JP6008658B2 - 単線自動閉そく装置常態監視装置 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道における停車場間の単線区間に用いられる自動閉そく装置を監視対象とする単線自動閉そく装置常態監視装置に関し、詳しくは、単線自動閉そく装置の運転方向リレー回路の運転方向回線の状態を監視する単線自動閉そく装置常態監視装置に関する。
なお、停車場は、単線区間の両端のそれぞれに位置していて列車運転上は上り列車と下り列車との行違いや，入換え，折り返しが可能な場所を意味し、駅が代表例であるが、信号場や操車場も該当する。

従来の単線区間の単線自動閉そく装置３０の運転方向リレー回路について（非特許文献１参照）、本願発明の説明に役立つ部分を、図面を引用して説明する。図３は、単線区間の線路略図を添えた運転方向リレー回路３０のブロック図である。また、図１は、（ａ）が単線自動閉そく装置３０の設置された単線区間（１０）に係る線路略図、（ｂ）が単線自動閉そく装置３０の運転方向てこ２１，２２の模式図である。

自動閉そく式（自動Ａ）の自動閉そく装置が設置される単線区間線路１０は（図３，図１（ａ）参照）、数Ｋｍ〜２０数Ｋｍに亘る区間に敷設された単線の線路であり、起点側の一端部に上り方の停車場１１が存在し、終点側の他端部に下り方の停車場１２が存在し、両停車場１１，１２の間に閉そく信号機１３が設置されている。閉そく信号機１３は、上り列車の制御に用いられるものと、下り列車の制御に用いられるものとが、設置されている。また、排他制御のために手動操作される一対の運転方向てこ２１，２２も設けられており、そのうち一方の運転方向てこ２１は上り方の停車場１１の信号機器室や，駅務室，運転取り扱い室等に置かれ、他方の運転方向てこ２２は下り方の停車場１２に置かれていて、それらの運転方向てこ２１，２２が共に左側Ｌに倒れていれば上り方向設定の状態であり、それらの運転方向てこ２１，２２が共に右側Ｒに倒れていれば下り方向設定の状態である（図１（ｂ）参照）。

そのような単線区間線路１０に適合している単線自動閉そく装置３０の運転方向リレー回路は（図３参照）、停車場１１の信号機器室に設置される上り部分回路３１と、停車場１２の信号機器室に設置される下り部分回路３２と、両停車場１１，１２の間で単線区間線路１０に付設された閉そく信号機１３の中間信号器具箱の中に設置される中間部分回路３３と、何れも一端部が上り部分回路３１のリレー駆動電流供給部（運転方向回線変圧整流器）に接続され他端部が下り部分回路３２のリレー駆動電流供給部（運転方向回線変圧整流器）に接続された三本の電線３６，３７，３８とを具えている。その三本の電線３６，３７，３８は、何れも例えば直流４８Ｖ（図示の例では直流２４Ｖ駆動のリレーが直列に２個入る構成のためであり、中間の信号機がｎ個であればｎ×２４Ｖになる）で正側Ｂから負側Ｃへ供給されるリレー駆動電流を低抵抗で流すことができるものであり、相互絶縁されてから一本のケーブルに纏められ、単線区間線路１０に沿って敷設されて、上り部分回路３１から中間部分回路３３を経由して下り部分回路３２に至っている。これらの電線３６，３７，３８は、三本のそれぞれを峻別しないで纏めて扱うときには運転方向回線や梃子回線と呼ばれ、そのうち電線対３６，３７はＦＫＲ回線と呼ばれ、電線対３８，３７はＦＲ回線と呼ばれる。

上り部分回路３１及び下り部分回路３２は、それぞれの詳細な説明は割愛するが（詳しくは非特許文献１参照）、何れも、サージに強いリレーを主体とする回路からなる。そして、単線区間線路１０への進行を停車場１２から停車場１１へ向かう上り列車に限定する上り方向設定時には、上り部分回路３１が送電側になって電線３６，３７，３８を介するリレー駆動電流の供給を行い、下り部分回路３２は受電側になって電線３６，３７，３８を短絡させることで介助は行うがリレー駆動電流の供給は行わない。また、単線区間線路１０への進行を停車場１１から停車場１２へ向かう下り列車に限定する下り方向設定時には、下り部分回路３２が送電側になって電線３６，３７，３８を介するリレー駆動電流の供給を行い、上り部分回路３１は受電側になって電線３６，３７，３８を短絡させることで介助は行うがリレー駆動電流の供給は行わないようになっている。

中間部分回路３３は、やはり詳細な説明は割愛するが（詳しくは非特許文献１参照）、電線３６に介挿接続された幾つかのリレー接点からなり両停車場１１，１２の信号機の現示に応じてリレー駆動電流の供給を適切な時期に限定する部分と、電線３７の連続性を維持する部分と、電線３８に介挿接続された上り運転方向リレーＵＦＲ及び下り運転方向リレーＤＦＲと、電線３８に並列接続された第１整流部および第２整流部を具えている。

そして、両停車場１１，１２で運転方向てこ２１，２２を取り扱って共に左側Ｌに倒し、運転方向を上りに設定すると、上り部分回路３１が電線３６，３７，３８を介して中間部分回路３３にリレー駆動電流を供給し、下り部分回路３２においてリレー１ＲＦＲの接点の落下によって電線３６，３７，３８が導通（なお、電線３７，３８の導通状態は短絡的であるが電線３６，３７の導通状態はリレー１ＵＦＫＲが介在するので短絡的でない）するため、中間部分回路３３では、第１整流部が通電阻止状態・遮断状態になるのに対し第２整流部が通電許容状態・導通状態になり、それに伴って上り運転方向リレーＵＦＲが動作するのに対し下り運転方向リレーＤＦＲが落下するので、閉そく信号機１３のうち上り列車に向けた信号機は単線区間線路１０での列車進行を許可する現示を行える状態になるが、閉そく信号機１３のうち下り列車に向けた信号機は無条件での停止現示となる。

これに対し、両停車場１１，１２で運転方向てこ２１，２２を取り扱って共に右側Ｒに倒し、運転方向を下りに設定すると、下り部分回路３２が電線３６，３７，３８を介して中間部分回路３３にリレー駆動電流を供給し、上り部分回路３１においてリレー８ＬＦＲの接点の落下によって電線３６，３７，３８が導通（この場合も、電線３７，３８の導通状態は短絡的であるが電線３６，３７の導通状態はリレー８ＤＦＫＲが介在するので短絡的でない）するため、中間部分回路３３では、第２整流部が通電阻止状態・遮断状態になるのに対し第１整流部が通電許容状態・導通状態になり、それに伴って下り運転方向リレーＤＦＲが動作するのに対し上り運転方向リレーＵＦＲが落下するので、閉そく信号機１３のうち下り列車に向けた信号機は単線区間線路１０での列車進行を許可する現示を行える状態になるが、閉そく信号機１３のうち上り列車に向けた信号機は無条件での停止現示となる。こうして、単線区間線路１０への列車進行が、運転方向てこ２１，２２及び運転方向リレー回路３０を備えた自動閉そく式（自動Ａ）の自動閉そく装置によって排他制御され、上り方向と下り方向のうち何れか選択された一方だけに限定される。

このような単線自動閉そく装置３０は、装置全体の健全性を判定することが極めて困難な設備であり、保全上も大きな問題となっている。更に、過去には復旧に数日を必要とするような障害を発生したこともあり、鉄道の利用者に多大な影響が及ぶため、これも鉄道事業者においては、保全のむずかしさと相俟って多きな問題となっている。特に、単線自動閉そく装置３０において、その制御信号を伝達する運転方向回線３６〜３８即ち電線３６，３７，３８による回線は、過酷なフィールドに曝されておりトラブルの発生も多い。また中間の閉そく信号機１３の所に設備された閉そくユニットは、信号器具箱に中間部分回路３３を収めたものであるため、中間部分回路３３も、単線自動閉そく装置本体と比較すると、耐候性や耐雷性などにおいて脆弱な設備となっており、障害が発生しやすい。

そして、そのような単線自動閉そく装置の障害発生時に障害地点を特定するために、単線自動閉塞装置の故障箇所検出装置が開発され（例えば特許文献１参照）、旧国有鉄道において信号機器監視装置（運転方向リレー回路用）として実用化されている。
具体的には、運転方向回線に障害が発生した場合に、駅や指令などから単線自動閉塞装置の故障箇所検出装置に指令を与えることにより、両端駅の単線自動閉そく装置のリレーの動作状態と中間の軌道回路の軌道リレー動作状態と運転方向回線の送受電端の電圧とを検出し、更に各リレー動作状態の論理演算や回線電圧の適否などに基づいて分類を行って、障害発生箇所を特定するようになっている。

特開昭４８−２６１４号公報（特公昭５１−４０３２５号公報）

鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ２「閉そく装置」 社団法人日本鉄道電気技術協会 平成１６年４月３０日改訂版発行 Ｐ．３３〜５３ 特にＰ．３６図４−２運転方向リレー回路

しかしながら、上述した単線自動閉塞装置の故障箇所検出装置は、単線自動閉そく装置に障害が発生してから障害箇所を特定するための装置であり、障害の発生を事前に防ぐ保全を目的とした装置ではなかった。そのため、運転方向回線に問題が発生して、単線自動閉そく装置の障害という破局的な状況になってから後は、役に立つが、障害の発生以前に、異常発生を予測することや、異常発生要因の除去に寄与することは、できなかった。
これに対し、単線自動閉そく装置の障害による不所望な影響を少しでも緩和・解消するには、障害発生に繋がりそうな異常を障害発生以前に検知して、警報等を発することにより、障害の発生の予防保全を図るのが望ましい。

また、そのような異常検知を的確に而も効率良く行うには、単線自動閉そく装置の構成部位で最も不安定要素が大きく、現実にその障害の殆どが発生する運転方向回線を常時監視するのが好ましい。
このため、運転方向回線に問題が発生して単線自動閉そく装置の障害という破局的な状況になる以前に、運転方向回線に係る異常であれば、軽微な異常であっても、できるだけ逃さずに検知することが、要請される。
そこで、運転方向回線については軽微な異常でも検知しうる単線自動閉そく装置常態監視装置を実現することが技術的な課題となる。

本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置は（解決手段１）、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、単線自動閉そく装置の運転方向を取得する運転方向取得手段と、前記単線自動閉そく装置の運転方向回線に係る電圧と電流を検出する運転方向回線状態量検出回路と、前記運転方向回線に係る抵抗値の経時変化による前記単線自動閉そく装置の障害の予兆となる異常の有無を前記運転方向と前記電圧と前記電流とに基づいて判定する判定部とを備えている。

また、本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置は（解決手段２）、上記解決手段１の単線自動閉そく装置常態監視装置であって、前記運転方向回線状態量検出回路が、前記運転方向回線に係る接地抵抗も検出するものであり、前記判定部が、前記異常の有無の判定を前記運転方向と前記電圧と前記電流と前記接地抵抗とに基づいて行うようになっていることを特徴とする。

さらに、本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置は（解決手段３）、上記解決手段１，２の単線自動閉そく装置常態監視装置であって、前記判定部が、前記異常が有ると判定したとき、前記運転方向回線状態量検出回路で検出した複数の状態量に係る異常の有無の組み合わせに基づいて異常箇所と異常内容との候補を挙げることも行うようになっていることを特徴とする。

このような本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置にあっては（解決手段１）、主たる目的が単線自動閉そく装置に発生する障害の殆どを占める運転方向回線の障害発生の予防保全であり、障害発生時の使用は従的になっているため、通常の列車運転を行なっている運転方向回線の運用下において、運転方向回線の動作状態の監視を継続して行い、運転方向回線の送受電端における電圧と電流について正常時の状態と常に比較を行い、その変化を検出することにより、障害となる以前に予兆となる異常を発見することができる。

特に、単線自動閉そく装置では運転方向回線の回線抵抗が正常状態から大きく変化した場合に障害が頻発するところ、本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置にあっては、運転方向回線に係る検出対象の状態量を電圧だけでなく電流まで含めるものに拡張したため、回線抵抗の変化が未だ障害惹起レベルまで大きくなっていなくても予兆レベルと言える程度に達していて回線電圧か回線電流の何れかにでも影響が及んでいれば、その変化が検知されるので、従来よりも高い感度で確実に異常を検知することができる。
したがって、この発明によれば、運転方向回線については軽微な異常でも検知しうる単線自動閉そく装置常態監視装置を実現することができ、その結果、運転方向回線の加電電圧および通電電流を監視して正常状態より相当の変化を検知した場合には運転方向回線に障害に繋がる異常が発生したことを保全要員に通知してそれを復旧させる等のことにより単線自動閉そく装置の障害発生の未然防止や予防に寄与することができる。

また、本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置にあっては（解決手段２）、運転方向回線に係る検出対象と判定基準の状態量を電圧と電流だけでなく接地抵抗まで含めるものに拡張したため、障害予兆の異常検知の感度と確実性が更に向上する。

さらに、本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置にあっては（解決手段３）、異常検知時には異常箇所と異常内容の候補が挙げられる。そのため、その通報等により、運転方向回線にどのような障害が発生する可能性が高いのかを障害発生前に知ることができるので、急を要する障害発生後の回復対処と異なり、じっくり丁寧に障害惹起要因を調査して取り除くことができる。

本発明の実施例１について、監視装置（単線自動閉そく装置常態監視装置）の構成を示し、（ａ）が線路略図、（ｂ）が単線自動閉そく装置の運転方向てこの模式図、（ｃ）が監視装置の概要ブロック図である。 （ａ）が監視装置の要部ブロック図、（ｂ）が運転方向回線状態量検出回路の回路図である。 単線自動閉そく装置の運転方向リレー回路の回路図である。

このような本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１により説明する。
図１〜３に示した実施例１は、上述した解決手段１〜３（出願当初の請求項１〜３）を総て具現化したものである。
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、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の実施例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。

本発明の単線自動閉そく装置常態監視装置の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。
図１は、（ａ）が単線区間線路１０の略図、（ｂ）が単線自動閉そく装置３０の運転方向てこ２１，２２の模式図、（ｃ）が単線自動閉そく装置３０に係る単線自動閉そく装置常態監視装置５０の概要ブロック図である。また、図２は、常態監視装置５０の要部ブロック図、（ｂ）が運転方向回線状態量検出回路５１，５２の回路図である。

単線自動閉そく装置常態監視装置５０は、以下、単に常態監視装置５０と呼ぶが、既述した単線区間線路１０（図３，図１（ａ）参照）に設置された単線自動閉そく装置３０（図３，図１（ｂ）参照）に追加・付加する形で設置されるものであり、先ず概要を述べると（図１（ｃ）参照）、単線自動閉そく装置３０の運転方向Ｍを取得する運転方向取得手段と、単線自動閉そく装置３０の運転方向回線３６〜３８に係る電圧Ｖと電流Ａと接地抵抗Ωを検出する運転方向回線状態量検出回路５１，５２と、運転方向回線３６〜３８に係る抵抗値の経時変化による単線自動閉そく装置３０の障害の予兆となる異常の有無を運転方向Ｍと電圧Ｖと接地抵抗Ωとに基づいて判定する判定部と、運転方向回線状態量検出回路５１，５２の検出結果や判定部５３の判定結果を出力する出力部５４と、運転方向回線３６〜３８に電力を供給する運転方向回線変圧整流器５５とを具えている。

詳述すると（図２（ａ）参照）、運転方向回線変圧整流器５５は、運転方向回線３６〜３８に含まれるＦＲ回線とＦＫＲ回線に供給する２組の変圧整流器で構成され、以下の特性を有する。具体的には、それぞれ、運転方向回線を構成する例えばＤＣＢ−２形リレーおよび通信回線の直列負荷すなわちリレーの複数個および駅間の通信回線長の直列抵抗に定格２０ｍＡの電流を供給可能な直流出力電圧が可変なものである。また、計測の誤差および精度を上げるため、含有するリップルは極力少ないものが採用されている。さらに、出力電流は、ＤＣＢ−２形リレーの定格２０ｍＡが基本であるが、最大３０ｍＡ以上出力できることが望まれ、その際の出力電圧は、出力電流２０ｍＡ時の２４Ｖを中心として、ＤＣＢ−２形リレーの最小動作電圧から最大連続使用可能電圧までの間で、オーミックに変動するのが好ましい。なお、この条件を単線自動閉そく装置３０の運転方向回線変圧整流器が満たしていれば、或いは条件を満たすよう既存設備が改造されれば、運転方向回線変圧整流器５５は、新設の必要がないので、常態監視装置５０に必須のものではない。

運転方向取得手段は（図１（ｃ），図２（ａ）参照）、単線自動閉そく装置３０のうち停車場１１側の上り部分回路３１の該当リレーから運転方向Ｍのリレー信号（例えば図３のリレー８ＬＦＲなどの扛上・落下接点）を入力する部分と、単線自動閉そく装置３０のうち停車場１２側の下り部分回路３２の該当リレーから運転方向Ｍのリレー信号（例えば図３のリレー１ＲＦＲなどの扛上・落下接点）を入力する部分とからなる。双方の運転方向Ｍは、運転方向てこ２１，２２の操作時といった過渡的状態は別として、基本的には「上り方向」か「下り方向」か何れかの方向設定で一致しているが、具体的なリレー接点の開閉状態は、逆で、運転方向Ｍが「上り方向」設定のときには運転方向回線３６〜３８に対して上り部分回路３１が送電側になり下り部分回路３２が受電側になり、運転方向Ｍが「下り方向」設定のときには運転方向回線３６〜３８に対して下り部分回路３２が送電側になり上り部分回路３１が受電側になるように、リレー条件が割り当てられている。

運転方向回線状態量検出回路５１，５２は（図２（ａ）参照）、運転方向回線３６〜３８の両端部に分かれて付設されるものであり、この例では、運転方向回線状態量検出回路５１が運転方向回線３６〜３８における上り部分回路３１側の送受電端部に付設され、運転方向回線状態量検出回路５２が運転方向回線３６〜３８における下り部分回路３２側の送受電端部に付設されている。そして（図２（ａ），（ｂ）参照）、運転方向回線状態量検出回路５１，５２は、それぞれ付設先の所で、電圧Ｖとして電線３６，３７間のＦＫＲ回線電圧Ｖfkr と電線３８，３７間のＦＲ回線電圧Ｖfrとを検出し、電流Ａとして電線３６のＦＫＲ回線電流Ａfkr と電線３８のＦＲ回線電流Ａfrとを検出し、接地抵抗Ωとして電線３７と接地ＧＮＤとの間の接地抵抗Ωｃを検出するが、その際、電圧Ｖは入力インピーダンス１ＭΩ（この例では直流回路に係る測定なので純抵抗分だけでも１ＭΩ）以上で計測し、電流Ａは誘導磁界で計測し、接地抵抗Ωも内部抵抗の高い方式で計測する、といった方式などで検出を行うことで、運転方向回線３６〜３８を用いた単線自動閉そく装置３０の動作に不所望な影響を及ぼさないようになっている。

判定部５３は（図１（ｃ），図２（ａ）参照）、プログラマブルなマイクロプロセッサシステムやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を主体としたものであり、運転方向回線状態量検出回路５１，５２で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωを取得するためのＡ／Ｄ変換回路や、単線自動閉そく装置３０から運転方向Ｍのリレー信号を入力するデジタルＩ／Ｏ回路、接地抵抗Ωを測定するための接地ラインなども具備している。また、判定部５３は、単線区間線路１０におかる日常の列車連行に合わせて単線自動閉そく装置３０が使用されている常態時に随時たとえば運転方向Ｍの設定状態の安定時に一定周期で測定値Ｖ，Ａ，Ωを取り込んで、その適否を判定するようになっており、その適否判定に基準値として参照される正常値が不揮発性メモリ等にデータ保持されている。その正常値・基準値は、設計条件に基づいて机上で決定した値を採用しても良いが、この例では、単線自動閉そく装置３０の正常動作確認後に判定部５３を初期化モードで動作させると、そのときに取得した測定値Ｖ，Ａ，Ωを正常値・基準値としてデータ保持するようになっている。

判定部５３の適否判定の具体例を挙げると、電圧Ｖ（具体的にはＦＲ回線電圧ＶfrとＦＫＲ回線電圧Ｖfkr のそれぞれ）については、運転方向Ｍに応じて送電時の設定電圧値と受電時の設定電圧値とのうち何れか該当する方の設定電圧値を基準電圧として、運転方向回線３６〜３８の運用時すなわち閉そく確立時における電圧Ｖを常に基準の設定電圧値と比較し、電圧Ｖが設定電圧値±５％の範囲に収まっていれば正常と判定するが、電圧Ｖが設定電圧値±５％の範囲から外れた場合は、異常が発生したと判定するようになっている。また、電流Ａ（具体的にはＦＲ回線電流ＡfrとＦＫＲ回線電流Ａfkr のそれぞれ）については、運転方向Ｍに応じて送電時の設定電流値と受電時の設定電流値とのうち何れか該当する方の設定電流値（約２０ｍＡ）を基準電流として、運転方向回線３６〜３８の運用時すなわち閉そく確立時における電流Ａを常に基準の設定電流値と比較し、電流Ａが設定電流値±１０％（約１８ｍＡ〜約２２ｍＡ）の範囲に収まっていれば正常と判定するが、電流Ａが設定電流値±１０％の範囲から外れた場合は、異常が発生したと判定するようになっている。さらに、接地抵抗Ω（具体的には接地抵抗Ωｃ）については、１ＭΩを下回った場合は、異常が発生したと判定するようになっている。

この判定部５３は、上述した各々の状態量に基づく適否にとどまらず、概略の異常発生原因の推定まで行なうようになっている。すなわち、異常が有ると判定したときには、さらに運転方向回線状態量検出回路５１，５２で検出した複数の状態量に係る異常の有無の組み合わせに基づいて異常箇所と異常内容との候補を挙げることも行う。その具体例を幾つか挙げると（先ず図２（ａ）の判定表の第１行目を参照）、単線自動閉そく装置３０のうち停車場１１側の上り部分回路３１が送電側になっているときに（Ｍ）、上り部分回路３１側の運転方向回線状態量検出回路５１で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωに関し、ＦＲ回線電圧Ｖfrが正常値より異常に高く（↑）、ＦＲ回線電流Ａfrが正常値より異常に少なく（↓）、ＦＫＲ回線電圧Ｖfkr もＦＫＲ回線電流Ａfkr も接地抵抗Ωｃも正常値の適正範囲に収まっていると（○）、ＦＲ回線の直列抵抗増大や，回線中の接続箇所不良，ＤＦＲ接点不良，ダイオード劣化といった異常発生原因の候補が挙げられるようになっている。

また（図２（ａ）の判定表の第２行目を参照）、同じ上り部分回路３１が受電側になっているときに（Ｍ）、やはり上り部分回路３１側の運転方向回線状態量検出回路５１で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωについて、ＦＲ回線電圧ＶfrとＦＲ回線電流Ａfrが正常値の適正範囲に収まっており（○）、ＦＫＲ回線電圧Ｖfkr が正常値より異常に低く（↓）、ＦＫＲ回線電流Ａfkr が正常値より異常に少なく（↓）、接地抵抗Ωｃが１ＭΩを下回っていると（×）、ＦＫＲ回線・Ｃ回線間での絶縁不良や，運転方向回線における地気発生，回線中のケーブルまたは接続箇所浸水といった異常発生原因の候補が挙げられるようになっている。

さらに（図２（ａ）の判定表の第３行目を参照）、単線自動閉そく装置３０のうち停車場１２側の下り部分回路３２が送電側になっているときに（Ｍ）、ＦＲ回線電圧ＶfrとＦＲ回線電流Ａfrが正常値の適正範囲に収まっており（○）、下り部分回路３２側の運転方向回線状態量検出回路５２で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωについて、ＦＲ回線電圧Ｖfrが正常値より異常に高く（↑）、ＦＲ回線電流Ａfrが正常値より異常に少なく（↓）、ＦＫＲ回線電圧Ｖfkr が正常値より異常に低く（↓）、ＦＫＲ回線電流Ａfkr が正常値より異常に多く（↑）、接地抵抗Ωｃが１ＭΩを下回っていると（×）、ＦＲ回線・ＦＫＲ回線間でのリークや，運転方向回線における地気発生，回線中のケーブルまたは接続箇所浸水といった異常発生原因の候補が挙げられるようになっている。

また（図２（ａ）の判定表の第４行目を参照）、同じ下り部分回路３２が受電側になっているときに（Ｍ）、やはり下り部分回路３２側の運転方向回線状態量検出回路５２で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωについて、ＦＲ回線電圧ＶfrとＦＲ回線電流Ａfrが正常値の適正範囲に収まっており（○）、ＦＫＲ回線電圧Ｖfkr が正常値より異常に低く（↓）、ＦＫＲ回線電流Ａfkr が正常値より異常に少なく（↓）、接地抵抗Ωｃが１ＭΩ以上で適正範囲に収まっていると（○）、ＦＫＲ回線の直列抵抗増大や，回線中の接続箇所不良，リレーＴＲ，ＨＳＬＲの接点不良，ＦＫＲ変圧整流器不良といった異常発生原因の候補が挙げられるようになっている。

出力部５４は（図１（ｃ）参照）、ノート形コンピュータの液晶パネル表示画面と、遠方監視装置へリレー接点などで出力するイメージとを図示したが、保守要員にビジュアルな表示で直ちに通報する態様であれ、適宜な時の解析に備えてデータ記録する態様であれ、判定部５３の判定結果を出力することができれば良く、運転方向回線状態量検出回路５１，５２の検出結果も出力できれば尚良く、判定部５３と一体的に実装されていても別体で具現化されていても良く、紙媒体等へ印刷出力するプリンタであっても良く、音声や警報音等を出すスピーカであっても良く、通信回線やネットワークを利用したデータ電送手段であっても良い。

この実施例１の常態監視装置５０（単線自動閉そく装置常態監視装置）について、その使用態様及び動作を説明する。

この常態監視装置５０は、単線自動閉そく装置３０と運転方向回線３６〜３８の状態を常日頃から監視し続けることで障害の予兆を早期に発見するためのものであり、単線自動閉そく装置３０や運転方向回線３６〜３８の設置と同時に単線区間線路１０に対して設置しても良く、既存の単線自動閉そく装置３０や運転方向回線３６〜３８が稼動しているところに追加設置しても良く、その際、運転方向Ｍを取り込めるよう単線自動閉そく装置３０を一部改造するとともに、運転方向回線状態量の測定値Ｖ，Ａ，Ωを検出できるよう運転方向回線３６〜３８に運転方向回線状態量検出回路５１，５２を付設する。運転方向回線３６〜３８の送受電電力を安定化させる必要があれば、運転方向回線変圧整流器５５も設け、その電力が単線自動閉そく装置３０と運転方向回線３６〜３８に供給されるようにする。

そして、連動装置の制御下で又は単独で単線自動閉そく装置３０も運転方向回線３６〜３８も正常に動作していることを既製の治具での検査や測定値Ｖ，Ａ，Ωの目視読取などで確認し、確認が得られたら、常態監視装置５０特にその判定部５３を初期化モードで動作させて、運転方向Ｍが上り方向設定になっているときの測定値Ｖ，Ａ，Ωと、運転方向Ｍが下り方向設定になっているときの測定値Ｖ，Ａ，Ωとを、以後の適否判定の基準となる正常値としてデータ保持させる。こうして常態監視の準備が調うので常態監視装置５０を動作させる。単線自動閉そく装置３０が動作している時は出来るだけ常態監視装置５０も動作させて、継続的に監視する。

そうすると、単線自動閉そく装置３０や運転方向回線３６〜３８に障害が発生して単線自動閉そく装置３０が正常に動作しなくなった場合はもちろん、単線自動閉そく装置３０や運転方向回線３６〜３８が正常に動作している常態時にも、常態監視装置５０が動作して、随時、測定値Ｖ，Ａ，Ωの適否が判定される。具体的には測定値Ｖ，Ａ，Ωについて、より具体的には上り部分回路３１側の送受電時のＦＲ回線電圧ＶfrとＦＫＲ回線電圧Ｖfkr とＦＲ回線電流ＡfrとＦＫＲ回線電流Ａfkr と接地抵抗Ωｃと更には上り下り部分回路３２側の送受電時のＦＲ回線電圧ＶfrとＦＫＲ回線電圧Ｖfkr とＦＲ回線電流ＡfrとＦＫＲ回線電流Ａfkr と接地抵抗Ωｃとの夫々について、正常値・基準値取得時からの経時変化が±５％や±１０％といった所定割合や１ＭΩ等の所定値を超えたか否かが調べられ、超えていれば、近い将来に障害の発生する可能性が高まっているとして、異常と判定される。また、それらの測定値の複数に異常が検知されると、異常箇所と異常内容との候補が挙げられる。さらに、その旨が出力部５４にて保守要員等に通報される。

このように、この常態監視装置５０（単線自動閉そく装置常態監視装置）は、運転方向回線３６〜３８に対して単線自動閉そく装置３０が送電または受電する電圧および電流を常時監視し、運転方向回線３６〜３８において接続不良などの原因により回線抵抗等が正常状態より変化したことを検知することにより、単線自動閉そく装置３０に障害が発生するに至らない軽微の異常が発生した状態で、警報を発生する。また、運転方向回線３６〜３８の不良時には、接地抵抗の異常である地気の発生がしばしば見られるため、その検知もおこなう。さらに、異常を検知した場合は、その異常内容を判定して、保全要員に提案する。これらの判定内容は、運転方向回線３６〜３８に係る異常の発見であり、判定結果の出力内容は、異常の原因となる候補の列挙であり、予兆検知や概略原因出力である。これは異常が発見されても、その復旧には障害発生時のように寸秒を争うものではなく、日にち単位の時間的な余裕があるため、これで十分と考えられるからである。

常態監視装置５０を既述した従来の機器監視装置と対比すると、既述した機器監視装置は、障害発生時に両端駅の単線自動閉そく装置の動作に関する殆ど全て情報を収集することによって障害箇所を特定する機能を発揮する装置であるのに対し、本発明の常態監視装置５０は、運転方向回線の電圧・電流の動作状態の監視を行なうことにより、片方の駅のみでも機能を発揮できるシンプルな装置となっている。
すなわち、常態監視装置５０は、単線自動閉そく装置の動作モードと単線自動閉そく装置の一部を構成する運転方向回線の運用状態における動作電圧・電流を知得し、正常状態と設備に何等かの異常が発生して動作電圧・電流に変化が発生した場合の変化を比較することにより、単線自動閉そく装置に障害が発生する以前に異常を検知・知得すると共に、概略異常内容を解析・表示する機能を有している。

そのため、障害や異常の発生原因箇所の厳密な特定までは叶わないが、単線自動閉そく装置における障害の発生原因箇所の殆どを占める運転方向回線について、障害となる以前に、障害の予兆となる異常を検知・知得し、その発生を監視箇所に伝送して概略異常内容を表示することにより、保全要員は異常原因を除去・復旧し単線自動閉そく装置の障害を未然に防止することが可能となる。
また、万一突然単線自動閉そく装置に障害が発生した場合においても、上記と同様の原理により、概略障害原因の探求が可能なため、障害発生時の復旧時間を短縮することが可能となる。そのため、障害発生の予防にとどまらず、障害発生時においても、有用なものとなっている。

要する、常態監視装置５０は、負荷抵抗の変動により、回路に流れる電圧および電流がオーミックに変動することを利用し、運転方向回線の異常による運転方向回線の直列抵抗の変動を間接的に検知し、運転方向回線が機能を失う以前の軽微な異常の内に異常発生の警報を出すものである。そのため、単線自動閉そく装置の運転方向回線の保全において、常態監視装置５０を使用することにより、今迄なされていなかった設備の正常状態からの変化を把握することができ、その結果、設備の異常の発見が可能となり、障害発生に至る以前の予防保全が可能となる。また、予防保全として発見できない突然の障害の発生（例えば通信ケーブルに対する散弾銃の発砲による通信ケーブル損傷）などにおいても、発生した障害の原因について、かなりの内容の把握が常態監視装置５０により可能となるため、障害復旧時間の短縮が可能となる。

［その他］
なお、本発明の常態監視装置５０は、運転方向回線３６〜３８に係る抵抗値の経時変化による単線自動閉そく装置３０の障害の予兆となる異常を早期に検出することを主眼とするものであるから、判定部５３では、運転方向回線３６〜３８に係る抵抗値をより直接的に表すものとして測定値Ｖ，Ａから演算にて抵抗推定値を算出し、例えば［電圧Ｖ／電流Ａ］を算出し、より具体的には［ＦＲ回線電圧Ｖfr／ＦＲ回線電流Ａfr］や［ＦＫＲ回線電圧Ｖfkr ／ＦＫＲ回線電流Ａfkr ］を算出し、その抵抗推定値に係る正常値・基準値からの経時変化に応じて異常の有無を判定するようにしても良い。

また、運転方向回線状態量検出回路５１，５２の検出する運転方向回線状態量は、上述したものに限られる訳でなく、上述したものに加えて又は代えて、例えば、電圧Ｖとしては運転方向回線３６〜３８の夫々と接地ＧＮＤとの間の電圧、電流Ａとしては電線３７の通電電流や運転方向回線３６〜３８の合計電流、接地抵抗Ωとしては電線３６，３８の夫々と接地ＧＮＤとの間の抵抗などを検出するようにしても良い。

さらに、上記実施例では、単線自動閉そく装置３０の中間部分回路３３の所では、運転方向回線３６〜３８の状態量を検出していなかったが、そこにも運転方向回線状態量検出回路５１，５２と同様の回路を付設するとともに、その測定値Ｖ，Ａ，Ωも取得して適否判定するように判定部５３の機能を拡張しても良い。このように、駅中間の閉そく信号機１３の設置箇所における運転方向回線３６〜３８の電圧Ｖや，電流Ａ，接地抵抗Ωを監視することで、異常状態の検知や異常内容の絞り込みの精度を上げることができる。

また、上記実施例では、単線自動閉そく装置３０の上り部分回路３１側の運転方向回線状態量検出回路５１も下り部分回路３２側の運転方向回線状態量検出回路５２も一台の判定部５３に接続されている構成例を図示したが、判定部５３は分散設置されたコンピュータ群などで具体化しても良く、さらに、運転方向回線状態量検出回路５１で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωに基づく判定は、上り部分回路３１側のコンピュータで行い、運転方向回線状態量検出回路５２で検出した測定値Ｖ，Ａ，Ωに基づく判定は、下り部分回路３２側のコンピュータで行うようにしても良い。

１０…単線区間線路、１１…停車場（起点側Ａ駅，上り方Ａ駅）、
１２…停車場（終点側Ｂ駅，下り方Ｂ駅）、１３…閉そく信号機、
２１…運転方向てこ（上り方）、２２…運転方向てこ（下り方）、
３０…単線自動閉そく装置（運転方向リレー回路）、
３１…上り部分回路、３２…下り部分回路、３３…中間部分回路、
３６…電線（ＦＫＲ回線，梃子回線，運転方向回線）、
３７…電線（ＦＫＲ回線およびＦＲ回線，梃子回線，運転方向回線）、
３８…電線（ＦＲ回線，梃子回線，運転方向回線）、
５０…常態監視装置（単線自動閉そく装置常態監視装置）、
５１，５２…運転方向回線状態量検出回路（電圧，電流，接地抵抗）、
５３…判定部（抵抗値経時変化判定）、５４…出力部（表示，送信，記録）、
５５…運転方向回線変圧整流器（リレー駆動電流供給部）

Claims (2)

1. 単線自動閉そく装置の運転方向を取得する運転方向取得手段と、前記単線自動閉そく装置の運転方向回線に係る電圧と電流を検出する運転方向回線状態量検出回路と、前記運転方向回線に係る抵抗値の経時変化による前記単線自動閉そく装置の障害の予兆となる異常の有無を前記運転方向と前記電圧の初期取得値からの変化と前記電流の初期取得値からの変化とに基づいて判定する判定部とを備えた単線自動閉そく装置常態監視装置であって、
   前記判定部が、前記異常が有ると判定したとき、前記運転方向回線状態量検出回路で検出した複数の状態量に係る異常の有無の組み合わせに基づいて異常箇所と異常内容との候補を挙げることも行うようになっていることを特徴とする単線自動閉そく装置常態監視装置。
2. 前記運転方向回線状態量検出回路が、前記運転方向回線に係る接地抵抗も検出するものであり、前記判定部が、前記異常の有無の判定を前記運転方向と前記電圧と前記電流と前記接地抵抗とに基づいて行うようになっていることを特徴とする請求項１記載の単線自動閉そく装置常態監視装置。

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