(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減衰力を可変とするダンパと、検出される車体振動に応じて前記ダンパの減衰バルブの開度を制御するセミアクティブ制御と前記減衰バルブの開度を一定に保つパッシブ制御とを切り換えて前記ダンパの減衰力を制御するコントローラを備え、軌道を走行する車両において、車体振動を検出する車体振動検出手段と、車両の走行位置を検出する車両位置検出手段と、前記車両走行位置を基に前記車体振動を記憶する車体振動記憶手段と、記憶された車体振動と新たに検出される車体振動を比較して前記車両の異常を診断する車両健全性判断手段とを備え、前記車両健全性判断手段は前記セミアクティブ制御時に前記車体振動の異常値が存在すると判定された後、前記パッシブ制御時に前記車体振動の異常値が存在すると判定された場合に前記車両の異常があると診断し、前記車両健全性判断手段は前記セミアクティブ制御時に前記車体振動の異常値が存在すると判定された後、前記パッシブ制御時に前記車体振動の異常値が存在しないと判定された場合に前記軌道に変化があると診断したことを特徴とする車両の振動抑制装置。
【請求項２】
前記軌道に変化があるものと診断された場合に前記車体振動記憶手段に新たに検出された前記車体振動を記憶する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の車両の振動抑制装置。
【請求項３】
前記車両健全性判断手段の診断結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道等の軌道を走行する車両の振動抑制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の振動抑制装置として、減衰力を可変とするダンパを備え、検出される車体振動に応じてダンパの減衰力を可変制御するセミアクティブサスペンションを備えるものがある。
【０００３】
従来、この種の振動抑制装置として、例えば特開平８−１１９９６３４号公報に開示されたものは、図３に示すように、車体２が前台車１と後台車（図示せず）に支持されており、車体２と振動発生側である前台車１または後台車の間には、左右動ダンパ３，４が互いに対向して水平左右方向に配置されている。
【０００４】
車体２の前部に左右方向の振動を検出する車体振動検出器５を備え、この検出値は処理ユニット６で振動加速度信号Ｕ１に変換され、制御装置１０へと出力される。制御装置１０は振動加速度信号Ｕ１に応じて最適減衰力値Ｘ１を演算し、バルブドライバ７を介してダンパ３，４の減衰バルブへと出力する。これにより、ダンパ３，４は車体２の振動状態に応じた最適減衰力を発生し、車体２の振動を抑える。
【０００５】
同様に、後台車に備えられるダンパについても、その減衰力が共通の制御装置１０によって制御される。すなわち、制御装置１０は処理ユニット８から車体後部の振動加速度信号Ｕ２を入力し、振動加速度信号Ｕ２に応じた最適減衰力値Ｘ２をバルブドライバ９に出力する。
【０００６】
そして、このシステムは、ダンパ３，４、車体振動検出器５および制御装置１０の異常を診断し、システムが正常に作動しているかどうかをモニタできるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４は車両の懸架装置を具体的に示しており、車体２は台車１に対して空気バネ２０を介して支持され、前記左右動ダンパ３，４の他に左右ヨーダンパ２４が介装されている。台車１は車軸２１を金属バネ２２および軸ダンパ２３を介して懸架している。
【０００８】
しかし、この懸架装置を構成する空気バネ２０、金属バネ２２および軸ダンパ２３等の劣化や故障に起因した異常についても走行中に診断したいという要求があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、懸架装置の異常を診断できる車両の振動抑制装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、減衰力を可変とするダンパと、検出される車体振動に応じてダンパの減衰バルブの開度を制御するセミアクティブ制御と減衰バルブの開度を一定に保つパッシブ制御とを切り換えてダンパの減衰力を制御するコントローラを備え、軌道を走行する車両において、車体振動を検出する車体振動検出手段と、車両の走行位置を検出する車両位置検出手段と、車両走行位置を基に車体振動を記憶する車体振動記憶手段と、記憶された車体振動と新たに検出される車体振動を比較して車両の異常を診断する車両健全性判断手段とを備え、車両健全性判断手段はセミアクティブ制御時に車体振動の異常値が存在すると判定された後、パッシブ制御時に車体振動の異常値が存在すると判定された場合に車両の異常があると診断し、車両健全性判断手段はセミアクティブ制御時に車体振動の異常値が存在すると判定された後、パッシブ制御時に車体振動の異常値が存在しないと判定された場合に軌道に変化があると診断したことを特徴とするものとした。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、軌道に変化があるものと診断された場合に車体振動記憶手段に新たに検出された車体振動を記憶する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、診断結果を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、車両は同一軌道を通るため、車両走行位置を基に記憶された車体振動と新たに検出される車体振動を比較することにより、懸架装置の劣化や故障に起因した異常についても走行中に診断することができる。
【００１６】
そして、ダンパの減衰力制御を行って異常値が存在した後、減衰力制御停止時における診断処理を行って異常値が存在する場合、減衰力制御時に異常値が存在すると判定された要因は軌道に変化が生じたものではなく、懸架装置に異常があると見なすことができる。
【００１７】
そして、ダンパの減衰力制御を行って異常値が存在した後、減衰力制御停止時における診断処理を行って異常値が存在しない場合、減衰力制御時に異常値が存在すると判定された要因は懸架装置の異常ではなく、軌道に変化があったものと見なすことができる。
【００１８】
第２の発明によると、軌道に変化が記憶されることにより、次回の走行時に正確な診断が行える。
【００１９】
第３の発明によると、運転者に診断結果を知らせ、二次故障等を未然に防げる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は鉄道車両の振動抑制装置のシステム図である。図３の従来例と同様に、制御装置１０は、前台車に備えられるダンパ３，４の減衰力を制御するとともに、後台車に備えられるダンパの減衰力を制御する。すなわち、車体前部の振動が車体振動検出器（車体振動検出手段）５によって検出され、この車体振動の検出値は処理ユニット６で振動加速度信号Ｕ１に変換されて制御装置１０へと出力される。制御装置１０は振動加速度信号Ｕ１に応じて最適減衰力値Ｘ１を演算し、バルブドライバ７を介してダンパ３，４の減衰バルブに送られる駆動電流を制御する。後台車に備えられるダンパについても、同様に、制御装置１０は処理ユニット８から車体後部の振動加速度信号Ｕ２を入力し、振動加速度信号Ｕ２に応じた最適減衰力値Ｘ２をバルブドライバ９に出力する。これにより、ダンパ３，４は車体２の振動状態に応じた最適減衰力を発生するセミアクティブダンパとして働き、車体２の振動が抑えられる。
【００２２】
なお、制御装置１０がダンパ３，４の減衰バルブの開度を制御する減衰力制御時（セミアクティブ制御状態）と、減衰バルブを一定開度に保つ減衰力制御停止時（パッシブ制御状態）とがあり、これは運転条件に応じて切り換えられる。
【００２３】
制御装置１０は、上記最適減衰力値Ｘ１，Ｘ２を演算するメインコントローラ（減衰力制御手段）１１と、車体振動検出器５によって検出される車体振動データを車両走行位置に応じた基準振動情報として記憶するデータ記憶装置（車体振動記憶手段）１３と、懸架装置の異常を診断する車両健全性監視用コントローラ（車両健全性判断手段）１２とを備える。
【００２４】
そして、車両走行位置を検出する車両位置検出装置（車両位置検出手段）１４を備える。車両位置検出装置１４は、車両の走行速度を検出する速度センサ、車両が出発してからの走行距離を検出する走行距離検出装置、車両の進行方向を検出する進行方向検出装置等によって構成される。
【００２５】
車両健全性監視用コントローラ１２は、車両位置検出信号Ｕ３を基にデータ記憶装置１３から読み出された基準振動情報と新たに検出される車体振動データを比較し、その比較結果に基づき車体振動データの異常値があるかどうかを判定し、懸架装置の異常を診断する。この診断結果は信号Ｘ３として表示装置（表示手段）１５に送られ、表示装置１５に診断結果およびメンテナンス情報を表示し、運転者に知らせる。
【００２６】
車両は同一軌道を通り、その車両走行位置により途中のカーブか直線路かなどの走行条件がわかる。このため、車両健全性監視用コントローラ１２は、車両走行位置を基に記憶された車体振動と新たに検出される車体振動を比較して異常値が存在する場合に、懸架装置に異常があるかもしくは軌道に変化が生じたものと判定できる。
【００２７】
セミアクティブ制御を行って異常値が存在した後、パッシブ制御状態に切換えて診断処理を行って異常値が存在する場合、異常値が存在すると判定された要因は軌道に変化が生じたものではなく、車両健全性監視用コントローラ１２は懸架装置に異常があるものと診断する。
【００２８】
セミアクティブ制御を行って異常値が存在した後、パッシブ制御状態に切換えて診断処理を行って異常値が存在しない場合、セミアクティブ制御状態で異常値が存在すると判定された要因は懸架装置の異常ではなく、車両健全性監視用コントローラ１２は軌道に変化が生じたものと診断する。そして、軌道に変化があるものと診断された場合にデータ記憶装置１３に新たに検出された車体振動を記憶する。
【００２９】
図２のフローチャートは車両健全性監視用コントローラ１２の制御ルーチンを示している。これについて説明すると、まず、ステップＦ１において、過去に車体振動データが基準振動情報としてデータ記憶装置１３に記憶された軌道を走行する場合に、懸架装置の診断を開始する条件であると判定し、本ルーチンを開始する。
【００３０】
続くステップＦ２において、セミアクティブ制御状態かパッシブ制御状態かを判断する。セミアクティブ制御状態の時はＣｏｎ＝１として、パッシブ制御状態にＣｏｎ＝０とする。
【００３１】
続くステップＦ３にて、所定時間（例えば数１０秒）毎にサンプリングされる地点情報、走行速度、進行方向を検出信号Ｕ３から読み込み、これらのデータを車両健全性監視用コントローラ１２のバッファに一時格納する。
【００３２】
続くステップＦ４にて、地点情報を基にデータ記憶装置１３から予め車両の走行地点に対応して格納されている基準振動情報を読み込み、車両の走行速度および車両の進行方向の両データを基に読み出された基準振動情報を現走行状態に適合するように補正し、この補正された基準振動情報としての、ヨー角加速度、ピッチ角加速度を軌道情報とする。なお、セミアクティブ制御状態（Ｃｏｎ＝１）の時は、予めセミアクティブ制御状態のときに収集したＤａｔａ１（ヨー角加速度、ピッチ角加速度）を読み込み、パッシブ制御状態（Ｃｏｎ＝０）の時は同じく予めパッシブ制御状態のときに収集したＤａｔａ２（ヨー角加速度、ピッチ角加速度）を読み込む。
【００３３】
続くステップＦ５にて、車体２の前後に設けた振動検出器５によって検出された以下のデータを読み込む。
〈車体２の前台車１側〉
（１）Ｄｂｙｂｆ 車体２の左右加速度
（２）Ｄｂｚｂｆ 車体２の上下加速度
〈車体２の後台車側〉
（３）Ｄｂｙｂｒ 車体２の左右加速度
（４）Ｄｂｚｂｒ 車体２の上下加速度
そして、（１）（２）（３）（４）のデータを基に車体２のヨー角加速度Ｄｄｐとピッチ角加速度Ｄｄｐｔを演算する。
【００３４】
続くステップＦ６にて、格納された軌道情報と、演算されたのヨー角加速度Ｄｄｐとピッチ角加速度Ｄｄｐｔのデータを比較し、異常値が存在するかどうかの判定を行う。なお、異常の判定は、格納されている軌道情報と現在の演算値との差が所定値を超えた場合を異常とし、そうでなければ正常となる。
【００３５】
ここで異常値が存在すると判定された場合、ステップＦ１０に進み、セミアクティブ制御状態（Ｃｏｎ＝１）かどうかを判定する。ここでセミアクティブ制御状態と判定された場合、ステップＦ１１に進み、セミアクティブ制御を中止し、ステップＦ２に戻る。つまり、セミアクティブ制御状態で異常値が存在した場合はパッシブ制御状態に戻し、再びステップＦ２〜ステップＦ６までの診断処理を行う。
【００３６】
このパッシブ制御状態における診断処理を行っても異常値が存在したと判定された場合、ステップＦ１２に進んで懸架装置に異常があると診断し、これを表示装置１５に表示し、運転者に知らせる。
【００３７】
一方、パッシブ制御状態における診断処理を行って異常値が存在しない場合、セミアクティブ制御状態で異常値が存在すると判定された要因は懸架装置の異常ではなく、軌道に変化が生じていたものと見なし、ステップＦ７を経てステップＦ８に進む。ステップＦ８では、軌道の変化に起因する振動情報に応じてデータ記憶装置１３に記憶された軌道情報を更新する。
【００３８】
続くステップＦ９で、再びセミアクティブ制御を開始し、ステップＦ２〜ステップＦ６までの処理を繰り返す。
【００３９】
セミアクティブ制御状態で異常値が存在しない場合は、ステップＦ７を経てステップＦ２〜ステップＦ６までの処理を繰り返す。
【００４０】
また、このシステムは、ダンパ３，４、車体振動検出器５および制御装置１０の異常を診断し、システムが正常に作動しているかどうかをモニタできるようになっている。
【００４１】
他の実施の形態として、車両位置検出装置１４は、衛星から送られる信号を基に位置情報を得るグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を用いてもよい。
【００４２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す車両の振動抑制装置のシステム図。
【図２】同じく制御内容を示すフローチャート。
【図３】従来例を示す車両の振動抑制装置のシステム図。
【図４】同じく懸架装置の正面図。
【符号の説明】
１  台車
２  車体
３，４  ダンパ
５  振動検出器
６，８  処理ユニット
７，９  バルブドライバ
１０  制御装置
１１  メインコントローラ
１２  車両健全性監視用コントローラ
１３  データ記憶装置
１４  車両位置検出装置
１５  表示装置
【図１】
0004278845.tif 000002
【図２】
0004278845.tif 000003
【図３】
0004278845.tif 000004
【図４】
0004278845.tif 000005