(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に設けられ走行中列車の側面から非接触で各車両の床下温度を一定の周期で時系列的に取得し車両床下温度データとして検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段と同一周期で車両速度を時系列的に検出する速度検出手段と、
光反射型センサで構成され、前記走行中列車の反射光のある部分を車両部分と認識し反射光のない部分を連結器部分と認識することにより、前記走行中列車の各車両の先端部及び後端部の通過時刻を検出する車両位置検出手段と、
前記温度検出手段で検出された時系列の車両床下温度データに基づいて縦軸が車両床下温度で横軸が通過時刻である車両床下温度の熱グラフを作成する熱グラフ作成手段と、
前記車両位置検出手段で検出された各車両の先端部の通過時刻及び後端部の通過時刻、並びに、前記速度検出手段で検出された時系列の車両速度に基づいて、前記熱グラフ作成手段で作成された前記熱グラフの横軸を各車両ごとに分割すると共に距離に変換し前記各車両の長さに対応した熱グラフに修正する熱グラフ修正手段と、
前記各車両の長さに対応して車両形式ごとに前記車両床下の温度制限値カーブを予め記憶した温度制限値カーブ記憶手段と、
前記熱グラフ修正手段で修正された熱グラフと前記温度制限値カーブ記憶手段に記憶された温度制限値カーブとを比較しその比較結果を出力する演算手段と
を備えたことを特徴とする車両の床下監視装置。
【請求項２】
前記温度検出手段は、検出した車両床下温度から外気温度を減算した値を車両床下温度データとして検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両の床下監視装置。
【請求項３】
前記温度検出手段は、１周期ごとに前記車両の床下を垂直方向にスキャンして複数個の温度データを取得し、この複数個の温度データの加算値から外気温度に前記温度データの個数を乗算した値を減算し、この減算により得られた値を１周期分の車両床下温度データとして検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両の床下監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の床下に設けられた床下機器を車両の走行中に監視するための車両の床下監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電車の床下には電車駆動用主電動機の制御装置や電車内で使用する電力を供給するための電源装置等の床下機器が設けられており、電車の整備や点検の際には、その床下機器についても点検する必要がある。そこで、現状では、車庫に電車を収納し、電車を停止させた状態で床下機器の動作点検を行っている。
【０００３】
電車を停止させた状態での動作点検では、電車を走行させることができない等の制約条件がある。すなわち、床下機器を正確に点検するには、床下機器が通常の動作している状態で点検することが望ましい。そのためには各床下機器を動作させ、電車の走行中に点検を行う必要性が高くなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電車走行中に床下機器を点検するには、地上側から非接触で床下機器を監視することが必要となる。
【０００５】
一般に、電車の床下機器である制御装置や電源装置等は発熱体であり、これら床下機器に異常が発生すると、各床下機器の発する熱量は通常の発熱量と異なったものとなる。つまり、通常の発熱量も大きい発熱量となったり、逆に小さい発熱量となったりする。そこで、電車の走行中に床下機器の点検を行うには、この通常と異なる発熱量を非接触で検出して床下機器の異常と判定することが考えられる。
【０００６】
走行中電車の床下機器の発熱量を非接触で検出しようとした場合、その検出は、屋外で実施することになるため、外乱に強く誤検出を少なくした検出手段が必要となる。また、どの車両のどこの床下機器が異常なのかを特定できることが望ましく、そのような床下監視装置が要請されている。
【０００７】
本発明の目的は、車両の床下機器の異常をその走行中に地上側から非接触で検出することができ、さらにどこの車両のどこの床下機器が異常なのかを特定することができる車両の床下監視装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、地上に設けられ走行中列車の側面から非接触で各車両の床下温度を一定の周期で時系列的に取得し車両床下温度データとして検出する温度検出手段と、前記温度検出手段と同一周期で車両速度を時系列的に検出する速度検出手段と、光反射型センサで構成され、前記走行中列車の反射光のある部分を車両部分と認識し反射光のない部分を連結器部分と認識することにより、前記走行中列車の各車両の先端部及び後端部の通過時刻を検出する車両位置検出手段と、前記温度検出手段で検出された時系列の車両床下温度データに基づいて縦軸が車両床下温度で横軸が通過時刻である車両床下温度の熱グラフを作成する熱グラフ作成手段と、前記車両位置検出手段で検出された各車両の先端部の通過時刻及び後端部の通過時刻、並びに、前記速度検出手段で検出された時系列の車両速度に基づいて、前記熱グラフ作成手段で作成された前記熱グラフの横軸を各車両ごとに分割すると共に距離に変換し前記各車両の長さに対応した熱グラフに修正する熱グラフ修正手段と、前記各車両の長さに対応して車両形式ごとに前記車両床下の温度制限値カーブを予め記憶した温度制限値カーブ記憶手段と、前記熱グラフ修正手段で修正された熱グラフと前記温度制限値カーブ記憶手段に記憶された温度制限値カーブとを比較しその比較結果を出力する演算手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項１の発明では、列車と非接触に地上に設けられた温度検出手段は、走行中の列車の側面から一定の周期で通過車両の床下温度を検出する。温度検出手段で得られた時系列の車両床下温度は熱グラフ作成手段に入力され、縦軸が車両床下温度で横軸が各車両の通過時刻である車両床下温度の熱グラフが作成される。熱グラフ修正手段は車両位置検出手段で検出された各車両の先端部の通過時刻及び後端部の通過時刻、並びに、速度検出手段で検出された時系列の車両速度に基づいて、熱グラフ作成手段で作成された前記熱グラフの横軸を各車両ごとに分割すると共に距離に変換し前記各車両の長さに対応した熱グラフに修正する。そして、演算手段は熱グラフ修正手段で修正された熱グラフと温度制限値カーブ記憶手段に記憶された温度制限値カーブとを比較しその比較結果を出力する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、温度検出手段は、検出した車両床下温度から外気温度を減算した値を車両床下温度データとして検出するようにしたものである。
【００１１】
請求項２の発明では、検出した床下温度から外気温度を減算して床下機器の発熱量に対応した車両床下温度を検出する。したがって、外気温度に影響されずに床下機器の発熱量に対応する温度を検出できる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、温度検出手段は、１周期ごとに車両の床下を垂直方向にスキャンして複数個の温度データを取得し、この複数個の温度データの加算値から外気温度に温度データの個数を乗算した値を減算し、この減算により得られた値を１周期分の車両床下温度データとして検出するようにしたものである。
【００１３】
請求項３の発明では、温度検出手段は車両床下垂直方向に対して複数個の温度データを取得しこれらを加算し加算個数分の外気温度を減算する。したがって、床下機器の発熱量に対応する温度を複数倍の感度で検出することが可能となり、外乱に対する温度検出精度を向上させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック構成図である。この床下監視装置は、列車の線路近くの地上側に設置され、かつ建築限界を侵さない場所に設置する。
【００１７】
床下監視装置の温度検出手段１は、車両の床下温度を検出するものであり、地上に列車と非接触に設けられている。そして、走行中の列車の側面から一定の周期で通過車両の床下温度を検出する。この温度検出手段１は赤外線カメラで構成され、列車の各車両の床下を垂直方向にスキャンしながら床下機器の表面温度を検出する。
【００１８】
すなわち、温度検出手段１は、１周期ごとに車両の床下を垂直方向にスキャンして複数個（Ｎ個）の温度データを取得する。つまり、床下機器に対し垂直方向の異なるＮ点での温度データを１周期で取得する。そして、これらＮ個の温度データ加算する。したがって１周期分のデータとしては実際の床下温度に対しＮ倍の値を示していることになり、これによりＳ／Ｎ比を向上させる。
【００１９】
次に、その加算値から、外気温度検出手段２で検出された外気温度にＮを乗算した値を減算する。これは、各々の温度データは、外気温度に床下機器の表面温度が加算された値であるので、床下機器の発熱量に対する温度を得るためである。したがって、この減算により得られた値は、床下機器の発熱量に対する床下機器温度の約Ｎ倍の温度値を示している。温度検出手段１は、この値を１周期分の車両床下温度データとして検出する。
【００２０】
熱グラフ作成手段３は、温度検出手段１で得られる時系列の車両床下温度データに基づいて、縦軸が車両床下温度で横軸が各車両の通過時刻である車両床下温度の熱グラフを作成する。図２は、熱グラフ作成手段３にて作成した車両１台分の車両床下温度の熱グラフを示す。
【００２１】
図２において、温度検出手段２は、車両４の床下を１周期ごとに垂直方向スキャンする。すなわち、スキャニングライン５に沿って車両床下の高さｈ分をスキャンして複数個（Ｎ個）の温度データを取得する。この検出したＮ個の温度データは、各スキャニングライン５ごとに垂直方向に加算され、外気温度分を減算（外気温度にＮを乗算した値を減算）して１周期分の車両床下温度データが演算される。そして、熱グラフ作成手段３にて各周期の車両床下温度データを時系列的にプロットして熱グラフ特性曲線６が作成される。
【００２２】
ここで、車両の床下には床下機器７が設けられており、床下機器７が配置された部分と配置されていない部分とでは温度差が生じているので、温度検出手段１である赤外線カメラは、その温度差を床下機器７の表面温度として検出することになる。なお、車両の床下には床下機器７の他に車輪８が配置されているので、車輪８の表面温度も検出することになる。
【００２３】
このようにした作成された熱グラフ特性曲線６は、演算手段９に入力され、温度制限値記憶手段１０に予め記憶された床下機器７の温度制限値と比較される。すなわち、演算手段９では熱グラフ作成手段３で作成された熱グラフ特性曲線６における床下機器７の温度データに対応する部分と温度制限値記憶手段１０に記憶された温度制限値とを比較する。車両４の床下における車輪８の温度特性は既知であるので、その部分の温度データは除外して床下機器７が配置されている部分の温度データについてその温度制限値と比較する。そして、その比較結果を出力手段１１に出力する。なお、車輪８の温度データを含めてその制限値と比較することも可能である。
【００２４】
以上の説明では、外気温度検出手段２を設け、温度検出手段１で取得した温度データから外気温度分を減算し、床下機器７の発熱量に対する車両床下温度データを検出するようにしたが、外気温度検出手段２を省略することも可能である。この場合には、温度制限値記憶手段１０に予め記憶させておく制限値として外気温度分を加算した温度制限値を設定しておく。この温度制限値は季節（外気温度の変化）に応じて複数個のものを予め用意しておき、季節に応じて任意に選択できるようにしておく。
【００２５】
また、車両の形式によって、配置される床下機器７の位置や特性が異なるので、温度制限値記憶手段１０には予め車両形式に応じた温度制限値を予め記憶しておく。一方、温度検出手段１において、１周期分の車両床下温度データとして車両床下の垂直方向の複数個の温度データを加算して得るようにしたが、検出精度がが許容できる場合には、１点での温度データを使用するようにしても良い。
【００２６】
以上のように、この第１の実施の形態による床下監視装置は、車両の床下機器７の表面温度を垂直方向にスキャンしながら、地上側と電車側面から非接触で検出し、その検出した温度データを垂直方向に加算し、各スキャニングライン５ごとに加算して１周期分の車両床下温度データを計算する。したがって、床下機器と周囲温度との温度差はより大きな値として検出できるので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００２７】
そして、車両床下温度データに基づいて作成された熱グラフ特性曲線と予め設定しておいた温度制限値とを比較し、その比較結果を出力手段１１に表示あるいは信号出力する。これにより、床下機器７の点検が列車の走行中に適正に行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、車両の速度を検出する速度検出手段１２と、車両の位置を検出する車両位置検出手段１３と、熱グラフ修正手段１４とを追加して設け、温度制限値記憶手段１０に代えて温度制限値カーブを予め記憶した温度制限値カーブ記憶手段１５を設けたものである。
【００２９】
本発明では、車両４の床下温度を列車の走行中に測定するため、一定周期で車両床下温度データを読み込んでも、車両４の走行速度が異なった場合には、熱グラフ作成手段３で作成した熱グラフ特性曲線は車両４ごとに長さが異なることになる。これは、熱グラフの横軸は車両の通過時刻で示されるからである。そこで、この第２の実施の形態では、熱グラフ作成手段３で作成した熱グラフを車両の長さに対応した熱グラフ特性曲線に修正する。つまり、車両４の走行速度を検出して、熱グラフ修正手段１４で熱グラフ特性曲線を補正する。そして、車両４の床下のどの位置に床下機器７が設置されているかを判別し易くしたものである。
【００３０】
図３において、図１に示した構成要素と同一部分には同一符号を付しその説明は省略する。速度検出手段１２は光反射型センサで構成され、速度検出手段１２から出力した反射光に基づいて車両の走行速度を検出する。速度検出手段１２は温度検出手段１と同一周期で車両速度を時系列的に検出する。
【００３１】
一方、車両位置検出手段１３も同様に光反射型センサで構成される。車両位置検出手段１３から出力した光は列車の車両部分では反射するため、その反射光により車両部分と認識し、車両４の連結器部分では反射光がないため連結器部分と認識する。これにより、走行中列車の各車両の先端部及び後端部の通過時刻を検出し、車両位置を検出する。
【００３２】
熱グラフ修正手段１４は、車両位置検出手段１３で検出された各車両の通過時刻及び速度検出手段１２で検出された時系列の車両速度に基づいて、熱グラフ作成手段３で作成された熱グラフの横軸を距離に変換し、各車両の長さに対応した熱グラフに修正する。そして、演算手段９は、熱グラフ修正手段１４で修正された熱グラフと温度制限値カーブ記憶手段１５に予め記憶された温度制限値カーブとを比較しその比較結果を出力手段１１に出力する。
【００３３】
図４は、複数個の車両を連結した列車に対して、熱グラフ作成手段３で作成した熱グラフ特性曲線を示すものである。図４に示すように、列車の走行速度は必ずしも一定速度であるとは限らないので、列車の走行速度が変化した場合には各車両４の長さが異なったものとなる。これは横軸を列車の通過時間としているので、同じ車両の長さであっても各車両の通過時間が異なるためである。走行速度が遅い場合には、４両目の車両のように車両４の長さは大きくなり、走行速度が速い場合には１両目や７両目のように車両４の長さは小さくなる。
【００３４】
そこで、この第２の実施の形態では、横軸を車両長さにとり各車両の長さがその長さに応じた長さになるように、熱グラフを変換する。この変換は以下のようにしてなされる。
【００３５】
すなわち、熱グラフ修正手段１４は、まず、車両位置検出手段１３によって検出された車両４の先端部の通過時刻と後端部の通過時刻に基づいて、熱グラフ作成手段３で得られた熱グラフ特性曲線を各車両ごとに分割する。そして、各車両４ごとの熱グラフ特性曲線を横軸方向に伸縮させる。
【００３６】
この伸縮の度合いは、各車両４の走行速度と各車両４の通過時間の積により決定する。１車両分の長さは既知であるが、このようにして得られた熱グラフ特性曲線上での車両の長さと既知である１車両分の長さとは、検出誤差等により一致しない場合がある。そこで、車両４の先端部と後端部との間の長さと既知である１車両分の長さとの比により、再度、車両４ごとの熱グラフ特性曲線を横軸方向に伸縮させる。この様にして、車両４に対応した熱グラフ特性曲線が得られる。
【００３７】
以上のように得られた熱グラフ特性曲線に対し、温度制限値カーブ記憶手段には、図５に示すような上側温度制限値カーブ１６と下側温度制限値カーブ１７とを予め記憶させておく。この上側温度制限値カーブ１６と下側温度制限値カーブ１７は、車両の形式に応じて予め定めた温度制限値カーブであり、車両の形式により異なる床下機器の配置位置や特性を予め考慮に入れて記憶しておく。
【００３８】
演算手段９は、熱グラフ修正手段１４で得られた車両４の長さに対応した熱グラフ特性曲線６と、温度制限値カーブ記憶手段１５に予め記憶された温度制限値カーブ１６、１７とを比較し、熱グラフ特性曲線６が上側温度制限値カーブ１６及び下側温度制限値カーブ１７内であれば正常とし、逸脱した場合には異常と判定する。例えば、図５に示すように、熱グラフ特性曲線６が上側温度制限値カーブ１６よりも大きい部分１８を異常とする。さらに、この熱グラフ特性曲線６は車両４の長さ及び形式に対応しているため、どの車両４のどの床下機器７が異常なのかを特定することができる。
【００３９】
このように、列車は電動車や付随車等の車両の形式により搭載される床下機器７が異なるので、図５に示したような上側温度制限値カーブ１６及び下側温度制限値カーブを車両形式ごとに異なったパターンとして温度制限値カーブ記憶手段１５に予め記憶させておき、それぞれ車両形式に応じた温度制限値カーブのパターンで熱グラフ特性曲線と比較する。この場合、１編成中の車両形式の組み合わせは固定であるので、車両位置検出手段１３によって得られる車両部分の情報をカウントすることで車両形式を特定することができる。
【００４０】
以上述べたように、この第２の実施の形態によれば、車両の基準位置及び車両床下温度の検出時の車両の走行速度を検出し、熱グラフ特性曲線を横軸が距離の熱グラフ特性曲線に修正するので、床下機器７が車両走行方向上のいずれの位置にあるかを判別することができる。したがって、予め床下機器７の車両走行方向の位置に対応した温度制限値カーブを記憶しておき、熱グラフ特性曲線をその温度制限値カーブと比較することで、どの車両のどの床下機器が異常なのかを特定することができ、車両形式に応じて適正に車両の床下機器を監視することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、車両の床下機器からの発熱を地上側から非接触で測定して熱データ特性曲線を作成し、予め定めた温度制限値と比較するので、車両の床下機器の異常を列車の走行中に地上側から非接触で検出することができる。
【００４２】
また、熱データ特性曲線の横軸を各車両ごとに分割すると共に距離に変換するので、熱グラフ特性曲線と、車両の床下に配置された各機器の位置とを各車両について対応させることが出来る。従って、熱グラフ特性曲線に対して、予め定めた温度制限値カーブと比較することにより、各車両についてどの床下機器が異常なのかを特定することが出来る。
【００４３】
また、床下機器の発熱による温度を検出するようにしているので、外気温度に影響されずに床下機器の異常を監視することできる。
【００４４】
また、垂直方向にスキャンして測定した温度値を加算し、各ラインごとに加算温度値を計算し熱グラフを作成するので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる床下監視装置のブロック構成図である。
【図２】図２は、熱グラフ作成手段にて作成した車両１台分の車両床下温度の熱グラフ特性曲線の説明図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる床下監視装置のブロック構成図である。
【図４】図４は、複数個の車両を連結した列車に対して熱グラフ作成手段で作成した熱グラフ特性曲線の説明図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態における温度制限値カーブの説明図である。
【符号の説明】
１  温度検出手段
２  外気温度検出手段
３  熱グラフ作成手段
４  車両
５  スキャニングライン
６  熱グラフ特性曲線
７  床下機器
８  車輪
９  演算手段
１０  温度制限値記憶手段
１１  出力手段
１２  速度検出手段
１３  車両位置検出手段
１４  熱グラフ修正手段
１５  温度制限値カーブ記憶手段
１６  上側温度制限値カーブ
１７  下側温度制限値カーブ
１８  異常部分
【図１】
0003600046.tif 000002
【図２】
0003600046.tif 000003
【図３】
0003600046.tif 000004
【図４】
0003600046.tif 000005
【図５】
0003600046.tif 000006