JP4530204B2 - 転てつ機の開通確認装置および転てつ機 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道線路の行き先を切り替える転てつ機の開通を確認する開通確認装置およびこれを含む転てつ機に関する。

図３に示すように、従来から使用されている転てつ機２００は、モータ２０１と、磁気保持リレーで構成された転てつ制御リレー２０２と、回路制御器２０３とから構成されている。転てつ機２００は、定位転換または反位転換を指示する転換指令に従って分岐器の開通方向を転換する機能と、分岐器が転換指令どおりに開通したことを確認する機能とを備えている（たとえば、非特許文献１参照。）。

たとえば、反位から定位に転換するときは、定位転換指令として所定の電圧がリレー室２１０から制御ケーブル２０４を通じて転てつ制御リレー２０２のコイルに印加される。これにより、転てつ制御リレー２０２の接点が定位側に動作し、転てつ機２００が反位から定位に転換する向きにモータ２０１が回転するように、上記の接点を介してモータ電源２０５がモータ２０１に供給され、転てつ機２００が転換動作を始める。

転てつ機２００が定位開通すると、モータ２０１につながっている回路制御器２０３の接点が開放し、モータ２０１への電流が遮断されて転換動作が停止するようになっている。定位から反位に転換する場合も同様の動作が行なわれる。

リレー室２１０から表示電源２０６が転てつ制御リレー２０２の接点と回路制御器２０３の接点に供給されることにより開通方向の確認ができる。転てつ制御リレー２０２は磁気保持リレーなので、転換動作の始動時に入力された転換指令の示す方向にその接点が保持されている。すなわち、始動時に定位転換指令が入力されていたときは定位側にリレーの接点が保持され、反位転換指令が入力されていたときは反位側に接点が保持される。

また、転てつ機２００が定位開通しているときは回路制御器２０３の接点が定位側に動作し、転てつ機２００が反位開通しているときは回路制御器２０３の接点が反位側に動作するようになっている。

リレー室２１０から与えた表示電源２０６は、転てつ制御リレー２０２の接点と回路制御器２０３の接点とが同一方向に動作しているとき、これらの接点および表示ケーブル２０７を通じてリレー室２１０のＫＲリレー２１１に開通方向を示す信号（開通表示信号）として入力される。たとえば、転てつ制御リレー２０２の接点が定位側でかつ回路制御器２０３の接点が定位側のとき、表示電源２０６がこれらの接点および表示ケーブル２０７を通じてＫＲリレー２１１に定位開通を示す信号として入力され、転換指令どおりに定位開通していることがリレー室２１０において表示され確認される。

転てつ制御リレー２０２と回路制御器２０３の接点が異なる方向に動作している場合や、転換途中で回路制御器２０３の接点が閉成していないときは、表示電源２０６を与えてもＫＲリレー２１１に開通表示信号が入力されず、転換指令どおりに開通していないことが確認される。

なお、ＫＲリレー２１１に入力される信号は極性の反転により定位開通と反位開通とを区別して表わすようになっている。また、定位にも反位にも開通していないことは、ＫＲリレー２１１に開通表示信号の入力がないことにより表わされる。

「鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ４」，社団法人日本鉄道電気技術協会，平成４年５月１０日，ｐ．４７―５２

上記のように従来の転てつ機制御回路では、転てつ機が定位開通または反位開通しているか否かを回路制御器２０３の接点が定位側または反位側に動作するという１つの条件だけで確認している。このため、回路制御器２０３が故障すると転換動作の完了を確認できず、モータを適切に停止させることができない可能性がある。また、転てつ機の開通方向の確認は、列車の運行や安全に影響を与えるので、より高い信頼性を確保することが望まれる。

本発明は、上記の問題点等に鑑みてなされたものであり、転てつ機が開通しているか否かをより高い信頼性で確認することのできる開通確認装置およびこれを備えた転てつ機を提供することを目的としている。

請求項１に係わる発明は、転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを、前記転てつ機の鎖状機構の位置に基づいて検出する位置検出手段（１４）と、
前記転てつ機の転換動作機構の転換動作開始後における動作量を検出する動作量検出手段（１２）と、
前記動作量検出手段（１２）によって検出される動作量と、正常に転換動作が行なわれたときの基準の動作量と、前記位置検出手段（１４）の検出状態とに基づいて、正常に転換動作が完了したか否かを判定する判定手段（１３）と
を有し、
前記判定手段は、前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で前記動作量検出手段によって検出された動作量が基準の動作量の所定範囲内であれば、転換動作が正常に行われたと判定し、前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で前記動作量検出手段によって検出された動作量が前記所定範囲外の場合、もしくは前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出される前に前記動作量検出手段によって検出された動作量が前記基準の動作量を所定量以上超過した場合は、異常と判定する
ことを特徴とする転てつ機の開通確認装置である。

上記発明によれば、鎖錠機構の位置に基づく検出と、転換動作機構の動作量に基づく検出とを併用して、正常に転換動作が完了したか否かが判定される。転換動作機構には、動作かん、転換ローラおよびこれらを駆動するモータなどがあり、動作量は、たとえば、モータの回転回数、モータの回転時間、転換動作に伴って回転する歯車やシャフトの回転回数などに基づいて導出される。鎖錠機構には、鎖錠かん、鎖錠かんの駆動機構、ロックピースなどが含まれる。

判定手段（１３）は、位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で動作量検出手段によって検出された動作量が基準の動作量の所定範囲内であれば、転換動作が正常に行われたと判定し、位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で動作量検出手段によって検出された動作量が所定範囲外の場合、もしくは位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出される前に動作量検出手段によって検出された動作量が基準の動作量を所定量以上超過した場合は、異常と判定する。

請求項２に係わる発明は、前記動作量検出手段（１２）は、前記転てつ機を駆動するモータの回転量を前記動作量として検出する回転センサである
ことを特徴とする請求項１に記載の転てつ機の開通確認装置である。

上記発明によれば、鎖錠機構の位置に基づく検出と、転換動作開始後におけるモータの回転量と、正常に転換したときの基準の回転量とに基づいて、転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかが判定される。基準の回転量は、ギヤ比や転換動作時の移動距離などから導出される。また、回転速度の制御用に回転センサ（１２）を有している場合には、これを回転量の検出に兼用するとよい。

請求項３に係わる発明は、いずれかの検出手段（１２、１４）またはセンサ（１２、１４）が故障したとき、故障していない他の検出手段またはセンサにより転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを確認する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の開通確認装置である。

上記発明によれば、たとえば、位置検出手段（１４）と動作量検出手段（１２）のいずれかが故障したとき、故障していない他方の検出手段を使用して転換動作を継続することが可能になる。

請求項４に係わる発明は、自己診断機能を有する
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の開通確認装置である。

上記発明によれば、自装置に故障が生じているか否かが自己診断される。診断対象には、たとえば、判定手段（１３）や検出手段（１２、１４）のほか、モータ（１１）など関連するすべての部品を含めることができる。

請求項５に係わる発明は、請求項１、２、３または４に記載の開通確認装置を備えた転てつ機である。

本発明に係わる開通確認装置およびこれを備えた転てつ機によれば、正常に転換動作が完了したか否かを複数の検出手段を併用して判定するので、開通方向の確認および表示に係わる信頼性が向上する。

また、モータの回転量を判定要素に含めたものでは、モータは通常、速度制御用にロータリー・エンコーダなどの回転センサを備えているので、これを回転量の検出に兼用することができ、部品点数を増やすことなく信頼性を高めることが可能になる。

いずれかの検出手段やセンサが故障したとき、故障していない他の検出手段やセンサを使用して転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを確認するものでは、故障していない他方の検出手段やセンサを使用して転換動作を継続することが可能になる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係わる開通確認装置を含む転てつ機１０の回路構成を示している。転てつ機１０は、転換動作の動力源となるモータ１１と、その回転量を検出する回転センサ１２と、フェールセーフＣＰＵ（中央処理装置）１３と、位置センサ１４と、フラッシュメモリ１５とを備えている。なお、開通確認装置としての機能は、判定手段の機能を果たすフェールセーフＣＰＵ１３と、動作量検出手段の機能を果たす回転センサ１２と、位置検出手段の機能を果たす位置センサ１４とにより実現される。

モータ１１には、転てつ機１０の動作を管理するリレー室３０からモータ電源２１が供給されている。フェールセーフＣＰＵ１３は、モータ１１に対して回転方向や回転速度を指示する駆動信号２２を出力し、フェールセーフＣＰＵ１３には回転センサ１２の出力する回転量検出信号２３が入力されている。フェールセーフＣＰＵ１３は、回転量検出信号２３に基づいてモータ１１の回転速度を把握して回転速度を制御するようになっている。

ここでは、タコジェネレータを回転センサ１２として使用している。回転量検出信号２３はモータ１１が所定角度回転するごとに出力されるパルスである。フェールセーフＣＰＵ１３はこのパルスを計数することでモータ１１の回転量を導出するようになっている。

位置センサ１４は、転てつ機１０が定位開通と反位開通と転換途中の位置のいずれにあるかを鎖状機構の位置に基づいて検出するセンサである。位置センサ１４が出力する位置検出信号２４はフェールセーフＣＰＵ１３に入力されている。位置センサ１４は、転てつ機１０が定位開通にある状態で鎖錠されたときだけオンになるスイッチと、転てつ機１０が反位開通にある状態で鎖錠されたときだけオンになるスイッチとで構成されている。すなわち、これらのスイッチは、鎖錠かん、ロックピースなどの鎖錠機構の物理的な位置によってオンオフされる。

フラッシュメモリ１５は、電源が途絶えても記憶内容が保持される書き換え可能な不揮発メモリであり、フェールセーフＣＰＵ１３に接続されている。

フェールセーフＣＰＵ１３には、リレー室３０から制御ケーブルを通じて転換指令情報２５が入力される。転換指令情報２５は、転てつ機１０を定位転換する旨の指示または反位転換する旨の指示を表わしている。リレー室３０からは、図示省略の開通方向出力回路に表示電源２６が入力される。表示電源２６は、リレー室３０で転てつ機１０の開通方向を確認する際に開通方向出力回路へ出力される。ここでは、リレー室３０から開通方向出力回路へ表示電源２６を常時出力するようになっている。

転てつ機１０からは表示ケーブルを通じてリレー室３０のＫＲリレー３１に向けて開通方向表示信号２７が出力される。開通方向表示信号２７は、表示電源２６が入力されていること、およびリレー室３０から入力された最新の転換指令情報２５が示す方向と同一方向に転てつ機１０が開通していることを条件に出力される。なお、フェールセーフＣＰＵ１３が定位開通または反位開通を示す信号を図示省略の開通方向出力回路に与えると、定位開通の場合と反位開通の場合とで極性の反転する開通方向表示信号２７が表示電源２６の入力を条件にこの開通方向出力回路から出力されるようになっている。

フラッシュメモリ１５あるいはフェールセーフＣＰＵ１３のプログラムを格納する図示省略のＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）には、転換動作が正常に行なわれたときの回転量である基準の回転量が予め登録してある。また、基準の回転量に対する許容誤差範囲も予め登録してある。基準の回転量は、転換動作に必要な直線動作量をギヤ比などからモータ１１の回転量に換算して導出される。

図２は、転てつ機１０が転換指令を受けた際の動作の流れを示している。リレー室３０からフェールセーフＣＰＵ１３に転換指令情報が入力されると（ステップＳ１０１；Ｙ）、フェールセーフＣＰＵ１３は、この入力された転換指令情報の内容（定位転換または反位転換を示す指示）をフラッシュメモリ１５に記憶する（ステップＳ１０２）。このとき、転換指令情報に誤り検出符号（ＣＲＣコード）を付加するとともに、異なる複数の番地に同じデータを複数個記憶する。

フェールセーフＣＰＵ１３は、フラッシュメモリ１５に記憶した転換指令情報を参照し、その転換指令情報が示す方向に転てつ機１０が転換するようにモータ１１に回転指令を与えるとともに、回転センサ１２から入力される回転量検出信号２３のパルスの計数を開始する（ステップＳ１０３）。これにより転換動作および転換動作開始後におけるモータ１１の回転量の計測が始まる。

その後、位置センサ１４から位置検出信号２４が入力されるか否かの監視と（ステップＳ１０４；Ｎ）、モータ１１の回転量が基準の回転量を一定以上超過しているか否かの監視（ステップＳ１０５；Ｎ）とを繰り返し行なう。位置センサ１４から位置検出信号２４が入力される前に（ステップＳ１０４；Ｎ）回転量が基準の回転量を一定以上超過したときは（ステップＳ１０５；Ｙ）、モータ１１を停止し（ステップＳ１０６）、異常が発生したと判定し、その旨をリレー室３０に通知する（ステップＳ１０９）。さらに、開通の検出において異常の発生したことをフラッシュメモリ１５に登録して（ステップＳ１１０）処理を終了する（エンド）。

モータ１１の回転量が基準の回転量を一定以上超過する前に位置センサ１４から位置検出信号２４が入力されたときは（ステップＳ１０４；Ｙ）、モータ１１を停止し（ステップＳ１０７）、転換動作における回転量が基準の回転量に対する許容誤差範囲に入っているか否かを調べる（ステップＳ１０８）。許容誤差範囲に入っていないときは（ステップＳ１０８；Ｎ）、異常が発生したと判定し、その旨をリレー室３０に通知する（ステップＳ１０９）。さらに、開通の検出において異常の発生したことをフラッシュメモリ１５に登録して（ステップＳ１１０）処理を終了する（エンド）。

転換動作における回転量が基準の回転量に対する許容誤差範囲に収まっているときは（ステップＳ１０８；Ｙ）、計測した回転量と基準の回転量と位置センサ１４の検出状態とが整合しているので、転てつ機１０が正常に転換し開通したと判定し（ステップＳ１１１）、正常開通が確認されたことを出力して処理を終了する（エンド）。

このように、回転センサ１２によって計数した回転量と位置センサ１４の検出状態との２つの条件に基づいて転てつ機１０の正常開通を確認するので、開通確認の信頼性が高まる。また、位置センサ１４が故障している場合でも回転センサ１２によって計数した回転量からモータ１１を停止させることができ、モータ１１や転てつ機１０の損傷を回避することができる。

なお、位置センサ１４は、転てつ機１０が定位開通または反位開通にある間はその開通方向を示す位置検出信号２４を出力し続けている。

フェールセーフＣＰＵ１３は、フラッシュメモリ１５に記憶されている転換指令情報を参照して転てつ機１０のモータ１１を制御するので、転換動作の途中でリレー室３０から転換指令情報２５の入力がなくなっても、フラッシュメモリ１５の記憶内容に基づいて転換動作は継続される。また、転換動作の途中で停電になった場合にも、フラッシュメモリ１５に記憶されている転換指令情報の内容に基づいて復電後に転換動作を完了させることができる。

このように復電後に転換動作を継続させる場合には、転換動作開始後の回転量を逐次、フラッシュメモリ１５に書き込むように構成するとよい。すなわち、復電したとき、フラッシュメモリ１５に登録されている回転量（停電前に行なわれた転換途中までの回転量）を初期値として回転量の計測を継続すればよい。

次に、開通方向の表示動作について説明する。
フェールセーフＣＰＵ１３は、以下の動作を継続実行する。位置センサ１４から位置検出信号２４が入力されているか否かをチェックし、入力されているときはその開通方向とフラッシュメモリ１５に記憶されている転換指令情報の示す方向とを比較する。これらが一致するとき、フェールセーフＣＰＵ１３はその開通方向を示す開通方向表示信号２７をリレー室３０のＫＲリレー３１に向けて出力する。

なお、フラッシュメモリ１５に異常発生が登録されているときは開通方向の表示は行なわない。

また、始動時にリレー室３０から入力された転換指令情報を不揮発のフラッシュメモリ１５に記憶してあるので、その後に停電が起きたとしても、復電後は停電前と同様にＫＲリレー３１に向けて開通方向を表示することができる。

なお、フェールセーフＣＰＵ１３は、フラッシュメモリ１５から転換指令情報を読み出すときは、複数の番地に記憶した複数個の転換指令情報とそれぞれに対応する誤り検出符号とを読み出す。そして、誤り検出符号により転換指令情報に誤りがないことを確認する。さらに複数個の転換指令情報がすべて同一の場合だけ、フラッシュメモリ１５の記憶内容が正常であると判断して、転換動作や開通方向の表示動作を継続実行する。誤り検出符号によって誤りが検出された場合や複数個の転換指令情報の中のいずれか１つでも一致しないときは、異常が発生しているものと判断して、開通方向の表示は行なわない。なお、異常の発生をリレー室３０に通知するように構成するとよい。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、転てつ機１０の制御回路としてフェールセーフＣＰＵ１３やフラッシュメモリ１５を使用したものを例に説明したが、図３に示すように従来型の回路制御器に、モータ１１の回転量をチェックする回路を付加する構成でもよい。

また実施の形態では、位置センサ１４と回転センサ１２とを併用して開通の確認を行なったが、開通の確認を行なうための検出手段はこれらに限定されるものではない。また、３つ以上の検出方法や検出手段を組み合わせて開通の正常性を判定してもよい。

また、位置センサ１４、回転センサ１２など併用している検出手段やセンサのいずれかが故障したとき、故障していない他の検出手段やセンサだけを使用して転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを確認するように構成してもよい。これにより、一部の検出手段やセンサが故障しても、転換動作を継続することが可能になる。

また、フェールセーフＣＰＵ１３により転てつ機を自己診断する機能を設けるとよい。自己診断の対象には、フェールセーフＣＰＵ１３自身のほか、回転センサ１２や位置センサ１４、モータ１１など関連するすべての部品を含めるとよい。

本発明の実施の形態に係わる転てつ機の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係わる転てつ機が転換指令を受けた際の動作を示す流れ図である。 従来から使用されている転てつ機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０…転てつ機
１１…モータ
１２…回転センサ
１３…フェールセーフＣＰＵ
１４…位置センサ
１５…フラッシュメモリ
２１…モータ電源
２２…駆動信号
２３…回転量検出信号
２４…位置検出信号
２５…転換指令情報
２６…表示電源
２７…開通方向表示信号
３０…リレー室
３１…ＫＲリレー

Claims (5)

1. 転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを、前記転てつ機の鎖状機構の位置に基づいて検出する位置検出手段と、
   前記転てつ機の転換動作機構の転換動作開始後における動作量を検出する動作量検出手段と、
   前記動作量検出手段によって検出される動作量と、正常に転換動作が行なわれたときの基準の動作量と、前記位置検出手段の検出状態とに基づいて、正常に転換動作が完了したか否かを判定する判定手段と
   を有し、
   前記判定手段は、前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で前記動作量検出手段によって検出された動作量が基準の動作量の所定範囲内であれば、転換動作が正常に行われたと判定し、前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出された時点で前記動作量検出手段によって検出された動作量が前記所定範囲外の場合、もしくは前記位置検出手段によって定位開通もしくは反位開通が検出される前に前記動作量検出手段によって検出された動作量が前記基準の動作量を所定量以上超過した場合は、異常と判定する
   ことを特徴とする転てつ機の開通確認装置。
2. 前記動作量検出手段は、前記転てつ機を駆動するモータの回転量を前記動作量として検出する回転センサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の転てつ機の開通確認装置。
3. いずれかの検出手段またはセンサが故障したとき、故障していない他の検出手段またはセンサにより転てつ機が定位開通と反位開通とこれら以外の位置のいずれにあるかを確認する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の開通確認装置。
4. 自己診断機能を有する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の開通確認装置。
5. 請求項１、２、３または４に記載の開通確認装置を備えた転てつ機。

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