JP7406465B2 - 遮断桿折損検知装置、遮断機及び遮断桿折損検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、遮断機に備えられた遮断桿の折損を検知する遮断桿折損検知装置、遮断機及び遮断桿折損検知方法に関する。

一般に、列車の軌道と道路とが交差する踏切などでは、列車の接近を警報機で知らせると共に、遮断機により遮断桿を下降動作させることで、踏切内に人や車両が侵入するのを未然に防ぎ、往来の安全を確保している。遮断桿が車両との接触等によって折損した場合、踏切内への浸入を防止する機能が失われて危険な状態となるため、遮断桿の折損を迅速に検知することが求められている。

遮断桿の折損を検知する従来の技術として、例えば特許文献１には、遮断桿がモータにより駆動されて略水平位置から略垂直位置に上昇動作する際、モータ電流の時系列データを収集して変動周期を求め、該モータ電流の変動周期が許容範囲内にない場合に遮断桿の折損を判定する踏切遮断桿折損検知装置が開示されている。この踏切遮断桿折損検知装置では、弾性を有する遮断桿の揺れ（振動）による上昇速度の変化に伴うモータ電流の変動を利用して遮断桿の折損が検知されている。

特開２０１３－１５９２５３号公報

しかしながら、上記従来の踏切遮断桿折損検知装置については、遮断桿が駆動状態にならないと折損を検知することができない、すなわち、遮断桿が略水平位置から略垂直位置に上昇動作しない限り遮断桿の折損を検知することができないという課題があった。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、非駆動状態を保ったままで遮断桿の折損を検知できる遮断桿折損検知装置、遮断機及び遮断桿折損検知方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の一態様は、遮断機に備えられた遮断桿の折損を検知する遮断桿折損検知装置を提供する。この遮断桿折損検知装置は、前記遮断桿が非駆動状態にあるときの保持電流を測定し、該測定した保持電流の変化に基づいて前記遮断桿の折損を検知する。

また、本発明の他の態様は、遮断機に備えられた遮断桿の折損を検知する方法を提供する。この方法は、前記遮断桿が非駆動状態にあるときの保持電流を測定し、該測定した保持電流の変化に基づいて前記遮断桿の折損を検知する。

上記のような本発明に係る遮断桿折損検知装置及び方法によれば、遮断桿が非駆動状態にあり略水平状態又は略垂直状態で保持されているときに遮断桿の折損を検知することができる。

本発明の一実施形態に係る遮断桿折損検知装置を備えた遮断機の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における遮断桿折損検知装置の機能構成を示すブロック図である。 上記実施形態において遮断桿が略水平状態にあるときの遮断機の外観を示す正面図である。 上記実施形態において遮断桿が略垂直状態にあるときの遮断機の外観を示す正面図である。 上記実施形態において遮断機の設置及び調整時に行われる基準値設定動作を示すフローチャートである。 上記実施形態において遮断機の運用時に行われる遮断桿の折損の検知動作を示すフローチャートである。 上記実施形態において遮断桿が略水平状態で折損したときの一例を示す正面図である。 上記実施形態において遮断桿が略水平状態で折損したときの他の一例を示す正面図である。 上記実施形態において遮断桿が略垂直状態で折損したときの一例を示す正面図である。 上記実施形態において遮断桿が略垂直状態で折損したときの他の一例を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る遮断桿折損検知装置を備えた遮断機の構成を示すブロック図である。図１において、遮断機１は、例えば、列車の軌道と道路とが交差する踏切などに設置される。遮断機１は、踏切内への人や車の侵入を防ぐ遮断桿１１を有する。遮断桿１１は、モータ１２で発生する動力により駆動され、遮断桿１１の状態が水平となる下降位置と垂直となる上昇位置との間を昇降する。

なお、下降位置では、遮断桿１１の状態が概ね水平であればよく厳密に水平である必要はない（以下では「略水平状態」とする）。略水平状態にある遮断桿１１の角度は、例えば、０°～１０°程度の範囲としてもよい。ただし、この角度の範囲は、略水平状態において遮断桿１１が山なりに撓むような場合、遮断桿１１の先端部が地面から所定の高さとなるように後端部（根元）の角度を調整した状態での当該角度の範囲である。また、上昇位置では、遮断桿１１の状態が概ね垂直であればよく厳密に垂直である必要はない（以下では「略垂直状態」とする）。略垂直状態にある遮断桿１１の角度は、例えば、７５°～９０°程度の範囲としてもよい。なお、本発明における略水平状態及び略垂直状態が上記角度の範囲に限定されることを意味するものではない。

モータ１２は、遮断機１の外部に配置されている電源Ｐに電気ケーブルＣを介して接続された汎用モータ（例えば、誘導モータ、サーボモータ、ブラシレスモータ等）である。モータ１２は、電源Ｐの出力電圧が供給されることで回転作動して動力を発生し、該動力が伝達機構１３を介して遮断桿１１に伝達される。モータ１２の回転状態は、制御器１４から出力される制御信号Ｓに従って制御される。

制御器１４は、外部から与えられる上昇指令Ｃｒ及び下降指令Ｃｄと、電流センサ１５により検出されるモータ１２を流れる電流Ｉと、角度センサ１６により検出されるモータ１２の回転状態Ｒと、位置センサ１７により検出される遮断桿１１の位置情報Ｌとに応じて、モータ１２の動作を制御するモータドライバとしての機能を備えると共に、遮断桿１１の折損を検知する遮断桿折損検知装置３０としての機能を兼ね備えている。

電流センサ１５は、電源Ｐとモータ１２との間を繋ぐ電気ケーブルＣに取り付けたクランプ式電流センサなどを使用して、モータ１２の作動時に電気ケーブルＣを流れる電流Ｉを検出する。電流センサ１５で検出された電流Ｉは制御器１４に与えられる。

角度センサ１６は、モータ１２に設けられているレゾルバ（回転角センサ）等を利用してモータ１２の回転状態Ｒ（例えば、回転角度や回転速度など）を検出する。角度センサ１６で検出されたモータ１２の回転状態Ｒは制御器１４に与えられる。

位置センサ１７は、例えば、遮断桿１１が下降して略水平状態にあるときにオンする下降側のカムスイッチと、遮断桿１１が上昇して略垂直状態にあるときにオンする上昇側のカムスイッチとを有し、各カムスイッチの出力信号により示される遮断桿１１の位置情報Ｌを制御器１４に与える。上記カムスイッチとしては、遮断桿１１を支持する主軸と共に回動するカムと該カムに当接するローラとを組み合わせて構成されるメカニカルなスイッチ等が使用される。なお、位置センサ１７は、遮断桿１１の位置情報Ｌを取得可能であればカムスイッチ以外の周知のデバイスを利用してもよい。

図２は、制御器１４に兼ね備えられた遮断桿折損検知装置３０の機能構成を示すブロック図である。図２において、遮断桿折損検知装置３０は、例えば、状態判断部３１、保持電流検出部３２、基準値設定部３３、記憶部３４、折損判定部３５、出力部３６及び表示部３７を備えて構成される。

状態判断部３１は、遮断機１に対する昇降指令としての上昇指令Ｃｒ及び下降指令Ｃｄを基に遮断桿１１の駆動状態を判断する。本実施形態における状態判断部３１には、上昇指令Ｃｒ及び下降指令Ｃｄと、角度センサ１６で検出されるモータ１２の回転状態Ｒと、位置センサ１７で検出される遮断桿１１の位置情報Ｌとが与えられている。状態判断部３１は、これらの情報を利用して、遮断桿１１が駆動状態にあるか非駆動状態にあるかを判断すると共に、非駆動状態にある場合には、遮断桿１１が略水平状態にあるか略垂直状態にあるかを判断する。状態判断部３１の判断結果は、保持電流検出部３２に伝えられる。なお、状態判断部３１における遮断桿１１の状態の具体的な判断方法については後述する。

保持電流検出部３２は、状態判断部３１により遮断桿１１が非駆動状態にあることが判断されたとき、遮断桿１１を略水平状態又は略垂直状態に保持するための保持電流を検出する。本実施形態において、保持電流検出部３２は、状態判断部３１での判断結果が遮断桿１１の非駆動状態且つ略水平状態を示しているときに、電流センサ１５により検出される電流Ｉを、遮断桿１１を略水平状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ１として検出する。また、保持電流検出部３２は、状態判断部３１での判断結果が遮断桿１１の非駆動状態且つ略垂直状態を示しているときに、電流センサ１５により検出される電流Ｉを、遮断桿１１を略垂直状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ２として検出する。保持電流検出部３２で検出された保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２は、遮断機１の設置及び調整時、すなわち、遮断桿１１が折損していない状態にある時には、基準値設定部３３に伝えられる一方、遮断機１の運用時には、折損判定部３５に伝えられる。

ここで、保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２について詳しく説明する。
一般に、非駆動状態にある遮断桿１１は、自重によって下降するように設計されているので、略水平状態にあるときに上昇することはない。しかし、歩行者等が略水平状態にある遮断桿１１を持ち上げてくぐり抜けようとする場合がある。そこで、このような状況でも遮断桿１１が上昇しないようにするために、モータ１２を作動させて遮断桿１１を略水平状態に保持する力が遮断桿１１に与えられている。この遮断桿１１を略水平状態に保持する力は、通常、自重によって下降しようとする遮断桿１１を略水平状態に保つために上昇方向に作用する一方、歩行者等が持ち上げた時には下降方向に作用する。このような遮断桿１１を略水平状態に保持する力が作用する際にモータ１２に流れる電流が、遮断桿１１を略水平状態に保持するための保持電流Ｉｈ１に該当する。

また、略垂直状態では、遮断桿１１が自重によって下降しないようにするために、モータ１２を作動させて遮断桿１１を略垂直状態に保持する力が遮断桿１１に与えられている。この遮断桿１１を略垂直状態に保持する力は、通常、自重によって下降しようとする遮断桿１１を略垂直状態に保つために上昇方向に作用する一方、自重による下降方向の力よりも大きな逆方向の力が風等の影響を受けて生じた時には下降方向に作用する。このような遮断桿１１を略垂直状態に保持する力が作用する際にモータ１２に流れる電流が、遮断桿１１を略垂直状態に保持するための保持電流Ｉｈ２に該当する。

なお、以下の説明では、遮断桿１１が駆動状態にあり下降位置と上昇位置との間で昇降動作させるためにモータ１２に流れる電流を「駆動電流」と呼び、上記のような非駆動状態にある遮断桿１１を略水平状態又は略垂直状態に保持するための「保持電流」とは区別することにする。

図３は、遮断桿１１が略水平状態にあるときの遮断機１の外観を示す正面図である。また、図４は、遮断桿１１が略垂直状態にあるときの遮断機１の外観を示す正面図である。図３及び図４において、遮断桿１１は、伝達機構１３の一部を構成する遮断桿支持軸（主軸）１８を有し、該遮断桿支持軸１８に遮断桿ホルダ１９が固定されている。遮断桿ホルダ１９には、遮断桿１１の後端部が挿入されて固定されている。略水平状態にある遮断桿１１には、図３の矢印線に示すように、自重による鉛直方向への力Ｆｇ１に加えて、モータ１２からの動力による上昇方向への保持力Ｆｈ１（通常時：実線）、又は下降方向への保持力Ｆｈ１’（歩行者等の持ち上げ時：破線）が作用している。また、略垂直状態にある遮断桿１１には、図４の矢印線に示すように、自重による下降方向（図４において右方）への力Ｆｇ２に加えて、モータ１２からの動力による上昇方向（図４において左方）への保持力Ｆｈ２（通常時：実線）、又は下降方向（図４において右方）への保持力Ｆｈ２’（風等の影響を受けた時：破線）が作用している。

図２に戻って、基準値設定部３３は、遮断機１の設置及び調整時に保持電流検出部３２で検出された保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２を、遮断桿１１の折損を判定する際の基準となる保持電流の基準値Ｉｒ１，Ｉｒ２として設定する。具体的には、略水平状態に対応した保持電流Ｉｈ１が略水平状態の基準値Ｉｒ１として設定されると共に、略垂直状態に対応した保持電流Ｉｈ２が略垂直状態の基準値Ｉｒ２として設定される。基準値設定部３３で設定された基準値Ｉｒ１，Ｉｒ２は記憶部３４に記憶される。なお、本実施形態では、遮断機１の設置及び調整時に取得した保持電流を基準値に設定する一例を示したが、保持電流の基準値を設定するタイミングは遮断機１の設置及び調整時に限定されない。例えば、遮断機１の運用開始後における遮断桿１１の交換時などにも保持電流を取得して基準値を再設定し、記憶部３４のデータを更新するようにしてもよい。

折損判定部３５は、遮断機１の運用時に、記憶部３４に記憶された基準値Ｉｒ１，Ｉｒ２に対して、保持電流検出部３２で検出される保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２が閾値以下に減少した場合に、遮断桿１１が折損していることを判定する。この判定は、折損の前後で遮断桿１１の重量が変化してモータ１２にかかる負荷が減ることで保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２が減少するという特性を利用している。上記判定に用いる閾値は、例えば、基準値に対する保持電流の割合とすることが可能である。具体的には、保持電流検出部３２で検出される略水平状態に対応した保持電流Ｉｈ１が、記憶部３４に記憶された略水平状態の基準値Ｉｒ１のＸ％以下に減少した場合に、遮断桿１１の折損を判定するようにしてもよい。また、保持電流検出部３２で検出される略垂直状態に対応した保持電流Ｉｈ２が、記憶部３４に記憶された略垂直状態の基準値Ｉｒ１のＹ％以下に減少した場合に、遮断桿１１の折損を判定するようにしてもよい。ここでは、略水平状態に対応した閾値Ｘ％と、略垂直状態に対応した閾値Ｙ％とを個別に設定する一例を挙げたが、略水平状態及び略垂直状態で共通の閾値（Ｘ＝Ｙ）を設定することも可能である。

上記のような閾値（Ｘ％，Ｙ％）は、遮断桿１１の全長、及び風や悪戯による遮断桿１１の振れなどを考慮して設定するのが好ましい。例えば、全長の異なる遮断桿１１が遮断桿ホルダ１９に取り付けられる可能性がある場合には、遮断桿１１の全長毎に、折損発生時に残存し得る遮断桿１１の長さを複数想定して保持電流のデータを実験等により事前に取得し、遮断桿１１の折損が所望の精度で検知可能となるような閾値を決めるようにしてもよい。具体的な数値例としては６０～８０％程度の閾値を設定することが可能である。閾値を８０％程度に設定した場合には、遮断桿１１の全長の１／３程度の折損を検知可能で風や悪戯の影響を受け難くなり、閾値を６０％程度に設定した場合には、遮断桿１１の全長の１／２程度の折損を検知可能で風や悪戯の影響を殆ど受けなくなる。ただし、本発明における閾値が上記具体例に限定されることを意味するものではない。本実施形態における閾値は、外部から与えられる閾値指示に従って折損判定部３５に設定される。この閾値指示は、遮断機１の設置場所や運用状況などに応じて変更されるようにしてもよい。閾値指示の変更には、図示を省略するが、制御器１４に設けられているボタン等の入力装置、或いは、遮断桿折損検知装置３０に接続されたパソコンや端末設定器などを利用することが可能である。これにより、遮断桿１１の折損の判定を柔軟に行うことができる。

出力部３６は、折損判定部３５で遮断桿１１の折損が判定されたときに遮断機１の故障を示す故障信号Ｆを外部に出力すると共に、遮断機１の故障情報を表示部３７にも伝える。
表示部３７は、出力部３６から伝えられる遮断機１の故障情報を、例えば遮断機１の正面に設けられた表示装置２０（図３及び図４参照）などに表示することで、保守員や踏切利用者等が遮断機１の故障を目視確認できるようにして注意喚起を行う。なお、表示部３７及び表示装置２０による故障情報の表示は省略することが可能である。故障情報の表示を省略した場合、出力部３６から外部に出力される故障信号Ｆに応じて遮断機１以外の外部装置（図示省略）等により保守員や踏切利用者等への注意喚起を行うようにしてもよい。

次に、本実施形態による遮断桿折損検知装置３０の動作について説明する。
本実施形態による遮断桿折損検知装置３０では、まず、遮断機１を踏切などに設置し、遮断桿１１の昇降動作の調整（例えば、上昇速度、下降速度、上昇位置、下降位置などの調整）を実施する際に、前述した略水平状態の基準値Ｉｒ１及び略垂直状態の基準値Ｉｒ２を設定及び記憶するための処理が行われる。図５は、遮断機１の設置及び調整時における基準値の設定動作の一例を示すフローチャートである。

図５において、ステップＳ１０では、踏切などへの設置及び調整が行われた遮断機１に対して、前述した略水平状態の基準値Ｉｒ１を設定するために、下降指令Ｃｄが与えられる。該下降指令Ｃｄを受けた制御器１４では、モータ１２を作動させて遮断桿１１を下降動作させる制御信号Ｓが生成されてモータ１２に出力される。モータ１２は、電源Ｐからの電圧供給を受け、制御器１４からの制御信号Ｓに従い遮断桿１１を下降させる方向に回転し、該回転によって発生する動力が伝達機構１３を介して遮断桿１１に伝達される。これにより、遮断桿１１が駆動状態となり下降動作を開始する。

このときモータ１２に流れる電流Ｉは、前述した「駆動電流」に該当し、該駆動電流が電流センサ１５によって検出されて制御器１４に伝えられる。また、モータ１２の回転状態Ｒ（回転角度や回転速度）が角度センサ１６によって検出されて制御器１４に伝えられる。制御器１４は、電流センサ１５で検出される電流Ｉ、及び角度センサ１６で検出されるモータ１２の回転状態Ｒに応じて、遮断桿１１が所要の速度で下降するように駆動電流の大きさを調整しながら、遮断桿１１を目的位置、すなわち、遮断桿１１が略水平状態となる下降位置まで移動させる。

続くステップＳ２０では、状態判断部３１において、遮断桿１１が非駆動状態且つ略水平状態にあるかが判断される。具体的に、状態判断部３１では、角度センサ１６から伝えらえるモータ１２の回転状態Ｒと、位置センサ１７から伝えられる遮断桿１１の位置情報Ｌとを利用して、遮断桿１１の現在の角度（位置）が求められる。そして、遮断桿１１が下降位置に到達していない場合には、遮断桿１１が駆動状態にあり下降動作していることが判断されて（ＮＯ）、遮断桿１１が下降位置に到達するまでステップＳ２０の判断が繰り返される。遮断桿１１が下降位置に到達すると、遮断桿１１の下降動作が終了して非駆動状態に切り替わり、遮断桿１１が略水平状態にあることが判断されて（ＹＥＳ）、次のステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、保持電流検出部３２において、電流センサ１５から伝えられる電流Ｉが、遮断桿１１を略水平状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ１として検出される。該検出された保持電流Ｉｈ１は、保持電流検出部３２から基準値設定部３３に伝えられる。続くステップＳ４０では、基準値設定部３３において、保持電流検出部３２で検出された保持電流Ｉｈ１が、遮断桿１１の折損の判定基準となる略水平状態の基準値Ｉｒ１として設定され記憶部３４に記憶される。

次のステップＳ５０では、前述した略垂直状態の基準値Ｉｒ２を設定するために、遮断機１に対して上昇指令Ｃｒが与えられる。上昇指令Ｃｒを受けた制御器１４では、遮断桿１１を上昇動作させる制御信号Ｓが生成されてモータ１２に出力される。該制御信号Ｓを受けたモータ１２では、回転方向が遮断桿１１を上昇させる方向に切り替えられる。これにより、遮断桿１１が再び駆動状態となり上昇動作を開始する。制御器１４は、電流センサ１５で検出される電流Ｉ、及び角度センサ１６で検出されるモータ１２の回転状態Ｒに応じて、遮断桿１１が所要の速度で上昇するように駆動電流の大きさを調整しながら、遮断桿１１を目的位置、すなわち、遮断桿１１が略垂直状態となる上昇位置まで移動させる。

続くステップＳ６０では、状態判断部３１において、遮断桿１１が非駆動状態且つ略垂直状態にあるかが判断される。具体的には、前述したステップＳ２０の場合と同様にして、遮断桿１１の現在の角度（位置）が求められ、遮断桿１１が上昇位置に到達していない場合には、遮断桿１１が駆動状態にあり上昇動作していることが判断されて（ＮＯ）、遮断桿１１が上昇位置に到達するまでステップＳ６０の判断が繰り返される。遮断桿１１が上昇位置に到達すると、遮断桿１１の上昇動作が終了して非駆動状態に切り替わり、遮断桿１１が略垂直状態にあることが判断されて（ＹＥＳ）、次のステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、保持電流検出部３２において、電流センサ１５から伝えられる電流Ｉが、遮断桿１１を略垂直状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ２として検出される。該検出された保持電流Ｉｈ２は、保持電流検出部３２から基準値設定部３３に伝えられる。続くステップＳ８０では、基準値設定部３３において、保持電流検出部３２で検出された保持電流Ｉｈ２が、遮断桿１１の折損の判定基準となる略垂直状態の基準値Ｉｒ２として設定され記憶部３４に記憶される。

上記ステップＳ１０～ステップＳ８０の一連の処理により遮断機１の設置及び調整時における基準値の設定動作が終了する。なお、ここでは略水平状態の基準値Ｉｒ１を設定した後に略垂直状態の基準値Ｉｒ２を設定する一例を示したが、これとは逆に、略垂直状態の基準値Ｉｒ２を設定した後に略水平状態の基準値Ｉｒ１を設定するようにしてもよい。また、遮断桿１１の折損の判定が略水平状態及び略垂直状態のいずれか一方で行われる場合には、それに対応した基準値のみを設定すればよい。

次に、遮断機１の運用時における遮断桿１１の折損の検知動作について図６のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
運用が開始された遮断機１に対して、図６のステップＳ１１０で、遮断桿１１の昇降動作を指示する指令が外部から与えられると、続くステップＳ１２０で制御器１４は、当該指令が下降指令Ｃｄであるか上昇指令Ｃｒであるかを判定し、下降指令Ｃｄの場合には（ＹＥＳ）ステップＳ１３０に進み、上昇指令Ｃｒの場合には（ＮＯ）ステップＳ２００に移る。

ステップＳ１３０では、下降指令Ｃｄを受けた制御器１４において、モータ１２を作動させて遮断桿１１を下降動作させる制御信号Ｓが生成されてモータ１２に出力される。これにより、遮断桿１１が駆動状態となり下降動作を開始し、制御器１４による制御の下で駆動電流の大きさが調整されながら、遮断桿１１が下降位置まで移動する。

続くステップＳ１４０では、状態判断部３１において、遮断桿１１が非駆動状態且つ略水平状態にあるかが判断される。具体的には、前述した図５のステップＳ２０の場合と同様にして、遮断桿１１の現在の角度（位置）が求められ、遮断桿１１が下降位置に到達していない場合には、遮断桿１１が駆動状態にあり下降動作していることが判断されて（ＮＯ）、遮断桿１１が下降位置に到達するまでステップＳ１４０の判断が繰り返される。遮断桿１１が下降位置に到達すると、遮断桿１１の下降動作が終了して非駆動状態に切り替わり、遮断桿１１が略水平状態にあることが判断されて（ＹＥＳ）、次のステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、保持電流検出部３２において、電流センサ１５から伝えられる電流Ｉが、遮断桿１１を略水平状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ１として検出される。該検出された保持電流Ｉｈ１は、保持電流検出部３２から折損判定部３５に伝えられる。続くステップＳ１６０では、折損判定部３５において、記憶部３４に記憶された略水平状態の基準値Ｉｒ１に対して、保持電流検出部３２からの保持電流Ｉｈ１が閾値（例えば、Ｘ％）以下に減少したか否かが判定される。基準値Ｉｒ１に対して保持電流Ｉｈ１が閾値以下に減少した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ１７０に進む。一方、基準値Ｉｒ１に対して保持電流Ｉｈ１が閾値を超えている場合には（ＮＯ）、遮断桿１１に折損は生じておらず遮断機１が正常な状態にあると判断されて、前述したステップＳ１１０に戻り、遮断桿１１の折損の検知動作が継続される。

ステップＳ１７０では、保持電流Ｉｈ１（Ｉｈ２）が閾値以下に減少した状態が一定時間（例えば、１０秒程度）継続するか否かが判定される。一定時間継続する場合には、次のステップＳ１８０において、遮断桿１１が折損していることが検知される。一方、一定時間継続しない場合には、風や悪戯などの影響を受けて保持電流Ｉｈ１（Ｉｈ２）が一時的に減少したものと判断して、前述したステップＳ１１０に戻り、遮断桿１１の折損の検知動作が継続される。

図７及び図８は、遮断桿１１が略水平状態で折損したときの一例を示す正面図である。図７の例では、略水平状態にある遮断桿１１が長手方向の中央付近で折損して、遮断桿１１の先端側部分１１ａが折れ曲がり先端部が地面に接触し、後端側部分１１ｂが遮断桿ホルダ１９に残存する状態となっている。また、図８の例では、中央付近で折損した遮断桿１１の先端側部分１１ａが地面に脱落した状態となっている。これらのような状態では、折損の前後で遮断桿１１の重量が大きく変化してモータ１２にかかる負荷が減るため、折損した遮断桿１１の後端側部分１１ｂを略水平状態に保持するための保持電流Ｉｈ１が減少することになる。折損判定部３５は、この保持電流Ｉｈ１の減少に注目して略水平状態にある遮断桿１１の折損を検知している。

図６に戻り、上記ステップＳ１８０で遮断桿１１の折損が検知されると、続くステップＳ１９０において、出力部３６により遮断機１の故障を示す故障信号Ｆが外部に出力されると共に、遮断機１の故障情報が表示部３７を介して表示装置２０（図７及び図８参照）に表示される。なお、表示部３７及び表示装置２０による故障の表示は前述したように省略することも可能である。また、これと同時に、制御器１４によるモータ１２の制御が解除されて遮断桿１１が自重により下降して略水平状態となりフェールセーフな状態が確保される。

前述したステップＳ１２０において上昇指令Ｃｒが判定されると、上昇指令Ｃｒを受けた制御器１４は、ステップＳ２００において、モータ１２を作動させて遮断桿１１を上昇動作させる制御信号Ｓをモータ１２に出力する。これにより、遮断桿１１が駆動状態となり上昇動作を開始し、制御器１４による制御の下で駆動電流の大きさが調整されながら、遮断桿１１が上昇位置まで移動する。

続くステップＳ２１０では、状態判断部３１において、遮断桿１１が非駆動状態且つ略垂直状態にあるかが判断される。具体的には、前述した図５のステップＳ６０の場合と同様にして、遮断桿１１の現在の角度（位置）が求められ、遮断桿１１が上昇位置に到達していない場合には、遮断桿１１が駆動状態にあり上昇動作していることが判断されて（ＮＯ）、遮断桿１１が上昇位置に到達するまでステップＳ２１０の判断が繰り返される。遮断桿１１が上昇位置に到達すると、遮断桿１１の上昇動作が終了して非駆動状態に切り替わり、遮断桿１１が略垂直状態にあることが判断されて（ＹＥＳ）、次のステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、保持電流検出部３２において、電流センサ１５から伝えられる電流Ｉが、遮断桿１１を略垂直状態に保持するためにモータ１２に流れる保持電流Ｉｈ２として検出される。該検出された保持電流Ｉｈ２は、保持電流検出部３２から折損判定部３５に伝えられる。続くステップＳ２３０では、折損判定部３５において、記憶部３４に記憶された略垂直状態の基準値Ｉｒ２に対して、保持電流検出部３２からの保持電流Ｉｈ２が閾値（例えば、Ｙ％）以下に減少したか否かが判定される。基準値Ｉｒ２に対して保持電流Ｉｈ２が閾値以下に減少した場合には（ＹＥＳ）、前述したステップＳ１７０～ステップＳ１９０の各処理が行われる。一方、基準値Ｉｒ２に対して保持電流Ｉｈ２が閾値を超えている場合には（ＮＯ）、前述したステップＳ１１０に戻り、遮断桿１１の折損の検知動作が継続される。

図９及び図１０は、遮断桿１１が略垂直状態で折損したときの一例を示す正面図である。図９の例では、略垂直状態にある遮断桿１１が長手方向の根元付近で折損して、遮断桿１１の先端側部分１１ａが折れ曲がり先端部が地面に接触し、後端側部分１１ｂが遮断桿ホルダ１９に残存する状態となっている。また、図１０の例では、根元付近で折損した遮断桿１１の先端側部分１１ａが地面に脱落した状態となっている。これらのような状態でも、折損の前後で遮断桿１１の重量が大きく変化してモータ１２にかかる負荷が減るため、折損した遮断桿１１の後端側部分１１ｂを略垂直状態に保持するための保持電流Ｉｈ２が減少することになる。折損判定部３５は、この保持電流Ｉｈ２の減少に注目して略垂直状態にある遮断桿１１の折損を検知している。

上述したような本実施形態の遮断桿折損検知装置３０によれば、遮断桿１１が非駆動状態にあるときの保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２を測定し、該測定した保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２の変化に基づいて遮断桿１１の折損を検知するようにしたことで、遮断桿１１が略水平状態又は略垂直状態で保持されているときに遮断桿１１の折損を検知することができる。

例えば、遮断桿１１の下降動作が完了する直前に車両等が踏切を強引に通過しようとして遮断桿１１が折損した場合、該遮断桿１１の残存部分が略水平位置まで移動して停止した状態、すなわち、後続車両等の踏切内への浸入を十分に防止できない状態で、列車が踏切を通過するのを待つことになる。上述した特許文献１に開示されている従来の技術では、列車の通過後に遮断桿が上昇動作して略垂直位置まで移動した後のタイミングでないと遮断桿の折損を検知できず、それまでの間は遮断機の故障を外部に知らせることが困難であった。これに対して本実施形態の遮断桿折損検知装置３０では、遮断桿１１が略水平状態で保持されているときに折損を検知できるので、遮断機１の故障を従来よりも迅速に外部に知らせることが可能である。

また、従来の技術では、遮断桿が駆動状態にあり上昇動作しているときのモータ電流の時系列データを収集しているが、上昇動作中の遮断桿は風の影響を受け易いという欠点があった。特に、遮断桿を支持する主軸の回転方向に追い風又は向かい風を受けた場合、遮断桿の長さに依存した揺れ（振動）が乱されることで、モータ電流の変動周期を所要の精度で求めることが難しくなってしまう可能性があった。一方、本実施形態の遮断桿折損検知装置３０において、略水平状態にある遮断桿１１の折損を検知する場合には、上昇動作中の遮断桿よりも風の影響を受け難くなるため、遮断桿１１の折損を従来よりも確実に検知することができる。さらに、上記のような遮断桿折損検知装置３０としての機能は、既存の遮断機１に備えられている制御器１４及び各種センサを利用しソフトウェアを追加することで安価に実現することもできる。

また、本実施形態の遮断桿折損検知装置３０によれば、折損判定部３５が、記憶部３４に記憶させた基準値Ｉｒ１，Ｉｒ２に対して、保持電流検出部３２で検出される保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２が閾値以下に減少した場合に、遮断桿１１が折損していることを判定しており、判定に用いる閾値を遮断桿１１の全長などを考慮して適切に設定することで、遮断桿１１の折損をより確実且つ柔軟に判定することができる。加えて、基準値Ｉｒ１，Ｉｒ２に対して保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２が閾値以下に減少した状態が一定時間継続する場合に、遮断桿が折損していることを判定するようにすれば、風や悪戯などの影響を受けて保持電流Ｉｈ１，Ｉｈ２が変動することによる誤判定のリスクを小さくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、踏切に設置される遮断機１の遮断桿１１の折損を検知する一例を説明したが、踏切以外の各種設備に設置される遮断機における遮断桿の折損の検知に本発明を応用することも勿論可能である。また、上述した実施形態では、遮断桿１１が略水平状態にあるときと略垂直状態にあるときの双方で遮断桿１１の折損が検知される一例を示したが、略水平状態又は略垂直状態のいずれか一方で遮断桿１１の折損検知を行うようにしても同様の作用効果を得ることが可能である。

１…遮断機、１１…遮断桿、１２…モータ、１３…伝達機構、１４…制御器、１５…電流センサ、１６…角度センサ、１７…位置センサ、１８…遮断桿支持軸、１９…遮断桿ホルダ、２０…表示装置、３０…遮断桿折損検知装置、３１…状態判断部、３２…保持電流検出部、３３…基準値設定部、３４…記憶部、３５…折損判定部、３６…出力部、３７…表示部、Ｃ…電気ケーブル、Ｐ…電源、Ｃｒ…上昇指令、Ｃｄ…下降指令、Ｆ…故障信号、Ｉｈ１，Ｉｈ１’，Ｉｈ２，Ｉｈ２’…保持電流、Ｉｒ１，Ｉｒ２…基準値

Claims (5)

1. 遮断機に備えられた遮断桿の折損を検知する遮断桿折損検知装置であって、
   前記遮断桿が非駆動状態にあるときの保持電流を測定し、該測定した保持電流の変化に基づいて前記遮断桿の折損を検知する、遮断桿折損検知装置。
2. 前記遮断機に対する昇降指令を基に前記遮断桿の駆動状態を判断する状態判断部と、
   前記状態判断部により前記遮断桿が非駆動状態にあることが判断されたとき、前記遮断桿を略水平状態又は略垂直状態に保持するための保持電流を検出する保持電流検出部と、
   前記保持電流の基準値を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された基準値に対して、前記保持電流検出部で検出される前記保持電流が閾値以下に減少した場合に、前記遮断桿が折損していることを判定する折損判定部と、
   前記折損判定部で前記遮断桿の折損が判定されたときに前記遮断機の故障を示す信号を出力する出力部と、
   を含む、請求項１に記載の遮断桿折損検知装置。
3. 前記折損判定部は、前記記憶部に記憶された基準値に対して、前記保持電流検出部で検出される前記保持電流が前記閾値以下に減少し、かつ、当該減少した状態が一定時間継続する場合に、前記遮断桿が折損していることを判定する、請求項２に記載の遮断桿折損検知装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の遮断桿折損検知装置を備えた遮断機。
5. 遮断機に備えられた遮断桿の折損を検知する方法であって、
   前記遮断桿が非駆動状態にあるときの保持電流を測定し、該測定した保持電流の変化に基づいて前記遮断桿の折損を検知する、遮断桿折損検知方法。