(57)【要約】鉄道車両（１）の異常な走行状態を検出するシステムを記述しており、該システムは、異常な走行状態の検出に応じて負荷（Ｌ）へ電力供給を行う又は行わないように構成されたデジタル出力（Ｏ）に接続される、第１及び第２の制御チェーン（ＣＩ）を含み、第１制御チェーン（Ｃ１）は、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを検出する第１センサ手段（Ｓ１）と、第１センサ手段（Ｓ１）からの第１検出データを受け入れ異常走行をチェックするための第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）を実行するように、及び負荷（Ｌ）へ電力供給を行う又は行わないように第１電子制御手段（Ｅ１）を制御するように構成された第１制御ユニット（Ｕ１）と、を備え、第２制御チェーン（Ｃ２）は、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを検出する第２センサ手段（Ｓ２）と、第２センサ手段（Ｓ２）からの第２検出データを受け入れ異常走行をチェックするための第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）を実行するように、及び、負荷（Ｌ）へ電力供給を行う又は行わないように第２電子制御手段（Ｅ２）を指揮するように構成された第２制御ユニット（Ｕ２）とを備え、第１及び第２のセンサ手段（Ｓ１，Ｓ２）は互いに異なり、第１及び第２の制御ユニット（Ｕ１、Ｕ２）は互いに異なり、第１及び第２のコンピュータプログラム（ＳＷ１，ＳＷ２）は互いに異なり、第１及び第２の電子制御手段（Ｅ１，Ｅ２）は互いに異なる。
2020519519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムであって、
鉄道車両の異常走行状態の検出に応じて負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように配置されたデジタル出力（Ｏ）に接続された第１制御チェーン（Ｃ１）及び第２制御チェーン（Ｃ２）を含み、
第１制御チェーン（Ｃ１）は、
−鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを検出するよう配置された第１センサ手段（Ｓ１）と、
−第１センサ手段（Ｓ１）から鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを受領し、異常走行を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）を実行しかつ負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように第１電子制御手段（Ｅ１）を制御する第１制御ユニット（Ｕ１）と、を備え、
第２制御チェーン（Ｃ２）は、
−鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを検出するよう配置された第２センサ手段（Ｓ２）と、
−第２センサ手段（Ｓ２）から鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを受領し、異常走行を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）を実行しかつ負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように第２電子制御手段（Ｅ２）を制御する第２制御ユニット（Ｕ２）と、を備え、
第２センサ手段（Ｓ２）は、第１センサ手段（Ｓ１）とは異なり、第２制御ユニット（Ｕ２）は、第１制御ユニット（Ｕ１）とは異なり、第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）は、第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）とは異なり、第２電子制御手段（Ｅ２）は、第１電子制御手段（Ｅ１）とは異なる、
鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項２】
異常走行状態は、鉄道車両（１）の脱線状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項３】
異常走行状態は、鉄道車両の不安定状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項４】
異常走行状態は、鉄道車両（１）の脱線状態又は鉄道車両の不安定状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項５】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムの信号を送受信するＣＡＮネットワークを備え、
第１及び第２のコンピュータプログラム（ＳＷ１,ＳＷ２）は、不安定状態を決定可能であり、ＣＡＮネットワークを介して送られるそれぞれの警告信号を発生可能である、請求項３又は４に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項６】
負荷（Ｌ）は、第１電子制御手段（Ｅ１）の第１ノード（Ｎ１）と、第２電子制御手段（Ｅ２）の第１ノード（Ｎ２）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項７】
負荷（Ｌ）は、第１電子制御手段（Ｅ１）の第１ノード（Ｎ１）と、第１基準電位（Ｂ＋）との間、又は、第２電子制御手段（Ｅ２）の第１ノード（Ｎ２）と、第２基準電位（Ｂ−）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項８】
負荷（Ｌ）は、第１基準電位（Ｂ＋）と、第１電子制御手段（Ｅ１）及び第２電子制御手段（Ｅ２）の第１共通ノード（ＣＮ）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項９】
第１センサ手段（Ｓ１）は、少なくともジャイロスコープセンサ及び加速度測定センサであり、第２センサ手段（Ｓ２）は、少なくともジャイロスコープセンサ及び加速度測定センサである、請求項１から８のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１０】
第１制御ユニット（Ｕ１）及び第２制御ユニット（Ｕ２）は、それらの間で異なる少なくとも一つのマイクロプロセッサをそれぞれ含む、請求項１から９のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１１】
第１電子制御手段（Ｅ１）は、少なくとも一つのリレーデバイス（Ｒ）を備え、第２電子制御手段（Ｅ２）は、少なくとも一つのＭＯＳデバイス（Ｍ）を備える、請求項１から１０のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１２】
デジタル出力（Ｏ）に接続される負荷（Ｌ）は、鉄道車両の異常走行状態の発生を、鉄道車両（ＶＲ）の乗務員に視覚的及び／又は聴覚的に警告するよう構成された信号伝達手段である、又は負荷（Ｌ）は、鉄道車両のブレーキシステムである、請求項１から１１のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１３】
第１制御チェーン（Ｃ１）及び第２制御チェーン（Ｃ２）は、筐体（１０）に収容される少なくとも一つの電子基板（８０）に設置されている、請求項１から１２のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１４】
筐体（１０）は、ローパスフィルタ機能を果たすように配置されかつ少なくとも一つの電子基板（８０）が浸漬される樹脂（８４）を収容し、少なくとも一つの電子基板（８０）は、筐体（１０）に全く固定されていない、請求項１３に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１５】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムは、鉄道車両の台車のフレーム（２０）に設置されている、請求項１から１４のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１６】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出する方法であって、
−第１制御チェーン（Ｃ１）の第１センサ手段（Ｓ１）によって、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを取得すること、
−第１検出データを第１センサ手段（Ｓ１）から第１制御チェーン（Ｃ１）の第１制御ユニット（Ｕ１）へ伝送すること、
−第１制御チェーン（Ｃ１）の第１制御ユニット（Ｕ１）において、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）を実行すること、
−負荷（Ｌ）への電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）の決定の機能として、第１制御ユニット（Ｕ１）によって第１制御チェーン（Ｃ１）における第１電子制御手段（Ｅ１）を制御すること、
−第１センサ手段（Ｓ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２センサ手段（Ｓ２）によって、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを取得すること、
−第２検出データを第２センサ手段（Ｓ２）から、第１制御ユニット（Ｕ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２制御ユニット（Ｕ２）へ伝送すること、
−鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）とは異なる、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）を、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２制御ユニット（Ｕ２）において実行すること、
−負荷（Ｌ）への電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）の決定の機能として、第２制御ユニット（Ｕ２）によって、第１電子制御手段（Ｅ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）における第２電子制御手段（Ｅ２）を制御すること、
を備えた、鉄道車両の異常走行状態を検出する方法。
【請求項１７】
鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）及び第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）は、一方の時間領域の検査基準を、他方の周波数領域の検査基準をそれぞれ使用する、請求項１７に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、鉄道車両用の安全システムの分野にあり、特に本発明は、鉄道車両の異常走行状態を検出するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
異常走行状態は、鉄道車両の台車（carriage）の脱線状態及び／又は不安定状態からなるかもしれない。
【背景技術】
【０００３】
鉄道車両の脱線あるいは不安定さは、一般的に、４つのカテゴリーの好ましくない事象によって引き起こされる。即ち、
−  例えば車輪、サスペンション、車軸及び軸受け等の、列車の機械的構成要素の損傷、
−  軌道の２つのレールの頭部内側間距離の増加、及びレールの傾きあるいは破損等の、線路の機械的構成要素の損傷、
−  車輪又はレールの構造上の幾何学的欠陥、
−  線路における異物の存在等、予測不可能な外的要因、である。
【０００４】
脱線は、重大な結果を有し、物理的観点から非常に複雑な現象である、しばしば発生する出来事である。
【０００５】
脱線を検出するシステムは既知であり、これは、一つもしくは多くても２つのパラメータに基づいて脱線の危険性を同時に解析することを可能にする。
【０００６】
例えば、ＷＩＬＤ（「Wheel impact load detectors」）センサは、歪みゲージあるいはロードセルであり、車輪からレールへ伝達される垂直荷重を測定可能にする。この方法では、車輪における欠陥、例えば、不十分な円形形状、平面の存在、あるいはレールに異常な負荷を生じさせ脱線を起こさせるかもしれない他の踏面欠陥等の欠陥の存在が評価可能である。
【０００７】
他のシステムは、フランジの飛び越えによる脱線の危険性を判断するために、横圧を測定し、車軸のヨー指標を提供し、同時に鉛直力を測定する。
【０００８】
脱線の結果を制限しようとすることに限定したシステムもまた知られている。このようなシステムは、脱線の発生後、緊急ブレーキシステムのみを作動させる。しかしながら、これらのシステムは、断線の発生を予測することができない。
【０００９】
例えば、ＫＲ２０１２００１４０９２は、レールと車両との間の距離を測定するセンサに基づいたシステムを記述している。このシステムでは、一つ以上の車輪が通常の動作位置を離れた場合にのみ信号が提供される。つまり、脱線が既に起こったときである。
【００１０】
他の既知のシステムでは、脱線状態を検出するために、各車両は、加速度計及びジャイロスコープの信号を検出可能なモニタリング装置を備えている。よって、信号に関して、走行状態が通常走行状態から異常走行状態へ変わる瞬間、これは脱線に一致するかもしれない、を検出するために、比較ルール、アルゴリズム及びテーブルが設けられている。
【００１１】
安全上の理由のため、そのようなシステムは、たとえ電子部品の一つが故障したとしてもシステムを適切に機能可能にする冗長（重複、多重）構造を有することを保証することが必要である。
【００１２】
例えば、ＥＰ２１６５９１２は、鉄道車両の不安定度をモニターする装置を記載している。このような装置は、基準軸に沿った振動に応じて加速度信号を提供する第１加速度計と、閉状態−開状態間で切替可能な半導体リレーと、加速度計及び半導体リレーに接続されるプログラム可能な論理装置（ＦＰＧＡ）とを備える。プログラム可能な論理装置は、不安定度モニタリングアルゴリズムを同時並行実行するための不揮発性論理ブロックを含み、加速度信号の不安的状態に基づきリレーの状態を変更する。
【００１３】
単一のＦＰＧＡ部品を使用しても、システムの必要なハードウエア及びソフトウエアの冗長性は保証されない。不揮発性論理ブロックがモニタリングアルゴリズムの同時並行実行用に使用される場合でさえ、ＦＰＧＡに損傷がある場合には、その検出システムは、そのタスクを適切に実行することができないであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＫＲ２０１２００１４０９２号
【特許文献２】ＥＰ２１６５９１２号
【発明の概要】
【００１５】
したがって本発明の目的は、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出する、高冗長性及び信頼性を有するシステム及び方法を提供することである。
【００１６】
上述の及び他の目的並びに利点は、発明の態様に従い、独立請求項に規定された特徴を有する、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステム及び方法によって達成される。発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムの斜視図である。
【図２】図２は、鉄道車両の台車のフレームに装着されたときの、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムを図示する。
【図３】図３は、第１電子制御手段の第１ノードと第２電子制御手段の第１ノードとの間に負荷が配置された場合において、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムを図示する。
【図４】図４は、第１電子制御手段の第１ノードと第１基準電位との間に負荷が配置された場合において、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムを図示する。
【図５】図５は、第１電子制御手段と第２電子制御手段との間の第１共通ノードと第１基準電位との間に負荷が配置された場合において、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムを図示する。
【図６】図６は、時間領域における基準に基づき第１コンピュータプログラムＳＷ１において実行されるアルゴリズムのブロック図である。
【図７】図７は、周波数領域における基準に基づき第２コンピュータプログラムＳＷ２において実行されるアルゴリズムのブロック図である。
【図８】図８は、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムの断面図であって、当該システムの電子基板を浸漬した樹脂を筐体が中に含んでいる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明による、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するためのシステムの幾つかの好ましい実施形態の機能的及び構造的特徴は、以下に記述される。添付の図面が参照される。
【００１９】
発明の好ましい実施形態を詳細に説明する前に、発明が、その適用において、以下の記述にて提供される又は図面にて図示される構成要素の詳細な構造及び構成に限定されないことは、明確にされるべきである。発明は、他の実施形態を採ってもよく、また、本質的に異なる方法にて実施あるいは達成されてもよい。また、表現及び専門用語は、便宜的なものであると理解されるべきであり、限定するものとして解釈されるべきではない。「include（含む）」及び「comprise（備える）」並びにそれらの変形語の使用は、それらの後に記述される要素及び等価物、並びにそれらの追加の要素及び等価物を包含するとして理解されるものである。
【００２０】
発明による鉄道車両１の台車（carriage）の異常な走行状態を検出するシステムは、第１制御チェーンＣ１及び第２制御チェーンＣ２を含む。制御チェーンＣ１，Ｃ２は、負荷（load）Ｌが接続されているデジタル出力Ｏに接続される。
【００２１】
デジタル出力Ｏは、負荷Ｌを作動するのに必要な電力を供給する、あるいは供給しないように構成されている。電力は、鉄道車両の異常走行状態の検出にしたがって、負荷Ｌに供給され又は供給されない。図３から図５に示される構成では、鉄道車両の異常走行可能性の状態が検出されたとき、電力は負荷に供給されない。
【００２２】
第１制御チェーンＣ１は、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを検出するように構成された第１センサ手段Ｓ１と、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを第１センサ手段Ｓ１から受け入れるように構成された第１制御ユニットＵ１であって、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラムＳＷ１を実行し、かつ負荷Ｌへ電力を供給する又は供給しないように第１電子制御手段Ｅ１を制御する第１制御ユニットＵ１と、を備える。
【００２３】
第２制御チェーンＣ２は、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを検出するように構成された第２センサ手段Ｓ２と、鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを第２センサ手段Ｓ２から受け入れるように構成された第２制御ユニットＵ２であって、異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラムＳＷ２を実行し、かつ負荷Ｌへ電力を供給する又は供給しないように第２電子制御手段Ｅ２を制御する第２制御ユニットＵ２と、を備える。
【００２４】
第２センサ手段Ｓ２は第１センサ手段Ｓ１と異なり、第２制御ユニットＵ２は第１制御ユニットＵ１と異なり、異常走行を検査する第２コンピュータプログラムＳＷ２は、異常走行を検査する第１コンピュータプログラムＳＷ１と異なり、第２電子制御手段Ｅ２は、第１電子制御手段Ｅ１と異なる。
【００２５】
明らかに、第１コンピュータプログラムＳＷ１は、第１センサ手段Ｓ１によって受けた第１検出データを利用可能であり、第２コンピュータプログラムＳＷ２は、第２センサ手段Ｓ２から受け入れた第２検出データを利用可能であり、異常走行状態を検出する。
【００２６】
図３を参照して、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステムの実施形態が図示されており、ここで、第１電子制御手段Ｅ１及び第２電子制御手段Ｅ２は、直列に及び２つの基準電位Ｂ−、Ｂ＋間の負荷Ｌと共に接続されている。特に、負荷Ｌは、第１電子制御手段Ｅ１の第１ノードＮ１と第２電子制御手段Ｅ２の第１ノードＮ２との間に配置されている。
【００２７】
図４は、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステム１のさらなる実施形態を示している。ここで、負荷Ｌは、第１電子制御手段Ｅ１の第１ノードＮ１と第１基準電位Ｂ＋との間に、又は、図示していない実施形態では、第２電子制御手段Ｅ２の第１ノードＮ２と第２基準電位Ｂ−との間に、配置されている。
【００２８】
好ましくは、第１及び第２の電子制御手段Ｅ１，Ｅ２は、通常、開状態にあり、鉄道車両１の台車の異常走行状態の検出によって電力がシステムに供給されたとき、閉状態になる。
【００２９】
このような方法で、第１及び第２の電子制御手段Ｅ１，Ｅ２の一つが、又は第１あるいは第２の制御チェーンＵ１，Ｕ２のすべての構成部分が、損傷によって適切に作動しない場合でも、鉄道車両の台車の異常走行状態の検出システム１は、警報が発せられる安全状態に入る。さらに、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出する２つの制御チェーンＵ１，Ｕ２の一つのみでも、第１又は第２の電子制御手段Ｅ１，Ｅ２を通して負荷Ｌへ電力供給を停止するのに十分である。これらの実施形態は、鉄道車両の台車の異常走行の事象において最大の介入可能性を許可する。
【００３０】
例として、デジタル出力Ｏに接続されている負荷Ｌは、台車の異常走行の検出を、鉄道車両の乗組員室内に設置された検出及び信号伝達装置へ伝達可能な手段であり、検出及び信号伝達装置は、鉄道車両ＲＶの乗務員に、鉄道車両の台車の異常走行状態の発生を視覚的及び／又は聴覚的に警告することを行う。
【００３１】
負荷Ｌはまた、鉄道車両のブレーキシステムに直接に作用可能な制御システムであってもよい。例えば、負荷Ｌは、鉄道車両のブレーキ配管に接続された吹出し弁であってもよい。したがってそのような弁は、異常走行状態を検出するシステムによって制御される負荷Ｌである。
【００３２】
そのような弁を用いて、制御された圧力解放は、ブレーキ配管において実行されてもよく、特に、機関車の乗務員運転室における検出及び信号伝達装置によってデコード可能な制御されたシーケンスにおいて実行されてもよい。
【００３３】
例えば、乗務員運転室内に設置された検出及び信号伝達装置は、
１）連続して負荷Ｌへ電力を供給することで緊急ブレーキを作動させてもよい：
２）事前に規定した排出シーケンス、例えば２秒の休止で分離された３秒存続する２回の排出の排出シーケンス、により負荷Ｌを作動させることによって、減速するよう機関手に要求してもよい：装置が既定時間内に減速を検出しない場合には、自動的に緊急ブレーキを開始してもよい［１）参照］：
３）例えば、２秒の休止で分離された３秒存続する３回の排出の排出シーケンスにより、できるだけ早く列車を停止させるよう機関手に要求してもよい：装置が既定時間内に列車停止を検出しない場合には、自動的に緊急ブレーキを開始してもよい［１）参照］。
【００３４】
図５は、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステムのさらなる実施形態を図示しており、該実施形態では、負荷Ｌは、第１電子制御手段Ｅ１と第２電子制御手段Ｅ２との間の第１共通ノードＣＮと、第１基準電位Ｂ＋との間に配置されている。したがって、第１電子制御手段Ｅ１と第２電子制御手段Ｅ２とは、互いに並列に配置されている。
【００３５】
好ましくは、第１及び第２の電子制御手段Ｅ１，Ｅ２は、通常、開状態にあり、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステム１へ電力が供給されたときに閉状態になる。したがって、鉄道車両の台車の異常走行状態を検出するシステムの第１及び第２の制御チェーンＵ１，Ｕ２の一つのみにおける構成部分に、単一の不良が関係する場合には、警報は発せられない。
【００３６】
上述した実施形態とは異なり、この場合、第１又は第２の電子制御手段Ｅ１，Ｅ２を通して負荷Ｌへの電力供給を停止し効果的に警告信号を送出するためには、２つの制御チェーンＵ１，Ｕ２の両方が鉄道車両の台車の異常走行状態を検出する必要がある。この実施形態は、誤検出を制限することによって、列車の利用可能性を最大化することを可能にする。
【００３７】
現在の好ましい実施形態において、センサ手段Ｓ１，Ｓ２の両方は、少なくとも一つの加速度測定センサ及びジャイロセンサであってもよい。
【００３８】
例として、第１制御ユニットＵ１及び第２制御ユニットＵ２のそれぞれは、互いに「異なる」マイクロプロセッサを含む。本記述において、用語「異なる」は、２つの異なる構成部分が２つの区別できる要素であるというだけでなく、異なる構造的特徴を有するということを示す。
【００３９】
例えば、上述の異なるマイクロプロセッサは、互いに異なる内部構造を有する、及び／又は異なるテクノロジーを使用したマイクロプロセッサであり、並びに、上述のコンピュータプログラムＳＷ１，ＳＷ２は、異なるコードを有する。このような方法で、同じ設計及び／又は製造欠陥による、制御ユニットＵ１、Ｕ２の両方のハードウエア又はソフトウエアの不良の発生は、排除される。
【００４０】
図３及び図４に示されているかもしれないように、２つの制御チェーンＣ１，Ｃ２間の完全で及び独立したハードウエアの冗長性（重複性、多重性）を得るために、第１電子制御手段Ｅ１は、少なくとも一つのリレーデバイスＲを備え、第２制御手段Ｅ２は、少なくとも一つのＭＯＳデバイスＭを含み、又はその逆もまた同様である。
【００４１】
電力が供給される、引き延ばされた動作期間による、リレーデバイスＲの過熱を防ぐために、第２リレーデバイスＲ２が設けられてもよい。２つのリレーデバイスＲ、Ｒ２は、過熱を減じるため、交互に使用されてもよい。いずれの場合でも、異常走行状態を知らせるために、一つのリレーデバイスＲのみを使用することで十分である。
【００４２】
図示していない他の実施形態では、異なるタイプの電子制御ユニットもまた使用されてもよく、例えば、セーフティリレー、音響装置（サイレン）、通信網等である。
【００４３】
鉄道車両１の異常走行状態を検出するシステムの一つの実施形態では、異常走行状態は、鉄道車両１の脱線状態である。
【００４４】
さらに別の実施形態では、異常走行状態は、鉄道車両の不安定な状態である。
【００４５】
さらに第３の別の実施形態では、異常走行状態は、鉄道車両の脱線状態か、不安定な状態のいずれかであってもよい。この第３の別の実施形態では、鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム１は、第１コンピュータプログラムＳＷ１、第２コンピュータプログラムＳＷ２、並びに、第１及び第２センサ手段Ｓ１,Ｓ２にて検出されるデータによって、脱線状態と不安定状態間を検出し区別してもよく、及びそれぞれの警告信号を発生してもよい。
【００４６】
例えば、脱線状態検出の場合では、負荷Ｌは、連続的に電源を切られてもよく、不安定状態検出の場合では、負荷Ｌは、既定のシグナリング周波数により、非連続な方法で電源を切られてもよい。あるいはまた、脱線を検出するシステム１は、不安定状態検出用のシステム信号を送出し又は受け入れるＣＡＮネットワークをさらに備えてもよく、脱線状態検出の場合には、負荷Ｌは、連続して電源を切られてもよい。
【００４７】
このような方法で、負荷Ｌに関係なく、それぞれの不安定警告信号が、作業者に知らせるためにＣＡＮネットワークを介して送られてもよい。
【００４８】
図８に図示するように、第１制御チェーンＣ１及び第２制御チェーンＣ２は、少なくとも一つの電子基板８０に設置される。
【００４９】
少なくとも一つの電子基板８０は、筐体１０に収容される。該筐体は、金属又はプラスチック材料で作製されてもよい。
【００５０】
ケーブル１４の端１２は、筐体１０にしっかりと連結される。ケーブルは、脱線検出１用のシステム信号を送出又は受け入れるのに使用される。
【００５１】
ケーブル１４の第２端１６には、例えば、負荷Ｌに接続されるケーブルの対応コネクタが接続されてもよいコネクタ１８が取り付けられる。
【００５２】
ケーブル１４は、好ましくは、システムへ電力を供給するために、及びシステムのＣＡＮネットワークの信号を伝送するために使用され、ケーブル１４は、異常走行を検出するためシステム１からの、及び該システムによって供給される、通信用に使用されてもよい。鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム１は、鉄道車両の台車２０のフレームに好ましくは設置されるが、必ずしもそうでなくてもよい。
【００５３】
筐体１０は、さらにカバー２０を備え、該カバーは、鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム１の回路に、メンテナンスあるいは取り付け目的のため、アクセスするために取り外すことができる。
【００５４】
鉄道台車の動力学には重要ではないが、センサ手段Ｓ１，Ｓ２によって取得する瞬間値に影響を与える高周波成分を取り除くため、鉄道車両の異常走行状態を検出するシステムは、少なくとも一つのローパスフィルタを備える。
【００５５】
筐体１０は、少なくとも一つの電子基板８０が浸漬される樹脂８４をその中に収容する。そのような樹脂は、システム内でローパスフィルタとして作用する。
【００５６】
少なくとも一つの電子基板８０は、電子基板８０に関係する周波数よりも高い周波数によって筐体１０がさらされた振動を電子基板８０へ伝達することを避けるために、筐体１０に全く（いずれの方法においても）固定されていない。このような方法で、第１及び第２のセンサ手段Ｓ１,Ｓ２によって得られる値は、そのような振動によって悪影響を与えられることはないであろう。
【００５７】
このタイプの設置を得るため、樹脂８４の注入の間、電子部品を適所に保持するために専用のフレームが使用され、次に、電子基板８０が所望レベルに覆われるまで、樹脂が筐体１０の中へ注入される。
【００５８】
最後に、樹脂８４が固まった後、フレームが除去され、それにより浮いた状態の封止が得られる。
【００５９】
よって電子部品は、いずれの機械的部分にも固く固定されない。
関係しない周波数を減衰させ、低周波数共鳴を避けるため、樹脂は、適用物用に適切な硬度のものを選ばなければならない。
【００６０】
浮いた状態の封止は、衝撃及び振動の保護を保証する。即ち、実際には、樹脂は、樹脂が装着される機械的部分から電子部品を機械的に分離し、振動及び衝撃用のダンパーとして作用する。
【００６１】
高周波振動をフィルタリングできることから、樹脂は、ＭＥＭＳ加速度測定センサのような、安価な加速度計の使用を可能にする。安価な加速度計は、フィルタを追加することができず、センサ素子とアナログデジタル変換部との間の帯域を制限する。樹脂が無い場合、そのような部品の使用は、感受部品のエイリアシング及び飽和の問題のため、比較的高周波の振動にさらされない環境に限定される。
【００６２】
樹脂はまた、低いサンプリング周波数の使用を可能にする。つまり実際には、使用される周波数は、測定される信号の最大周波数の少なくとも２倍である。
【００６３】
このような方法で、システムのさらなる実施形態では、第１センサ手段Ｓ１又は第２センサ手段Ｓ２は、少なくとも一つのＭＥＭＳ加速度測定センサを備えてもよい。
【００６４】
樹脂及び浮いた状態の封止に関して本明細書に記述される概念は、いずれの検出システムにも適用されてもよく、上述した特徴を有する鉄道車両の異常走行状態を検出するシステムだけではない。
【００６５】
発明は、さらに、鉄道車両の異常走行状態を検出する方法を備える。
【００６６】
鉄道車両の異常走行状態を検出する方法は、第１制御チェーンＣ１の第１センサ手段Ｓ１によって鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第１検出データを取得することと、第１検出データを第１センサ手段Ｓ１から第１制御チェーンＣ１の第１制御ユニットＵ１へ伝送することと、第１制御チェーンＣ１の第１制御ユニットＵ１において、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラムＳＷ１を実行することと、負荷Ｌへの電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラムＳＷ１の決定の機能として、第１制御ユニットＵ１によって、第１制御チェーンＣ１の第１電子制御手段Ｅ１を制御することと、の複数ステップを備える。
【００６７】
上記方法は、さらに、第１センサ手段Ｓ１とは異なる、第２制御チェーンＣ２の第２センサ手段Ｓ２によって鉄道車両の姿勢及び／又は動きの第２検出データを取得することと、第１制御ユニットＵ１とは異なる、第２検出データを第２センサ手段Ｓ２から第２制御チェーンＣ２の第２制御ユニットＵ２へ伝送することと、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラムＳＷ１とは異なる、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラムＳＷ２を、第２制御チェーンＣ２の第２制御ユニットＵ２において実行することと、負荷Ｌへの電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラムＳＷ２の決定に従い、第１電子制御手段Ｅ１とは異なる、第２制御チェーンＣ２の第２電子制御手段Ｅ２を、第２制御ユニットＵ２によって制御することと、の複数ステップを備える。
【００６８】
図６を参照して、プログラムＳＷ１は、第１センサ手段Ｓ１によって測定されたデータ、第１加速度測定センサ及び第２ジャイロセンサによって測定されたそれぞれのデータを取得する。このようなデータは、台車のｘ、ｙ、ｚの３軸における瞬間加速度値及び車輪の角速度を得る適切な周波数（例えば２０００Ｈｚ）で取得する。
【００６９】
ここで、ｘはレールの長手方向の軸に一致し、ｙはレールを横切る軸に一致し、ｚはレールに対して垂直な軸に一致する。
【００７０】
方法のこの実施形態では、脱線を検査する第１及び第２のコンピュータプログラムＳＷ１,ＳＷ２は、異なる検出基準を利用してもよく、例えば、ＳＷ１は、時間領域における検出基準を利用し、ＳＷ２は、周波数領域における検出基準を利用する。
【００７１】
時間領域における検出範囲では、振幅又は周波数の制限に対する受領信号の純粋な分析に加えて、空間における台車の位置分析が実行されてもよく、３軸に関する直線加速度及び角加速度の時間における連続積分を通して台車の瞬間位置を得る。このような積分は、積分器のドリフトを避けるため、限られた期間の移動時間窓（moving time window）内で実行されねばならない。そのような積分は、台車の垂直位置におけるジャンプの可能性又は台車の突然の回転に関する情報を提供するであろうし、非常に低速でも脱線することを示し、垂直加速度は、発生した脱線において即時の情報を提供しないかもしれない。
【００７２】
純粋に非限定の例として、鉄道車両の異常走行状態を検出する方法の理解を助ける実施形態を以下に提示する。このような事例的な実施形態において、鉄道車両の異常走行状態の検出は、鉄道車両の台車の異常走行状態の検出、特に、台車の不安定さ及び／又は脱線の検出について、下記の３つの基準を基礎にしている。
【００７３】
１）加速度レベル：高加速度レベルは、起こり得る脱線の結果、台車とバラストとの衝突の可能性を特定する；低い値だが、通常動作で予想される値を外れる場合は、台車、車輪、軸受等の機構への損傷可能性を特定する。
２）直線変位：レールは、大きい一時的直線変位を考慮に入れておらず、それによって、全ての軸における数センチメートルを超える突然の動きは、脱線可能性を示す；長手方向軸及び横断方向軸における数センチメートルの一時的な動きが頻繁に存在することは、台車の不安定さを示す。
３）角度変位：直線変位と同じ方法において、レールは、大きい一時的角度変位を考慮に入れておらず、それによって、全ての軸における数度を超える突然の動きは、脱線可能性を示す；一方、長手方向軸及び横断方向軸における数度の周期的な一時的動きは、台車の不安定さを示す。
【００７４】
脱線及び／又は台車の不安定さの検出は、上に述べた３つの基準を組み合わせてもよい。各基準は、異なる重みで検出に寄与する。例えば、既定のしきい値を超えた場合には、脱線警告信号が発せられる；一方、上述の第１しきい値よりも低い第２しきい値を超えた場合には、不安定信号が発せられる。
【００７５】
例えば、周波数領域では、比較周波数マスクが異常走行状態を検出するために使用されてもよい。
【００７６】
このようにして、垂直加速度データのみを使用するシステムであって、余りにきめ細かく較正されたときには誤信号を発生する、又は、低い感受性で較正されたときには正しい信号を失う、という問題によって影響を受けるというシステムに比べて、非常に高い精度を有する検出を得ることが可能である。
【００７７】
発明による、鉄道車両用台車の脱線を検出するシステム及び方法の種々の態様及び実施形態が記述された。それぞれの実施形態は、他のいずれの実施形態と組み合わされてもよいことは理解される。さらに、発明は、記述した実施形態に限定されず、添付の請求範囲によって規定される範囲内で変更されてもよい。
【図１】
2020519519.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月2日(2019.7.2)
【手続補正１】
【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】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムであって、
鉄道車両の異常走行状態の検出に応じて負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように配置されたデジタル出力（Ｏ）に接続された第１制御チェーン（Ｃ１）及び第２制御チェーン（Ｃ２）を含み、
第１制御チェーン（Ｃ１）は、
−鉄道車両の動きの第１検出データを検出するよう配置された第１センサ手段（Ｓ１）と、
−第１センサ手段（Ｓ１）から鉄道車両の動きの第１検出データを受領し、異常走行を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）を実行しかつ負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように第１電子制御手段（Ｅ１）を制御する第１制御ユニット（Ｕ１）と、を備え、
第２制御チェーン（Ｃ２）は、
−鉄道車両の動きの第２検出データを検出するよう配置された第２センサ手段（Ｓ２）と、
−第２センサ手段（Ｓ２）から鉄道車両の動きの第２検出データを受領し、異常走行を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）を実行しかつ負荷（Ｌ）に電力供給を行う又は行わないように第２電子制御手段（Ｅ２）を制御する第２制御ユニット（Ｕ２）と、を備え、
第２センサ手段（Ｓ２）は、第１センサ手段（Ｓ１）とは異なり、第２制御ユニット（Ｕ２）は、第１制御ユニット（Ｕ１）とは異なり、第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）は、第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）とは異なり、第２電子制御手段（Ｅ２）は、第１電子制御手段（Ｅ１）とは異なる、
鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項２】
異常走行状態は、鉄道車両（１）の脱線状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項３】
異常走行状態は、鉄道車両の不安定状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項４】
異常走行状態は、鉄道車両（１）の脱線状態又は鉄道車両の不安定状態である、請求項１に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項５】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムの信号を送受信するＣＡＮネットワークを備え、
第１及び第２のコンピュータプログラム（ＳＷ１,ＳＷ２）は、不安定状態を決定可能であり、ＣＡＮネットワークを介して送られるそれぞれの警告信号を発生可能である、請求項３又は４に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項６】
負荷（Ｌ）は、第１電子制御手段（Ｅ１）の第１ノード（Ｎ１）と、第２電子制御手段（Ｅ２）の第１ノード（Ｎ２）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項７】
負荷（Ｌ）は、第１電子制御手段（Ｅ１）の第１ノード（Ｎ１）と、第１基準電位（Ｂ＋）との間、又は、第２電子制御手段（Ｅ２）の第１ノード（Ｎ２）と、第２基準電位（Ｂ−）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項８】
負荷（Ｌ）は、第１基準電位（Ｂ＋）と、第１電子制御手段（Ｅ１）及び第２電子制御手段（Ｅ２）の第１共通ノード（ＣＮ）との間に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項９】
第１センサ手段（Ｓ１）は、少なくともジャイロスコープセンサ及び加速度測定センサであり、第２センサ手段（Ｓ２）は、少なくともジャイロスコープセンサ及び加速度測定センサである、請求項１から８のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１０】
第１制御ユニット（Ｕ１）及び第２制御ユニット（Ｕ２）は、それらの間で異なる少なくとも一つのマイクロプロセッサをそれぞれ含む、請求項１から９のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１１】
第１電子制御手段（Ｅ１）は、少なくとも一つのリレーデバイス（Ｒ）を備え、第２電子制御手段（Ｅ２）は、少なくとも一つのＭＯＳデバイス（Ｍ）を備える、請求項１から１０のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１２】
デジタル出力（Ｏ）に接続される負荷（Ｌ）は、鉄道車両の異常走行状態の発生を、鉄道車両（ＶＲ）の乗務員に視覚的及び／又は聴覚的に警告するよう構成された信号伝達手段である、又は負荷（Ｌ）は、鉄道車両のブレーキシステムである、請求項１から１１のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１３】
第１制御チェーン（Ｃ１）及び第２制御チェーン（Ｃ２）は、筐体（１０）に収容される少なくとも一つの電子基板（８０）に設置されている、請求項１から１２のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１４】
筐体（１０）は、ローパスフィルタ機能を果たすように配置されかつ少なくとも一つの電子基板（８０）が浸漬される樹脂（８４）を収容し、少なくとも一つの電子基板（８０）は、筐体（１０）に全く固定されていない、請求項１３に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１５】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出するシステムは、鉄道車両の台車のフレーム（２０）に設置されている、請求項１から１４のいずれかに記載の鉄道車両の異常走行状態を検出するシステム。
【請求項１６】
鉄道車両（１）の異常走行状態を検出する方法であって、
−第１制御チェーン（Ｃ１）の第１センサ手段（Ｓ１）によって、鉄道車両の動きの第１検出データを取得すること、
−第１検出データを第１センサ手段（Ｓ１）から第１制御チェーン（Ｃ１）の第１制御ユニット（Ｕ１）へ伝送すること、
−第１制御チェーン（Ｃ１）の第１制御ユニット（Ｕ１）において、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）を実行すること、
−負荷（Ｌ）への電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）の決定の機能として、第１制御ユニット（Ｕ１）によって第１制御チェーン（Ｃ１）における第１電子制御手段（Ｅ１）を制御すること、
−第１センサ手段（Ｓ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２センサ手段（Ｓ２）によって、鉄道車両の動きの第２検出データを取得すること、
−第２検出データを第２センサ手段（Ｓ２）から、第１制御ユニット（Ｕ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２制御ユニット（Ｕ２）へ伝送すること、
−鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）とは異なる、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）を、第２制御チェーン（Ｃ２）の第２制御ユニット（Ｕ２）において実行すること、
−負荷（Ｌ）への電力供給又は非供給のため、鉄道車両の異常走行状態を検査する第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）の決定の機能として、第２制御ユニット（Ｕ２）によって、第１電子制御手段（Ｅ１）とは異なる、第２制御チェーン（Ｃ２）における第２電子制御手段（Ｅ２）を制御すること、
を備えた、鉄道車両の異常走行状態を検出する方法。
【請求項１７】
鉄道車両の異常走行状態を検査する第１コンピュータプログラム（ＳＷ１）及び第２コンピュータプログラム（ＳＷ２）は、一方の時間領域の検査基準を、他方の周波数領域の検査基準をそれぞれ使用する、請求項１７に記載の鉄道車両の異常走行状態を検出する方法。
【国際調査報告】
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2020519519.tif 000012
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