JP6573492B2 - 軌道短絡装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の保安装置に擬似的に鉄道車両が在線であると検出させるために、軌道の一対のレール間を短絡させる軌道短絡装置に関する。

鉄道路線の保守または工事の際には、軌道短絡装置を用いて軌道の一対のレール間を短絡させることが一般に行われている。この短絡により、軌道回路を用いて鉄道車両の検出を行う保安装置の検出装置が、擬似的に車両在線と検知し、鉄道の信号機が車両進入禁止へ切り替えられる。これにより、他の鉄道車両が路線内の作業区間へ進入することを阻止できる。
軌道短絡装置により一対のレール間を短絡する際、レールと軌道短絡装置との接続不良等により短絡が正常に行われていないと、鉄道の信号機が車両進入禁止へ切り替わらない。従来、このような不都合を解消するために軌道短絡装置に照査機能を付加する提案が行われている。

例えば、特許文献１には、一対のレール間の短絡抵抗を計測し、短絡抵抗が一定値以下のときに正常短絡の表示を行う軌道短絡装置が提案されている。また、特許文献２には、軌道短絡装置が一対のレール間を正常に短絡しているか否かを検知する短絡検知部を備え、短絡検知部のランプの点灯により正常短絡を通知する構成が提案されている。

特開平０８−０２６１１１号公報 特開平０６−２３９２３６号公報

特許文献１または特許文献２の軌道短絡装置を使用することで、表示またはランプの点灯によって、軌道短絡装置を正常に設置できたか確認できるので、接続不良等により短絡が不十分のまま路線内での作業が行われてしまうといった不都合を避けることができる。
しかしながら、このような照査機能を有する軌道短絡装置を使用していても、路線内での作業中、軌道短絡装置によるレール間の短絡が解除されてしまうと、多くの場合、保守員がこの変化に気付かないまま、路線内の作業が続けられてしまうと考えられた。保守員は軌道短絡装置から離れた箇所でも作業を行うので、遠くから軌道短絡装置の表示またはランプの点灯を確認することが難しい。

本発明は、路線内での作業中に軌道短絡装置によるレール間の短絡が解除された場合でも、このことを速やかに保守員に気付かせることができ、これにより速やかな軌道の短絡状態の修正を図ることのできる軌道短絡装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、鉄道の軌道を構成する一対のレール間を短絡させる軌道短絡装置であって、
前記レール間の短絡電流を流すケーブル部と、
前記レール間の短絡状態を検出する検出部と、
前記ケーブル部に前記ケーブル部の長手方向に連なるように設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の発光を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記発光素子の発光態様を切り替え、且つ、少なくとも前記検出部が短絡不良を検出している場合に前記発光素子を発光させることを特徴としている。

この構成によれば、複数の発光素子がケーブル部に設けられているので、軌道短絡装置の発光の視認性が向上する。例えば、路線内で作業を行っている保守員は、離れた箇所からでも、軌道短絡装置の発光を容易に認識できる。また、制御部は、検出部が検出した短絡状態によって発光素子の発光態様を切り替え、且つ、短絡不良と検出されている場合でも発光素子を発光させる。よって、保守員が路線内で作業を行っている間に軌道の短絡状態が不良となった場合でも、短絡不良に対応した発光素子の発光態様により、保守員に短絡不良になったことを気付かせやすい。これにより、保守員が軌道短絡装置を設置し直すなど、速やかな軌道の短絡状態の修正が図られる。

好ましくは、前記複数の発光素子は、前記ケーブル部の第１区間に配置された第１発光素子群と、前記第１区間と異なる前記ケーブル部の第２区間に配置された第２発光素子群とを含み、
前記制御部は、少なくとも前記検出部が短絡不良を検出している場合に、前記第１発光素子群と前記第２発光素子群とを交互に点滅させるように構成するとよい。
この構成によれば、少なくとも検出部が短絡不良を検出している場合に、ケーブル部の第１区間と第２区間とで交互に発光の点滅が行われるので、路線内で作業を行っている保守員に、より確実に短絡不良になったことを気付かせることができる。

また好ましくは、前記一対のレールにそれぞれ固定されて電気的に接続する一対の接続部と、前記制御部を収容するベース体と、をさらに備え、前記ベース体には、前記一対の接続部を磁力により保持可能な一対の保持ベースが設けられているとよい。
この構成によれば、例えば装置の収納時または移動時など、接続部の周囲にケーブル部を巻くようにして、接続部を保持ベース保持させることで、ケーブル部を含めて装置全体をコンパクトにまとめることができる。

本発明によれば、路線内での作業中に軌道短絡装置によるレール間の短絡が解除されてしまっても、路線内の保守員に短絡不良になったことを気付かせることができ、これにより正常な短絡状態へ速やかな修正を図ることができるという効果が得られる。

本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置を示すもので、（ａ）は全体図、（ｂ）は領域Ａの部分の拡大図である。 本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置の制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置を示すもので、（ａ）は全体図、（ｂ）は領域Ａの部分の拡大図である。
本実施の形態の軌道短絡装置１は、鉄道の軌道を構成する一対のレール間を短絡させる装置であり、図１（ａ）に示すように、一対のレールにそれぞれ接続する２つの接続部１２、１３と、レール間の短絡電流を流すケーブル部１０、１１と、制御基盤等を含むベース体２とを備えている。

接続部１２、１３は、例えば磁石によりレールに固定され、電流を流す電極端子をレールに電気的に接続する。なお、接続部１２、１３による接続構造は、特に制限されるものでなく、例えばレールを把持するクリップ形式の構造を採用してもよい。
ケーブル部１０、１１は、レール間の短絡電流を流すためのもので、一端が接続部１２、１３にそれぞれ接続され、他端がベース体２の左部分と右部分とにそれぞれ接続されている。ケーブル部１０、１１の所定の区間２０、２１には、複数の発光素子１０５が連なるように設けられている。
詳細には、図１（ｂ）に示すように、ケーブル部１０、１１は、短絡電流を流す導線を被覆してなる導線コード１０２と、導線コード１０２の側面に導線コード１０２に沿って配置される発光素子テープ１０３と、導線コード１０２と発光素子テープ１０３とを覆う透明被覆１０１とを有している。発光素子テープ１０３は、幅が狭くて長い帯状の形態であり、複数の発光素子１０５が連なるように設けられている。

複数の発光素子１０５が設けられる区間２０、２１は、ケーブル部１０、１１のベース体２に近い端部と、接続部１２、１３に近い端部とを避けた残りの区間である。ベース体２に近い端部と接続部１２、１３に近い端部では、ケーブル部１０、１１が急峻に曲げられる場合があるが、中央の区間２０、２１では、このような急峻な曲りが生じにくい。よって、この区間２０、２１に発光素子１０５を設けることで、発光素子テープ１０３の疲労破壊を生じにくくすることができる。
ここで、区間２０、２１は、本発明に係る第１区間と第２区間との一例に相当する。また、区間２０に設けられている複数の発光素子１０５と区間２１に設けられている複数の発光素子１０５とが、本発明に係る第１発光素子群および第２発光素子群にそれぞれ相当する。

発光素子テープ１０３は、導線コード１０２の一側面に沿うように配置されている。この構成では、路線内にケーブル部１０、１１を設置したときに、発光素子１０５の列が地面に向いてしまう場合が生じる。しかしながら、この場合でも、地面で散乱した発光素子１０５の光が離れた箇所まで届くので、発光の視認性が低下することがない。短絡装置１は通常夜間に使用される。
なお、発光素子テープ１０３は、導線コード１０２の周囲をらせん状に巻くように配置されてもよい。また、複数の発光素子テープ１０３が、導線コード１０２の向きの異なる複数の側面に沿うように配置されてもよい。これらの構成によれは、路線内にケーブル部１０、１１を設置したときに、ケーブル部１０、１１の向きによらずに、複数の発光素子１０５を色々な方向に向けることができる。

ベース体２は、制御基盤と、制御基盤を収容した収容部１６と、制御基盤の電源を供給するための電池を収容した電池収容部１５と、装置を持ち運ぶ際に利用される取手１４と、装置の保管または装置を持ち運ぶ際に接続部１２、１３を保持できる保持ベース１７、１８とを備えている。接続部１２、１３の周囲にケーブル部１０、１１を巻くようにして、接続部１２、１３を保持ベース１７、１８に例えば磁力により保持させることで、ケーブル部１０、１１を含めて装置全体をコンパクトにまとめることができる。

図２は、本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置の回路構成を示す図である。図２中、発光素子テープ１０３（図１（ｂ）を参照）について、左のケーブル部１０に設けられたものを符号１０３Ｌで表わし、右のケーブル部１１に設けられたものを符号１０３Ｒで表わしている。また、図２中、左の発光素子テープ１０３Ｌに設けられた複数の発光素子１０５を代表して１つのみ記載し、右の発光素子テープ１０３Ｒに設けられた複数の発光素子１０５を代表して１つのみ記載している。左の発光素子テープ１０３Ｌに含まれる複数の発光素子１０５は互いに並列に接続されており、右の発光素子テープ１０３Ｒに含まれる複数の発光素子１０５は互いに並列に接続されている。

軌道短絡装置１には、図２に示すように、レール間の交流電圧を計測する電圧計測回路４１と、交流の短絡電流を計測する電流計測回路４２と、安定化電源５９と、ベース体２に設けられた発光素子Ｅ１、Ｅ２と、発光の制御を行う制御部（ＣＰＵ：中央処理演算装置）５８と、制御部５８により切り替えられるスイッチＲ１〜Ｒ８と、電源投入用のスイッチＳＷ１と、ケーブル部１０、１１に設けられた発光素子テープ１０３Ｌ、１０３Ｒとが設けられている。スイッチＳＷ１はベース体２の外周部に設けられ、電圧計測回路４１、電流計測回路４２、安定化電源５９、発光素子Ｅ１、Ｅ２、および制御部５８等は制御基盤に搭載されて収容部１６に収容されている。
これらのうち、電圧計測回路４１と電流計測回路４２とが、本発明に係る検出部の一例に相当する。

ケーブル部１０、１１に設けられた発光素子１０５は、発光色の異なる２つの素子Ｅ３、Ｅ４が一体的に設けられた構成であり、２つの素子Ｅ３、Ｅ４のうち一方を選択的に駆動できるように構成されている。特に制限されないが、この実施の形態では、電圧の印加方向を変えることで、発光させる素子Ｅ３、Ｅ４を選択できるように構成されている。

電圧計測回路４１は、特に制限されるものではないが、接続部１２、１３の電極端子間の電圧を入力して増幅する増幅部５２と、レール間に出力されている交流電圧の周波数を通過帯域に含んだバンドパスフィルタ５４と、交流電圧を直流の実効値電圧に変換する実効値変換回路５６とを有している。直流の実効値電圧は、制御部５８によりＡ／Ｄ変換されて入力される。電圧計測回路４１に入力される電圧は、一対の接続部１２、１３の電極端子のうち、接触面積が小さくレールへの強い接触が可能な電極部位の電圧とするとよい。また、電圧計測回路４１に電圧を送る信号線は、ケーブル部１０、１１の短絡電流を流す導線と独立して設けるとよい。これにより、接続部１２、１３とレールとの接触が弱くて正常な短絡電流が流れない場合でも、電圧計測回路４１には電圧降下の少ない正しいレール間の電圧が入力されて、これを計測することができる。

電流計測回路４２は、特に制限されるものではないが、短絡電流の経路が中央部に通される検出コイル５１と、検出コイル５１の出力を増幅する増幅部５３と、レール間に出力されている交流電圧の周波数を通過帯域に含んだバンドパスフィルタ５５と、検出コイル５１の交流の検出電圧を直流の実効値電圧に変換する実効値変換回路５７とを有している。直流の実効値電圧は、制御部５８によりＡ／Ｄ変換されて、交流の短絡電流の実効値を表わす値として入力される。

安定化電源５９は、電池６０の電圧ＶＣＣから、発光素子Ｅ１、Ｅ２、１０５を発光させる駆動電圧ＶＤＤを生成する。駆動電圧ＶＤＤは、制御部５８の出力端子ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−から発光素子１０５へ出力される。
制御部５８は、短絡電流とレール間電圧との計測値を入力し、後述する制御処理を行って、選択信号ＳＥＬのオン（ハイレベル）／オフ（ローレベル）を選択する。選択信号ＳＥＬのオン／オフによって、スイッチＲ１〜Ｒ４が切り替えられる。
また、制御部５８は、発光素子１０５の点滅周期でオン／オフする周期信号ＣＬＫを出力する。この点滅周期は、人が点滅を十分に視認できる程度に遅い周期である。その他、制御部５８は、電池電圧ＶＣＣを監視して電池６０の残量低下の検出も行う。

上記のような回路構成によれば、制御部５８が、選択信号ＳＥＬをオン、その反転信号ＳＥＬ￣をオフにすることで、スイッチＲ１が閉、スイッチＲ２が開、スイッチＲ３、Ｒ４が順方向に切り替えられる。これにより、正常短絡を表わす発光素子Ｅ１が発光し、短絡不良を表わす発光素子Ｅ２が消灯する。また、ケーブル部１０、１１の発光素子１０５、１０５のうち正常短絡を表わす緑色発光の素子Ｅ４に駆動電圧ＶＤＤが出力可能になる。そして、周期信号ＣＬＫがオンのときに右の発光素子テープ１０３Ｒの素子Ｅ４が発光し、その反転信号ＣＬＫ￣がオンのときに左の発光素子テープ１０３Ｌの素子Ｅ４が発光する。これにより、左右の発光素子テープ１０３Ｌ、１０３Ｒで、緑色の発光による点滅が交互に行われる。

逆に、制御部５８が、選択信号ＳＥＬをオフ、その反転信号ＳＥＬ￣をオンにすることで、スイッチＲ１が開、スイッチＲ２が閉、スイッチＲ３、Ｒ４が逆方向に切り替えられる。これにより、正常短絡を表わす発光素子Ｅ１が消灯し、短絡不良を表わす発光素子Ｅ２が発光する。また、ケーブル部１０、１１の発光素子１０５、１０５のうち短絡不良を表わす黄色発光の素子Ｅ３に駆動電圧ＶＤＤが出力可能になる。そして、周期信号ＣＬＫがオンのときに右の発光素子テープ１０３Ｒの素子Ｅ３が発光し、その反転信号ＣＬＫ￣がオンのときに左の発光素子テープ１０３Ｌの素子Ｅ３が発光する。これにより、左右の発光素子テープ１０３Ｌ、１０３Ｒで、黄色の発光による点滅が交互に行われる。

次に、制御部５８が、選択信号ＳＥＬのオン／オフを切り替える制御処理について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る軌道短絡装置の制御処理を示すフローチャートである。
電源投入のスイッチＳＷ１が投入されると、制御部５８は、ステップＳ１〜Ｓ９のループ処理を繰り返し実行する。
ステップＳ１では、短絡電流を測定するため、制御部５８は電流計測回路４２の検出結果を読み込む。

ステップＳ２では、制御部５８は測定した短絡電流の値を三段階に判定する。判定の結果、制御部５８は、短絡電流の値が短絡不良を表わす第１閾値電流未満であれば、処理をステップＳ７へ移行し、正常短絡を表わす第２閾値電流超過であれば、処理をステップＳ８へ移行する。また、短絡電流の値が短絡の正常異常の判断がしにくい第１閾値電流から第２閾値電流との間であれば、制御部５８は処理をステップＳ３へ移行する。
ステップＳ３では、レール間の電圧が示される接続部１２、１３の電極端子間の電圧を測定するため、制御部５８は電圧計測回路４１の検出結果を読み込む。

ステップＳ４では、制御部５８は測定した電圧が閾値電圧以下か判定する。この閾値電圧は、現ステップＳ４に移行する短絡電流の条件の中で最も小さい短絡電流（第１閾値電流）が流れている場合でも、鉄道の保安装置が短絡を検出できる短絡インピーダンスとなる電圧値に設定されている。制御部５８は、判定の結果、閾値電圧以下であればステップＳ８へ処理を移行し、そうでなければステップＳ５へ処理を移行する。
ステップＳ５では、制御部５８は、ステップＳ１，Ｓ３で計測した短絡電流値と電圧とから、軌道短絡装置１の短絡インピーダンスを計算する。

ステップＳ６では、制御部５８は計算した短絡インピーダンスが閾値インピーダンスを超過しているか判別する。閾値インピーダンスは、鉄道の保安装置が短絡を検出できる短絡インピーダンスに設定されている。判定の結果、超過であれば、制御部５８は処理をステップＳ７へ移行し、超過していなければ、制御部５８は処理をステップＳ８へ移行する。
ステップＳ７では、制御部５８は、選択信号ＳＥＬをオフにする。一方、ステップＳ８では、制御部５８は、選択信号ＳＥＬをオンにする。

ステップＳ９では、制御部５８は、短い所定時間を待機して、処理をステップＳ１に戻す。
このような制御処理により、制御部５８は、軌道短絡装置１によるレール間の正常短絡と短絡不良との判別を繰り返し、接続部１２、１３の接続が弱くなって正常短絡から短絡不良に変化した場合でも、この変化を判別することができる。

続いて、軌道短絡装置１の全体の動作について説明する。
図２に示した回路構成および図３の制御処理によれば、接続部１２、１３がレールに正常に接続してレール間が正常に短絡していれば、制御部５８がこれを判別し、選択信号ＳＥＬをオンにする。これにより、左のケーブル部１０の複数の発光素子１０５と、右のケーブル部１１の複数発光素子１０５とが緑色に発光し、且つ、この発光が交互に点滅する。
一方、接続部１２、１３のレールへの接続が弱くなるなどしてレール間の短絡が不良になると、制御部５８がこれを判別し、選択信号ＳＥＬをオフにする。これにより、左のケーブル部１０の複数の発光素子１０５と、右のケーブル部１１の複数発光素子１０５とが黄色に発光し、且つ、この発光が交互に点滅する。

以上のように、この実施の形態の軌道短絡装置１によれば、複数の発光素子１０５がケーブル部１０、１１に設けられているので、軌道短絡装置１の発光の視認性が向上する。例えば、発光素子をベース体２の周囲に設けた場合と比較すると、発光領域が広いため高い視認性が得られる。よって、路線内で作業を行っている保守員は、離れた箇所からでも、軌道短絡装置１の発光を容易に認識できる。また、制御部５８は、レール間の短絡状態が正常であるときと不良であるときとで、発光素子の発光態様を緑色発光と黄色発光とに切り替える。よって、保守員が路線内で作業を行っている間に軌道の短絡状態が不良となった場合でも、ケーブル部１０、１１の発光素子１０５が黄色発光に変わることで、保守員に短絡不良になったことを認識させやすい。よって、保守員により軌道短絡装置１の設置がやり直されるなど、速やかな軌道の短絡状態の修正を図ることができる。

また、この実施の形態の軌道短絡装置１によれば、発光素子１０５はケーブル部１０、１１に設けられているので、発光の視認性を向上できるとともに、発光素子１０５が破損しにくくなるという効果も得られる。仮に、発光の視認性を向上するため、発光素子１０５をベース体２の周囲に設けると、装置の移動または収納の際などにベース体と他のものとの間に発光素子を挟んで、発光素子を破損しやすい。一方、鉄道路線の保守または工事の際、ケーブルを踏みつけたりケーブルの上に物を置いたりしないことが共通認識となっている。このため、発光素子１０５はケーブル部１０、１１に設けたほうが破損しにくい。
また、本実施の形態の軌道短絡装置１によれば、軌道短絡装置１を電源投入した後、ケーブル部１０、１１の発光素子１０５は常に発光しているので、路線での作業終了時に、軌道短絡装置１の回収忘れを防止できるという効果も得られる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られない。例えば、上記実施の形態では、短絡状態に基づく発光態様の切り替えとして、発光色を切り替える構成を一例として説明したが、例えば、発光パターンを切り替える構成を採用してもよい。例えば、正常短絡の場合に、緑色の発光を点滅なし、或いは、長い点滅周期で行い、短絡不良が検出された場合に、黄色の発光を早い点滅で行ってもよい。また、左右のケーブル部１０、１１の発光素子１０５で交互に点滅を行う構成も、正常短絡のときに行わずに、短絡不良のときに行うようにしてもよい。また、電池寿命を延ばすために、正常短絡のまま一定時間経過したら、緑色の発光を小さいデューティ比で行わせるように発光態様を変えてもよい。その他、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 軌道短絡装置
２ ベース体
１０、１１ ケーブル部
１２、１３ 接続部
１７、１８ 保持ベース
４１ 電圧計測回路
４２ 電流計測回路
５８ 制御部
Ｒ１〜Ｒ８ スイッチ
ＳＥＬ 選択信号
１０１ 透明被覆
１０２ 導線コード
１０３、１０３Ｌ、１０３Ｒ 発光素子テープ
１０５ 発光素子
Ｅ３ 黄色発光の素子
Ｅ４ 緑色発光の素子

Claims (2)

1. 鉄道の軌道を構成する一対のレール間を短絡させる軌道短絡装置であって、
   前記レール間の短絡電流を流すケーブル部と、
   前記レール間の短絡状態を検出する検出部と、
   前記ケーブル部に前記ケーブル部の長手方向に連なるように設けられた複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の発光を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数の発光素子は、前記ケーブル部の第１区間に配置された第１発光素子群と、前記第１区間と異なる前記ケーブル部の第２区間に配置された第２発光素子群とを含み、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記発光素子の発光態様を切り替え、且つ、少なくとも前記検出部が短絡不良を検出している場合に、前記第１発光素子群と前記第２発光素子群とを交互に点滅させることを特徴とする軌道短絡装置。
2. 鉄道の軌道を構成する一対のレール間を短絡させる軌道短絡装置であって、
   前記一対のレールにそれぞれ固定されて電気的に接続する一対の接続部と、
   前記レール間の短絡電流を流すケーブル部と、
   前記レール間の短絡状態を検出する検出部と、
   前記ケーブル部に前記ケーブル部の長手方向に連なるように設けられた複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の発光を制御する制御部と、
   前記制御部を収容するベース体と、
   を備え、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記発光素子の発光態様を切り替え、且つ、少なくとも前記検出部が短絡不良を検出している場合に前記発光素子を発光させ、
   前記ベース体には、前記一対の接続部を磁力により保持可能な一対の保持ベースが設けられていることを特徴とする軌道短絡装置。

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