JPS6025751B2 - 車両検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄道信号や交通信号の制御装置に用いる車両
検知装置に関し、特に送信コイルと受信コイルの設置領
域に車両が進入することによる両コィ・し間の電磁的結
合度の変化、特に電磁誘導効果（受信コイルに誘導され
る電圧が、車両の進入によって増加すること）による変
化を利用して車両を検知する装置に関する。

送信コイルと受信コイルを鉄道又は道路に所定距離だけ
離して設置して、Ｖ，ｓｉｎのｔの交流信号を前記送信
コイルに供給し、前記受信コイルで受信したＶ２ｓｉｎ
（のｔ＋◇）の交流信号を受信回路で処理して、列車又
は自動車が両コイルの設置領域（両コイル間、両コイル
の上側等、いわゆる検知領域）に進入したことによって
受信レベルが増加することを利用して車両を検知する装
置には、たとえば、本出願人の一人と同一人による特公
昭４４−１９７４び号（車両検出器）がある。

この検知装置においては、送信回路及び受信回路を使用
するが、その特性は温度によって変動するもので、しか
も前記変動が１０％以上になることがあるから、車両の
進入に伴う受信レベルの変化が小さい場合、前記変動が
前記設置領域への車両の進入による変化を相殺してしま
うことがあり、逆に前記変動によって誤って車両ありの
検知情報を出力するおそれがある。このため、両コイル
の設置領域への車両の進入による電磁的結合度の変化を
利用して電子回路により車両を検知するには、温度や使
用電源入力の変動による障害を少なくすることが不可欠
であり、従釆では減衰移相回路、トランス、バランスコ
イル等を用いて前記設置領域への車両の進入による信号
を差動的に抽出し、抽出した信号（差動出力）をレベル
検知器に入力することによって上記障害の影響を少なく
していた。

この場合、フヱールセーフな検知装置では、レベル検知
器にフェールセーフなウィンドウコンパレータを使って
、前記差動出力がウィンドウコンパレータの窓内に常時
あって、車両の進入に伴う差動出力の変化によって前記
差敷出力がウィンドウコンパレータの窓の範囲を逸脱し
たときに車両検知の出力を出す場合（この情報をＣＴ情
報と呼ぶ）と、前記差動出力が常時ウィンドウコンパレ
ータの窓の範囲の外（低レベル）にあって、車両の進入
に伴う差動出力の変他こよって前記差敷出力がウィンド
ウコンパレータの窓の範囲内に入るときに車両検知の出
力を出す場合（この情報をＯＴ情報と呼ぶ）とがある。

ここに、ウィンドウコンパレータの機能は、前記差動出
力に対して２つのスレショールドレベル（Ｅ，，Ｅ２）
（Ｅ．＜町２）を有し、このスレショールドレベルＥ，
，Ｅ２間に差動出力があるときのみウィンドウコンパレ
ー外ま発振して出力を生じ、前記差動出力がスレショー
ルドレベルＥ，以下、またはスレショールドレベルＥ２
以上であると、ウインドウコンパレータは発振せず出力
を生じない特性を有し、ウィンドウコンパレータが発振
して出力を生ずる入力の範囲Ｅ，一Ｅ２間を窓と呼ぶ。
本発明の検知装置は、車両検知の情報として、上述のＯ
Ｔ情報を得る場合、特に車両進入に伴う差動出力の変化
が車種によって大幅に異る場合の検知装置に関する。上
述のＯＴ情報を得る検知装置では、前述の通り葦動出力
は常時ウィンドウコンパレータの窓の外（低レベル側の
スレショールドより更に低いレベルのこと）にあり、車
両進入に伴う信号の変化によってウィンドウコンパレー
タの窓の範囲内に差動出力が来たときウィンドウコンパ
レータは車両検知の出力を発生するものであるが、この
場合、ウィンドウコンパレータの窓の範囲は車両の進入
に伴う差動出力の変化に対して車両検知のスレショール
ドレベルすなわち窓の一方のスレショールドレベルＥ，
を与えると同時に、差動出力を発生する差動回路に故障
が生じた場合、車両の進入に伴う叢敷出力の変化を越え
て（さらに大きな変化で）差動出力を生じることが条件
となり、この故障による差動出力は、ウィンドウコンパ
レータの窓を与える他方のスレショールドレベルＥ２の
外に及ぶために差動回路の故障によってウィンドウコン
パレータには車両検知と同等の出力情報を発生しない、
すなわち、ウィンドウコンパレータに出力信号が発生し
ない構成となる。

上述の通り、前記差動出力をウィンドウコンパレータの
入力とすることによってＯＴ情報を得る場合、前記差動
出力を与える差動回路に故障が発生して「前記差動出力
を与える２つの入力信号のうち一方が消滅したときに発
生する前記差動出力に比較して車両の進入に伴う差動出
力の変化が小さいことが条件で、もし車両の進入に伴う
差動出力の変化が差敷回路の故障による差動出力の変化
より大きい場合、ウインドウコンパレータの出力には車
両検知の出力情報が発生しない欠点があった。

本発明は、車両の進入に伴う差動出力の変化が、差敷回
路の故障による差動出力の変化より大きい場合も車両検
知の出力情報を発生できる車両検知装置を提供すること
を目的とする。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。

第１図において、１は送信コイル、２，３は前記送信コ
イルから所定距離だけ離れた個所に設置された第１及び
第２の受信コイル、４は送信コイル１の近傍に設けられ
た第１のバランスコイル、５は第１の受信コイル２の近
傍に設けられた第２のバランスコイルである。

送信コイル１にはＶ，ｓｉｎのｔなる交流の送信出力Ｖ
ａが送信回路６から入力し、それによって受信コイル２
，３には受信入力Ｖｂ，Ｖｃが直接誘導される。バラン
スコイル４，５はコイル１，２間の結合に対し逆相の結
合となるように、すなわちバランスコイル４，５を介し
て受信コイル２に誘導される差動用入力Ｖｄが送信コイ
ル１から受信コイル２に直接誘導される受信入力Ｖｂに
対して作動的になるように互いに接続されており、これ
により受信コイル２には送信出力Ｖａに対しＶｂ−Ｖｄ
の信号が受信される。

バランスコイル４，５をこのように接続するには、たと
えばコイル１，２の磁界の方向が矢印１′，２′の方向
であるときにコイル５の磁界の方向が矢印５′の方向と
なるように接続すればよい。受信コイル２，３は送信コ
イル１に対して等しい間隔で同一地点に設置されており
、第２のバランスコイル５はその磁界が第２の受信コイ
ル３に影響しないように設けられている。

各コイルをこのように設けるには、たとえば第２図に示
すように、第２の受信コイル３を第１の受信コイル２の
ループ内に設け、第１のバランスコイル４を送信コイル
１のループ内に設け、さらに第２のバランスコイル５を
第１の受信コイル２のループ内で、かつ第２の受信コイ
ル３のループ外に設けることによって構成できる。７は
第１の受信コイル２の受信信号Ｖｂ−Ｖｄを基にして車
両の有無を検定する第１受信回路、８は第２の受信コイ
ル３の受信信号Ｖｃを基にして車両の有無を検定する第
２の受信回路、９は両受信回路７，８から出力される車
両ありの検知信号の論理和信号を車両ありを意味する検
知情報として出力するオア回路である。

各受信回路７，８は、対応する受信コイルからの入力信
号をたとえば交流増幅し、直流を出力する増幅器７ａ，
８ａと、前記増幅器７ａ，８ａの出力信号のレベルを検
定するウィンドウコンパレータ７ｂ，８ｂとを備えてい
る。ここに交流増幅して整流する回路は、すでに公知で
あるのでその説明は省略する。以下、ウィンドウコンパ
レータの窓設定について第３図と共に詳述する。第３図
において、縦軸が受信回路７，８の入力電圧を示し、機
軸が車両の通過に伴う経過時間ｔを示す。

第３図において、縦軸のＥ．，Ｅ２，Ｅ３はウィンドウ
コンパレータが作動する入力換算値でもある。Ｅ，，Ｅ
２は、ウインドウコンパレータ７ｂの２つのスレシヨー
ルドレベルＥ３はウインドウコンパレ−夕８ｂのスレシ
ョールドレベルの下限を示す。電圧ｅＶ２は車両が進入
しない場合における受信回路８の受信レベルＶｃ、電圧
竿Ｖ，は受信回路７の受信レベルで、電圧辛Ｖ．は車両
が進入しない場合における受信コイル２の差敷効果を受
けない生の受信電圧ｙｂと、差動効果を与える差敷入力
Ｖｄとの差ｅＶ．（＝Ｖｂ−Ｖｄ）である。

またＰ，Ｐ′は、変化量の大きな車両が進入したときの
各受信コイルの受信レベル、ｑ，ｑ′は変化量の４・ご
な車両が進入したときの各受信コイルの受信レベルであ
る。前記ウインドウコンパレータ７ｂ，８ｂは、非対称
誤り回路を用いた既知の回路であり、ウィンドウコンパ
レータ７ｂの窓は第３図における受信回路７の出力の入
力換算値電圧Ｅ，，Ｅ２の範囲に設定され、ウィンドウ
コンパレータ８ｂの窓は受信回路８の出力の入力換算値
電圧Ｅ３以上の十分大きな窓の範囲に設定されている。

電圧Ｅ，は車両がないときの差動出力Ｖｂ一Ｖｄ（＝ｅ
Ｖ，）よりもやや高い値に設定され、電圧Ｅ２はバラン
スコイル４，５が外れたり断線したときに第１の受信回
路７の出力が消滅する値である。電圧Ｅ３は、車両がコ
イル１と２及び３間に進入したとき、コイル２に発生す
る変化Ｅ２一ｅＶ，に対応するコイル３に発生する変化
、すなわちｅＶ２・（Ｅ２−ｅＶ，）／Ｖｂ以下に設定
され、かつ車両がないときの第２の受信コイル３の受信
信号ＶｃのレベルｅＶ２よりも高い値に設定され変化率
の大きな車種の車両の進入に対して受信回路７及び８の
いずれかによって車両検知が切れ目なく行われるように
設定される。なお、差動用入力Ｖｄには車両進入による
変化は発生しない。従って、例えばＥ，一ｅＶ，はＶｂ
の変化として発生しており、Ｖｄの変化率とＶｃの変化
率はコイル１及び２間とコイル１及び３間が同一電磁的
関係であれば略等しい（もしコイルの巻き換え数が異な
ると絶体値は異なってくる）。すなわち、第３図におい
て時間軸ｔ上で、ｔ，からりこ向って車両が通過したと
すると、変化量の少ない車両では、受信回路７の入力電
圧Ｖｂ−Ｖｄはｑのように変化し受信回路７で、ｔ２，
ｔ３の間で車両が検知され、受信回路８の入力電圧Ｖｃ
はｑ′のように変化し、受信回路８では検知されない。
変化量の大きい車両に対しては、受信回路７の入力電圧
Ｖｂ−ＶｄはＰのように変化し、受信回路７が（ｔ，〜
ｔ，′）（ｔ′−ｔ４）の間だけ検知出力を出い，．′
〜ｔ４′の間検知出力を生じない。このとき受信回路８
の入力電圧ＶｃはＰ′のように変化し、ｔ５〜Ｌの間で
受信回路８が検知出力を生じ、ｔ，′＞ｔ５＞ち，ｔ４
＞ｔ６＞し′に設定されているので変化量の大きい車両
に対して、受信回路７または８で切れ目なく検知出力が
得れる。この装置において、送信コィルーにＶ，ｓｉｎ
のｔなる交流の送信出力Ｖａが入力すると、受信コイル
２には受信入力Ｖｂが送信コイル１から直接謙導される
とともに、差動用入力Ｖｄがバランスコイル４，５を介
して誘導されるから、第１の受信回路７に差動出力Ｖｂ
−Ｖｄが入力し、また受信コイル３には受信入力Ｖｃが
誘導されるから、第２の受信回路８に直接信号Ｖｃが入
力する。

いま車両がなければ、差動出力Ｖｂ−Ｖｄのレベルがｅ
Ｖ，、信号ＶｃのレベルがｅＶ２であるから、いずれの
受信回路７，８も検知信号を出力せず、オア回路９から
検知情報が出力されない。しかし、電磁的結合度の変化
の大きな車両が進入すると、各受信コイル２，３の受信
レベルが第３図に示すＰ，Ｐ′になる。

この結果第１の受信回路７は入力信号のレベルがウイン
ドウコンパレータ７ｂの窓を越えてしまうことから、入
力信号のレベルが前記窓の範囲内の期間Ｔ，，（＝ｔ，
〜Ｌ′）、Ｌ，（＝し′〜ｔ４）だけ車両ありの検知信
号を出力し、第２の受信回路８は入力信号のレベルがウ
インドウコンパレータ８ｂの窓の範囲内になるから、前
記窓の範囲内の期間Ｔ３だけ車両ありの検知信号を出力
し、それによって時刻ｔ，からｔ４の間車両ありの検知
情報がオア回路９から出力される。また、電磁的結合度
の変化の小さな車両が進入すると、各受信コイル２，３
の受信レベルが第３図に示すｑ，ｑ′になる。

この結果、第１の受信回路７は、入力信号のレベルがウ
インドウコンパレータ７ｂの窓の範囲内になるからその
間Ｔ４，（＝ら〜ｔ３）車両ありの検知信号を出力する
が、第２の受信回路８は入力信号のレベルがウインドウ
コンパレータ８ｂの窓の範囲に到達しない。従って、こ
の場合は時刻ｔ２から上３の間オア回路９から車両あり
の検知情報が出力される。一方、バランスコイル４，５
が外れたり断線したとき、すなわち差動回路に故障が発
生した場合、受信回路７の入力はスレショールドレベル
Ｅ２をこえてしまうので、出力を発生しないと同時に、
受信回路８の入力はｅＶ２のまま（Ｅ３を越えない）で
あるので、出力を生じない。

すなわち、車両の進入に伴う差動出力の変化が、差動回
路の故障による差動出力の変化より大きい場合も車両検
知の出力電圧を発生できると同時に、差動回路に故障が
発生した場合、出力電圧が発生しないフェールセーフな
検知出力（ＯＴ情報）を発生できることになる。第４図
は、前述した受信回路７，８で用いる回路故障で出力を
発生しないウィンドウコンパレータ７ｂ，８ｂの一実施
例図である。

ウインドウコンパレータは、この例では３個のトランジ
スタ１１，１２，１３を用いた発信回路で構成され、抵
抗１４，１５，１７，２０，２１は、トランジスタ１１
，１２，１３のコレクタ抵抗であり、電池１川ま、トラ
ンジスタ１２の電源ある。

各トランジスタのベースには、前段のトランジスタの出
力が直接結合で接続されている。すなわち、トランジス
タ１１のベースには、トランジスタ１３の出力がコレク
タ抵抗１４，１５の分割比で抵抗１６を介して供給され
、トランジスタ１２のベースには、トランジスタ１１の
出力が抵抗１８，１９で電源１０のレベルシフト分を含
めて分割して供給され、トランジスタ１３のベースには
、トランジスタ１２の出力が抵抗２０，２１で分割して
供聯合されている。このウインドウコンパレータは、入
力端に特定の入力電圧が印加されるとトランジスタ１１
→トランジスタ１２→トランジスタ１３→トランジスタ
１１の順に各トランジスタの出力が供給される帰還発振
器を構成している。このウィンドウコンパレータが発振
できる入力電圧の範囲は電源１０の電圧をＶｏ、抵抗１
４，１５，１７，１８，１９の抵抗値を各々Ｒ，４，Ｒ
，５，Ｒ，７， Ｒ，９、入力信号の電圧レベルをＶ，
、発振するきの入力電圧Ｖ，の下限をｅ，、上限をｅ２
とするとき、ほぼｅｌ・ＲＩ９ノくＲ１７十Ｒ１８十Ｒ
Ｉ９）＝Ｖ。

イー｝ｅ２・Ｒ伍／（Ｒ１４十Ｒ１５）；Ｖ。
…（２｝で与えられる。ここに、ｅ，と
ｅ２の間はウィンドウコンパレータの窓となる。入力電
圧Ｖ，が下限ｅ，より低い場合はトランジスタ１２，１
３がオンの状態でトランジスタ１１がオフのままである
ので発振しない。

入力電圧Ｖ，が下限ｅ，より大きくなると、トランジス
タ１ ２，１３がオフ状態となるので、トランジスタ１
１がオン状態となる。トランジスタ１１がオンすると、
トランジスタ１２，１３がオフなり、トランジスタ１１
がオフ状態となる。トランジスタ１１がオフ状態となる
と、トランジスタ１２，１３がオン状態となるので、以
後ウィンドウコンパレータは発振を続けることになる。
さらに、入力電圧Ｖ，が上限ｅ２をすぎると、トランジ
スタ１３がたとえオンになってもトランジスタ１１がオ
フしないので、発振回路は発振不能となる。条件式１及
び２からも明らかなように、ゥィンドウコンパレータが
発振をする入力電圧Ｖ，の下，限ｅ，および上限ｅ２は
、抵抗１４，１５，１７，１８，１９の値に依存して決
定され、これらの抵抗値を適当に選定することにより、
発振開始電圧を自由に設定することができる。

なお、故障で出力が零となる増幅器は信号が交流である
から、交流増幅器を使えばよく、またオア回路は上述の
ウインドウコンパレータ７ｂ，８ｂの出力を整流して出
力を直接つなげばよくこれは一般的フェイルセーフ技術
であるので説明は省略する。第５図は車両検知装置の他
の実施例図であり、この装置はバランスコイルと第２の
受信コイルを設ける代りに、トランス２２，２３を用い
て受信入力Ｖｂと差動用入力Ｖｄとの差動出力Ｖｂ−Ｖ
ｄ及び前記差動用入力Ｖｄを含まない受信入力Ｖｃを発
生する。

トランス２２は−次側コイルを２個２４，２５有し、一
方は受信コイル２に接続されて受信入力Ｖｂが供給され
、他方は送信コイル１と並列に接続されて送信出力Ｖａ
が供給される。

コイル２４と２５は矢印２４′，２５′で示すように、
磁界が逆向さとなるように、すなわちトランス２２の二
次側コイルにコイル２４により受信入力Ｖｂが誘導され
、コイル２５により差動用入力Ｖｄが譲導されて前記二
次側コイルからの第１の受信回路７にＶｂ−Ｖｄなる葦
動出力が入力するように構成されている。トランス２３
は、一次側コイルがトランス２２の一次側コイル２４と
並列に接続されており、二次側コイルが第２の受信回路
８に接続されている。

このトランス２３の二次側コイルに譲導される受信入力
Ｖｃは、前記受信入力ＶｂとほぼＶｂとほぼ同じである
。この車両検知装置は、トランス２２の二次側コイルに
Ｖｂ−Ｖｄなる差動出力が生じ、トランス２３の二次側
コイルに差動用入力Ｖｄを含まない受信入力Ｖｃが生じ
ることを除いて第１図の車両検知装置と同様に動作する
。

従って、電磁的結合度の変化の大きな車両及び小さな車
両のいずれをも検知することができる。そして、第５図
においてコイル２５及びこのリードケーブルとコイル２
４及びこのリードケーブルに断線が生じた場合、第２図
の場合と同様に受信回路７にも受信回路８にも出力電圧
が発生しないので、電磁的結合の大きな車両（差動回路
の故障による差動出力の変化より車両進入による信号の
変化が大きい場合）と小さな車両（差動回路の故障によ
る差動出力の変化より車両進入による信号がちいさい場
合）を検知できると同時に、蓋敷回路に故障が発生した
場合も検知できる。なお、第２図の構成はコイル１と２
、１と４、および２と５の結合が空間的結合であり、物
理的結合の仕方が一致している。

第２図に比較して第５図においては、コイル１と２間だ
けが空中を介する結合（空間的結合）である。差動出力
Ｖｂ−Ｖｄ（＝ｅＶ，）は、トランス２２の出力として
発生し、差動出力を与える２つの入力のうち、コイル２
４には空間的結合の入力、コイル２５にはコイル１から
電気的結合による入力が与えられて、差動出力を与える
入力の経路が物理的に統一されていないので、一般に、
第２図の構成の方が季節や温度変化等により生ずる差動
出力の変動（ドリフトと呼ばれる）が少し、利点がある
。以上のように本発明は、差動用入力と受信入力Ｖｂと
による差動出力に基し・て車両の有無を第１の受信回路
で検定するのみならず、前記差動用入力を含まない受信
入力に基し、て車両の有無の検定を第２の受信回路で検
定し、両受信回路の出力信号の論理和信号を出力するよ
うにしたから、電磁的結合度の変化の小さな車両の有無
を第１の受信回路で検定し、前記変化の大きな車両の有
無を第２の受信回路で検定することにより、フェールセ
ーフに車両を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両検知装置の電気回路の一例を示すブロック
図、第２図はコイルの配置列の説明図、第３図は電気信
号の説明図、第４図はウィンドウコンパレータの一例を
示す回路図、第５図は他の例を示す電気回路のブロック
図である。 １：送信コイル、２，３：受信コイル、４，５：バラン
スコイル、７，８：受信回路、９：オア回路、２２，２
３：トランス。 第１図 第２図 第５図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送信コイルと受信コイルとを離間して設置し、両コ
   イルの設置領域への車両の進入による両コイル間の電磁
   的結合度の変化を利用して車両を検知する車両検知装置
   において、差動用入力Ｖｄと受信入力Ｖｂとによる差動
   出力Ｖｂ−Ｖｄを基にして車両の有無を検定すると同時
   に作動回路の故障で出力なしとする第１の受信回路７と
   、前記差動用入力Ｖｄを含まない受信入力Ｖｃを基にし
   て車両の有無を検定する第２の受信回路８と、両受信回
   路７，８の出力信号の論理和信号を出力するオア回路９
   とを備え、差動回路の故障による信号より多きな信号を
   与える車両も差動回路の故障による信号以下の小さな変
   化を与える車両も検知できるようにすると同時に、差動
   回路が故障したとき検知出力を発生しないようにしたこ
   とを特徴とする車両検知装置。