特許 7394706 水面浮上型ＲＦタグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】水面浮上型ＲＦタグ

(51)【国際特許分類】

   B61L 25/02 20060101AFI20231201BHJP

   B60L 15/40 20060101ALI20231201BHJP

   E01B 35/00 20060101ALI20231201BHJP

   E01B 37/00 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

B61L25/02 G

B60L15/40 A

E01B35/00

E01B37/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020098485

(22)【出願日】2020-06-05

(65)【公開番号】P2021191653

(43)【公開日】2021-12-16

【審査請求日】2023-05-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(74)【代理人】

【氏名又は名称】来田 義弘

(72)【発明者】

【氏名】土田 秀明

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】竹田 宏孝

(72)【発明者】

【氏名】花野 元紀

(72)【発明者】

【氏名】江口 光則

【審査官】冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５９７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－５８８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－７９３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｌ ２５／０２

Ｂ６０Ｌ １５／４０

Ｅ０１Ｂ ３７／００

Ｅ０１Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軌道上を移動する列車の底部に取り付けられるリーダライタと通信を行うために前記軌道側に設置される水面浮上型ＲＦタグであって、
内部に密閉空間を有する中空状の容器と、前記密閉空間の上側に取り付けられるＲＦタグとを有し、前記軌道の冠水時に、水位の変化に伴って上下動し、前記容器の上面側を水上に露出させることを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項2】

請求項１記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の上面側は半球状に形成され、前記ＲＦタグは前記容器の上面側の半球状の内壁に沿って貼着されることを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項3】

請求項１又は２記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器は球状に形成されていることを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項4】

請求項１又は２記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の下面に平坦状の接地面が形成されていることを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の下部に重錘部を有することを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、一端が前記軌道側に固定され、他端が前記容器に固定されて該容器を上下動可能に繋ぎ止める固定手段を有することを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１記載の水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記軌道に固定され、前記容器を上下動可能に保持する案内手段を有することを特徴とする水面浮上型ＲＦタグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軌道に沿って移動する列車の位置検出に用いられ、台風又は大雨による冠水の影響を受けることなく正確に列車の位置を検出することができる水面浮上型ＲＦタグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、列車の在線位置を検出する方法の１つとして、軌道回路を利用して列車が軌道回路内に存在する（在線）か否かを検出する方法が実用化されている。この列車在線検出方法は、軌道回路内に車両が進入した際に、車両の車軸と車軸の左右に取り付けられた車輪によって左右のレールが短絡されることを利用して、軌道回路内に車両が在線していることを検出するものである。この列車在線検出方法では、列車の在線時に左右のレールを確実に短絡させる必要があるが、列車の車輪踏面の表面状態や、レール頭頂面の表面状態によっては、左右のレールの短絡が十分に行われず、列車の在線を検出できない場合がある。また、大雨や台風等により、軌道が冠水した場合には、軌道回路を使うことができないため、運転士が官制センターと無線通話しながら運行する必要があり、作業性が悪化するという問題があった。
これに対し、例えば、特許文献１のように、軌道に沿ってＲＦタグ（ＩＣタグ）を設置しておき、ＩＣタグと非接触で近距離無線通信を行うリーダライタ（タグリーダ）を備えた車上装置を列車に搭載することにより、列車の位置検出を行うＲＦＩＤ方式の位置検出方法も提案されており、採用され始めている。しかし、ＲＦＩＤ方式でもＲＦタグが水没してしまうと通信に影響を与え、検出漏れが発生する。特許文献１には、風雨による影響を考慮して、防水構造を有する防護ケースにＩＣタグを封入することが記載されているが、防護ケースの具体的な構造、材質、形状及び設置方法等については開示されていない。
一方、特許文献２には、ＲＦタグ（ＩＣタグ）とリーダライタ（ＩＣタグリーダ）との無線通信により地中の水位を検知できる水位検知杭が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－６６７５６号公報

【文献】特開２００９－２８７９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献２では、プラスチック製の球形状の浮子（浮部材）の中にＲＦタグを収納することにより、ＲＦタグの水没を防止している。しかし、杭本体内部の柱状空間に浸入する液体の水位の変化に従って上下動する浮子（ＲＦタグ）の位置（高さ）に基づいて水位を検知するため、杭本体の長手方向に沿って複数のリーダライタを配置しなければならず、複雑な構造を必要とする。また、一般的に、リーダライタに対してＲＦタグを正対させることにより、検出精度が向上し、検出漏れを防止することができるが、特許文献２では、複数のリーダライタの中で、浮子に最も近い位置にあるリーダライタで浮子の近接を検知するため、リーダライタとＲＦタグとの距離が短く、ＲＦタグの向き（傾き）が検出精度に与える影響は小さい。従って、特許文献２では、浮子の中心部の凹所にＲＦタグを配置しただけで、浮子が液体に浮いた状態や最下位位置まで移動した状態で、浮子の傾きや回転を防止して浮子の姿勢を維持する（初期姿勢を維持する）ことについては考慮されておらず、常にリーダライタに対してＲＦタグが正対しているとは限らない。
これに対し、列車の位置検出においては、リーダライタとＲＦタグとの距離を検出する必要はなく、列車の底部に取り付けられるリーダライタが、軌道側に設置されるＲＦタグの上方に位置する時に、リーダライタとＲＦタグが一対一で対応して、確実に通信を行う必要があり、ＲＦタグの水没及び移動を防止しつつ、リーダライタに対してなるべくＲＦタグが正対するように、ＲＦタグの姿勢を維持しなければならない。また、軌道が製鉄構内に敷設されている場合、地表には鉄粉混じりの粉塵が存在するため、ＲＦタグの表面に粉塵（鉄粉）が堆積することを防止して、リーダライタとＲＦタグとの通信に悪影響を与えないようにする必要もある。

【0005】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＲＦタグを密閉して所定の位置に保持し、周囲の水位の変化に影響を受けることなくＲＦタグの姿勢を維持して、リーダライタとの良好な通信状態を確保し、軌道上を通過する列車の位置を漏れなく確実に検出することができる信頼性に優れた水面浮上型ＲＦタグ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】

【0006】

前記目的に沿う本発明に係る水面浮上型ＲＦタグは、軌道上を移動する列車の底部に取り付けられるリーダライタと通信を行うために前記軌道側に設置される水面浮上型ＲＦタグであって、
内部に密閉空間を有する中空状の容器と、前記密閉空間の上側に取り付けられるＲＦタグとを有し、前記軌道の冠水時に、水位の変化に伴って上下動し、前記容器の上面側を水上に露出させる。

【0007】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の上面側は半球状に形成され、前記ＲＦタグは前記容器の上面側の半球状の内壁に沿って貼着されてもよい。

【0008】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器は球状に形成されることが好ましい。

【0009】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の下面に平坦状の接地面が形成されてもよい。

【0010】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記容器の下部に重錘部を有することが好ましい。

【0011】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、一端が前記軌道側に固定され、他端が前記容器に固定されて該容器を上下動可能に繋ぎ止める固定手段を有することができる。

【0012】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグにおいて、前記軌道に固定され、前記容器を上下動可能に保持する案内手段を有してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る水面浮上型ＲＦタグは、中空状の容器の密閉空間の上側にＲＦタグが取り付けられており、軌道の冠水時に、水位の変化に伴って容器が上下動して、容器の上面側を水上に露出させることにより、ＲＦタグの水没を防ぐことができ、リーダライタとＲＦタグとの通信が水によって阻害されることがなく、軌道上を移動する列車の位置を確実かつ安定的に検出することができる。また、ＲＦタグが容器の内部に密閉されることにより、軌道が製鉄構内に敷設されている場合でも、リーダライタとＲＦタグとの通信が鉄粉混じりの粉塵によって阻害されることがなく、動作の安定性に優れる。

【0014】

容器の上面側が半球状に形成され、ＲＦタグが容器の上面側の半球状の内壁に沿って貼着されている場合、容器が傾いたり、回転したりしても、ＲＦタグの一部をリーダライタに正対させて通信を維持することができる。

【0015】

容器が球状に形成されている場合、形状の安定性、耐久性に優れる。

【0016】

容器の下面に平坦状の接地面が形成されている場合、接地時の姿勢安定性に優れる。

【0017】

容器の下部に重錘部を有する場合、容器が接地している状態では起き上がり小法師のように動作して、容器の上面側が上向きになるように姿勢を維持することができ、容器が水に浮いている状態では、重錘部が下となり、水位の変化に関わらず、容器の上面側を水上に露出させることができる。

【0018】

一端が軌道側に固定され、他端が容器に固定されて容器を上下動可能に繋ぎ止める固定手段を有する場合、水位の変化に従って容器を上下動させ、容器の水没を防止することができる。

【0019】

軌道に固定され、容器を上下動可能に保持する案内手段を有する場合、水位の変化に従って容器を案内手段に沿うように上下動させ、容器の水没を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る水面浮上型ＲＦタグの正面図であり、（Ｂ）は同水面浮上型ＲＦタグの平面図である。

【図2】図１（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】同水面浮上型ＲＦタグの設置状態を示す部分断面正面図である。

【図4】同水面浮上型ＲＦタグの冠水時の使用状態を示す部分断面正面図である。

【図5】同水面浮上型ＲＦタグの変形例の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示す本発明の一実施の形態に係る水面浮上型ＲＦタグ１０は、図３、図４に示すように、軌道１１上を移動する列車の底部に取り付けられるリーダライタ（図示せず）と通信を行うために軌道１１側に設置されるものである。この水面浮上型ＲＦタグ１０を用いることにより、台風又は大雨による冠水の影響を受けることなく正確に列車の位置を検出することができる。ここで、軌道１１とは、図３、図４に示すように、小石や砂利等のバラストが敷き詰められた道床１２の上に、左右２本のレール１３ａ、１３ｂが敷設されたものである。なお、レール１３ａ、１３ｂは、複数の枕木によって梯子状に締結されるが、図３、図４では枕木を省略している。

【0022】

以下、水面浮上型ＲＦタグ１０の詳細について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、水面浮上型ＲＦタグ１０は、内部に密閉空間１４を有する中空状の容器１５と、密閉空間１４の上側に取り付けられるＲＦタグ１７とを有している。
ここで、容器１５は全体が球状で、容器１５の上面１６側が半球状に形成されており、ＲＦタグ１７はシート状に形成されて容器１５の上面１６側の半球状の内壁１８に沿って貼着されている。半割りして形成した容器１５の内部にＲＦタグ１７を貼着した後、周縁部を接着又は溶着して一体化することにより、密閉空間１４を水密に保つことができる。
そして、容器１５の下部に重錘部２０を有することにより、容器１５の下面２１が道床１２に接地している状態では、水面浮上型ＲＦタグ１０が起き上がり小法師のように動作し、図３に示すように、容器１５の上面１６側が常に上向きになるように姿勢を維持することができる。また、図４に示すように、軌道１２が冠水して水２２に浮いた水面浮上型ＲＦタグ１０が水位の変化に伴って上下動する際にも、重錘部２０が下となり、常に容器１５の上面１６側を水上に露出させることができる。

【0023】

さらに、容器１５の外周には鍔部２３を設け、左右２箇所に図１（Ｂ）、図２に示すように、貫通孔２４を形成した。そして、一端が軌道１１側（道床１２）に固定されたワイヤーやチェーン等の固定手段２５の他端を貫通孔２４に連結して容器１５に固定し、容器１５を上下動可能に繋ぎ止めた。なお、固定手段２５の一端を軌道１１側に固定する固定具２６としては、枕木（図示せず）に螺子止めされる雄螺子又は道床１２に打ち込まれる杭が好適に用いられるが、これらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。これにより、容器１５の移動量を最小限に抑え、容器１５を所定の位置に保持することができる。このとき、固定手段２５の長さを冠水時の水深の最大値と同程度とすることにより、容器１５（水面浮上型ＲＦタグ１０）が水没することはない。なお、固定手段の他端を容器に固定する際の固定位置及び固定方法は適宜、選択することができ、例えば容器の下面側にリング状の係止部材を取り付け、固定手段の他端を繋ぎ止めてもよい。

【0024】

以上のように構成された水面浮上型ＲＦタグ１０によれば、ＲＦタグ１７の水没を防ぐことができ、リーダライタとＲＦタグ１７との通信が水２２によって阻害されることがなく、軌道１１上を移動する列車の位置を確実かつ安定的に検出することができる。そして、水面浮上型ＲＦタグ１０が水２２に浮いて静止状態にあるとき、水面が球状の容器１５の中心を通るように、容器１５の密度及び重錘部２０の重さを調整することが好ましいが、容器１５の中心が水面より上又は下にずれてもよい。
なお、容器１５の内壁１８に沿って貼着されるＲＦタグ１７の長さが、球状の容器１５の直径周りのほぼ半周分の長さを有することにより、容器１５が９０度程度まで傾いたとしても、ＲＦタグ１７の一部がリーダライタと正対して通信に必要な面積（ＲＦタグ１７が励磁可能な電力量）を確保し、リーダライタとの通信を良好に保つことができる。容器１５の外径は、例えば１００ｍｍ程度であるが、これに限定されるものではなく、ＲＦタグ１７を収容することができ、列車の走行の妨げにならない範囲で適宜、選択することができる。
また、容器の材質としては塩化ビニル混和物（ＰＶＣ）が好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、リーダライタとＲＦタグとの通信を妨げることなく、耐候性及び耐久性を有するその他の合成樹脂等を用いることができる。なお、本実施の形態では、重錘部２０を容器１５と一体に形成したが、重錘部を別部材で形成して容器に取り付けてもよく、重錘部の材質は容器の材質と異なっていてもよい。

【0025】

本実施の形態では、ワイヤーやチェーン等の固定手段２５を用いて容器１５を道床１２に繋ぎ止めたが、これに限定されるものではなく、軌道に固定され、容器を上下動可能に保持する案内手段を用いて容器を所定の位置で上下動可能に保持してもよい。例えば、案内手段として道床上に立設した２本のガイド軸を、容器の左右の貫通孔に挿通することにより、容器をガイド軸（案内手段）に沿って上下動させることができる。

【0026】

次に、図５に示す変形例の水面浮上型ＲＦタグ２７について説明する。なお、水面浮上型ＲＦタグ１０と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
水面浮上型ＲＦタグ２７が水面浮上型ＲＦタグ１０と異なる点は、図５に示すように、略球状に形成された容器２８の下面に平坦状の接地面２９が形成されている点である。これにより、水面浮上型ＲＦタグ１０と同様の作用、効果に加え、容器２８が道床１２上に接地した際の姿勢安定性を向上させることができる。なお、水面浮上型ＲＦタグ２７は、水面浮上型ＲＦタグ１０と同様の固定手段又は案内手段を用いて軌道（道床）上の所定の位置に上下動可能に設置することができる。

【0027】

水面浮上型ＲＦタグ１０及び水面浮上型ＲＦタグ２７のように、少なくとも容器の上面側が半球状に形成されることにより、鉄粉混じりの粉塵等が容器の表面に堆積することを効果的に防止して、堆積物によって通信が阻害されることを防ぐことができるが、容器の形状は、これらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。例えば、容器は、立方体状、直方体状、上に凸の半球状又は円筒状等に形成してもよいし、これらを組み合わせた形状に形成してもよい。円筒状の容器は、軸方向が水平（地面と平行）となるように設置することにより、水に浮いた状態で水平姿勢を維持し易く、通信の安定性に優れる。

【0028】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、電池を内蔵する必要がないパッシブ型のＲＦタグが好適に用いられるが、アクティブ型又はセミアクティブ型のＲＦタグを用いることもできる。また、リーダライタとＲＦタグとの通信に用いられる周波数帯としては従来公知のものが好適に用いられ、リーダライタ及びＲＦタグの仕様に応じて、適宜、選択することができる。
また、容器は中空状に形成されて内部に密閉空間を有していればよく、その組立て方法は適宜、選択することができる。上記実施の形態のように、半割りして形成した容器を周縁部で接着又は溶着する代わりに、周縁部で螺着したり、周縁部に形成したフランジ同士を重ねて複数のボルトで螺子止めしたりして、容器を分解（分割）可能な構造にすれば、ＲＦタグを容易に交換することができ、メンテナンス性に優れる。このとき、容器の周縁部は、テープやパッキン等を用いて水密性を保つことができる。

【符号の説明】

【0029】

１０：水面浮上型ＲＦタグ、１１：軌道、１２：道床、１３ａ、１３ｂ：レール、１４：密閉空間、１５：容器、１６：上面、１７：ＲＦタグ、１８：内壁、２０：重錘部、２１：下面、２２：水、２３：鍔部、２４：貫通孔、２５：固定手段、２６：固定具、２７：水面浮上型ＲＦタグ、２８：容器、２９：接地面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】