(57)【要約】  劣化検出システム（１）は、指令圧の実測値および応答圧の実測値を記憶する記憶部（１１）、および、物理モデルを用いて、指令圧に応じて、応答圧を計算することで、指令圧が変化した場合における指令圧の波形に応じた計算された応答圧の波形を求めるシミュレーション部（１２）を備える。波形特定部（１３）は、検出された応答圧の波形と一致する、計算された応答圧の波形を特定する。劣化特定部（１５）は、波形特定部（１３）から取得したパラメータの値およびパラメータごとに定められた正常範囲から、圧力調整弁（２２）の劣化した構成要素を特定する。
2019224874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源から供給される流体を電気的指令に基づいて圧力調整して出力する変換弁、および、前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、前記圧力調整弁の劣化した構成要素を特定する劣化検出システムであって、
前記変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、前記圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき前記構成要素の物理量を数式で表す物理モデルに、各時刻の前記指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算することで、前記指令圧が変化した場合の前記指令圧の波形に応じた計算された前記応答圧の波形を求めることを、シミュレーション内の前記物理モデルの前記パラメータの値を変えて繰り返すシミュレーション部と、
前記指令圧に対応した前記応答圧の検出値である検出された前記応答圧を取得し、前記検出された応答圧の波形と一致する、前記計算された応答圧の波形および該応答圧の波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータを特定する波形特定部と、
前記波形特定部で特定された前記波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値、および、前記パラメータごとに定められた正常範囲から、前記劣化した構成要素を特定する劣化特定部と、
を備える劣化検出システム。
【請求項２】
前記波形特定部で特定された、前記計算された応答圧の波形の特性を検出する特性検出部をさらに備え、
前記劣化特定部は、前記特性検出部で検出された前記特性、および前記特性と劣化状態の対応付けから、前記劣化した構成要素の劣化状態を特定し、
前記特性は、前記波形の遅延時間、前記波形の傾き、および、前記波形における振動の有無の少なくともいずれかを含む、
請求項１に記載の劣化検出システム。
【請求項３】
前記物理モデルは、前記パラメータ、および、前記構成要素の温度に基づき前記構成要素の物理量を数式で表す、
請求項１または２に記載の劣化検出システム。
【請求項４】
前記劣化特定部は、前記圧力制御装置に取り付けられた加速度センサからセンサ信号を取得し、前記センサ信号に基づいて、前記圧力制御装置の劣化を検出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項５】
前記指令圧および前記応答圧のそれぞれに対して定められた正常範囲を用い、前記劣化特定部は、前記指令圧および前記指令圧の正常範囲、ならびに、前記検出された応答圧および前記応答圧の正常範囲から、前記指令圧および前記検出された応答圧の異常の有無を判定し、前記指令圧および前記検出された応答圧に異常がない場合にのみ、前記劣化した構成要素を特定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項６】
前記指令圧の正常範囲および前記応答圧の正常範囲は、前記指令圧および前記応答圧を検出する圧力センサの温度に応じて変化し、
前記劣化特定部は、前記指令圧および前記圧力センサの温度に応じて変化する前記指令圧の正常範囲、ならびに、前記検出された応答圧および前記圧力センサの温度に応じて変化する前記応答圧の正常範囲から、前記指令圧および前記検出された応答圧の異常の有無を判定し、前記指令圧および前記検出された応答圧に異常がない場合にのみ、前記劣化した構成要素を特定する、
請求項５に記載の劣化検出システム。
【請求項７】
前記圧力調整弁は、筐体、前記筐体の内部を前記指令圧に応じて往復動するピストン、および、前記ピストンの動きに応じて変形する弁体を有し、
前記弁体が前記ピストンの動きに応じて変形することで、前記弁体の前記ピストンの側の面は、前記筐体と接触する位置と、前記筐体から離隔した位置との間を往復動し、
前記物理モデルは、前記ピストンの位置、および、前記筐体の内部の流体の圧力を数式で表す、
請求項１から６のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項８】
前記パラメータは、前記弁体と前記筐体との接触面の摩擦係数を含み、
前記物理モデルは、該摩擦係数に応じた、前記弁体が前記筐体から離れる動きを妨げる力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７に記載の劣化検出システム。
【請求項９】
前記パラメータは、前記弁体と前記筐体とが接触している状態で、前記弁体と前記筐体との間の隙間を流れる流体の量を含み、
前記物理モデルは、前記隙間を流れる流体の量に基づいて、前記筐体の内部の流体の圧力を数式で表す、
請求項７または８に記載の劣化検出システム。
【請求項１０】
前記圧力調整弁は、前記弁体の前記ピストンに向かう面を前記ピストンに向かって付勢する弾性部材を有し、
前記パラメータは、前記弾性部材の弾性係数を含み、
前記物理モデルは、前記弾性係数に応じた、前記ピストンに向かう力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７から９のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項１１】
前記パラメータは、前記構成要素にかかる圧力を含み
前記物理モデルは、前記構成要素にかかる圧力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項１２】
ブレーキ指令に応じて、ブレーキ力を算出し、該ブレーキ力に応じた電気的指令を出力する指令演算部と、
流体源から供給される流体を前記電気的指令に応じて圧力調整して出力する変換弁と、
前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁と、
前記変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、前記圧力調整弁の構成要素のパラメータに基づき前記構成要素の物理量を数式で表す物理モデルに、各時刻の前記指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算することで、前記指令圧が変化した場合の前記指令圧の波形に応じた計算された前記応答圧の波形を求めることを、シミュレーション内の前記物理モデルの前記パラメータの値を変えて繰り返すシミュレーション部と、
前記指令圧に対応した前記応答圧の検出値である検出された前記応答圧を取得し、前記検出された応答圧の波形と一致する、前記計算された応答圧の波形を特定する波形特定部と、
前記波形特定部で特定された前記波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値、および、前記パラメータごとに定められた正常範囲から、劣化した前記構成要素を特定する劣化特定部と、
を備えるブレーキ制御装置。
【請求項１３】
流体源から供給される流体を圧力調整して出力する変換弁、および、前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、前記圧力調整弁の劣化した構成要素を特定する劣化検出方法であって、
前記圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき前記構成要素の物理量を数式で表す物理モデルに、前記変換弁が出力する流体の圧力である各時刻の指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧の波形を求め、前記応答圧の波形の内、検出された前記応答圧の波形と一致する波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値、および、前記パラメータごとに定められた正常範囲から、前記劣化した構成要素を特定する、
劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、劣化検出システム、ブレーキ制御装置、および劣化検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、流体源から供給される流体を電気的指令に応じて圧力調整して出力する圧力制御装置が搭載される。圧力制御装置の一例は、ブレーキ制御装置である。ブレーキ制御装置は、流体源から供給される流体の圧力を調整し、圧力が調整された流体を機械ブレーキに出力することで、機械ブレーキを制御する。特許文献１に開示される車両用ブレーキ制御装置は、ブレーキ操作器から取得したブレーキ指令に応じて、空気源から供給される空気の圧力を調整し、圧力が調整された空気を機械ブレーキに出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ブレーキ制御装置において圧力を調整する制御弁が経年劣化すると、指令に応じた所望の制御弁の応答が得られない。所望の制御弁の応答が得られないと、ブレーキ制御装置が出力する圧力を所望の圧力に調整できなくなる。その結果、所望のブレーキ力が得られなくなる。そこで、特許文献１に開示される車両用ブレーキ制御装置は、ブレーキ制御圧力指令と、圧力センサからのフィードバック信号との偏差を検出し、検出結果に基づいてブレーキ制御装置の保守点検を行う必要があるか否かを判定する。しかしながら、特許文献１に開示される車両用ブレーキ制御装置は、車両用ブレーキ制御装置の保守点検を行う必要があるか否かを判定することはできるが、車両用ブレーキ制御装置の構成要素の内、劣化した構成要素を特定することはできない。同様の問題は、ブレーキ制御装置以外の圧力制御装置の劣化の検出にも存在する。【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、劣化した圧力制御装置の構成要素を特定することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の劣化検出システムは、流体源から供給される流体を電気的指令に基づいて圧力調整して出力する変換弁、および、流体源から供給される流体を、変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、圧力調整弁の劣化した構成要素を特定する劣化検出システムである。劣化検出システムは、シミュレーション部、波形特定部、および、劣化特定部を備える。シミュレーション部は、変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき構成要素の物理量を数式で表す物理モデルに、各時刻の指令圧を適用して、圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算する。そして、シミュレーション部は、上記応答圧を計算することで、指令圧が変化した場合の指令圧の波形に応じた計算された応答圧の波形を求めることを、シミュレーション内の物理モデルのパラメータの値を変えて繰り返す。波形特定部は、指令圧に対応した応答圧の検出値である検出された応答圧を取得し、検出された応答圧の波形と一致する、計算された応答圧の波形および該応答圧の波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータを特定する。劣化特定部は、波形特定部で特定された波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータの値、および、パラメータごとに定められた正常範囲から、劣化した構成要素を特定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、物理モデルに基づいて、計算された応答圧の波形を求めることを物理モデルのパラメータを変えて繰り返し、検出された応答圧の波形と一致する波形を特定することで、該応答圧の波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータから、劣化した構成要素を特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る劣化検出システムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１における圧力調整弁の構成を示す図
【図３】実施の形態１における圧力調整弁の構成を示す図
【図４】実施の形態１における圧力調整弁の構成を示す図
【図５】実施の形態１における指令圧および応答圧の例を示す図
【図６】実施の形態１に係る劣化検出システムが行う劣化検出処理の動作の一例を示すフローチャート
【図７】実施の形態１におけるピストンの位置の例を示す図
【図８】実施の形態１における応答圧の波形の特性を示す図
【図９】実施の形態１における応答圧の波形の特性を示す図
【図１０】実施の形態１における応答圧の波形の特性を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２に係るブレーキ制御装置の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態３に係る劣化検出システムの構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る劣化検出システムの構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る劣化検出システムの構成を示すブロック図
【図１５】実施の形態に係る劣化検出システムのハードウェアの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る劣化検出システムについて図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１０】
（実施の形態１）
図１に示す本発明の実施の形態１に係る劣化検出システム１は、変換弁２１および圧力調整弁２２を有する圧力制御装置２における、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定する。図１において、流体の流れを点線の矢印で示し、電気的指令を実線の矢印で示す。変換弁２１は、流体源３から供給される流体を電気的指令に応じて圧力調整して出力する。圧力調整弁２２は、流体源３から供給される流体を、変換弁２１が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する。実施の形態１では、流体として空気が用いられる。以下、区別のため、変換弁２１が出力する流体の圧力を指令圧、圧力調整弁２２が出力する流体の圧力を応答圧と呼ぶ。圧力センサ４は、指令圧の値および応答圧の値を検知し、指令圧の実測値および応答圧の実測値を劣化検出システム１に出力する。ただし、本出願の構成において、圧力調整弁２２は圧力制御弁と置き換えて使用することも出来、圧力調整弁に限定しない。これは、圧力調整弁２２の部分に備え付けられた劣化検出システムは、圧力を調整する役割を持つ機械要素で構成される弁一般に対して置き換えて効果を発揮することができるためである。
【００１１】
劣化検出システム１は、指令圧の実測値および応答圧の実測値を圧力センサ４から取得して記憶する記憶部１１を備える。劣化検出システム１はさらに、物理モデルに、記憶部１１に記憶されている指令圧を適用することで得られる物理量から、応答圧を計算することで、指令圧が変化した場合における指令圧の波形に応じた計算された応答圧の波形を求めるシミュレーション部１２を備える。ここで物理量とは、圧力調整弁２２の内部の運動をあらわす物理式に表れる変数のことを示す。例えば、シミュレーション部１２における物理モデルとしてバネ・マス・ダンパ系の構造でモデル化された要素を含めば、パラメータとしてバネ係数、ダンパ係数、質量を設定し、物理量としてマスなど基準となる要素の位置、速度、加速度、作用力を定義する。応答圧を出力するまでにバネ・マス・ダンパ系に加え、圧力変化に応じてピストンが動くようなものを加えることを考えると、作用力を生じる要素の中に圧力と有効面積、摩擦力が含まれる。また、シミュレーション部１２は圧力変化についても精緻な物理モデル化が可能であり、例えば一次遅れ要素・むだ時間要素を用いた物理モデルとして表現することが出きる。シミュレーション部１２の応答圧を得るための一般的な応答としては、指令圧力が上昇すると物理モデルを介して物理量が変化し、一定時間が経過すると最終的にはある応答圧に到達する、というものである。以下の説明において、任意の物理量の時間履歴、すなわち縦軸に任意の物理量、横軸に時間をプロットしたものを波形と呼ぶ。物理モデルは、圧力調整弁２２の構成要素ごとのパラメータに基づき構成要素の物理量を数式で表す。なおシミュレーション部１２は、後述する波形特定部１３から取得したパラメータを物理モデルに適用する。パラメータは、後述するように、圧力調整弁２２が有する弁体と筐体との接触面の摩擦係数を含む。劣化検出システム１はさらに、記憶部１１に記憶されている応答圧の実測値に基づく波形、すなわち、検出された応答圧の波形と一致する、計算された応答圧の波形を特定する波形特定部１３を備える。
【００１２】
パラメータを変えてシミュレーション部１２の処理を繰り返し行うことで、波形特定部１３は、シミュレーション部１２から複数の応答圧の計算値の波形を得る。波形特定部１３は、シミュレーション部１２から取得した複数の計算された応答圧の波形の内、検出された応答圧の波形と一致する波形を特定する。そして、特定した、計算された応答圧の波形を求める際に用いられたパラメータを劣化特定部１５に送る。
【００１３】
劣化検出システム１は、波形特定部１３で特定された波形の特性を検出する特性検出部１４を備える。劣化検出システム１はさらに、波形特定部１３から取得したパラメータの値およびパラメータごとに定められた正常範囲、ならびに、特性検出部１４から取得した特性から、劣化した圧力調整弁２２の構成要素を特定する劣化特定部１５を備える。劣化特定部１５は、劣化した構成要素を示す情報を出力する。
【００１４】
劣化検出システム１が劣化検出を行う圧力調整弁２２の詳細について説明する。図２に示すように、圧力調整弁２２は、筐体２３、および筐体２３の内部を往復動するピストン２４を有するものが例示できる。ピストン２４は、中空の円筒形状を有する。ピストン２４は、図２において一点鎖線で示す軸方向に往復動する。以下の説明において、ピストン２４から弁体２５に向かう方向を第１方向、弁体２５からピストン２４に向かう方向を第２方向と呼ぶ。圧力調整弁２２はさらに、ピストン２４に押されることで変形する弁体２５を有する。弁体２５は、ピストン２４に押されることで移動する可動部２５ａ、筐体２３に取り付けられた固定部２５ｂ、および、可動部２５ａのピストン２４に向かう面をピストン２４の方向に付勢する弾性部材２５ｃを有する。筐体２３の内部は、制御室２６、出力室２７、および、供給室２８に区切られている。制御室２６と出力室２７とは、膜板２９で区切られている。制御室２６には、変換弁２１から流体が供給される。供給室２８には、流体源３から流体が供給される。出力室２７から流体が出力され、出力室２７から出力される流体の圧力が圧力センサ４で検出される応答圧である。
【００１５】
指令圧が増大すると、制御室２６の内部圧力が増大し、ピストン２４が第１方向に動く。可動部２５ａがピストン２４に押されることで、図３に示すように、弁体２５と筐体２３との間に隙間ができる。これにより、流体源３から供給される流体が供給室２８を通って、出力室２７に流れ、出力室２７の内部圧力が増大する。出力室２７の内部圧力が増大して、制御室２６の内部圧力と出力室２７の内部圧力がつりあうと、弾性部材２５ｃの弾性力によって、ピストン２４が第２方向に押され、ピストン２４は、図２の位置に戻る。
【００１６】
指令圧が減少すると、制御室２６の内部圧力は減少し、ピストン２４が第２方向に動く。その結果、図４に示すように、ピストン２４が可動部２５ａから離れる。出力室２７の流体は、ピストン２４の内部を通って、図示しない排気室から排気され、出力室２７の内部圧力が減少する。制御室２６の内部圧力と出力室２７の内部圧力がつりあうと、ピストン２４は、図２の位置に戻る。
【００１７】
上述のように動作する圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定する劣化検出システム１の動作の概要について説明する。図５に実線で示すように、時刻Ｔ１において指令圧が増大する場合を例にして、図６に示すフローチャートを用いて説明する。図５において、横軸に時間を示し、縦軸に圧力を示す。時刻Ｔ１において指令圧の変化を検出すると、波形特定部１３は、パラメータをシミュレーション部１２に送る。シミュレーション部１２は、波形特定部１３から取得したパラメータを物理モデルに設定する（ステップＳ１１）。シミュレーション部１２は、時刻Ｔ１を含む期間τにおける指令圧の実測値で形成される波形を、指令圧の波形として用いる。ただし、指令圧に関してセンサを用いて実測値を計測しないシステムの場合は、物理モデルとして圧力応答モデル（一次遅れ・むだ時間を含む応答）を定義して、電気的指令から変換弁２１の応答圧を計算して指令圧の波形として用いる。さらにシミュレーション部１２は、期間τにおける指令圧の実績値を物理モデルに適用して得られる物理量に基づき、応答圧を計算する。そして、シミュレーション部１２は、計算した応答圧に基づき、図５に点線で示す計算された応答圧の波形を求める（ステップＳ１２）。シミュレーション部１２は、計算された応答圧の波形を波形特定部１３に送る。なお期間τの長さは、圧力調整弁２２の電気的指令に基づいて指令値が変化する区間および応答性に応じて定めることができる。
【００１８】
波形特定部１３は、シミュレーション部１２に送ったパラメータと、シミュレーション部１２から取得したパラメータに基づいて計算された応答圧の波形を対応付けて記憶しておく。なお波形特定部１３は、パラメータの組み合わせをパターン化して記憶しておき、全パターンについてシミュレーションが行われていない間は（ステップＳ１３；Ｎ）、波形特定部１３およびシミュレーション部１２は、パラメータを変えて（ステップＳ１４）上述の処理を繰り返し行う。
【００１９】
上述の処理の結果、全パターンについてシミュレーションが終了すると（ステップＳ１３；Ｙ）、波形特定部１３は、シミュレーション部１２から複数の計算された応答圧の波形を得る。そして、波形特定部１３は、複数の計算された応答圧の波形の内、圧力センサ４で検出された応答圧の波形と一致する波形を特定する（ステップＳ１５）。波形特定部１３は、特定した波形を特性検出部１４に送る。また波形特定部１３は、特定した波形を求める際に用いられたパラメータを劣化特定部１５に送る。特性検出部１４は、後述するように、波形の特性を検出する（ステップＳ１６）。劣化特定部１５は、波形特定部１３から取得したパラメータおよび該パラメータの正常範囲に基づき、劣化した圧力調整弁２２の構成要素を特定する（ステップＳ１７）。詳細には、正常範囲にないパラメータを特定し、パラメータに対応する構成要素を、劣化した構成要素として特定する。劣化特定部１５はさらに、特性検出部１４が検出した特性および正常状態での計算された応答圧の波形の特性に基づいて、劣化した圧力調整弁２２の劣化状態、すなわち、構成要素がどのように劣化したかを特定する（ステップＳ１８）。劣化特定部１５は、劣化した構成要素および劣化状態を示す情報を出力する（ステップＳ１９）。
【００２０】
劣化検出システム１の動作の詳細について説明する。時刻Ｔ１において指令圧の変化を検出すると、波形特定部１３は、パラメータをシミュレーション部１２に送る。シミュレーション部１２は、期間τにおける指令圧の実測値を物理モデルに適用して得られる物理量に基づき、応答圧を計算する。物理モデルは、パラメータに基づき、上述の圧力調整弁２２の構成要素の物理量を数式で表す。構成要素の物理量は、構成要素の位置、および、構成要素の内部の流体の圧力を含む。詳細には、物理モデルは、パラメータに基づき、ピストン２４の位置、および、筐体２３の内部の流体の圧力を数式で表す。ピストン２４の位置Ｌは、下記（１）式で表される。下記（１）式において、関数Ｆ１を物理モデルとし、関数Ｆ１の変数として指令圧ＰＩ、および、圧力調整弁２２の構成要素のパラメータｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍを用いる。パラメータｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍのそれぞれに対して、正常範囲が設定されているとする。
Ｌ＝Ｆ１（ＰＩ，ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｍ）      ・・・（１）
【００２１】
また筐体２３の内部の圧力として、制御室２６の内部圧力Ｐａおよび出力室２７の内部圧力Ｐｂを用いる。Ｐａは、下記（２）式で表される。下記（２）式において、関数Ｆ２を物理モデルとし、関数Ｆ２の変数として、ピストン２４の位置Ｌ、および、指令圧ＰＩを用いる。またＰｂは、下記（３）式で表される。下記（３）式において、関数Ｆ３を物理モデルとし、関数Ｆ３の変数として、ピストン２４の位置Ｌ、および、流体源３から供給される流体の圧力ＰＳを用いる。
Ｐａ＝Ｆ２（Ｌ，ＰＩ）      ・・・（２）
Ｐｂ＝Ｆ３（Ｌ，ＰＳ）      ・・・（３）
【００２２】
上記（１）式におけるパラメータは、弁体２５と筐体２３の接触面の摩擦係数μを含む。シミュレーション部１２は、指令圧ＰＩ、および、摩擦係数μを含むパラメータに基づいて、ピストン２４の位置を算出する。制御室２６の内部圧力が変化すると、ピストン２４の位置が変化する。摩擦係数μは、ピストン２４が第１方向に移動する際の、ピストン２４の位置に影響を与える。図５に示すように指令圧が増大した場合の、ピストン２４の位置を図７に示す。なおピストン２４の位置として、ピストン２４の弁体２５側の端面の位置を用いる。図７において、横軸が時間であり、縦軸がピストン２４の位置を示す値である。ピストン２４が第１方向に移動すると、図７におけるピストンの位置を示す値が増大するものとする。
【００２３】
上述したように、シミュレーション部１２は、ピストン２４の位置を算出する。なお波形特定部１３がシミュレーション部１２に送るパラメータによって、シミュレーション部１２が算出するピストン２４の位置の波形が変わる。全てのパラメータが、正常範囲の中央値、すなわち圧力調整弁２２が正常状態である場合における、シミュレーション部１２が算出したピストン２４の位置を図７の実線で表す。正常状態の場合、時刻Ｔ１において、ピストン２４は、第１方向に移動を始める。その後、ピストン２４は、時刻Ｔ２において、第２方向に移動し始める。時刻Ｔ３において、ピストン２４は、時刻Ｔ１における位置に戻る。
【００２４】
摩擦係数μが正常範囲にない、すなわち、弁体２５が劣化した場合における、シミュレーション部１２が算出したピストン２４の位置を図７の破線で表す。弁体２５と筐体２３とが固着していて、摩擦係数μが定格値よりも増大している場合を例にして説明する。弁体２５が劣化した場合、時刻Ｔ１において、ピストン２４は、第１方向に移動を始める。その後、ピストン２４は、時刻Ｔ２’において、第２方向に移動し始める。時刻Ｔ３’において、ピストン２４は、時刻Ｔ１’と同じ位置に戻る。
【００２５】
シミュレーション部１２は、可動部２５ａにかかる力のつりあいに基づき、ピストン２４の位置変化を算出する。供給室２８における流体の圧力をＰｃとする。可動部２５ａのピストン２４側の面２５ｄの面積をＳ１とし、面２５ｄと反対側の面２５ｅの面積をＳ２とする。また可動部２５ａには、指令圧によって生じるピストン２４の押圧力Ｆｐ、および、弾性部材２５ｃによって、ピストン２４側に向かう弾性力Ｆｓが与えられるものとする。
【００２６】
正常状態では、可動部２５ａに対して、第１方向に、Ｐｂ・Ｓ１＋Ｆｐで表される力がかかる。また可動部２５ａに対して、第２方向に、Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓで表される力がかかる。時刻Ｔ１までの間、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、下記（４）式で表され、図２の状態からピストン２４は移動しない。
Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓ＞Ｐｂ・Ｓ１＋Ｆｐ      ・・・（４）
【００２７】
指令圧の増大に伴ってＦｐが増大することで、時刻Ｔ１において、上記（４）式が成り立たなくなると、ピストン２４が第１方向に移動し始める。ピストン２４が第１方向に移動すると、供給室２８から出力室２７に流体が流れ込み、出力室２７の内部圧力Ｐｂが増大する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、下記（５）式で表される。
Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓ＜Ｐｂ・Ｓ１＋Ｆｐ      ・・・（５）
【００２８】
出力室２７の内部圧力Ｐｂの増大に伴って、制御室２６の内部圧力Ｐａと出力室２７の内部圧力Ｐｂとが釣り合うと、Ｆｐが減少する。その結果、上記（５）式が成り立たなくなると、ピストン２４が第２方向に移動する。時刻Ｔ２以降は、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、上記（４）式で表される。シミュレーション部１２は、上述の可動部２５ａにかかる力の変化に基づき、ピストン２４の位置を算出する。
【００２９】
弁体２５が劣化した場合も、可動部２５ａに対して第１方向にかかる力は、正常状態と同様である。すなわち、可動部２５ａに対して、第１方向にＰｂ・Ｓ１＋Ｆｐで表される力がかかる。弁体２５が劣化し、弁体２５と筐体２３とが固着している状態では、可動部２５ａに対して、弁体２５が筐体２３から離れる動きを妨げる力、すなわち、第２方向の力Ｆｓｔｋが生じるとする。すなわち、可動部２５ａに対して、第２方向に、Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓ＋Ｆｓｔｋで表される力がかかる。Ｆｓｔｋの値は、パラメータに含まれる摩擦係数に依存する。時刻Ｔ１’までの間、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、下記（６）式で表され、図２の状態からピストン２４は移動しない。下記（６）式の左辺にＦｓｔｋが加わっているため、時刻Ｔ１において指令圧が増大し始めた後も、時刻Ｔ１’までは、下記（６）式が成り立つ。
Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓ＋Ｆｓｔｋ＞Ｐｂ・Ｓ１＋Ｆｐ      ・・・（６）
【００３０】
時刻Ｔ１’において、上記（６）式が成り立たなくなり、ピストン２４が第１方向に移動し始める。ピストン２４が第１方向に移動すると、供給室２８から出力室２７に流体が流れ込み、出力室２７の圧力Ｐｂが増大する。時刻Ｔ１’から時刻Ｔ２’までの間、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、下記（７）式で表される。
Ｐｃ・Ｓ２＋Ｆｓ＋Ｆｓｔｋ＜Ｐｂ・Ｓ１＋Ｆｐ      ・・・（７）
【００３１】
出力室２７の内部圧力Ｐｂの増大に伴って、制御室２６の内部圧力と出力室２７の内部圧力Ｐａとが釣り合うと、Ｆｐが減少する。その結果、上記（７）式が成り立たなくなると、ピストン２４が第２方向に移動する。時刻Ｔ２’以降は、弁体２５の可動部２５ａにかかる力の関係は、上記（６）式で表される。シミュレーション部１２は、パラメータを考慮して、上述の可動部２５ａにかかる力に基づき、ピストン２４の位置を算出する。
【００３２】
シミュレーション部１２は、期間τにおける指令圧の実測値から、上述のように、ピストン２４の位置を算出する。ピストン２４の位置に応じて、シミュレーション部１２は、供給室２８から出力室２７に流入する流体の量、または、出力室２７から排出される流体の量を算出し、応答圧を計算する。その結果、シミュレーション部１２は、計算された応答圧の波形を求めることができる。図８において、正常状態での計算された応答圧の波形を実線で示し、弁体２５と筐体２３が固着する場合における計算された応答圧の波形を破線で示す。上述のように、ピストン２４の位置変化は、摩擦係数μに依存するため、弁体２５の劣化によって、弁体２５と筐体２３が固着し、摩擦係数μが増大すると、指令圧が増大してから、ピストン２４が移動し始めるまでの時間が長くなる。その結果、指令圧が増大してから応答圧が増大し始めるまでの時間が長くなる。換言すれば、弁体２５と筐体２３が固着することを条件として計算された応答圧の波形は、正常状態と比べて遅延時間Ｄだけ遅延する。
【００３３】
波形特定部１３は、シミュレーション部１２から取得した複数の計算された応答圧の波形の内、検出された応答圧の波形と一致する波形を特定する。詳細には、波形特定部１３は、一定の時間間隔で、検出された応答圧の波形が示す圧力と、計算された応答圧の波形が示す圧力とを比較し、圧力差の絶対値が第１閾値以下であるか否かを判定することを繰り返す。第１閾値を十分に小さい値とすることで、検出された応答圧の波形が示す圧力と計算された応答圧の波形が示す圧力が等しいとみなすことができる。期間τにおけるＮ個の判定結果の内、圧力差の絶対値が第１閾値以下であった判定結果の割合が第２閾値以上であれば、波形特定部１３は、検出された応答圧の波形と計算された応答圧の波形が一致するとみなす。Ｎの値は、波形特定部１３に求められる精度に応じて定められる。第１閾値および第２閾値は、波形特定部１３に求められる精度に応じて定めることができる。波形特定部１３は、特定した波形に対応するパラメータの値を劣化特定部１５に送る。波形特定部１３は、上述の波形の比較に際し、最小二乗法、ミニマックス法等の任意の手法を用いることができる。
【００３４】
圧力調整弁２２の構成要素が劣化した状態での応答圧の実測値は、正常状態での応答圧の実測値とは異なる。そこで、特性検出部１４は、波形特定部１３で特定された、計算された応答圧の波形の特性を検出し、検出した特性を劣化特定部１５に送る。特性は、遅延時間、傾き、および、振動の有無の少なくともいずれかを含む。劣化特定部１５は、波形特定部１３から取得したパラメータの値およびパラメータの正常範囲、ならびに、特性検出部１４から取得した特性に基づいて、劣化した圧力調整弁２２の構成要素を特定する。詳細には、劣化特定部１５は、パラメータの値が正常範囲にない場合、該パラメータに対応する圧力調整弁２２の構成要素を、劣化した構成要素として特定する。
【００３５】
また劣化特定部１５は、計算された応答圧の波形の特性に基づいて、劣化した圧力調整弁２２の劣化状態を特定する。劣化特定部１５は、特性の変化と、圧力調整弁２２の構成要素がどのように劣化したかを対応付けているとする。そして、劣化特定部１５は、計算された応答圧の波形の特性が、正常状態での計算された応答圧の波形の特性と異なる場合、該特性の変化および上記対応付けに基づいて、劣化した圧力調整弁２２の構成要素がどのように劣化したかを特定する。
【００３６】
劣化特定部１５が、劣化した圧力調整弁２２がどのように劣化したかを特定する処理の詳細について説明する。特性として、遅延時間が用いられる場合を例にして説明する。上述のように、弁体２５の劣化によって、弁体２５と筐体２３が固着し、摩擦係数μが増大すると、指令圧が増大してから、応答圧が増大し始めるまでの時間が長くなる。そこで、劣化特定部１５は、計算された応答圧の波形の特性として、正常状態での応答圧の波形からの遅延時間を用いる。なお劣化特定部１５は、遅延時間の増大と固着とを対応付けているとする。劣化特定部１５は、遅延時間から、弁体２５が劣化したことを特定し、さらに弁体２５と筐体２３とが固着していることを特定する。詳細には、劣化特定部１５は、遅延時間が第３閾値以上である場合に、弁体２５と筐体２３とが固着していることを特定する。第３閾値は、圧力調整弁２２の応答性に応じて定められる。
【００３７】
なお特性検出部１４は、正常状態での計算された応答圧の波形として、物理モデルの全パラメータが正常範囲の中央値である場合の計算された応答圧の波形を用いる。図８に示すように、正常状態での計算された応答圧が変化し始めた時刻Ｔ１から、波形特定部１３で特定された波形が示す応答圧が変化し始める時刻Ｔ１’までの時間が、遅延時間Ｄとして用いられる。弁体２５の劣化によって、弁体２５が筐体２３に固着すると、正常状態と比べて、応答圧が変化し始めるのが遅れ、遅延時間Ｄが生じる。したがって、劣化特定部１５は、特性検出部１４が検出した遅延時間Ｄから、弁体２５の劣化による弁体２５と筐体２３との固渋を特定することが可能である。
【００３８】
上述したように、特性は、波形の遅延時間、波形の傾き、および波形における振動の有無の少なくともいずれかを含む。そこで、特性として、計算された応答圧の波形の傾きを用い、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定する処理について説明する。正常状態における計算された応答圧の波形を、図９において実線で示す。図の見方は、図５と同様である。弁体２５の面２５ｄがゴムで形成されていて、ゴムが劣化した場合、弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数が増大することがある。弁体２５が劣化した状態における、応答圧の波形を、図９において破線で示す。弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数が増大すると、弁体２５と筐体２３との間の摩擦によって、ピストン２４の移動速度が遅くなる。すなわち、ピストン２４が図２の位置から図３の位置に移動するまでの時間が長くなる。換言すれば、図９に示すように、弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数が増大することで、応答圧の波形の傾きα’は、正常状態での傾きαと比べて緩やかになる。
【００３９】
そこで、劣化特定部１５は、波形の傾きの減少と、弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数の増大を対応付けているとする。劣化特定部１５は、特性検出部１４が検出した傾きから、弁体２５の劣化による弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数の増大を特定することが可能である。詳細には、劣化特定部１５は、特性検出部１４が検出した傾きが、正常状態での傾きαに１未満の正数を乗算して得られる値以下である場合、弁体２５の劣化による弁体２５と筐体２３との間の摩擦係数が増大していることを特定する。
【００４０】
また特性として、波形の振動の有無を用いる場合について説明する。正常状態における計算された応答圧の波形を、図１０において実線で示す。図の見方は、図５と同様である。弁体２５が劣化することで、弁体２５と筐体２３とが接触している状態で、弁体２５と筐体２３との間に隙間ができることがある。同様に、弁体２５とピストン２４とが接触している状態で、弁体２５とピストン２４との間に隙間ができることがある。応答圧の波形を、図１０において破線で示す。図１０に示すように、隙間ができることで、応答圧の波形において振動が生じることがある。
【００４１】
そこで、劣化特定部１５は、波形における振動の発生と、弁体２５と筐体２３またはピストン２４との間における隙間の発生を対応付けているとする。劣化特定部１５は、波形の振動の有無から、弁体２５と筐体２３またはピストン２４との間に隙間ができていることを特定することが可能である。詳細には、劣化特定部１５は、波形の振動が有る場合に、弁体２５と筐体２３またはピストン２４との間に隙間ができていることを特定する。
【００４２】
上述の例では、指令圧が増加した場合について劣化検出システム１の劣化検出処理について説明したが、指令圧が減少する場合も同様である。指令圧が減少する場合は、ピストン２４が図２の位置から第２方向に移動し、出力室２７の圧力Ｐａが減少する。その後、ピストン２４が第１方向に移動し、図２の位置に戻る。
【００４３】
以上説明したとおり、本実施の形態１に係る劣化検出システム１によれば、物理モデルのパラメータから、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定することが可能である。さらに計算された応答圧の波形の特性から、該構成要素がどのように劣化したかを特定することが可能である。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、圧力制御装置２とは独立したシステムとして、劣化検出システム１が設けられているが、圧力制御装置２が、劣化検出システム１を機能として実装してもよい。実施の形態２では、図１１に示すように、圧力制御装置２の一例であるブレーキ制御装置５は、鉄道車両に搭載され、劣化検出システム１の構成要素を有する。詳細には、ブレーキ制御装置５は、運転台に設けられたマスターコントローラからブレーキ指令を取得し、ブレーキ指令に応じた電気的指令を圧力調整弁２２に出力する指令演算部６を備える。ブレーキ制御装置５はさらに、変換弁２１、圧力調整弁２２、および圧力センサ４を備える。ブレーキ制御装置５はさらに、実施の形態１に係る劣化検出システム１の構成要素、すなわち、記憶部１１、シミュレーション部１２、波形特定部１３、特性検出部１４、および劣化特定部１５を備える。指令演算部６を除くブレーキ制御装置５の構成要素の構造および動作は、実施の形態１と同様である。指令演算部６は、圧力センサ４が検出した圧力調整弁２２の出力圧に応じて電気的指令を調節する。
【００４５】
以上説明したとおり、本実施の形態２に係るブレーキ制御装置５によれば、物理モデルのパラメータから、劣化している圧力調整弁２２の構成要素を特定することが可能である。さらに計算された応答圧の波形の特性から、該構成要素がどのように劣化したかを特定することが可能である。ブレーキ制御装置５に、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定する機能をもたせるため、ブレーキ制御装置５とは別に劣化検出システム１を設ける必要がない。
【００４６】
（実施の形態３）
実施の形態２では、ブレーキ制御装置５が、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定する機能を有しているが、当該機能は、実施の形態１と同様に劣化検出システム１として、ブレーキ制御装置５から独立して設けることができる。図１２に示すように、ブレーキ制御装置５が有する圧力調整弁２２の構成要素の内、劣化した構成要素を特定する劣化検出システム１が設けられる。ブレーキ制御装置５とは独立して劣化検出システム１を設けるため、劣化検出システム１を鉄道車両に搭載する必要はない。したがって、劣化検出システム１を設ける場所に制約はなく、鉄道車両から離隔して設けることができる。
【００４７】
以上説明したとおり、実施の形態３に係る劣化検出システム１によれば、物理モデルのパラメータから、ブレーキ制御装置５が有する圧力調整弁２２の構成要素の内、劣化した構成要素を特定することが可能である。さらに計算された応答圧の波形の特性から、該構成要素がどのように劣化したかを特定することが可能である。
【００４８】
（実施の形態４）
実施の形態１−３においては、物理モデルは、パラメータに基づき構成要素の物理量を数式で表す。構成要素の物理量は、構成要素の温度に依存することがある。そこで、実施の形態４においては、物理モデルは、パラメータおよび構成要素の温度に基づき、構成要素の物理量を数式で表す。図１３に示すように、記憶部１１は、圧力センサ４に加え、圧力調整弁２２の筐体２３の内部に取り付けられた温度センサ７からもセンサ信号を取得し、該センサ信号が示す構成要素の温度を記憶する。記憶部１１は、指令圧および応答圧の実測値と、構成要素の温度を対応付けて記憶する。圧力調整弁２２の筐体２３の内部に取り付けられた温度センサ７が検出した温度を、圧力調整弁２２の各構成要素の温度とする。
【００４９】
シミュレーション部１２は、指令圧の実測値、および、指令圧の実測値に対応付けられた温度に基づいて、応答圧を計算する。弁体２５と筐体２３との接触面の摩擦係数μは、弁体２５が劣化すると増大する。また摩擦係数μは、温度が低くなるにつれて、減少する。すなわち、弁体２５が劣化した場合でも、温度が低くなるにつれて、弁体２５と筐体２３の固着が発生しにくくなる。シミュレーション部１２は、温度に応じて変化する摩擦係数μに基づき、ピストン２４の位置を算出し、計算された応答圧の波形を求める。温度に応じて計算された応答圧の波形を求めることで、波形特定部１３の精度が向上し、結果として、劣化検出システム１の劣化検出の精度が向上する。
【００５０】
以上説明したとおり、実施の形態４に係る劣化検出システム１によれば、温度を考慮して計算された応答圧の波形を求めるため、劣化検出の精度を向上させることが可能である。
【００５１】
（実施の形態５）
劣化検出システム１は、パラメータおよびパラメータの正常範囲、ならびに、波形の特性に基づいて、圧力調整弁２２の劣化した構成要素を特定するだけでなく、圧力制御装置２の装置全体の劣化を検出してもよい。実施の形態５においては、図１４に示すように、劣化検出システム１は、加速度センサ８からのセンサ信号に基づいて、圧力制御装置２の劣化を検出する。加速度センサ８は、圧力制御装置２に取り付けられており、加速度センサ８が出力するセンサ信号から、圧力制御装置２の装置全体の揺れの大きさを検出することが可能である。劣化特定部１５は、センサ信号の振幅が閾値以上である場合、圧力制御装置２の装置全体の劣化を検出する。閾値は、圧力制御装置２の特性、圧力制御装置２の設置箇所等に応じて定められる。
【００５２】
以上説明したとおり、実施の形態５に係る劣化検出システム１によれば、圧力制御装置２の振動に基づいて、圧力制御装置２の装置全体の劣化を検出することが可能である。
【００５３】
図１５は、実施の形態に係る劣化検出システムのハードウェアの構成例を示す図である。劣化検出システム１は、各部を制御するハードウェア構成としてプロセッサ３１、メモリ３２、およびインターフェース３３を備える。これらの装置の各機能は、プロセッサ３１がメモリ３２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。インターフェース３３は各装置を接続し、通信を確立させるためのものであり、必要に応じて複数の種類のインターフェースから構成されてもよい。図１５では、プロセッサ３１およびメモリ３２をそれぞれ１つで構成する例を示しているが、複数のプロセッサ３１および複数のメモリ３２が連携して各機能を実行してもよい。
【００５４】
その他、上記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。
【００５５】
プロセッサ３１、メモリ３２，およびインターフェース３３で構成される制御処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、上述の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなど）に格納して配布し、上記コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する劣化検出システム１を構成してもよい。また、通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に上記コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードすることで劣化検出システム１を構成してもよい。
【００５６】
また、劣化検出システム１の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００５７】
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS：Bulletin Board System）に上記コンピュータプログラムを掲示し、通信ネットワークを介して上記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行できるように構成してもよい。
【００５８】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。流体として、油を用いてもよい。劣化検出システム１は、特性検出部１４を設けずに、劣化特定部１５において、パラメータおよびパラメータの正常範囲から、劣化した構成要素を特定してもよい。劣化検出システム１は、劣化した構成要素および構成要素がどのように劣化したかを表示する表示部をさらに備えてもよい。劣化特定部１５が用いる正常範囲は、温度に依存してもよい。この場合、波形特定部１３は、パラメータと共に、指令圧の実測値に対応付けられて記憶部１１に記憶されている温度を、劣化特定部１５に送る。劣化特定部１５は、温度に応じて正常範囲を調節し、パラメータおよび調節された正常範囲に基づき、劣化した圧力調整弁２２の構成要素を特定する。
【００５９】
なおパラメータは上述の例に限られない。上記（１）式におけるパラメータは、ピストン２４と弁体２５との接触面の摩擦係数を含むことができる。また摩擦係数として、静止摩擦係数および動摩擦係数を用いることができる。さらにパラメータは、制御室２６、出力室２７、および供給室２８のそれぞれからの意図しない流体の流出力を含むことができる。詳細には、上記（２）式における関数Ｆ２の変数として、制御室２６から流出する流体の量を示すパラメータを含む。また上記（３）式における関数Ｆ３の変数として、弁体２５と筐体２３とが接触している状態で、生じる弁体２５と筐体２３との隙間の大きさ、該隙間を流れる流体の量を示すパラメータを含む。この場合、シミュレーション部１２は、ピストン２４の位置、弁体２５と筐体２３との隙間の大きさ、および、該隙間を流れる流体の量に基づいて、応答圧を計算する。またパラメータは、弾性部材２５ｃの弾性係数を含むことができる。この場合、シミュレーション部１２は、弾性部材２５ｃの弾性係数に応じて上記（４）式から（７）式における弾性力Ｆｓを算出し、ピストン２４の位置を算出する。すなわち、上記（１）式のパラメータは、弾性部材２５ｃの弾性係数を含む。さらに上記（１）式のパラメータは、圧力調整弁２２の構成要素にかかる圧力を含むことができる。詳細には、パラメータは、指令圧ＰＩ以外に、ピストン２４にかかる圧力を含む。この場合、シミュレーション部１２は、圧力調整弁２２の構成要素にかかる圧力に基づいて、ピストン２４の位置を算出する。
【００６０】
上記パラメータを、圧力調整弁２２の構成要素の物理量に直接的に影響する直接的パラメータとし、直接的パラメータの値を決めるための間接的なパラメータを設けてもよい。間接的パラメータとして、面２５ｅを形成するゴム部材の剛性値を用いることができる。この場合、シミュレーション部１２は、ゴム部材の剛性値が大きくなるにつれて、摩擦係数μを増大させる。また間接的パラメータとして、弁体２５にはめ込まれるＯリングの剛性値を用いてもよい。この場合、シミュレーション部１２は、Ｏリングの剛性値が高くなるにつれて、摩擦係数μを増大させる。また間接的パラメータとして、弁体２５に対するグリスの塗布状態を用いることができる。詳細には、グリスの塗布状態を示す間接的パラメータを、０以上、１以下の値として定義する。０は、グリスが全く塗布されていない状態を示し、１が十分に塗布されている状態を示すものとして、グリスの塗布状態を示す間接的パラメータの値を決めることができる。この場合、シミュレーション部１２は、グリスの塗布状態を示すパラメータが０に近づくにつれて、摩擦係数μを増大させる。
【００６１】
上述のように、劣化検出システム１は、圧力センサ４の検出値に基づいて、劣化した圧力調整弁２２の構成要素を特定する。そこで、圧力センサ４の異常による誤検知を防ぐ機能を劣化検出システム１にもたせてもよい。詳細には、劣化特定部１５は、圧力センサ４における異常の有無を判定し、圧力センサ４に異常が無い場合にのみ、劣化した構成要素の特定を行う。なお劣化特定部１５は、予め定められた指令圧の正常範囲および応答圧の正常範囲を保持しているものとする。そして、劣化特定部１５は、記憶部１１から指令圧の実測値および応答圧の実測値を取得し、指令圧の実測値が正常範囲にあり、かつ、応答圧の実測値が正常範囲にある場合、すなわち指令圧の実測値および応答圧の実測値に異常がない場合に、圧力センサ４に異常が無いと判定し、圧力調整弁２２の劣化した構成要素の特定を行う。なお指令圧の正常範囲および応答圧の正常範囲は、圧力センサ４の温度に依存してもよい。その場合、圧力センサ４に取り付けられた温度センサが出力するセンサ信号が示す圧力センサ４の温度が、圧力センサ４が検出した指令圧の実測値および応答圧の実測値と対応付けられて、記憶部１１に記憶される。劣化特定部１５は、記憶部１１から指令圧の実測値および応答圧の実測値、ならびに圧力センサ４の温度を取得し、指令圧の実測値が温度に応じて変化する正常範囲にあり、かつ、応答圧の実測値が温度に応じて変化する正常範囲にある場合、すなわち指令圧の実測値および応答圧の実測値に異常がない場合に、圧力センサ４に異常が無いと判定し、圧力調整弁２２の劣化した構成要素の特定を行う。
【００６２】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００６３】
１  劣化検出システム、２  圧力制御装置、３  流体源、４  圧力センサ、５  ブレーキ制御装置、６  指令演算部、７  温度センサ、８  加速度センサ、１１  記憶部、１２  シミュレーション部、１３  波形特定部、１４  特性検出部、１５  劣化特定部、２１  変換弁、２２  圧力調整弁、２３  筐体、２４  ピストン、２５  弁体、２５ａ  可動部、２５ｂ  固定部、２５ｃ  弾性部材、２５ｄ，２５ｅ  面、２６  制御室、２７  出力室、２８  供給室、２９  膜板、３１  プロセッサ、３２  メモリ、３３  インターフェース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月21日(2020.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の劣化検出システムは、流体源から供給される流体を電気的指令に基づいて圧力調整して出力する変換弁、および、流体源から供給される流体を、変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、圧力調整弁の劣化検出システムである。劣化検出システムは、シミュレーション部、波形特定部、および、劣化特定部を備える。シミュレーション部は、変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき構成要素の物理量を表す物理モデルに、指令圧を適用して、圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算する。そして、シミュレーション部は、上記応答圧を計算することで、指令圧が変化した場合の指令圧の波形に応じた計算された応答圧の波形を求める。波形特定部は、指令圧に対応した応答圧の検出値である検出された応答圧を取得し、検出された応答圧の波形と一致する、計算された応答圧の波形および該応答圧の波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータを特定する。劣化特定部は、波形特定部で特定された波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータの値から、劣化した構成要素を特定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、物理モデルに基づいて、計算された応答圧の波形を求め、検出された応答圧の波形と一致する波形を特定することで、該応答圧の波形を求める際に用いられた物理モデルのパラメータから、劣化した構成要素を特定することが可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源から供給される流体を電気的指令に基づいて圧力調整して出力する変換弁、および、前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、前記圧力調整弁の劣化検出システムであって、
前記変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、前記圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき前記構成要素の物理量を表す物理モデルに、前記指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算することで、前記指令圧が変化した場合の前記指令圧の波形に応じた計算された前記応答圧の波形を求めるシミュレーション部と、
前記指令圧に対応した前記応答圧の検出値である検出された前記応答圧を取得し、前記検出された応答圧の波形と一致する、前記計算された応答圧の波形および該応答圧の波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータを特定する波形特定部と、
前記波形特定部で特定された前記波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値から、劣化した前記構成要素を特定する劣化特定部と、
を備える劣化検出システム。
【請求項２】
前記波形特定部で特定された、前記計算された応答圧の波形の特性を検出する特性検出部をさらに備え、
前記劣化特定部は、前記特性検出部で検出された前記特性、および前記特性と劣化状態の対応付けから、前記劣化した構成要素の劣化状態を特定し、
前記特性は、前記波形の遅延時間、前記波形の傾き、および、前記波形における振動の有無の少なくともいずれかを含む、
請求項１に記載の劣化検出システム。
【請求項３】
前記物理モデルは、前記パラメータ、および、前記構成要素の温度に基づき前記構成要素の物理量を数式で表す、
請求項１または２に記載の劣化検出システム。
【請求項４】
前記劣化特定部は、前記圧力制御装置に取り付けられた加速度センサからセンサ信号を取得し、前記センサ信号に基づいて、前記圧力制御装置の劣化を検出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項５】
前記指令圧および前記応答圧のそれぞれに対して定められた正常範囲を用い、前記劣化特定部は、前記指令圧および前記指令圧の正常範囲、ならびに、前記検出された応答圧および前記応答圧の正常範囲から、前記指令圧および前記検出された応答圧の異常の有無を判定し、前記指令圧および前記検出された応答圧に異常がない場合にのみ、前記劣化した構成要素を特定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項６】
前記指令圧の正常範囲および前記応答圧の正常範囲は、前記指令圧および前記応答圧を検出する圧力センサの温度に応じて変化し、
前記劣化特定部は、前記指令圧および前記圧力センサの温度に応じて変化する前記指令圧の正常範囲、ならびに、前記検出された応答圧および前記圧力センサの温度に応じて変化する前記応答圧の正常範囲から、前記指令圧および前記検出された応答圧の異常の有無を判定し、前記指令圧および前記検出された応答圧に異常がない場合にのみ、前記劣化した構成要素を特定する、
請求項５に記載の劣化検出システム。
【請求項７】
前記圧力調整弁は、筐体、前記筐体の内部を前記指令圧に応じて往復動するピストン、および、前記ピストンの動きに応じて変形する弁体を有し、
前記弁体が前記ピストンの動きに応じて変形することで、前記弁体の前記ピストンの側の面は、前記筐体と接触する位置と、前記筐体から離隔した位置との間を往復動し、
前記物理モデルは、前記ピストンの位置、および、前記筐体の内部の流体の圧力を数式で表す、
請求項１から６のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項８】
前記パラメータは、前記弁体と前記筐体との接触面の摩擦係数を含み、
前記物理モデルは、該摩擦係数に応じた、前記弁体が前記筐体から離れる動きを妨げる力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７に記載の劣化検出システム。
【請求項９】
前記パラメータは、前記弁体と前記筐体とが接触している状態で、前記弁体と前記筐体との間の隙間を流れる流体の量を含み、
前記物理モデルは、前記隙間を流れる流体の量に基づいて、前記筐体の内部の流体の圧力を数式で表す、
請求項７または８に記載の劣化検出システム。
【請求項１０】
前記圧力調整弁は、前記弁体の前記ピストンに向かう面を前記ピストンに向かって付勢する弾性部材を有し、
前記パラメータは、前記弾性部材の弾性係数を含み、
前記物理モデルは、前記弾性係数に応じた、前記ピストンに向かう力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７から９のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項１１】
前記パラメータは、前記構成要素にかかる圧力を含み
前記物理モデルは、前記構成要素にかかる圧力に基づいて、前記ピストンの位置を数式で表す、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の劣化検出システム。
【請求項１２】
ブレーキ指令に応じて、ブレーキ力を算出し、該ブレーキ力に応じた電気的指令を出力する指令演算部と、
流体源から供給される流体を前記電気的指令に応じて圧力調整して出力する変換弁と、
前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁と、
前記変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を取得し、前記圧力調整弁の構成要素のパラメータに基づき前記構成要素の物理量を表す物理モデルに、前記指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧を計算することで、前記指令圧が変化した場合の前記指令圧の波形に応じた計算された前記応答圧の波形を求めるシミュレーション部と、
前記指令圧に対応した前記応答圧の検出値である検出された前記応答圧を取得し、前記検出された応答圧の波形と一致する、前記計算された応答圧の波形を特定する波形特定部と、
前記波形特定部で特定された前記波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値から、劣化した前記構成要素を特定する劣化特定部と、
を備えるブレーキ制御装置。
【請求項１３】
流体源から供給される流体を圧力調整して出力する変換弁、および、前記流体源から供給される流体を、前記変換弁が出力する流体の圧力に応じて圧力調整して出力する圧力調整弁を有する圧力制御装置における、前記圧力調整弁の劣化検出方法であって、
前記圧力調整弁の構成要素ごとのパラメータに基づき前記構成要素の物理量を表す物理モデルに、前記変換弁が出力する流体の圧力である指令圧を適用して、前記圧力調整弁が出力する流体の圧力である応答圧の波形を求め、前記応答圧の波形の内、検出された前記応答圧の波形と一致する波形を求める際に用いられた前記物理モデルの前記パラメータの値から、劣化した前記構成要素を特定する、
劣化検出方法。
【国際調査報告】
2019224874.tif 000018
2019224874.tif 000019