踏切警報音発生装置
【課題】スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて検知する。
【解決手段】踏切条件Ａに応じて踏切警報用主信号Ｂを生成する回路５０と、主信号Ｂより小振幅・高周波数の検査用副信号Ｆを生成する回路４０と、両信号Ｂ，Ｆを電力増幅してスピーカ駆動線に送出する回路１２と、スピーカ駆動線に介挿された直列インピーダンス６１と、スピーカ７，８と直列インピーダンス６１との分割電圧から副信号検出信号Ｎを生成する電圧検出部７０と、信号Ｎに基づいて正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部８０とを備える。直列インピーダンス６１を駆動回路１２と並列接続部１１との間に置くことで、スピーカ７，８の片方故障も単一の故障検出回路で検知できる。デジタル移相回路４３と多数決選定手段８３とにより軌道回路からのノイズに耐える。
【解決手段】踏切条件Ａに応じて踏切警報用主信号Ｂを生成する回路５０と、主信号Ｂより小振幅・高周波数の検査用副信号Ｆを生成する回路４０と、両信号Ｂ，Ｆを電力増幅してスピーカ駆動線に送出する回路１２と、スピーカ駆動線に介挿された直列インピーダンス６１と、スピーカ７，８と直列インピーダンス６１との分割電圧から副信号検出信号Ｎを生成する電圧検出部７０と、信号Ｎに基づいて正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部８０とを備える。直列インピーダンス６１を駆動回路１２と並列接続部１１との間に置くことで、スピーカ７，８の片方故障も単一の故障検出回路で検知できる。デジタル移相回路４３と多数決選定手段８３とにより軌道回路からのノイズに耐える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道の踏切脇の警報機柱に取り付けられ斜め下の踏切道を向いているスピーカに対し屋外ケーブル等を介して接続されてスピーカに警報音を発生させる踏切警報音発生装置に関し、詳しくは、スピーカとの接続に係る異常状態を検出する故障検出機能の実現技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
故障検出機能を省いた基本的な従来の踏切警報音発生装置１０は（例えば非特許文献１，２参照、図５（ａ）参照）、鉄道の踏切道に向けて設置された二個の外付けスピーカ７，８に接続されて警報音を発生させるために、外部から与えられる二値論理の踏切条件Ａに応じて踏切警報用主信号Ｂを生成する音発信号生成回路１５と、踏切警報用主信号Ｂを電力増幅してスピーカ７，８の駆動線に送出する駆動回路１２と、個々に外付け接続しうる複数のスピーカ７，８を並列駆動すべくスピーカ７の駆動線とスピーカ８の駆動線とを装置内部で接続した並列接続部１１とを具えている。踏切警報音発生装置１０に外部負荷として接続されるスピーカ７，８の負荷インピーダンスは、１６Ωの抵抗とされることが多いが、他の抵抗値の場合もある。
【０００３】
音発信号生成回路１５は、踏切条件Ａのオン時に７５０Ｈｚの発振信号ｆ１を発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ａと、踏切条件Ａのオン時に２Ｈｚ強の発振信号ｆｍを発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ｂと、踏切条件Ａのオン時に７００Ｈｚの発振信号ｆ２を発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ｃと、発振信号ｆ１を発振信号ｆｍで振幅変調する振幅変調回路１７と、発振信号ｆ２を発振信号ｆｍで振幅変調する振幅変調回路１８と、両回路の１７，１８の出力信号を重ね合わせて踏切警報用主信号Ｂを生成する加算合成回路１６とを具えていて、踏切条件Ａがオンの時には踏切警報音を出させるため踏切警報用主信号Ｂに７５０Ｈｚと７００Ｈｚの発振状態を交互に２Ｈｚ強で採らせ、踏切条件Ａがオフの時には踏切警報音を出させないため踏切警報用主信号Ｂに一定値を採らせるようになっている。
【０００４】
駆動回路１２は、例えばパワーアンプからなる電力増幅器１４と、直流絶縁やインピーダンス整合を担う出力トランス１３とを具えている。そして、踏切警報用主信号Ｂが一定値を採っているときにはスピーカ７，８の駆動電圧が０Ｖになって警報音が発せられないが、踏切警報用主信号Ｂが発振状態を採っているときには、スピーカ７，８の駆動電圧が例えば振幅２０Ｖｐ−ｐで正負に振れる正弦波形になって、踏切で馴染みの警報音がスピーカ７，８から発せられるようになっている。
【０００５】
並列接続部１１は、駆動回路１２の出力トランス１３の出力側に接続された一対の電線（スピーカ駆動線，スピーカの駆動線）がスピーカ７に向かう一対の駆動線とスピーカ８に向かう一対の駆動線とに分岐する箇所でもあり、スピーカ７，８が故障しても、故障したのが片方だけなら、故障していない他方には警報音を出させることができるものとなっている。
なお、踏切警報音発生装置に故障検出機能を付与する場合、従来は、スピーカ７，８の駆動線に電流トランスを付設してスピーカ駆動電流を検出するといったことが行われていたが、この手法ではスピーカ駆動時すなわち警報音発生時しか故障検出ができない。
【０００６】
もっとも、一般用の警報音発生装置であれば、警報音発生時に限らず警報音非発生時も故障検出機能を働かせるようになったものがある。これは（図５（ｂ）参照）、音発条件Ｃがオンのときには可聴周波数で発振し音発条件Ｃがオフのときには非可聴周波数で発振する周波数切替回路２１と、その発振信号を増幅してスピーカ２３の駆動線に送出する電力増幅器２２と、スピーカ２３の駆動線に付設されて電流を検出する電流トランス２４と、その検出信号に増幅やレベル検出を施してスピーカ駆動電流の有無を判定する故障検出回路２５とを具えている。この場合、警報音の発生／非発生が周波数の切り替えによって選択されるが、何れの時でも故障が無ければスピーカ２３が駆動されるため、何時でも判定結果Ｄがスピーカ駆動電流の途絶を以て故障状態を示すこととなる。
【０００７】
【非特許文献１】鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ「踏切保安装置」第４版、社団法人 日本鉄道電気協会、平成９年１０月３０日発行、ｐ．２１−２２
【非特許文献２】吉村寛・吉越三郎著「信号」第１７版、株式会社 交友社、平成３年７月２０日発行、ｐ．４７９−４８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにスピーカから警報音を発生させる主信号に加えてスピーカを駆動しても警報音として認識されない検査用副信号も用いて常に故障検出機能を発揮できるようになった故障検出回路（２４＋２５）を、上述した従来の踏切警報音発生装置１０に付加することにより、踏切警報音発生装置にあってもスピーカとの接続に係る正常状態と故障状態との判別を常時行うことができるようになると期待される。
しかしながら、踏切警報音発生装置では、警報音を出している時間割合より警報音を出さない時間割合の方が遙かに大きいため、常に同等の電力でスピーカを駆動し続けた場合、電力消費量が過大になってしまう。
【０００９】
しかも、スピーカ駆動電流の有無に基づく検出方式では、スピーカとの接続に係る故障状態のうち断線故障は検出できるが短絡故障を検出することができない。これに対し、検出物理量を電流から電圧に変更することも考えられるが、スピーカ駆動電圧の有無に基づく検出方式では、スピーカの接続に係る故障状態のうち断線故障は検出できても短絡故障を検出することができない。このため、従来技術を踏襲した検査信号生成回路や故障検出回路を一つずつ付設するだけでは、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを的確に分けて検知することができない。
そこで、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて検知しうるよう検査用副信号の生成態様や検出態様に工夫を凝らすことが第１技術課題となる。
【００１０】
また、踏切警報音発生装置１０は二個のスピーカ７，８を並列駆動するようになっていることから、故障検出回路の電流トランス２４をスピーカ駆動線（スピーカの駆動線）のうち駆動回路１２と並列接続部１１との間の部分１１ａに付設した場合（図５（ｃ）参照）、スピーカ７，８の片方だけの断線では、スピーカ駆動電流が流れるので、故障が見逃されてしまう。このため、スピーカ７，８の断線故障を片方だけでも検知できるようにするには、並列接続部１１からスピーカ７に至るスピーカ駆動線１１ｂに対して一つの故障検出回路を付設するとともに、並列接続部１１からスピーカ８に至るスピーカ駆動線１１ｃに対してもう一つの故障検出回路を付設することが必要であり、コストが嵩む。
そこで、複数スピーカの何れか一つの断線故障でも故障状態を一つの故障検出回路にて確実に検知しうるよう更に工夫を重ねることが第２技術課題となる。
【００１１】
さらに、踏切警報音発生装置は鉄道の軌道に添えて屋外に設置されることから、検査用副信号に非可聴周波数を採用するには周囲環境に不所望な電波を放出しないよう電波遮蔽を十分に行う必要があるので、コストが嵩む。これを回避するには、検査用副信号の振幅を小さくするとともに、検査用副信号の周波数を可聴周波数と非可聴周波数との境界域の例えば１０ｋＨｚ程度まで下げるのが、望ましい。
しかしながら、その周波数の辺りは、鉄道の軌道回路に列車検知信号を流す列車検知装置にも、使用されることが多い。このため、鉄道の軌道回路などからの外来ノイズが強いと、スピーカとの接続に係る状態検知能力が不所望なまで低下してしまう。
そこで、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態を的確に検知しうるよう改良することが第３技術課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の踏切警報音発生装置は（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、鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されて警報音を発生させる踏切警報音発生装置において、踏切条件に応じて踏切警報用主信号を生成する音発信号生成回路と、前記踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号を生成する検査信号生成回路と、前記踏切警報用主信号と前記検査用副信号とを電力増幅して前記スピーカの駆動線に送出する駆動回路と、単一のインピーダンス素子または複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなり前記スピーカの駆動線に直列接続態様で介挿されている直列インピーダンスと、前記スピーカと前記直列インピーダンスとで分割された前記検査用副信号に係る電圧から副信号検出信号を生成する電圧検出部と、前記副信号検出信号に基づいて前記スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段２）、上記解決手段１の踏切警報音発生装置であって、前記判定部が、前記スピーカの接続状態に関して、正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するようになっていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段３）、上記解決手段２の踏切警報音発生装置であって、前記スピーカを複数接続可能であり、その並列接続部が内部に設けられており、前記直列インピーダンスが前記駆動回路と前記並列接続部との間における前記スピーカの駆動線に介挿されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段４）、上記解決手段１〜３の踏切警報音発生装置であって、前記直列インピーダンスと前記スピーカとのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり前記スピーカと前記直列インピーダンスとによる前記検査用副信号に係る電圧の分割に対応した比率で前記検査用副信号に係る電圧を分割する電圧分割回路（第２電圧分割回路）が、前記直列インピーダンスと前記スピーカとの直列回路に対して並列になる接続態様で設けられており、前記電圧検出部が、双方の分割電圧の差に基づいて前記副信号検出信号を生成するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段５）、上記解決手段１〜４の踏切警報音発生装置であって、前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段６）、上記解決手段１〜４の踏切警報音発生装置であって、前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち過半数を占めるものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段１）、鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されると音発信号生成回路と駆動回路とによって踏切条件に応じて警報音が発せられるとともに、スピーカとの接続に係る故障検知が、検査信号生成回路と直列インピーダンスと電圧検出部と判定部とを有する故障検出回路によって行われる。しかも、踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号が踏切警報用主信号に重なるようにしたことにより、消費電力の増加が抑制され、信号が簡便に弁別され、何時でも故障検出が行われる。
【００１９】
また、直列インピーダンスをスピーカと直列になる態様でスピーカ駆動線（スピーカの駆動線）に介挿接続したうえで、その分割電圧から検査用副信号対応の副信号検出信号を得るようにしたことにより、副信号検出信号が、二値論理的でなくアナログ信号的になって、スピーカとの接続に係る断線故障と短絡故障とで異なる値を採るうえ、正常状態では両故障状態の値を例えばインピーダンス比で分割した中間値を採るので、この副信号検出信号の値の区分けにてスピーカとの接続に係る各状態が的確に判別される。
したがって、この発明によれば、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて検知することができ、その結果、第１技術課題が解決される。
【００２０】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段２）、副信号検出信号がアナログ化して区分可能になったことを積極的に利用して、正常状態と断線故障や短絡故障との中間状態もそれぞれ異常状態として判別するようにしたことにより、スピーカとの接続に係る正常状態と高抵抗化異常と断線故障と低抵抗化異常と短絡故障とを分けて検知することができ、その結果、第１技術課題の解決が高度になされる。
【００２１】
さらに、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段３）、直列インピーダンスをスピーカ駆動線のうち駆動回路と並列接続部との間のところに介挿接続したことにより、副信号検出信号がアナログ化して区分可能になっていることと相まって、複数スピーカ同時の断線故障はもちろん何れか一つのスピーカの断線故障でも、副信号検出信号の値が正常状態の区分範囲から外れる。
したがって、この発明によれば、複数スピーカの何れか一つの断線故障でも故障状態を一つの故障検出回路にて確実に検知することができ、その結果、第１技術課題に加えて第２技術課題も解決される。
【００２２】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段４）、直列インピーダンスとスピーカとからなる第１電圧分割回路に加え、それに対応した分割比を持った第２電圧分割回路も並列に設けて、双方の分割電圧の差に基づいて副信号検出信号が生成されるようにしたことにより、故障の程度が副信号検出信号の振幅の大きさに反映されるとともに、故障の内容が断線側なのか短絡側なのかが、検査用副信号の位相と副信号検出信号の位相とが同相なのか反転位相なのかに、反映される。そのため、副信号検出信号の振幅の大小やレベルをみることで正常か故障か更には故障の程度まで分かり、副信号検出信号の位相の正逆をみることで断線故障か短絡故障かが分かる。なお、第２電圧分割回路はインピーダンスが大きいので、消費電力の不所望な増加は回避される。
したがって、この発明によれば、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分かり易く分けて検知することができ、第１技術課題の解決が明瞭になされる。
【００２３】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段５）、検査用副信号の位相が一定周期で一定量ずつ移り変わるとともに、その移相の一巡以上の時間に亘って（即ち移相の合計量が３６０゜以上になる時間範囲について）判定結果が蓄積され、多数決によって最終的な判定結果が出される。
検査用副信号の周波数に周波数の近いノイズが鉄道の軌道回路などからスピーカ駆動線に乗って検査用副信号が乱されるような動作環境においては、検査用副信号と外来ノイズとの位相のずれ具合によって撹乱が無視できたり出来なかったりするが、無視できる割合の方が半分を超える状況にとどまっていれば、上記のような移相を検査用副信号に導入することにより、多頻度の正しい判定と小頻度の誤判定とが入り混じって発生する。
【００２４】
これは、長時間連続するバーストモードノイズとして発現することの多い鉄道の軌道回路などからの外来ノイズが、対処困難な又は対処に大規模な冗長回路を要するバーストモードノイズでなく、比較的対処容易なランダムモードノイズかそれに近い形で発現するようになったことを示している。
そのため、上記の多数決の導入により、少ない頻度でしか発生しない誤判定は最終結果として出されることなく無視され、正しい判定結果だけが最終結果として出される。
したがって、この発明によれば、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態を的確に検知することができ、その結果、第１技術課題に加えて第３技術課題も解決される。
【００２５】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段６）、上記解決手段の多数決を過半数の選出に改めたことにより、判別区分が多数であっても誤判定が回避されるので、判定結果の信頼性が向上する。
したがって、この発明によれば、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態をより的確に検知することができ、その結果、第１技術課題が解決されるのに加えて、第３技術課題が高度に解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
このような本発明の踏切警報音発生装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２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１〜５（出願当初の請求項１〜５）を具現化したものであり、図４に示した実施例２は、上述した解決手段１〜３，６（出願当初の請求項１〜３，６）を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各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。
【実施例１】
【００２７】
本発明の踏切警報音発生装置の実施例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、踏切警報音発生装置３０の回路構造を示すブロック図である。
【００２８】
この踏切警報音発生装置３０は、従来の踏切警報音発生装置１０にスピーカ故障検出機能を付与したものであり、既述した並列接続部１１と駆動回路１２が踏切警報音発生装置１０からそのまま引き継がれるとともに、音発信号生成回路１５が一部改造を伴って踏切警報音発生装置１０から引き継がれて音発信号生成回路５０になっており、さらに、本発明を具現化した故障検出回路として、加算合成回路３１と故障通知回路３２と検査信号生成回路４０と直列インピーダンス６１（第１電圧分割回路６０）と電圧分割回路６２（第２電圧分割回路）と電圧検出部７０と判定部８０が追加されている。
【００２９】
検査信号生成回路４０は、周波数の高い発振回路４１と、その発振信号を分周して基本発振信号Ｅを生成する分周回路４２と、基本発振信号Ｅから検査用副信号Ｆを生成するデジタル移相回路４３とを具えている。基本発振信号Ｅは、デューティ比が５０％の矩形波であり、周波数が１０ｋＨｚ程度の一定周波数である。この周波数は、踏切警報用主信号Ｂの周波数７５０Ｈｚより桁違いに高くて、普通の人にとっては聞き取り難い。検査用副信号Ｆは、デューティ比や周波数をそのまま基本発振信号Ｅから引き継いでいるが、位相が一定でなく、０．５秒〜２秒程度の一定周期で、９０゜や７２゜といった一定量ずつ、毎回進み方向へ又は毎回遅れ方向へ、位相が移り変わるものとなっている。また、検査用副信号Ｆに応じてスピーカ７，８から発せられる音がほとんど聞き取れないほど小さくなるよう、検査用副信号Ｆの振幅は、０．５Ｖｐ−ｐ程度であり、既述した発用主信号Ｂの振幅２０Ｖｐ−ｐより桁違いに小さいものとなっている。
【００３０】
音発信号生成回路５０は、発振回路１９ａに代わる分周回路５１が検査用副信号Ｆを分周することで発振信号ｆ１を生成し、発振回路１９ｂに代わる分周回路５２及び開閉スイッチ５４が検査用副信号Ｆを分周するとともにその分周信号の送出を踏切条件Ａに応じて行うことで発振信号ｆｍを生成し、発振回路１９ｃに代わる分周回路５３が検査用副信号Ｆを分周することで発振信号ｆ２を生成するようになった点で、音発信号生成回路１５と相違し、回路規模も小さくなっているが、踏切警報用主信号Ｂを生成する点と、踏切条件Ａがオンの時には踏切警報音を出させるため踏切警報用主信号Ｂに７５０Ｈｚと７００Ｈｚの発振状態を交互に２Ｈｚ強で採らせる点と、踏切条件Ａがオフの時には踏切警報音を出させないため踏切警報用主信号Ｂに一定値を採らせる点は、音発信号生成回路１５と同じである。
【００３１】
加算合成回路３１は、踏切警報用主信号Ｂと検査用副信号Ｆとを加算合成することにより、大振幅か小振幅かは別として常に交流成分の含まれる合成信号Ｈを生成するものとなっている。
また、この加算合成回路３１の追加導入に応じて、駆動回路１２は、踏切警報用主信号Ｂをそのまま入力するのでなく、加算合成回路３１の合成信号Ｈを入力することで、踏切警報用主信号Ｂと検査用副信号Ｆとを電力増幅してスピーカ７，８の駆動線に送出するものとなっている。
【００３２】
直列インピーダンス６１は、スピーカ７，８と併せて第１電圧分割回路６０を成すものであり、並列接続のスピーカ７，８と直列に接続されている。直列インピーダンス６１は、駆動回路１２と並列接続部１１との間におけるスピーカ駆動線１１ａに直列接続態様で介挿されていれば、単一のインピーダンス素子を含む受動回路からなるものでも良く、複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなるものでも良い。直列インピーダンス６１の消費電力を抑制する観点からは直列インピーダンス６１のインピーダンス値が小さいのが望ましいが、電圧分割に基づく故障検出の能力を高める観点からは、直列インピーダンス６１のインピーダンス値をスピーカ７，８並列接続回路のインピーダンス値と同程度まで大きくするのが望ましい。この例では、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが１６Ωであるとして、１６Ωの抵抗器が直列インピーダンス６１に採用されている。
【００３３】
電圧分割回路６２は、第１電圧分割回路６０に対して並列になる接続態様で設けられた第２電圧分割回路であり、電圧分割回路６０が上述したように直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路との直列回路であるのに対し、電圧分割回路６２は、直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路とのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり、スピーカ７，８並列接続回路と直列インピーダンス６１とによる検査用副信号Ｆに係る電圧の分割に対応した比率で検査用副信号Ｆに係る電圧を分割するようになっている。例えば電圧分割回路６２を１ｋΩの高抵抗インピーダンス６３とＸΩの高抵抗インピーダンス６４との直列回路で具体化した場合、高抵抗インピーダンス６４のインピーダンス値Ｘは、１ｋΩ（抵抗６３）：ＸｋΩ（抵抗６４）＝１６Ω（直列インピーダンス６１）：１６Ω（スピーカ７，８）より、１ｋΩにされる。
【００３４】
電圧検出部７０は、電圧分割回路６０の分割電圧から、即ち直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路とで分割された検査用副信号Ｆに係る電圧から、副信号検出信号Ｎを生成するものであるが、この実施例では、電圧分割回路６０の分割電圧だけでなく電圧分割回路６２の分割電圧も用いる。すなわち高抵抗インピーダンス６３と高抵抗インピーダンス６４とで分割された検査用副信号Ｆに係る電圧も用いて、電圧分割回路６０の分割電圧と電圧分割回路６２の分割電圧との差に基づいて副信号検出信号Ｎを生成するようになっている。
【００３５】
詳述すると、電圧検出部７０は、信号トランス７１と信号増幅器７２とパルス乗算回路７３とレベル検出回路７４とを具えている。
そのうち、信号トランス７１は、直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路の接続点電圧と、高抵抗インピーダンス６３と高抵抗インピーダンス６４の接続点電圧とから、両者の差電圧を求めるものであり、絶縁機能や位相整合機能に加えて、検査用副信号Ｆの周波数成分を踏切警報用主信号Ｂから分離抽出することで検査用副信号Ｆに係る電圧を検出するバンドパスフィルタ機能（周波数弁別機能）も発揮するようになっている。
【００３６】
また、信号増幅器７２は、差電圧を増幅して、正負に振れる交流の副信号検出信号Ｌを生成するものであり、パルス乗算回路７３は、副信号検出信号Ｌと検査用副信号Ｆとを時々刻々掛け合わせることにより、半波の副信号検出信号Ｍを生成するものであり、この副信号検出信号Ｍは、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが適正であれば振幅が零か微小になるが、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが適正範囲を外れると、その度合いに応じて振幅が増大するとともに、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンス増減に応じて正負いずれかの半波波形を採る。さらに、レベル検出回路７４は、例えば反転増幅形の積分回路で具体化されるローパスフィルタからなり、半波の副信号検出信号Ｍから符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎを生成するようになっている。
【００３７】
判定部８０は、副信号検出信号Ｎに基づいてスピーカ７，８との接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するものであり、そのために、区分手段８１と蓄積手段８２と選定手段８３とを具えている。区分手段８１は、コンパレータで具体化しても良く、マイクロプロセッサのプログラムで具体化しても良く、要するに、副信号検出信号Ｎの値が“０”かその近傍であれば正常状態と判定し、副信号検出信号Ｎの絶対値が最大値かその近傍であれば正負に応じて断線故障か短絡故障と判定し、副信号検出信号Ｎの値が正常状態と断線故障との中間なら高抵抗化異常と判定し、副信号検出信号Ｎの値が正常状態と短絡故障との中間なら低抵抗化異常と判定するようになっている。但し、それは一次判定であり最終判定ではない。
【００３８】
蓄積手段８２は、例えばメモリに割り付けられたＬＩＦＯキューやリングバッファであり、区分手段８１から一次判定結果を一定周期で取り込んで蓄積するものであり、デジタル移相回路４３による検査用副信号Ｆの移相の一巡以上に及ぶ一定時間に亘って一次判定結果を蓄積しておくようになっている。
選定手段８３は、マイクロプロセッサのプログラムで具体化するのが簡便であり、一定周期で、蓄積手段８２の保持している一次判定結果の総てを検索し、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果Ｐに採用するようになっている。判定結果Ｐは、断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とのうち何れか一つを示すものである。
【００３９】
故障通知回路３２は、判定結果Ｐを外部に通知するものであり、鉄道信号の分野ではリレーで具体化される。そのリレーの接点出力にてＬＥＤの故障表示器などが駆動されるようになっている。
なお、高抵抗インピーダンス６３，６４は、固定抵抗の例を図１に示したが、一方または双方が可変抵抗であっても良く、ロータリスイッチで切り替えられる抵抗回路であっても良い。その場合、内部定数の変更が簡便化されるので、例えばスピーカ７，８の負荷抵抗が１６Ωから８Ωや３２Ωになったときでも容易に適合させることができる。
【００４０】
この実施例１の踏切警報音発生装置について、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、踏切警報音発生装置３０の故障検出動作の説明図であり、（ａ）が対比用の電圧分割回路６２、（ｂ）がスピーカ側の電圧分割回路６０、（ｃ）が正常時の信号波形例、（ｄ）がスピーカ短絡時の信号波形例、（ｅ）がスピーカ断線時の信号波形例、（ｆ）がスピーカ接続不良時の信号波形例、（ｇ）がスピーカ混触時の信号波形例である。また、図３は、（ａ）〜（ｃ）いずれも検査用副信号Ｆと外来ノイズのベクトル図であり、（ａ）と（ｂ）が検査用副信号Ｆを９０゜ずつ移相した場合、（ｃ）が検査用副信号Ｆを７２゜ずつ移相した場合を示している。
【００４１】
踏切警報音発生装置３０の使い方や基本の踏切警報音発生動作を述べると、これは従来の踏切警報音発生装置１０と同じと言える。すなわち、スピーカ７，８が鉄道の踏切脇の警報機柱に取り付けられ斜め下の踏切道を向いているが、そのスピーカ７，８と踏切警報音発生装置３０とが屋外ケーブル等で接続されると、踏切警報音発生装置３０がスピーカ７，８を並列駆動する態勢が整い、音発信号生成回路５０によって踏切条件Ａに応じた踏切警報用主信号Ｂが生成され、その踏切警報用主信号Ｂが駆動回路１２によってパワー増幅され、それによってスピーカ７，８が駆動される。
【００４２】
そして、踏切条件Ａがオンになると、７５０Ｈｚと７００Ｈｚとが交互に２Ｈｚ強で替わる踏切警報音がスピーカ７，８から出され、踏切条件Ａがオフになると、静かになる。なお、踏切警報用主信号Ｂに検査用副信号Ｆが重畳しているが、検査用副信号Ｆの振幅が踏切警報用主信号Ｂのそれに比べて桁違いに小さいことや、検査用副信号Ｆの周波数が聞き取り難い音域に属しているので、踏切警報音発生時はもちろん踏切警報音非発生時も装置検査用副信号Ｆの存在が踏切警報音発生という基本機能を損なうことはない。また、直列接続態様での直列インピーダンス６１の介挿によってスピーカ７，８の出力が不足する場合は電力増幅器１４の強化や出力トランス１３での昇圧などで簡便に補償することができるので、直列インピーダンス６１の介挿も踏切警報音発生の機能を損なうものでない。
【００４３】
次に、故障検出回路の動作について述べるが、簡明化のため、検査用副信号Ｆの移相と多数決の判定とを後回しにするとともに、出力トランス１３や信号トランス７１による位相変化および電圧検出部７０では不感の踏切警報用主信号Ｂを無視して説明する。具体的には、１ｋΩの高抵抗インピーダンス６３と１ｋΩの高抵抗インピーダンス６４との接続点電圧Ｊがそのまま信号増幅器７２の正転入力にされ（図２（ａ）参照）、１６Ωの直列インピーダンス６１と１６Ωのスピーカ７，８並列接続回路の接続点電圧Ｋがそのまま信号増幅器７２の反転入力にされるものとしたうえで（図２（ｂ）参照）、検査用副信号Ｆの位相が固定されている波形部分を参照しながら説明する（図２（ｃ）〜（ｇ）参照）。
【００４４】
そうすると、スピーカ７，８が１６Ωになっている正常状態では（図２（ｃ）参照）、電圧分割回路６２の接続点電圧Ｊも電圧分割回路６０の接続点電圧Ｋも検査信号生成回路４０の検査用副信号Ｆと位相が同じで振幅が半分の矩形波状になり、両者Ｊ，Ｋから信号増幅器７２によって生成される交流の副信号検出信号Ｌは両者Ｊ，Ｋの差電圧なのでグリッジノイズを無視すると値が常に“０”になり、それと検査用副信号Ｆとをパルス乗算回路７３で掛け合わせた半波の副信号検出信号Ｍも値が常に“０”になり、そのレベルをレベル検出回路７４で検出した符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎも値が“０”になるので、それを区分する判定部８０によって正常状態と判定される。
【００４５】
また、スピーカ７，８並列接続回路の抵抗が０Ωになった短絡状態では（図２（ｄ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは値が常に“０”になり、両者Ｊ，Ｋの差電圧である交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になり、それと検査用副信号Ｆとを掛け合わせた半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になり、そのレベルを検出した符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは、この例ではレベル検出回路７４が反転式なので符号が負になり、絶対値が大きくなるので、それを区分する判定部８０によって短絡状態と判定される。なお、副信号検出信号Ｎの符号はレベル検出回路７４が反転形でなく非反転形の場合は正負が逆になる。
【００４６】
さらに、スピーカ７，８並列接続回路の抵抗が無限大になった断線状態では（図２（ｅ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅も等しい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと逆相（反転位相）で振幅半分の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと逆相で振幅半分の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が正になり絶対値が大きくなるので、短絡状態と判定される。
【００４７】
また、スピーカ７，８の接続不良や部分断線などによってスピーカ７，８並列接続回路の抵抗が増して例えば３２Ωになった高抵抗化異常状態では（図２（ｆ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅が半分より幾らか大きい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと位相が逆で振幅が半分より幾らか小さい小振幅の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと逆相で小振幅の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が正になり絶対値が中途半端な大きさになるので、高抵抗化異常と判定される。
【００４８】
また、スピーカ７，８の絶縁不良や混触などによってスピーカ７，８並列接続回路の抵抗が減って例えば８Ωになった低抵抗化異常状態では（図２（ｇ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅が半分より幾らか小さい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと同相で小振幅の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと同相で小振幅の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が負になり絶対値が中途半端な大きさになるので、低抵抗化異常と判定される。
こうして、随時、スピーカ７，８との接続に係る断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とが分けて判定され、一次判定結果が得られる。
【００４９】
さらに、検査用副信号Ｆの移相と多数決の判定とについて述べる。軌道回路からスピーカ接続ケーブル等に飛来するノイズは、バーストモードのものが多く、スピーカ駆動線における検査用副信号Ｆの成分と周波数が同じか近くて位相が逆になっているものが、検査用副信号Ｆの成分を打ち消して、副信号検出を不能にするため、特に問題になるが（図３（ａ）参照、散点を付した部分がノイズに負けて副信号検出を検出できない範囲）、そのようなノイズがあっても踏切警報音発生装置３０にあっては検査用副信号Ｆの成分を検出して的確な判定を下すことができる。
【００５０】
すなわち（図３（ａ）参照）、検査用副信号Ｆはデジタル移相回路４３によって例えば０．５秒の一定周期で間欠的に９０゜ずつ位相が進められるので、例えば位相０゜の近辺ではノイズに負けて適正な副信号検出信号Ｌ〜Ｎが得られなかったとしても、他の多数の位相９０゜，１８０゜，２７０゜のところでは、ノイズに負けることなく適正な副信号検出信号Ｌ〜Ｎが得られ、それらに対する区分手段８１の一次判定結果が検査用副信号Ｆの移相の一巡以上に及ぶ一定時間に亘って蓄積手段８２に蓄積され、さらに、選定手段８３によって、蓄積中の一次判定結果の総てが一定周期で検索されて、そのうち最も多数のものが最終的な判定結果Ｐに採用され故障通知回路３２に送出される。
【００５１】
この場合、移相の一巡以上に及んで蓄積された一次判定結果では、位相０゜時の不適切なものが約１／４を占め、他の位相の時の適切なものが約３／４を占めるので、多数決で選出された最終的な判定結果Ｐは、ノイズの影響を排除した適切なものとなる。
こうして、随時、スピーカ７，８との接続に係る断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とが分けて判定され、適切な判定結果Ｐが得られる。
なお、複数の位相に悪影響が及ぶほどノイズが強くて、９０゜単位での移相では多数決が有効にならないときでも（図３（ｂ）散点範囲参照）、７２゜単位での移相では多数決が有効になることがあり（図３（ｃ）参照）、一般に、３６０゜の偶数分割単位での移相より、３６０゜を奇数で分割した位相単位で移相した方が有利と言える。
【実施例２】
【００５２】
本発明の踏切警報音発生装置の実施例２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４は要部回路のブロック図である。
この踏切警報音発生装置が上述した実施例１のものと相違するのは、音発信号生成回路５０を音源ＬＳＩ５６で具現化した点と（図４（ａ）参照）、判定部８０において多数決の選定手段８３に代えて過半数選出の選定手段８４を導入した点である。
【００５３】
音源ＬＳＩ５６は、周波数の高い基本発振信号Ｅやその原信号をクロックとして動作することで、踏切条件Ａに応じた踏切警報用主信号Ｂを生成するものであり、内蔵メモリや外付けメモリから音源データを次々に読み出してオーディオ信号を復元し、それを踏切警報用主信号Ｂとして出力するようになっている。音源データは、決まり切った踏切警報音で足りるのであれば予め固定のメモリに記憶させておけば良く、場所や時期などによって踏切警報音を変えるのであれば、メモリ交換やデータ書換の機能も付加しておくと良い。
【００５４】
選定手段８４は、選定手段８３と同様に蓄積手段８２の一次判定結果の総てを一定周期で検索して判定結果Ｐを出すものであるが、その際、多数決の選定手段８３と異なり、蓄積手段８２に保持されている一次判定結果のうち過半数を占めるものを最終的な判定結果Ｐに採用するようになっており、過半数を占めるものが無いときには判定不能通知Ｑを出すようになっている。これにより、確度の高い判定が行えたときにはそれに基づいて的確な判定結果が出される一方、確度の低い判定しか行えないときには、無理に判定結果を出すのでなく、判定が不能であることが通知されることから、判別区分が多数であっても誤判定が適切に回避されるので、判定結果の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１について、踏切警報音発生装置の回路構造を示すブロック図である。
【図２】動作説明図であり、（ａ）が対比用の電圧分割回路、（ｂ）がスピーカ側の電圧分割回路、（ｃ）が正常時の信号波形例、（ｄ）がスピーカ短絡時の信号波形例、（ｅ）がスピーカ断線時の信号波形例、（ｆ）がスピーカ接続不良時の信号波形例、（ｇ）がスピーカ混触時の信号波形例である。
【図３】（ａ）〜（Ｃ）いずれも検査用副信号と外来ノイズのベクトル図であり、（ａ）と（ｂ）が検査用副信号を９０゜ずつ移相した場合、（ｃ）が検査用副信号を７２゜ずつ移相した場合を示している。
【図４】本発明の実施例２について、踏切警報音発生装置の要部の回路構造を示すブロック図である。
【図５】（ａ）が従来の踏切警報音発生装置の回路構造を示すブロック図、（ｂ）が従来の一般的な故障検出機能付き警報音発生装置の回路構造を示すブロック図、（ｃ）が従来の踏切警報音発生装置に故障検出を一つ付加した要部回路のブロック図、（ｄ）が従来の踏切警報音発生装置に故障検出を二つ付加した要部回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
７，８…スピーカ、
１０…踏切警報音発生装置、
１１…並列接続部、１２…駆動回路、
１３…出力トランス、１４…電力増幅器、
１５…音発信号生成回路、１６…加算合成回路、
１７，１８…振幅変調回路、１９ａ〜１９ｃ…発振回路、
２０…警報音発生装置、
２１…周波数切替回路、２２…電力増幅器、
２３…スピーカ、２４…電流トランス、２５…故障検出回路、
３０…踏切警報音発生装置、
３１…加算合成回路、３２…故障通知回路、
４０…検査信号生成回路、４１…発振回路、
４２…分周回路、４３…デジタル移相回路、
５０…音発信号生成回路、５１，５２，５３…分周回路、
５４…開閉スイッチ、５６…音源ＬＳＩ、
６０…電圧分割回路、６１…直列インピーダンス、
６２…電圧分割回路、６３，６４…高抵抗インピーダンス、
７０…電圧検出部、
７１…信号トランス、７２…信号増幅器(Ａｍｐ.）、
７３…パルス乗算回路、７４…レベル検出回路、
８０…判定部、８１…区分手段、８２…蓄積手段、
８３…選定手段（多数決）、８４…選定手段（過半数）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道の踏切脇の警報機柱に取り付けられ斜め下の踏切道を向いているスピーカに対し屋外ケーブル等を介して接続されてスピーカに警報音を発生させる踏切警報音発生装置に関し、詳しくは、スピーカとの接続に係る異常状態を検出する故障検出機能の実現技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
故障検出機能を省いた基本的な従来の踏切警報音発生装置１０は（例えば非特許文献１，２参照、図５（ａ）参照）、鉄道の踏切道に向けて設置された二個の外付けスピーカ７，８に接続されて警報音を発生させるために、外部から与えられる二値論理の踏切条件Ａに応じて踏切警報用主信号Ｂを生成する音発信号生成回路１５と、踏切警報用主信号Ｂを電力増幅してスピーカ７，８の駆動線に送出する駆動回路１２と、個々に外付け接続しうる複数のスピーカ７，８を並列駆動すべくスピーカ７の駆動線とスピーカ８の駆動線とを装置内部で接続した並列接続部１１とを具えている。踏切警報音発生装置１０に外部負荷として接続されるスピーカ７，８の負荷インピーダンスは、１６Ωの抵抗とされることが多いが、他の抵抗値の場合もある。
【０００３】
音発信号生成回路１５は、踏切条件Ａのオン時に７５０Ｈｚの発振信号ｆ１を発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ａと、踏切条件Ａのオン時に２Ｈｚ強の発振信号ｆｍを発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ｂと、踏切条件Ａのオン時に７００Ｈｚの発振信号ｆ２を発生し踏切条件Ａのオフ時に発振を停止する発振回路１９ｃと、発振信号ｆ１を発振信号ｆｍで振幅変調する振幅変調回路１７と、発振信号ｆ２を発振信号ｆｍで振幅変調する振幅変調回路１８と、両回路の１７，１８の出力信号を重ね合わせて踏切警報用主信号Ｂを生成する加算合成回路１６とを具えていて、踏切条件Ａがオンの時には踏切警報音を出させるため踏切警報用主信号Ｂに７５０Ｈｚと７００Ｈｚの発振状態を交互に２Ｈｚ強で採らせ、踏切条件Ａがオフの時には踏切警報音を出させないため踏切警報用主信号Ｂに一定値を採らせるようになっている。
【０００４】
駆動回路１２は、例えばパワーアンプからなる電力増幅器１４と、直流絶縁やインピーダンス整合を担う出力トランス１３とを具えている。そして、踏切警報用主信号Ｂが一定値を採っているときにはスピーカ７，８の駆動電圧が０Ｖになって警報音が発せられないが、踏切警報用主信号Ｂが発振状態を採っているときには、スピーカ７，８の駆動電圧が例えば振幅２０Ｖｐ−ｐで正負に振れる正弦波形になって、踏切で馴染みの警報音がスピーカ７，８から発せられるようになっている。
【０００５】
並列接続部１１は、駆動回路１２の出力トランス１３の出力側に接続された一対の電線（スピーカ駆動線，スピーカの駆動線）がスピーカ７に向かう一対の駆動線とスピーカ８に向かう一対の駆動線とに分岐する箇所でもあり、スピーカ７，８が故障しても、故障したのが片方だけなら、故障していない他方には警報音を出させることができるものとなっている。
なお、踏切警報音発生装置に故障検出機能を付与する場合、従来は、スピーカ７，８の駆動線に電流トランスを付設してスピーカ駆動電流を検出するといったことが行われていたが、この手法ではスピーカ駆動時すなわち警報音発生時しか故障検出ができない。
【０００６】
もっとも、一般用の警報音発生装置であれば、警報音発生時に限らず警報音非発生時も故障検出機能を働かせるようになったものがある。これは（図５（ｂ）参照）、音発条件Ｃがオンのときには可聴周波数で発振し音発条件Ｃがオフのときには非可聴周波数で発振する周波数切替回路２１と、その発振信号を増幅してスピーカ２３の駆動線に送出する電力増幅器２２と、スピーカ２３の駆動線に付設されて電流を検出する電流トランス２４と、その検出信号に増幅やレベル検出を施してスピーカ駆動電流の有無を判定する故障検出回路２５とを具えている。この場合、警報音の発生／非発生が周波数の切り替えによって選択されるが、何れの時でも故障が無ければスピーカ２３が駆動されるため、何時でも判定結果Ｄがスピーカ駆動電流の途絶を以て故障状態を示すこととなる。
【０００７】
【非特許文献１】鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ「踏切保安装置」第４版、社団法人 日本鉄道電気協会、平成９年１０月３０日発行、ｐ．２１−２２
【非特許文献２】吉村寛・吉越三郎著「信号」第１７版、株式会社 交友社、平成３年７月２０日発行、ｐ．４７９−４８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにスピーカから警報音を発生させる主信号に加えてスピーカを駆動しても警報音として認識されない検査用副信号も用いて常に故障検出機能を発揮できるようになった故障検出回路（２４＋２５）を、上述した従来の踏切警報音発生装置１０に付加することにより、踏切警報音発生装置にあってもスピーカとの接続に係る正常状態と故障状態との判別を常時行うことができるようになると期待される。
しかしながら、踏切警報音発生装置では、警報音を出している時間割合より警報音を出さない時間割合の方が遙かに大きいため、常に同等の電力でスピーカを駆動し続けた場合、電力消費量が過大になってしまう。
【０００９】
しかも、スピーカ駆動電流の有無に基づく検出方式では、スピーカとの接続に係る故障状態のうち断線故障は検出できるが短絡故障を検出することができない。これに対し、検出物理量を電流から電圧に変更することも考えられるが、スピーカ駆動電圧の有無に基づく検出方式では、スピーカの接続に係る故障状態のうち断線故障は検出できても短絡故障を検出することができない。このため、従来技術を踏襲した検査信号生成回路や故障検出回路を一つずつ付設するだけでは、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを的確に分けて検知することができない。
そこで、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて検知しうるよう検査用副信号の生成態様や検出態様に工夫を凝らすことが第１技術課題となる。
【００１０】
また、踏切警報音発生装置１０は二個のスピーカ７，８を並列駆動するようになっていることから、故障検出回路の電流トランス２４をスピーカ駆動線（スピーカの駆動線）のうち駆動回路１２と並列接続部１１との間の部分１１ａに付設した場合（図５（ｃ）参照）、スピーカ７，８の片方だけの断線では、スピーカ駆動電流が流れるので、故障が見逃されてしまう。このため、スピーカ７，８の断線故障を片方だけでも検知できるようにするには、並列接続部１１からスピーカ７に至るスピーカ駆動線１１ｂに対して一つの故障検出回路を付設するとともに、並列接続部１１からスピーカ８に至るスピーカ駆動線１１ｃに対してもう一つの故障検出回路を付設することが必要であり、コストが嵩む。
そこで、複数スピーカの何れか一つの断線故障でも故障状態を一つの故障検出回路にて確実に検知しうるよう更に工夫を重ねることが第２技術課題となる。
【００１１】
さらに、踏切警報音発生装置は鉄道の軌道に添えて屋外に設置されることから、検査用副信号に非可聴周波数を採用するには周囲環境に不所望な電波を放出しないよう電波遮蔽を十分に行う必要があるので、コストが嵩む。これを回避するには、検査用副信号の振幅を小さくするとともに、検査用副信号の周波数を可聴周波数と非可聴周波数との境界域の例えば１０ｋＨｚ程度まで下げるのが、望ましい。
しかしながら、その周波数の辺りは、鉄道の軌道回路に列車検知信号を流す列車検知装置にも、使用されることが多い。このため、鉄道の軌道回路などからの外来ノイズが強いと、スピーカとの接続に係る状態検知能力が不所望なまで低下してしまう。
そこで、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態を的確に検知しうるよう改良することが第３技術課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の踏切警報音発生装置は（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、鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されて警報音を発生させる踏切警報音発生装置において、踏切条件に応じて踏切警報用主信号を生成する音発信号生成回路と、前記踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号を生成する検査信号生成回路と、前記踏切警報用主信号と前記検査用副信号とを電力増幅して前記スピーカの駆動線に送出する駆動回路と、単一のインピーダンス素子または複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなり前記スピーカの駆動線に直列接続態様で介挿されている直列インピーダンスと、前記スピーカと前記直列インピーダンスとで分割された前記検査用副信号に係る電圧から副信号検出信号を生成する電圧検出部と、前記副信号検出信号に基づいて前記スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段２）、上記解決手段１の踏切警報音発生装置であって、前記判定部が、前記スピーカの接続状態に関して、正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するようになっていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段３）、上記解決手段２の踏切警報音発生装置であって、前記スピーカを複数接続可能であり、その並列接続部が内部に設けられており、前記直列インピーダンスが前記駆動回路と前記並列接続部との間における前記スピーカの駆動線に介挿されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段４）、上記解決手段１〜３の踏切警報音発生装置であって、前記直列インピーダンスと前記スピーカとのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり前記スピーカと前記直列インピーダンスとによる前記検査用副信号に係る電圧の分割に対応した比率で前記検査用副信号に係る電圧を分割する電圧分割回路（第２電圧分割回路）が、前記直列インピーダンスと前記スピーカとの直列回路に対して並列になる接続態様で設けられており、前記電圧検出部が、双方の分割電圧の差に基づいて前記副信号検出信号を生成するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段５）、上記解決手段１〜４の踏切警報音発生装置であって、前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の踏切警報音発生装置は（解決手段６）、上記解決手段１〜４の踏切警報音発生装置であって、前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち過半数を占めるものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段１）、鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されると音発信号生成回路と駆動回路とによって踏切条件に応じて警報音が発せられるとともに、スピーカとの接続に係る故障検知が、検査信号生成回路と直列インピーダンスと電圧検出部と判定部とを有する故障検出回路によって行われる。しかも、踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号が踏切警報用主信号に重なるようにしたことにより、消費電力の増加が抑制され、信号が簡便に弁別され、何時でも故障検出が行われる。
【００１９】
また、直列インピーダンスをスピーカと直列になる態様でスピーカ駆動線（スピーカの駆動線）に介挿接続したうえで、その分割電圧から検査用副信号対応の副信号検出信号を得るようにしたことにより、副信号検出信号が、二値論理的でなくアナログ信号的になって、スピーカとの接続に係る断線故障と短絡故障とで異なる値を採るうえ、正常状態では両故障状態の値を例えばインピーダンス比で分割した中間値を採るので、この副信号検出信号の値の区分けにてスピーカとの接続に係る各状態が的確に判別される。
したがって、この発明によれば、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて検知することができ、その結果、第１技術課題が解決される。
【００２０】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段２）、副信号検出信号がアナログ化して区分可能になったことを積極的に利用して、正常状態と断線故障や短絡故障との中間状態もそれぞれ異常状態として判別するようにしたことにより、スピーカとの接続に係る正常状態と高抵抗化異常と断線故障と低抵抗化異常と短絡故障とを分けて検知することができ、その結果、第１技術課題の解決が高度になされる。
【００２１】
さらに、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段３）、直列インピーダンスをスピーカ駆動線のうち駆動回路と並列接続部との間のところに介挿接続したことにより、副信号検出信号がアナログ化して区分可能になっていることと相まって、複数スピーカ同時の断線故障はもちろん何れか一つのスピーカの断線故障でも、副信号検出信号の値が正常状態の区分範囲から外れる。
したがって、この発明によれば、複数スピーカの何れか一つの断線故障でも故障状態を一つの故障検出回路にて確実に検知することができ、その結果、第１技術課題に加えて第２技術課題も解決される。
【００２２】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段４）、直列インピーダンスとスピーカとからなる第１電圧分割回路に加え、それに対応した分割比を持った第２電圧分割回路も並列に設けて、双方の分割電圧の差に基づいて副信号検出信号が生成されるようにしたことにより、故障の程度が副信号検出信号の振幅の大きさに反映されるとともに、故障の内容が断線側なのか短絡側なのかが、検査用副信号の位相と副信号検出信号の位相とが同相なのか反転位相なのかに、反映される。そのため、副信号検出信号の振幅の大小やレベルをみることで正常か故障か更には故障の程度まで分かり、副信号検出信号の位相の正逆をみることで断線故障か短絡故障かが分かる。なお、第２電圧分割回路はインピーダンスが大きいので、消費電力の不所望な増加は回避される。
したがって、この発明によれば、スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分かり易く分けて検知することができ、第１技術課題の解決が明瞭になされる。
【００２３】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段５）、検査用副信号の位相が一定周期で一定量ずつ移り変わるとともに、その移相の一巡以上の時間に亘って（即ち移相の合計量が３６０゜以上になる時間範囲について）判定結果が蓄積され、多数決によって最終的な判定結果が出される。
検査用副信号の周波数に周波数の近いノイズが鉄道の軌道回路などからスピーカ駆動線に乗って検査用副信号が乱されるような動作環境においては、検査用副信号と外来ノイズとの位相のずれ具合によって撹乱が無視できたり出来なかったりするが、無視できる割合の方が半分を超える状況にとどまっていれば、上記のような移相を検査用副信号に導入することにより、多頻度の正しい判定と小頻度の誤判定とが入り混じって発生する。
【００２４】
これは、長時間連続するバーストモードノイズとして発現することの多い鉄道の軌道回路などからの外来ノイズが、対処困難な又は対処に大規模な冗長回路を要するバーストモードノイズでなく、比較的対処容易なランダムモードノイズかそれに近い形で発現するようになったことを示している。
そのため、上記の多数決の導入により、少ない頻度でしか発生しない誤判定は最終結果として出されることなく無視され、正しい判定結果だけが最終結果として出される。
したがって、この発明によれば、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態を的確に検知することができ、その結果、第１技術課題に加えて第３技術課題も解決される。
【００２５】
また、本発明の踏切警報音発生装置にあっては（解決手段６）、上記解決手段の多数決を過半数の選出に改めたことにより、判別区分が多数であっても誤判定が回避されるので、判定結果の信頼性が向上する。
したがって、この発明によれば、検査用副信号の周波数を可聴限界の辺りまで下げても軌道回路からのノイズに負けることなく故障状態をより的確に検知することができ、その結果、第１技術課題が解決されるのに加えて、第３技術課題が高度に解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
このような本発明の踏切警報音発生装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２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１〜５（出願当初の請求項１〜５）を具現化したものであり、図４に示した実施例２は、上述した解決手段１〜３，６（出願当初の請求項１〜３，６）を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各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。
【実施例１】
【００２７】
本発明の踏切警報音発生装置の実施例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、踏切警報音発生装置３０の回路構造を示すブロック図である。
【００２８】
この踏切警報音発生装置３０は、従来の踏切警報音発生装置１０にスピーカ故障検出機能を付与したものであり、既述した並列接続部１１と駆動回路１２が踏切警報音発生装置１０からそのまま引き継がれるとともに、音発信号生成回路１５が一部改造を伴って踏切警報音発生装置１０から引き継がれて音発信号生成回路５０になっており、さらに、本発明を具現化した故障検出回路として、加算合成回路３１と故障通知回路３２と検査信号生成回路４０と直列インピーダンス６１（第１電圧分割回路６０）と電圧分割回路６２（第２電圧分割回路）と電圧検出部７０と判定部８０が追加されている。
【００２９】
検査信号生成回路４０は、周波数の高い発振回路４１と、その発振信号を分周して基本発振信号Ｅを生成する分周回路４２と、基本発振信号Ｅから検査用副信号Ｆを生成するデジタル移相回路４３とを具えている。基本発振信号Ｅは、デューティ比が５０％の矩形波であり、周波数が１０ｋＨｚ程度の一定周波数である。この周波数は、踏切警報用主信号Ｂの周波数７５０Ｈｚより桁違いに高くて、普通の人にとっては聞き取り難い。検査用副信号Ｆは、デューティ比や周波数をそのまま基本発振信号Ｅから引き継いでいるが、位相が一定でなく、０．５秒〜２秒程度の一定周期で、９０゜や７２゜といった一定量ずつ、毎回進み方向へ又は毎回遅れ方向へ、位相が移り変わるものとなっている。また、検査用副信号Ｆに応じてスピーカ７，８から発せられる音がほとんど聞き取れないほど小さくなるよう、検査用副信号Ｆの振幅は、０．５Ｖｐ−ｐ程度であり、既述した発用主信号Ｂの振幅２０Ｖｐ−ｐより桁違いに小さいものとなっている。
【００３０】
音発信号生成回路５０は、発振回路１９ａに代わる分周回路５１が検査用副信号Ｆを分周することで発振信号ｆ１を生成し、発振回路１９ｂに代わる分周回路５２及び開閉スイッチ５４が検査用副信号Ｆを分周するとともにその分周信号の送出を踏切条件Ａに応じて行うことで発振信号ｆｍを生成し、発振回路１９ｃに代わる分周回路５３が検査用副信号Ｆを分周することで発振信号ｆ２を生成するようになった点で、音発信号生成回路１５と相違し、回路規模も小さくなっているが、踏切警報用主信号Ｂを生成する点と、踏切条件Ａがオンの時には踏切警報音を出させるため踏切警報用主信号Ｂに７５０Ｈｚと７００Ｈｚの発振状態を交互に２Ｈｚ強で採らせる点と、踏切条件Ａがオフの時には踏切警報音を出させないため踏切警報用主信号Ｂに一定値を採らせる点は、音発信号生成回路１５と同じである。
【００３１】
加算合成回路３１は、踏切警報用主信号Ｂと検査用副信号Ｆとを加算合成することにより、大振幅か小振幅かは別として常に交流成分の含まれる合成信号Ｈを生成するものとなっている。
また、この加算合成回路３１の追加導入に応じて、駆動回路１２は、踏切警報用主信号Ｂをそのまま入力するのでなく、加算合成回路３１の合成信号Ｈを入力することで、踏切警報用主信号Ｂと検査用副信号Ｆとを電力増幅してスピーカ７，８の駆動線に送出するものとなっている。
【００３２】
直列インピーダンス６１は、スピーカ７，８と併せて第１電圧分割回路６０を成すものであり、並列接続のスピーカ７，８と直列に接続されている。直列インピーダンス６１は、駆動回路１２と並列接続部１１との間におけるスピーカ駆動線１１ａに直列接続態様で介挿されていれば、単一のインピーダンス素子を含む受動回路からなるものでも良く、複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなるものでも良い。直列インピーダンス６１の消費電力を抑制する観点からは直列インピーダンス６１のインピーダンス値が小さいのが望ましいが、電圧分割に基づく故障検出の能力を高める観点からは、直列インピーダンス６１のインピーダンス値をスピーカ７，８並列接続回路のインピーダンス値と同程度まで大きくするのが望ましい。この例では、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが１６Ωであるとして、１６Ωの抵抗器が直列インピーダンス６１に採用されている。
【００３３】
電圧分割回路６２は、第１電圧分割回路６０に対して並列になる接続態様で設けられた第２電圧分割回路であり、電圧分割回路６０が上述したように直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路との直列回路であるのに対し、電圧分割回路６２は、直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路とのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり、スピーカ７，８並列接続回路と直列インピーダンス６１とによる検査用副信号Ｆに係る電圧の分割に対応した比率で検査用副信号Ｆに係る電圧を分割するようになっている。例えば電圧分割回路６２を１ｋΩの高抵抗インピーダンス６３とＸΩの高抵抗インピーダンス６４との直列回路で具体化した場合、高抵抗インピーダンス６４のインピーダンス値Ｘは、１ｋΩ（抵抗６３）：ＸｋΩ（抵抗６４）＝１６Ω（直列インピーダンス６１）：１６Ω（スピーカ７，８）より、１ｋΩにされる。
【００３４】
電圧検出部７０は、電圧分割回路６０の分割電圧から、即ち直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路とで分割された検査用副信号Ｆに係る電圧から、副信号検出信号Ｎを生成するものであるが、この実施例では、電圧分割回路６０の分割電圧だけでなく電圧分割回路６２の分割電圧も用いる。すなわち高抵抗インピーダンス６３と高抵抗インピーダンス６４とで分割された検査用副信号Ｆに係る電圧も用いて、電圧分割回路６０の分割電圧と電圧分割回路６２の分割電圧との差に基づいて副信号検出信号Ｎを生成するようになっている。
【００３５】
詳述すると、電圧検出部７０は、信号トランス７１と信号増幅器７２とパルス乗算回路７３とレベル検出回路７４とを具えている。
そのうち、信号トランス７１は、直列インピーダンス６１とスピーカ７，８並列接続回路の接続点電圧と、高抵抗インピーダンス６３と高抵抗インピーダンス６４の接続点電圧とから、両者の差電圧を求めるものであり、絶縁機能や位相整合機能に加えて、検査用副信号Ｆの周波数成分を踏切警報用主信号Ｂから分離抽出することで検査用副信号Ｆに係る電圧を検出するバンドパスフィルタ機能（周波数弁別機能）も発揮するようになっている。
【００３６】
また、信号増幅器７２は、差電圧を増幅して、正負に振れる交流の副信号検出信号Ｌを生成するものであり、パルス乗算回路７３は、副信号検出信号Ｌと検査用副信号Ｆとを時々刻々掛け合わせることにより、半波の副信号検出信号Ｍを生成するものであり、この副信号検出信号Ｍは、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが適正であれば振幅が零か微小になるが、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンスが適正範囲を外れると、その度合いに応じて振幅が増大するとともに、スピーカ７，８並列接続回路のインピーダンス増減に応じて正負いずれかの半波波形を採る。さらに、レベル検出回路７４は、例えば反転増幅形の積分回路で具体化されるローパスフィルタからなり、半波の副信号検出信号Ｍから符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎを生成するようになっている。
【００３７】
判定部８０は、副信号検出信号Ｎに基づいてスピーカ７，８との接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するものであり、そのために、区分手段８１と蓄積手段８２と選定手段８３とを具えている。区分手段８１は、コンパレータで具体化しても良く、マイクロプロセッサのプログラムで具体化しても良く、要するに、副信号検出信号Ｎの値が“０”かその近傍であれば正常状態と判定し、副信号検出信号Ｎの絶対値が最大値かその近傍であれば正負に応じて断線故障か短絡故障と判定し、副信号検出信号Ｎの値が正常状態と断線故障との中間なら高抵抗化異常と判定し、副信号検出信号Ｎの値が正常状態と短絡故障との中間なら低抵抗化異常と判定するようになっている。但し、それは一次判定であり最終判定ではない。
【００３８】
蓄積手段８２は、例えばメモリに割り付けられたＬＩＦＯキューやリングバッファであり、区分手段８１から一次判定結果を一定周期で取り込んで蓄積するものであり、デジタル移相回路４３による検査用副信号Ｆの移相の一巡以上に及ぶ一定時間に亘って一次判定結果を蓄積しておくようになっている。
選定手段８３は、マイクロプロセッサのプログラムで具体化するのが簡便であり、一定周期で、蓄積手段８２の保持している一次判定結果の総てを検索し、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果Ｐに採用するようになっている。判定結果Ｐは、断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とのうち何れか一つを示すものである。
【００３９】
故障通知回路３２は、判定結果Ｐを外部に通知するものであり、鉄道信号の分野ではリレーで具体化される。そのリレーの接点出力にてＬＥＤの故障表示器などが駆動されるようになっている。
なお、高抵抗インピーダンス６３，６４は、固定抵抗の例を図１に示したが、一方または双方が可変抵抗であっても良く、ロータリスイッチで切り替えられる抵抗回路であっても良い。その場合、内部定数の変更が簡便化されるので、例えばスピーカ７，８の負荷抵抗が１６Ωから８Ωや３２Ωになったときでも容易に適合させることができる。
【００４０】
この実施例１の踏切警報音発生装置について、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、踏切警報音発生装置３０の故障検出動作の説明図であり、（ａ）が対比用の電圧分割回路６２、（ｂ）がスピーカ側の電圧分割回路６０、（ｃ）が正常時の信号波形例、（ｄ）がスピーカ短絡時の信号波形例、（ｅ）がスピーカ断線時の信号波形例、（ｆ）がスピーカ接続不良時の信号波形例、（ｇ）がスピーカ混触時の信号波形例である。また、図３は、（ａ）〜（ｃ）いずれも検査用副信号Ｆと外来ノイズのベクトル図であり、（ａ）と（ｂ）が検査用副信号Ｆを９０゜ずつ移相した場合、（ｃ）が検査用副信号Ｆを７２゜ずつ移相した場合を示している。
【００４１】
踏切警報音発生装置３０の使い方や基本の踏切警報音発生動作を述べると、これは従来の踏切警報音発生装置１０と同じと言える。すなわち、スピーカ７，８が鉄道の踏切脇の警報機柱に取り付けられ斜め下の踏切道を向いているが、そのスピーカ７，８と踏切警報音発生装置３０とが屋外ケーブル等で接続されると、踏切警報音発生装置３０がスピーカ７，８を並列駆動する態勢が整い、音発信号生成回路５０によって踏切条件Ａに応じた踏切警報用主信号Ｂが生成され、その踏切警報用主信号Ｂが駆動回路１２によってパワー増幅され、それによってスピーカ７，８が駆動される。
【００４２】
そして、踏切条件Ａがオンになると、７５０Ｈｚと７００Ｈｚとが交互に２Ｈｚ強で替わる踏切警報音がスピーカ７，８から出され、踏切条件Ａがオフになると、静かになる。なお、踏切警報用主信号Ｂに検査用副信号Ｆが重畳しているが、検査用副信号Ｆの振幅が踏切警報用主信号Ｂのそれに比べて桁違いに小さいことや、検査用副信号Ｆの周波数が聞き取り難い音域に属しているので、踏切警報音発生時はもちろん踏切警報音非発生時も装置検査用副信号Ｆの存在が踏切警報音発生という基本機能を損なうことはない。また、直列接続態様での直列インピーダンス６１の介挿によってスピーカ７，８の出力が不足する場合は電力増幅器１４の強化や出力トランス１３での昇圧などで簡便に補償することができるので、直列インピーダンス６１の介挿も踏切警報音発生の機能を損なうものでない。
【００４３】
次に、故障検出回路の動作について述べるが、簡明化のため、検査用副信号Ｆの移相と多数決の判定とを後回しにするとともに、出力トランス１３や信号トランス７１による位相変化および電圧検出部７０では不感の踏切警報用主信号Ｂを無視して説明する。具体的には、１ｋΩの高抵抗インピーダンス６３と１ｋΩの高抵抗インピーダンス６４との接続点電圧Ｊがそのまま信号増幅器７２の正転入力にされ（図２（ａ）参照）、１６Ωの直列インピーダンス６１と１６Ωのスピーカ７，８並列接続回路の接続点電圧Ｋがそのまま信号増幅器７２の反転入力にされるものとしたうえで（図２（ｂ）参照）、検査用副信号Ｆの位相が固定されている波形部分を参照しながら説明する（図２（ｃ）〜（ｇ）参照）。
【００４４】
そうすると、スピーカ７，８が１６Ωになっている正常状態では（図２（ｃ）参照）、電圧分割回路６２の接続点電圧Ｊも電圧分割回路６０の接続点電圧Ｋも検査信号生成回路４０の検査用副信号Ｆと位相が同じで振幅が半分の矩形波状になり、両者Ｊ，Ｋから信号増幅器７２によって生成される交流の副信号検出信号Ｌは両者Ｊ，Ｋの差電圧なのでグリッジノイズを無視すると値が常に“０”になり、それと検査用副信号Ｆとをパルス乗算回路７３で掛け合わせた半波の副信号検出信号Ｍも値が常に“０”になり、そのレベルをレベル検出回路７４で検出した符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎも値が“０”になるので、それを区分する判定部８０によって正常状態と判定される。
【００４５】
また、スピーカ７，８並列接続回路の抵抗が０Ωになった短絡状態では（図２（ｄ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは値が常に“０”になり、両者Ｊ，Ｋの差電圧である交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になり、それと検査用副信号Ｆとを掛け合わせた半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になり、そのレベルを検出した符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは、この例ではレベル検出回路７４が反転式なので符号が負になり、絶対値が大きくなるので、それを区分する判定部８０によって短絡状態と判定される。なお、副信号検出信号Ｎの符号はレベル検出回路７４が反転形でなく非反転形の場合は正負が逆になる。
【００４６】
さらに、スピーカ７，８並列接続回路の抵抗が無限大になった断線状態では（図２（ｅ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅も等しい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと逆相（反転位相）で振幅半分の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと逆相で振幅半分の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が正になり絶対値が大きくなるので、短絡状態と判定される。
【００４７】
また、スピーカ７，８の接続不良や部分断線などによってスピーカ７，８並列接続回路の抵抗が増して例えば３２Ωになった高抵抗化異常状態では（図２（ｆ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅が半分より幾らか大きい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと位相が逆で振幅が半分より幾らか小さい小振幅の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと逆相で小振幅の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が正になり絶対値が中途半端な大きさになるので、高抵抗化異常と判定される。
【００４８】
また、スピーカ７，８の絶縁不良や混触などによってスピーカ７，８並列接続回路の抵抗が減って例えば８Ωになった低抵抗化異常状態では（図２（ｇ）参照）、接続点電圧Ｊは検査用副信号Ｆと同相で振幅半分の矩形波状になるが、接続点電圧Ｋは検査用副信号Ｆと同相で振幅が半分より幾らか小さい矩形波状になり、交流の副信号検出信号Ｌは検査用副信号Ｆと同相で小振幅の矩形波状になり、半波の副信号検出信号Ｍも検査用副信号Ｆと同相で小振幅の矩形波状になり、符号付きレベル信号の副信号検出信号Ｎは符号が負になり絶対値が中途半端な大きさになるので、低抵抗化異常と判定される。
こうして、随時、スピーカ７，８との接続に係る断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とが分けて判定され、一次判定結果が得られる。
【００４９】
さらに、検査用副信号Ｆの移相と多数決の判定とについて述べる。軌道回路からスピーカ接続ケーブル等に飛来するノイズは、バーストモードのものが多く、スピーカ駆動線における検査用副信号Ｆの成分と周波数が同じか近くて位相が逆になっているものが、検査用副信号Ｆの成分を打ち消して、副信号検出を不能にするため、特に問題になるが（図３（ａ）参照、散点を付した部分がノイズに負けて副信号検出を検出できない範囲）、そのようなノイズがあっても踏切警報音発生装置３０にあっては検査用副信号Ｆの成分を検出して的確な判定を下すことができる。
【００５０】
すなわち（図３（ａ）参照）、検査用副信号Ｆはデジタル移相回路４３によって例えば０．５秒の一定周期で間欠的に９０゜ずつ位相が進められるので、例えば位相０゜の近辺ではノイズに負けて適正な副信号検出信号Ｌ〜Ｎが得られなかったとしても、他の多数の位相９０゜，１８０゜，２７０゜のところでは、ノイズに負けることなく適正な副信号検出信号Ｌ〜Ｎが得られ、それらに対する区分手段８１の一次判定結果が検査用副信号Ｆの移相の一巡以上に及ぶ一定時間に亘って蓄積手段８２に蓄積され、さらに、選定手段８３によって、蓄積中の一次判定結果の総てが一定周期で検索されて、そのうち最も多数のものが最終的な判定結果Ｐに採用され故障通知回路３２に送出される。
【００５１】
この場合、移相の一巡以上に及んで蓄積された一次判定結果では、位相０゜時の不適切なものが約１／４を占め、他の位相の時の適切なものが約３／４を占めるので、多数決で選出された最終的な判定結果Ｐは、ノイズの影響を排除した適切なものとなる。
こうして、随時、スピーカ７，８との接続に係る断線故障と高抵抗化異常と正常状態と低抵抗化異常と短絡故障とが分けて判定され、適切な判定結果Ｐが得られる。
なお、複数の位相に悪影響が及ぶほどノイズが強くて、９０゜単位での移相では多数決が有効にならないときでも（図３（ｂ）散点範囲参照）、７２゜単位での移相では多数決が有効になることがあり（図３（ｃ）参照）、一般に、３６０゜の偶数分割単位での移相より、３６０゜を奇数で分割した位相単位で移相した方が有利と言える。
【実施例２】
【００５２】
本発明の踏切警報音発生装置の実施例２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４は要部回路のブロック図である。
この踏切警報音発生装置が上述した実施例１のものと相違するのは、音発信号生成回路５０を音源ＬＳＩ５６で具現化した点と（図４（ａ）参照）、判定部８０において多数決の選定手段８３に代えて過半数選出の選定手段８４を導入した点である。
【００５３】
音源ＬＳＩ５６は、周波数の高い基本発振信号Ｅやその原信号をクロックとして動作することで、踏切条件Ａに応じた踏切警報用主信号Ｂを生成するものであり、内蔵メモリや外付けメモリから音源データを次々に読み出してオーディオ信号を復元し、それを踏切警報用主信号Ｂとして出力するようになっている。音源データは、決まり切った踏切警報音で足りるのであれば予め固定のメモリに記憶させておけば良く、場所や時期などによって踏切警報音を変えるのであれば、メモリ交換やデータ書換の機能も付加しておくと良い。
【００５４】
選定手段８４は、選定手段８３と同様に蓄積手段８２の一次判定結果の総てを一定周期で検索して判定結果Ｐを出すものであるが、その際、多数決の選定手段８３と異なり、蓄積手段８２に保持されている一次判定結果のうち過半数を占めるものを最終的な判定結果Ｐに採用するようになっており、過半数を占めるものが無いときには判定不能通知Ｑを出すようになっている。これにより、確度の高い判定が行えたときにはそれに基づいて的確な判定結果が出される一方、確度の低い判定しか行えないときには、無理に判定結果を出すのでなく、判定が不能であることが通知されることから、判別区分が多数であっても誤判定が適切に回避されるので、判定結果の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１について、踏切警報音発生装置の回路構造を示すブロック図である。
【図２】動作説明図であり、（ａ）が対比用の電圧分割回路、（ｂ）がスピーカ側の電圧分割回路、（ｃ）が正常時の信号波形例、（ｄ）がスピーカ短絡時の信号波形例、（ｅ）がスピーカ断線時の信号波形例、（ｆ）がスピーカ接続不良時の信号波形例、（ｇ）がスピーカ混触時の信号波形例である。
【図３】（ａ）〜（Ｃ）いずれも検査用副信号と外来ノイズのベクトル図であり、（ａ）と（ｂ）が検査用副信号を９０゜ずつ移相した場合、（ｃ）が検査用副信号を７２゜ずつ移相した場合を示している。
【図４】本発明の実施例２について、踏切警報音発生装置の要部の回路構造を示すブロック図である。
【図５】（ａ）が従来の踏切警報音発生装置の回路構造を示すブロック図、（ｂ）が従来の一般的な故障検出機能付き警報音発生装置の回路構造を示すブロック図、（ｃ）が従来の踏切警報音発生装置に故障検出を一つ付加した要部回路のブロック図、（ｄ）が従来の踏切警報音発生装置に故障検出を二つ付加した要部回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
７，８…スピーカ、
１０…踏切警報音発生装置、
１１…並列接続部、１２…駆動回路、
１３…出力トランス、１４…電力増幅器、
１５…音発信号生成回路、１６…加算合成回路、
１７，１８…振幅変調回路、１９ａ〜１９ｃ…発振回路、
２０…警報音発生装置、
２１…周波数切替回路、２２…電力増幅器、
２３…スピーカ、２４…電流トランス、２５…故障検出回路、
３０…踏切警報音発生装置、
３１…加算合成回路、３２…故障通知回路、
４０…検査信号生成回路、４１…発振回路、
４２…分周回路、４３…デジタル移相回路、
５０…音発信号生成回路、５１，５２，５３…分周回路、
５４…開閉スイッチ、５６…音源ＬＳＩ、
６０…電圧分割回路、６１…直列インピーダンス、
６２…電圧分割回路、６３，６４…高抵抗インピーダンス、
７０…電圧検出部、
７１…信号トランス、７２…信号増幅器(Ａｍｐ.）、
７３…パルス乗算回路、７４…レベル検出回路、
８０…判定部、８１…区分手段、８２…蓄積手段、
８３…選定手段（多数決）、８４…選定手段（過半数）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されて警報音を発生させる踏切警報音発生装置において、踏切条件に応じて踏切警報用主信号を生成する音発信号生成回路と、前記踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号を生成する検査信号生成回路と、前記踏切警報用主信号と前記検査用副信号とを電力増幅して前記スピーカの駆動線に送出する駆動回路と、単一のインピーダンス素子または複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなり前記スピーカの駆動線に直列接続態様で介挿されている直列インピーダンスと、前記スピーカと前記直列インピーダンスとで分割された前記検査用副信号に係る電圧から副信号検出信号を生成する電圧検出部と、前記副信号検出信号に基づいて前記スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部とを備えたことを特徴とする踏切警報音発生装置。
【請求項２】
前記判定部が、前記スピーカの接続状態に関して、正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するようになっていることを特徴とする請求項１記載の踏切警報音発生装置。
【請求項３】
前記スピーカを複数接続可能であり、その並列接続部が内部に設けられており、前記直列インピーダンスが前記駆動回路と前記並列接続部との間における前記スピーカの駆動線に介挿されていることを特徴とする請求項２記載の踏切警報音発生装置。
【請求項４】
前記直列インピーダンスと前記スピーカとのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり前記スピーカと前記直列インピーダンスとによる前記検査用副信号に係る電圧の分割に対応した比率で前記検査用副信号に係る電圧を分割する電圧分割回路が、前記直列インピーダンスと前記スピーカとの直列回路に対して並列になる接続態様で設けられており、前記電圧検出部が、双方の分割電圧の差に基づいて前記副信号検出信号を生成するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【請求項５】
前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【請求項６】
前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち過半数を占めるものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【請求項１】
鉄道の踏切道に向けて設置されたスピーカに接続されて警報音を発生させる踏切警報音発生装置において、踏切条件に応じて踏切警報用主信号を生成する音発信号生成回路と、前記踏切警報用主信号より振幅が小さく周波数が高い検査用副信号を生成する検査信号生成回路と、前記踏切警報用主信号と前記検査用副信号とを電力増幅して前記スピーカの駆動線に送出する駆動回路と、単一のインピーダンス素子または複数のインピーダンス素子を含む受動回路からなり前記スピーカの駆動線に直列接続態様で介挿されている直列インピーダンスと、前記スピーカと前記直列インピーダンスとで分割された前記検査用副信号に係る電圧から副信号検出信号を生成する電圧検出部と、前記副信号検出信号に基づいて前記スピーカとの接続に係る正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定する判定部とを備えたことを特徴とする踏切警報音発生装置。
【請求項２】
前記判定部が、前記スピーカの接続状態に関して、正常状態と断線故障と短絡故障とを分けて判定するのに加え、正常状態と断線故障との中間状態である高抵抗化異常と、正常状態と短絡故障との中間状態である低抵抗化異常も、分けて判定するようになっていることを特徴とする請求項１記載の踏切警報音発生装置。
【請求項３】
前記スピーカを複数接続可能であり、その並列接続部が内部に設けられており、前記直列インピーダンスが前記駆動回路と前記並列接続部との間における前記スピーカの駆動線に介挿されていることを特徴とする請求項２記載の踏切警報音発生装置。
【請求項４】
前記直列インピーダンスと前記スピーカとのインピーダンス合計値より総インピーダンス値の大きい受動回路からなり前記スピーカと前記直列インピーダンスとによる前記検査用副信号に係る電圧の分割に対応した比率で前記検査用副信号に係る電圧を分割する電圧分割回路が、前記直列インピーダンスと前記スピーカとの直列回路に対して並列になる接続態様で設けられており、前記電圧検出部が、双方の分割電圧の差に基づいて前記副信号検出信号を生成するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【請求項５】
前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち最も多数のものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【請求項６】
前記検査信号生成回路が、前記検査用副信号の位相を一定周期で一定量ずつ移すようになっており、前記判定部が、前記検査用副信号の移相の一巡以上の時間に亘って判定結果を蓄積しておき、そのうち過半数を占めるものを最終的な判定結果に採用するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された踏切警報音発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−８９６６６（Ｐ２０１０−８９６６６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２４１９（Ｐ２００８−２６２４１９）
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００２０７４７０）大同信号株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００２０７４７０）大同信号株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
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