問題

　踏切の安全性向上のハード対策として、障害物検知装置の設置が挙げられる。この障害物検知装置の主なセンシング方式としては(a)光電式(赤外線、レーザー式)(b)ループコイル式、(c)ミリ波式、(d)レーザーレーザー式、(e)超音波式　がある。これらのうち、３つの方式を選び、それぞれについて障害物の検出原理と長所および短所を述べなさい。

模範解答

１．光電式（赤外線式、レーザー式）について

検出原理

　光電式は投光器及び受光器で構成されており、投光器から赤外線やレーザー光の近赤外線領域光を発光し、受光器で受光している。この受光器で受光した光を電気信号に変換し電気信号が一定時間途絶えたことを検知すると障害物が有と検知している。投光器と受光器間に自動車が進入すると赤外線やレーザー光を遮ると自動車によって反射し受光器に光が届かなくなり電気信号がなくなる。これによって踏切道内の障害物を検知している。

長所

　投光器と受光器のみの構成であるため、装置価格が安い。また、設計時においては光軸を踏切道内にどのように張り巡らせるかを考えればよく、ループコイル式やレーザーレーダー式に比べて設計が簡単にできる。 

短所

　線路内に投受光器を設置するため、作業時間が限られる。雪による光軸レベルの減衰が大きいことから積雪が多い線区では冬場の使用を停止しなければならないことから障害物を検知できない期間ができてしまう。また、投受光器のレンズ面が汚れることから定期的な清掃作業が必要となりメンテナンスに手間がかかる。

　また、光電式はLEDの赤外線式も使用されているが、濃霧に強くない点がある。また、列車の前照灯の高輝度HIDランプが受光器に照射されると投光器からの信号と判断し誤動作を起こす。

２．ループコイル式について

検出原理

　ループコイル式は踏切道内の地面下に埋設したループコイルに検知用の100kHz程度の信号電流を流して磁場を生成している。通常時はこの信号電流に変化はないが、踏切道内に自動車が滞留するとループコイル上に自動車の床下の金属で磁場が乱されると信号電流の周波数が変化する。この変化量が基準値を超えたときに踏切道内に障害物があると検知する。

長所

　ループコイル式は磁場の変化により障害物を検知する方式のため、積雪や雨など気象条件は非磁性体であるため影響を受けない全天候型である。

短所

　踏切道内にループコイルを設置するには舗装軌道下に埋設する工事しなければならず工事の手間と費用がかかる。また、軌道下にループコイルを埋設してしまうことから保守を行う上でループコイルの汚損・損傷を点検できない。

　　また、磁性状態は温度に依存するため、気温の変動で信号電流の周波数が変動し障害物として誤検知してしまうことがある。

３． レーザーレーダー式障害物検知装置について

　検出原理 

　レーザーレーダー式は建築限界外の高さ5mに設置されたレーザーヘッドから踏切全体を俯瞰するようにパルス状のレーザー光を照射している。踏切道上の支障物に当たった反射レーザー光が返ってくるまでの時間から距離を計測して支障物の有無を判断している。また、レーザーヘッドから照射されるレーザー光は、上下左右にスキャニングされており踏切全体の物体の位置と大きさを三次元計測し、位置と大きさによって障害物の有無を判断している。

長所

　建築限界外に設置されているため、工事や調整に線路内に立ち入る必要がなく、レーザーヘッドのガラス面の汚れの清掃も光電式に比べ格段に少ない。反射板を設置することで方向・送信出力の自動調整が可能となるため、メンテナンスが容易である。

短所

　レーザー光の反射を入力信号とするため、豪雨や濃霧に弱い。また、レーザー光を送受信しその時間差により障害物の有無を３次元計測させることから機器のハード費用・ソフト費用がかさむため、装置単価が高い。