(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝部材を備え、振動加速度計が取り付けられた鉄道車両にて、前記緩衝部材の修理交換時期を検知する修理交換時期検知方法において、
前記緩衝部材の走行中の振動を、振動加速度計により測定し、
測定により得られた測定値に基づいて、前記緩衝部材の修理交換時期を検知する
ことを特徴とする修理交換時期検知方法。
【請求項２】
前記緩衝部材は、上下軸ダンパ、空気バネ、ヨーダンパ及び車体左右動ダンパのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の修理交換時期検知方法。
【請求項３】
上下軸ダンパの上下振動を検知する上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計及び空気バネの上下振動を検知する空気バネ検知用上下振動加速度計を備える鉄道車両にて、車輪の修理交換時期を検知する修理交換時期検知方法において、
前記上下軸ダンパの走行中の振動を、上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計により測定し、
前記空気バネの走行中の振動を、空気バネ検知用上下振動加速度計により測定し、
前記上下軸ダンパの振動の測定値及び前記空気バネの振動の測定値に基づいて、車輪の修理交換時期を検知する
ことを特徴とする修理交換時期検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両に取り付けられた振動加速度計を用いて、鉄道車両が備える緩衝部材の修理交換時期を検知する修理交換時期検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両には、空気バネ及び各種ダンパ等の緩衝部材、並びに車輪等の様々な部品が含まれており、これらの部品を損耗の程度に応じて、修理又は交換をすることで、鉄道車両の走行中の安全確保及び快適性の維持がなされている。
【０００３】
鉄道車両に含まれる部品の損耗は、所定の期間又は走行距離として設定されている周期毎に、当該部品を車両から取り外して検査を実施することにより検出し、検査により損耗等の異常が検出された場合、修理及び新部品への交換を実施する。
【０００４】
また部品によっては、専用の検査機に取り付けなければならない場合もあり、例えば走行中の振動を吸収すべく鉄道車両の台車部に取り付けられているダンパでは、鉄道車両からダンパを取り外し、検査機に取り付け、検査後、検査機から取り外し、鉄道車両に再取り付けを行うというように、実際の検査作業以外にも、多大な作業量及び作業時間を伴う付随作業が必要である。
【０００５】
なおこれらの検査により検出される異常とは、例えばダンパの劣化、空気バネのパンク、及び走行時の停止操作に伴い発生するフラットと呼ばれる車輪の形状異常がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら交換が不要な正常部品についても、所定の周期毎に、部品の取り付け及び取り外し等の付随作業を伴う検査を行わなければならず、多大な作業量及び作業時間が必要になるという問題がある。
【０００７】
またダンパの劣化、空気バネのパンク、及び車輪の形状異常等の異常が発生している場合、走行中の安全確保及び快適性の維持の面から、即座に修理又は交換を行う必要があるにも拘わらず、検査周期に到達するまでは、その異常が発見されないまま営業走行が行われる可能性があるため、安全及び快適性の面での問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鉄道車両に振動加速度計を取り付けて走行中の振幅及び周波数を測定し、測定により得られた測定値に基づいて、緩衝部材の修理交換時期及び異常の発生を判断することにより、検査に要する作業量及び作業時間を削減し、しかも営業走行時の安全性及び快適性を維持することが可能な修理交換時期検知方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る修理交換時期検知方法は、緩衝部材を備え、振動加速度計が取り付けられた鉄道車両にて、前記緩衝部材の修理交換時期を検知する修理交換時期検知方法において、前記緩衝部材の走行中の振動を、振動加速度計により測定し、測定により得られた測定値に基づいて、前記緩衝部材の修理交換時期を検知することを特徴とする。
【００１０】
第１発明に係る修理交換時期検知方法では、走行中に測定した振動に基づいて緩衝部材の修理交換時期を検知、即ち鉄道車両の台車の前後方向の振動に基づいて、例えばヨーダンパの修理交換時期を検知、又は鉄道車両の車体の上下方向の振動に基づいて、例えば空気バネの修理交換時期を検知するので、ヨーダンパ及び空気バネ等の緩衝部材の取り外し等の作業を必要とせず、効率的な検査を行うことができ、検査に要する作業量及び作業時間を削減することが可能であり、しかも緩衝部材が修理交換すべき状況になってきている場合、即座に、その状況を検知することができるので、修理交換すべき緩衝部材を使用した状態での営業走行を防止することができるので、走行中の安全確保及び快適性の維持を行うことが可能である。
【００１１】
第２発明に係る修理交換時期検知方法は、第１発明において、前記緩衝部材は、上下軸ダンパ、空気バネ、ヨーダンパ及び車体左右動ダンパのいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る修理交換時期検知方法は、上下軸ダンパ、空気バネ、ヨーダンパ及び車体左右動ダンパの修理交換時期を検知することが可能である。
【００１３】
第３発明に係る修理交換時期検知方法は、上下軸ダンパの上下振動を検知する上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計及び空気バネの上下振動を検知する空気バネ検知用上下振動加速度計を備える鉄道車両にて、車輪の修理交換時期を検知する修理交換時期検知方法において、前記上下軸ダンパの走行中の振動を、上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計により測定し、前記空気バネの走行中の振動を、空気バネ検知用上下振動加速度計により測定し、前記上下軸ダンパの振動の測定値及び前記空気バネの振動の測定値に基づいて、車輪の修理交換時期を検知することを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る修理交換時期検知方法では、複数の振動加速度計の測定値に基づいて修理交換時期を検出することにより、検出精度を向上させることができ、走行中の安全確保を行うことが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の修理交換時期検知方法を適用した鉄道車両の車体内部及び台車部を模式的に示す側面図であり、図２は本発明の修理交換時期検知方法を適用した鉄道車両の台車部を模式的に示す平面図である。
【００２８】
図中１は鉄道車両であり、鉄道車両１は、外形が直方体状をなし、内部に乗客及び貨物等の輸送対象を乗せる車体部２、及び車体部２を下方から支持すべく前後に配置された１対の台車部３，３を有している。
【００２９】
台車部３は、進行方向に対して平行に配置される左右の側梁部３ａ，３ａ、及び側梁部３ａ，３ａを渡す横梁部３ｂを有する平面視Ｈ状をなし、左右の側梁部３ａ，３ａは、夫々前部及び後部に２対の軸箱３ｃ，３ｃ，…を有し、前後２対の軸箱３ｃ，３ｃ，…により、前後２本の車軸４，４を夫々回動自在に軸支し、各車軸４，４は、夫々１対の車輪５，５，…を軸止している。
【００３０】
なお各軸箱３ｃ，３ｃ，…及び側梁部３ａ，３ａの間には、上下軸ダンパ６，６，…が配設されており、上下軸ダンパ６，６，…が上下方向に伸縮することにより、車輪５，５，…からの振動が側梁部３ａ，３ａへ直接伝達することを抑制する緩衝部材として機能する。
【００３１】
また各側梁部３ａ，３ａ及び横梁部３ｂの接続部には、車体部２及び台車部３を連結する空気バネ７，７が固着しており、空気バネ７，７が上下方向に伸縮することにより、台車部３の上下方向の振動が車体部２へ直接伝達されることを抑制する緩衝部材として機能する。
【００３２】
さらに各側梁部３ａ，３ａの外側には、前後方向に伸縮する緩衝部と車体部２に固着する腕部とによりＬ字状をなし、車体部２及び台車部３を連結するヨーダンパ８，８の緩衝部の一端が固着しており、ヨーダンパ８，８の緩衝部が前後方向に伸縮することにより、台車部３の前後方向の振動が車体部２へ直接伝達されることを抑制する緩衝部材として機能する。
【００３３】
そして棒状をなし、両端部が車体部２に固着して、中央部が横梁部３ｂに支持される車体左右動ダンパ９が配設されており、車体左右動ダンパ９により、台車部３の左右方向の振動が車体部２へ直接伝達されることを抑制する緩衝部材として機能する。
【００３４】
またこれらの振動を測定すべく、各軸箱３ｃ，３ｃ，…、該軸箱３ｃ，３ｃ，…の上部、又は側梁部３ａ，３ａには、上下方向の振動加速度を測定する上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０，１０，…車体部２における台車部３に支持された部位の付近には、上下方向の振動加速度を測定する空気バネ検知用上下振動加速度計１１，１１、各側梁部３ａ，３ａにおける横梁部３ｂとの接続部付近には、前後方向の振動加速度を測定するヨーダンパ検知用前後振動加速度計１２，１２、そして車体部２における車体左右動ダンパ９が固着する部位の付近には、左右方向の振動加速度を測定する左右動ダンパ振動加速度計１３が、夫々配設されており、夫々の振動加速度計が測定して得られた測定値は、車体部２の内部に配設されている制御器１４へ送られる。
【００３５】
測定値を受け付ける制御器１４は、受け付けた測定値を実時間で解析する機能を有する解析部１４ａ、並びに測定値及び解析結果を記録する着脱可能な記録媒体１４ｂを備え、解析結果を出力信号として、車両モニタ（図示せず）へ出力する。
【００３６】
制御器１４は、本発明における修理交換時期検知装置及び／又は異常検出装置として用いられるが、走行終了後、記録媒体１４ｂを制御器１４から取り外して、パーソナルコンピュータ等を用いた外部の処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５にて、記録されている測定値を受け付け、ＦＦＴ等の処理を用いた解析処理を行い、解析結果を出力することにより、処理装置１５を本発明の修理交換時期検知装置及び／又は異常検出装置として用いてもよい。
【００３７】
次に本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法の測定原理を説明する。
図３は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０の測定値を示すグラフである。
図３（ａ）は、上下軸ダンパ６が正常時の測定値の時刻歴データを示し、図３（ｂ）は、上下軸ダンパが修理交換時期の測定値の時刻歴データを示す。
【００３８】
図３（ａ）及び（ｂ）を比較することにより、正常時と修理交換時期とでは、波形が明らかに異なることが読み取れる。
そこで各振動の振幅ピーク値Ａｎ１（ｎ＝１〜ｉ）及び周波数Ｆｎ１（ｎ＝１〜ｉ）に対して、予め振幅閾値Ａ１、並びに周波数下限側閾値Ｆｌ１及び周波数上限側閾値Ｆｈ１を設定しておき、走行時に得られた測定値に、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及びバンドストップフィルタ等のフィルタによる前処理をしたデータの振幅ピーク値Ａｎ１が振幅閾値Ａ１を超え、しかも周波数Ｆｎ１が周波数下限側閾値Ｆｌ１及び周波数上限側閾値Ｆｈ１内に入る回数を計数し（Ａｎ１≧Ａ１  ａｎｄ    Ｆｌ１≦Ｆｎ１≦Ｆｈ１→Ｎ１＝Ｎ１＋１）、計数した回数Ｎ１が予め設定されている回数閾値Ｎ０１を超えた場合（Ｎ１≧Ｎ０１）、上下軸ダンパ６が劣化してきており、修理交換時期に達していると判断することが可能である。
【００３９】
ただし誤判断を防止するため、各種閾値を超えるデータが不連続である場合、例えば前回に計数した時点から所定の時間又は周期以上の間隔がある場合、回数Ｎ１をゼロクリアすることが望ましい。
【００４０】
なお周波数Ｆｎ１は、振動加速度が極小値を示した時刻から極大値を示した時刻までの時間Ｔｎ１を計時し、得られた値Ｔｎ１から下記の式１で示す計算式による計算にて求められる。
【００４１】
Ｆｎ１＝１／（２×Ｔｎ１）…………式１
【００４２】
即ち上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０にて得られた測定値は、制御器１４へ渡され、制御器１４にて測定値を受け付け、受け付けた測定値を解析部１４ａにて閾値と比較する解析を行い、解析結果を車両モニタへ出力することにより、走行中においても、上下軸ダンパ６が修理交換時期に達していると判断することができ、また車両モニタから解析結果を修理設備へ送信しておくことにより、修理設備では修理交換の準備をすることができるので、走行終了後、速やかに修理交換を実施することができる。
【００４３】
図４は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
図４（ａ）は、上下軸ダンパ６が正常時の結果を示し、図４（ｂ）は、上下軸ダンパ６が修理交換時期の解析結果を示しており、いずれも予め定められている走行区間分の走行結果を解析した結果である。
【００４４】
なおここでいう走行区間とは、一回の走行分全体であっても、顕著な解析結果を得やすい特定の区間であってもよく、特定の区間である場合、車両モニタ側からの地点データ等の位置を特定することができるデータを、制御器１４へ送信するか、又は制御器１４に直接、地点データを入力することにより、区分の特定をすることができる。
【００４５】
図４（ａ）及び（ｂ）での正常時及び修理交換時期の解析結果を比較することにより、修理交換時期には正常時に比べて特定の周波数付近に顕著なピークが現れていることが確認できる。
そこでピーク値及び該ピーク値の周波数ｆｐ１に対して、予めＰＳＤ閾値Ｐ１、並びに下限側閾値ｆｌ１及び上限側閾値ｆｈ１を設定しておき、走行時の測定値データをＦＦＴ解析して、ピーク値ｆｐ１がＰＳＤ閾値Ｐ１を超え（ｆｐ１≧Ｐ１）、しかもその周波数ｆｐ１が、下限側閾値ｆｌ１から上限側閾値ｆｈ１までの間に入る場合に（ｆｌ１≦ｆｐ１≦ｆｈ１）、上下軸ダンパ６が修理交換時期に達していると判断することができる。
【００４６】
即ち制御器１４へ渡された上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０の測定値は、記録媒体１４ｂに記録される。
そして走行終了後、記録媒体１４ｂに記録された測定値を処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５によりＦＦＴ解析を行って得られた処理値が、所定の閾値を超える場合に、修理交換時期を示す信号を解析結果として出力することにより、上下軸ダンパ６が修理交換時期に達していると判断することができ、またこれにより修理交換時期の判断精度を向上させることが可能である。
なお上述の形態では、ＦＦＴ解析を用いた解析方法を説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば位置情報も同時に得られるウェブレット解析を用いてもよい。
【００４７】
図５は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる空気バネ検知用上下振動加速度計１１の測定値を示すグラフである。
図５（ａ）は、空気バネ７が正常時の測定値の時刻歴データを示し、図５（ｂ）は、空気バネ７が修理交換時期の測定値の時刻歴データを示す。
【００４８】
図５（ａ）及び（ｂ）を比較することにより、修理交換時期には、正常時に比べて振幅が大きくなっていることが読み取れる。
そこで各振動の振幅ピーク値Ａｎ２（ｎ＝１〜ｉ）及び周波数Ｆｎ２（ｎ＝１〜ｉ）に対して、予め振幅閾値Ａ２、並びに周波数下限閾値Ｆｌ２及び周波数上限側閾値Ｆｈ２を設定しておき、走行時に得られた測定値に、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及びバンドストップフィルタ等のフィルタによる前処理をしたデータの振幅ピーク値Ａｎ２が振幅閾値Ａ２を超え、しかも周波数Ｆｎ２が周波数下限側閾値Ｆｌ２及び周波数上限側閾値Ｆｈ２内に入る回数を計数し（Ａｎ２≧Ａ２  ａｎｄ    Ｆｌ２≦Ｆｎ２≦Ｆｈ２→Ｎ２＝Ｎ２＋１）、計数した回数Ｎ２が予め設定されている回数閾値Ｎ０２を超えた場合（Ｎ２≧Ｎ０２）、空気バネ７がパンク傾向にあり、修理交換時期に達していると判断することが可能である。
【００４９】
ただし誤判断を防止するため、各種閾値を超えるデータが不連続である場合、例えば前回に計数した時点から所定の時間又は周期以上の間隔がある場合、回数Ｎ２をゼロクリアすることが望ましい。
【００５０】
なお周波数Ｆｎ２は、振動加速度が極小値を示した時刻から極大値を示した時刻までの時間Ｔｎ２を計時し、得られた値Ｔｎ２から下記の式２で示す計算式による計算にて求めるられる。
【００５１】
Ｆｎ２＝１／（２×Ｔｎ２）…………式２
【００５２】
即ち空気バネ検知用上下振動加速度計１１にて得られた測定値は、制御器１４へ渡され、制御器１４にて測定値を受け付け、受け付けた測定値を解析部１４ａにて閾値と比較する解析を行い、解析結果を車両モニタへ出力することにより、走行中においても、空気バネ７が修理交換時期に達していると判断することができ、これにより低速走行又は緊急停止等の異常処置を行うことが可能であり、また車両モニタから解析結果を修理設備へ送信しておくことにより、修理設備では修理交換の準備をすることができるので、走行終了後、速やかに修理交換を実施することができる。
【００５３】
図６は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる空気バネ検知用上下振動加速度計１１の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
図６（ａ）は、空気バネ７が正常時の結果を示し、図６（ｂ）は、空気バネ７が修理交換時期の解析結果を示している。
【００５４】
図６での正常時及び修理交換時期の解析結果を比較することにより、修理交換時期には正常時と比べて、ピークとなる周波数帯が遷移しており、その値も大きくなっている。
そこでピーク値及び該ピーク値の周波数ｆｐ２に対して、予めＰＳＤ閾値Ｐ２、並びに下限側閾値ｆｌ２及び上限側閾値ｆｈ２を設定しておき、走行時の測定値データをＦＦＴ解析して、ピーク値ｆｐ２がＰＳＤ閾値Ｐ２を超え（ｆｐ２≧Ｐ２）、しかもその周波数ｆｐ２が、下限側閾値ｆｌ２から上限側閾値ｆｈ２までの間に入る場合に（ｆｌ２≦ｆｐ２≦ｆｈ２）、空気バネ７が修理交換時期に達していると判断することができる。
【００５５】
即ち制御器１４へ渡された空気バネ検知用上下振動加速度計１１の測定値は、記録媒体１４ｂに記録される。
そして走行終了後、記録媒体１４ｂに記録された測定値を処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５によりＦＦＴ解析を行って得られた処理値が、所定の閾値を超える場合に、修理交換時期を示す信号を解析結果として出力することにより、空気バネ７が修理交換時期に達していることが確認でき、またこれにより修理交換時期の判断精度を向上させ、異常発生前に対処することが可能となる。
なお上述の形態では、ＦＦＴ解析を用いた解析方法を説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば位置情報も同時に得られるウェブレット解析を用いてもよい。
【００５６】
図７は本発明の修理交換時期検知方法で用いられるヨーダンパ検知用前後振動加速度計１２の測定値を示すグラフである。
図７（ａ）は、ヨーダンパ８が正常時の測定値の時刻歴データを示し、図７（ｂ）は、上下軸ダンパ６が修理交換時期の測定値の時刻歴データを示す。
【００５７】
図７（ａ）及び（ｂ）を比較することにより、修理交換時期には、正常時に比べて振幅が大きくなっていることが読み取れる。
そこで各振動の振幅ピーク値Ａｎ３（ｎ＝１〜ｉ）及び周波数Ｆｎ３（ｎ＝１〜ｉ）に対して、予め振幅閾値Ａ３、並びに周波数下限閾値Ｆｌ３及び周波数上限側閾値Ｆｈ３を設定しておき、走行時に得られた測定値に、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及びバンドストップフィルタ等のフィルタによる前処理をしたデータの振幅ピーク値Ａｎ３が振幅閾値Ａ３を超える回数、及び周波数Ｆｎ３が周波数下限側閾値Ｆｌ３及び周波数上限側閾値Ｆｈ３内に入る回数を計数し（Ａｎ３≧Ａ３  ａｎｄ  Ｆｌ３≦Ｆｎ３≦Ｆｈ３→Ｎ３＝Ｎ３＋１）、計数した回数Ｎ３が予め設定されている回数閾値Ｎ０３を超えた場合（Ｎ３≧Ｎ０３）、ヨーダンパ８が劣化傾向にあり、修理交換時期に達していると判断することが可能である。
【００５８】
ただし誤判断を防止するため、各種閾値を超えるデータが不連続である場合、例えば前回に計数した時点から所定の時間又は周期以上の間隔がある場合、回数Ｎ３をゼロクリアすることが望ましい。
【００５９】
なお周波数Ｆｎ３は、振動加速度が極小値を示した時刻から極大値を示した時刻までの時間Ｔｎ３を計時し、得られた値Ｔｎ３から下記の式３で示す計算式による計算にて求められる。
【００６０】
Ｆｎ３＝１／（２×Ｔｎ３）…………式３
【００６１】
即ちヨーダンパ検知用前後振動加速度計１２にて得られた測定値は、制御器１４へ渡され、制御器１４にて測定値を受け付け、受け付けた測定値を解析部１４ａにて閾値と比較する解析を行い、解析結果を車両モニタへ出力することにより、走行中においても、ヨーダンパ８が修理交換時期に達していると判断することができ、これにより低速走行又は緊急停止等の異常処置を行うことが可能であり、また車両モニタから解析結果を修理設備へ送信しておくことにより、修理設備では修理交換の準備をすることができるので、走行終了後、速やかに修理交換を実施することができる。
【００６２】
図８は本発明の修理交換時期検知方法で用いられるヨーダンパ検知用前後振動加速度計１２の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
図８（ａ）は、ヨーダンパ８が正常時の結果を示し、図８（ｂ）は、ヨーダンパ８が修理交換時期の解析結果を示している。なお図８（ｂ）中、点線で示されるグラフは、ヨーダンパ８が初期の劣化状態にある場合の解析結果である。
【００６３】
図８での正常時及び修理交換時期の解析結果を比較することにより、修理交換時期には正常時に比べて特定の周波数付近に顕著なピークが現れており、またこのピークはヨーダンパ８の劣化が進行するにつれて大きくなることを確認することができる。
そこでピーク値及び該ピーク値の周波数ｆｐ３に対して、予めＰＳＤ閾値Ｐ３、並びに下限側閾値ｆｌ３及び上限側閾値ｆｈ３を設定しておき、走行時の測定値データをＦＦＴ解析して、ピーク値ｆｐ３がＰＳＤ閾値Ｐ３を超え（ｆｐ３≧Ｐ３）、しかもその周波数ｆｐ３が、下限側閾値ｆｌ３から上限側閾値ｆｈ３までの間に入る場合に（ｆｌ３≦ｆｐ３≦ｆｈ３）、ヨーダンパ８が修理交換時期に達していると判断することができる。
【００６４】
即ち制御器１４へ渡されたヨーダンパ検知用前後振動加速度計１２の測定値は、記録媒体１４ｂに記録される。
そして走行終了後、記録媒体１４ｂに記録された測定値を処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５によりＦＦＴ解析を行って得られた処理値が、所定の閾値を超える場合に、修理交換時期を示す信号を解析結果として出力することにより、ヨーダンパ８が修理交換時期に達していると判断することができ、またこれにより修理交換時期の判断精度を向上させ、異常発生前に対処することが可能となる。
なお上述の形態では、ＦＦＴ解析を用いた解析方法を説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば位置情報も同時に得られるウェブレット解析を用いてもよい。
【００６５】
図９は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる左右動ダンパ振動加速度計１３の測定値を示すグラフである。
図９（ａ）は、車体左右動ダンパ９が正常時の測定値の時刻歴データを示し、図９（ｂ）は、車体左右動ダンパが修理交換時期の測定値の時刻歴データを示す。
【００６６】
図９（ａ）及び（ｂ）を比較することにより、修理交換時期には、正常時に比べて振幅が大きくなっていることが読み取れる。
そこで各振動の振幅ピーク値Ａｎ４（ｎ＝１〜ｉ）及び周波数Ｆｎ４（ｎ＝１〜ｉ）に対して、予め振幅閾値Ａ４、並びに周波数下限閾値Ｆｌ４及び周波数上限側閾値Ｆｈ４を設定しておき、走行時に得られた測定値に、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及びバンドストップフィルタ等のフィルタによる前処理をしたデータの振幅ピーク値Ａｎ４が振幅閾値Ａ４を超える回数、及び周波数Ｆｎ４が周波数下限側閾値Ｆｌ４及び周波数上限側閾値Ｆｈ４を超える回数を計数し（Ａｎ１≧Ａｎ  ａｎｄ  Ｆｌ４≦Ｆｎ４≦Ｆｈ４→Ｎ４＝Ｎ４＋１）を計数し、計数した回数Ｎ４が予め設定されている回数閾値Ｎ０４を超えた場合（Ｎ４≧Ｎ０４）、車体左右動ダンパ９が劣化してきており、修理交換時期に達していると判断することが可能である。
【００６７】
ただし誤判断を防止するため、各種所定値を超えるデータが不連続である場合、例えば前回に計数した時点から所定の時間又は周期以上の間隔がある場合、回数Ｎ４をゼロクリアすることが望ましい。
【００６８】
なお周波数Ｆｎ４は、振動加速度が極小値を示した時刻から極大値を示した時刻までの時間Ｔｎ４を計時し、得られた値から下記の式４で示す計算式による計算にて求められる。
【００６９】
Ｆｎ４＝１／（２×Ｔｎ４）…………式４
【００７０】
即ち左右動ダンパ振動加速度計１３にて得られた測定値は、制御器１４へ渡され、制御器１４にて測定値を受け付け、受け付けた測定値を解析部１４ａにて閾値と比較する解析を行い、解析結果を社用モニタへ出力することにより、走行中においても、車体左右動ダンパ９が修理交換時期に達していると判断することができ、また車両モニタから解析結果を修理設備へ送信しておくことにより、修理設備では修理交換の準備をすることができるので、走行終了後、速やかに修理交換を実施することができる。
【００７１】
図１０は本発明の修理交換時期検知方法で用いられる左右動ダンパ振動加速度計１３の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
図１０（ａ）は、車体左右動ダンパ９が正常時の結果を示し、図１０（ｂ）は、車体左右動ダンパ９が修理交換時期の解析結果を示している。
【００７２】
図１０（ａ）及び（ｂ）での正常時及び修理交換時期の解析結果を比較することにより、修理交換時期には正常時に比べて特定の周波数付近に顕著なピークが現れていることを確認することができる。
そこでピーク値及び該ピーク値の周波数ｆｐ４に対して、予めＰＳＤ閾値Ｐ４、並びに下限側閾値ｆｌ４及び上限側閾値ｆｈ４を設定しておき、走行時の測定値データをＦＦＴ解析して、ピーク値ｆｐ４がＰＳＤ閾値Ｐ４を超え（ｆｐ４≧Ｐ４）、しかもその周波数ｆｐ４が、下限側閾値ｆｌ４から上限側閾値ｆｈ４までの間に入る場合に（ｆｌ４≦ｆｐ４≦ｆｈ４）、車体左右動ダンパ９が修理交換時期に達していると判断することができる。
【００７３】
即ち制御器１４へ渡された左右動ダンパ振動加速度計１３の測定値は、記録媒体１４ｂに記録される。
そして走行終了後、記録媒体１４ｂに記録された測定値を処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５によりＦＦＴ解析を行って得られた処理値が、所定の閾値を超える場合に、修理交換時期を示す信号を解析結果として出力することにより、車体左右動ダンパ９が修理交換時期に達していると判断することができ、またこれにより修理交換時期の判断精度を向上させ、異常発生前に対処することが可能となる。
なお上述の形態では、ＦＦＴ解析を用いた解析方法を説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば位置情報も同時に得られるウェブレット解析を用いてもよい。
【００７４】
図１１は本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法で用いられる上下方向の振動加速度を測定する振動加速度計の測定値を示すグラフである。
図１１は上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０を用いて、車輪５の異常検知及び修理交換時期検出を判断すべく、上下方向の振動加速度を測定した結果であり、図１１（ａ）が正常時の測定値の時刻歴データを示し、図１１（ｂ）がフラットと呼ばれる車輪５の異常が発生した場合の測定値の時刻歴データを示す。
【００７５】
図１１（ａ）及び（ｂ）を比較することにより、フラット発生時には、正常時に比べて、一定の周期で振幅が大きい振動が発生していることが読み取れる。
そこで各振動の振幅ピーク値Ａｎ５（ｎ＝１〜ｉ）及び周波数Ｆｎ５（ｎ＝１〜ｉ）に対して、予め振幅閾値Ａ５、並びに周波数下限閾値Ｆｌ５及び周波数上限側閾値Ｆｈ５を設定しておき、走行時に得られた測定値に、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及びバンドストップフィルタ等のフィルタによる前処理をしたデータの振幅ピーク値Ａｎ５が振幅閾値Ａ５を超え、しかも周波数Ｆｎ５が周波数下限側閾値Ｆｌ５及び周波数上限側閾値Ｆｈ５内に入る回数を計数し（Ａｎ５≧Ａ５  ａｎｄ  Ｆｌ５≦Ｆｎ５≦Ｆｈ５→Ｎ５＝Ｎ５＋１）、計数した回数Ｎ５が予め設定されている回数閾値Ｎ０５を超えた場合（Ｎ５≧Ｎ０５）、車輪５にフラットが発生しており、修理交換時期に達していると判断することが可能である。
【００７６】
ただし誤判断を防止するため、各種閾値を超えるデータが不連続である場合、例えば前回に計数した時点から所定の時間又は周期以上の間隔がある場合、回数Ｎ５をゼロクリアすることが望ましい。
なお周波数Ｆｎ５は、振動加速度が極小値を示した時刻から極大値を示した時刻までの時間Ｔｎ５を計時し、得られた値から下記の式５で示す計算式による計算にて求められる。
【００７７】
Ｆｎ５＝１／Ｔｎ５…………式５
【００７８】
即ち上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０にて得られた測定値は、制御器１４へ渡され、制御器１４にて測定値を受け付け、受け付けた測定値を解析部１４ａにて閾値と比較する解析を行い、解析結果を車両モニタへ出力することにより、走行中においても、車輪５が修理交換時期に達していると判断するとができ、これにより低速走行又は緊急停止等の異常処置を行うことが可能であり、また車両モニタから解析結果を修理設備へ送信しておくことにより、修理設備では修理交換の準備をすることができるので、走行終了後、速やかに修理交換を実施することができる。
【００７９】
図１２は本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法で用いられる上下方向の振動加速度を測定する振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
図１２は上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０を用いて、車輪５の異常検知及び修理交換時期検出を判断すべく、上下方向の振動加速度を測定しＦＦＴ解析した結果であり、図１２（ａ）は正常時の結果を示し、図１２（ｂ）は異常が発生した場合の測定値の時刻歴データを示す。
【００８０】
図１２（ａ）及び（ｂ）での正常時及び修理交換時期の解析結果を比較することにより、修理交換時期には正常時に比べて特定の周波数付近に顕著なピークが現れていることを確認することができる。
そこでピーク値及び該ピーク値の周波数ｆｐ５に対して、予めＰＳＤ閾値Ｐ５、並びに下限側閾値ｆｌ５及び上限側閾値ｆｈ５を設定しておき、走行時の測定値データをＦＦＴ解析して、ピーク値ｆｐ５がＰＳＤ閾値Ｐ５を超え（ｆｐ５≧Ｐ５）、しかもその周波数ｆｐ５が、下限側閾値ｆｌ５から上限側閾値ｆｈ５までの間に入る場合に（ｆｌ５≦ｆｐ５≦ｆｈ５）、車輪５が修理交換時期に達していると判断することができる。
【００８１】
即ち制御器１４へ渡された上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０の測定値は、記録媒体１４ｂに記録される。
そして走行終了後、記録媒体１４ｂに記録された測定値を処理装置１５に読み込ませ、処理装置１５によりＦＦＴ解析を行って得られた処理値が、所定の閾値を超える場合に、修理交換時期を示す信号を解析結果として出力することにより、車輪５が修理交換時期に達していることが確認でき、またこれにより修理交換時期の判断精度を向上させ、異常発生前に対処することが可能となる。
なお上述の形態では、ＦＦＴ解析を用いた解析方法を説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば位置情報も同時に得られるウェブレット解析を用いてもよい。
【００８２】
なお振動加速度計としては、上述したように台車部３に取り付けられた上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０を用いる以外に、車体部２に取り付けられた空気バネ検知用上下振動加速度計１１を用いても、異常の検出及び修理交換時期の検知を行うことができ、台車部３に取り付けられた上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０にて異常が検出された場合、どの車輪５に異常が生じているかまで検出することができる。
【００８３】
ただしこれら複数の振動加速度計のいずれかの値で判断するのではなく、複数の振動加速度計の測定値を総合して判断することが望ましく、例えば車輪５にフラットが発生した場合、そのピークの周波数は、下記の式６で示すことができるため、複数の振動加速度計の測定値に同様の周波数でピークが出現したときに、フラットが発生していると検知することができる。
【００８４】
ｆ＝Ｖ／π・Ｄ  ……………式６
但し、ｆ：周波数（Ｈｚ）
Ｖ：速度（ｍ／ｓ）
Ｄ：車輪直径（ｍ）
【００８５】
次に本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法における処理を図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計１０等の各種振動加速度計では、振動の測定を行い（ステップＳ１）、得られた測定値を制御器１４へ渡す（ステップＳ２）。
【００８６】
制御器１４では、受け付けた測定値を記録媒体１４ｂに記録し（ステップＳ３）、フィルタにより前処理を行い（ステップＳ４）、前処理をしたデータの振幅及び周波数の両方が閾値を超えているか否かを判別する（ステップＳ５）。
【００８７】
ステップＳ５において、振幅及び周波数の少なくとも一方が閾値を超えていないと判断した場合（ステップＳ５：Ｎ）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。
【００８８】
ステップＳ５において、振幅及び周波数が両方とも閾値を超えていると判断した場合（ステップＳ５：Ｙ）、連続して閾値を判別し（ステップＳ６）、連続していないと判断した場合（ステップＳ６：Ｎ）、閾値を超えた回数を示す変数Ｎｎ（ｎ＝１〜５）をゼロクリアする（ステップＳ７）。
なおステップＳ６において、連続していると判断した場合（ステップＳ６：Ｙ）、ステップＳ７の処理は行なわれない。
そして変数Ｎｎに１を加算し（ステップＳ８）、変数Ｎｎが回数閾値Ｎ０ｎを超えているか否かを判別する（ステップＳ９）。
【００８９】
ステップＳ９において、変数Ｎｎが回数閾値Ｎ０ｎを超えていないと判別した場合（ステップＳ９：Ｎ）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。
ステップＳ９において、変数Ｎｎが回数閾値Ｎ０ｎを超えていると判断した場合（ステップＳ９：Ｙ）、修理交換時期を検知した解析結果又は異常を検出した解析結果として異常信号を車両モニタへ出力する（ステップＳ１０）。
【００９０】
そして担当者は、得られた異常信号に基づいて、各種部品の修理交換時期及び異常を認知することができる。
なお複数の測定値により、各種部品の修理交換時期及び異常を判断する場合も、同様の処理が行われる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係る修理交換時期検知方法では、走行中に測定した振動に基づいて緩衝部材の修理時期を検知するので、ヨーダンパ及び空気バネ等の緩衝部材の取り外し等の作業を必要とせず、効率的な検査を行うことができ、検査に要する作業量及び作業時間を削減することが可能であり、しかも緩衝部材が修理交換すべき状況になってきている場合、即座に、その状況を検知することができるので、修理交換すべき緩衝部材を使用した状態での営業走行を防止することができるので、走行中の安全確保及び快適性の維持を行うことが可能である等、優れた効果を奏する。
【００９２】
さらに走行中に測定した振動に基づいて、車輪の形状異常等の異常を走行中に検出することにより、緩衝部材の取り外し及び目視検査等の作業を必要とせず、効率的な検査を行うことができ、検査に要する作業量及び作業時間を削減することが可能であり、しかも異常の発生に対して、速やかな対応を行うことができるので、走行中の安全確保及び快適性の維持を行うことが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の修理交換時期検知方法を適用した鉄道車両の車体内部及び台車部を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の修理交換時期検知方法を適用した鉄道車両の台車部を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計の測定値を示すグラフである。
【図４】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる空気バネ検知用上下振動加速度計の測定値を示すグラフである。
【図６】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる空気バネ検知用上下振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
【図７】本発明の修理交換時期検知方法で用いられるヨーダンパ検知用前後振動加速度計の測定値を示すグラフである。
【図８】本発明の修理交換時期検知方法で用いられるヨーダンパ検知用前後振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる左右動ダンパ振動加速度計の測定値を示すグラフである。
【図１０】本発明の修理交換時期検知方法で用いられる左右動ダンパ振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法で用いられる上下方向の振動加速度を測定する振動加速度計の測定値を示すグラフである。
【図１２】本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法で用いられる上下方向の振動加速度を測定する振動加速度計の測定値のデータをＦＦＴにより周波数解析した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の修理交換時期検知方法及び異常検出方法における処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  鉄道車両
２  車体部
３  台車部
３ａ  側梁部
３ｂ  横梁部
３ｃ  軸箱
４  車軸
５  車輪
６  上下軸ダンパ
７  空気バネ
８  ヨーダンパ
９  車体左右動ダンパ
１０  上下軸ダンパ検知用上下振動加速度計
１１  空気バネ検知用上下振動加速度計
１２  ヨーダンパ検知用前後振動加速度計
１３  左右動ダンパ振動加速度計
１４  制御器
１４ａ  解析部
１４ｂ  記録媒体
１５  処理装置
【図１】
0003630079.tif 000002
【図２】
0003630079.tif 000003
【図３】
0003630079.tif 000004
【図４】
0003630079.tif 000005
【図５】
0003630079.tif 000006
【図６】
0003630079.tif 000007
【図７】
0003630079.tif 000008
【図８】
0003630079.tif 000009
【図９】
0003630079.tif 000010
【図１０】
0003630079.tif 000011
【図１１】
0003630079.tif 000012
【図１２】
0003630079.tif 000013
【図１３】
0003630079.tif 000014