JP6653589B2

JP6653589B2 - 車軸検知システム

Info

Publication number: JP6653589B2
Application number: JP2016023537A
Authority: JP
Inventors: 圭吾池田
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: JP2017142159A

Description

本発明は、車軸検知システムに係り、例えば、送信コイル及び受信コイルを用いて軌道上の車輪を検知する車軸検知システムに関する。

鉄道において列車の通過検知や位置検知の装置としては、軌道回路が閉塞状態となっているか否かを判断する軌道回路方式や送信コイル及び受信コイルを用いて車輪の有無を検出する車軸カウンタ方式が知られている。

車軸カウンタ方式の技術は、車軸センサ（送信コイル及び受信コイル）を用いて電磁遮蔽効果を利用して車軸（車輪）を検出する技術であり、各種の技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図１及び図２を参照して、一般的な車軸カウンタ方式の技術について説明する。図１は、２つの検知器１１１、１１２を用いる車軸検知システム１１０の概念図である。２つの検知器１１１、１１２は、軌道１９９に沿って近接して配置されている。図２は、一方の検知器１１１の構成を示すブロック図である。他方の検知器１１２も同様の構成となっている。

各検知器１１１、１１２には、それぞれ軌道１９９を挟んで送信コイル１２１、１５１及び受信コイル１２２、１５２が配置される。軌道外側の送信コイル１２１、１５１には、例えば、音声帯域の所定の第１及び第２周波数ｆ１、ｆ２の正弦波信号が流れる。軌道内側の受信コイル１２２、１５２は、送信コイル１２１、１５１から信号を受信する。図３は、車輪１９０の位置と受信コイル１２２の信号振幅（電圧）との関係を示した図である。図３（ａ）は車輪１９０と受信コイル１２２の位置関係を示しており、図３（ｂ）はそのときの信号振幅との関係を示している。

まず、１組の検知器１１１（送信コイル１２１、受信コイル１２２）の動作例を説明する。車輪１９０（車軸１９５）がない場合は、送信コイル１２１→レール１９９→受信コイル１２２の間で、電磁誘導により所定振幅の信号が流れる。車輪１９０（車軸１９５）がコイル間を通過すると、通過に伴い磁力線が影響され、受信信号の大きさ（電圧）が変化する。この変化を受信回路１３２が受信し増幅し、さらに車輪検知部１３３が車輪１９０（車軸１９５）の有無を判断する。

次に２組の検知器１１１、１１２を用いた移動方向判別について説明する。独立した回路構成の２組の検知器１１１、１１２を数１０ｃｍ程度離して設置していることから、方向を判別することができる。一般には、相互の干渉を回避するために、異なる第１及び第２周波数ｆ１、ｆ２の送信信号が用いられる。

一方、検知器１１１（他方の検知器１１２も同様）の健全性を照査するため、健全性照査部１３４が受信信号の振幅を監視し、一定の範囲にあることで送信回路１３１、送信ケーブル１２３、送信コイル１２１、受信コイル１２２、受信ケーブル１２４、及び受信回路１３２の動作が正常であると判断する。

特開２００７−２６３９３８号公報

ところで、車輪１９０が検知器１１１、１１２の位置を通過するとき、図３で示したように、振幅が変化する。そして、例えば、所定の距離離れた位置Ａ、Ｂでは、振幅が非常に小さくなる。これらの位置Ａ、Ｂで車輪１９０が停止すると、故障等が無い場合であっても、健全性を照査する条件で故障と判断されてしまうと言う課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。

本発明は、第１周波数の信号を出力する第１送信コイルと第１受信コイルとを有する第１検知器と、第２周波数の信号を出力する第２送信コイルと第２受信コイルとを有する第２検知器とをレールの進行方向に所定距離離間させて配置した車軸検知システムであって、前記第１検知器は、前記第１受信コイルが受信した信号から前記第１周波数の信号を取得し健全性を照査する第１の第１周波数信号健全性照査部と、前記第１受信コイルが受信した信号から前記第２周波数の信号を取得し健全性を照査する第１の第２周波数信号健全性照査部と、を有し、前記第２検知器は、前記第２受信コイルが受信した信号から前記第１周波数の信号を取得し健全性を照査する第２の第１周波数信号健全性照査部と、前記第２受信コイルが受信した信号から前記第２周波数の信号を取得し健全性を照査する第２の第２周波数信号健全性照査部と、を備える。
また、前記第１検知器は、前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第１周波数信号健全性照査部の各照査結果をもとに健全性を判断する第１判断部を備え、前記第２検知器は、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の各照査結果をもとに健全性を判断する第２判断部を備えてもよい。
また、前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の照査と故障箇所との関連を記した故障判定テーブルと、前記故障判定テーブルと、前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の照査結果とを参照し、前記第１検知器の送信系又は受信系、または前記第２検知器の送信系又は受信系の何れに故障が発生しているか否かを判断する故障箇所特定部を備えてもよい。

本発明によると、送信コイル及び受信コイルを用いた車輪検知器の健全性照査の精度を向上させる技術を実現できる。

背景技術に係る、２つの検知器を用いる車軸検知システムの概念図である。背景技術に係る、検知器の構成を示すブロック図である。背景技術に係る、車輪の位置と受信コイルの信号振幅との関係を示した図である。本実施形態に係る、車軸検知システムの概念図である。本実施形態に係る、車輪の位置と受信コイルの信号振幅との関係を示した図である。本実施形態に係る、車軸検知システムの機能ブロック図である。本実施形態に係る、故障判定論理表を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図４は、車軸検知システム１０の車軸検知による列車方向判別レール設置のイメージ図である。車軸検知システム１０は、軌道９９（レール）の長手方向に所定距離離れて配置された２組の検知子（第１検知器１１、第２検知器１２）と、監視部８５とを備える。第１検知器１１と第２検知器１２との距離は、例えば数１０ｃｍ程度である。第１検知器１１及び第２検知器１２における検知結果が監視部８５に通知される。監視部８５は、検知結果に基づいて、列車運行等の管理を行う。なお、第１検知器１１と第２検知器１２の基本的な動作原理は、図１で示した動作原理と同様である。

第１検知器１１は、軌道９９の外側に第１送信コイル２１を、軌道９９の内側に第１受信コイル２２を、軌道９９を挟むように備える。同様に、第２検知器１２は、軌道９９の外側に第２送信コイル５１、軌道９９の内側に第２受信コイル５２を、軌道９９を挟むように備える。

第１送信コイル２１には、第１周波数ｆ１の正弦波信号が流れる。第２送信コイル５１には、第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の正弦波信号が流れる。第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２は、後述するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ３４、３５、６４、６５（図６参照））で適切に分離可能な周波数に設定される。

第１受信コイル２２は、第１送信コイル２１からの信号を受信する。第２受信コイル５２は、第２送信コイル５１からの信号を受信する。

図５は、車軸９５（車輪９０）の位置と各信号の振幅の関係を示した図である。一般に、第１受信コイル２２は、第１送信コイル２１からの信号（第１周波数ｆ１）のみでなく第２送信コイル５１からの信号（第２周波数ｆ２）も受信する。同様に、第２受信コイル５２は、第２送信コイル５１からの信号（第２周波数ｆ２）のみでなく第１送信コイル２１からの信号（第１周波数ｆ１）も受信する。

第１検知器１１の受信振幅が０となる点で車輪９０が停止した場合、ここでは、図中のＡ点またはＢ点に停止した場合を考える。このとき、第２検知器１２の信号（第２周波数ｆ２）を第１検知器１１の第１受信コイル２２で受信することができる。

また、振幅０になる位置が第１送信コイル２１と第１受信コイル２２との位置関係、第２送信コイル５１と第２受信コイル５２との位置関係により異なる。このため、図中のＡ点、Ｂ点で車輪９０が停止した場合でも、第１受信コイル２２が検知する第２検知器１２の信号（第２周波数ｆ２）は、一定の振幅となる。この振幅が一定値以上であることを照査すれば、第１検知器１１の第１受信コイル２２、受信ケーブル２４及び第１受信回路３２の健全性が第２周波数ｆ２の信号の大きさを見ることで検知できる。

さらにまた、この車輪９０の位置で第１検知器１１が送信する信号（第１周波数ｆ１）を第２検知器１２の第２受信コイル５２で受信できる。この信号の上記と同様の監視により、第１検知器１１の第１送信コイル２１、送信ケーブル２３、第１送信回路３１の健全性を確認できる。

第１検知器１１が検知する第２検知器１２の信号（第２周波数ｆ２）についても、車輪９０の移動に伴い振幅が０になる車輪位置が存在する。しかし、このときは、本来の信号（第１周波数ｆ１）が受信できるので、すなわち振幅が０でないので、その信号（第１周波数ｆ１）で健全性を照査する。

第２検知器１２に関しても、第１検知器１１からの信号（第１周波数ｆ１）も併せて監視することで同様の健全性を確認することができる。すなわち、第１検知器１１及び第２検知器１２の信号を、第１検知器１１及び第２検知器１２が互いに監視することで、車輪９０の位置に関わりなく健全性を確認できる。

図６は、車軸検知システム１０の車軸検知システムの機能ブロック図であって、上述の機能を組み込んだ具体的な構成概念を示している。

車軸検知システム１０は、上述の様に、第１検知器１１と、第２検知器１２と、監視部８５とを備える。

第１検知器１１は、第１周波数ｆ１の信号を送信するための第１送信回路３１と第１送信コイル２１とを備える。第１送信コイル２１と第１送信回路３１とは送信ケーブル２３で接続されている。

第１周波数ｆ１の信号を受信するために、第１受信コイル２２と第１受信回路３２とを備える。第１受信コイル２２と第１受信回路３２は、上述のように、近接する第２検知器１２が出力する第２周波数ｆ２の信号も併せて受信する。第１受信コイル２２と第１受信回路３２とは受信ケーブル２４で接続されている。

第１受信回路３２で受信した信号は、第１車輪検知部３３、第１ｆ１健全性照査部４１及び第１ｆ２健全性照査部４２に送られる。第１車輪検知部３３は、車輪９０の有無を判断する。

第１ｆ１健全性照査部４１は、前段に備わるＢＰＦ３４を介して第１周波数ｆ１の信号を取得し、その信号に基づき健全性を照査する。照査結果、すなわち、第１周波数ｆ１の信号の受信レベルが正常であるか否かが、第１論理部４９に出力される。

第１ｆ２健全性照査部４２は、前段に備わるＢＰＦ３５を介して第２周波数ｆ２の信号を取得し、その信号に基づき健全性を照査する。照査結果、すなわち、第２周波数ｆ２の信号の受信レベルが正常であるか否かが、第１論理部４９に出力されるとともに、後述の第２検知器１２の第２論理部７９へ出力される。

第１論理部４９は、第１ｆ１健全性照査部４１の照査結果、第１ｆ２健全性照査部４２の照査結果および第２検知器１２の第２論理部７９（第２ｆ１健全性照査部７１）から出力される照査結果をもとに、第１検知器１１の健全性を判断する。判断結果は、監視部８５へ通知される。ここでは、照査結果は、正常が「１」、異常ありが「０」とする。

第１論理部４９は、ＯＲゲート４３と、ＩＮＶゲート４４と、２つのＡＮＤゲート４５、４６とを備える。

第１ｆ１健全性照査部４１からの照査結果は、ＯＲゲート４３に出力されるとともに、ＩＮＶゲート４４を経由し論理が反転して下流側のＡＮＤゲート４６に出力される。
に出力される。

第１ｆ２健全性照査部４２からの照査結果と第２検知器１２の第２ｆ１健全性照査部７１からの照査結果は、上流側のＡＮＤゲート４５に取り込まれる。上流側のＡＮＤゲート４５の論理結果は下流側のＡＮＤゲート４６へ出力される。すなわち、両方の照査結果が正常つまり「１」である場合に限り、正常を示す「１」がＡＮＤゲート４６に出力され、他は「０」が出力される。

下流側のＡＮＤゲート４６は、上流側のＡＮＤゲート４５の出力と第１ｆ１健全性照査部４１の出力（ＩＮＶゲート４４で論理反転）とが両方「１」である場合に限り、ＯＲゲート４３へ「１」を出力する。

そして、ＯＲゲート４３は、第１ｆ１健全性照査部４１からの出力または下流側のＡＮＤゲート４６からの出力の何れかが「１」であれば監視部８５へ「１」すなわち、第１検知器１１が正常である旨を通知する。

第２検知器１２は、第２周波数ｆ２の信号を送信するための第２送信コイル５１と第２送信回路６１とを備える。第２送信コイル５１と第２送信回路６１とは送信ケーブル５３で接続されている。

第２周波数ｆ２の信号を受信するために、第２受信コイル５２と第２受信回路６２とを備える。第２受信コイル５２と第２受信回路６２は、上述のように、近接する第１検知器１１が出力する第１周波数ｆ１の信号も併せて受信する。第２受信コイル５２と第２受信回路６２とは受信ケーブル５４で接続されている。

第２受信回路６２で受信した信号は、第２車輪検知部６３、第２ｆ１健全性照査部７１及び第２ｆ２健全性照査部７２に送られる。第２車輪検知部６３は、車輪９０の有無を判断する。

第２ｆ１健全性照査部７１は、前段に備わるＢＰＦ６４を介して第１周波数ｆ１の信号を取得し、その信号に基づき健全性を照査する。照査結果、すなわち、第１周波数ｆ１の信号の受信レベルが正常であるか否かが、第２論理部７９に出力されるとともに、第１検知器１１の第１論理部４９（上流側のＡＮＤゲート４５）に出力される。

第２ｆ２健全性照査部７２は、前段に備わるＢＰＦ６５を介して第２周波数ｆ２の信号を取得し、その信号に基づき健全性を照査する。照査結果、すなわち、第２周波数ｆ２の信号の受信レベルが正常であるか否かが、第２論理部７９に出力される。

第２論理部７９は、第２ｆ１健全性照査部７１の照査結果、第２ｆ２健全性照査部７２の照査結果および第１検知器１１の第１論理部４９（第１ｆ２健全性照査部４２）から出力される照査結果をもとに、第２検知器１２の健全性を判断する。判断結果は、監視部８５へ通知される。

第２論理部７９は、ＯＲゲート７３と、ＩＮＶゲート７４と、２つのＡＮＤゲート７５、７６とを備える。

第２ｆ２健全性照査部７２からの照査結果は、ＯＲゲート７３に出力されるとともに、ＩＮＶゲート７４を経由し論理が反転して下流側のＡＮＤゲート７６に出力される。

第２ｆ１健全性照査部７１からの照査結果と第１検知器１１の第１ｆ２健全性照査部４２からの照査結果は、上流側のＡＮＤゲート７５に取り込まれる。上流側のＡＮＤゲート７５の論理結果は下流側のＡＮＤゲート７６へ出力される。すなわち、両方の照査結果が正常つまり「１」である場合に限り、正常を示す「１」がＡＮＤゲート７６に出力され、他は「０」が出力される。

下流側のＡＮＤゲート７６は、上流側のＡＮＤゲート７５の出力と第２ｆ２健全性照査部７２の出力（ＩＮＶゲート７４で論理反転）とが両方「１」である場合に限り、ＯＲゲート７３へ「１」を出力し、他の場合は「０」を出力する。

そして、ＯＲゲート７３は、第２ｆ２健全性照査部７２からの出力または下流側のＡＮＤゲート７６からの出力の何れかが「１」であれば監視部８５へ「１」すなわち、第２検知器１２が正常である旨を通知する。

以上、本実施形態によると、２組の検知器（第１検知器１１及び第２検知器１２）の信号を、互いに監視することで、車輪９０の位置に関わりなく健全性を確認できる。

ところで、図６の構成では、第１検知器１１の故障か第２検知器１２の故障かを判断し出力している。しかし、第１検知器１１及び第２検知器１２の信号を、第１検知器１１及び第２検知器１２が互いに監視することで、図５により説明したように、上記故障が発生したと判断された場合に、送信系の故障か受信系の故障かを判別することができる。

図７は、故障判定論理表（故障判定テーブル）を示す図であって、送信系の故障か受信系の故障かを判別する論理を示している。この故障判定論理表を用いて判断する場合は、第１ｆ１健全性照査部４１、第１ｆ２健全性照査部４２、第２ｆ１健全性照査部７１及び第２ｆ２健全性照査部７２の出力を見て判断する。したがって、その場合は、第１論理部４９や第２論理部７９は不要となり、かわりに、例えば、監視部８５が故障判定論理表を保持したうえで、故障箇所特定機能を実行する。すなち、監視部８５が、第１ｆ１健全性照査部４１、第１ｆ２健全性照査部４２、第２ｆ１健全性照査部７１及び第２ｆ２健全性照査部７２の出力と、故障判定論理表を比較し、故障有無を判断する。

ここで、第１検知器送信系とは、第１送信コイル２１、第１送信回路３１及びそれらを接続する送信ケーブル２３を指す。第１検知器受信系とは、第１受信コイル２２、第１受信回路３２及びそれらを接続する受信ケーブル２４を指す。第２検知器送信系とは、第２送信コイル５１、第２送信回路６１及びそれらを接続する送信ケーブル５３を指す。第２検知器受信系とは、第２受信コイル５２、第２受信回路６２及びそれらを接続する受信ケーブル５４を指す。

故障判定論理表において、上段の受信レベル低下の欄において「Ｙ」で示す２つの項目に対応して、下段の具体的な故障箇所が「Ｘ」で示されている。例えば、第１検知器１１のｆ１受信レベル低下（第１ｆ１健全性照査部４１で論理「０」）かつ第２検知器１２のｆ１受信レベル低下（第２ｆ１健全性照査部７１で論理「０」）の場合、第１検知器送信系が故障していると判断される。また、第１検知器１１のｆ２受信レベル低下（第１ｆ２健全性照査部４２で論理「０」）かつ第２検知器１２のｆ２受信レベル低下（第２ｆ２健全性照査部７２で論理「０」）の場合、第２検知器１２の送信系が故障していると判断される。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０車軸検知システム
１１第１検知器
１２第２検知器
２１第１送信コイル
２２第１受信コイル
２３送信ケーブル
２４受信ケーブル
３１第１送信回路
３２第１受信回路
３３第１車輪検知部
３４、３５ＢＰＦ
４１第１ｆ１健全性照査部
４２第１ｆ２健全性照査部
４３ＯＲゲート
４４ＩＮＶゲート
４５、４６ＡＮＤゲート
４９第１論理部（第１判断部）
５１第２送信コイル
５２第２受信コイル
５３送信ケーブル
５４受信ケーブル
６１第２送信回路
６２第２受信回路
６３第２車輪検知部
６４、６５ＢＰＦ
７１第２ｆ１健全性照査部
７２第２ｆ２健全性照査部
７３ＯＲゲート
７４ＩＮＶゲート
７５、７６ＡＮＤゲート
７９第２論理部（第２判断部）
８５監視部
９０車輪
９５車軸
９９軌道

Claims

第１周波数の信号を出力する第１送信コイルと第１受信コイルとを有する第１検知器と、第２周波数の信号を出力する第２送信コイルと第２受信コイルとを有する第２検知器とをレールの進行方向に所定距離離間させて配置した車軸検知システムであって、
前記第１検知器は、
前記第１受信コイルが受信した信号から前記第１周波数の信号を取得し健全性を照査する第１の第１周波数信号健全性照査部と、
前記第１受信コイルが受信した信号から前記第２周波数の信号を取得し健全性を照査する第１の第２周波数信号健全性照査部と、
を有し、
前記第２検知器は、
前記第２受信コイルが受信した信号から前記第１周波数の信号を取得し健全性を照査する第２の第１周波数信号健全性照査部と、
前記第２受信コイルが受信した信号から前記第２周波数の信号を取得し健全性を照査する第２の第２周波数信号健全性照査部と、
を備えることを特徴とする車軸検知システム。
前記第１検知器は、前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第１周波数信号健全性照査部の各照査結果をもとに健全性を判断する第１判断部を備え、
前記第２検知器は、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の各照査結果をもとに健全性を判断する第２判断部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車軸検知システム。
前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の照査と故障箇所との関連を記した故障判定テーブルと、
前記故障判定テーブルと、前記第１の第１周波数信号健全性照査部、前記第１の第２周波数信号健全性照査部、前記第２の第１周波数信号健全性照査部、及び前記第２の第２周波数信号健全性照査部の照査結果とを参照し、前記第１検知器の送信系又は受信系、または前記第２検知器の送信系又は受信系の何れに故障が発生しているか否かを判断する故障箇所特定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車軸検知システム。