JP6618883B2 - 衝撃検知装置及び災害監視システム - Google Patents
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Description
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、外部から作用する衝撃を検知する衝撃検知装置であって、図5、図7〜図10及び図12に示すように、前記衝撃が作用したときに径方向に弾性変形し、圧電効果によって電気信号を発生する圧電筒部(8A,8B)と、前記圧電筒部の外側に導電部(13a)を形成し、前記衝撃が作用したときにこの導電部に発生する亀裂(C)を検知する亀裂検知部(13)とを備え、前記導電部は、前記亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化し、前記圧電筒部が発生する電力がこの導電部に供給されることを特徴とする衝撃検知装置(6)である。
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1に示す列車1は、軌道2に沿って走行する車両(移動体)である。列車1は、例えば、電車、気動車、機関車、客車又は貨車などの鉄道車両である。軌道2は、列車1が走行する通路(線路)である。軌道2は、例えば、砂利又は砕石などの粒状体によって構成された道床上に左右一対のレールと支持体とによって構成された軌きょうを敷設した有道床軌道である。路盤3は、軌道2を支持する基盤である。路盤3は、列車1が通過するときに発生する荷重を支持する構造物である。路盤3は、例えば、良質な自然土などを用いて締め固められた土路盤などである。斜面4は、自然又は人工的に形成された傾斜地形である。斜面4は、例えば、自然に形成された自然斜面、地盤面よりも高く盛り上げた盛土若しくは原地盤を切り取った切取などの人工的に形成したのり面である。
図1に示すように、斜面4に斜面災害が発生して衝突物Mが衝撃検知装置6に衝突すると、図4に示すように衝撃検知装置6の固定部6aを固定端として曲げ変形するとともに、衝撃検知装置6の柱状部6bが径方向に弾性変形して潰れ、圧電筒部8A,8Bの圧電ゴム部8aが電力を発生する。圧電ゴム部8aが電力を発生すると、電極部8b,8cから配線材10A,10Bを通じて判定装置11の入力部11aに電気信号が入力し、この入力部11aがこの電気信号を制御部11eに出力する。
(1) この第1実施形態では、衝撃が作用したときに圧電筒部8A,8Bが径方向に弾性変形し、この圧電筒部8A,8Bが圧電効果によって電気信号を発生する。このため、従来の崩落検知装置のセンサ部のように常時検知可能な状態を維持するためにセンサ部を通電状態にする待機電力が不要になり、省電力化を図ることができる。また、圧電筒部8A,8Bを予め円筒状に変形させた状態で使用するため、従来の板状の圧電材料と比較してより大きな電気信号を取り出すことができるとともに、チャージアンプなどの増幅回路を省略することができる。
(1) この第1実施形態では、監視対象領域A内で衝突物Mが衝突するときに発生する衝撃を衝撃検知装置6が検知し、この衝撃検知装置6の圧電筒部8A,8Bが発生する電気信号に基づいて、監視対象領域A内の災害発生の有無を判定装置11が判定する。このため、圧電効果を利用して斜面災害の有無を小電力によって監視することができる。
以下では、図1〜図6に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図11に示す衝撃検知装置6は、外部から衝撃が作用して圧電筒部8A,8Bが電気信号を出力したときに、この電気信号をトリガーとして亀裂検知部13に電力を供給する。衝撃検知装置6は、図6に示す衝撃検知装置6と同様に衝撃作用筒部7と、圧電筒部8A,8Bと、保護筒部9A〜9Cと、配線材10A,10Bとを備えるとともに、図11に示す亀裂検知部13と、配線材14A,14Bなどを備えている。
図1に示すように、斜面4に斜面災害が発生して衝突物Mが衝撃検知装置6の柱状部6bに衝突すると、圧電筒部8A,8Bの圧電ゴム部8aが電力を発生し、配線材10A,10Bを通じて判定装置11に電気信号が入力する。圧電筒部8A,8Bから電気信号が入力したと制御部11eが判断したときには、亀裂検知部13に電源部11cから電力を供給するように制御部11eが電源部11cに指令する。その結果、亀裂検知部13の導電部13aに電流が流れて、配線材14A,14Bを通じて判定装置11の入力部11fに電気信号が入力すると、この入力部11fがこの電気信号を制御部11eに出力する。
(1) この第2実施形態では、衝撃が作用したときに発生する亀裂Cを亀裂検知部13が検知する。このため、圧電筒部8A,8Bが異常を検知した場合であって、亀裂検知部13も異常を検知した場合には、衝撃検知装置6に発生した異常を高精度に検知することができる。その結果、圧電筒部8A,8B及び亀裂検知部13の二重系の検知システムを採用することによって、衝撃検知の信頼性をより一層向上させることができる。
図12に示す衝撃検知装置6は、外部から衝撃が作用して圧電筒部8A,8Bが電気信号を出力したときに、この電気信号を電源として衝撃検知装置6の亀裂検知部13に電力を供給する。圧電筒部8A,8Bは、衝撃検知装置6に衝撃が作用したときに、圧電ゴム部8aが電気信号(衝撃検知信号)を判定装置11の入力部11aに出力するとともに、この電気信号を亀裂検知部13に出力する。亀裂検知部13は、圧電筒部8A,8Bが発生する電力が供給される。
この第3実施形態では、圧電筒部8A,8Bが発生する電力が亀裂検知部13に供給される。このため、圧電筒部8A,8Bが発生する電圧を利用して、亀裂検知部13にこの電圧を印加することができる。その結果、亀裂検知部13に常時電圧を印加するための電源が不要になって、省電力化を図ることができるとともに衝撃検知装置6を簡単な構造にすることができる。
図13及び図14に示す軌道2は、レール2aと、まくらぎ2bと、レール締結装置2cなどを備えている。レール2aは、列車1の車輪を支持し案内してこの車両を走行させる部材である。まくらぎ2bは、レール2aを支持する支持体(支承体)である。まくらぎ2bは、左右のレール2aの間隔(軌間)を正確に保持する。レール締結装置2cは、レール2aをまくらぎ2bに締結する装置である。レール締結装置2cは、レール2aとまくらぎ2bとの間に挿入されて車両走行時に発生する衝撃を緩和する軌道パッドと、レール2aの底部上面を押さえ付けてまくらぎ2bに締結する締結ばねなどを備えている。
図13に示すように、工事作業区間Sの手前に設置されている衝撃検知装置6上を列車1が通過すると、衝撃検知装置6の柱状部6bに衝撃が作用する。その結果、図5に示すように、衝撃検知装置6が径方向に弾性変形して潰れ、圧電筒部8A,8Bの圧電ゴム部8aが電力を発生する。圧電ゴム部8aが電力を発生すると、電極部8b,8cから配線材10A,10Bを通じて判定装置11の入力部11aから電気信号が入力し、この入力部11aがこの電気信号を制御部11eに出力する。
(1) この第4実施形態では、列車1が通過するときに発生する衝撃を衝撃検知装置6が検知し、この衝撃検知装置6の圧電筒部8A,8Bが発生する電気信号に基づいて、列車1の接近の有無を判定装置11が判定する。このため、振動や荷重などによって自ら電力を発生する圧電筒部8A,8Bを利用することができ、列車1を検知するための常時電力が不要になり、列車1の検知に必要な電力を大幅に減少させることができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、衝突物Mが土砂又は落石である場合を例に挙げて説明したが、雪崩又は津波などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、監視対象領域Aが鉄道沿線の斜面4である場合を例に挙げて説明したが、道路沿い又は住宅地付近の斜面についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、二層の圧電筒部8A,8Bと三層の保護筒部9A〜9Cとによって衝撃検知装置6を構成する場合を例に挙げて説明したが、圧電筒部8A,8Bを単層又は三層以上に構成し保護筒部9A〜9Cを二層又は四層以上に構成した場合についてもこの発明を適用することができる。
2 軌道
2a レール
2b まくらぎ
2c レール締結装置
3 路盤
4 斜面
5A 災害監視システム
5B 移動体検知システム
6 衝撃検知装置
6a 固定部
6b 柱状部
7 衝撃作用筒部
8A,8B 圧電筒部
8a 圧電ゴム部
8b,8c 電極部
9A〜9C 保護筒部
10A,10B 配線材
11 判定装置
11a 入力部
11b 判定部
11c 電源部
11d 送信部
11e 制御部
11f 入力部
11g 通電状態測定部
11h 判定部
12 告知装置
12a 受信部
12b 警報部
12c 電源部
12d 制御部
13 亀裂検知部
13a 導電部
13b,13c 電極部
13d,13e 絶縁部
13f 保護部
14A,14B 配線材
A 監視対象領域
M 衝突物
C 亀裂
S 工事作業区間
W 作業員
Claims (6)
- 外部から作用する衝撃を検知する衝撃検知装置であって、
前記衝撃が作用したときに径方向に弾性変形し、圧電効果によって電気信号を発生する圧電筒部と、
前記圧電筒部の外側に導電部を形成し、前記衝撃が作用したときにこの導電部に発生する亀裂を検知する亀裂検知部とを備え、
前記導電部は、前記亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化し、前記圧電筒部が発生する電力がこの導電部に供給されること、
を特徴とする衝撃検知装置。 - 外部から作用する衝撃を検知する衝撃検知装置であって、
前記衝撃が作用したときに径方向に弾性変形し、圧電効果によって電気信号を発生する圧電筒部と、
前記圧電筒部の外側に導電部を形成し、前記衝撃が作用したときにこの導電部に発生する亀裂を検知する亀裂検知部とを備え、
前記導電部は、前記亀裂の発生に応じて電気抵抗が変化し、前記圧電筒部が発生する電気信号に基づいてこの導電部に電源部から電力が供給されること、
を特徴とする衝撃検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の衝撃検知装置において、
前記圧電筒部は、ゴム中に圧電材料を分散させた圧電ゴムであること、
を特徴とする衝撃検知装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の衝撃検知装置において、
前記導電部は、導電性塗料を塗布して形成されていること、
を特徴とする衝撃検知装置。 - 監視対象領域内の災害の発生を監視する災害監視システムであって、
前記監視対象領域内で衝突物が衝突するときに発生する衝撃を検知する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の衝撃検知装置と、
前記衝撃検知装置の圧電筒部が発生する電気信号と、この衝撃検知装置の亀裂検知部が発生する電気信号とに基づいて、前記監視対象領域内の災害の発生の有無を判定する判定装置と、
を備える災害監視システム。 - 請求項5に記載の災害監視システムにおいて、
前記監視対象領域内で災害が発生していると前記判定装置が判定したときに、この監視対象領域内の災害の発生を告知する告知装置を備えること、
を特徴とする災害監視システム。
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