JP2005199838A - Cable fault contact detecting device - Google Patents
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Abstract
【課題】鉄道分野の標準的手法と半導体部品の採用とを前提とし、更にスキャニング形ケーブル混触検知装置と電圧加算形混触検知装置と他の混触検知装置の利点を兼備する。
【解決手段】ケーブル部32における回線33間の混触を検知するため機器側整合変成器34の中点に測定用直流電圧を印加するケーブル混触検知装置において、常時通電にて測定用直流電圧を発生するシャント抵抗12aを複数設け、これらが回線33に対して並列に且つ継続して電圧印加を行うように接続し、シャント抵抗12aを順に選択してその降下電圧を測定しこの測定値に基づいて混触の有無を判定する手段を設ける。これにより、混触検知の機能も性能も高く安定性や安全性にも優れたケーブル混触検知装置がコンパクトに実現される。
【選択図】 図1The present invention is based on the premise of standard methods in the railway field and the use of semiconductor parts, and further has the advantages of a scanning type cable mixture detection device, a voltage addition type mixture detection device, and other mixture detection devices.
In a cable mixture detection device that applies a measurement DC voltage to the midpoint of a device-side matching transformer 34 in order to detect a contact between lines 33 in a cable section 32, a measurement DC voltage is generated by always energizing. A plurality of shunt resistors 12a are provided, connected in parallel to the line 33 so as to continuously apply a voltage, and the shunt resistor 12a is sequentially selected to measure the voltage drop, and based on this measured value A means for determining the presence or absence of incompatibility is provided. As a result, a cable mixture detection device that has both high detection function and performance and excellent stability and safety is realized in a compact manner.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、鉄道信号用のケーブル混触検知装置に関し、詳しくは、軌道回路を用いた列車検知装置やATC地上装置などの鉄道用機器と共に設置されて、それらの機器と軌道との間のケーブルに回線同士の混触が生じているかいないかの検知を行うケーブル混触検知装置に関する。 The present invention relates to a cable signal detection device for railway signals, and more specifically, installed together with a railway device such as a train detection device using a track circuit or an ATC ground device, and a cable between those devices and the track. The present invention relates to a cable mixture detection device that detects whether or not lines are mixed.
図3のブロック図に概要構成を示した列車検知システムは、ケーブル混触検知装置の典型的な設置例である。このシステムでは、鉄道のレール30(軌道)が適宜長さの軌道回路1T,2T,3T,…に区分けされ、各軌道回路と列車検知装置とがケーブルで信号送受可能に繋がれている。具体的には、それぞれの軌道回路1T,2T,3T,…に対して軌道側整合変成器31,31,…が信号伝達可能に接続され、それぞれの軌道側整合変成器31に一端の接続された一対の信号線からなる回線33が、ケーブル部32を経て機器室に至っている。また、機器室には、列車検知回路37(列車検知装置)が設置されており、これには多数(図では計四個)の送信回路35(送信器)及び受信回路36(受信器)が付設されている。さらに、送信回路35及び受信回路36には、それぞれ、機器側整合変成器34が信号伝達可能に接続されており、それぞれの機器側整合変成器34に対して回線33の他端が接続されている。
The train detection system whose schematic configuration is shown in the block diagram of FIG. 3 is a typical installation example of the cable mixture detection device. In this system, a rail 30 (track) of a railway is divided into
そして、列車検知回路37から送信回路35及び機器側整合変成器34を介して交流の送信信号が回線33に送出されると、その回線33の接続先の軌道側整合変成器31を介して軌道回路たとえば3Tに送信信号が伝達され、それから、その軌道回路3Tの先の軌道側整合変成器31を介して別の回線33に送信信号が伝達され、その回線33の接続先の機器側整合変成器34及び受信回路36を介して列車検知回路37に信号が戻ってくる。このように信号が戻ってくるのは軌道回路に列車が進入していないときだけであり、列車進入時には軌道回路が短絡して信号伝達が阻止され戻ってこなくなるので、軌道回路における列車の進入有無を状態把握することができる。
When an AC transmission signal is sent from the
このようなケーブル部32の回線33間に混触が生じると、伝達すべき信号が伝達されなかったり、信号が伝達先でないところへ誤って伝達されたり、不都合が生じるので、機器室には、ケーブルの回線33間の混触を検知するケーブル混触検知装置39も設置されている。照査信号を送るためケーブル混触検知装置39と検査対象の各回線33はそれぞれ計測線38で接続されるが、標準的なケーブル混触検知装置の場合、計測線38は、何れも、一端がケーブル混触検知装置39に接続され、他端が何れか該当する機器側整合変成器34のケーブル接続側の中点に接続されている。
When such a contact occurs between the
図4に示した従来の電圧加算形混触検知装置40は(例えば非特許文献1や特許文献1図1を参照)、そのような標準的装置の具体例であり、機器側整合変成器34のケーブル部32接続側の中点に接続された計測線38に対し、照査信号として測定用直流電圧を印加するようになっている。すなわち、このケーブル混触検知装置40は、直流電圧印加回路41にて測定用直流電圧を生成するとともにこれをリレーR1,R2,R3,…のコイル経由で計測線38,38,…に印加しておき、ケーブル部32に混触が生じて何れかのリレー例えばR2に電流が流れると、そのリレーR2が動作してその接点がオンし、この接点を含む混触検知出力回路42の混触検知出力が有意になる、というものである。
4 is a specific example of such a standard device (see, for example, FIG. 1 of Non-Patent
図5に示した従来のスキャニング形混触検知装置50も、ケーブル混触検知装置39の具体例であるが、これは、出願人が実用に供しているものであり、測定用直流電圧の印加方式や混触検知能力が上述のものと異なっている。具体的には、機器側整合変成器34のケーブル部32接続側の中点に接続された計測線38に対し直流電圧発生回路51から測定用直流電圧を印加するのは上述したのと同じであるが、その電圧印加ラインに限流抵抗52やサージノイズフィルタ53と共に介挿接続されたリレー1R,2R,…,30Rをスキャン制御回路54にて順に一つずつ動作させて測定用直流電圧の印加先38を切り替えながら混触の検知を行うようになっている。そのため、直流電圧発生回路51が共用化されて装置が小型になるとともに、混触した回線33を特定することまでもできる。
The conventional scanning-type
その他、混触の検知を行う際、機器側整合変成器34のケーブル部32接続側の中点に照査信号を印加するのでなく、機器側整合変成器34のケーブル部32接続側コイルに両端から直流電流を流すようになったものが、知られている(例えば特許文献1の図2,図3を参照)。このケーブル混触検知装置では、混触発生時にリレーのコイル電流が断たれてリレーがオフ動作することにより、混触の検知が行われる。
また、受信器の受信レベルを監視して、受信レベルが所定値以上になったり、受信レベルの上昇変化が混触状態を示したときに、混触を検知するようになったものも、知られている(例えば特許文献2参照)。これも、機器側整合変成器34のケーブル部32接続側の中点に照査信号を印加するものではない。
In addition, when detecting contact, a check signal is not applied to the midpoint of the device
It is also known that the reception level of the receiver is monitored, and when the reception level exceeds a predetermined value or when an increase in the reception level indicates an incompatibility state, the incompatibility is detected. (For example, refer to Patent Document 2). This also does not apply a check signal to the midpoint of the device
さらに、多数の軌道回路における列車検知をスキャンニング方式で行うのを利用して軌道回路間の絶縁不良までも検知するようになったものが、知られている(例えば特許文献3参照)。これは、ケーブル混触検知装置の設置を必要とせず、しかもケーブル混触検知装置の設置を排除もしない。混触検知装置が設置されていないときには、列車の検知と共にケーブル混触の検知もそれなりに行い、混触検知装置が設置されているときには、それとは異なる原理で混触の検知を行うことで、混触検知装置の機能を強化する。 Furthermore, it has been known that even a poor insulation between track circuits is detected by using train detection in a number of track circuits by a scanning method (see, for example, Patent Document 3). This does not require the installation of a cable mixture detection device and does not eliminate the installation of the cable mixture detection device. When the intrusion detection device is not installed, the detection of the intrusion of the cable is performed as well as the detection of the train, and when the intrusion detection device is installed, the detection of the incompatibility is performed by a different principle. Strengthen functions.
もっとも、このような従来のケーブル混触検知装置には、それぞれ一長一短があった。例えば、図4の電圧加算形混触検知装置40の場合、機器側整合変成器34の中点に測定用直流電圧を印加する手法を採用していることから、常態では機器側整合変成器34や回線33に照査電流は流れないので、回線33に交流を通して信号伝送を行う鉄道信号の分野に良く適合している、という利点がある一方、リレーを電流センサとしているので、検出感度・精度を上げるが難しく、混触の程度も分からない。また、複数の異なる回線間で同時に絶縁抵抗が低下したとき、並列合成抵抗のみでしか検出できないため、個々には混触状態に至っていなくても、混触検知を出してしまう。さらに、加算されて高くなった電圧が回線33にかかることや、多数の直流電圧印加回路41を共用化しきれず小型化しにくい、といった不満もある。
However, such conventional cable contact detection devices have their advantages and disadvantages. For example, in the case of the voltage addition type
また、図5のスキャニング形ケーブル混触検知装置50の場合、変成器中点への電圧印加手法の利点を維持しながら、直流電圧発生回路51を共用化して小型化を図り、さらには混触回線を特定する、といった利点までも追加獲得しているが、その一方、測定用直流電圧の印加先の回線を切り替えるときの過渡的状態に深い注意を払って十分な対策をとらなければならない。過渡的状態では、例えば、ケーブル間静電容量への充放電が行われる。また、回線に不平衡が生じている場合には、回線に過渡的ノイズが発生しやすいので、それを抑制する必要がある。さらに、スキャンニングの機能を実現する際、接点信頼性の高い水銀リレーが多用されるが、水銀リレーは保護や処分に注意と対策が要る。
In the case of the scanning-type cable
さらに、特許文献1のケーブル混触検知装置の場合、自故障の発生まで検知できるようになった一方で、変成器中点への電圧印加手法の利点を喪失している。そのため、鉄道信号の標準的な規格に則った列車検知装置であっても安直に付設できるとは限らない。また、上述したケーブル混触検知装置40の不満も殆どそのまま引き継いでいる。
また、特許文献2の混触検知装置の場合、受信機ごとに多数を設置しなければならないうえ、変成器中点への電圧印加手法の利点を欠いている。そもそも、照査信号を用いる直接的な手法でなく、受信レベルを監視するという間接的手法なので、補強的な意味合いの濃いものである。
Furthermore, in the case of the cable mixture detection device of
In addition, in the case of the intrusion detection device of Patent Document 2, a large number must be installed for each receiver, and the advantage of the voltage application method to the midpoint of the transformer is lacking. In the first place, it is not a direct method using a verification signal, but an indirect method of monitoring the reception level, so it has a strong meaning of reinforcement.
特許文献3の列車検知方法に伴う軌道回路間の絶縁不良検知も、間接的な手法であり、スキャンニング方式の列車検知を前提とするが、ハードウェアの追加が不要なうえ、ケーブル混触検知装置を並置すればその機能を強化するものである。
他方、半導体の技術進歩に伴い、鉄道分野でも、半導体製の電子部品の採用が進んでおり、例えば、電磁式のリレーを半導体リレーで置き換えることや、リレー回路を等価な又は高性能な電子回路で置き換えることが、行われつつある。
Insulation failure detection between track circuits associated with the train detection method of Patent Document 3 is also an indirect method and is premised on scanning-type train detection. If it is juxtaposed, its function will be strengthened.
On the other hand, with the advancement of semiconductor technology, the adoption of electronic components made of semiconductors is also progressing in the railway field. For example, electromagnetic relays can be replaced with semiconductor relays, or relay circuits can be replaced with equivalent or high-performance electronic circuits. Is being replaced.
そこで、ケーブル混触検知装置についても、電磁式のリレーの使用をやめて半導体部品を採用することにより小型化や低電圧化を図ることが、技術面での趨勢となる。
しかしながら、単に半導体部品での置換を従来のケーブル混触検知装置に適用しただけでは、上述した一長一短がほぼそのまま引き継がれることになるので、性能面の魅力は増えない。
そこで、なるべく多くの長所を兼備するよう回路構成等に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。
Therefore, as for the cable contact detection device, it is a technical trend to reduce the size and voltage by using semiconductor components instead of electromagnetic relays.
However, simply applying replacement with a semiconductor component to a conventional cable mixture detection device will inherit the advantages and disadvantages described above, and the attractiveness of the performance will not increase.
Therefore, it is a technical problem to devise a circuit configuration or the like so as to have as many advantages as possible.
具体的には、鉄道信号の分野への適合性を確保するよう機器側整合変成器の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を採用し、このことと半導体部品の採用とを前提として更に、回線切り替えにて電圧発生回路の共用化や混触回線の特定が可能になるといったスキャニング形ケーブル混触検知装置の利点と、回線を切り替えないので測定用直流電圧の印加に過渡的状態が発生しないという電圧加算形混触検知装置の利点と、ケーブル回線に高い測定用直流電圧が印加されないといった他の混触検知装置の利点も、兼備するように改良することが課題となる。また、混触抵抗値や自故障が分かるようにすることも更なる課題となる。 Specifically, a standard method of applying a DC voltage for measurement to the midpoint of the equipment-side matching transformer to ensure compatibility with the railway signal field is assumed, and this is premised on the adoption of semiconductor components. In addition, the advantages of the scanning type cable mixing detection device that enables sharing of voltage generation circuits and identification of mixed contact lines by switching the line, and a transient state occurs in the application of the DC voltage for measurement because the line is not switched. There is a problem to improve so that the advantages of the voltage addition type intrusion detection device and the advantages of other intrusion detection devices in which a high DC voltage for measurement is not applied to the cable line are combined. Further, it becomes a further problem to make it possible to understand the incompatibility resistance value and the self-failure.
本発明のケーブル混触検知装置は、このような課題を解決するために創案されたものであり、鉄道の軌道側整合変成器と機器側整合変成器とに亘るケーブルの回線間の混触を検知するため前記機器側整合変成器の前記ケーブル接続側の中点に測定用直流電圧を印加するケーブル混触検知装置において、常時通電にて前記測定用直流電圧を発生するシャント抵抗を複数設けるとともに、これらが前記回線に対して並列に且つ継続して電圧印加を行うように接続し、さらに、前記シャント抵抗を順に選択してその降下電圧を測定しこの測定値に基づいて混触の有無を判定するスキャニング判定手段を設けたことを特徴とする。 The cable mixture detection device of the present invention was created to solve such a problem, and detects the cable mixture between the track side matching transformer and the equipment side matching transformer of the railway. Therefore, in the cable contact detection device that applies a measurement DC voltage to the midpoint of the cable connection side of the device-side matching transformer, a plurality of shunt resistors that generate the measurement DC voltage by always energizing are provided. Scanning determination that connects to the line so as to continuously apply voltage, further selects the shunt resistor in order, measures the voltage drop, and determines the presence or absence of contact based on this measured value Means is provided.
より具体的には、鉄道の軌道側に設置された軌道側整合変成器に一端が接続され列車検知装置等の機器側に設置された機器側整合変成器に他端が接続されたケーブルの回線間の混触を検知する際、前記機器側整合変成器の前記ケーブル接続側の中点に接続された計測線に測定用直流電圧を印加するケーブル混触検知装置において、前記測定用直流電圧より高い定電圧を発生する定電圧発生回路と、一端が前記定電圧発生回路の出力端に接続され他端が前記計測線の何れかに接続されたシャント抵抗を複数と、これらのシャント抵抗それぞれに対応して複数設けられ一端が対応シャント抵抗の他端に接続され他端が前記定電圧発生回路の基準端に接続されたアイドリング抵抗と、前記シャント抵抗から一つずつ順に選択してそのシャント抵抗の他端側の電圧を出力する選択切換回路と、その電圧と前記定電圧とに基づいて混触の有無を判定する処理部とを備えたものである。 More specifically, a cable line in which one end is connected to a track-side matching transformer installed on the track side of a railway and the other end is connected to a device-side matching transformer installed on a device side such as a train detector. In a cable mixture detection device that applies a measurement DC voltage to a measurement line connected to the midpoint of the cable connection side of the device-side matching transformer when detecting an incompatibility between the two, a constant voltage higher than the measurement DC voltage is determined. A plurality of shunt resistors each having one end connected to the output end of the constant voltage generation circuit and the other end connected to one of the measurement lines, and corresponding to each of the shunt resistors. The idling resistor, one end of which is connected to the other end of the corresponding shunt resistor and the other end is connected to the reference end of the constant voltage generating circuit, and the shunt resistor are sequentially selected one by one. A selection switch circuit for outputting a voltage at the end side, in which a determining section whether a mixed contact, based on said constant voltage and that voltage.
また、上記の更なる課題も解決すべく、混触抵抗の値を算出する手段を前記処理部に設けたものである。
あるいは、前記シャント抵抗での降下電圧が大きいときに混触のおそれが有ると判定し、前記シャント抵抗での降下電圧が小さいときに自故障が有ると判定するよう、前記処理部の機能を拡張したものである。
さらには、混触のおそれが有ると判定したとき、混触抵抗の値を算出し、それに応じた警告を発するよう、前記処理部の機能を更に拡張したものである。
In addition, in order to solve the above-described further problem, means for calculating the value of the contact resistance is provided in the processing unit.
Alternatively, the function of the processing unit has been expanded so that it is determined that there is a risk of contact when the voltage drop at the shunt resistor is large, and that there is a self-failure when the voltage drop at the shunt resistor is small. Is.
Furthermore, the function of the processing unit is further expanded so that when it is determined that there is a risk of contact, the value of the contact resistance is calculated and a warning is issued accordingly.
このような本発明のケーブル混触検知装置にあっては、機器側整合変成器の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を引き継ぐことで鉄道信号の分野への適合性を確保するとともに、電磁式のリレーを必須としない抵抗回路や半導体化に適した電圧測定手段を採用することで小型化や低電圧化が図られている。また、測定用直流電圧を印加するケーブル回線それぞれに対応させてシャント抵抗を設け、それらに常時通電しておき、その電流変化を降下電圧の測定にて検出できるようにもしたことから、回線に対して並列に且つ継続して電圧印加を行いながら、スキャンニングまで行うことが可能となる。すなわち、シャント抵抗を順に選択してその降下電圧を測定することにより、回線への電圧印加そのものを切り替えなくても、回線箇所まで特定して混触の有無判定や程度把握まで行うことが可能になる。 In such a cable mixture detection device of the present invention, by taking over the standard method of applying a DC voltage for measurement to the midpoint of the equipment-side matching transformer, ensuring compatibility with the field of railway signals. By adopting a resistance circuit that does not require an electromagnetic relay and voltage measuring means suitable for semiconductors, miniaturization and low voltage are achieved. In addition, shunt resistors are provided corresponding to each cable line to which the DC voltage for measurement is applied, and they are always energized so that changes in current can be detected by measuring the drop voltage. On the other hand, it is possible to perform scanning while applying voltage continuously in parallel. In other words, by selecting shunt resistors in order and measuring the voltage drop, it is possible to specify the location of a line and determine the presence or degree of contact without switching the voltage application itself to the line. .
そして、そのような回路構成にしたことにより、混触回線の特定が可能になり、しかも測定用直流電圧の印加に過渡的状態が発生するのは回避することができる。さらに、電圧発生回路を多数のシャント抵抗等で共用化することができるうえ、ケーブル回線に印加する測定用直流電圧が、加算されないので、さほど高くならないで済む。
このような回線特定や程度把握により混触検知の機能や性能が向上し、過渡的状態がケーブル回線に及ばないようにしたことにより、ノイズ耐性が向上して、動作が安定するとともに混触検知の信頼性が増す。また、回線への印加電圧が低いことは、エネルギー消費の削減ばかりか、感電時など万一のときの安全性確保にも、寄与する。
したがって、この発明によれば、混触検知の機能も性能も高く安定性や安全性にも優れたケーブル混触検知装置をコンパクトに実現することができる。
With such a circuit configuration, it is possible to specify the contact line, and it is possible to avoid the occurrence of a transient state in applying the measurement DC voltage. Furthermore, the voltage generation circuit can be shared by a number of shunt resistors and the measurement DC voltage applied to the cable line is not added, so that it does not need to be so high.
The function and performance of intrusion detection are improved by identifying and determining the level of this line, and by preventing the transient state from reaching the cable line, noise resistance is improved, operation is stabilized and reliability of intrusion detection is improved. Increases nature. In addition, the low voltage applied to the line not only reduces energy consumption, but also contributes to ensuring safety in the event of an electric shock.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a compact cable touch detection device that has high touch detection functions and performance and is excellent in stability and safety.
このような本発明のケーブル混触検知装置について、これを実施するための具体的な形態を、図1,2を引用して説明するが、先ず、本発明のケーブル混触検知装置10の構成を詳細に説明する。図1(a)は、全体回路のブロック図、同図(b)は、そのうち処理部のブロック図である。なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、また、背景技術の欄で図3を引用して述べたことは以下の実施形態についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
A specific form for carrying out such a cable mixture detection device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, the configuration of the cable
このケーブル混触検知装置10は(図1(a)参照)、既述したケーブル混触検知装置39を外部配線等の変更なしで置き換えられるものであり、ケーブル部32における回線33間の混触を検知するに際して、機器側整合変成器34のケーブル接続側の中点に接続された計測線38に測定用直流電圧を印加するようになっている。図示の例では、五個の外部端子C1S〜C5Sにそれぞれ計測線38で接続された送信用回線33と、五個の外部端子C1R〜C5Rにそれぞれ計測線38で接続された受信用回線33とを対象にして、混触の検知を行う。具体的には混触の有無判定と混触のおそれ判定と混触抵抗値の算出と自故障の有無判定とを行うようになっている。この例では、与えられた要求仕様により、外部端子C1S〜C5Sの先の送信用回線33については混触した回線を特定しなければならないが、外部端子C1R〜C5Rの先の受信用回線33については回線特定の必要がないとの想定で、具体的な回路構成は以下のようになっている。
The cable mixture detection device 10 (see FIG. 1A) replaces the cable
すなわち、ケーブル混触検知装置10は、図示した定電圧発生回路11と電流センサ回路12と選択切換回路13とアイドリング回路14と選択リレー制御回路15と図示しないアラームブザーやステータス表示器などを具えたものであり、そのうち定電圧発生回路11は、例えば24V程度の定電圧を発生するようになっている。この電圧は、電流センサ回路12で降圧されて測定用直流電圧となり送信側外部端子C1S〜C5Sを介して各計測線38に印加されるので、測定用直流電圧より高いが、従来の直流電圧印加回路41,51で発生していた100V〜200Vの電圧よりは低い。
That is, the cable
電流センサ回路12は、複数(図示の例では五個)のシャント抵抗12aと、後で詳述する処理部12bとからなる。そのうち、シャント抵抗12aは、何れも、一端が定電圧発生回路11の出力端(即ち24V電位部)に接続され、他端が送信側外部端子C1S〜C5Sを介して計測線38の何れかに接続されている。これに対し、混触検知時に回線特定の必要がない受信側外部端子C1R〜C5Rは、シャント抵抗へ直に接続されることはなく、定電圧発生回路11の基準端(即ち0V電位部)に接続されている。このシャント抵抗12aは例えば数kΩである。
The
アイドリング回路14には、シャント抵抗12aと同じ個数だけアイドリング抵抗14aが設けられている。アイドリング抵抗14aは、シャント抵抗12aと一対一で対応づけられ、直列に接続される。すなわち、アイドリング抵抗14aの一端が、対応するシャント抵抗12aの他端および送信側外部端子(C1S〜C5Sの何れか)に接続され、アイドリング抵抗14aの他端は、定電圧発生回路11の基準端に接続される。このアイドリング抵抗14aについても一例を挙げると100kΩである。このようなアイドリング抵抗14aとシャント抵抗12aとの直列抵抗によって、常態での即ち混触のない正常状態でのシャント抵抗12aの通電量すなわちアイドリング電流が決まり、両者の抵抗比によって、定電圧発生回路11の出力する定電圧から常態でのシャント抵抗12aの降下電圧および測定用直流電圧が決まる。
The idling
選択リレー制御回路15は、シャント抵抗12aと同じ個数だけリレー1R〜5Rが付設されており、これらのリレーを所定周期たとえば1000ms毎に一つずつ決まった順番で動作させるようになっている。リレー1R〜5Rには半導体リレーが採用され、それらの接点部は、選択切換回路13を構成している。何れのリレー接点も、シャント抵抗12aと一対一で対応づけられ、一端が対応シャント抵抗12aの他端と送信側外部端子(C1S〜C5Sのうち何れか対応するもの)とアイドリング抵抗14aの一端との接続点に接続され、他端が共通接続されたうえで処理部12bの入力に接続される。これにより、選択切換回路13は、シャント抵抗12aから一つずつ順に選択してそのシャント抵抗12aの他端側の電圧を処理部12bへ出力するもの(マルチプレクサ構成の回路)となる。
The selection
処理部12bは、シャント抵抗12aの一端側の電圧すなわち定電圧発生回路11の出力する定電圧も入力するようになっており、さらに(図1(b)参照)、選択されたシャント抵抗12aと共に電流−電圧変換部(I/V変換)を構成する絶縁アンプ12cと、電圧−デジタル値変換部(A/D変換)を構成するV/F変換回路12d及び波形整形回路12eと、デジタル処理部を構成する計数回路12f及び判定回路12gとを具えている。V/F変換回路12dはVCO(電圧制御発振回路)等で具体化され、波形整形回路12eはヒステリシス特性のフリップフロップ等で具体化され、計数回路12fはデジタルカウンタ等で具体化され、判定回路12gはマイクロプロセッサやデジタル論理回路等で具体化される。
The
絶縁アンプ12cは、シャント抵抗12aの両端の電圧を入力して、その差電圧をとることで、シャント抵抗12aでの降下電圧を測定するものであるが、回線系とセンサ系との電気絶縁を確保するため、内部にトランスが組み入れられている。
V/F変換回路12dは、デジタル的な処理を簡易化するため、直流電圧に重畳する交流ノイズや瞬時的なノイズの影響を少なくすべく、降下電圧を周波数情報に変換するようになっている。
波形整形回路12eは、周波数情報を担っている信号を、計数しやすくするため、波形を整えて例えば矩形波にするようになっている。
The
In order to simplify digital processing, the V /
The
計数回路12fは、周波数情報を担っている信号について、単位時間当たりの波数をカウントすることにより、周波数情報すなわちシャント抵抗12aでの降下電圧を得、それからシャント抵抗12aの通電電流を算出するようになっている。
シャント抵抗12aの降下電圧と通電電流は一対一で対応しているので、どちらか一方があれば混触の検知など必要な処理を遂行できるが、この例では便宜のため両方を使えるようにしている。
The
Since the drop voltage and the energization current of the
判定回路12gは、この降下電圧または通電電流と所定の閾値とを比較して混触の有無を判定するが、その際、選択リレー制御回路15の選択情報も利用して、どの回線33が混触したのか、少なくとも送信側外部端子C1S〜C5Sの先の回線33のうち何れが他の回線33と混触したのかを、明確にするようになっている。
具体的には、選択したシャント抵抗12aの降下電圧が所定の第一閾値より大きいときには混触が生じていると判定し、その第一閾値よりは小さい第二閾値より降下電圧が大きいときには混触のおそれが有ると判定するようになっている。
The
Specifically, when the drop voltage of the selected
しかも、そのような判定を行ったときには更に、混触抵抗の値を算出し、その値やシャント抵抗12aの番号をステータス表示器で表示したり、アラームブザーを鳴らしたりする。その際、混触抵抗の値に応じて、アラームブザーの音色を変えたり、表示色を変えたりするようにもなっている。さらに、第二閾値よりも小さい第三閾値よりシャント抵抗12aの降下電圧が小さいときには、シャント抵抗12aかリレー1R〜5Rに故障が発生したものと判定して、上述したものと異なるアラーム発報やエラー表示を行うようになっている。シャント抵抗12aの降下電圧が第二閾値と第三閾値との間にあるときは正常状態と判定する。
In addition, when such a determination is made, the value of the contact resistance is calculated, and the value and the number of the
このような構成のケーブル混触検知装置10について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図2は、その動作状態を示し、(a)が正常状態、(b)が混触状態である。なお、これにはサージノイズフィルタ53も図示したが、これは、回路をサージから保護するとともに、列車検知回路37の送受信号やATCシステムではATC波(1.5kHz程度)等の不所望な伝搬を断って回線間の分離を確実にしておくためのものであり、常態での動作や混触検知の動作には影響しない。
About the cable
常態では(図2(a)参照)、リレー1R〜5Rから一つずつ順に選択され、その選択されたリレーiRの接点だけが導通して、その先のシャント抵抗12aの他端側の電圧Vmが絶縁アンプ12cの例えば反転入力とされる。絶縁アンプ12cの非反転入力にはシャント抵抗12aの一端側の電圧Vpが入力され、この電圧Vpと電圧Vmとの差電圧(Vp−Vm)がシャント抵抗12aでの降下電圧Aであるが、この降下電圧Aがそのまま又は適宜増幅され測定値として絶縁アンプ12cから出力される。降下電圧Aは、アナログからデジタルに形態を変えながら、判定回路12gに伝送されて、判定に供される。
In a normal state (see FIG. 2A), the
そして、降下電圧Aが第二閾値と第三閾値との間にあれば、そのときに選択されていたシャント抵抗12aの接続先の計測線38及び回線33は、正常状態と判定される。定電圧発生回路11や,該当するシャント抵抗12a及びリレーiRも正常と判定される。
正常状態では、計測線38及び回線33に測定用直流電圧が印加されてもそこには問題になるような電流は流れず、シャント抵抗12aの通電電流はそのままアイドリング抵抗14aを流れるので、電圧Vmは、電圧Vpをシャント抵抗12aとアイドリング抵抗14aとで分圧した値となる。
If the voltage drop A is between the second threshold value and the third threshold value, the
In a normal state, even if a measurement DC voltage is applied to the
これに対し(図2(b)参照)、送信側外部端子C1S〜C5Sの先の計測線38及び回線33が、何れか他の回線33例えば受信側外部端子C1R〜C5Rの先の計測線38及び回線33の何れか一つ又は複数と混触すると、あるいは混触とはいえないまでもその近くまで絶縁抵抗が低下してくると、そのような回線33間の混触抵抗20(これには混触のおそれのあるときの絶縁抵抗も含まれる)がアイドリング抵抗14aに比して無視できなくなり又はアイドリング抵抗14aより小さくなって、混触抵抗20とアイドリング抵抗14aとの並列抵抗が小さくなり、それに伴ってシャント抵抗12aでの降下電圧Aが大きくなる。
On the other hand (see FIG. 2B), the
そして、降下電圧Aが第二閾値を上回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗12aの接続先の計測線38及び回線33に混触のおそれ有りと判定される。さらに、降下電圧Aが第一閾値をも上回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗12aの接続先の計測線38及び回線33に混触が生じていると判定される。混触抵抗20が小さくなると、降下電圧Aが単調に増加し、混触抵抗20の値を決めると降下電圧Aの値が一位に定まるので、回線33での信号伝送に影響する混触抵抗20の値に基づいて第一,第二閾値が予め定められている。
When the voltage drop A exceeds the second threshold value, it is determined that there is a risk of contact with the
例えば、混触抵抗20が10kΩを下回ったら混触とし、混触抵抗20が10kΩ〜100kΩのとき混触のおそれ有りとし、100kΩを上回っていれば正常とするのであれば、混触抵抗20が10kΩのとき降下電圧Aとして得られるはずの値が第一閾値とされ、混触抵抗20が100kΩのとき降下電圧Aとして得られるはずの値が第二閾値とされる。このように第一,第二閾値が可成り自由に設定できるのに対し、第三閾値は、シャント抵抗12aとアイドリング抵抗14aとの抵抗比に基づいて電圧Vpからほぼ自動的に決まる。
For example, if the
そして、降下電圧Aが第二閾値を上回って混触のおそれ有り或いは混触が有ると判定されたときには、さらに、混触抵抗20の算出も行われる。混触抵抗20は、アイドリング抵抗14aと並列になっている抵抗網モデルに基づいて降下電圧Aから一意に求まる。この場合、算出した混触抵抗値や選択したシャント抵抗12aの番号がステータス表示器に表示され、混触抵抗の値に応じた音色でアラームブザーが鳴る。
また、降下電圧Aが第三閾値を下回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗12aとその先のアイドリング抵抗14aとリレーiRとの何処かに不具合(特にオープン故障)が発生したものと判定される。この場合、更に自故障発見時のアラーム発報やエラー表示も行われる。
When the voltage drop A exceeds the second threshold and it is determined that there is a risk of contact or contact, the
Further, when the voltage drop A falls below the third threshold value, a failure (especially an open failure) has occurred somewhere in the
こうして、このケーブル混触検知装置10にあっては、ケーブル部32における回線33間の混触について、有無ばかりか、おそれや、混触抵抗も、検知することができる。さらに、自装置の発生した故障までも、検出することができる。しかも、機器側整合変成器34の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を引き継いでいるが、電磁式のリレーを使わないで抵抗部品や半導体部品で回路が具体化されており、小型化や低電圧化が図られている。しかも、混触発生時には、シャント抵抗12aが、限流抵抗としても働く。
Thus, in the cable
また、シャント抵抗12aを介して回線33に対し並列に且つ継続して電圧印加を行いながら、シャント抵抗12aを順に選択してその降下電圧を測定するようになったので、回線33への測定用直流電圧の印加に過渡的状態を生じさせることなく、混触回線を特定することができる。
さらに、測定用直流電圧によって混触抵抗20に電流が流れていることを、電磁式のリレーで検出するのでなく、電流センサ回路12を用いて検出するようになったことで、微少電流でも検出することができるばかりか、電流値ひいては混触抵抗20の値を計測することができる。
Further, the voltage drop is measured by sequentially selecting the
Furthermore, the fact that current is flowing through the
[その他]
上記実施形態では、五個の送信用回線33及び五個の受信用回線33とを対象にして混触の検知を行ったが、これは一例であり、五個に限られる訳でなく、送信用と受信用とで回線数が違っていても良い。また、送信用回線33同士の混触や受信用回線33同士の混触は、伝文の不一致等に基づき列車検知装置のソフトウェア改造で検出可能であったり、フェールセーフであったりするので、そのような条件を取り込むことにより、ケーブル混触検知装置10単独で徒に完全化を求めるよりも、コンパクト且つ安価に実現することができる。
[Others]
In the above-described embodiment, detection of intrusion is performed with respect to the five
上記実施形態で、電流−電圧変換部は、絶縁アンプ12cを用いて構成されていたが、それに限られる訳でなく、例えば、ホール素子を用いた直流増幅器や、フォトカプラ等で構成しても良い。もっとも、ホール素子を用いた場合には、製造時にオフセット調整が必要であり、長期的運用による磁気的オフセットも無視できない。また、電流センサにフォトカプラを用いた場合も、製造時のオフセットがあり、光素子特有の長期的運用による経年変化がある。
さらに、電圧−デジタル値変換部は、コンパレータや、A/Dコンバータ等を用いて構成しても良い。
In the above embodiment, the current-voltage conversion unit is configured using the
Furthermore, the voltage-digital value conversion unit may be configured using a comparator, an A / D converter, or the like.
10…ケーブル混触検知装置、
11…定電圧発生回路、12…電流センサ回路、
12a…シャント抵抗、12b…処理部、
12c…絶縁アンプ、12d…V/F変換回路、
12e…波形整形回路、12f…計数回路、
12g…判定回路、13…選択切換回路、
14…アイドリング回路、14a…アイドリング抵抗、
15…選択リレー制御回路、20…混触抵抗、
30…レール(軌道)、
31…軌道側整合変成器、32…ケーブル部、33…回線、
34…機器側整合変成器、35…送信回路、
36…受信回路、37…列車検知回路、38…計測線、
39…ケーブル混触検知装置、
40…ケーブル混触検知装置、
41…直流電圧印加回路、42…混触検知出力回路、
50…ケーブル混触検知装置、
51…直流電圧発生回路、52…限流抵抗、
53…サージノイズフィルタ、54…スキャン制御回路、
1R,2R…リレー
10 ... Cable contact detection device,
11 ... Constant voltage generation circuit, 12 ... Current sensor circuit,
12a ... shunt resistor, 12b ... processing section,
12c ... insulation amplifier, 12d ... V / F conversion circuit,
12e: waveform shaping circuit, 12f: counting circuit,
12g: determination circuit, 13: selection switching circuit,
14 ... Idling circuit, 14a ... Idling resistance,
15 ... selection relay control circuit, 20 ... incompatibility resistance,
30 ... rail (track),
31 ... Track-side matching transformer, 32 ... Cable part, 33 ... Line,
34 ... device-side matching transformer, 35 ... transmission circuit,
36 ... receiving circuit, 37 ... train detection circuit, 38 ... measuring line,
39 ... Cable contact detection device,
40. Cable contact detection device,
41 ... DC voltage application circuit, 42 ... Touch detection output circuit,
50. Cable contact detection device,
51 ... DC voltage generating circuit, 52 ... Current limiting resistance,
53 ... Surge noise filter, 54 ... Scan control circuit,
1R, 2R ... Relay
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