WO2017175439A1 - レール破断検知装置 - Google Patents

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    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/221—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using track circuits

Definitions

  • the present invention relates to a rail breakage detecting device applicable to a rail provided with a track circuit.
  • Patent Document 1 which is a conventional technique discloses a technique capable of distinguishing between a rail fracture state and a train existing line state using train position information.
  • This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the rail breakage detection apparatus which can detect the rail breakage in a track circuit, without using the positional information on a train.
  • the present invention uses information on whether the relay of the track circuit is on the saddle or is dropped, and information on the value of the current flowing in the track circuit.
  • the rail breakage in the section in which the track circuit is provided is detected by determining whether or not the rail is broken and determining the presence of the train.
  • FIG. 1 The figure which shows an example of a structure of the rail fracture
  • FIG. The figure which shows an example of schematic structure when the train exists in the area of the track circuit shown in FIG.
  • the flowchart which shows an example of operation
  • FIG. The figure which shows an example of a structure of the rail fracture detection apparatus concerning Embodiment 2.
  • FIG. The figure which shows an example of a structure of the rail fracture detection apparatus concerning Embodiment 3.
  • FIG. The flowchart which shows an example of operation
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a rail breakage detection apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • a rail breakage detection device 5 shown in FIG. 1 includes a transmission unit 1, a reception unit 2, rails 3 a and 3 b to which the transmission unit 1 and the reception unit 2 are electrically connected, and a rail breakage detection unit 4.
  • one section of the track circuit is shown in FIG. 1, and the traveling direction of the train is a direction from the reception unit 2 to the transmission unit 1.
  • the transmission unit 1 includes a transmission unit power supply 11, a transmission unit resistor 12, a transmission unit current measurement unit 13, and a transmission unit power consumption calculation unit 14.
  • the transmitter power supply 11 is a DC power supply connected in series between the rail 3a and the rail 3b.
  • the transmitter resistor 12 is a resistor connected in series to the transmitter power supply 11.
  • the transmitter current measuring unit 13 measures the current flowing through the transmitter resistor 12 and outputs a current measurement value I.
  • the current measurement value I is input to the rail breakage detection unit 4.
  • the transmission unit power consumption calculation unit 14 measures the power consumption in the transmission unit 1 and outputs a power consumption measurement value P.
  • the power consumption measurement value P is calculated by the product of the voltage of the transmission unit power supply 11 and the current measurement value I measured by the transmission unit current measurement unit 13.
  • the receiving unit 2 includes a relay 21 and a receiving unit voltage measuring unit 22.
  • the receiver voltage measurement unit 22 measures the voltage applied to the relay 21 and outputs a voltage measurement value V.
  • V the voltage applied to the relay 21
  • the relay 21 falls, and when the applied voltage is equal to or higher than the preset threshold value, the relay 21 of the track circuit is I will go up.
  • the relay falls and the train cannot enter the section of the track circuit.
  • One end of the transmitter 1 and one end of the receiver 2 are connected to the rail 3a, and the other end of the transmitter 1 and the other end of the receiver 2 are connected to the rail 3b.
  • the rail breakage detection unit 4 includes a determination unit 41.
  • the determination unit 41 receives the current measurement value I from the transmission unit current measurement unit 13, the voltage measurement value V from the reception unit voltage measurement unit 22, and the power consumption measurement value P.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration when a train is on the track circuit section illustrated in FIG. 1.
  • the train that is present is not shown, and the axle 6 of the train that is present is shown.
  • the axle 6 short-circuits the rail 3a and the rail 3b. Therefore, in FIG. 2, the current from the transmitter 1 passes through the rail 3 a and flows to the rail 3 b through the axle 6. That is, the current is short-circuited by the axle 6.
  • the current measurement values I of the transmitter current measurement unit 13 at this time is I 2.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration when rail breakage occurs in the section of the track circuit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 there is a broken portion in the rail 3b.
  • the current path is interrupted, and only a weak current flows.
  • the current measurement value I of the transmitter current measurement unit 13 at this time is I 3 .
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the determination unit 41 of the rail breakage detection unit 4 shown in FIG.
  • the determination unit 41 determines whether or not the relay of the track circuit in the section to be determined is on the saddle (S11).
  • the voltage measurement value V of the receiver voltage measurement unit 22 is used to determine whether or not the relay of the track circuit is on the saddle. If the voltage measurement value V is greater than or equal to the preset threshold value, the track circuit relay is hoisting, and if the voltage measurement value V is less than the preset threshold value, the track circuit relay is falling. .
  • the train is determined that the rail (S15). In other words, the relay is fall, and when the current value I is greater than I 3, the determination unit 41 determines that a train in the track circuit is rail. Or a voltage less than the threshold voltage measured value V is set in advance, and when the current value I is greater than I 3, the determination unit 41 determines that a train in the track circuit is rail.
  • the determination unit 41 is a current value I of the transmitter current measurement unit 13 is determined whether or not greater than I 3
  • the determination threshold I 0 may be set in advance, and the determination unit 41 may determine whether or not the current value I of the transmission unit current measurement unit 13 is greater than I 0 .
  • the determination unit 41 can determine whether or not there is a rail break in the section of the track circuit.
  • the determination unit 41 determines that a rail break exists, the train is stopped or the train is slowed down.
  • the rail breakage detection unit 4 includes at least a processor, a memory, and an input unit, and the operation of each device can be realized by software.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a general configuration of hardware that realizes the rail breakage detection unit 4 according to the first embodiment.
  • the apparatus shown in FIG. 5 includes a processor 42, a memory 43, and an input unit 44.
  • the processor 42 performs calculation and control by software using the received data.
  • the memory 43 stores received data or data and software necessary for the processor 42 to perform calculation and control.
  • the input unit 44 receives the current measurement value I from the transmission unit current measurement unit 13 and the voltage measurement value V from the reception unit voltage measurement unit 22 as inputs.
  • a plurality of processors 42 and memories 43 may be provided.
  • the rail breakage detection apparatus uses information on whether the relay of the track circuit is on the saddle or is dropped, and information on the value of the current flowing in the track circuit.
  • the rail breakage in the section where the track circuit is provided is detected.
  • the rail breakage detection apparatus is provided between the two rails 3 a and 3 b, and includes a receiving unit 2 having a relay 21 of a track circuit, and a train traveling more than the receiving unit 2.
  • the reception unit 2 includes a reception unit voltage measurement unit 22 that measures the voltage applied to the relay 21, and the transmission unit 1
  • a transmitter unit power supply 11 that generates current
  • a transmitter unit resistor 12 connected in series to the transmitter unit power source 11
  • a transmitter unit current measuring unit 13 that measures the current of the transmitter unit resistor 12.
  • the train position information is referred to and whether the train is in the track line or not depending on whether or not the train position information is included in the track circuit. It is possible to determine whether or not a broken portion is generated on the rail.
  • the position information of the train which is on-vehicle information, and both the on-vehicle information and the ground information are required, so that the system is complicated.
  • the position information of the train detected on the vehicle is not accurate because it is affected by the slipping or sliding of the wheels of the train.
  • rail breakage in the track circuit can be detected using the voltage value of the receiving unit of the track circuit and the current value of the transmitting unit. Therefore, the rail breakage in the track circuit can be detected only by the information on the ground side without referring to the train position information that is on-vehicle information. Therefore, it is possible to detect a rail break in the track circuit without cooperation between the ground device and the on-vehicle device.
  • the first embodiment can be realized with a simple configuration, it can be introduced at a low cost.
  • the determination unit 41 detects the rail breakage using both the current measurement value I from the transmission unit current measurement unit 13 and the voltage measurement value V from the reception unit voltage measurement unit 22.
  • rail breakage is detected using the current of the transmission unit 1 and the voltage of the reception unit 2, but the transmission unit uses the transmission unit power consumption calculation unit 14 provided on the transmission unit 1 side. Rail breakage may be detected by calculating power consumption on one side.
  • a DC track circuit is described as an example of the track circuit.
  • the track circuit may be an AC track circuit.
  • the track circuit is illustrated and described in the first embodiment, the present invention is not limited to this and may be an electric circuit.
  • this Embodiment 1 it is preferable to apply this Embodiment 1 to the area containing the curve part on a route. This is because the rail breakage is likely to occur in the curved portion on the route due to friction with the wheel. It is particularly preferable to apply the first embodiment to a portion where the radius of curvature of the curved portion on the route is small.
  • Embodiment 1 it is also preferable to apply this Embodiment 1 to the area containing the welding part on a route. This is because rail breakage tends to occur at the welded portion on the route.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of the rail breakage detection apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • a rail breakage detection device 5a shown in FIG. 6 includes a transmission unit 1a instead of the transmission unit 1, and a rail breakage detection unit 4a instead of the rail breakage detection unit 4 is different from the rail breakage detection device 5 shown in FIG. Different.
  • Embodiment 1 is referred to for points not particularly mentioned.
  • the transmission unit 1a has a configuration in which an output voltage monitoring unit 15 is added to the transmission unit 1 shown in FIG.
  • the output voltage monitor unit 15 monitors the output voltage of the transmission unit power supply 11 and outputs a failure signal when the output voltage falls outside a preset voltage value range.
  • the rail breakage detection unit 4a is different from the rail breakage detection unit 4 shown in FIG. 1 in that it includes a determination unit 41a to which this failure signal is input.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the determination unit 41a of the rail breakage detection unit 4a shown in FIG.
  • the process is started, and the determination unit 41a determines whether or not a failure signal has been received (S20).
  • the determination unit 41a receives a failure signal (S20: Yes)
  • the determination unit 41a has not received a failure signal (S20: No)
  • the failure of the transmitter power supply 11 can be detected in advance by monitoring the output voltage of the transmitter power supply 11.
  • FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the rail breakage detection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • a rail breakage detection device 5b shown in FIG. 8 is different from the rail breakage detection device 5a shown in FIG. 6 in that a rail breakage detection unit 4b is provided instead of the rail breakage detection unit 4a and a train position detection unit 7 is further provided.
  • Embodiments 1 and 2 are used for points not particularly mentioned.
  • the train position detection unit 7 outputs the train position information of the trains on the track having the rails 3a and 3b.
  • This train position information is acquired from the pulse signal from the speed generator mounted on the train wheel and the absolute position information from the ground element, which the on-board device mounted on the train on the track has. This is car position information.
  • the rail breakage detection unit 4b includes a determination unit 41b.
  • the determination unit 41b includes a current measurement value I from the transmission unit current measurement unit 13, a voltage measurement value V from the reception unit voltage measurement unit 22, a power consumption measurement value P from the transmission unit power consumption calculation unit 14, and Train position information from the train position detector 7 is input.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the determination unit 41b of the rail breakage detection unit 4b shown in FIG.
  • the flowchart shown in FIG. 9 is different from the flowchart shown in FIG. 7 in the second embodiment in that the broken portion is specified (S31) when it is determined that there is a break in the track circuit section (S14). It is the same.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a schematic configuration when rail breakage occurs in the section of the track circuit shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the axles 6a and 6b of the train that is on the track, and the rail 3b has a broken portion.
  • the axles 6a and 6b short-circuit the rail 3a and the rail 3b, and the traveling direction of the train is a direction from the axle 6a to the axle 6b.
  • the position of the axle 6a is on the near side in the traveling direction from the broken portion, that is, the receiving portion 2 side, and the position of the axle 6b is on the front side in the traveling direction from the broken portion, that is, on the transmitting portion 1a side.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a relationship of current values according to the position of the axle, where the horizontal axis is the axle position and the vertical axis is the current value.
  • the determination unit 41b of the rail break detection unit 4b shown in FIG. 8 refers to the train position information from the train position detection unit 7 and specifies that the position of the train axle when the current measurement value I rises is the break point. To do.
  • the rail breakage detection apparatus includes the train position detection unit that acquires position information from the train on the track circuit and outputs the train position information, and the determination unit includes the train position information. And a rail fracture part is specified based on a current value or a current measurement value.
  • the determination unit specifies that the position of the train axle when the current measurement value I rises is a broken portion.
  • the rail breakage detection apparatus may include the transmission unit 1 instead of the transmission unit 1a.

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Abstract

列車の位置情報を用いることなく軌道回路内のレール破断を検知することができるレール破断検知装置５を得ることを目的とし、レール破断検知装置５は、軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかの情報と、該軌道回路に流れる電流値の情報とを用いて、レール破断の有無の判定及び列車の在線の判定を行うことで、該軌道回路が設けられた区間のレール破断を検知する。このようなレール破断検知装置５は、レール破断が生じやすい曲線部を含む区間又は溶接部を含む区間に設けられていることが特に好ましい。

Description

レール破断検知装置
　本発明は、軌道回路が設けられたレールに適用可能なレール破断検知装置に関するものである。
　従来、軌道回路が設けられたレール上では、軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかを検知して、軌道回路のリレーが扛上であれば列車が非在線であると判定し、軌道回路のリレーが落下であれば列車が在線であり又はレールに破断部分が生じていると判定し、列車が在線であるのか又はレールに破断部分が生じているのかを切り分けることができなかった。
　従来技術である特許文献１には、列車の位置情報を用いてレール破断状態と、列車在線状態とを区別することが可能な技術が開示されている。
特開２０１２－１８８００９号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、列車の位置情報を要する。そのため、車上情報と地上情報の双方が必要であり、地上装置と車上装置の連携を要するのでシステムが複雑化する、という問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車の位置情報を用いることなく軌道回路内のレール破断を検知することができるレール破断検知装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかの情報と、該軌道回路に流れる電流値の情報とを用いて、レール破断の有無の判定及び列車の在線の判定を行うことで、該軌道回路が設けられた区間のレール破断を検知することを特徴とする。
　本発明によれば、列車の位置情報を用いることなく軌道回路内のレール破断を検知することができる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図 図１に示す軌道回路の区間に列車が在線しているときの概略構成の一例を示す図 図１に示す軌道回路の区間においてレール破断が生じているときの概略構成の一例を示す図 実施の形態１にかかるレール破断検知装置の判定部の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるレール破断検知装置を実現するハードウエアの一般的な構成の一例を示す図 実施の形態２にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図 実施の形態２にかかるレール破断検知装置の判定部の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態３にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図 実施の形態３にかかるレール破断検知装置の判定部の動作の一例を示すフローチャート 図８に示す軌道回路の区間においてレール破断が生じているときの概略構成の一例を示す図 横軸を車軸の位置とし、縦軸を電流値とした、車軸の位置に応じた電流値の関係の一例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかるレール破断検知装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図である。図１に示すレール破断検知装置５は、送信部１と、受信部２と、送信部１及び受信部２が電気的に接続されたレール３ａ，３ｂと、レール破断検知部４とを備える。ここで、図１には軌道回路の一区間が示されており、列車の進行方向は、受信部２から送信部１に向かう方向である。
　送信部１は、送信部電源１１と、送信部抵抗１２と、送信部電流計測部１３と、送信部消費電力算出部１４とを備える。送信部電源１１は、レール３ａとレール３ｂとの間に直列接続された直流電源である。送信部抵抗１２は、送信部電源１１に直列接続された抵抗である。送信部電流計測部１３は、送信部抵抗１２に流れる電流を計測して電流計測値Ｉを出力する。電流計測値Ｉは、レール破断検知部４に入力される。送信部消費電力算出部１４は、送信部１における消費電力を計測して消費電力計測値Ｐを出力する。消費電力計測値Ｐは、送信部電源１１の電圧と、送信部電流計測部１３が計測する電流計測値Ｉとの積により算出される。
　受信部２は、リレー２１及び受信部電圧計測部２２を備える。受信部電圧計測部２２は、リレー２１に印加される電圧を計測して電圧計測値Ｖを出力する。リレー２１に印加される電圧が予め設定したしきい値未満である場合にはリレー２１は落下し、印加される電圧が予め設定したしきい値以上である場合には軌道回路のリレー２１は扛上する。故障により受信部２への電力が供給されない場合にはリレーは落下し、列車はこの軌道回路の区間内に進入することができない。
　レール３ａには送信部１の一端及び受信部２の一端が接続され、レール３ｂには送信部１の他端及び受信部２の他端が接続されている。
　レール破断検知部４は、判定部４１を備える。判定部４１には、送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉと、受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖと、消費電力計測値Ｐとが入力される。
　図１では、軌道回路の区間に列車が在線していない。そのため、送信部１からの電流は、レール３ａを通過し、受信部２を介してレール３ｂに流れ、レール３ｂを通過して送信部１に流れる。このときの送信部電流計測部１３の電流計測値ＩをＩ１とする。
　図２は、図１に示す軌道回路の区間に列車が在線しているときの概略構成の一例を示す図である。図２には、在線している列車は図示せず、在線している列車の車軸６を示している。車軸６は、レール３ａとレール３ｂとを短絡している。そのため、図２では、送信部１からの電流は、レール３ａを通過して車軸６を介してレール３ｂに流れる。すなわち、車軸６によって電流は短絡する。このときの送信部電流計測部１３の電流計測値ＩをＩ２とする。
　図３は、図１に示す軌道回路の区間においてレール破断が生じているときの概略構成の一例を示す図である。図３では、レール３ｂに破断部分が存在し、図３では電流経路が遮断されており、微弱な電流しか流れない。このときの送信部電流計測部１３の電流計測値ＩをＩ３とする。この微弱な電流値Ｉ３を電流しきい値として判定を行う。
　図４は、図１に示すレール破断検知部４の判定部４１の動作の一例を示すフローチャートである。まず処理をスタートし、判定部４１は、判定する区間の軌道回路のリレーが扛上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。ここで、軌道回路のリレーが扛上であるか否かの判定には、受信部電圧計測部２２の電圧計測値Ｖを用いる。電圧計測値Ｖが予め設定したしきい値以上であれば軌道回路のリレーは扛上しており、電圧計測値Ｖが予め設定したしきい値未満であれば軌道回路のリレーは落下している。軌道回路のリレーが扛上である場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、判定部４１はこの軌道回路の区間にはレール破断がなく、列車が非在線であると判定する（Ｓ１２）。軌道回路のリレーが扛上でない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、すなわち軌道回路のリレーが落下である場合には、判定部４１は送信部電流計測部１３の電流値ＩがＩ３より大きいか否かを判定する（Ｓ１３）。電流値ＩがＩ３より大きくない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、すなわち電流値Ｉ＝Ｉ３である場合には、判定部４１は、この軌道回路の区間に破断有りと判定する（Ｓ１４）。電流値ＩがＩ３より大きい場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、この軌道回路の区間にはレール破断がなく、列車が在線であると判定する（Ｓ１５）。すなわち、リレーが落下であり、且つ電流値ＩがＩ３より大きい場合には、判定部４１は、軌道回路内に列車が在線していると判定する。又は、電圧計測値Ｖが予め設定した電圧しきい値未満であり、且つ電流値ＩがＩ３より大きい場合には、判定部４１は、軌道回路内に列車が在線していると判定する。
　なお、図４のＳ１３においては、判定部４１は送信部電流計測部１３の電流値ＩがＩ３より大きいか否かを判定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、判定用しきい値Ｉ０を予め設定しておき、判定部４１が送信部電流計測部１３の電流値ＩがＩ０より大きいか否かを判定してもよい。
　上記したように、判定部４１は、軌道回路の区間にレール破断が存在しているか否かを判定することができる。
　なお、判定部４１によってレール破断が存在していると判定された場合には、列車を停止させ、又は列車を徐行させる。
　なお、判定部４１が、送信部１の故障により送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉを取得できない場合、又は受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖを取得できない場合には、レール破断の検知時と同様に、列車を停止させ、又は列車を徐行させる。
　なお、本実施の形態１において、レール破断検知部４は、少なくともプロセッサと、メモリと、入力部とを備え、各装置の動作はソフトウエアにより実現することができる。図５は、本実施の形態１にかかるレール破断検知部４を実現するハードウエアの一般的な構成の一例を示す図である。図５に示す装置は、プロセッサ４２、メモリ４３及び入力部４４を備える。プロセッサ４２は受信したデータを用いてソフトウエアによる演算及び制御を行う。メモリ４３は受信したデータ又はプロセッサ４２が演算及び制御を行うに際して必要なデータ及びソフトウエアの記憶を行う。入力部４４は、送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉ及び受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖを入力とする。なお、プロセッサ４２及びメモリ４３は、各々複数設けられていてもよい。
　上記説明したように、本実施の形態１に係るレール破断検知装置は、軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかの情報と、軌道回路に流れる電流値の情報とを用いて、この軌道回路が設けられた区間のレール破断を検知する。具体的には、本実施の形態１に係るレール破断検知装置は、２本のレール３ａ，３ｂ間に設けられ、軌道回路のリレー２１を有する受信部２と、受信部２よりも列車の進行方向側の２本のレール３ａ，３ｂ間に設けられて受信部２と２本のレール３ａ，３ｂとにより電流のループを形成する送信部１と、受信部２からの情報と送信部１からの情報とにより２本のレール３ａ，３ｂの破断を判定する判定部４１とを備え、受信部２は、リレー２１への印加電圧を計測する受信部電圧計測部２２を備え、送信部１は、電流を生じる送信部電源１１と、送信部電源１１に直列に接続された送信部抵抗１２と、送信部抵抗１２の電流を計測する送信部電流計測部１３とを備え、判定部４１は、送信部電流計測部１３の電流計測値と受信部電圧計測部２２の電圧計測値とを用いて２本のレール３ａ，３ｂの破断を判定する。
　従来技術では、軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかを検知して、軌道回路のリレーが扛上であれば列車が非在線であると判定し、軌道回路のリレーが落下であれば列車が在線又はレールに破断部分が存在すると判定し、列車が在線であるのか又はレールに破断部分が存在するのかを切り分けることができなかった。
　そこで、従来技術では、軌道回路のリレーが落下である場合には列車の位置情報を参照して、この軌道回路内に列車の位置情報が含まれるか否かによって、列車が在線であるのか又はレールに破断部分が生じているのかを切り分けることが可能である。しかしながら、このような技術では車上情報である列車の位置情報を参照しなければならず、車上情報と地上情報の双方が必要となるためシステムが複雑化してしまう、という問題があった。また、車上にて検知する列車の位置情報は、列車の車輪の空転又は滑走の影響を受けるため正確性に欠ける、という問題もあった。
　本実施の形態１によれば、軌道回路の受信部の電圧値と、送信部の電流値とを用いて、軌道回路内のレール破断を検知することができる。従って、車上情報である列車の位置情報を参照することなく、地上側の情報のみで軌道回路内のレール破断を検知することができる。そのため、地上装置と車上装置との連携をとることなく軌道回路内のレール破断を検知することができる。
　なお、帰線電流を用いてレール破断を検知することも考えられる。しかしながら、帰線電流を用いるのであれば、列車が力行又は回生していることを要する。本実施の形態１によれば、軌道回路内に列車が非在線の状態であってもレール破断を検知することができる。
　更には、本実施の形態１は簡易な構成で実現することが可能であるため、低コストで導入することが可能である。
　なお、上記の説明では、判定部４１は、送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉ及び受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖの双方を用いてレール破断の検知を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖを用いずに送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉのみを用いてもよい。すなわち、列車が軌道回路の区間内に在線していない場合の電流計測値Ｉ＝Ｉ１と、列車が軌道回路の区間内に在線している場合の電流計測値Ｉ＝Ｉ２と、レール破断が生じている場合の電流計測値Ｉ＝Ｉ３とはそれぞれ異なる値であるため、この電流計測値の違いに着目して、列車の在線と、非在線とレール破断とを切り分けることもできる。ここで、列車が軌道回路の区間内に在線している場合には、電流経路は車軸６にて短絡するため電流は大きいが、列車が軌道回路の区間内に在線していない場合には、電流経路は短絡することなく受信部２を通過するため、Ｉ２＞Ｉ１である。
　なお、本実施の形態１では、送信部１の電流及び受信部２の電圧を用いてレール破断を検知しているが、送信部１側に設けられた送信部消費電力算出部１４によって送信部１側の消費電力を算出してレール破断を検知してもよい。
　なお、本実施の形態１では軌道回路として直流軌道回路を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、軌道回路は交流軌道回路であってもよい。さらには、本実施の形態１では軌道回路を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気回路であってもよい。
　なお、本実施の形態１は、路線上の曲線部を含む区間に適用することが好ましい。路線上の曲線部では、車輪との摩擦によってレール破断が生じやすいからである。路線上の曲線部の曲率半径が小さい箇所に本実施の形態１を適用することが特に好ましい。
　なお、本実施の形態１は、路線上の溶接部を含む区間に適用することも好ましい。路線上の溶接部では、レール破断が生じやすいからである。
実施の形態２．
　図６は、本発明の実施の形態２にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図である。図６に示すレール破断検知装置５ａは、送信部１に代えて送信部１ａを備え、レール破断検知部４に代えてレール破断検知部４ａを備える点が図１に示すレール破断検知装置５と異なる。なお、特に言及しない点については実施の形態１を援用するものとする。
　送信部１ａは、図１に示す送信部１に出力電圧モニタ部１５が追加された構成である。出力電圧モニタ部１５は、送信部電源１１の出力電圧をモニタし、この出力電圧が予め設定した電圧値範囲の範囲外になると故障信号を出力する。レール破断検知部４ａは、この故障信号が入力される判定部４１ａを備える点が図１に示すレール破断検知部４と異なる。
　図７は、図６に示すレール破断検知部４ａの判定部４１ａの動作の一例を示すフローチャートである。まず、処理をスタートし、判定部４１ａは、故障信号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０）。判定部４１ａが故障信号を受信した場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）には、故障であると判定して（Ｓ２１）処理をエンドする。判定部４１ａが故障信号を受信していない場合（Ｓ２０：Ｎｏ）には、判定する区間の軌道回路のリレーが扛上であるか否かを判定し（Ｓ１１）、その後の処理は、実施の形態１の図４と同様である。
　本実施の形態２によれば、送信部電源１１の出力電圧をモニタすることで送信部電源１１の故障を予め検知することができる。
実施の形態３．
　図８は、本発明の実施の形態３にかかるレール破断検知装置の構成の一例を示す図である。図８に示すレール破断検知装置５ｂは、レール破断検知部４ａに代えてレール破断検知部４ｂを備え、更に列車位置検知部７を備える点が図６に示すレール破断検知装置５ａと異なる。なお、特に言及しない点については実施の形態１，２を援用するものとする。
　列車位置検知部７は、レール３ａ，３ｂを有する軌道上に在線する列車の列車位置情報を出力する。この列車位置情報は、軌道上に在線する列車に搭載された車上装置が有する、列車の車輪に搭載された速度発電機からのパルス信号と、地上子からの絶対位置情報とにより取得する自車の位置情報である。
　レール破断検知部４ｂは、判定部４１ｂを備える。判定部４１ｂには、送信部電流計測部１３からの電流計測値Ｉと、受信部電圧計測部２２からの電圧計測値Ｖと、送信部消費電力算出部１４からの消費電力計測値Ｐと、列車位置検知部７からの列車位置情報とが入力される。
　図９は、図８に示すレール破断検知部４ｂの判定部４１ｂの動作の一例を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、この軌道回路の区間に破断有りと判定（Ｓ１４）された場合に、破断部分を特定する（Ｓ３１）点が異なり、その他の処理は、実施の形態２の図７と同様である。
　図１０は、図８に示す軌道回路の区間においてレール破断が生じているときの概略構成の一例を示す図である。図１０には、在線している列車の車軸６ａ，６ｂが示され、レール３ｂに破断部分が存在する。車軸６ａ，６ｂは、レール３ａとレール３ｂとを短絡しており、列車の進行方向は車軸６ａから車軸６ｂに向かう方向である。車軸６ａの位置は破断部分よりも進行方向の手前側、すなわち受信部２側であり、車軸６ｂの位置は破断部分よりも進行方向の先側、すなわち送信部１ａ側である。
　図１１は、横軸を車軸の位置とし、縦軸を電流値とした、車軸の位置に応じた電流値の関係の一例を示す図である。まず、列車が車軸６ａの位置に在線しているときには、車軸の位置がＫ０からＫ２の間であるため、電圧計測値Ｖは予め設定したしきい値未満であり、リレーは落下し、このときの送信部電流計測部１３の電流計測値Ｉは、上記したように微弱な電流Ｉ３である。これにより、当該軌道回路内に破断部分が存在することがわかる。
　そして、列車が車軸６ｂの位置に向かって進行していき、車軸が破断部分を通過する時に、図１１のＫ２に示すように送信部電流計測部１３の電流計測値Ｉが上昇する。
　その後、列車が車軸６ｂの位置に在線しているときには、車軸の位置がＫ２からＫ１の間であるため、電圧計測値Ｖは予め設定したしきい値未満であり、リレーは落下し、このときの送信部電流計測部１３の電流計測値Ｉは、車軸により短絡するため、上記したＩ２である。
　図８に示すレール破断検知部４ｂの判定部４１ｂは、列車位置検知部７からの列車位置情報を参照し、電流計測値Ｉが上昇した時の列車の車軸の位置が破断箇所であると特定する。
　以上説明したように本実施の形態３にかかるレール破断検知装置は、軌道回路上の列車から位置情報を取得して列車位置情報を出力する列車位置検知部を備え、判定部は、列車位置情報と、電流値又は電流計測値とに基づいてレール破断部分を特定する。ここで、判定部は、電流計測値Ｉが上昇した時の列車の車軸の位置が破断箇所であると特定する。
　なお、本実施の形態３にかかるレール破断検知装置は、送信部１ａに代えて送信部１を備えていてもよい。
　以上の実施の形態１から３に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，１ａ　送信部、２　受信部、３ａ，３ｂ　レール、４，４ａ，４ｂ　レール破断検知部、５，５ａ，５ｂ　レール破断検知装置、６，６ａ，６ｂ　車軸、７　列車位置検知部、１１　送信部電源、１２　送信部抵抗、１３　送信部電流計測部、１４　送信部消費電力算出部、１５　出力電圧モニタ部、２１　リレー、２２　受信部電圧計測部、４１，４１ａ，４１ｂ　判定部、４２　プロセッサ、４３　メモリ、４４　入力部。

Claims (10)

  1. 　軌道回路のリレーが扛上であるか又は落下であるかの情報と、該軌道回路に流れる電流値の情報とを用いて、レール破断の有無の判定及び列車の在線の判定を行うことで、該軌道回路が設けられた区間のレール破断を検知することを特徴とするレール破断検知装置。
  2. 　前記リレーが落下であり、且つ前記電流値がしきい値より大きい場合には、前記軌道回路内に列車が在線していると判定することを特徴とする請求項１に記載のレール破断検知装置。
  3. 　前記軌道回路のリレーを有する受信部よりも列車の進行方向側の２本のレール間に設けられて前記受信部と前記２本のレールとにより電流のループを形成する送信部を備え、
    　前記送信部が、送信部電源の電圧値と送信部抵抗に流れる電流値とにより消費電力を算出する消費電力算出部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレール破断検知装置。
  4. 　前記軌道回路上の列車から位置情報を取得して列車位置情報を出力する列車位置検知部を備え、
    　前記列車位置情報及び前記電流値に基づいてレール破断部分を特定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
  5. 　２本のレール間に設けられ、軌道回路のリレーを有する受信部と、
    　前記受信部よりも列車の進行方向側の前記２本のレール間に設けられて前記受信部と前記２本のレールとにより電流のループを形成する送信部と、
    　前記受信部からの情報と前記送信部からの情報とにより前記２本のレールの破断の有無及び列車の在線を判定する判定部とを備え、
    　前記受信部は、前記リレーへの印加電圧を計測する受信部電圧計測部を備え、
    　前記送信部は、前記電流を生じる送信部電源と、前記送信部電源に直列に接続された送信部抵抗と、前記送信部抵抗の電流を計測する送信部電流計測部とを備え、
    　前記判定部は、前記送信部電流計測部の電流計測値と前記受信部電圧計測部の電圧計測値とを用いて前記２本のレールの破断を判定することを特徴とするレール破断検知装置。
  6. 　前記電圧計測値が予め設定した電圧しきい値未満であり、且つ前記電流計測値が電流しきい値より大きい場合には、前記軌道回路内に列車が在線していると判定することを特徴とする請求項５に記載のレール破断検知装置。
  7. 　前記送信部が、前記送信部電源の電圧値と前記送信部抵抗に流れる電流値とにより消費電力を算出する消費電力算出部を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のレール破断検知装置。
  8. 　前記軌道回路上の列車から位置情報を取得して列車位置情報を出力する列車位置検知部を備え、
    　前記判定部は、前記列車位置情報及び前記電流計測値に基づいてレール破断部分を特定することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
  9. 　前記軌道回路が、路線上の曲線部を含む区間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
  10. 　前記軌道回路が、路線上の溶接部を含む区間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
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