断線検知装置および断線検知プログラム
【課題】 断線の有無および断線位置を即座に検知することができる。
【解決手段】 理論値演算部３４は、鉄道車両における電磁弁の各々の抵抗値、ブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、所定数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、車両数、および、当該車両数より少ない車両数について、マイナス線に接続された端子における電流理論値と電源部により印加される電圧とにより得られる抵抗理論値を取得する。断線位置検出部３７は、抵抗測定値と、前記抵抗理論値とを比較して、抵抗測定値が、車両数に対応する抵抗理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する。
【解決手段】 理論値演算部３４は、鉄道車両における電磁弁の各々の抵抗値、ブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、所定数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、車両数、および、当該車両数より少ない車両数について、マイナス線に接続された端子における電流理論値と電源部により印加される電圧とにより得られる抵抗理論値を取得する。断線位置検出部３７は、抵抗測定値と、前記抵抗理論値とを比較して、抵抗測定値が、車両数に対応する抵抗理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車両間に引き通され、車両のブレーキ装置にブレーキ操作の信号を与えるブレーキ指令線およびマイナス線の断線を検知する断線検知装置および断線検知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
編成された鉄道車両、たとえば、編成された貨車においては、電磁ブレーキのために１以上のブレーキ指令線およびマイナス線（グラウンド線、以下、「マイナス線」と称する）が設けられ、車両間で対応する指令線どうしがジャンパ線により接続されている。１両目（先頭）の鉄道車両には、機関車が接続され、機関車からブレーキ指令線（たとえば、緩め指令線、常用ブレーキ指令線および非常ブレーキ指令線）に電気信号が与えられ、鉄道車両のブレーキが制御される。
【０００３】
ブレーキ指令線の断線は、断線位置より後段に連結された鉄道車両においてブレーキの制御が不可能となるため運転に深刻な影響を与える。したがって、従来、ターミナルなどにおいて、鉄道車両の営業走行に先立って、機関車と鉄道車両とを連結した状態で、連結された鉄道車両の一端（つまり、機関車が連結されていない側の端部）において、所定のブレーキ指令線とマイナス線との間に電圧を与え、他端において当該所定のブレーキ指令線とマイナス線との間が導通しているかを、電球の点灯の有無などにより判断している。何れかのブレーキ指令線が断線している場合には、断線箇所を特定するために、鉄道車両を切り離して、前記編成の一部を構成する複数の車両或いは単独の車両ごとに、ブレーキ指令線の導通を確認する必要があった。このような断線箇所の特定には多大な時間を要するため、列車の運行スケジュールに影響を与え、最悪の場合、この編成は運休となる場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０１５６８号公報
【特許文献２】特開平９−２４９１１５号公報
【非特許文献１】「電気回路」最新高級電験講座第４巻 大坪 昭著、昭和５０年３月１０日、電気書院発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば、特許文献１には、機関車において、ブレーキ指令線の電流を検出し、正常値との比較からブレーキ指令線の断線を検知する装置が提案されている。また、特許文献２には、機関車において、ブレーキ指令線を流れる全電流値ＩＴと、機関車内のブレーキ指令線を流れる電流値ＩＢとの比（ＩＴ／ＩＢ）が定められた値から逸脱した場合に、断線或いは短絡の存在と、断線或いは短絡の種別を判断する装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上述した装置を用いても、断線位置を検出することはできず、断線（ないし短絡）が見出された場合には、編成の一部を構成する複数の車両或いは単独の車両ごとに、断線（ないし短絡）の有無を探さなければならなかった。
【０００７】
本発明は、断線の有無および断線位置を即座に検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、断線した線の種別（ブレーキ指令線或いはマイナス線）も検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知する断線検知装置であって、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得手段と、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断手段と、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定手段と、を備えたことを特徴とする断線検知装置により達成される。
【０００９】
好ましい実施態様においては、前記理論値取得手段が、
前記回路網モデルにおける枝数、節数および閉回路数に基づき、枝の各々における電圧値を示す行列、枝数および閉回路数に基づくタイセット行列、および、枝の各々における抵抗値を配置した対角行列とに基づき、前記一連の理論値を算出する。
【００１０】
より好ましい実施態様においては、前記各電磁弁の抵抗値について、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するように、前記電磁弁の抵抗値を補正する抵抗値補正手段を備える。
【００１１】
別の好ましい実施態様においては、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を含むテーブルを格納した記憶装置を備え、
前記理論値取得手段が、前記記憶装置のテーブルから、前記理論値を読み出す。
【００１２】
より好ましい実施態様においては、前記理論値のテーブルが、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するような電磁弁の抵抗値に基づき、所定の複数の電磁弁の温度のそれぞれについて、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を格納している。
【００１３】
さらに別の好ましい実施態様においては、前記所定のブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線と、前記マイナス線との間の電圧値を測定する電圧測定手段を備え、
前記電源部が前記所定のブレーキ指令線と前記マイナス線との間に電圧を与えているときに、前記電圧測定手段が、前記電圧値を測定することにより、前記マイナス線における断線の有無を判断する。
【００１４】
また、本発明の目的は、ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知するために、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、それぞれ接続されたコンピュータに、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得ステップと、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断ステップと、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定ステップと、を実行させることを特徴とする断線検知プログラムにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、断線の有無および断線位置を即座に検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することが可能となる。また、本発明によれば、断線した線の種別（ブレーキ指令線或いはマイナス線）も検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令系統を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる断線検知装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる制御・演算部の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図である。
【図７】図７は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図である。
【図８】図８は、演算に用いる行列を説明する図である。
【図９】図９は、演算に用いる行列を説明する図である。
【図１０】図１０は、図１に示す車両編成において、１両目（先頭）の鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４が、符号１００１に示す位置で断線している状態を示している。
【図１１】図１１は、本実施の形態において、抵抗実測値と近似する抵抗理論値の決定を説明する図である。
【図１２】図１２は、鉄道車両付近の温度が３５°Ｃのときの、鉄道車両編成の抵抗実測値と、本発明にかかる抵抗理論値とを示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態にかかる抵抗理論値テーブルの例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令系統を説明する図である。図１においては、ｎ両の鉄道車両（貨車）Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎのそれぞれにおける回路要素が示されている。各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎには、３つのブレーキ指令線１０１〜１０３が設けられ、隣接する車両との間で、対応する指令線が接続される構成となっている。また、各鉄道車両には、マイナス線１０４が設けられる。図１において、破線１１１、１１２は鉄道車両の境界を示している。なお、本実施の形態において、以下の緩め指令線（指令線１０１）を含めて、ブレーキ指令線と称する。
【００１８】
指令線１０１は、７１線ないし緩め指令線と称される（本実施の形態では、緩め指令線と称する）。指令線１０２は、７２線ないし常用ブレーキ指令線と称される（本実施の形態では、常用ブレーキ指令線と称する）。また、指令線１０３は、７５線ないし非常ブレーキ指令線と称される（本実施の形態では、非常ブレーキ指令線と称される）。
【００１９】
各車両においては、ブレーキ指令線のそれぞれに、ヒューズＦＵを介して電磁弁が接続されている。たとえば、１両目の鉄道車両Ｔ１には、緩め指令線１０１に接続された第１の電磁弁（ブレーキ緩め電磁弁）Ｒ１ｒｖ、常用ブレーキ指令線１０２に接続された第２の電磁弁（常用ブレーキ電磁弁）Ｓ１ｒｖ、および、非常ブレーキ指令線１０３に接続された第３の電磁弁（非常ブレーキ電磁弁）Ｅ１ｒｖが配置される。また、第１の電磁弁〜第３の電磁弁Ｒ１ｒｖ、Ｓ１ｒｖ、Ｅ１ｒｖは、さらに、マイナス線（グラウンド線）１０４に接続される。
【００２０】
図１に示す連結された複数の鉄道車両においては、たとえば、先頭の鉄道車両Ｔ１のさらに前方に動力車（図示せず）が連結され、先頭の鉄道車両Ｔ１の端子１２１〜１２３と、動力車の対応する指令線の端子とが接続されるとともに、先頭の鉄道車両Ｔ１の端子１２４に、動力車のマイナス線が接続され、動力車から、連結された複数の鉄道車両のブレーキを作動させ或いはブレーキを緩めるための指令信号が、各ブレーキ指令線を介して鉄道車両に与えることができるようになっている。
【００２１】
本実施の形態においては、常用ブレーキおよび非常ブレーキという２系統のブレーキが鉄道車両に設けられている。動力車から緩め指令線１０１に指令信号（緩め指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖ、Ｒ２ｒｖ、・・・、Ｒｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の常用ブレーキ装置（図示せず）のブレーキ力が減少される。動力者から常用ブレーキ指令線１０２に指令信号（常用ブレーキ指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第２の電磁弁Ｓ１ｒｖ、Ｓ２ｒｖ、・・・、Ｓｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の常用ブレーキ装置（図示せず）が作動する。また、動力者から非常ブレーキ指令線１０３に指令信号（非常ブレーキ指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第３の電磁弁Ｅ１ｒｖ、Ｅ２ｒｖ、・・・、Ｅｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の非常ブレーキ装置（図示せず）が作動する。
【００２２】
第１の電磁弁、第２の電磁弁および第３の電磁弁には、一定のインピーダンスがあり、その値（抵抗値）は、温度により変化するものの、たとえば、２４°Ｃの温度の下では６２２Ω程度である。また、各車両における指令線の抵抗値は、電磁弁の抵抗値より小さいが、約０．２Ω／２５ｍ程度である。図１において、ｒＲＴ１、ｒＲＴ２、・・・、ｒＲＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける緩め指令線１０１の抵抗値、ｒＳＴ１、ｒＳＴ２、・・・、ｒＳＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける常用ブレーキ指令線１０２の抵抗値、ｒＥＴ１、ｒＥＴ２、・・・、ｒＥＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける非常ブレーキ指令線１０３の抵抗値、ｒｍＴ１、ｒｍＴ２、・・・、ｒｍＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおけるマイナス線１０４の抵抗値を示している。
本実施の形態にかかる断線検知装置においては、後述する端子部２２の端子２１１〜２１４を、先頭の鉄道車両Ｔ１の指令線、マイナス線の端子１２１〜１２４にそれぞれ接続し、或いは、最後尾の鉄道車両Ｔｎの指令線、マイナス線の端子１３１〜１３４にそれぞれ接続して、所定の指令線の端子に、端子部２２から所定のシーケンスにしたがって検知電圧を与え、断線の有無および断線位置を検知する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態にかかる断線検知装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、本実施の形態にかかる断線検知装置１０は、電源部１２、制御・演算部１４、スイッチ部１６、電圧測定部１８、電流測定部２０、端子部２２、記憶装置２４、入力部２６および表示部２８を備えている。
【００２４】
電源部１２は、直流の所定の電圧（たとえば２０Ｖ）を発生し、スイッチ部１６に選択された信号線２０１〜２０３に、電圧を印加する。制御・演算部１４は、記憶装置２４に記憶されたプログラムにしたがって、電源部１２およびスイッチ装置１６を制御して、所定の信号線に電圧を印加して、後述する電圧測定部１８および電流測定部２０により電圧値および電流値を測定する。また、制御・演算部１４は、電流値の理論値に基づく回路抵抗値の理論値（抵抗理論値）を算出し、測定された電流値に基づく回路抵抗値の実測値（抵抗実測値）と比較して断線位置を検知するともに、電圧測定部１８において測定された電圧値に基づいて、断線された線の種別を検知する。
【００２５】
電流測定部２０は、スイッチ１６により選択された信号線２０１〜２０３の何れかに印加された電圧により、接続された鉄道車両の信号線および電磁弁による負荷を経て生じた電流値を取得する。記憶装置２４は、上記制御・演算部１４による制御シーケンスのプログラムおよび抵抗理論値演算プログラムなどを格納する。また、記憶装置２４は、演算により得られた値やパラメータを記憶する。
【００２６】
端子部２２は、信号線２０１〜２０３、および、マイナス信号線２０４とそれぞれ接続された端子１２１〜１２４を有し、前述したように、それぞれの端子が、対応する信号線およびマイナス線の端子と接続される。
【００２７】
入力部２６はタッチパネルやキーボードを有し、鉄道車両の編成を構成する車両数や、現在温度を入力することができる。表示部２８は、たとえば、液晶表示装置を有し、画面上に断線の検出結果（断線した線の種別および断線位置）を示す画像を表示することができる。
【００２８】
図３は、本実施の形態にかかる制御・演算部の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、本実施の形態にかかる制御・演算部１４は、設定値受付部３１、計測値受付部３２、シーケンス制御部３３、理論値演算部３４、マイナス線断線検出部３５、実測値・理論値比較部３６、断線位置検出部３７および画像生成部３８を有する。
【００２９】
設定値受付部３１は、入力部２６において入力された編成を構成する車両数および現在温度を受け付ける。計測値受付部３２は、電圧測定部１８および電流測定部２０において測定された電圧実測値および電流実測値を受け付ける。シーケンス制御部３３は、プログラムにしたがって、スイッチ部１６を制御して、電源部１２と、所定の信号線とを接続させ、図３に示す各部を制御して、断線された線の種別および断線位置を見出す。
【００３０】
理論値演算部３４は、設定値受付部３１において受け付けられた編成を構成する車両数および現在温度に基づいて、信号線２０１〜２０３の端子２１１〜２１３の何れかと、マイナス線２０４の端子２１４の間で存在すると考えられる抵抗理論値を算出する。抵抗理論値の算出については後述する。
【００３１】
マイナス線断線検知部３５は、計測値受付部３２により受け付けられた電圧実測値を参照して、各鉄道車両におけるマイナス線１０４の断線の有無を検知する。実測値・理論値比較部３６は、電流実測値に基づきえられた抵抗実測値と、理論値演算部３４において算出された抵抗理論値を比較し、双方の相違が一定範囲を超えている場合には、断線位置検出部３７が、抵抗実測値に基づいて、断線位置を検出する。なお、マイナス線の断線についても断線位置検出部３７が、断線位置を検出することができる。画像生成部３８は、検出結果を示す画像を生成して表示部２８に出力する。
【００３２】
このように構成された断線検知装置の動作について説明する。図４および図５は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。図４に示すように、制御・演算部１４（設定値受付部３１）は、入力部２６から入力され、設定値受付部３１により受け付けられた編成を構成する車両数および現在温度を取得する。なお、本実施の形態においては、１両の車両の各々に、３つの電磁弁（第１の電磁弁〜第３の電磁弁）が設けられている。したがって、編成を構成する車両数ｎを入力すると、電磁弁の総数３ｎおよび第１の電磁弁〜第３の電磁弁からなる組数ｎが得られる。その一方、鉄道車両によっては、数両に第１の電磁弁〜第３の電磁弁が１つだけ設けられているユニット車両というものが存在する。ユニット車両が編成中に含まれる場合には、電磁弁の組数を直接入力するように構成しても良い。また、現在温度は、たとえば、何れかの鉄道車両において、電磁弁の配置されている位置付近の温度を測定し、その測定値が入力されれば良い。或いは、断線検知装置に温度センサ（図示せず）を備えておき、温度センサからの現在温度を設定値受付部３１が受け付けるように構成しても良い。
【００３３】
温度により、第１の電磁弁〜第３の電磁弁のそれぞれの抵抗値が変化することが本発明者により知見されている。したがって、現在温度は、後述するように電磁弁のそれぞれの抵抗値を補正し、これによってより正確な抵抗理論値を得るために用いられる。
【００３４】
次いで、制御・演算部１４（理論値演算部３４）は、電磁弁の個数および現在温度に基づく抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩＮを算出する。この抵抗理論値パターンには、ＲＩ１〜ＲＩＮまでのＮ個の抵抗理論値が含まれる。抵抗理論値ＲＩｐは、車両の編成数がｐ（１≦ｐ≦Ｎ）であった場合に、電源部１２から電圧が信号線の何れかに印加され、端子部２２の信号線の端子２１１〜２１３の何れかと、マイナス線の端子２１４の間で測定されるはずの抵抗値を示している。実際の車両の編成数がＮであれば、抵抗実測値は、車両の編成数がＮであるときの抵抗理論値ＲＩＮと略一致する。そこで、本実施の形態においては、後に詳述するように、抵抗実測値と抵抗理論値ＲＩＮとを比較して、値の相違が一定範囲を超えている場合には、断線が生じていると判断してその位置の検出が行なわれる。
【００３５】
以下、図６および図７を参照して、抵抗理論値の算出について説明する。なお、本実施の形態においては、電流理論値ＩＩ１〜ＩＩＮを算出し、電源部１２から供給される電圧値Ｖを用いて、ＲＩ＝Ｖ／ＩＩを演算することで、抵抗理論値を算出する。したがって、以下、電流理論値の算出について説明する。
【００３６】
図６および図７は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図、図８および図９は、演算に用いる行列を説明する図である。たとえば、図２に示す断線検知装置１０において、電源部１２が、信号線２０１に電圧を印加することで、図１に示す鉄道車両においては、端子１２１を介して緩め信号線１０１に電圧が印加される。したがって、たとえば鉄道車両Ｔ１について、電流は、緩め指令線１０１から、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖを経て、マイナス線１０４に流れ、端子１２４に至る。しかしながら、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖを経た電流は、微量ながら、第２の電磁弁Ｓ１ｒｖおよび常用ブレーキ指令線１０２を経て端子１２２に至り、或いは、第３の電磁弁Ｅ１ｒｖおよび非常ブレーキ指令線１０３を経て端子１２３に至る。本実施の形態では、回路網理論に基づいて、上述したような他の電磁弁に流出する電流値も考慮した電流理論値を算出する。
【００３７】
図６（ａ）は、車両数が１両である場合の回路網を示す図である。図１に示すように、回路網６００においては、枝数が「４」、節数が「２」、閉回路数が「３」となる。回路網において、符号６０１〜６０４がそれぞれ枝を示す（図６において破線１〜４も同様である）。また、符号６０１および符号６０４、符号６０２および符号６０４、符号６０３および符号６０４が、それぞれ閉回路に該当する。また、符号６１１および６１２が、それぞれ節に該当する。図６において、電源Ｅは、本実施の形態にかかる断線検知装置の電源部１２に対応する。
【００３８】
車両が１両である場合には、図示しないが、破線１で示す枝には、緩め指令線の抵抗値および第１の電磁弁の抵抗値が存在する。また、破線２で示す枝には、常用ブレーキ指令線の抵抗値および第２の電磁弁の抵抗値が存在する。破線３で示す枝には、非常ブレーキ指令線の抵抗値および第３の電磁弁の抵抗値が存在する。さらに、破線４で示す枝には、マイナス線の抵抗値が存在する。また、破線４で示す枝に電源Ｅが存在する。
【００３９】
図６（ｂ）に示すように、車両数が２両である場合には、回路網６５０は、１１個の枝、６個の節（たとえば、符号６６１、６６２参照）、および、６個の閉回路を備える。ここでも、個々の枝に、各車両の対応する指令線の抵抗値および電磁弁の抵抗値が存在する。
【００４０】
図７は、車両数が３両である場合の回路網の例を示す図である。図７に示すように、回路網７００においては、１８個の枝（たとえば、符号７０１〜７０４参照）、１０個の節（たとえば、符号７１１参照）および９個の閉回路を有する。ここで、各枝における抵抗値をＺ１〜Ｚ２１と考える。この抵抗値Ｚ１〜Ｚ２１は、それぞれ鉄道車両において以下の構成部分の抵抗値に対応する。なお、Ｚ１５およびＺ１９、Ｚ１６およびＺ２０、Ｚ１７およびＺ２１は、同じ枝に属する。
【００４１】
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４：１両目（先頭）の鉄道車両の緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線、マイナス線の抵抗値
Ｚ５、Ｚ６、Ｚ７：１両目の鉄道車両の電磁弁の抵抗値
Ｚ８、Ｚ９、Ｚ１０、Ｚ１１：２両目の鉄道車両の緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線、マイナス線の抵抗値
Ｚ１２、Ｚ１３、Ｚ１４：２両目の鉄道車両の電磁弁の抵抗値
Ｚ１５、Ｚ１６、Ｚ１７：３両目の鉄道車両の緩め指令線の抵抗値、常用ブレーキ指令線の抵抗値、非常ブレーキ指令線の抵抗値
Ｚ１８：３両目の鉄道車両のマイナス線の抵抗値
Ｚ１９、Ｚ２０、Ｚ２１：３両目の第１の電磁弁の抵抗値、第２の電磁弁の抵抗値、第３の電磁弁の抵抗値
たとえば、各車両の指令線、マイナス線の抵抗値は、２０°Ｃの温度の下で略０．２Ω、電磁弁の抵抗値は、同様の温度の下で略６１５Ωである。
【００４２】
たとえば、非特許文献１に掲載されたように、枝の各々の電圧（図７においてはＶ１〜Ｖ１８）は、枝の抵抗値（図７においてはＺ１〜Ｚ２１）および枝の電圧値Ｅ（この場合、４番目の枝において与えられる）を用いて、以下のように表される。
【００４３】
ＭａｔｒｉｘＶ＝ＭａｔｒｉｘＺ・ＭａｔｒｉｘＩ−ＭａｔｒｉｘＥ ・・・（１）
ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＶ＝０ ・・・（２）
なお、「Ｍａｒｉｘ」は、それぞれが行列であることを示している。
【００４４】
図８は、図７の例におけるＭａｔｒｉｘＢおよびＭａｔｒｉｘＶ、および、ＭａｔｒｉｘＥを示す。ＭａｔｒｉｘＢについて、符号８０１および８０２で示す範囲が行列の要素である。つまり、ＭａｔｒｉｘＢは、枝数を行（１０行）、節数を列（１８列）とする行列である。また、ＭａｔｒｉｘＢは、タイセット行列と称され、閉ループ中の電流の向きを「１」、「−１」で表した行列である。
【００４５】
図９は、本実施の形態にかかるＭａｔｒｉｘＺの例を示す図である。ＭａｔｒｉｘＺについても、符号９０１および９０２で示す範囲が行列の要素である。つまり、ＭａｔｒｉｘＺは、枝数を行（１０行）、節数を列（１８列）とする行列である。また、枝の抵抗値Ｚ１〜Ｚ１８が配置された対角行列である。
【００４６】
（１）式および（２）式より以下の式が導き出される。
【００４７】
ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＺ・ＭａｔｒｉｘＩ
−ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＥ＝０ ・・・（３）
（３）式を変形すると以下の式が得られる。
【００４８】
ＭａｔｒｉｘＩ＝ＭａｔｒｉｘＺ−１・ＭａｔｒｉｘＥ ・・・（４）
すなわち、ＭａｔｒｉｘＺの逆行列と、ＭａｔｒｉｘＥとの積により、枝の各々における電流値を示すＭａｔｒｉｘＩを求めることができる。さらに、ＭａｔｒｉｘＥを参照すると、この例では、枝番号４の枝（枝４）に、電源Ｅが存在する。したがって、求められたＭａｔｒｉｘＩから、枝番号４の枝における電流値を取得すれば良い。
【００４９】
本実施の形態においては、所定の車両数（たとえば、２６両）の回路網モデルに基づいた行列式の情報を記憶装置２４に格納している。理論値演算部３４は、この行列式において、車両数から、節の総数ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍを算出し、１≦節番号ＮｏｄｅＮｕｍ≦ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍの節に関して、指令線の抵抗値および電磁弁の抵抗値に基づく、節の抵抗値ＺＮｏｄｅＮｕｍをＭａｔｒｉｘＺに与える。その一方、ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍより大きな節については、ハイインピーダンスを示す値（つまり、節の抵抗値より十分に大きな値）をＺとして与える。
【００５０】
本実施の形態については、車両数が１の場合から、車両数がＮの場合まで、（４）式を用いて、演算を繰り返して、電源が配置された枝における電流値を取得することにより、車両数が１の場合の電流理論値ＩＩ１〜車両数がＮの場合の電流理論値ＩＩＮを算出することができる。
【００５１】
さらに、本発明者は、電磁弁の抵抗値は、温度により変化することを知見している。たとえば、電磁弁の抵抗値は、温度の上昇とともにほぼ一定の割合で上昇する。たとえば、２０°Ｃの温度の下では上述したように、略６１５Ωである。そこで、本実施の形態においては、現在温度Ｔ（°Ｃ）をパラメータとして、電磁弁抵抗値を
電磁弁抵抗値＝Ｒ０＋ｑ・Ｔ （ｑは定数）
とする。したがって、上記節の抵抗値に割り当てる電磁弁の抵抗値は、温度Ｔによって補正されたものとなる。
【００５２】
図１２は、鉄道車両付近の温度が３５°Ｃのときの、鉄道車両編成の抵抗実測値と、本発明にかかる抵抗理論値とを示すグラフである。抵抗実測値では、鉄道車両の間のジャンパ線（図示）を外すことにより、車両数を変更している。図１２のグラフにおいて、横軸の「ｎ−（ｎ＋１）両目」という表記は、ｎ両目の鉄道車両と（ｎ＋１）両目の鉄道車両との間のジャンパ線を外していることを意味しており、このときの抵抗実測値は、車両数がｎのときの値となる。また、「断線なし」は、車両数が「１３」であることを示している。また、グラフにおいて、抵抗理論値は、電磁弁抵抗値を温度Ｔ（＝３５°Ｃ）として補正した上で、本発明による行列演算により得たものである。
【００５３】
図１２に示すように、温度補正をして、かつ、回路網モデルに基づいて演算して得た抵抗理論値は、抵抗実測値と略一致していることが理解できる。
【００５４】
ステップ４０２の後、制御・演算部１４（シーケンス制御部３３）は、指令線特定パラメータｋを「０」に初期化し、スイッチ部１６に指示を与える。本実施の形態においては、スイッチ部１６は、パラメータｋが「０」のときに、電源部１２と、緩め指令線１０１に接続された信号線２０１とを接続させ、パラメータｋが「１」のときに、電源部１２と、常用ブレーキ指令線１０２に接続された信号線２０２とを接続させ、パラメータｋが「２」のときに、電源部１２と、非常ブレーキ指令線１０３に接続された信号線２０３とを接続させる。
【００５５】
次いで、制御・演算部１４（計測値受付部３２）は、電流測定部２０から受け入れた電流実測値と電源部１２から指令線に印加される電圧値とに基づいて、抵抗実測値Ｒｋを取得する（ステップ４０４）。その後、制御・演算部１４（シーケンス制御部３３）は、パラメータｋが「０」であるかを判断し（ステップ４０５）、ステップ４０５でＹｅｓであれば、マイナス線断線検知部３５が計測値受付部から、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２を取得する（ステップ４０６）。ここに電圧実測値Ｖ１は、信号線２０２（つまり、常用ブレーキ指令線１０２）と信号線２０４（つまりマイナス線１０４）との間の電位差に相当する。また、電圧実測値Ｖ２は、信号線２０３（つまり、非常ブレーキ指令線１０３）と信号線２０４（つまりマイナス線１０４）との間の電位差に相当する。すなわち、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２は、電圧を印加した信号線（ブレーキ指令線）以外の信号線（ブレーキ指令線）とマイナス線との間の電位差に相当する。
【００５６】
マイナス線断線検知部３５は、所定の電圧閾値Ｖｔｈを参照して、Ｖ１≧Ｖｔｈ或いは
Ｖ２≧Ｖｔｈであるかを判断する（ステップ４０７）。ステップ４０７でＹｅｓと判断された場合には、マイナス線断線検知部３５は、マイナス線が断線しているとして、その情報（マイナス線断線情報）を記憶装置２４に格納する（図１４のステップ１４０１参照）。マイナス線が断線している場合の処理については後述する。
【００５７】
図１０は、図１に示す車両編成において、１両目（先頭）の鉄道車両Ｔ１と２両目の鉄道車両Ｔ２との連結部においてマイナス線１０４が、符号１００１に示す位置で断線している状態を示している。電源部２０によって、緩め指令線１０１に電圧が印加されており、たとえば、２両目の鉄道車両Ｔ２では、緩め指令線１０１から第１の電磁弁Ｒ２ｒｖ２を介してマイナス線１０４に電流が流れる（符号１００２参照）。本来であれば、電流は、１両目の鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４を経て、端子１２４から断線検知装置１０に戻る。他の車両からマイナス線１０４に流れている電流（符号１００３）も同様である。
【００５８】
しかしながら、鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４に断線１００１が生じているため、電流の一部は、鉄道車両Ｔ２の第２の電磁弁Ｓ２ｒｖを経て常用ブレーキ指令線１０２に流れ込み（符号１００４参照）、また、第３の電磁弁Ｅ２ｒｖを経て非常ブレーキ指令線１０３に流れ込む（符号１００５）。このように電圧が印加されていないブレーキ指令線にも電流が流れ込むことにより、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２が、「０」より明らかに大きな値をとることになる。本実施の形態においては、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２の変化（所定の閾値Ｖｔｈ以上であること）を検知することで、マイナス線の断線を検知することができる。
【００５９】
次に、制御・演算部１４（実測値・理論値比較部３６）は、抵抗実測値Ｒｋと、抵抗理論値ＲＩＮとを比較する（ステップ４０８）。実測値・理論値比較部３６は、抵抗実測値Ｒｋが、抵抗理論値ＲＩＮから所定の範囲逸脱しているかを判断する（ステップ５０１）。所定の範囲は、たとえば、理論抵抗値ＲＩＮの所定のパーセンテージ（数パーセント）の誤差を許容範囲として、抵抗実測値Ｒｋが下記の範囲内に含まれるかを判断すれば良い。
【００６０】
ＲＩＮ×（１−ＤｅｖＴｈ）≦Ｒｋ≦ＲＩＮ×（１＋ＤｅｖＴｈ）
上記式において、ＤｅｖＴｈ×１００が、許容範囲を示すパーセンテージである。
【００６１】
抵抗実測値Ｒｋが上記範囲を逸脱している場合（ステップ５０１でＹｅｓ）には、断線位置検出部３７が、抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩ（Ｎ−１）から、抵抗実測値Ｒｋに近似する抵抗理論値ＲＩｐを特定する（ステップ５０２）。図１１は、抵抗理論値ＲＩｐの取得を説明する図である。図１１（ａ）に示すように、一般に、抵抗実測値Ｒｋは、抵抗理論値と一致せず、２つの抵抗理論値の間（図１１（ａ）では、ＲＩｐおよびＲＩｐ＋１）に位置する。そこで、図１１（ｂ）に示すように、（ＲＩｐ−Ｒｋ）＝Ｄ１と（Ｒｋ−ＲＩｐ＋１）＝Ｄ２とを比較して、抵抗実測値Ｒｋが何れの抵抗理論値に近いかを判断して、近似する抵抗理論値を特定すれば良い。
【００６２】
抵抗理論値ＲＩｐが特定されると、断線位置検出部３７は、ｐ両目の鉄道車両に断線が生じている可能性が高いと判断し（ステップ５０３）、ｐ両目の鉄道車両における断線を示す情報を断線位置情報として記憶装置２４に格納する（ステップ５０４）。次いで、シーケンス制御部３３は、パラメータｋをインクリメントして（ステップ５０５）、パラメータｋが「２」より大きいかを判断する（ステップ５０６）。ステップ５０６でＮｏと判断された場合には、ステップ４０４に戻り、次の指令線についての断線の検知が実行される。
【００６３】
ステップ５０６でＹｅｓと判断された場合には、制御・演算部１４（画像生成部３８）は、記憶装置２４に記憶されたマイナス線断線情報および断線位置情報を含む画像を生成して、表示部２８に出力する。これにより、表示部２８の画面上には、検知結果としてマイナス線断線情報および断線位置情報を含む画像が表示される。
【００６４】
本実施の形態にかかる理論値演算部３４は、連結された複数の鉄道車両における電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、各鉄道車両のブレーキ指令線（たとえば、緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線）およびマイナス線の抵抗値に基づき、編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する。本実施の形態では、理論値として抵抗理論値を取得する。
【００６５】
また、実測値・理論値比較部３６および断線位置検出部３７は、測定値（抵抗測定値）と、一連の理論値（抵抗理論値）のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値（抵抗理論値）とを比較して、測定値が、編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する。さらに、打線位置検出部３７は、断線が有る場合に、一連の理論値（抵抗理論値）のうち、測定値（抵抗測定値）に近似する理論値（抵抗理論値）を見出して、当該見出された理論値（理論値）に基づいて、連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する。
【００６６】
マイナス線が断線していると判断された場合にも、同様の処理により断線位置が特定される。図１４に示すように、マイナス線断線情報が記憶装置２４に格納された（ステップ１４０１）後、断線位置検出部３７が、抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩ（Ｎ−１）から、抵抗実測値Ｒｋに近似する抵抗理論値ＲＩｐを特定する（ステップ１４０２）。次いで、抵抗理論値ＲＩｐが特定されると、断線位置検出部３７は、ｐ両目の鉄道車両に断線が生じている可能性が高いと判断し（ステップ１４０３）、ｐ両目の鉄道車両における断線を示す情報を断線位置情報として記憶装置２４に格納する（ステップ１４０４）。
【００６７】
このように、本実施の形態では、各鉄道車両の電磁弁の抵抗値およびブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値を考慮した理論値を算出し、理論値と実測値との相違に基づいて、断線の有無および断線位置を検出する。これにより、正確な断線位置の特定が可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、マイナス線断線検出部３５は、電圧が印加されているブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線とマイナス線との間の電圧値に基づいて、マイナス線における断線の有無を検出する。これにより、断線があった場合に、ブレーキ指令線（電圧が印加されているブレーキ指令線）の断線であるか、マイナス線の断線であるかを適切に判断することが可能となる。
【００６９】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【００７０】
たとえば、本実施の形態においては、ｎ両の鉄道車両Ｔ１〜Ｔｎの１両目（先頭）の車両Ｔ１のブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動して、電源部１２から所定のブレーキ指令線に電圧を印加して、当該ブレーキ指令線およびマイナス線の断線位置を特定している。しかしながら、これに限定されるものではなく、ｎ両目（最後方）の車両Ｔｎのブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動しても良い。
【００７１】
さらに、最初に１両目（先頭）の車両Ｔ１のブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動して、断線が検出された場合には、さらに、ｎ両目（最後方）の車両Ｔｎのブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動しても良い。このように、編成された鉄道車両の双方から断線位置を検出することで、より正確な断線位置の特定が可能である。
【００７２】
また、本実施の形態においては、断線検知装置１０を単独の装置としているが、これに限定されるものではなく、機関車に断線検知装置１０を搭載して、機関車を、編成された鉄道車両Ｔ１〜Ｔｎと連結した状態で、断線検知装置１０を作動させて、断線位置を検知しても良い。
【００７３】
また、前記実施の形態においては、理論値算出部３４が、編成を構成する車両数および現在温度を受け入れて、行列演算によって抵抗理論値を算出している。しかしながら、これに限定されず、一定の最大編成を構成する車両数（たとえば２６両）およびそれ以下の車両数（１両〜２５両）までの抵抗理論値を予め算出しておき、これを記憶装置２４に抵抗理論値テーブルとして格納しておき、理論値演算部３４が、編成を構成する車両数を受け入れて、当該車両数に対応する抵抗理論値を読み出すことで、抵抗理論値を取得しても良い。
【００７４】
図１３に示すように、抵抗理論テーブルには、温度範囲ごとに、車両数が「１」〜最大編成を構成する車両数（この例では「２６」）までの抵抗理論値の組が格納されている。したがって、理論値算出部３４は、現在温度が属する温度範囲を特定し、当該温度範囲に関連付けられた抵抗理論値の組を用いれば良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 断線検知装置
１２ 電源部
１４ 制御・演算部
１６ スイッチ部
１８ 電圧測定部
２０ 電流測定部
２２ 端子部
２４ 記憶装置
２６ 入力部
２８ 表示部
３１ 設定値受付部
３２ 計測値受付部
３３ シーケンス制御部
３４ 理論値演算部
３５ マイナス線断線検知部
３６ 実測値・理論値比較部
３７ 断線位置検出部
３８ 画像生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車両間に引き通され、車両のブレーキ装置にブレーキ操作の信号を与えるブレーキ指令線およびマイナス線の断線を検知する断線検知装置および断線検知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
編成された鉄道車両、たとえば、編成された貨車においては、電磁ブレーキのために１以上のブレーキ指令線およびマイナス線（グラウンド線、以下、「マイナス線」と称する）が設けられ、車両間で対応する指令線どうしがジャンパ線により接続されている。１両目（先頭）の鉄道車両には、機関車が接続され、機関車からブレーキ指令線（たとえば、緩め指令線、常用ブレーキ指令線および非常ブレーキ指令線）に電気信号が与えられ、鉄道車両のブレーキが制御される。
【０００３】
ブレーキ指令線の断線は、断線位置より後段に連結された鉄道車両においてブレーキの制御が不可能となるため運転に深刻な影響を与える。したがって、従来、ターミナルなどにおいて、鉄道車両の営業走行に先立って、機関車と鉄道車両とを連結した状態で、連結された鉄道車両の一端（つまり、機関車が連結されていない側の端部）において、所定のブレーキ指令線とマイナス線との間に電圧を与え、他端において当該所定のブレーキ指令線とマイナス線との間が導通しているかを、電球の点灯の有無などにより判断している。何れかのブレーキ指令線が断線している場合には、断線箇所を特定するために、鉄道車両を切り離して、前記編成の一部を構成する複数の車両或いは単独の車両ごとに、ブレーキ指令線の導通を確認する必要があった。このような断線箇所の特定には多大な時間を要するため、列車の運行スケジュールに影響を与え、最悪の場合、この編成は運休となる場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０１５６８号公報
【特許文献２】特開平９−２４９１１５号公報
【非特許文献１】「電気回路」最新高級電験講座第４巻 大坪 昭著、昭和５０年３月１０日、電気書院発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば、特許文献１には、機関車において、ブレーキ指令線の電流を検出し、正常値との比較からブレーキ指令線の断線を検知する装置が提案されている。また、特許文献２には、機関車において、ブレーキ指令線を流れる全電流値ＩＴと、機関車内のブレーキ指令線を流れる電流値ＩＢとの比（ＩＴ／ＩＢ）が定められた値から逸脱した場合に、断線或いは短絡の存在と、断線或いは短絡の種別を判断する装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上述した装置を用いても、断線位置を検出することはできず、断線（ないし短絡）が見出された場合には、編成の一部を構成する複数の車両或いは単独の車両ごとに、断線（ないし短絡）の有無を探さなければならなかった。
【０００７】
本発明は、断線の有無および断線位置を即座に検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、断線した線の種別（ブレーキ指令線或いはマイナス線）も検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知する断線検知装置であって、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得手段と、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断手段と、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定手段と、を備えたことを特徴とする断線検知装置により達成される。
【０００９】
好ましい実施態様においては、前記理論値取得手段が、
前記回路網モデルにおける枝数、節数および閉回路数に基づき、枝の各々における電圧値を示す行列、枝数および閉回路数に基づくタイセット行列、および、枝の各々における抵抗値を配置した対角行列とに基づき、前記一連の理論値を算出する。
【００１０】
より好ましい実施態様においては、前記各電磁弁の抵抗値について、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するように、前記電磁弁の抵抗値を補正する抵抗値補正手段を備える。
【００１１】
別の好ましい実施態様においては、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を含むテーブルを格納した記憶装置を備え、
前記理論値取得手段が、前記記憶装置のテーブルから、前記理論値を読み出す。
【００１２】
より好ましい実施態様においては、前記理論値のテーブルが、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するような電磁弁の抵抗値に基づき、所定の複数の電磁弁の温度のそれぞれについて、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を格納している。
【００１３】
さらに別の好ましい実施態様においては、前記所定のブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線と、前記マイナス線との間の電圧値を測定する電圧測定手段を備え、
前記電源部が前記所定のブレーキ指令線と前記マイナス線との間に電圧を与えているときに、前記電圧測定手段が、前記電圧値を測定することにより、前記マイナス線における断線の有無を判断する。
【００１４】
また、本発明の目的は、ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知するために、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、それぞれ接続されたコンピュータに、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得ステップと、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断ステップと、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定ステップと、を実行させることを特徴とする断線検知プログラムにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、断線の有無および断線位置を即座に検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することが可能となる。また、本発明によれば、断線した線の種別（ブレーキ指令線或いはマイナス線）も検知することができる断線検知装置および断線検知プログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令系統を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる断線検知装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる制御・演算部の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図である。
【図７】図７は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図である。
【図８】図８は、演算に用いる行列を説明する図である。
【図９】図９は、演算に用いる行列を説明する図である。
【図１０】図１０は、図１に示す車両編成において、１両目（先頭）の鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４が、符号１００１に示す位置で断線している状態を示している。
【図１１】図１１は、本実施の形態において、抵抗実測値と近似する抵抗理論値の決定を説明する図である。
【図１２】図１２は、鉄道車両付近の温度が３５°Ｃのときの、鉄道車両編成の抵抗実測値と、本発明にかかる抵抗理論値とを示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態にかかる抵抗理論値テーブルの例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令系統を説明する図である。図１においては、ｎ両の鉄道車両（貨車）Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎのそれぞれにおける回路要素が示されている。各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎには、３つのブレーキ指令線１０１〜１０３が設けられ、隣接する車両との間で、対応する指令線が接続される構成となっている。また、各鉄道車両には、マイナス線１０４が設けられる。図１において、破線１１１、１１２は鉄道車両の境界を示している。なお、本実施の形態において、以下の緩め指令線（指令線１０１）を含めて、ブレーキ指令線と称する。
【００１８】
指令線１０１は、７１線ないし緩め指令線と称される（本実施の形態では、緩め指令線と称する）。指令線１０２は、７２線ないし常用ブレーキ指令線と称される（本実施の形態では、常用ブレーキ指令線と称する）。また、指令線１０３は、７５線ないし非常ブレーキ指令線と称される（本実施の形態では、非常ブレーキ指令線と称される）。
【００１９】
各車両においては、ブレーキ指令線のそれぞれに、ヒューズＦＵを介して電磁弁が接続されている。たとえば、１両目の鉄道車両Ｔ１には、緩め指令線１０１に接続された第１の電磁弁（ブレーキ緩め電磁弁）Ｒ１ｒｖ、常用ブレーキ指令線１０２に接続された第２の電磁弁（常用ブレーキ電磁弁）Ｓ１ｒｖ、および、非常ブレーキ指令線１０３に接続された第３の電磁弁（非常ブレーキ電磁弁）Ｅ１ｒｖが配置される。また、第１の電磁弁〜第３の電磁弁Ｒ１ｒｖ、Ｓ１ｒｖ、Ｅ１ｒｖは、さらに、マイナス線（グラウンド線）１０４に接続される。
【００２０】
図１に示す連結された複数の鉄道車両においては、たとえば、先頭の鉄道車両Ｔ１のさらに前方に動力車（図示せず）が連結され、先頭の鉄道車両Ｔ１の端子１２１〜１２３と、動力車の対応する指令線の端子とが接続されるとともに、先頭の鉄道車両Ｔ１の端子１２４に、動力車のマイナス線が接続され、動力車から、連結された複数の鉄道車両のブレーキを作動させ或いはブレーキを緩めるための指令信号が、各ブレーキ指令線を介して鉄道車両に与えることができるようになっている。
【００２１】
本実施の形態においては、常用ブレーキおよび非常ブレーキという２系統のブレーキが鉄道車両に設けられている。動力車から緩め指令線１０１に指令信号（緩め指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖ、Ｒ２ｒｖ、・・・、Ｒｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の常用ブレーキ装置（図示せず）のブレーキ力が減少される。動力者から常用ブレーキ指令線１０２に指令信号（常用ブレーキ指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第２の電磁弁Ｓ１ｒｖ、Ｓ２ｒｖ、・・・、Ｓｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の常用ブレーキ装置（図示せず）が作動する。また、動力者から非常ブレーキ指令線１０３に指令信号（非常ブレーキ指令信号）が与えられると、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおいて、第３の電磁弁Ｅ１ｒｖ、Ｅ２ｒｖ、・・・、Ｅｎｒｖが励磁され、各鉄道車両の非常ブレーキ装置（図示せず）が作動する。
【００２２】
第１の電磁弁、第２の電磁弁および第３の電磁弁には、一定のインピーダンスがあり、その値（抵抗値）は、温度により変化するものの、たとえば、２４°Ｃの温度の下では６２２Ω程度である。また、各車両における指令線の抵抗値は、電磁弁の抵抗値より小さいが、約０．２Ω／２５ｍ程度である。図１において、ｒＲＴ１、ｒＲＴ２、・・・、ｒＲＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける緩め指令線１０１の抵抗値、ｒＳＴ１、ｒＳＴ２、・・・、ｒＳＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける常用ブレーキ指令線１０２の抵抗値、ｒＥＴ１、ｒＥＴ２、・・・、ｒＥＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおける非常ブレーキ指令線１０３の抵抗値、ｒｍＴ１、ｒｍＴ２、・・・、ｒｍＴｎは、各鉄道車両Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎにおけるマイナス線１０４の抵抗値を示している。
本実施の形態にかかる断線検知装置においては、後述する端子部２２の端子２１１〜２１４を、先頭の鉄道車両Ｔ１の指令線、マイナス線の端子１２１〜１２４にそれぞれ接続し、或いは、最後尾の鉄道車両Ｔｎの指令線、マイナス線の端子１３１〜１３４にそれぞれ接続して、所定の指令線の端子に、端子部２２から所定のシーケンスにしたがって検知電圧を与え、断線の有無および断線位置を検知する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態にかかる断線検知装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、本実施の形態にかかる断線検知装置１０は、電源部１２、制御・演算部１４、スイッチ部１６、電圧測定部１８、電流測定部２０、端子部２２、記憶装置２４、入力部２６および表示部２８を備えている。
【００２４】
電源部１２は、直流の所定の電圧（たとえば２０Ｖ）を発生し、スイッチ部１６に選択された信号線２０１〜２０３に、電圧を印加する。制御・演算部１４は、記憶装置２４に記憶されたプログラムにしたがって、電源部１２およびスイッチ装置１６を制御して、所定の信号線に電圧を印加して、後述する電圧測定部１８および電流測定部２０により電圧値および電流値を測定する。また、制御・演算部１４は、電流値の理論値に基づく回路抵抗値の理論値（抵抗理論値）を算出し、測定された電流値に基づく回路抵抗値の実測値（抵抗実測値）と比較して断線位置を検知するともに、電圧測定部１８において測定された電圧値に基づいて、断線された線の種別を検知する。
【００２５】
電流測定部２０は、スイッチ１６により選択された信号線２０１〜２０３の何れかに印加された電圧により、接続された鉄道車両の信号線および電磁弁による負荷を経て生じた電流値を取得する。記憶装置２４は、上記制御・演算部１４による制御シーケンスのプログラムおよび抵抗理論値演算プログラムなどを格納する。また、記憶装置２４は、演算により得られた値やパラメータを記憶する。
【００２６】
端子部２２は、信号線２０１〜２０３、および、マイナス信号線２０４とそれぞれ接続された端子１２１〜１２４を有し、前述したように、それぞれの端子が、対応する信号線およびマイナス線の端子と接続される。
【００２７】
入力部２６はタッチパネルやキーボードを有し、鉄道車両の編成を構成する車両数や、現在温度を入力することができる。表示部２８は、たとえば、液晶表示装置を有し、画面上に断線の検出結果（断線した線の種別および断線位置）を示す画像を表示することができる。
【００２８】
図３は、本実施の形態にかかる制御・演算部の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、本実施の形態にかかる制御・演算部１４は、設定値受付部３１、計測値受付部３２、シーケンス制御部３３、理論値演算部３４、マイナス線断線検出部３５、実測値・理論値比較部３６、断線位置検出部３７および画像生成部３８を有する。
【００２９】
設定値受付部３１は、入力部２６において入力された編成を構成する車両数および現在温度を受け付ける。計測値受付部３２は、電圧測定部１８および電流測定部２０において測定された電圧実測値および電流実測値を受け付ける。シーケンス制御部３３は、プログラムにしたがって、スイッチ部１６を制御して、電源部１２と、所定の信号線とを接続させ、図３に示す各部を制御して、断線された線の種別および断線位置を見出す。
【００３０】
理論値演算部３４は、設定値受付部３１において受け付けられた編成を構成する車両数および現在温度に基づいて、信号線２０１〜２０３の端子２１１〜２１３の何れかと、マイナス線２０４の端子２１４の間で存在すると考えられる抵抗理論値を算出する。抵抗理論値の算出については後述する。
【００３１】
マイナス線断線検知部３５は、計測値受付部３２により受け付けられた電圧実測値を参照して、各鉄道車両におけるマイナス線１０４の断線の有無を検知する。実測値・理論値比較部３６は、電流実測値に基づきえられた抵抗実測値と、理論値演算部３４において算出された抵抗理論値を比較し、双方の相違が一定範囲を超えている場合には、断線位置検出部３７が、抵抗実測値に基づいて、断線位置を検出する。なお、マイナス線の断線についても断線位置検出部３７が、断線位置を検出することができる。画像生成部３８は、検出結果を示す画像を生成して表示部２８に出力する。
【００３２】
このように構成された断線検知装置の動作について説明する。図４および図５は、本実施の形態にかかる断線検知装置において実行される処理の例を示すフローチャートである。図４に示すように、制御・演算部１４（設定値受付部３１）は、入力部２６から入力され、設定値受付部３１により受け付けられた編成を構成する車両数および現在温度を取得する。なお、本実施の形態においては、１両の車両の各々に、３つの電磁弁（第１の電磁弁〜第３の電磁弁）が設けられている。したがって、編成を構成する車両数ｎを入力すると、電磁弁の総数３ｎおよび第１の電磁弁〜第３の電磁弁からなる組数ｎが得られる。その一方、鉄道車両によっては、数両に第１の電磁弁〜第３の電磁弁が１つだけ設けられているユニット車両というものが存在する。ユニット車両が編成中に含まれる場合には、電磁弁の組数を直接入力するように構成しても良い。また、現在温度は、たとえば、何れかの鉄道車両において、電磁弁の配置されている位置付近の温度を測定し、その測定値が入力されれば良い。或いは、断線検知装置に温度センサ（図示せず）を備えておき、温度センサからの現在温度を設定値受付部３１が受け付けるように構成しても良い。
【００３３】
温度により、第１の電磁弁〜第３の電磁弁のそれぞれの抵抗値が変化することが本発明者により知見されている。したがって、現在温度は、後述するように電磁弁のそれぞれの抵抗値を補正し、これによってより正確な抵抗理論値を得るために用いられる。
【００３４】
次いで、制御・演算部１４（理論値演算部３４）は、電磁弁の個数および現在温度に基づく抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩＮを算出する。この抵抗理論値パターンには、ＲＩ１〜ＲＩＮまでのＮ個の抵抗理論値が含まれる。抵抗理論値ＲＩｐは、車両の編成数がｐ（１≦ｐ≦Ｎ）であった場合に、電源部１２から電圧が信号線の何れかに印加され、端子部２２の信号線の端子２１１〜２１３の何れかと、マイナス線の端子２１４の間で測定されるはずの抵抗値を示している。実際の車両の編成数がＮであれば、抵抗実測値は、車両の編成数がＮであるときの抵抗理論値ＲＩＮと略一致する。そこで、本実施の形態においては、後に詳述するように、抵抗実測値と抵抗理論値ＲＩＮとを比較して、値の相違が一定範囲を超えている場合には、断線が生じていると判断してその位置の検出が行なわれる。
【００３５】
以下、図６および図７を参照して、抵抗理論値の算出について説明する。なお、本実施の形態においては、電流理論値ＩＩ１〜ＩＩＮを算出し、電源部１２から供給される電圧値Ｖを用いて、ＲＩ＝Ｖ／ＩＩを演算することで、抵抗理論値を算出する。したがって、以下、電流理論値の算出について説明する。
【００３６】
図６および図７は、本実施の形態にかかる電流理論値の算出を説明する図、図８および図９は、演算に用いる行列を説明する図である。たとえば、図２に示す断線検知装置１０において、電源部１２が、信号線２０１に電圧を印加することで、図１に示す鉄道車両においては、端子１２１を介して緩め信号線１０１に電圧が印加される。したがって、たとえば鉄道車両Ｔ１について、電流は、緩め指令線１０１から、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖを経て、マイナス線１０４に流れ、端子１２４に至る。しかしながら、第１の電磁弁Ｒ１ｒｖを経た電流は、微量ながら、第２の電磁弁Ｓ１ｒｖおよび常用ブレーキ指令線１０２を経て端子１２２に至り、或いは、第３の電磁弁Ｅ１ｒｖおよび非常ブレーキ指令線１０３を経て端子１２３に至る。本実施の形態では、回路網理論に基づいて、上述したような他の電磁弁に流出する電流値も考慮した電流理論値を算出する。
【００３７】
図６（ａ）は、車両数が１両である場合の回路網を示す図である。図１に示すように、回路網６００においては、枝数が「４」、節数が「２」、閉回路数が「３」となる。回路網において、符号６０１〜６０４がそれぞれ枝を示す（図６において破線１〜４も同様である）。また、符号６０１および符号６０４、符号６０２および符号６０４、符号６０３および符号６０４が、それぞれ閉回路に該当する。また、符号６１１および６１２が、それぞれ節に該当する。図６において、電源Ｅは、本実施の形態にかかる断線検知装置の電源部１２に対応する。
【００３８】
車両が１両である場合には、図示しないが、破線１で示す枝には、緩め指令線の抵抗値および第１の電磁弁の抵抗値が存在する。また、破線２で示す枝には、常用ブレーキ指令線の抵抗値および第２の電磁弁の抵抗値が存在する。破線３で示す枝には、非常ブレーキ指令線の抵抗値および第３の電磁弁の抵抗値が存在する。さらに、破線４で示す枝には、マイナス線の抵抗値が存在する。また、破線４で示す枝に電源Ｅが存在する。
【００３９】
図６（ｂ）に示すように、車両数が２両である場合には、回路網６５０は、１１個の枝、６個の節（たとえば、符号６６１、６６２参照）、および、６個の閉回路を備える。ここでも、個々の枝に、各車両の対応する指令線の抵抗値および電磁弁の抵抗値が存在する。
【００４０】
図７は、車両数が３両である場合の回路網の例を示す図である。図７に示すように、回路網７００においては、１８個の枝（たとえば、符号７０１〜７０４参照）、１０個の節（たとえば、符号７１１参照）および９個の閉回路を有する。ここで、各枝における抵抗値をＺ１〜Ｚ２１と考える。この抵抗値Ｚ１〜Ｚ２１は、それぞれ鉄道車両において以下の構成部分の抵抗値に対応する。なお、Ｚ１５およびＺ１９、Ｚ１６およびＺ２０、Ｚ１７およびＺ２１は、同じ枝に属する。
【００４１】
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４：１両目（先頭）の鉄道車両の緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線、マイナス線の抵抗値
Ｚ５、Ｚ６、Ｚ７：１両目の鉄道車両の電磁弁の抵抗値
Ｚ８、Ｚ９、Ｚ１０、Ｚ１１：２両目の鉄道車両の緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線、マイナス線の抵抗値
Ｚ１２、Ｚ１３、Ｚ１４：２両目の鉄道車両の電磁弁の抵抗値
Ｚ１５、Ｚ１６、Ｚ１７：３両目の鉄道車両の緩め指令線の抵抗値、常用ブレーキ指令線の抵抗値、非常ブレーキ指令線の抵抗値
Ｚ１８：３両目の鉄道車両のマイナス線の抵抗値
Ｚ１９、Ｚ２０、Ｚ２１：３両目の第１の電磁弁の抵抗値、第２の電磁弁の抵抗値、第３の電磁弁の抵抗値
たとえば、各車両の指令線、マイナス線の抵抗値は、２０°Ｃの温度の下で略０．２Ω、電磁弁の抵抗値は、同様の温度の下で略６１５Ωである。
【００４２】
たとえば、非特許文献１に掲載されたように、枝の各々の電圧（図７においてはＶ１〜Ｖ１８）は、枝の抵抗値（図７においてはＺ１〜Ｚ２１）および枝の電圧値Ｅ（この場合、４番目の枝において与えられる）を用いて、以下のように表される。
【００４３】
ＭａｔｒｉｘＶ＝ＭａｔｒｉｘＺ・ＭａｔｒｉｘＩ−ＭａｔｒｉｘＥ ・・・（１）
ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＶ＝０ ・・・（２）
なお、「Ｍａｒｉｘ」は、それぞれが行列であることを示している。
【００４４】
図８は、図７の例におけるＭａｔｒｉｘＢおよびＭａｔｒｉｘＶ、および、ＭａｔｒｉｘＥを示す。ＭａｔｒｉｘＢについて、符号８０１および８０２で示す範囲が行列の要素である。つまり、ＭａｔｒｉｘＢは、枝数を行（１０行）、節数を列（１８列）とする行列である。また、ＭａｔｒｉｘＢは、タイセット行列と称され、閉ループ中の電流の向きを「１」、「−１」で表した行列である。
【００４５】
図９は、本実施の形態にかかるＭａｔｒｉｘＺの例を示す図である。ＭａｔｒｉｘＺについても、符号９０１および９０２で示す範囲が行列の要素である。つまり、ＭａｔｒｉｘＺは、枝数を行（１０行）、節数を列（１８列）とする行列である。また、枝の抵抗値Ｚ１〜Ｚ１８が配置された対角行列である。
【００４６】
（１）式および（２）式より以下の式が導き出される。
【００４７】
ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＺ・ＭａｔｒｉｘＩ
−ＭａｔｒｉｘＢ・ＭａｔｒｉｘＥ＝０ ・・・（３）
（３）式を変形すると以下の式が得られる。
【００４８】
ＭａｔｒｉｘＩ＝ＭａｔｒｉｘＺ−１・ＭａｔｒｉｘＥ ・・・（４）
すなわち、ＭａｔｒｉｘＺの逆行列と、ＭａｔｒｉｘＥとの積により、枝の各々における電流値を示すＭａｔｒｉｘＩを求めることができる。さらに、ＭａｔｒｉｘＥを参照すると、この例では、枝番号４の枝（枝４）に、電源Ｅが存在する。したがって、求められたＭａｔｒｉｘＩから、枝番号４の枝における電流値を取得すれば良い。
【００４９】
本実施の形態においては、所定の車両数（たとえば、２６両）の回路網モデルに基づいた行列式の情報を記憶装置２４に格納している。理論値演算部３４は、この行列式において、車両数から、節の総数ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍを算出し、１≦節番号ＮｏｄｅＮｕｍ≦ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍの節に関して、指令線の抵抗値および電磁弁の抵抗値に基づく、節の抵抗値ＺＮｏｄｅＮｕｍをＭａｔｒｉｘＺに与える。その一方、ＴｏｔａｌＮｏｄｅＮｕｍより大きな節については、ハイインピーダンスを示す値（つまり、節の抵抗値より十分に大きな値）をＺとして与える。
【００５０】
本実施の形態については、車両数が１の場合から、車両数がＮの場合まで、（４）式を用いて、演算を繰り返して、電源が配置された枝における電流値を取得することにより、車両数が１の場合の電流理論値ＩＩ１〜車両数がＮの場合の電流理論値ＩＩＮを算出することができる。
【００５１】
さらに、本発明者は、電磁弁の抵抗値は、温度により変化することを知見している。たとえば、電磁弁の抵抗値は、温度の上昇とともにほぼ一定の割合で上昇する。たとえば、２０°Ｃの温度の下では上述したように、略６１５Ωである。そこで、本実施の形態においては、現在温度Ｔ（°Ｃ）をパラメータとして、電磁弁抵抗値を
電磁弁抵抗値＝Ｒ０＋ｑ・Ｔ （ｑは定数）
とする。したがって、上記節の抵抗値に割り当てる電磁弁の抵抗値は、温度Ｔによって補正されたものとなる。
【００５２】
図１２は、鉄道車両付近の温度が３５°Ｃのときの、鉄道車両編成の抵抗実測値と、本発明にかかる抵抗理論値とを示すグラフである。抵抗実測値では、鉄道車両の間のジャンパ線（図示）を外すことにより、車両数を変更している。図１２のグラフにおいて、横軸の「ｎ−（ｎ＋１）両目」という表記は、ｎ両目の鉄道車両と（ｎ＋１）両目の鉄道車両との間のジャンパ線を外していることを意味しており、このときの抵抗実測値は、車両数がｎのときの値となる。また、「断線なし」は、車両数が「１３」であることを示している。また、グラフにおいて、抵抗理論値は、電磁弁抵抗値を温度Ｔ（＝３５°Ｃ）として補正した上で、本発明による行列演算により得たものである。
【００５３】
図１２に示すように、温度補正をして、かつ、回路網モデルに基づいて演算して得た抵抗理論値は、抵抗実測値と略一致していることが理解できる。
【００５４】
ステップ４０２の後、制御・演算部１４（シーケンス制御部３３）は、指令線特定パラメータｋを「０」に初期化し、スイッチ部１６に指示を与える。本実施の形態においては、スイッチ部１６は、パラメータｋが「０」のときに、電源部１２と、緩め指令線１０１に接続された信号線２０１とを接続させ、パラメータｋが「１」のときに、電源部１２と、常用ブレーキ指令線１０２に接続された信号線２０２とを接続させ、パラメータｋが「２」のときに、電源部１２と、非常ブレーキ指令線１０３に接続された信号線２０３とを接続させる。
【００５５】
次いで、制御・演算部１４（計測値受付部３２）は、電流測定部２０から受け入れた電流実測値と電源部１２から指令線に印加される電圧値とに基づいて、抵抗実測値Ｒｋを取得する（ステップ４０４）。その後、制御・演算部１４（シーケンス制御部３３）は、パラメータｋが「０」であるかを判断し（ステップ４０５）、ステップ４０５でＹｅｓであれば、マイナス線断線検知部３５が計測値受付部から、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２を取得する（ステップ４０６）。ここに電圧実測値Ｖ１は、信号線２０２（つまり、常用ブレーキ指令線１０２）と信号線２０４（つまりマイナス線１０４）との間の電位差に相当する。また、電圧実測値Ｖ２は、信号線２０３（つまり、非常ブレーキ指令線１０３）と信号線２０４（つまりマイナス線１０４）との間の電位差に相当する。すなわち、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２は、電圧を印加した信号線（ブレーキ指令線）以外の信号線（ブレーキ指令線）とマイナス線との間の電位差に相当する。
【００５６】
マイナス線断線検知部３５は、所定の電圧閾値Ｖｔｈを参照して、Ｖ１≧Ｖｔｈ或いは
Ｖ２≧Ｖｔｈであるかを判断する（ステップ４０７）。ステップ４０７でＹｅｓと判断された場合には、マイナス線断線検知部３５は、マイナス線が断線しているとして、その情報（マイナス線断線情報）を記憶装置２４に格納する（図１４のステップ１４０１参照）。マイナス線が断線している場合の処理については後述する。
【００５７】
図１０は、図１に示す車両編成において、１両目（先頭）の鉄道車両Ｔ１と２両目の鉄道車両Ｔ２との連結部においてマイナス線１０４が、符号１００１に示す位置で断線している状態を示している。電源部２０によって、緩め指令線１０１に電圧が印加されており、たとえば、２両目の鉄道車両Ｔ２では、緩め指令線１０１から第１の電磁弁Ｒ２ｒｖ２を介してマイナス線１０４に電流が流れる（符号１００２参照）。本来であれば、電流は、１両目の鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４を経て、端子１２４から断線検知装置１０に戻る。他の車両からマイナス線１０４に流れている電流（符号１００３）も同様である。
【００５８】
しかしながら、鉄道車両Ｔ１のマイナス線１０４に断線１００１が生じているため、電流の一部は、鉄道車両Ｔ２の第２の電磁弁Ｓ２ｒｖを経て常用ブレーキ指令線１０２に流れ込み（符号１００４参照）、また、第３の電磁弁Ｅ２ｒｖを経て非常ブレーキ指令線１０３に流れ込む（符号１００５）。このように電圧が印加されていないブレーキ指令線にも電流が流れ込むことにより、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２が、「０」より明らかに大きな値をとることになる。本実施の形態においては、電圧実測値Ｖ１、Ｖ２の変化（所定の閾値Ｖｔｈ以上であること）を検知することで、マイナス線の断線を検知することができる。
【００５９】
次に、制御・演算部１４（実測値・理論値比較部３６）は、抵抗実測値Ｒｋと、抵抗理論値ＲＩＮとを比較する（ステップ４０８）。実測値・理論値比較部３６は、抵抗実測値Ｒｋが、抵抗理論値ＲＩＮから所定の範囲逸脱しているかを判断する（ステップ５０１）。所定の範囲は、たとえば、理論抵抗値ＲＩＮの所定のパーセンテージ（数パーセント）の誤差を許容範囲として、抵抗実測値Ｒｋが下記の範囲内に含まれるかを判断すれば良い。
【００６０】
ＲＩＮ×（１−ＤｅｖＴｈ）≦Ｒｋ≦ＲＩＮ×（１＋ＤｅｖＴｈ）
上記式において、ＤｅｖＴｈ×１００が、許容範囲を示すパーセンテージである。
【００６１】
抵抗実測値Ｒｋが上記範囲を逸脱している場合（ステップ５０１でＹｅｓ）には、断線位置検出部３７が、抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩ（Ｎ−１）から、抵抗実測値Ｒｋに近似する抵抗理論値ＲＩｐを特定する（ステップ５０２）。図１１は、抵抗理論値ＲＩｐの取得を説明する図である。図１１（ａ）に示すように、一般に、抵抗実測値Ｒｋは、抵抗理論値と一致せず、２つの抵抗理論値の間（図１１（ａ）では、ＲＩｐおよびＲＩｐ＋１）に位置する。そこで、図１１（ｂ）に示すように、（ＲＩｐ−Ｒｋ）＝Ｄ１と（Ｒｋ−ＲＩｐ＋１）＝Ｄ２とを比較して、抵抗実測値Ｒｋが何れの抵抗理論値に近いかを判断して、近似する抵抗理論値を特定すれば良い。
【００６２】
抵抗理論値ＲＩｐが特定されると、断線位置検出部３７は、ｐ両目の鉄道車両に断線が生じている可能性が高いと判断し（ステップ５０３）、ｐ両目の鉄道車両における断線を示す情報を断線位置情報として記憶装置２４に格納する（ステップ５０４）。次いで、シーケンス制御部３３は、パラメータｋをインクリメントして（ステップ５０５）、パラメータｋが「２」より大きいかを判断する（ステップ５０６）。ステップ５０６でＮｏと判断された場合には、ステップ４０４に戻り、次の指令線についての断線の検知が実行される。
【００６３】
ステップ５０６でＹｅｓと判断された場合には、制御・演算部１４（画像生成部３８）は、記憶装置２４に記憶されたマイナス線断線情報および断線位置情報を含む画像を生成して、表示部２８に出力する。これにより、表示部２８の画面上には、検知結果としてマイナス線断線情報および断線位置情報を含む画像が表示される。
【００６４】
本実施の形態にかかる理論値演算部３４は、連結された複数の鉄道車両における電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、各鉄道車両のブレーキ指令線（たとえば、緩め指令線、常用ブレーキ指令線、非常ブレーキ指令線）およびマイナス線の抵抗値に基づき、編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する。本実施の形態では、理論値として抵抗理論値を取得する。
【００６５】
また、実測値・理論値比較部３６および断線位置検出部３７は、測定値（抵抗測定値）と、一連の理論値（抵抗理論値）のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値（抵抗理論値）とを比較して、測定値が、編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する。さらに、打線位置検出部３７は、断線が有る場合に、一連の理論値（抵抗理論値）のうち、測定値（抵抗測定値）に近似する理論値（抵抗理論値）を見出して、当該見出された理論値（理論値）に基づいて、連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する。
【００６６】
マイナス線が断線していると判断された場合にも、同様の処理により断線位置が特定される。図１４に示すように、マイナス線断線情報が記憶装置２４に格納された（ステップ１４０１）後、断線位置検出部３７が、抵抗理論値パターンＲＩ１〜ＲＩ（Ｎ−１）から、抵抗実測値Ｒｋに近似する抵抗理論値ＲＩｐを特定する（ステップ１４０２）。次いで、抵抗理論値ＲＩｐが特定されると、断線位置検出部３７は、ｐ両目の鉄道車両に断線が生じている可能性が高いと判断し（ステップ１４０３）、ｐ両目の鉄道車両における断線を示す情報を断線位置情報として記憶装置２４に格納する（ステップ１４０４）。
【００６７】
このように、本実施の形態では、各鉄道車両の電磁弁の抵抗値およびブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値を考慮した理論値を算出し、理論値と実測値との相違に基づいて、断線の有無および断線位置を検出する。これにより、正確な断線位置の特定が可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、マイナス線断線検出部３５は、電圧が印加されているブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線とマイナス線との間の電圧値に基づいて、マイナス線における断線の有無を検出する。これにより、断線があった場合に、ブレーキ指令線（電圧が印加されているブレーキ指令線）の断線であるか、マイナス線の断線であるかを適切に判断することが可能となる。
【００６９】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【００７０】
たとえば、本実施の形態においては、ｎ両の鉄道車両Ｔ１〜Ｔｎの１両目（先頭）の車両Ｔ１のブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動して、電源部１２から所定のブレーキ指令線に電圧を印加して、当該ブレーキ指令線およびマイナス線の断線位置を特定している。しかしながら、これに限定されるものではなく、ｎ両目（最後方）の車両Ｔｎのブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動しても良い。
【００７１】
さらに、最初に１両目（先頭）の車両Ｔ１のブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動して、断線が検出された場合には、さらに、ｎ両目（最後方）の車両Ｔｎのブレーキ指令線およびマイナス線の端子と、断線検知装置１０の端子部２２の対応する端子とを接続して、断線検知装置１０を作動しても良い。このように、編成された鉄道車両の双方から断線位置を検出することで、より正確な断線位置の特定が可能である。
【００７２】
また、本実施の形態においては、断線検知装置１０を単独の装置としているが、これに限定されるものではなく、機関車に断線検知装置１０を搭載して、機関車を、編成された鉄道車両Ｔ１〜Ｔｎと連結した状態で、断線検知装置１０を作動させて、断線位置を検知しても良い。
【００７３】
また、前記実施の形態においては、理論値算出部３４が、編成を構成する車両数および現在温度を受け入れて、行列演算によって抵抗理論値を算出している。しかしながら、これに限定されず、一定の最大編成を構成する車両数（たとえば２６両）およびそれ以下の車両数（１両〜２５両）までの抵抗理論値を予め算出しておき、これを記憶装置２４に抵抗理論値テーブルとして格納しておき、理論値演算部３４が、編成を構成する車両数を受け入れて、当該車両数に対応する抵抗理論値を読み出すことで、抵抗理論値を取得しても良い。
【００７４】
図１３に示すように、抵抗理論テーブルには、温度範囲ごとに、車両数が「１」〜最大編成を構成する車両数（この例では「２６」）までの抵抗理論値の組が格納されている。したがって、理論値算出部３４は、現在温度が属する温度範囲を特定し、当該温度範囲に関連付けられた抵抗理論値の組を用いれば良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 断線検知装置
１２ 電源部
１４ 制御・演算部
１６ スイッチ部
１８ 電圧測定部
２０ 電流測定部
２２ 端子部
２４ 記憶装置
２６ 入力部
２８ 表示部
３１ 設定値受付部
３２ 計測値受付部
３３ シーケンス制御部
３４ 理論値演算部
３５ マイナス線断線検知部
３６ 実測値・理論値比較部
３７ 断線位置検出部
３８ 画像生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知する断線検知装置であって、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得手段と、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断手段と、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定手段と、を備えたことを特徴とする断線検知装置。
【請求項２】
前記理論値取得手段が、
前記回路網モデルにおける枝数、節数および閉回路数に基づき、枝の各々における電圧値を示す行列、枝数および閉回路数に基づくタイセット行列、および、枝の各々における抵抗値を配置した対角行列とに基づき、前記一連の理論値を算出することを特徴とする請求項１に記載の断線検知装置。
【請求項３】
前記各電磁弁の抵抗値について、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するように、前記電磁弁の抵抗値を補正する抵抗値補正手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の断線検知装置。
【請求項４】
前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を含むテーブルを格納した記憶装置を備え、
前記理論値取得手段が、前記記憶装置のテーブルから、前記理論値を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の断線検知装置。
【請求項５】
前記理論値のテーブルが、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するような電磁弁の抵抗値に基づき、所定の複数の電磁弁の温度のそれぞれについて、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を格納していることを特徴とする請求項４に記載の断線検知装置。
【請求項６】
前記所定のブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線と、前記マイナス線との間の電圧値を測定する電圧測定手段を備え、
前記電源部が前記所定のブレーキ指令線と前記マイナス線との間に電圧を与えているときに、前記電圧測定手段が、前記電圧値を測定することにより、前記マイナス線における断線の有無を判断するように構成されたことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の断線検知装置。
【請求項７】
ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知するために、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、それぞれ接続されたコンピュータに、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得ステップと、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断ステップと、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定ステップと、を実行させることを特徴とする断線検知プログラム。
【請求項１】
ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知する断線検知装置であって、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得手段と、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断手段と、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定手段と、を備えたことを特徴とする断線検知装置。
【請求項２】
前記理論値取得手段が、
前記回路網モデルにおける枝数、節数および閉回路数に基づき、枝の各々における電圧値を示す行列、枝数および閉回路数に基づくタイセット行列、および、枝の各々における抵抗値を配置した対角行列とに基づき、前記一連の理論値を算出することを特徴とする請求項１に記載の断線検知装置。
【請求項３】
前記各電磁弁の抵抗値について、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するように、前記電磁弁の抵抗値を補正する抵抗値補正手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の断線検知装置。
【請求項４】
前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を含むテーブルを格納した記憶装置を備え、
前記理論値取得手段が、前記記憶装置のテーブルから、前記理論値を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の断線検知装置。
【請求項５】
前記理論値のテーブルが、特定の温度における初期値から温度が増大するのにしたがって、その抵抗値も増大するような電磁弁の抵抗値に基づき、所定の複数の電磁弁の温度のそれぞれについて、前記編成を構成する車両数およびそれ以下の車両数と対応付けられた理論値を格納していることを特徴とする請求項４に記載の断線検知装置。
【請求項６】
前記所定のブレーキ指令線以外の他のブレーキ指令線と、前記マイナス線との間の電圧値を測定する電圧測定手段を備え、
前記電源部が前記所定のブレーキ指令線と前記マイナス線との間に電圧を与えているときに、前記電圧測定手段が、前記電圧値を測定することにより、前記マイナス線における断線の有無を判断するように構成されたことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の断線検知装置。
【請求項７】
ブレーキ操作によって指令された電気信号が与えられる１以上のブレーキ指令線と、前記ブレーキ指令線と接続され前記電気信号により制御される電磁弁を各々有する複数の鉄道車両が、編成を構成する車両数だけ連結され隣接する車両との間で前記ブレーキ指令線が接続される鉄道車両編成において、前記ブレーキ指令線および前記電磁弁と接続されるマイナス線における断線および断線位置を検知するために、
前記連結された複数の鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線とそれぞれ接続する端子を備えた端子部と、
所定のブレーキ指令線に接続される端子と、前記マイナス線に接続する端子との間に電圧を与える電源部と、
前記マイナス線に接続された端子を通る電流を測定する電流測定手段と、それぞれ接続されたコンピュータに、
前記連結された複数の鉄道車両における前記電磁弁の数と、各鉄道車両の電磁弁の各々の抵抗値、前記各鉄道車両のブレーキ指令線およびマイナス線の抵抗値に基づき、前記編成を構成する車両数の鉄道車両におけるブレーキ指令線、電磁弁、および、マイナス線の回路網モデルにしたがって、前記連結された複数の鉄道車両の編成を構成する車両数、および、編成を構成する車両数より少ない車両数について、前記マイナス線に接続された端子を通る電流の電流理論値、或いは、当該電流理論値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗理論値である、一連の理論値を取得する理論値取得ステップと、
前記電流測定手段により測定された電流測定値、或いは、当該電流測定値と電源部により印加される電圧により得られる抵抗測定値である測定値と、前記一連の理論値のうち、編成を構成する車両数に対応する理論値とを比較して、前記測定値が、前記編成を構成する車両数に対応する理論値からの所定範囲に含まれるかを判断することで、前記ブレーキ指令線或いはマイナス線における断線の有無を判断する断線判断ステップと、
前記断線が有る場合に、前記一連の理論値のうち、前記測定値に近似する理論値を見出して、当該見出された理論値に基づいて、前記連結された複数の鉄道車両における断線位置を特定する断線位置特定ステップと、を実行させることを特徴とする断線検知プログラム。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２０９１２２（Ｐ２０１１−２０９１２２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７３５８（Ｐ２０１０−７７３５８）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００２３０６９６）日本貨物鉄道株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００２３０６９６）日本貨物鉄道株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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