動角度）とを異ならせてもよい。この場合、結合部材１３は、図２から図５に示す第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２に対する相対位置が変化可能に第一棒状部材１１及び第二棒状部材１２を支持してもよい。また、転轍器変換ユニットＸの回動機構３が連結可能な操作レバー１は、実施形態で説明したものに限定されず、図６に示すような回動棒部３１の他端が上下移動可能な貫通長孔１ａを有する操作レバー１であってもよい。この場合、この貫通長孔１ａに回動棒部３１の他端を係合させる。これにより、回動棒部３１の回動に連動させて操作レバー１を回動させることができる。
（３）転轍器変換ユニットＸは、既設の操作レバー１に代えて転換軸２に取付ける操作レバーを更に備えてもよい。
（４）保持部３１ｂは、正面視矩形Ｃ字状で形成せずに、単に板状部材で形成し、固定部位１３ａとボルト等で連結してもよい。
（５）計測部Ｓは、筐体３０の側面に代えて、通信部５のボックスに固定されていてもよい。

本発明は、手動転轍器を自動転轍器に変換するための転轍器変換ユニットに利用可能である。

１ ：操作レバー
２ ：転換軸
３ ：回動機構
１１ａ ：連結部
１２ａ ：把持部
１３ ：結合部材
１３ａ ：基部（結合部材の他端）
１３ｋ ：切り欠き部
３１ ：回動棒部
３１ａ ：回動軸
３１ｂ ：保持部
３２ ：電動モータ（駆動源）
３３ ：クラッチ部
Ｓ ：計測部
Ｘ ：転轍器変換ユニット

Claims (4)

1. 手動転轍器を自動転轍器に変換するための転轍器変換ユニットであって、
   トングレールを定位又は反位に転換させる前記手動転轍器の転換軸に連結された操作レバーを回動させる回動機構を備え、
   前記回動機構は、前記操作レバーに結合部材を介して結合される回動棒部と、当該回動棒部を回転駆動させる駆動源と、前記回動棒部と前記駆動源とを切り離し可能なクラッチ部と、を有している転轍器変換ユニット。
2. 前記回動機構は、前記トングレールの転換状態を計測する計測部を有している請求項１に記載の転轍器変換ユニット。
3. 前記回動棒部の回動軸の軸芯と前記転換軸の軸芯とは一致している請求項１又は２に記載の転轍器変換ユニット。
4. 前記結合部材の一端には、前記操作レバーの一部を収容する切り欠き部が形成されており、
   前記回動棒部は、前記結合部材の他端を包持する保持部を有している請求項３に記載の転轍器変換ユニット。
   

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