JPH11310131A - 簡易型鉄道作業者検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軌道に沿って光バリア式のセンサを配置して作
業者を検知することにより、車両限界内の作業者の存在
を接近列車等に通報可能にした簡易型鉄道作業者検知装
置を提供する。 【解決手段】本装置は、作業者検知区間の両端に対向さ
せて配置された１組の検知器１，１と、各検知器１，１
から出力される受光信号を基に検知区間内の作業者の有
無を判別する処理部２と、処理手段２の判別結果を外部
に通報する通報部３と、を備えて構成される。各検知器
１，１は、レーザ光を投光する投光部１１と、投光され
たレーザ光を受光する受光部１２と、受光部１２及び処
理部２の間を接続するインターフェースケーブル１３
と、から構成され、さらに、投光部１１の内部には、レ
ーザ投光器と、半導体ガルバノミラー等を用いた光反射
器と、駆動回路とが備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道における軌道
付近の作業者を検知する検知装置に関し、特に、光バリ
ア式のセンサを用いた簡易型の鉄道作業者検知装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、列車の走行する軌道付近で保線作
業などを行う場合には、作業区間への列車の接近が列車
検知装置などを用いて監視され、作業者は列車接近の合
図によって車両限界の外へ退避していた。この際、列車
接近を監視するための人員が配置され、その監視者が作
業者に対して列車接近時に合図を送るという場合が多か
った。なお、上記車両限界とは、列車の車両断面の大き
さを制限した寸法上の限界線を意味し、安全を確保する
ために保たなければならない空間を示すものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の場合には、何らかの原因で列車の接近が作業者に知ら
されなかったとき、作業者は、列車が作業現場より見え
る位置に接近するまで列車の存在を知ることができな
い。このため、作業者が列車の接近を知った時には、車
両限界外の安全な場所に退避するための時間的余裕が無
くなり、列車と接触してしまうおそれがある。また、車
両限界内に作業者が存在するか否かを接近する列車側か
ら確認する手段もないため、列車側で作業者を発見して
非常制動などの措置を講じても、作業者との接触を避け
られない場合がある。

【０００４】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、軌道に沿って光バリア式のセンサを配置して作業者
を検知することにより、車両限界内の作業者の存在を接
近列車等に通報可能にした簡易型鉄道作業者検知装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る簡
易型鉄道作業者検知装置は、鉄道軌道に沿った車両限界
内に任意の間隔で対向させて配置され、互いの間で光ビ
ームを投光及び受光することで光バリアを形成した少な
くとも１組の検知手段と、該各検知手段から出力される
受光信号を基に、前記車両限界内に作業者が存在するか
否かを判別処理する処理手段と、該処理手段の判別結果
を外部に通報する通報手段と、を備えて構成される簡易
型鉄道作業者検知装置であって、前記各検知手段が、光
ビームを発生する発光部および反射面の可動な光反射部
を有し、前記発光部からの光ビームが前記光反射部で反
射されて、反射光が作業者の検知領域を走査しながら対
向する検知手段に向けて投光される投光手段と、対向す
る検知手段から投光された光ビームを受光して前記処理
手段に受光信号を送る受光手段と、を備えて構成され
る。

【０００６】かかる構成によれば、各検知手段の各々の
投光手段では、発光部で発生した光ビームが光反射部に
向けて出射され、光反射部で反射した反射光が対向する
検知手段の受光手段に向けて送られる。この際、光反射
部の反射面が移動することで、投光される光ビームが検
知領域内を走査され、対向する検知手段間で光バリアが
形成される。そして、検知領域内に作業者が存在する
と、投光された光ビームが遮断されるため、受光手段か
ら出力される受光信号に基づいて、処理手段で作業者の
有無の判別を行い、その判別結果が通報手段を介して外
部に通報されるようになる。

【０００７】また、前記各検知手段については、一対の
レール間のまくら木上に載置可能であってもよく、さら
に、前記各手段が、持ち運び自由とするのが好ましい。
これにより作業区間への本装置の設置や移動作業を簡単
に行うことができるようになる。また、前記光反射部に
ついては、半導体製造技術を用いて製造した半導体ガル
バノミラーとするのが好ましい。光反射部に半導体ガル
バノミラーを用いることで、検知手段が小型になるた
め、検知手段の設置や移動作業をより簡単にできるよう
になる。

【０００８】さらに、半導体ガルバノミラーの具体的な
構成としては、半導体基板に、平板状の可動板と該可動
板を半導体基板に対して揺動可能に軸支するトーション
バーとを一体形成し、前記可動板の周縁部に通電により
磁界を発生する平面コイルを敷設し、前記可動板の中央
部に反射鏡を設ける一方、前記トーションバーの軸方向
と平行な可動板の対辺の平面コイル部のみに静磁界を与
える磁界発生手段を備えた構成としてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る簡易型鉄
道作業者検知装置の基本構成を示す上面図である。図１
において、本簡易型鉄道作業者検知装置の基本構成は、
例えば、車両限界内の作業者を検知する区間の両端に対
向させて配置された検知手段としての１組の検知器１，
１と、該各検知器１，１から出力される受光信号を基に
検知区間内の作業者の有無を判別する処理手段としての
処理部２と、該処理手段２の判別結果を外部に通報する
通報手段としての通報部３と、を備える。

【００１０】各検知器１，１は、例えば図２の斜視図に
示すように、本体内部に投光手段としての投光部１１及
び受光手段としての受光部１２を備え、また、処理部２
に接続されるインターフェースケーブル１３を有する。
この検知器本体は、例えば、一対のレール間のまくら木
上などに、長手方向がレールと略直交するように載置さ
れる。また、各検知器１，１は、その設置や移動が容易
であり、設置位置を自由に設定、変更することが可能で
ある。

【００１１】投光部１１は、例えば、本体の上部一端
（図２で上部右側）に位置し、一側面（図２で前面）に
投光面１１ａを有する。この投光部１１の内部には、図
３の断面図に示すように、発光部としてのレーザ投光器
１１ｂ、光反射器１１ｃ及び駆動回路１１ｄが備えられ
る。図３中の点線は、レーザ光の投光範囲を示すもので
ある。ここでは、光反射器１１ｃ及び駆動回路１１ｄが
光反射部として機能する。

【００１２】レーザ投光器１１ｂは、検知区間の一端か
ら投光された光が他端で受信可能となるような十分なパ
ワーのレーザ光を連続的に発生する。発生したレーザ光
は、光反射器１１ｃに向けて出射される。光反射器１１
ｃは、レーザ投光器１１ｂから出射されるレーザ光の光
軸上に反射板が所定の角度で配置され、駆動回路１１ｄ
からの信号に基づいて反射板が水平方向及び垂直方向に
周期的に回動する可動ミラーである。光軸上に配置され
る反射板の角度は、投光面１１ａの位置に応じて設定さ
れる。回動する反射板の水平方向及び垂直方向の変位角
は、対向する検知器１の受光部１２の受光領域に応じて
設定される。この光反射器１１ｃとしては、例えば、半
導体製造技術を用いて製造する半導体ガルバノミラー等
を用いることが好ましい。この半導体ガルバノミラーの
詳細については後述する。

【００１３】受光部１２は、例えば、本体の下部に位置
し、投光面１１ａと同じ側面（図２で前面）に受光面１
２ａを有する。この受光部１２の内部には、図示しない
が複数の受光素子が配置され、受光面１２ａ全体が受光
領域とされる。各受光素子は、対向する検知器１の投光
部１１からのレーザ光を受光すると、そのレーザ光を電
気に変換した受光信号を発生してインターフェースケー
ブル１３を介して処理部２に送る。

【００１４】処理部２は、各検知器１，１からインター
フェースケーブル１３を介して送られる受光信号に基づ
いて、検知区間内に作業者が存在するか否かを判別し、
その結果を通報部３に送る。この処理部２での判別処理
については後述する。通報部３は、処理部２での判別結
果を受けて、検知区間内の作業者の有無を、例えば、図
示しないが検知区間に接近する列車や軌道上の列車運行
を制御する中央制御装置などに対して通報する。

【００１５】本簡易型鉄道作業者検知装置の実際の使用
時には、作業区間の長さや起伏等に応じて、作業区間を
複数の検知区間に分割し、各検知区間毎に上述のような
基本構成が設置される。図４は、本簡易型鉄道作業者検
知装置を複数の検知区間毎に設置した場合の一例を示
す。

【００１６】図４に示すように、各検知区間Ａ，Ｂ,・・・
に対応させて、それぞれの区間の両端に１組の検知器１
Ａ，１Ｂ,・・・が対向させて配置され、各々の検知器の受
光部１２に繋がるインターフェースケーブル１３が１つ
の処理部２に接続され、その処理部２の出力信号が１つ
の通報部３に送られる構成となる。ここで、上述した半
導体ガルバノミラーについて具体的に説明する。

【００１７】本実施形態で光反射器１１ｃとして用いた
半導体ガルバノミラーは、本出願人により特開平７−１
７５００５号公報及び特開平７−２１８８５７号公報等
により先に提案されたものであり、上記各公報に詳細に
説明されているので、ここでは簡単に説明する。図５
に、本実施形態の光反射器１１ｃとして好適な半導体ガ
ルバノミラーの一例の分解斜視図を示す。

【００１８】図５において、半導体ガルバノミラー２０
０は、シリコン基板２０１に外側可動板２０４Ａがトー
ションバー２０５Ａによって基板上下方向に揺動可能に
軸支され、この外側可動板２０４Ａの内側に、内側可動
板２０４Ｂが前記トーションバー２０５Ａと軸方向が直
交するトーションバー２０５Ｂによって基板上下方向に
揺動可能に軸支されている。外側可動板２０４Ａは、枠
状に形成され、その上面にシリコン基板２０１上面に形
成した一対の外側電極端子２０９Ａ，２０９Ａにトーシ
ョンバー２０５Ａの一方の部分を介して電気的に接続す
る平面コイル２０６Ａ（図では模式的に１本線で示す）
が絶縁層で被覆されて設けられている。また、内側可動
板２０４Ｂは、平板状に形成され、その上面にはシリコ
ン基板２０１に形成された一対の内側電極端子２０９
Ｂ，２０９Ｂにトーションバー２０５Ｂの一方から外側
可動板２０４Ａ部分を通り、トーションバー２０５Ａの
他方側を介して電気的に接続する平面コイル２０６Ｂ
（図では模式的に１本線で示す）が絶縁層で被覆されて
設けられている。平面コイル２０６Ｂで囲まれた内側可
動板２０４Ｂの中央部には、全反射ミラー２０８が形成
されている。この全反射ミラー２０８が、光反射器１１
ｃの反射板に相当する。

【００１９】シリコン基板２０１の上下面には、それぞ
れ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下側ガラ
ス基板２０２，２０３が陽極接合されている。上側ガラ
ス基板２０２は、平板部の中央に角状の開口部２０２Ａ
を有し、可動板上方部分が開放された形状である。下側
ガラス基板２０３は、平板部の中央に角状の溝部２０３
Ａを有する。これにより、上側及び下側ガラス基板２０
２，２０３とシリコン基板２０１とで３層構造とし、両
可動板２０４Ａ，２０４Ｂの揺動空間を確保するように
している。

【００２０】上側及び下側ガラス基板２０２，２０３に
は、２個づつ対となったそれぞれ８個づつ永久磁石２１
０Ａ〜２１３Ａと２１０Ｂ〜２１３Ｂが図示のように配
置されている。上側ガラス基板２０２の互いに向き合う
永久磁石２１０Ａ，２１１Ａは、下側ガラス基板２０３
の永久磁石２１０Ｂ，２１１Ｂとで外側可動板駆動用の
磁界を発生させる。また、上側ガラス基板２０２の互い
に向き合う永久磁石２１２Ａと２１３Ａは、下側ガラス
基板２０３の永久磁石２１２Ｂ，２１３Ｂとで内側可動
板駆動用の磁界を発生させる。

【００２１】次に、半導体ガルバノミラー２００の動作
原理について簡単に説明する。例えば、電極端子２０９
Ａ，２０９Ａの一方を＋極、他方を−極として平面コイ
ル２０６Ａに電流を流す。外側可動板２０４Ａの両側で
は、永久磁石２１０Ａと２１０Ｂ、永久磁石２１１Ａと
２１１Ｂによって、外側可動板２０４Ａの平面に沿って
平面コイル２０６Ａを横切るような方向に磁界が形成さ
れる。この磁界中の平面コイル２０６Ａに電流が流れる
と、平面コイル２０６Ａの電流密度と磁束密度に応じて
外側可動板２０４Ａの両端に、電流・磁束密度・力のフ
レミングの左手の法則に従った方向に力が作用し、外側
可動板２０４Ａが回動する。外側可動板２０４Ａが回動
するとトーションバー２０５Ａが捩じられ、これによつ
て発生するトーションバー２０５Ａのばね反力と外側可
動板２０４Ａに作用する電磁力とが釣り合う位置まで外
側可動板２０４Ａは回動する。

【００２２】この時の、外側可動板２０４Ａの変位角は
平面コイル２０６Ａに流れる電流に比例する。従って、
平面コイル２０６Ａに流す電流を制御することにより、
外側可動板２０４Ａ、即ち全反射ミラー２０８の変位角
を制御することができる。そして、予め平面コイルに流
す電流量と可動板の変位角との関係を求めておけば、電
流量を制御することで全反射ミラー２０８を所望の変位
角位置にセットすることができる。

【００２３】内側可動板２０４Ｂは、外側可動板２０４
Ａと同様の動作原理によってトーションバー２０５Ｂを
軸として回動し、平面コイル２０６Ｂに流す電流量の制
御によってその変位角を制御できる。このように外側及
び内側可動板２０４Ａ，２０４Ｂをそれぞれ回動制御す
ることで、全反射ミラー２０８、即ち、光反射器１１ｃ
の反射板の位置を可変制御できる。

【００２４】なお、下側ガラス基板２０３に、平面コイ
ル２０６Ａ，２０６Ｂとの相互インダクタンスに基づい
て外側可動板２０４Ａ，２０４Ｂの変位を検出するため
の検出コイル（図示せず）を、各トーションバー２０５
Ａ，２０５Ｂに対してそれぞれ対称に設けるとよい。こ
の場合、ミラー２０８の変位角を制御する際に、平面コ
イル２０６Ａに、駆動電流に重畳して駆動電流周波数に
比べて高周波数の変位角検出用電流を流す。すると、こ
の検出用電流に基づいて、平面コイル２０６Ａと下側ガ
ラス基板２０３に設けた検出コイルとの間の相互インダ
クタンスによる誘導電圧がそれぞれの検出コイルに発生
する。検出コイルに発生する各誘導電圧は、外側可動板
２０４Ａが水平位置にある時には、各検出コイルと対応
する平面コイル２０６Ａとの距離が等しくその差は零で
ある。外側可動板２０４Ａが電磁力によってトーション
バー２０５Ａ回りに回動すると、一方の検出コイルでは
接近して相互インダクタンスの増加により誘導電圧は増
大し、他方の検出コイルでは離間して相互インダクタン
スの減少により誘導電圧は低下する。従って、両検出コ
イルに発生する誘導電圧は、可動板の変位角に応じて変
化し、この誘導電圧を検出することで、可動板、即ち、
全反射ミラー２０８の変位角を検出できる。そして、例
えば、ブリッジ回路等を用いて両検出コイルに発生する
誘導電圧差を差動増幅器を介して外側可動板２０４Ａの
駆動系にフィードバックし、駆動電流を制御するように
すれば、全反射ミラー２０８の変位角をより精度良く制
御することが可能となる。

【００２５】次に、本実施形態の簡易型鉄道作業者検知
装置の動作について説明する。まず、保線作業等を開始
する前に、図４に示したように、１組の検知器１Ａ，１
Ｂ,・・・が各検知区間に設置され、各々の検知器１Ａ，１
Ｂ,・・・と処理部２との間がインターフェースケーブル１
３で接続される。そして、簡易型鉄道作業者検知装置の
各部が起動されて検知区間内の作業者の検知が開始され
る。

【００２６】起動された各検知器１Ａ，１Ｂ,・・・では、
投光部１１のレーザ投光器１１ｂで発生したレーザ光が
光反射器１１ｃで反射し、投光面１１ａを通って対向す
る検知器の受光面１２ａに向けて出射される。このと
き、光反射器１１ｃの反射板が一定の周期で水平方向及
び垂直方向に回動することによって、投光面１１ａから
出射されるレーザ光の方向が走査される。これにより、
上記図１の斜線部に示したように、対向する１組の投光
部１１及び受光部１２によって、１つの検知区間の全域
をカバーする光バリアが形成される。

【００２７】検知区間内に作業者が存在しない場合に
は、各検知器１の投光部１１から出射されたレーザ光
が、対向する検知器１の受光部１２で連続的に受光さ
れ、それぞれの受光部１２からインターフェースケーブ
ル１３を介して処理部２に受光信号が送られる。処理部
２は、各受光部１２からの受光信号が、例えば、予め設
定したレベル以上で連続して送られている場合に、検知
区間内のレール間には作業者が存在しないことを判別し
て、その判別結果を示す信号を通報部３に送る。通報部
３は、作業者がいないことを接近列車や中央制御装置等
に通報する。

【００２８】一方、検知区間内に作業者が存在する場合
には、その作業者が位置する区間の各投光部１１から対
向する受光部１２に向かうレーザ光が、作業者の存在す
る領域を走査したときに遮断される。これにより、１組
の受光部１２の一方若しくは両方において一時的にレー
ザ光が受光されなくなり、処理部２への受光信号が断続
的なものとなる。したがって、処理部２は、各受光部１
２からの受光信号のいずれかについて、その信号レベル
が設定レベルより小さくなる時間が、所定の時間以上に
継続する場合に、検知区間内に作業者が存在することを
判別して、その判別結果を示す信号を通報部３に送り、
通報部３は作業者がいることを接近列車等に通報する。
通報を受けた例えば接近列車は、非常制動などの手段を
講じて徐行または停止し、作業者の安全を確保する。

【００２９】上述したように本実施形態によれば、投光
部１１及び受光部１２を備えた検知器１を作業区間内の
レール間に配置して光バリア式の作業者検知を行うよう
にしたことで、車両限界内の作業者の有無が自動的に検
知されて外部へ通報されるようになるため、作業者の安
全確保を確実なものにできる。また、各検知器１は、ま
くら木上などに載置可能でその設置及び移動が容易であ
るため、作業効率の向上を図ることができる。さらに、
光反射器１１ｃとして半導体ガルバノミラーを用いるこ
とにより、検知器１の小型化を図ることができるため、
設置及び移動をより容易にでき、加えて、レーザ光の走
査範囲の設定変更も簡単に行うことが可能である。

【００３０】なお、上述した実施形態では、各検知器を
一対のレール間に設置する構成としたが、本発明はこれ
に限らず、例えば、レールの外側等の車両限界内に位置
する場所に１組の検知器を対向させて配置してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、投光手
段及び受光手段を備えた少なくとも１組の検知手段を車
両限界内に任意の間隔で対向させて配置し、検知領域内
に光バリアを形成するようにしたことで、車両限界内の
作業者の有無が自動的に検知され、その結果が通報手段
を介して外部へ通報されるようになるため、作業者の安
全を確保することができる。

【００３２】また、各検知手段をまくら木上に載置すれ
ば、検知手段の設置や移動が容易となり、さらに、各手
段を持ち運び自由とすることで、作業区間への本装置の
設置や移動がより容易となるため、作業効率の向上を図
ることができる。加えて、光反射部として半導体ガルバ
ノミラーを用いることにより、小型の検知手段となるた
め、その設置や移動が一層容易にでき、加えて、光ビー
ムの走査範囲の設定変更も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の基本構成を示す上面図であ
る。

【図２】同上実施形態の光検知器の外観を示す斜視図で
ある。

【図３】同上実施形態の投光部の内部を示す断面図であ
る。

【図４】同上実施形態において複数の検知区間に対応さ
せた場合の構成の一例を示す図である。

【図５】同上実施形態の半導体ガルバノミラーの構造の
一例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ…検知器 ２…処理部 ３…通報部 １１…投光部 １１ａ…投光面 １１ｂ…レーザ投光器 １１ｃ…光反射器 １１ｄ…駆動回路 １２…受光部 １２ａ…受光面 １３…インターフェースケーブル ２００…半導体ガルバノミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道軌道に沿った車両限界内に任意の間隔
   で対向させて配置され、互いの間で光ビームを投光及び
   受光することで光バリアを形成した少なくとも１組の検
   知手段と、 該各検知手段から出力される受光信号を基に、前記車両
   限界内に作業者が存在するか否かを判別処理する処理手
   段と、 該処理手段の判別結果を外部に通報する通報手段と、を
   備えて構成される簡易型鉄道作業者検知装置であって、 前記各検知手段が、光ビームを発生する発光部および反
   射面の可動な光反射部を有し、前記発光部からの光ビー
   ムが前記光反射部で反射されて、反射光が作業者の検知
   領域を走査しながら対向する検知手段に向けて投光され
   る投光手段と、対向する検知手段から投光された光ビー
   ムを受光して前記処理手段に受光信号を送る受光手段
   と、を備えて構成されたことを特徴とする簡易型鉄道作
   業者検知装置。
2. 【請求項２】前記各検知手段が、一対のレール間のまく
   ら木上に載置可能であることを特徴とする請求項１記載
   の簡易型鉄道作業者検知装置。
3. 【請求項３】前記各手段が、持ち運び自由であることを
   特徴とする請求項１または２記載の簡易型鉄道作業者検
   知装置。
4. 【請求項４】前記光反射部が、半導体製造技術を用いて
   製造した半導体ガルバノミラーであることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の簡易型鉄道作業者
   検知装置。
5. 【請求項５】前記半導体ガルバノミラーは、半導体基板
   に、平板状の可動板と該可動板を半導体基板に対して揺
   動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記
   可動板の周縁部に通電により磁界を発生する平面コイル
   を敷設し、前記可動板の中央部に反射鏡を設ける一方、
   前記トーションバーの軸方向と平行な可動板の対辺の平
   面コイル部のみに静磁界を与える磁界発生手段を備えた
   構成であることを特徴とする請求項４記載の簡易型鉄道
   作業者検知装置。