(57)【要約】【課題】計測データの変動を車両構成部材における異常によるものと計測条件の相違によるものに分けて、正確に車両構成部材の状況を監視することができるようにしたい。【解決手段】レール１１上を走行する車両１０について地上に設置した計測装置１ａ，１ｂで車両構成部材１００の状況を監視する鉄道車両監視装置であり、計測装置の計測データを記録し、一定量の計測データが蓄積されたところで、それらの計測データについて度数分布を求め、所望の分布領域内の計測データについて平均値を求め、その平均値をもって車両構成部材の計測データとする処理手段４を設けた。【選択図】図１
2008057979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール上を走行する車両における車両構成部材の状況を地上に設置した計測装置で監視する鉄道車両監視装置において、
該計測装置の計測データを記録し、一定量の計測データが蓄積されたところで、それらの計測データについて度数分布を求め、所望の分布領域内の計測データについて平均値を求め、その平均値をもって車両構成部材の計測データとする処理手段を備えていることを特徴とする鉄道車両監視装置。  
【請求項２】
上記請求項１の鉄道車両監視装置において、該処理手段は、所望の分布領域内の計測データについて求めた平均値が所望の範囲にあるか否かを判断し、所望の範囲外であれば、所望の分布領域内の計測データを計測順に分割して分割された計測データ群について個別の平均値を求め、各個別の平均値を分割された計測データ群のそれぞれの車両構成部材の計測データとするものであることを特徴とする鉄道車両監視装置。  
【請求項３】
上記請求項１の鉄道車両監視装置において、該計測装置は、レールの外側の地上に設置され車両構成部材である車輪の外側のフランジ面までの距離を非接触で計測して計測結果を出力する第１距離センサと該レールの内側の地上に設置され車両構成部材である該車輪の内側のバック面までの距離を非接触で計測して計測結果を出力する第２距離センサとからなり、該処理手段は該第１，第２の距離センサのそれぞれの計測結果及び両距離センサの設置に係わる距離のデータから該車輪の形状のデータを演算で求め、演算で求めた該車輪の形状のデータで計測データについての度数分布を求めるものであることを特徴とする鉄道車両監視装置。
【請求項４】
上記請求項１の鉄道車両監視装置において、該処理手段は一定量の計測データの蓄積を該車両の所望の走行距離毎に行うようになされているものであることを特徴とする鉄道車両監視装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両監視装置に係り、特に、レール上を走行する車両における車輪などの車両構成部材の状況を地上に設置した計測装置を用いて監視する鉄道車両監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、地上に設置した計測装置としての非接触距離センサでレール上を走行する車両の車輪までの距離を計測し、計測結果から車輪形状、特に車輪寸法を算出し、車輪の摩耗状況を監視することが行われている。
【０００３】
この計測装置は、車両基地の入出庫線のように定期的でかつ頻繁に車両が通過する線路上に設置する。これにより、車輪の寸法計測は本装置へ車両を通過させることで自動的に車輪寸法が計測できる。従って、計測機器を車輪にあてがって手作業で寸法を計測する方法に比べ、頻繁にかつ効率的に行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８８５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の従来技術においては、車輪（車両構成部材）と計測装置の間が非接触状態にあるために、計測時には車両速度や台車の傾斜等の要因による車輪の動揺及び周囲温度や天候等の要因による計測条件の相違を生じると、同一寸法の車輪でありながら、計測毎に実車輪の寸法を中心として計測データに変動が生じる。
【０００６】
計測データに大幅な変動があった場合は、事故に繋がりかねない異常が車両構成部材に発生と判断し、車両基地において詳細点検を行うと、異常なしという結果になることがあった。
【０００７】
車両構成部材に異常を生じていないにも係らず大幅な計測データの変動が頻発することは、詳細点検作業が無駄であるだけでなく、監視装置に対する信頼性の低下となる。
【０００８】
なお、非接触で監視を行うことは、パンタグラフのすり板をカメラで撮像し画像処理によってのすり板の摩耗状況を監視することなどでも行われている。
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、計測データの変動を車両構成部材そのものにおけるものと計測条件の相違によるものに分けて、正確に車両構成部材の状況を監視することができる鉄道車両監視装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、車両構成部材に対する監視の的確性を向上し、効率的で安全性の高い車両構成部材の保全管理を支援することができる鉄道車両監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の特徴とするところは、レール上を走行する車両における車両構成部材の状況を地上に設置した計測装置で監視する鉄道車両監視装置において、計測装置の計測データを記録し、一定量の計測データが蓄積されたところで、それらの計測データについて度数分布を求め、所望の分布領域内の計測データについて平均値を求め、その平均値をもって車両構成部材の計測データとする処理手段を備えていることにある。
【００１２】
また、該処理手段は、所望の分布領域内の計測データについて求めた平均値が所望の範囲にあるか否かを判断し、所望の範囲外であれば、所望の分布領域内の計測データを計測順に分割して分割された計測データ群について個別の平均値を求め、各個別の平均値を分割された計測データ群のそれぞれの車両構成部材の計測データとすることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄積された一定量の計測データについて統計処理により度数分布を求め、所望の分布領域外の計測データを用いないことにおいて、計測条件の相違により生じた大幅に変動した計測データを除去するので、所望の分布領域内の計測データについて求めた平均値は車両構成部材の実寸法を正確に捉えていることになり、その平均値によれば車両構成部材に異常を生じているか否かを的確に判断することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、一定量の計測データの蓄積を該車両の所望の走行距離毎に行うことで、車両構成部材の経時変化の状況を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、車両構成部材である車輪の摩耗状況を監視する鉄道車両監視装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態になる車輪を監視するための鉄道車両監視装置における各計測装置であるセンサ設置状況と装置構成の概略図を示している。
【００１７】
図１において、車両１０は車両毎に前後左右に２個ずつの車輪１００（１車両の８個の車輪）を有し、レール１１上を矢印イの方向へ走行する。各レール毎にレール１１の外側に設置してある第１距離センサ１ａとレール１１の内側に設置してある第２距離センサ
１ｂにより、各距離センサ（計測装置）１ａ，１ｂから車輪１００までの距離を計測する。また、速度検出部５ａ,５ｂにより速度検出部５ａ,５ｂ（計測装置）間を各車輪１００が通過する時間と両速度検出部５ａ，５ｂ間の設置距離から各車輪１００の速度を算出する。
【００１８】
レール１１は枕木１２上に固定してあり、各距離センサ１ａ，１ｂと速度検出部５ａ，５ｂはセンサ類設置板１３上に固定してある。レール１１と各距離センサ１ａ，１ｂ及び速度検出部５ａ，５ｂの間は、電気的に絶縁している。枕木１２とセンサ類設置板１３は、バラストなどにより地上にできるだけ動かないようにしてある。レール１１を軌道スラブに固定している場合は、各距離センサ１ａ，１ｂと速度検出部５ａ，５ｂは軌道スラブに適宜に固定すればよい。
【００１９】
各距離センサ１ａ，１ｂで得られた距離データ及び速度検出部５ａ，５ｂで得られた車輪１００の通過時刻と速度を変換部２へ送信する。変換部２では速度検出部５ａ，５ｂで得た各車輪１００の通過時刻及び速度と各距離センサ１ａ，１ｂでサンプリングしたアナログ信号の距離データをデジタル信号にＡ−Ｄ変換する。
【００２０】
記憶部３は、変換部２より得る各種データを車両単位に整理し記憶する。図１では図示していないけれども、車両１０の先頭部に車両番号（車番）を信号化して発信する車番発信器があり、地上には車両１０の車番発信器が発信する車番信号を受信する車番受信器がある。
【００２１】
車番受信器が車両１０からの車番信号を受信すると、記憶部３は車番に応じて各距離センサ１ａ，１ｂと速度検出部５ａ，５ｂがこれから計測する車両１０ごとのデータを整理して記憶する。
【００２２】
即ち、車両１０ごとの列車編成と車輪１００の個数が分かっており、各車輪１００は各レール１１上を車両１０が走行するに従って各距離センサ１ａ，１ｂと速度検出部５ａ，５ｂにより順次先頭のものから計測されていくので、記憶部３では速度検出部５ａ，５ｂでの各車輪１００毎の速度計測に合わせて先頭の車輪１００から計測順に車輪番号を付けて各車輪１００毎に自動的に計測データを記憶していく。
【００２３】
処理部（処理手段）４は記憶部３のデータを用い、後述する車輪寸法の演算を行う。蓄積記憶部６は処理部４で得られた車輪寸法を時系列に蓄積し、データーベースを作成する。
【００２４】
画面表示部７は処理部４で得られた車輪寸法を表示し、出力印字部８においてハードコピーを得ることができる。更に、処理部４は蓄積記憶部６にて蓄積した車輪寸法を用い後述する統計処理を行い、画面表示部７でその統計処理を表示し、出力印字部８においてハードコピーを得ることもできるようになっている。
【００２５】
なお、記憶部３と蓄積記憶部６は同一の記憶装置を用い、記憶領域を分けて使用することにより装置の簡略化を図ってもよい。
【００２６】
次に、図２を用いて車輪１００の形状と各距離センサ１ａ，１ｂで車輪１００までの距離を計測する状況について説明する。
【００２７】
図２に示すように、車輪１００の踏面１０１は車輪の外側部分から内側部分に向けて外周面の外径が徐々に大となるように形成されている。フランジ１０２は、車輪の内側部分に一体に設けられている。車輪１００の内面には断面が直角三角形の基準溝１０３（外周側で垂直に切れ込まれている形）を設けてあり、直径（基準溝径）Ｗｓは基準で定められている。基準溝１０３から踏面１０１までの半径方向の距離を車輪１００のタイヤ厚さ
Ｗｔと称する。
【００２８】
なお、車輪１００の外側のフランジ外面１０４をフランジ外面と称し、また車輪１００の内側のフランジ面を含む車輪１００の内側面をバックゲージ面若しくは車輪内面１０５と称する。
【００２９】
第１距離センサ１ａは車輪１００のフランジ外面１０４までの距離Ｌ３をサンプリング周期に従って時系列に計測し出力する。また、第２距離センサ１ｂは車輪内面１０５までの距離Ｌ４を第１距離センサ１ａと同様にサンプリング周期に従って時系列に計測し出力する。
【００３０】
各距離センサ１ａ，１ｂはこれらが発する光がレール１１で遮られないように、θ１及びθ２の設置角度をつけている。
【００３１】
距離Ｌ１，Ｌ２は、距離Ｌ３，Ｌ４のレール１１に直交する水平成分の距離である。また、Ｌ０はセンサ類設置板１３上に固定・設置されている第１距離センサ１ａと第２距離センサ１ｂの間の設置距離であり、ｄはフランジ１０２の厚さ（フランジ厚さ）、Ｆｈはフランジ１０２の高さ（フランジ高さ）、Ｄｈは車輪１００の直径(以下、車輪径とする)である。第１距離センサ１ａの設置角度θ１及び第２距離センサ１ｂの設置角度θ２と速度検出部５ａ，５ｂで検出される車輪速度から後述する数式１〜９によって、逐次車輪
１００のフランジ１０２の厚さｄ，フランジ１０２の高さＦｈ，車輪１００の車輪径Ｄｈを演算し、車輪１００の形状を求める。Ｈｇは各距離センサ１ａ，１ｂからレール１１の踏面１１ａまでの設置高さで、各距離センサ１ａ，１ｂの設置高さＨｇは同一寸法としているが、異なっていても良い。
【００３２】
図３は、車輪１００の車輪径Ｄｈ,基準溝径Ｗｓなどを車輪１００のフランジ外面104側から示した図である。
【００３３】
車両１０を矢印イの方向に走行させ、図３に示すように矢印ロ方向に車輪１００を回転させ、速度検出部５ａ，５ｂ間を通過させ、さらに第１距離センサ１ａと第２距離センサ１ｂとの間を走行させる。第１距離センサ１ａはフランジ外面１０４までの距離Ｌ３を計測し、第２距離センサ１ｂは車輪内面１０５までの距離Ｌ４を計測する。
【００３４】
このとき、第１距離センサ１ａは図３（ａ）のように車輪１００のフランジ外面１０４のＡ−Ｂ間、車輪１００の外側の面Ｂ−Ｃ間及びフランジ外面１０４のＣ−Ｄ間の距離
Ｌ３を計測する。その第１距離センサ１ａからの出力波形は、図３（ｃ）に示すような波形である。
【００３５】
なお、図３（ａ）において、車輪１００のフランジ１０２の部分は、Ａ−Ｂ間の部分及びＣ−Ｄ間の部分に対応する。
【００３６】
第２距離センサ１ｂは、図３（ａ）に示す車輪内面１０５のＥ−Ｆ間，Ｆ−Ｇ間及びＧ−Ｈ間の部分までの距離Ｌ４を計測する。車輪１００のフランジ１０２の部分はＥ−Ｆ間の部分及びＧ−Ｈ間の部分に対応する。第２距離センサからの出力波形は、図３（ｂ）に示すような波形である。
【００３７】
第２距離センサ１ｂの出力波形における波形の立ち下がりから立ち上がりまでの距離をＬｆとし、第２距離センサ１ｂの出力波形における基準溝１０３を横断するときに現れる２個の鋸歯状の波形の距離（車輪基準溝間横断距離）をＬｓとする。
【００３８】
次に、図１に示す処理部４で両距離センサ１ａ，１ｂの計測結果から車輪形状（車輪寸法）を算出することについて説明する。
【００３９】
上記第１距離センサ１ａ及び第２距離センサ１ｂからの出力波形は変換部２にて車両単位に整理される。同様に、速度検出部５ａ，５ｂで得られた車輪１００の通過時刻と速度も変換部２へ送信する。変換部２では記憶部３で記憶しやすいようにＡ−Ｄ変換を行い、記憶部３では編成単位の計測結果を格納する。
【００４０】
処理部４では記憶部３に格納された計測データなどや第１距離センサ１ａと第２距離センサ１ｂ間の設置距離Ｌ０，各距離センサ１ａ，２ａの設置角度θ１，θ２，設置高さ
Ｈｇ（図２参照）を用いて、下記の数式１〜９でフランジ厚さｄ，フランジ高さＦｈ，車輪径Ｄｈなどを演算する。
【００４１】
即ち、図２に示すように、両距離センサ１ａ，１ｂはセンサ類設置板１３上に設置され、設置距離Ｌ０，設置角度θ１，θ２及び設置高さＨｇが分かっているので、各距離センサ１ａ，１ｂで計測した距離Ｌ３，Ｌ４から、車輪１００のフランジ厚さｄは数式１〜３で算出できる。
【００４２】
【数１】
2008057979.tif 000003
【００４３】
【数２】
2008057979.tif 000004
【００４４】
【数３】
2008057979.tif 000005
【００４５】
また、図３（ｂ）で示す第２距離センサ１ｂの出力波形における波形の立ち下がりから立ち上がりまでの距離Ｌｆをその経過時間と車輪速度から求め、車輪基準溝間横断距離
Ｌｓを波形（ｂ）上の車輪基準溝１０３を示すＦ点からＧ点までの経過時間と車輪速度から求め、既知である車輪１００の基準溝径Ｗｓ及び第２距離センサ１ｂで計測した距離
Ｌ４と設置角度θ２とその設置高さＨｇより、車輪径Ｄｈ及び車輪フランジ高さＦｈを数式４〜９で算出できる。
【００４６】
なお、下式中、Ｒｆは車輪１００の軸中心からフランジ１０４の外周までのフランジ半径であり、Ｗｔは車輪１００のタイヤ厚さである。
【００４７】
【数４】
2008057979.tif 000006
【００４８】
【数５】
2008057979.tif 000007
【００４９】
【数６】
2008057979.tif 000008
【００５０】
【数７】
2008057979.tif 000009
【００５１】
【数８】
2008057979.tif 000010
【００５２】
【数９】
2008057979.tif 000011
【００５３】
次に、上記数式１〜９にて算出する車輪寸法の変動と処理部４で行う監視について説明する。
【００５４】
車輪１００における車輪寸法の計測は走行距離を基準に定期的に実施される。その車輪寸法を蓄積した車輪寸法を横軸に走行距離、縦軸に例えばタイヤ厚さを取り、分布化すると図４となる。
【００５５】
実車輪の寸法が摩耗による変化が無視できる領域Ｚ０を拡大すると図５のようになるが、この領域Ｚ０で寸法に変動が生じている。
【００５６】
この変動は計測毎に異なる車両速度や台車の傾斜等による車両１０の動揺，周囲温度や天候等に起因する計測条件の影響による計測誤差であり、車輪１００の実寸法を中心に発生し、個々の計測データから得た車輪寸法は車輪の実寸法と比較した場合、前述の影響による計測誤差を含むこととなる。
【００５７】
これを解決するための手段としては、車両１０の動特性による影響の排除や環境条件による影響の排除が必要となる。しかし、これを実現するためには、動特性の生じにくい直線区間に本監視装置を設置する設置場所の問題、また直射日光，風雨等を防ぐ構造物を設置する必要から、本監視装置を設置するにあたって場所により車両限界（図示せず）や建築限界（図示せず）に抵触する問題が生じる。
【００５８】
そこで、以下、本監視装置の特徴である計測頻度の高さを生かし、蓄積したデータを用いて計測誤差の影響を排除して車輪に生じる寸法変動を把握し、正確に車両構成部材である車輪の摩耗状況を監視することについて説明する。
【００５９】
定期的に実施され算出される車輪１００における車輪寸法は、図６に一例を示すように、走行距離を基に諸データがデータベース６ａとして蓄積記憶部６に記憶・格納されていく。
【００６０】
図６の例では、走行距離２０００Ｋｍ毎に計測が行われ、１台の車両に存在する８個の車輪について寸法（計測データ）Ａとして示す、例えばタイヤ厚さについてデータが蓄積されていくことを示している。タイヤ厚さ以外の寸法についても、同様に蓄積されていくが、説明の簡単化のため、図示は省略した。走行距離０Ｋｍのデータは設計値である。
【００６１】
図示したＺ０の領域の計測データは図４の実車輪の寸法が摩耗による変化が無視できる範囲Ｚ０での計測データに対応し、またＺ０〜Ｚｍ，Ｚｎ〜は一定量の計測データが蓄積されたところで処理部４において統計処理を行う個々の領域の計測データで、各領域Ｚ０〜Ｚｍ，Ｚｎ〜は予め走行距離に応じて設定してある。
【００６２】
車輪摩耗状況の監視処理を、図７〜図９のフロー図に従って説明を進める。
【００６３】
図７のステップ（以下、Ｓと略記）１において、車両１０の走行に合わせて図６について説明したように、入手した車番に従い個々の車両１０について先頭の車輪１００から順次計測データを収録しデータベース６ａとして記憶していく。また数１〜数９で算出する諸寸法も算出して算出したデータも順次記憶していく。また、以下の各ステップにおいて算出して得たデータも算出の都度、蓄積記憶部６に記憶されていく。
【００６４】
個々の車両１０についてデータ記憶を終了するとＳ２に進み、処理部４はその車両１０が規定距離を走行したかを図６の領域Ｚ０に対応する記憶領域がタイヤ厚さのデータで満たされているかで判断する。データが満たされていなければＳ１に戻って、計測を続行し、データの記憶・収録する。
【００６５】
Ｓ２で図６の領域Ｚ０に対応する記憶領域がタイヤ厚さのデータで満たされていると判断すると、Ｓ３に進んで、領域Ｚ０に対応する記憶領域におけるタイヤ厚さのデータを取り出し、Ｓ４で平均値を算出する。
【００６６】
その後、Ｓ５で領域Ｚ０に対応する記憶領域における全ての各車輪１００のタイヤ厚さ（データ）についてＳ４で得たタイヤ厚さの平均値との偏差ΔＸを算出し、Ｓ６で各偏差ΔＸについて図１０に示すように偏差ΔＸの度数分布についてヒストグラムを作成する。
【００６７】
図４に示す通り、計測データの分布は走行距離が増すに従い摩耗によりタイヤ厚さが徐々に減少していく傾向を示すが、計測データにはばらつきがあり、隣りあうデータ同士の多くは上下に変動している。
【００６８】
計測条件その他による影響で計測自体が失敗し、寸法算出結果が突片する不要な成分が含まれる。この突片成分は正確な車輪寸法を算出すること及び摩耗傾向を分析する上で傾向を左右させる成分となる。
【００６９】
この突片成分を除外するために、その後、Ｓ７で図１０のヒストグラムにおいてヒストグラムの中心から最大側と最小側からそれぞれ偏差ΔＸが極端に大きい全体のｒ％（ｒ：除外範囲設定値）のデータを異常データとして除外する。
【００７０】
なお、除外範囲設定値ｒを大きくし過ぎると、実寸法の変動を示す成分まで除去する可能性があるので、除外範囲設定値ｒは計測器の計測失敗の頻度を分析し、最適に設定する。
【００７１】
そして、Ｓ８で除外して残ったタイヤ厚さのデータを用いて平均値Ａｎを算出する。従って、連続して計測した範囲内において偏差ΔＸが極端に大きい異常データを除外して平均化することで、摩耗傾向の把握を損なうことを回避することができる実寸法に近似した算出値を得ることができる。
【００７２】
即ち、計測の繰り返しにおいて発生する誤差は繰返精度で評価され、繰返精度はその数値が低い程、誤差が少なく安定した計測が可能であることを示す。
【００７３】
繰返精度は計測データ（統計値）の散らばり具合を示す数値である標準偏差σのことであり、標準偏差σは数式１０で求められる。なおＡは計測データ、Ａｎは計測データの平均値、ｎを計測個数とする。
【００７４】
【数１０】
2008057979.tif 000012
【００７５】
その分布が正規分布である場合、標準偏差σを２倍すると範囲内にサンプルした計測データが統計上９５.４％ の確率で含有されるとされ、一般的に用いる繰返精度は２σであり、本実施例においても２σで評価する。
【００７６】
その範囲から外れた計測データは、偏差ΔＸが極端に大きい全体のｒ％（ｒ：除外範囲設定値）のデータを異常データとして除外し、計測頻度の高さを生かし、蓄積したデータを用いて計測誤差の影響を排除して車輪に生じる寸法変動を把握することができる。
【００７７】
続くＳ９において、Ｓ８で得た平均値Ａｎが初めて得たものであるか判断する。
【００７８】
図６の領域Ｚ０での平均値Ａｎは初めてのもとなるので、Ｓ１に戻ってデータの記憶・収録を継続し、Ｓ９までの処理を繰り返す。
【００７９】
Ｓ９で初めての平均値Ａｎではないと判断すると、図８のＳ１０に進み、Ｓ８で今回得た平均値ＡｎとＳ８で前回に得た平均値Ａｎ−１の差ΔＳを算出する。
【００８０】
そしてＳ１１に進み、差ΔＳが所望の値Ｍより小さいかどうか判断する。値Ｍは車輪
１００が摩耗してタイヤ厚さが減損しているかどうかを判断するしきい値である。
【００８１】
差ΔＳが所望の値Ｍより小さい（ΔＳ＜Ｍ）であれば、車輪１００は摩耗は進んでいないことであるので、Ｓ１２に進み、データ収録（記憶）を継続するかどうか判断する。データ収録（記憶）を継続する（中止の指令が入っていない）のであれば、図７のＳ１に戻って、データ収録（記憶）を継続し、以上説明したＳ１２までの処理を繰り返す。こうして得たタイヤ厚さは、図１１に示すように領域Ｚ０から順次平均値（図１１中における、水平の表示が平均値Ａｎを示す。ドットは突片成分が除外された個々のタイヤ厚さデータを示している。）で表示していく。
【００８２】
以上の処理を繰り返し、図６の領域Ｚｍに対するＳ１１において、差ΔＳが所望の値Ｍより大きい（ΔＳ＞Ｍ）と判断した場合、車輪１００は摩耗が進み寸法に変動を生じている可能性があると仮定する。この場合、車輪１００に寸法変動が発生しているにも関わらず、平均化により、その寸法変動、即ち摩耗傾向が平均化されている可能性がある。
【００８３】
そこで、Ｓ１３に進み、平均化する領域を２分割し詳細に検討することで、摩耗傾向へ追従させることとする。
【００８４】
しかし、平均化する領域を分割した場合、分割後の領域における成分（計測データ数）が減少し、この中で平均化すると、平均の精密さが低下する。即ち、平均化した値に対する繰返精度の精密さの向上効果については、数式１０で求めた繰返精度σを有するｎ個の計測データに対し平均した際の精密さをδとすると、精密さδは数式１１で求めることができる。
【００８５】
【数１１】
2008057979.tif 000013
【００８６】
平均の精密さδは数値が小さいほど繰返精度が向上するとされており、数式１１によれば計測データ数ｎが大となるほど向上することが分かる。
【００８７】
このため、平均化する領域を分割する際、分割後の計測データ数に対ししきい値を導入し、しきい値として最小平均化対象個数Ｎを設定する。これにより、平均化処理後の最低計測精度を確保することができる。
【００８８】
なお、Ｓ１３では２分割としたが、最小平均化対象個数Ｎを維持できるなら、任意の数に分割しても良い。
【００８９】
最小平均化対象個数Ｎを維持できているかどうかをＳ１４で確認する。Ｓ１４で分割した各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Ｎより少ない場合はＳ１２を経てＳ１に戻り、各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Ｎより多くなるのを待つ。
【００９０】
各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Ｎより多くなったら、図９のＳ１５に進み、図７のＳ４と同様に各計測データ群の計測データについて平均値を算出する。
【００９１】
続くＳ１６で図７のＳ５と同様に各計測データ群の計測データについてＳ１５で得た平均値との偏差ΔＹを求め、Ｓ１７で図７のＳ６と同様に図１０のような各偏差ΔＹのヒストグラムを作成する。そして、Ｓ１８で図７のＳ７と同様にＳ１７で作成したヒストグラムから異常データを除外し、Ｓ１９で図７のＳ８と同様に異常データ除外で残った各計測データ群の計測データについて平均値Ｂｎａ，Ｂｎｂをそれぞれ算出する。
【００９２】
続く、Ｓ２０で図８のＳ１０と同様に前回の平均値Ａｎ−１との差ΔＴｎａ，ΔＴｎｂを各計測データ群について算出する。
【００９３】
そして、図８のＳ１１と同様に、Ｓ２１において一方の計測データ群における前回の平均値Ａｎ−１との差ΔＴｎａが所望の値Ｍより小さいかどうか判断する。値Ｍは、上述したように車輪１００が摩耗してタイヤ厚さが減損しているかどうかを判断するしきい値である。
【００９４】
差ΔＴｎａが所望の値Ｍより大きい場合は、Ｓ２２に進み、一方の計測データ群において、摩耗が今まで以上に増加したことを示す異常表示を設ける。
【００９５】
この異常表示としては、図６のデータベースにおける平均値を色分けで表示するとか、図１１のタイヤ厚さの平均値を色分けで表示するとか、図１１に計測データ群の区分を示す一点鎖線の縦線や分割の区分を示す点線の縦線を色分けで表示する設定をほどこしておくことにより、図１の画面表示部７の表示や出力印字部８の出力において、摩耗が今まで以上に増加した領域は色分けにより表示されるようにすることにより容易に分かるようにする。
【００９６】
また、差ΔＴｎａが所望の値Ｍより小さい場合は、Ｓ２２の異常表示に進むことなく
Ｓ２３に進み、残りの計測データ群についても前回の平均値Ａｎ−１との差ΔＴｎｂが所望の値Ｍより小さいかどうか判断する。
【００９７】
差ΔＴｎｂが所望の値Ｍより大きい場合は、Ｓ２２と同様にＳ２４で異常表示処理を施し、差ΔＴｎｂが所望の値Ｍより小さい場合は図８のＳ１２を経て図７のＳ１に戻って、データの収録・記憶を継続する。
【００９８】
なお、Ｓ１１で差ΔＳが所望の値Ｍより大きい（ΔＳ＞Ｍ）と判断し、Ｓ１３に進みデータの分割処理を行い、次の領域Ｚｎ以降の各領域においてもＳ１１からＳ１３に進むことが続くような時は、車輪１００は摩耗進行が激しく車輪交換の時期に入っていると考えられ、早目の整備点検に入るような警告を出すようにしておくと良い。
【００９９】
以上の処理を継続し、図８のＳ１２に至りデータ収録（記憶）を中止する指令が入っていれば、処理を終了する。
【０１００】
従来技術では、実車輪に摩耗による寸法変動が発生していないにも関わらず、計測データを計測条件等の変動によるばらつきが存在する中で取り扱っていたが、上記実施例においては計測条件等の変動による計測データのばらつきを排除し、平均化による精密さの向上により、計測側の変動要因を排除することにより得られる安定した実寸法に近似した計測データを得ることが可能となる。更に、平均化による摩耗傾向の喪失を極力発生させないため、平均化領域の分割を行うことで、摩耗傾向を的確に得て、精度の高い寸法で監視し、異常摩耗が発生した車輪にも的確に対処することができる。
【０１０１】
更には、長期的に走行距離と摩耗傾向の監視を行うことで、車輪寸法を設計状態に復帰させる削正作業や車輪交換の実施計画、また保安装置等へ設定する車輪寸法の確認等に応用することが可能となる。
【０１０２】
なお、統計処理にて除外した計測条件その他による影響で失敗した計測値である突片成分は、その個数を算出することにより、距離センサの故障や車輪の異常を報知する機能をして利用できる。
【０１０３】
以上の実施例では車輪の形状を計測することについて説明したが、本発明は特開2005−３３７７１４号公報や特開２００６−１１８９００号公報などに見られるパンタグラフをカメラで撮像し画像処理によってすり板の摩耗状況を監視することなどにおいても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態である鉄道車両監視装置の概略図である。
【図２】図１に示した鉄道車両監視装置の距離センサで車輪までの距離を計測する状況について説明する図である。
【図３】車輪をフランジ外面側から示した図である。
【図４】走行距離を基準として車輪のタイヤ厚を分布化して示した図である。
【図５】図４における実車輪の寸法が摩耗による変化が無視できる領域を拡大して示した図である。
【図６】図１に示した鉄道車両監視装置の蓄積記憶部におけるデータベースの一例を示した図である。
【図７】図１に示した鉄道車両監視装置による車輪摩耗状況の監視処理のフロー図である。
【図８】図１に示した鉄道車両監視装置による車輪摩耗状況の監視処理のフロー図である。
【図９】図１に示した鉄道車両監視装置による車輪摩耗状況の監視処理のフロー図である。
【図１０】図１に示した鉄道車両監視装置により計測により得た全車輪のタイヤ厚についてその平均値との偏差の度数分布をヒストグラムとして示した図である。
【図１１】図４における車輪のタイヤ厚の分布における異常データを除外して残ったものをその平均値とともに示した図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ａ…第１距離センサ（計測装置）、１ｂ…第２距離センサ（計測装置）、３…記憶部、４…処理部（処理手段）、５ａ，５ｂ…速度検出部、６…蓄積記憶部、７…画面表示部、８…出力印字部、１０…車両、１１…レール、１００…車輪。
【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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