(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の台車部及び車体部の連結に用いられる第１連結棒の一端を台車部に固着し、回転角度を検出するレゾルバを車体部に固着し、第１連結棒の他端を第２連結棒の一端に揺動自在に軸支し、第２連結棒の他端をレゾルバの軸部に軸止して、車体部及び台車部間の距離の変位を、レゾルバの回転角度で測定する変位測定装置の異常を検出する異常検出方法において、
予め設定されている第１上限値［｛９０（ｎ＋１）−１０｝度（但し、ｎは整数）］から第１下限値［（９０ｎ＋１０）度（但し、ｎは整数）］までの範囲にレゾルバの回転角度が制限されるように、レゾルバ、第１連結棒、及び第２連結棒を配置し、
出力値として検出される回転角度が、第１上限値より大きい第２上限値又は第１下限値より小さい第２下限値から外れた場合に、レゾルバの出力信号用配線が断線していると判断する
ことを特徴とする変位測定装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の車体部及び台車部間の距離の変位を、車体部に固着されたレゾルバの回転角度で測定する変位測定装置の異常を検出する異常検出方法に関し、特にレゾルバの出力信号用配線の断線を検出する異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
振り子車両等の鉄道車両では、車両挙動の把握を目的として、鉄道車両を構成する車体部及び台車部間の距離の変位を測定している。
【０００３】
距離の変位を測定する方法としては、ＬＥＤ等の発光半導体素子を用いたロータリエンコーダ及びトランス構造のレゾルバ等の回転角度計を車両部に固着し、台車部に連結棒を固着して、回転角度計及び連結棒を、リンク機構及びラックピニオン機構等の連結機構にて連結することにより、距離の変位を回転角度の変化として測定する方法が用いられている。
【０００４】
ただし回転角度計としてロータリエンコーダを用いた場合、振動が大きく稼働環境が良好とは言えない鉄道車両では、発光半導体素子に故障が発生しやすいため、回転角度の出力値が異常値を示すことが多く、しかも異常の原因としては、発光半導体素子だけでなく、回転角度計からの出力信号用配線の断線による場合もあるが、出力値の異常値に対して、その原因が発光半導体素子の故障か、出力信号用配線の断線かを判別することは容易ではない。
【０００５】
そこで回転角度計として発光半導体素子等の電子部品を含まないレゾルバを用いて、回転角度計そのものの故障を抑制し、車体部及び台車部間の距離の変位を測定する方法が着目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら回転角度計としてレゾルバを用いた場合でも、断線を原因とする異常の発生の頻度は、ロータリエンコーダを用いた回転角度計の場合と、ほぼ同様であるため、断線を原因とする異常の発生を速やかに検出する必要がある。
【０００７】
通常レゾルバには、レゾルバへの入力信号用配線が１対、及びレゾルバからの出力信号用配線が２相分で２対、合計で３対、即ち６本の配線がある。
【０００８】
レゾルバはトランス構造をなしており、回転角度として出力される値は、入力からの周波数信号と、トランス変換されて出力される２対の周波数信号との比較により得られ、入力信号用配線が断線した場合、これらの信号が全く得られなくなるため、断線状態であるということを容易に検出することが可能であるが、出力信号用配線が断線した場合には、異常値ながらも出力値が得られるため、断線状態であることを速やかに検出することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転角度計としてレゾルバを用い、予め出力値から検出される回転角度に上限値及び下限値を設定しておき、設定された上限値又は下限値から外れる値が出力された場合に、異常が発生していると判断することにより、速やかに異常状態を検出する異常検出方法であり、特にレゾルバの回転角度が、例えば１００〜１７０度の範囲に制限されるように各部材が配置されている場合で、出力信号用配線が断線したときには、その出力値から検出される回転角度は、９０度又は１８０度近辺の値を示すという特性を利用して、変位測定装置の異常状態を検出する異常検出方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る変位測定装置の異常検出方法は、鉄道車両の台車部及び車体部の連結に用いられる第１連結棒の一端を台車部に固着し、回転角度を検出するレゾルバを車体部に固着し、第１連結棒の他端を第２連結棒の一端に揺動自在に軸支し、第２連結棒の他端をレゾルバの軸部に軸止して、車体部及び台車部間の距離の変位を、レゾルバの回転角度で測定する変位測定装置の異常を検出する異常検出方法において、予め設定されている第１上限値［｛９０（ｎ＋１）−１０｝度（但し、ｎは整数）］から第１下限値［（９０ｎ＋１０）度（但し、ｎは整数）］までの範囲にレゾルバの回転角度が制限されるように、レゾルバ、第１連結棒、及び第２連結棒を配置し、出力値として検出される回転角度が、第１上限値より大きい第２上限値又は第１下限値より小さい第２下限値から外れた場合に、レゾルバの出力信号用配線が断線していると判断することを特徴とする。
【００１３】
第１発明に係る変位測定装置の異常検出方法では、レゾルバを用いた回転角度計と、連結棒とを、レゾルバの回転角度が所定範囲内となるようにリンク機構にて連結することにより、レゾルバの回転角度を、例えばｎ＝１である１００〜１７０度の範囲に制限した場合で、出力信号用配線が断線したときには、その出力値から検出される回転角度が、９０度又は１８０度近辺の値を示すという特性を利用することができるので、例えば第２上限値及び第２下限値を夫々１７５度及び９５度として設定しておけば、出力される回転角度が上限値又は下限値から外れた場合、出力信号用配線が断線したことにより、出力値が異常を示していると判断することができ、出力信号用配線の断線を実時間で速やかに検出することが可能である。
【００１４】
【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は本発明の異常検出方法を適用する変位測定装置を示す模式図であり、図１（ａ）が変位測定装置の全体を示しており、図１（ｂ）が変位測定装置の主要部を示している。
【００１５】
図中１は鉄道車両の下方に位置し、車輪（図示せず）を有する台車部であり、台車部１の上部には空気バネ等の緩衝部材２の下部が固着されており、緩衝部材２の上部には車体部３の下部が固着しており、鉄道車両の走行中において、緩衝部材２が上下方向に伸縮することにより、台車部１の振動が車体部３へ直接伝達されることを抑制している。
【００１６】
また台車部１の上部には、台車部１及び車体部３の連結に用いられ、軸方向がほぼ上下方向になるように配設される第１連結棒４の下端が固着され、第１連結棒４の上端は、第２連結棒５の一端に揺動自在に軸支しており、第２連結棒５の他端は、回転子６ａ及び固定子６ｂによるトランス構造をなし、出力値の変化により回転角度を検出するレゾルバ６の回転子６ａの軸部６ｃに軸止している。
【００１７】
またレゾルバ６には、励磁に用いられる交流電圧を入力するための１対の入力信号用配線６ｄ，６ｄ、誘起された交流電圧を出力するための２対の第１出力信号用配線６ｅ，６ｅ及び第２出力信号用配線６ｆ，６ｆが接続されており、第１出力信号用配線６ｅ，６ｅ及び第２出力信号用配線６ｆ，６ｆは、出力値からレゾルバ６の異常を検出する異常検出装置７及び出力値から変位を測定する処理を行う処理装置８に接続されている。
【００１８】
このように第１連結棒４、第２連結棒５、レゾルバ６、及び処理装置８を有する変位測定装置９により、台車部１及び車体部３間の距離の変位は、第１連結棒４のレゾルバ６に対する相対的な動きとして、第１連結棒４から第２連結棒５を介してレゾルバ６へ伝導され、レゾルバ６では、伝導された距離の変位を軸部６ｃの回転角度の変化として測定する。
【００１９】
またレゾルバ６、第１連結棒４、及び第２連結棒５は、軸部６ｃの回転角度を示す値が、第１下限値である１００度から第１上限値である１７０度までの範囲に制限されるように配置されている。
【００２０】
次に本発明の異常検出方法の測定原理を説明する。
図２はレゾルバの実際の回転角度を示す値と、出力値として検出される回転角度を示す値との関係を示すグラフである。
図２は、横軸に実際の回転角度を示す値をとり、縦軸に出力値として検出される回転角度を示す値をとって、これらの関係を示したものである。
図中二重線はレゾルバが正常である場合の関係、実線は第１出力信号用配線が断線した場合の関係、そして点線は第２出力信号用配線が断線した場合の関係を示している。
【００２１】
図２に示すようにレゾルバが正常である場合、実際の回転角度を示す値と、出力値として検出される回転角度を示す値とは一致しているが、断線している場合、これらの２つの値の関係を示すグラフは、１８０度を周期とするＵ字型の曲線となる。
【００２２】
図２より、実際の回転角度を示す値が９０〜１８０度の場合、第１出力信号用配線が断線しているとき、出力値として検出される回転角度を示す値は、９０〜１８０度の間の値を示し、第２出力信号用配線が断線しているとき、出力値として検出される回転角度を示す値は、１８０〜２７０度の間の値を示す。
【００２３】
このため、回転角度が９０〜１８０度までの場合、第２出力信号用配線の断線は、出力値として検出される回転角度を示す値より、速やかに検出することができるが、第１出力信号用配線の断線については、必ずしも速やかに検出することができる訳ではない。
【００２４】
ただし回転角度を示す値が、図中で斜線部として示されている第１下限値である１００度から第１上限値である１７０度までの範囲に制限されている場合においては、第１出力信号用配線が断線したとき、出力値として検出される回転角度を示す値は、９０度近辺である約９０〜９５度の間の値を示し、第２出力信号用配線が断線したとき、出力値として検出される回転角度を示す値は、１８０度近辺である約１８０〜１８５度の間の値を示す。
【００２５】
このため、第２下限値として９５度を設定し、第２上限値として１７５度を設定して、出力値として検出される回転角度を示す値が第２下限値又は第２上限値から外れる場合に、出力信号用配線が断線していると判断することにより、第１及び第２のいずれの出力信号用配線が断線した場合でも、速やかに検出することが可能となる。
【００２６】
次に本発明の異常検出方法を適用した異常検出装置にて行われる処理を図３に示すフローチャートを用いて説明する。
異常検出装置では、第１出力信号用配線及び第２出力信号用配線から出力値を受け付け（ステップＳ１）、受け付けた出力値を、回転角度を示す値に変換し（ステップＳ２）、変換した値、即ち出力値として検出される回転角度を示す値を、設定されている第２上限値及び第２下限値と比較し（ステップＳ３）、検出される回転角度を示す値が、第２上限値又は第２下限値から外れる場合（ステップＳ４：Ｙ）、出力信号用配線が断線していると判断して異常信号を出力する（ステップＳ５）。
【００２７】
ステップＳ４において、検出される回転角度を示す値が、第２上限値から第２下限値までの範囲に入っている場合（ステップＳ４：Ｎ）、ステップＳ１に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００２８】
前記実施の形態では、リンク機構にて回転角度計と、台車部に固着された連結棒とを連結している変位測定装置に、異常検出方法を適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、ラックピニオン機構にて回転角度計と連結棒とを連結する形態でもよい。
【００２９】
また前記実施の形態では、鉄道車両の車体部及び台車部間の距離の変位を測定するレゾルバの異常を検出する形態を示したが、この形態以外の所定の範囲内で距離が変動する２つの部材間、例えば自動車の車体及びタイヤ間の距離の変位の測定にレゾルバを用い、そのレゾルバの異常を検出する方法に適用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る変位測定装置の異常検出方法では、レゾルバを用いた回転角度計と、連結棒とを、レゾルバの回転角度が所定範囲内となるようにリンク機構及びラックピニオン機構等の連結機構にて連結することにより、レゾルバの回転角度を、例えば１００〜１７０度の範囲に制限した場合で、出力信号用配線が断線したときには、その出力値から検出される回転角度が、９０度又は１８０度近辺の値を示すという特性を利用することができるので、例えば第２上限値及び第２下限値を夫々１７５度及び９５度として設定しておけば、出力される回転角度が上限値又は下限値から外れた場合、出力信号用配線が断線したことにより、出力値が異常を示していると判断することができ、出力信号用配線の断線を実時間で速やかに検出する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】本発明の異常検出方法を適用する変位測定装置を示す模式図である。
【図２】レゾルバの実際の回転角度を示す値と、出力値として検出される回転角度を示す値との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の異常検出方法を適用した異常検出装置にて行われる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  台車部
２  緩衝部材
３  車体部
４  第１連結棒
５  第２連結棒
６  レゾルバ
６ａ  回転子
６ｂ  固定子
６ｃ  軸部
６ｄ，６ｄ  入力信号用配線
６ｅ，６ｅ  第１出力信号用配線
６ｆ，６ｆ  第２出力信号用配線
７  異常検出装置
８  処理装置
【図１】
0003558004.tif 000002
【図２】
0003558004.tif 000003
【図３】
0003558004.tif 000004