JPH101052A - 列車通過警報システム - 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、接近通過情報を保線作業現場に迅
速，確実に提供するフェールセーフ列車通過警報システ
ムを提供する。 【解決手段】列車３の走行するレール１，２に併設する
車輪検知部４と、車輪検知部４の出力信号によって列車
３の通過を検知する列車通過検知部５と、列車通過検知
部５の出力信号で警報を発する警報発生部６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】本発明は列車通過警報システ
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
ことの出来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、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】列車の車輪を検知する車
輪検知手段と、前記車輪検知手段を構成する磁気回路の
二次巻線の出力信号によって列車の通過を検知する列車
通過検知手段と、前記列車通過検知手段の出力信号によ
って警報を発する警報発生手段と、車輪検知手段，列車
通過検知手段，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】線路に沿って布設されたＥ型鉄心と列車の
車輪によって構成される車輪検知手段の磁気回路の二次
巻線の誘起電圧で列車通過検知手段の位相器が位相制御
される。

【００１０】磁気回路が構成されないときは二次巻線の
誘起電圧値が低いため、位相器の位相出力パルス幅は狭
幅となり、この位相器の位相出力の極性反転信号と、極
性反転信号と電源に同期した信号との論理積条件成立信
号とによって交番発生部の出力信号が一定の周期で交番
する。

【００１１】磁気回路が構成されると二次巻線の誘起電
圧値が高くなるため、位相器の位相出力パルス幅は広幅
となり、この位相器の位相出力の極性反転信号と、極性
反転信号と電源に同期した信号との論理積条件が不成立
となって、交番発生部の出力信号の交番が停止する。

【００１２】この交番発生部の出力信号がマイクロコン
ピュータに入力されて出力周期が計測された後、交番信
号が警報発生部に入力される。警報発生部では入力信号
が一定の周期で交番していれば警報は発せられないが、
交番停止が検知されると警報は発せられる。また、マイ
クロコンピュータは交番発生部の出力信号の交番停止と
開始時間から列車の車輪数を認識し、更に列車長及び列
車通過速度を演算して表示する。

【００１３】また、車輪検知部，列車通過検知部，警報
発生部のいずれかが故障した場合、交番発生部の交番が
停止し、警報発生部から警報が発せられる。

【００１４】

【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通過警報
システム図である。図１で１，２はレール、３は列車
（図面右方向を進行方向とする）、４は車輪検知部、５
は列車通過検知部、６は警報発生部、点線部分が保線作
業区間である。

【００１５】図２は車輪検知部の上部からの説明図であ
る。図２で、３１は列車の車輪、４１はＥ型鉄心、４２
は一次巻線、４３は二次巻線、４４と４５は一次巻線４
２の電源端子、４６と４７は二次巻線の出力端子であ
る。

【００１６】図３は列車通過検知部５のブロック図であ
る。図５で５１は電源、５２は位相器、５３は論理積回
路、５４はフリップフロップ、５５はフリップフロッ
プ、５６はマイクロコンピュータ、５１１と５１２は電
源端子、５１３は基準信号、５１４は位相器５２の電源
端子、５２１と５２２は入力端子、５２３は位相器５２
の位相出力信号、５３１は論理積回路５３の出力信号、
５４１はフリップフロップ５４の出力信号、５６１は出
力端子であり、フリップフロップ５４の入力端子Ｄ１に
はフリップフロップ５５の出力端子Ｑ２が接続され、フ
リップフロップ５５の入力端子Ｄ２にはフリップフロッ
プ５４の出力端子Ｑ１が接続されている。

【００１７】図４は警報発生部６の回路図である。図５
で６１は電流制限抵抗器、６２はトランジスタ、６３は
パルストランス、６４は電流制限抵抗器、６５１と６５
２はダイオード、６６は継電器、６７は継電器６６の接
点、６８は警報発生器、691は増幅回路、６９２は入力
端子、６９３は電源端子１、６９４は電源端子２であ
る。なお、図４中の点線矢印は継電器６６が動作時の接
点の動作方向を示し、実線矢印は音声を意味する。

【００１８】図５は列車が通過していない場合の列車通
過検知動作のタイミングチャート、図６は列車が通過し
ている場合の列車通過検知動作のタイムチャートで、そ
れぞれ（１）は電源５１の出力電圧、（２）は電源電圧
５１に同期した基準信号、（３）は車輪検知部４の二次
出力電圧、（４）は位相器５２の位相出力電圧、（５）
は論理積回路５３の出力信号５３１、（６）はフリップ
フロップ５４のＱ１出力信号、（７）はフリップフロッ
プ５５のＱ２出力信号である。列車通過検知動作と警報
を発する動作を図１ないし図６を用いて説明する。

【００１９】車輪検知回路４は保線工事現場から遠距離
の線路沿線に列車の車輪と平行となるように配置し、電
源端子４４と４５には列車通過検知部５の電源端子５１
１と５１２を接続して電源を供給し、出力端子４６と４
７を列車通過検知部５の入力端子５２１と５２２に接続
する。

【００２０】なお、最初の状態では列車通過検知回路５
のフリップフロップ５４の出力端子Ｑ１は論理レベル
“０”で、フリップフロップ５５のＱ２端子は論理レベ
ル“１”であると仮定し、フリップフロップ５４と５５
はそれぞれのクロック信号の立上りに同期して動作する
ものとする。

【００２１】列車が通過しない状態、すなわち、Ｅ型鉄
心と車輪で磁気回路が構成されていない状態では車輪検
知回路４の鉄心の磁束は大部分が洩れ磁束となり、二次
巻線とはわずかな磁束が交差するだけなので二次出力電
圧値は図５の（３）のように低レベルとなる。このた
め、列車通過検知部５の位相器５２の位相出力のパルス
幅は狭幅となり、極性を反転した位相出力信号５２３は
図５の（４）のようになる。

【００２２】位相器５２の位相出力信号５２３は論理積
回路５３の電源および入力信号として供給され、更にク
ロック信号としてフリップフロップ５５にも供給され
る。

【００２３】従って、論理積回路５３の出力信号５３１
のパルス幅は図５の（５）のように基準信号５１３に等
しいパルス幅となり、フリップフロップ５４のクロック
端子ＣＫ１に入力されるので、時刻ｔ₀₁でフリップフロ
ップ５４のＱ１出力端子が図５の（６）のように論理レ
ベル“１”となり、これに伴ってフリップフロップ５５
のＤ２入力端子が論理レベル“１”となる。

【００２４】フリップフロップ５５のクロック端子ＣＫ
２には位相器５２の位相出力信号５２３が入力されてい
るので、時刻ｔ₁ でフリップフロップ５５のＱ２出力端
子が図５の（７）のように論理レベル“０”となる。

【００２５】そして、時刻ｔ₀₂でフリップフロップ５４
のＱ１出力端子が図５の（６）のように論理レベル
“０”となり、時刻ｔ₂ でフリップフロップ５５のＱ２
出力端子が図５の（７）のように論理レベル“１”とな
る。以後同様の動作が繰り返すのでフリップフロップ５
４とフリップフロップ５５の出力信号が一定の周期で交
番することになる。

【００２６】そして、フリップフロップ５４の出力信号
５４１をマイクロコンピュータ５６に入力し、その交番
周期を測定し、所定の範囲内であればマイクロコンピュ
ータ５６より一定周期の交番信号を出力する。

【００２７】そして、マイクロコンピュータ５６の出力
信号を図４の警報発生部の入力端子６９２を介して増幅
回路６９１に入力すると、トランジスタ６２が導通と遮
断動作を繰返し、この結果、パルストランス６３の二次
側に電圧が誘起される。

【００２８】二次誘起電圧がダイオード６５１と６５２
で整流されて継電器６６に印加される。

【００２９】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ので、継電器６６が釈放されたとき
閉じる接点６７を利用して警報を発する回路を構成す
る。

【００３０】列車が通過していない状態では列車通過検
知部５の交番信号によって警報発生部６の継電器６６が
励磁されているため接点６７が開放し、警報は発せられ
ない。

【００３１】列車が通過する場合は列車の車輪によって
車輪検知回路４のＥ型磁気回路が構成され、鉄心の磁束
が車輪とＥ型鉄心中を通るため、二次巻線の出力電圧は
図６の（３）のように次第に大きくなり、これに伴って
位相器５２の位相出力のパルス幅も広幅となり、極性が
反転された位相出力信号５２３は図６の（４）のように
次第に狭幅となる。

【００３２】このように位相器５２の位相出力信号５２
３を論理積回路５３の電源として供給しているので、位
相器５２の位相出力信号５２３が狭幅となってくると電
源が供給されなくなり、論理積回路５３の出力信号５３
１は図６の（５）のように時刻ｔ₀₆で出力しなくなる。
このため、フリップフロップ５４のＱ１出力端子が図６
の（６）のように論理レベル“１”となり、フリップフ
ロップ５５は論理レベル“０”となり、出力信号の交番
が停止する。

【００３３】マイクロコンピュータ５６でこの交番停止
を認識したら、その出力信号の交番も停止させる。

【００３４】従って、列車が通過して磁気回路が構成さ
れると列車通過検知部５の出力の交番が停止し、継電器
６６が釈放され、その接点６７が閉じられるため電源端
子６９４から電圧が供給され、警報が発せられることに
なる。

【００３５】ところで、列車１両当たり２台車８車輪を
有しているので、１編成８両と仮定すると、片側の車輪
によって３２回も磁気回路が構成され、列車通過検知回
路の出力信号が交番と停止を繰り返し、その都度警報さ
れると騒音に感じるいう不具合が発生することになる
が、マイクロコンピュータ５６で交番停止を検知した
ら、任意の時間，交番停止状態を保持させるようにあら
かじめプログラムしておくことによって、１列車通過時
に警報するように構成することが可能となる。

【００３６】また、マイクロコンピュータ５６で交番と
交番停止の繰返し周期を測定することによって、車輪検
知部４の位置を通過する列車速度と設置した位置から保
線作業現場までの到達時間を計測でき、到達時間を表示
（図示しない）することもできるので、より安全に保線
作業を進めることも可能になる。

【００３７】このように、列車通過検知部５の電源５
１，位相器５２，論理積回路５３，フリップフロップ５
４と５５，マイクロコンピュータ５６それぞれと車輪検
知回路部４の一次巻線４２と二次巻線４３が正常であれ
ば磁気回路が構成されない状態でフリップフロップ５４
と５５の出力信号が一定の周期で交番し、マイクロコン
ピュータ５６の出力信号が一定の周期で交番する。

【００３８】車輪検知部，列車通過検知部，警報発生部
のいずれかが故障したことによって列車の通過を検知出
来ず、警報を発しない場合には重大な事故になる事が予
想される。

【００３９】そのため、本発明では車輪検知部，列車通
過検知部及び警報発生部が故障した場合、それ自身で故
障を検知して警報を発生する機能を有する。

【００４０】例えば、車輪検知部４の一次巻線４２が断
線故障した場合を例に説明する。一次巻線４２が断線す
ると電源が供給されなくなるので二次巻線４３には電圧
が誘起しなくなる。このため、図５または図６の（３）
の出力電圧が得られず、列車通過検知部５の位相器５２
の出力信号５２３が論理レベル“１”に固定し、論理積
回路５３には電源及び論理レベル“１”の入力信号が供
給されることになる。従って、論理条件が成立し、位相
出力信号５２３がフリップフロップ５５のクロック端子
ＣＫ２に継続して供給されているが、フリップフロップ
５４のクロック端子ＣＫ１が論理レベル“１”に固定さ
れているため、フリップフロップ５４と５５の交番動作
が停止し、出力信号５４１の交番が停止し、マイクロコ
ンピュータ５６の出力信号の交番が停止し、警報発生部
４に交番信号が入力されなくなり、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。

【００４１】また、車輪検知部４の二次巻線４３が断線
故障した場合、二次巻線４３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。

【００４２】列車通過検知部５の電源５１が故障した場
合には車輪検知部４の一次巻線４２に電源が供給されな
くなるので二次巻線４３には電圧が誘起しなくなる。ま
た、基準信号５１３も出力せず、位相器５２にも電源が
供給されなくなるので前述と同様にフリップフロップ５
４と５５の交番動作が停止し、マイクロコンピュータ５
６の出力信号の交番が停止し、警報が発せられる。

【００４３】マイクロコンピュータ５６が故障した場合
は次のようになる。マイクロコンピュータ５６が故障す
ると通常はその出力は論理レベルが“０”，“１”に固
定するか、あるいはマイクロコンピュータ５６の動作を
決定する発振器のクロック周波数に近い高周波数で発振
するかのいずれかであり、警報発生回路６が動作する低
周波数で発生することはないと考えて良い。従って、警
報発生回路６の入力信号の交番停止と同じ状態となるた
め、警報が発せられる。

【００４４】このように本発明は、通過する列車の検知
機能の他に、車輪検知部４，列車通過検知部５のいずれ
かの回路が故障すると列車通過検知部５のマイクロコン
ピュータ５６の交番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６の増幅回路が故障した場
合にも継電器６６が釈放されるため警報が発生するフェ
イルセーフ性を備えている。

【００４５】このように本実施例によれば、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。

【００４６】更に本発明の実施例ではレールと列車通過
検知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。

【００４７】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
明の実施例では検知部をレールに接触させる必要が無
く、レールに併設するだけで良く、作業効率向上にも果
たす役割は大である。

【００４８】

【発明の効果】本発明では、列車の通過を確実に検知し
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信頼性の高い列車通過警報システム
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出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例説明図。

【図２】車輪検知部の説明図。

【図３】列車通過検知部のブロック図。

【図４】警報発生回路図。

【図５】列車通過検知部の動作タイミングチャート。

【図６】列車通過検知部の動作タイミングチャート。

【符号の説明】

１，２…レール、３…列車、４…車輪検知手段、５…列
車接近検知手段、６…警報発生手段、４１…鉄心、４
４，４５…一次巻線、４６，４７…二次巻線、５６…マ
イクロコンピュータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】列車の車輪を検知する車輪検知手段と、前
   記車輪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、前記車輪検知手段はＥ
   型鉄心と、前記Ｅ型鉄心に一次巻線と二次巻線とを備え
   た列車接近警報システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記車輪検知手段と前
   記列車接近検知手段と前記警報発生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。
4. 【請求項４】請求項１において、前記列車接近検知手段
   は前記車輪検知部設置点の列車の通過速度及び作業区間
   への到達時間の予測を行う演算手段を備えた列車接近警
   報システム。