レール欠線部検出装置
【課題】鉄道レールを走行する車両に搭載可能で、分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置を提供する。
【解決手段】１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かに相当するいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、これらのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する信号処理回路と、を備える。
【解決手段】１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かに相当するいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、これらのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する信号処理回路と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道レールを走行する車両に搭載可能で、分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道レールを分岐させるための分岐器には、車輪のフランジが通過することができるように欠線部といわれる隙間が存在する。
【０００３】
通常の車両の車輪が通過する際には、車輪の直径に対して隙間が十分に小さいために、この隙間に落下することなく通過することができる。これに対して、検測車両に搭載される検査機器またはそれに付随する機器またはローラ等の部品の中には、この隙間に落下してしまうものがある。
【０００４】
例えば、検測車両として探傷車両を例にとると、探傷車両にはレールの欠陥を検出するための探傷装置が搭載されており、この探傷装置のセンサは、レールの頭頂面に対して確実に接触するように、付勢手段によって常時レールの頭頂面に向かって付勢されている。そのため、欠線部を通過する際に、欠線部に落下してセンサが損傷する問題がある。
【０００５】
このように機器が欠線部に落下する問題を解決するためのものとしては、特許文献１に記載する分岐器通過機構が知られている。この特許文献１では、基準ビームに欠線部に落下する可能性のある測定用接触子が設けられており、さらに基準ビームには測定用接触子から長手方向に離間して欠線部通過用ローラが設けられている。欠線部に差し掛って、測定用探触子が欠線部に入ると、欠線部通過用ローラが被測定レールに近づき接触して、測定用接触子が欠線部に落下することを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７５９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるような分岐器通過機構は適用できる構造が限定されて汎用性に欠ける、という課題がある。また、欠線部において接触子がある程度落ち込むことを防ぐことができず、事前に欠線部を検出して対処することができない、という課題がある。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、汎用性があり、且つ、欠線部を検出して事前の対処を可能にすることができるレール欠線部検出装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、レールを走行する車両に搭載可能で、レールの分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置であって、
１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かを表すいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサと、
前記少なくとも３つのセンサからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記少なくとも３つのセンサは、その中から選択された２つのセンサからなる第１のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持つように設定され、同時に、第１のセンサ対とは構成センサを完全に同一としない２つのセンサからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対のいずれか一方のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１２】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１３】
少なくとも１つのセンサは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサは、レールの幅方向の他方側に配置されることを特徴とする。
【００１４】
前記少なくとも３つのセンサは、レールの幅方向の一方側に配置されるセンサと他方側に配置されるセンサとで複数のセンサ対を構成しており、前記判定手段は、いずれかのセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１５】
前記判定手段は、前記レールの幅方向の一方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合、又は、前記レールの幅方向の他方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合には、欠線部ではないと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数のセンサからの検知信号の組み合わせによって、レールの欠線部を検出するために、欠線部の誤検出を防ぎつつ、自動的にレールの欠線部を検出することができる。このセンサを任意の車両に搭載することによって汎用性を持たせることができ、欠線部に車両が到達したことを検出することができるので、この検出結果をその後の様々な処理に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるレール欠線部検出装置の全体概略図である。
【図２】センサの配置例を表すケース本体の底面図である。
【図３】分岐器を表す平面図である。
【図４】図３の欠線部Ｇの拡大図である。
【図５】本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合の一例を表す説明平面図である。
【図６】本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合の他の例を表す説明平面図である。
【図７】信号処理回路の回路図の一例を表す図である。
【図８】センサの他の配置例を表すケース本体の底面図である。
【図９】図８の場合の信号処理回路の論理回路図である。
【図１０】図８の例による本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合を表す説明平面図である。
【図１１】センサのさらに他の配置例を表すケース本体の底面図である。
【図１２】図１１の場合の信号処理回路の論理回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、レール欠線部検出装置１０は、大まかに、車両に取り付けられる本体ケース１２と、センサ１４と、信号処理回路１６と、出力装置１８と、を備える。本体ケース１２は、レールに上方から対向するように、レールの長手方向に平行に延びる長手方向１２ａとレールの幅方向に延びる短手方向１２ｂとを備えている。本体ケース１２の下側には、複数のセンサ１４が取り付けられており、その検知領域が下方のレールの領域になるように配置される。
【００２０】
センサ１４としては、検知領域における物体、即ちレールの存在／不存在を検知することができるものであればよく、例えば、金属センサ（近接センサ）、距離センサ、光電センサ、と一般的に称されるものを使用することができ、その測定原理は任意の原理を利用可能である。好ましくは非接触に検出するものがよいが、欠線部への落ち込みが可能なセンサであれば、例えば欠線部への落ち込みを加速度等によって検出するものでもよい。
【００２１】
センサ１４は、少なくとも３つ設けることができ、その配置例としては、図２に示したように３つのセンサ１４を配置する場合に、互いに長手方向１２ａ、即ちレールの長手方向に離間し、且つ交互に短手方向１２ｂ、即ちレールの幅方向の側が変わるように配置されるとよく、少なくとも１つのセンサ１４ａは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサ１４ｂ、１４ｃは、レールの幅方向の他方側に配置される。そうして、レールの幅方向の一方側に配置されたセンサ１４ａと、レールの幅方向の他方側に配置されたセンサ１４ｂまたは１４ｃとの組み合わせによるセンサ対が構成される。
【００２２】
より詳細に説明すると、複数のセンサ１４の中から選択された２つのセンサ１４ａ、１４ｂからなる第１のセンサ対の相対配置が、本体ケース１２の短手方向１２ｂ、即ちレールの幅方向に離間し、且つ、その２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対して角度θを持つように設定され、同時に、第１のセンサ対を構成する１つのセンサ１４ａを含む２つのセンサ１４ａ、１４ｃからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、且つ、その２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して角度−θを持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定される。
【００２３】
各センサ１４からの検知信号は、信号処理回路１６へと送出される。信号処理回路１６は、センサ１４からの検知信号によって欠線部か否かを判定し、欠線部であると判定した場合に欠線部検出信号を生成する判定手段を構成する。欠線部検出信号は、出力装置１８へと送出される。出力装置１８は、警報を鳴らす警報回路、警報表示を行う表示回路とすることができ、視覚的または聴覚的に欠線部であることを表示する手段とすることができるが、これに限るものではない。出力装置１８は全く省略することも可能である。
【００２４】
図３は分岐器を表し、図４はその欠線部Ｇの拡大図を表している。図３及び図４において、太線で示す部分はレール上を走行する車輪のフランジが通過する側を表している。欠線部においては、軌道が交差するために、交差部において屈曲する２つのレールＲ１、Ｒ２と、２つのレールＲ１、Ｒ２との延長線上にあって先端が尖ったレールＲ３とが設けられ、これらのレールＲ１とレールＲ３、レールＲ２とレールＲ３の間に車輪のフランジが通過するための隙間が形成されている。
【００２５】
レールＲ１とレールＲ３との連続性、レールＲ２とレールＲ３との連続性を考慮すると、レールＲ１、Ｒ２の屈曲角度及びレールＲ３の先端の角度は、少なくとも局所的に見て、全て同じ角度φとなっていることが理想的である。
【００２６】
以上のように構成されるレール欠線部検出装置１０の作用を説明する。
【００２７】
レール欠線部検出装置１０は、検測車両等の先頭付近に配置されると好ましく、本体ケース１２は、車両が走行する一対のレールの真上になるようにそれぞれ配置される。
【００２８】
車両が欠線部でない通常のレール上を走行している場合、各センサ１４の検知領域にはレールが存在しているために、各センサ１４の検知信号はいずれもレールが存在していることを表す信号（存在信号という）となる。
【００２９】
１つの本体ケース１２が欠線部に差し掛かると、そのレールに対応する本体ケース１２の各センサ１４の一部の検知領域にはレールが存在しなくなるために、検知信号はレールが存在していないことを表す信号（非存在信号という）となる。
【００３０】
ここで、図５に示すように、車両がレールＲ１からレールＲ３へと走行する場合（またはその逆）には、センサ１４ａと１４ｂとが隙間の上方にあって非存在信号を出力し、センサ１４ｃがレールの上方にあって存在信号を出力する状態が発生する（図５（ｂ））。つまり、第１のセンサ対が非存在信号を出力する状態となる。
【００３１】
また、図６に示すように、車両がレールＲ２からレールＲ３へと走行する場合（またはその逆）には、センサ１４ａと１４ｃとが隙間の上方にあって非存在信号を出力し、センサ１４ｂがレールの上方にあって存在信号を出力する状態が発生する（図６（ｂ））。つまり、第２のセンサ対が非存在信号を出力する状態となる。
【００３２】
従って、信号処理回路１６は、各センサ１４からの検知信号に基づき、上記状態を検出した場合に欠線部を検出したものと判定する。
【００３３】
また、この例では、常にいずれかのセンサ１４はレール上にあるように設定されているが、何らかの状況により全てのセンサ１４が非存在信号を出力した場合にも、信号処理回路１６は、欠線部を検出したものと判定する。
【００３４】
図７は、センサの組み合わせにより欠線部と判定することができる信号処理回路１６の回路図を表す。信号処理回路１６は、センサ１４ａからの非存在信号によってＯＮとなるスイッチ２０ａと、センサ１４ｂ、１４ｃからの非存在信号によってＯＮとなり並列に接続されたスイッチ２０ｂ、２０ｃとが直列に接続されており、これの回路は、出力装置１８としての警報回路に接続されている。この構成によって、第１のセンサ対（センサ１４ａと１４ｂ）が非存在信号を出力した場合、第２のセンサ対（センサ１４ａとセンサ１４ｃ）が非存在信号を出力した場合、及び全てのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが非存在信号を出力した場合に、信号処理回路１６が導通し、即ち、欠線部検出信号が生成され、警報回路が動作して警報を発して欠線部であることを知らしめることができる。
【００３５】
一方、欠線部でない通常のレール上を走行中において、車両に横揺れがありまたはカーブを走行中にレールの片側に相当するセンサ１４がレールから外れて非存在信号を出力することがある。そのような場合には、センサ１４ａのみが非存在信号を出力するか、またはセンサ１４ｂ、１４ｃのみが非存在信号を出力するか、またはいずれかの１つのセンサのみが非存在信号を出力することになる。よって、図７に示す回路は非導通のままであるため欠線部検出信号は生成されず、警報回路が動作することはなく、誤警報を防ぐことができる。
【００３６】
このように、信号処理回路１６では、複数のセンサの組み合わせにより、予め定めておいた組み合わせに該当するセンサが非存在信号を出力した場合に、欠線部と判定するために、正しい検出を自動的に行うことができる。
【００３７】
尚、信号処理回路１６としては、図７に示す回路に限定されるものではなく、図１に示す論理回路に基づく、任意のハードウェアまたはソフトウェアによる処理を行うことができる。
【００３８】
前記センサ対を結ぶ線の傾斜角度θは、欠線部のレールＲ１、Ｒ２の屈曲角度または、レールＲ３の先端の角度φと等しいかまたは近傍の角度となっているとよい。これによって、１つのセンサ対を構成する２つのセンサが必ず欠線部において両方共に非存在信号を出力する状態を発生させることができる。
【００３９】
信号処理回路１６によって生成された欠線部検出信号は、出力装置１８へと送出される代わりにまたは送出されると共に、欠線部付近において何らかの処理が必要な他の装置へと直接、送出されるようにすることが可能である。
【００４０】
例えば、この欠線部検出信号をトリガとして、探傷装置をレールから離反するように上昇させるべくアクチュエータを作動させるようにすることが可能である。
【００４１】
または、この欠線部検出信号をトリガとして、車両の走行に同期して時系列データを取得しその記録を行っている装置に対して、欠線部におけるデータであることを識別するための識別マーカを関連付けて記録させることも可能である。欠線部における時系列データと、それ以外のレール部分の時系列データとを識別することで、時系列データの正確な解析を行うことができる。
【００４２】
または、この欠線部検出信号を、キロ程（軌道情報）を検出するための基準マーカとして使用することもできる。
【００４３】
また、以上説明した実施形態では、３つのセンサを用いていたが、４つ以上のセンサを設けることも可能であり、その配置も任意のものとすることができる。
【００４４】
図８は、４つのセンサ１４を用いた一例を示している。この場合には、センサ１４ａの近傍に別のセンサ１４ｄが設けられる。複数のセンサ１４の中から選択された第１のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対してθの角度をなし、第２のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ｃ、１４ｄを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して−θの角度をなす他に、さらに別の第３のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ｄ、１４ｂを結ぶ線Ｌ３がレールの長手方向に対してθ’（≠θ）の角度をなし、さらに別の第４のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ４がレールの長手方向に対して−θ’の角度をなしている。
【００４５】
図９は、図８の例の場合の信号処理回路の動作を表す論理回路図、図１０は欠線部に差し掛かったときの状態を表している。この例では、センサから非存在信号が出力されたときに、ハイとなる信号が論理回路の対応する端子に入力されるものとする。第１〜第４のセンサ対のうちのいずれかのセンサ対を構成する２つのセンサが両方共に非存在信号を出力する場合、及び全てのセンサが非存在信号を出力する場合に、少なくとも欠線部検出信号を出力することができる。
【００４６】
欠線部におけるレールＲ１、Ｒ２の屈曲角度またはレールＲ３の先端の角度φは、分岐器の種類によって異なるが、図８の例においては、角度θが角度φと等しいかまたは近傍の範囲にある場合に限らず、角度θ’が角度φと等しいか近傍のある場合においても、欠線部を検出することができるため、適用範囲を広げることができる。
【００４７】
尚、図８では、センサ１４ｄをセンサ１４ａに対してレールの長手方向にずらして配置していたが、センサ１４ａに対してレールの幅方向にずらして配置してもよい。
【００４８】
図１１は、５つのセンサ１４を用いた一例を示している。この例では、センサ１４ｂ、１４ｃの近傍に別のセンサ１４ｅ、１４ｆが設けられる。複数のセンサ１４の中から選択された第１のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対してθの角度をなし、第２のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して−θの角度をなす他に、さらに別の第３のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｅを結ぶ線Ｌ３がレールの長手方向に対してθ’の角度をなし、さらに別の第４のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｆを結ぶ線Ｌ４がレールの長手方向に対して−θ’の角度をなしている。
【００４９】
図１２は、図１１の例の場合の信号処理回路の動作を表す図９と同様の論理回路図を表している。この例では、第１〜第４のセンサ対のうちのいずれかのセンサ対を構成する２つのセンサが両方共に非存在信号を出力する場合、及び全てのセンサが非存在信号を出力する場合に、少なくとも欠線部検出信号を出力することができる。
【００５０】
この図１１に示す構成によっても図８に示す場合と同様の作用・効果が得られる。
【符号の説明】
【００５１】
１０ レール欠線部検出装置
１４（１４ａ〜１４ｆ） センサ
１６ 信号処理回路（判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道レールを走行する車両に搭載可能で、分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道レールを分岐させるための分岐器には、車輪のフランジが通過することができるように欠線部といわれる隙間が存在する。
【０００３】
通常の車両の車輪が通過する際には、車輪の直径に対して隙間が十分に小さいために、この隙間に落下することなく通過することができる。これに対して、検測車両に搭載される検査機器またはそれに付随する機器またはローラ等の部品の中には、この隙間に落下してしまうものがある。
【０００４】
例えば、検測車両として探傷車両を例にとると、探傷車両にはレールの欠陥を検出するための探傷装置が搭載されており、この探傷装置のセンサは、レールの頭頂面に対して確実に接触するように、付勢手段によって常時レールの頭頂面に向かって付勢されている。そのため、欠線部を通過する際に、欠線部に落下してセンサが損傷する問題がある。
【０００５】
このように機器が欠線部に落下する問題を解決するためのものとしては、特許文献１に記載する分岐器通過機構が知られている。この特許文献１では、基準ビームに欠線部に落下する可能性のある測定用接触子が設けられており、さらに基準ビームには測定用接触子から長手方向に離間して欠線部通過用ローラが設けられている。欠線部に差し掛って、測定用探触子が欠線部に入ると、欠線部通過用ローラが被測定レールに近づき接触して、測定用接触子が欠線部に落下することを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７５９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるような分岐器通過機構は適用できる構造が限定されて汎用性に欠ける、という課題がある。また、欠線部において接触子がある程度落ち込むことを防ぐことができず、事前に欠線部を検出して対処することができない、という課題がある。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、汎用性があり、且つ、欠線部を検出して事前の対処を可能にすることができるレール欠線部検出装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、レールを走行する車両に搭載可能で、レールの分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置であって、
１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かを表すいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサと、
前記少なくとも３つのセンサからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記少なくとも３つのセンサは、その中から選択された２つのセンサからなる第１のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持つように設定され、同時に、第１のセンサ対とは構成センサを完全に同一としない２つのセンサからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対のいずれか一方のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１２】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１３】
少なくとも１つのセンサは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサは、レールの幅方向の他方側に配置されることを特徴とする。
【００１４】
前記少なくとも３つのセンサは、レールの幅方向の一方側に配置されるセンサと他方側に配置されるセンサとで複数のセンサ対を構成しており、前記判定手段は、いずれかのセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする。
【００１５】
前記判定手段は、前記レールの幅方向の一方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合、又は、前記レールの幅方向の他方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合には、欠線部ではないと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数のセンサからの検知信号の組み合わせによって、レールの欠線部を検出するために、欠線部の誤検出を防ぎつつ、自動的にレールの欠線部を検出することができる。このセンサを任意の車両に搭載することによって汎用性を持たせることができ、欠線部に車両が到達したことを検出することができるので、この検出結果をその後の様々な処理に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるレール欠線部検出装置の全体概略図である。
【図２】センサの配置例を表すケース本体の底面図である。
【図３】分岐器を表す平面図である。
【図４】図３の欠線部Ｇの拡大図である。
【図５】本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合の一例を表す説明平面図である。
【図６】本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合の他の例を表す説明平面図である。
【図７】信号処理回路の回路図の一例を表す図である。
【図８】センサの他の配置例を表すケース本体の底面図である。
【図９】図８の場合の信号処理回路の論理回路図である。
【図１０】図８の例による本発明のレール欠線部検出装置が欠線部に差し掛かった場合を表す説明平面図である。
【図１１】センサのさらに他の配置例を表すケース本体の底面図である。
【図１２】図１１の場合の信号処理回路の論理回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、レール欠線部検出装置１０は、大まかに、車両に取り付けられる本体ケース１２と、センサ１４と、信号処理回路１６と、出力装置１８と、を備える。本体ケース１２は、レールに上方から対向するように、レールの長手方向に平行に延びる長手方向１２ａとレールの幅方向に延びる短手方向１２ｂとを備えている。本体ケース１２の下側には、複数のセンサ１４が取り付けられており、その検知領域が下方のレールの領域になるように配置される。
【００２０】
センサ１４としては、検知領域における物体、即ちレールの存在／不存在を検知することができるものであればよく、例えば、金属センサ（近接センサ）、距離センサ、光電センサ、と一般的に称されるものを使用することができ、その測定原理は任意の原理を利用可能である。好ましくは非接触に検出するものがよいが、欠線部への落ち込みが可能なセンサであれば、例えば欠線部への落ち込みを加速度等によって検出するものでもよい。
【００２１】
センサ１４は、少なくとも３つ設けることができ、その配置例としては、図２に示したように３つのセンサ１４を配置する場合に、互いに長手方向１２ａ、即ちレールの長手方向に離間し、且つ交互に短手方向１２ｂ、即ちレールの幅方向の側が変わるように配置されるとよく、少なくとも１つのセンサ１４ａは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサ１４ｂ、１４ｃは、レールの幅方向の他方側に配置される。そうして、レールの幅方向の一方側に配置されたセンサ１４ａと、レールの幅方向の他方側に配置されたセンサ１４ｂまたは１４ｃとの組み合わせによるセンサ対が構成される。
【００２２】
より詳細に説明すると、複数のセンサ１４の中から選択された２つのセンサ１４ａ、１４ｂからなる第１のセンサ対の相対配置が、本体ケース１２の短手方向１２ｂ、即ちレールの幅方向に離間し、且つ、その２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対して角度θを持つように設定され、同時に、第１のセンサ対を構成する１つのセンサ１４ａを含む２つのセンサ１４ａ、１４ｃからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、且つ、その２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して角度−θを持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定される。
【００２３】
各センサ１４からの検知信号は、信号処理回路１６へと送出される。信号処理回路１６は、センサ１４からの検知信号によって欠線部か否かを判定し、欠線部であると判定した場合に欠線部検出信号を生成する判定手段を構成する。欠線部検出信号は、出力装置１８へと送出される。出力装置１８は、警報を鳴らす警報回路、警報表示を行う表示回路とすることができ、視覚的または聴覚的に欠線部であることを表示する手段とすることができるが、これに限るものではない。出力装置１８は全く省略することも可能である。
【００２４】
図３は分岐器を表し、図４はその欠線部Ｇの拡大図を表している。図３及び図４において、太線で示す部分はレール上を走行する車輪のフランジが通過する側を表している。欠線部においては、軌道が交差するために、交差部において屈曲する２つのレールＲ１、Ｒ２と、２つのレールＲ１、Ｒ２との延長線上にあって先端が尖ったレールＲ３とが設けられ、これらのレールＲ１とレールＲ３、レールＲ２とレールＲ３の間に車輪のフランジが通過するための隙間が形成されている。
【００２５】
レールＲ１とレールＲ３との連続性、レールＲ２とレールＲ３との連続性を考慮すると、レールＲ１、Ｒ２の屈曲角度及びレールＲ３の先端の角度は、少なくとも局所的に見て、全て同じ角度φとなっていることが理想的である。
【００２６】
以上のように構成されるレール欠線部検出装置１０の作用を説明する。
【００２７】
レール欠線部検出装置１０は、検測車両等の先頭付近に配置されると好ましく、本体ケース１２は、車両が走行する一対のレールの真上になるようにそれぞれ配置される。
【００２８】
車両が欠線部でない通常のレール上を走行している場合、各センサ１４の検知領域にはレールが存在しているために、各センサ１４の検知信号はいずれもレールが存在していることを表す信号（存在信号という）となる。
【００２９】
１つの本体ケース１２が欠線部に差し掛かると、そのレールに対応する本体ケース１２の各センサ１４の一部の検知領域にはレールが存在しなくなるために、検知信号はレールが存在していないことを表す信号（非存在信号という）となる。
【００３０】
ここで、図５に示すように、車両がレールＲ１からレールＲ３へと走行する場合（またはその逆）には、センサ１４ａと１４ｂとが隙間の上方にあって非存在信号を出力し、センサ１４ｃがレールの上方にあって存在信号を出力する状態が発生する（図５（ｂ））。つまり、第１のセンサ対が非存在信号を出力する状態となる。
【００３１】
また、図６に示すように、車両がレールＲ２からレールＲ３へと走行する場合（またはその逆）には、センサ１４ａと１４ｃとが隙間の上方にあって非存在信号を出力し、センサ１４ｂがレールの上方にあって存在信号を出力する状態が発生する（図６（ｂ））。つまり、第２のセンサ対が非存在信号を出力する状態となる。
【００３２】
従って、信号処理回路１６は、各センサ１４からの検知信号に基づき、上記状態を検出した場合に欠線部を検出したものと判定する。
【００３３】
また、この例では、常にいずれかのセンサ１４はレール上にあるように設定されているが、何らかの状況により全てのセンサ１４が非存在信号を出力した場合にも、信号処理回路１６は、欠線部を検出したものと判定する。
【００３４】
図７は、センサの組み合わせにより欠線部と判定することができる信号処理回路１６の回路図を表す。信号処理回路１６は、センサ１４ａからの非存在信号によってＯＮとなるスイッチ２０ａと、センサ１４ｂ、１４ｃからの非存在信号によってＯＮとなり並列に接続されたスイッチ２０ｂ、２０ｃとが直列に接続されており、これの回路は、出力装置１８としての警報回路に接続されている。この構成によって、第１のセンサ対（センサ１４ａと１４ｂ）が非存在信号を出力した場合、第２のセンサ対（センサ１４ａとセンサ１４ｃ）が非存在信号を出力した場合、及び全てのセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが非存在信号を出力した場合に、信号処理回路１６が導通し、即ち、欠線部検出信号が生成され、警報回路が動作して警報を発して欠線部であることを知らしめることができる。
【００３５】
一方、欠線部でない通常のレール上を走行中において、車両に横揺れがありまたはカーブを走行中にレールの片側に相当するセンサ１４がレールから外れて非存在信号を出力することがある。そのような場合には、センサ１４ａのみが非存在信号を出力するか、またはセンサ１４ｂ、１４ｃのみが非存在信号を出力するか、またはいずれかの１つのセンサのみが非存在信号を出力することになる。よって、図７に示す回路は非導通のままであるため欠線部検出信号は生成されず、警報回路が動作することはなく、誤警報を防ぐことができる。
【００３６】
このように、信号処理回路１６では、複数のセンサの組み合わせにより、予め定めておいた組み合わせに該当するセンサが非存在信号を出力した場合に、欠線部と判定するために、正しい検出を自動的に行うことができる。
【００３７】
尚、信号処理回路１６としては、図７に示す回路に限定されるものではなく、図１に示す論理回路に基づく、任意のハードウェアまたはソフトウェアによる処理を行うことができる。
【００３８】
前記センサ対を結ぶ線の傾斜角度θは、欠線部のレールＲ１、Ｒ２の屈曲角度または、レールＲ３の先端の角度φと等しいかまたは近傍の角度となっているとよい。これによって、１つのセンサ対を構成する２つのセンサが必ず欠線部において両方共に非存在信号を出力する状態を発生させることができる。
【００３９】
信号処理回路１６によって生成された欠線部検出信号は、出力装置１８へと送出される代わりにまたは送出されると共に、欠線部付近において何らかの処理が必要な他の装置へと直接、送出されるようにすることが可能である。
【００４０】
例えば、この欠線部検出信号をトリガとして、探傷装置をレールから離反するように上昇させるべくアクチュエータを作動させるようにすることが可能である。
【００４１】
または、この欠線部検出信号をトリガとして、車両の走行に同期して時系列データを取得しその記録を行っている装置に対して、欠線部におけるデータであることを識別するための識別マーカを関連付けて記録させることも可能である。欠線部における時系列データと、それ以外のレール部分の時系列データとを識別することで、時系列データの正確な解析を行うことができる。
【００４２】
または、この欠線部検出信号を、キロ程（軌道情報）を検出するための基準マーカとして使用することもできる。
【００４３】
また、以上説明した実施形態では、３つのセンサを用いていたが、４つ以上のセンサを設けることも可能であり、その配置も任意のものとすることができる。
【００４４】
図８は、４つのセンサ１４を用いた一例を示している。この場合には、センサ１４ａの近傍に別のセンサ１４ｄが設けられる。複数のセンサ１４の中から選択された第１のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対してθの角度をなし、第２のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ｃ、１４ｄを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して−θの角度をなす他に、さらに別の第３のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ｄ、１４ｂを結ぶ線Ｌ３がレールの長手方向に対してθ’（≠θ）の角度をなし、さらに別の第４のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ４がレールの長手方向に対して−θ’の角度をなしている。
【００４５】
図９は、図８の例の場合の信号処理回路の動作を表す論理回路図、図１０は欠線部に差し掛かったときの状態を表している。この例では、センサから非存在信号が出力されたときに、ハイとなる信号が論理回路の対応する端子に入力されるものとする。第１〜第４のセンサ対のうちのいずれかのセンサ対を構成する２つのセンサが両方共に非存在信号を出力する場合、及び全てのセンサが非存在信号を出力する場合に、少なくとも欠線部検出信号を出力することができる。
【００４６】
欠線部におけるレールＲ１、Ｒ２の屈曲角度またはレールＲ３の先端の角度φは、分岐器の種類によって異なるが、図８の例においては、角度θが角度φと等しいかまたは近傍の範囲にある場合に限らず、角度θ’が角度φと等しいか近傍のある場合においても、欠線部を検出することができるため、適用範囲を広げることができる。
【００４７】
尚、図８では、センサ１４ｄをセンサ１４ａに対してレールの長手方向にずらして配置していたが、センサ１４ａに対してレールの幅方向にずらして配置してもよい。
【００４８】
図１１は、５つのセンサ１４を用いた一例を示している。この例では、センサ１４ｂ、１４ｃの近傍に別のセンサ１４ｅ、１４ｆが設けられる。複数のセンサ１４の中から選択された第１のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｂを結ぶ線Ｌ１がレールの長手方向に対してθの角度をなし、第２のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｃを結ぶ線Ｌ２がレールの長手方向に対して−θの角度をなす他に、さらに別の第３のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｅを結ぶ線Ｌ３がレールの長手方向に対してθ’の角度をなし、さらに別の第４のセンサ対を構成する２つのセンサ１４ａ、１４ｆを結ぶ線Ｌ４がレールの長手方向に対して−θ’の角度をなしている。
【００４９】
図１２は、図１１の例の場合の信号処理回路の動作を表す図９と同様の論理回路図を表している。この例では、第１〜第４のセンサ対のうちのいずれかのセンサ対を構成する２つのセンサが両方共に非存在信号を出力する場合、及び全てのセンサが非存在信号を出力する場合に、少なくとも欠線部検出信号を出力することができる。
【００５０】
この図１１に示す構成によっても図８に示す場合と同様の作用・効果が得られる。
【符号の説明】
【００５１】
１０ レール欠線部検出装置
１４（１４ａ〜１４ｆ） センサ
１６ 信号処理回路（判定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールを走行する車両に搭載可能で、レールの分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置であって、
１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かを表すいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサと、
前記少なくとも３つのセンサからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするレール欠線部検出装置。
【請求項２】
前記少なくとも３つのセンサは、その中から選択された２つのセンサからなる第１のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持つように設定され、同時に、第１のセンサ対とは構成センサを完全に同一としない２つのセンサからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のレール欠線部検出装置。
【請求項３】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対のいずれか一方のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項２記載のレール欠線部検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項２または３記載のレール欠線部検出装置。
【請求項５】
少なくとも１つのセンサは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサは、レールの幅方向の他方側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレール欠線部検出装置。
【請求項６】
前記少なくとも３つのセンサは、レールの幅方向の一方側に配置されるセンサと他方側に配置されるセンサとで複数のセンサ対を構成しており、前記判定手段は、いずれかのセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項５記載のレール欠線部検出装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記レールの幅方向の一方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合、又は、前記レールの幅方向の他方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合には、欠線部ではないと判定することを特徴とする請求項５または６記載のレール欠線部検出装置。
【請求項１】
レールを走行する車両に搭載可能で、レールの分岐器の欠線部を検出するレール欠線部検出装置であって、
１つのレールに対応して互いに離間して複数配置され、且つレールに上方から対向してレールが存在するか否かを表すいずれかの検知信号を出力するように構成された少なくとも３つのセンサと、
前記少なくとも３つのセンサからの検知信号の組み合わせによって、欠線部であるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするレール欠線部検出装置。
【請求項２】
前記少なくとも３つのセンサは、その中から選択された２つのセンサからなる第１のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持つように設定され、同時に、第１のセンサ対とは構成センサを完全に同一としない２つのセンサからなる第２のセンサ対の相対配置が、レールの幅方向に離間し、その２つのセンサを結ぶ線がレールの長手方向に対して角度を持ち、その角度が第１のセンサ対によって形成される角度と反対の角度になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のレール欠線部検出装置。
【請求項３】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対のいずれか一方のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項２記載のレール欠線部検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、第１のセンサ対及び第２のセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項２または３記載のレール欠線部検出装置。
【請求項５】
少なくとも１つのセンサは、レールの幅方向の一方側に、少なくとも２つのセンサは、レールの幅方向の他方側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレール欠線部検出装置。
【請求項６】
前記少なくとも３つのセンサは、レールの幅方向の一方側に配置されるセンサと他方側に配置されるセンサとで複数のセンサ対を構成しており、前記判定手段は、いずれかのセンサ対を構成する２つのセンサからの検知信号が両方ともにレールが非存在であることを表す場合に、欠線部であると判定することを特徴とする請求項５記載のレール欠線部検出装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記レールの幅方向の一方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合、又は、前記レールの幅方向の他方側に配置されるセンサのみの検知信号がレールが非存在であることを表した場合には、欠線部ではないと判定することを特徴とする請求項５または６記載のレール欠線部検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１０７１（Ｐ２０１３−１１０７１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２９８７（Ｐ２０１１−１４２９８７）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００３３８８）東京計器株式会社 (103)
【出願人】（５０４４１２４５１）東京計器レールテクノ株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００３３８８）東京計器株式会社 (103)
【出願人】（５０４４１２４５１）東京計器レールテクノ株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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