CN104105954A - 车辆的异常检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

车辆异常检测装置(1)具备：轮荷传感器(11)，其安装在构成轨道的左右的路轨(R)上，用于测量车辆(2)所具有的车轮(3)的轮荷；以及运算部(12)，其与轮荷传感器(11)连接。在运算部(12)中预先存储有用于检测车辆异常的指标，该指标由至少一个台车(4)所具有的一对以上的左右车轮(3)的轮荷表示，是根据车辆异常的类型来决定的。运算部(12)根据由轮荷传感器(11)测量并从轮荷传感器(11)发送的轮荷来计算所存储的上述指标的值，根据计算出的该指标的值来检测正在行驶的车辆的异常。

Description

车辆的异常检测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的异常检测方法和装置。尤其是涉及一种能够容易且廉价地检测正在行驶的车辆的异常的车辆异常检测方法和装置。

背景技术

以往，为了提高铁道车辆的行驶安全性而进行如下一种在线实时监视(例如参照专利文献1和2)：在营运车辆(商业运营中的铁道车辆)上安装各种传感器，由传感器监视正行驶于营运线路的营运车辆的状态，由此在营运车辆行驶时检测营运车辆的异常。

然而，在上述方法中，要检测正在行驶的车辆的异常必须在所有车辆中安装传感器，传感器的保养、检查等花费时间。因此，存在无法容易地检测车辆的异常且需要巨额的费用的问题。

专利文献1：日本特开2009-220815号公报

专利文献2：日本特开2011-51518号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决所述的现有技术问题而完成的，其课题在于提供一种能够容易且廉价地检测正在行驶的车辆的异常的方法和装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的发明人们对不是在车辆上安装传感器而是在车辆所行驶的轨道上设置传感器的情形进行了研究。而且，得到如下知识：在将测量车辆所具有的车轮的轮荷的轮荷传感器设置于轨道上的情况下，由该轮荷传感器测量的轮荷的平衡会由于特定的车辆异常而失衡；以及根据车辆异常的类型不同，轮荷失衡的方式不同。

本发明是基于上述的本发明人的知识而完成的。即，本发明提供一种车辆的异常检测方法，在具备多个台车的车辆行驶于轨道上时检测该车辆的异常，各台车具有一对以上的左右车轮，该车辆的异常检测方法的特征在于，包括以下步骤：设置步骤，在上述轨道上预先设置用于测量车轮的轮荷的轮荷传感器；指标定义步骤，根据车辆异常的类型来预先决定用于检测上述车辆异常的指标，该指标由至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷表示；测量步骤，由设置于上述轨道上的轮荷传感器测量至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷；以及检测步骤，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷来计算在上述指标定义步骤中决定的指标的值，根据计算出的该指标的值来检测正在行驶的上述车辆的异常。

在本发明中，在轨道上设置轮荷传感器是指在构成轨道的左右路轨上安装轮荷传感器。

根据本发明，根据由设置在轨道上的轮荷传感器测量出的轮荷来检测车辆的异常，因此与针对各车辆安装传感器的情况相比，能够容易且廉价地检测车辆的异常。另外，由于决定与车辆异常的类型相应的指标并根据基于测量出的轮荷计算出的该指标的值来检测车辆的异常，因此能够判断车辆异常的类型。

优选的是，上述车辆在前后具备一对台车，各台车在前后具有两对左右车轮，在上述指标定义步骤中，决定由至少一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷表示的指标，在上述测量步骤中，测量至少一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷。

根据所述的优选方法，使用由前后台车内的至少一方的台车所具有的四个车轮的轮荷表示的指标，因此能够期待指标的精度提高、即能够高精度地检测车辆的异常。

优选的是，在上述车辆在前后具备一对台车、各台车在前后具有两对左右车轮的情况下，在上述指标定义步骤中，如下述的式(1)那样决定上述车辆异常的类型是一系弹簧异常时的指标、即一系弹簧异常指标，在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述一系弹簧异常指标的值，在进行该计算得到的上述一系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了一系弹簧异常。

一系弹簧异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(1)

其中，在式(1)中，P1～P4是任一方的上述台车所具有的车轮的轮荷，P1是指台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

在本发明中，一系弹簧异常是指设置在台车上的一系弹簧的异常，例如是指设置在台车上的螺旋弹簧的损坏。

一系弹簧设置于各车轮上，当某一车轮的一系弹簧发生异常时，台车的施加于设置有该一系弹簧的车轮的重量会施加给在该车轮的前后方向或左右方向上与之邻接的车轮。例如，当台车的位于前方右侧的车轮的一系弹簧发生异常时，台车的施加于位于前方右侧的车轮的重量施加给位于前方左侧的车轮或位于后方右侧的车轮。这样，当发生一系弹簧异常时，其影响与在一个台车中的位置关系有关，会影响与发生了一系弹簧异常的车轮在前后方向或左右方向邻接的车轮。

因而，通过对台车的位于前方右侧和后方左侧的车轮各自的轮荷的合计(P1+P4)与台车的位于前方左侧和后方右侧的车轮各自的轮荷的合计(P2+P3)之差的绝对值进行评价，能够检测一系弹簧异常。因此，能够如式(1)那样决定一系弹簧异常指标。

根据上述的优选方法，能够容易且廉价地检测一系弹簧异常。

此外，在根据测量出的轮荷计算出的一系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时判断为正在行驶的车辆发生了一系弹簧异常的概念包括以下情形：在与一系弹簧异常指标具有相关关系的其它指标(例如将一系弹簧异常指标归一化而设为无量纲量所得到的指标)的值大于针对该其它指标预先决定的基准值时，判断为发生了一系弹簧异常。

另外，优选的是，在上述车辆在前后具备一对台车、各台车在前后具有两对左右车轮的情况下，在上述指标定义步骤中，如下述的式(2)那样决定上述车辆异常的类型是二系弹簧异常时的指标、即二系弹簧异常指标，在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述二系弹簧异常指标的值，在进行该计算得到的上述二系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了二系弹簧异常。

二系弹簧异常指标＝|(P1+P3+P6+P8)-(P2+P4+P5+P7)|…(2)

其中，在式(2)中，P1是指前方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指前方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指前方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指前方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷，P5是指后方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P6是指后方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P7是指后方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P8是指后方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

在本发明中，二系弹簧异常是指设置在台车上的二系弹簧的异常，例如是指设置在台车上的空气弹簧的异常。

二系弹簧分别设置在前后台车的左右，换言之设置在车辆的前后左右，当某一台车的二系弹簧发生异常而无法支承车辆的重量时，车辆的施加于设置有该台车的二系弹簧的一侧的车轮的重量会施加给在该二系弹簧的前后或左右方向上与之邻接的二系弹簧附近的车轮。

例如，当前方台车的右侧的二系弹簧发生异常时，车辆的施加于前方的台车的位于右侧的车轮(前后的车轮)的重量施加给前方的台车的位于左侧的车轮(前后的车轮)或后方的台车的位于右侧的车轮(前后的车轮)。这样，当发生二系弹簧异常时，其影响与在车辆中的位置关系有关，会影响与发生了异常的二系弹簧在前后方向或左右方向上邻接的二系弹簧附近的车轮。

因而，通过对前方的台车的位于右侧的车轮和后方的台车的位于左侧的车轮各自的轮荷的合计(P1+P3+P6+P8)与前方的台车的位于左侧的车轮和后方的台车的位于右侧的车轮各自的轮荷的合计(P2+P4+P5+P7)之差的绝对值进行评价，能够检测二系弹簧异常。因此，能够如式(2)那样决定二系弹簧异常指标。

根据上述的优选方法，能够容易且廉价地检测二系弹簧异常。

此外，在根据测量出的轮荷计算出的二系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时判断为正在行驶的车辆发生了二系弹簧异常的概念包括以下情形：与二系弹簧异常指标具有相关关系的其它指标(例如将二系弹簧异常指标归一化而设为无量纲量所得到的指标)的值大于针对该其它指标预先决定的基准值时，判断为发生了二系弹簧异常。

并且，优选的是，在上述车辆在前后具备一对台车、各台车在前后具有两对左右车轮的情况下，在上述指标定义步骤中，如下述的式(3)、式(4)、式(5)以及式(6)那样分别决定作为上述车辆异常的类型是静止轮荷失衡异常时的指标的第一静止轮荷失衡异常指标、第二静止轮荷失衡异常指标、第三静止轮荷失衡异常指标以及第四静止轮荷失衡异常指标，在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述第一静止轮荷失衡异常指标～上述第四静止轮荷失衡异常指标的值，在进行该计算得到的上述第一静止轮荷失衡异常指标～上述第四静止轮荷失衡异常指标的值的任一个大于预先决定的各自的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了静止轮荷失衡异常。

第一静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3+P5+P7)-(P2+P4+P6+P8)|…(3)

第二静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(4)

第三静止轮荷失衡异常指标＝|(P5+P8)-(P6+P7)|…(5)

第四静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3)+(P6+P8)-(P2+P4)-(P5+P7)|…(6)

其中，在式(3)～式(6)中，P1是指前方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指前方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指前方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指前方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷，P5是指后方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P6是指后方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P7是指后方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P8是指后方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

在本发明中，静止轮荷失衡异常是指车辆的施加于车辆所具有的八个车轮的重量失去平衡的异常。

静止轮荷失衡异常的类型存在车辆的左右偏心、台车的扭曲以及车辆的扭曲等。

车辆的左右偏心为车辆的位于右侧的车轮的轮荷的合计与车辆的位于左侧的车轮的轮荷的合计失去平衡，因此与车辆的左右偏心对应的静止轮荷失衡异常的指标(第一静止轮荷失衡异常指标)能够用式(3)表示。

台车的扭曲为位于一个台车的两个对角方向中的一个对角方向的车轮的轮荷的合计与位于另一个对角方向的车轮的轮荷的合计失去平衡，因此与台车的扭曲对应的静止轮荷失衡异常的指标(第二静止轮荷失衡异常指标和第三静止轮荷失衡异常指标)能够用式(4)和式(5)表示。

车辆的扭曲为位于车辆的两个对角方向中的一个对角方向的车轮的轮荷的合计与位于另一个对角方向的车轮的轮荷的合计失去平衡，因此与车辆的扭曲对应的静止轮荷失衡异常的指标(第四静止轮荷失衡异常指标)能够用式(6)表示。

根据上述的优选方法，能够容易且廉价地检测静止轮荷失衡异常。

此外，在根据测量出的轮荷计算出的任一个静止轮荷失衡异常指标的值大于预先决定的基准值时判断为正在行驶的车辆发生了静止轮荷失衡异常的概念包括以下情形：与各静止轮荷失衡异常指标具有相关关系的其它指标(例如将各静止轮荷失衡异常指标归一化而设为无量纲量所得到的指标)大于针对该其它指标预先决定的基准值时，判断为发生了静止轮荷失衡异常。

为了测量车辆所具有的车轮的轮荷，只要在构成轨道的左右路轨上安装一对轮荷传感器即可，通过依次测量通过设置有轮荷传感器的位置的车轮的轮荷，能够测量车辆所具有的所有车轮的轮荷，因此能够根据测量出的轮荷计算与车辆异常的类型相应的指标的值。此时，即使安装在左右路轨上的各轮荷传感器的位置在车辆的行驶方向上在前后方向上彼此错开，也能够根据由各轮荷传感器测量出的轮荷计算指标的值。然而，当安装在左右路轨上的各轮荷传感器的位置在车辆的行驶方向上在前后方向上彼此错开时，由各轮荷传感器测量出的轮荷不是同时测量出的轮荷，因此无法高精度地测量轮荷的左右平衡，计算出的指标的值的精度有可能变差。

因此，优选的是，在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量任一个上述台车所具有的前后任一对车轮的轮荷。具体地说，例如只要在与左右路轨正交的直线上安装一对上述轮荷传感器即可。

根据所述的优选方法，由于在轨道的左右路轨上将轮荷传感器安装成能够同时测量一个台车所具有的一对左右车轮的轮荷，因此能够高精度地测量轮荷的左右平衡，计算出的指标的值的精度变好。另外，轮荷传感器一对即可，因此能够实现低成本。

或者，优选的是，在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量任一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷。具体地说，只要在左右路轨的与上述台车所具有的四个车轮的配置位置相应的位置安装四个上述轮荷传感器即可。

根据所述的优选方法，由于能够同时测量一个台车所具有的四个车轮的轮荷，因此能够高精度地计算由台车所具有的四个车轮的轮荷表示的指标的值、例如一系弹簧异常指标的值。

或者，优选的是，在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量上述车辆所具有的八个车轮的轮荷。具体地说，只要在左右路轨的与上述车辆所具有的八个车轮的配置位置相应的位置安装八个上述轮荷传感器即可。

根据所述的优选方法，由于能够同时测量车辆所具有的八个车轮的轮荷，因此能够高精度地计算由车辆所具有的八个车轮的轮荷表示的指标的值、例如二系弹簧异常指标的值、静止轮荷失衡异常指标的值。

作为上述轮荷传感器，能够使用包括应变计的传感器、负荷传感器。

另外，为了解决上述课题，本发明还作为车辆的异常检测装置来提供，该车辆的异常检测装置在具备多个台车的车辆行驶于轨道上时检测该车辆的异常，各台车具有一对以上的左右车轮，该车辆的异常检测装置的特征在于，具备：轮荷传感器，其设置在上述轨道上，用于测量上述车辆所具有的车轮的轮荷；以及运算部，其与上述轮荷传感器连接，其中，在上述运算部中预先存储有用于检测车辆异常的指标，该指标由至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷表示，是根据上述车辆异常的类型来决定的，上述运算部根据由上述轮荷传感器测量并从上述轮荷传感器发送的轮荷来计算所存储的上述指标的值，根据计算出的该指标的值来检测正在行驶的上述车辆的异常。

发明的效果

根据本发明，能够容易且廉价地检测正在行驶的车辆的异常。

附图说明

图1是概要性地表示本发明的一个实施方式所涉及的车辆的异常检测方法所使用的车辆异常检测装置的一例的结构图。

图2是说明图1所示的车辆异常检测装置所具备的设置在路轨上的轮荷传感器的具体结构的图。图2的(a)是表示构成轮荷传感器的应变计被安装(粘贴)在路轨上的状态的图，图2的(b)是应变计的连线图，图2的(c)是表示由应变计测量出的轮荷的波形的图。

图3是表示车辆的一例的概要结构图。

图4是构成图3所示的车辆的台车的概要结构图。

图5是表示一系弹簧正常的情况和损坏的情况下的归一化一系弹簧异常指标的值的曲线图。

图6是表示二系弹簧正常的情况和发生了故障的情况下的归一化二系弹簧异常指标的值的曲线图。

具体实施方式

下面，适当地参照添附附图并说明本发明的一个实施方式所涉及的车辆的异常检测方法。

图1是概要性地表示本实施方式所涉及的车辆的异常检测方法所使用的车辆异常检测装置的一例的结构图。

本实施方式的车辆异常检测装置1具备：轮荷传感器11，其被安装在构成轨道的左右路轨R上，用于测量车辆2所具有的车轮3的轮荷；以及与轮荷传感器11连接的运算部12。运算部12根据由轮荷传感器11测量并从轮荷传感器11发送的轮荷，来计算后述的用于检测车辆异常的指标的值。

轮荷传感器11例如使用应变计13构成。在本实施方式中，列举使用由应变计13构成的传感器作为轮荷传感器11的情况进行说明。在运算部12中存储用于检测车辆异常的指标的计算式，安装有根据由轮荷传感器11测量出的轮荷基于上述计算式计算指标的值的程序。

图2是说明图1所示的车辆异常检测装置所具备的设置在路轨上的轮荷传感器的具体结构的图。图2的(a)是表示构成轮荷传感器的应变计被安装(粘贴)在路轨上的状态的图，图2的(b)是应变计的接线图，图2的(c)是表示由应变计测量出的轮荷的波形的图。在图2的(a)中，在图的上下展开示出粘贴有应变计的路轨的两侧面的侧视图。

在本实施方式中，将4个由相互正交的一对应变计13构成的正交式电阻应变计(合计八个应变计)在路轨R的两侧的侧面(腹部)各粘贴两个。各应变计13相对于中性轴倾斜45°。一个轮荷传感器11使用像这样粘贴在路轨R上的4个正交式电阻应变计构成。进一步说明轮荷传感器11时，轮荷传感器11由8个应变计13、将各应变计13连接的导线以及将导线覆盖的屏蔽体等构成。

当将4个该正交式电阻应变计如图2的(b)所示那样连接来记录车轮通过时的应变波形时，路轨R的测量截面的应变波形被消除或合成而记录如图2的(c)所示那样的凸起状的波形。该凸起状的波形的高度与轮荷成比例。

在构成轨道的左右路轨R上安装一对轮荷传感器11。通过轮荷传感器11依次测量所通过的车轮3的轮荷，能够测量车辆2所具有的所有车轮3的轮荷。因此，运算部12能够根据轮荷传感器11所测量出的轮荷计算与后述的车辆异常的类型相应的指标的值。这样，轮荷传感器11一对即可，因此能够低成本地形成车辆异常检测装置1。

图3是表示车辆的一例的概要结构图，图4是构成图3所示的车辆的台车的概要结构图。

车辆2在前后具备一对台车4，该台车4在前后左右分别具有车轮3。

各车轮3被一系弹簧5支承。作为一系弹簧5，例如能够使用螺旋弹簧51。在本实施方式中，列举使用螺旋弹簧51作为一系弹簧5的情况进行说明。各台车4在左右具有二系弹簧6。作为二系弹簧6，例如能够使用空气弹簧61。在本实施方式中，列举使用空气弹簧61作为二系弹簧6的情况进行说明。

此外，在下面的说明中，P1是指前方的台车4的位于前方右侧的车轮3的轮荷，P2是指前方的台车4的位于前方左侧的车轮3的轮荷，P3是指前方的台车4的位于后方右侧的车轮3的轮荷，P4是指前方的台车4的位于后方左侧的车轮3的轮荷，P5是指后方的台车4的位于前方右侧的车轮3的轮荷，P6是指后方的台车4的位于前方左侧的车轮3的轮荷，P7是指后方的台车4的位于后方右侧的车轮3的轮荷，P8是指后方的台车4的位于后方左侧的车轮3的轮荷。

为了检测正在行驶的车辆2的异常，如上所述那样预先在轨道上设置用于测量车轮3的轮荷的轮荷传感器11(设置步骤)。然后，根据车辆异常的类型预先决定用于检测车辆异常的指标(指标定义步骤)，该指标由至少一方的台车4所具有的四个车轮3的轮荷表示。预先决定的指标(指标的计算式)如上所述那样被存储在运算部12中。

下面，说明车辆异常的类型为一系弹簧异常的情况下的异常检测方法。

当某一个车轮3的一系弹簧5即螺旋弹簧51例如由于损坏而无法支承轮荷时，台车4的施加于设置有该螺旋弹簧51的车轮3的重量会施加给在该车轮3的前后方向或左右方向上与之邻接的车轮3。

例如，当台车4的位于前方右侧的车轮3的螺旋弹簧51损坏时，台车4的施加于位于前方右侧的车轮3的台车4的重量施加给位于前方左侧的车轮3或位于后方右侧的车轮3。这样，当发生一系弹簧异常时，其影响与在一个台车4中的位置关系有关，会影响与发生了一系弹簧异常的车轮3在前后方向或左右方向邻接的车轮3。

因而，通过对前方的台车4的位于前方右侧和后方左侧的车轮3各自的轮荷的合计(P1+P4)与前方的台车4的位于前方左侧和后方右侧的车轮3各自的轮荷的合计(P2+P3)之差的绝对值进行评价，或者对后方的台车4的位于前方右侧和后方左侧的车轮3各自的轮荷的合计(P5+P8)与后方的台车4的位于前方左侧和后方右侧的车轮3各自的轮荷的合计(P6+P7)之差的绝对值进行评价，能够检测一系弹簧异常。因此，能够如式(11)和式(12)那样决定一系弹簧异常指标。

一系弹簧异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(11)

一系弹簧异常指标＝|(P5+P8)-(P6+P7)|…(12)

这些一系弹簧异常指标的计算式被预先存储在运算部12中。这样，由四个车轮的轮荷表示指标，因此指标的精度提高，能够期待高精度地检测车辆2的异常。

然后，由设置在轨道上的轮荷传感器11测量前方和后方的台车4中的至少一方的台车4所具有的四个车轮3的轮荷P1～P4和/或P5～P8(测量步骤)。

由轮荷传感器11测量出的轮荷P1～P4和/或P5～P8从轮荷传感器11发送到运算部12，运算部12根据上述的式(11)和/或式(12)，通过预先安装的程序来计算一系弹簧异常指标的值。如果计算出的一系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值，则操作员判断为发生了一系弹簧异常(检测步骤)。或者，也能够采用如下结构：在运算部12中预先存储基准值，如果计算出的一系弹簧异常指标的值大于所存储的基准值，则运算部12自动判断为发生了一系弹簧异常。此外，进行判断的基准值只要根据设置有轮荷传感器11的位置的轨道的曲率、车辆的重量来决定即可。

通过这样，能够根据由设置在路轨上的轮荷传感器11测量出的轮荷来计算一系弹簧异常指标的值，根据计算出的一系弹簧异常指标的值来判断是否发生一系弹簧异常，因此与在车辆上安装传感器的情况相比，能够容易且廉价地检测一系弹簧异常。

接着，说明车辆异常的类型为二系弹簧异常的情况下的异常检测方法。

二系弹簧6即空气弹簧61分别设置在前后的台车4的左侧和右侧，换言之设置在车辆2的前后左右。当某一个台车4的空气弹簧61发生了异常而无法支承车辆的重量时，车辆的施加于该台车4的设置有空气弹簧61的一侧的车轮3的重量会施加给在该空气弹簧61的前后方向或左右方向上与之邻接的空气弹簧61附近的车轮3。

例如，当前方的台车4的右侧的空气弹簧61发生异常时，车辆的施加于前方的台车4的位于右侧的车轮(前后的车轮)3的重量施加给前方的台车4的位于左侧的车轮(前后的车轮)3或后方的台车4的位于右侧的车轮3(前后的车轮)。这样，当空气弹簧61发生异常时，其影响与在车辆2中的位置关系有关系，会影响与发生了异常的空气弹簧61在前后方向或左右方向上邻接的空气弹簧61附近的车轮3。

因而，通过对前方的台车4的位于右侧的车轮3和后方的台车4的位于左侧的车轮3各自的轮荷的合计(P1+P3+P6+P8)与前方的台车4的位于左侧的车轮3和后方的台车4的位于右侧的车轮3各自的轮荷的合计(P2+P4+P5+P7)之差的绝对值进行评价，能够检测二系弹簧异常。因此，能够如式(13)那样决定二系弹簧异常指标。

二系弹簧异常指标＝|(P1+P3+P6+P8)-(P2+P4+P5+P7)|…(13)

该二系弹簧异常指标的计算式被预先存储在运算部12中。

然后，由设置在轨道上的轮荷传感器11测量车辆2所具有的八个车轮3的轮荷P1～P8(测量步骤)。

由轮荷传感器11测量出的轮荷数据P1～P8从轮荷传感器11发送到运算部12，运算部12根据上述的式(13)，通过预先安装的程序来计算二系弹簧异常指标的值。如果计算出的二系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值，则操作员判断为发生了二系弹簧异常(检测步骤)。或者，也能够采用如下结构：在运算部12中预先存储有基准值，如果计算出的二系弹簧异常指标的值大于所存储的基准值，则运算部12自动判断为发生了二系弹簧异常。此外，进行判断的基准值只要根据设置有轮荷传感器11的位置的轨道的曲率、车辆的重量来决定即可。

通过这样，能够根据由设置在路轨上的轮荷传感器11测量出的轮荷来计算二系弹簧异常指标的值，根据计算出的二系弹簧异常指标的值来判断是否产生了二系弹簧异常，因此，与在车辆上安装传感器的情况相比，能够容易且廉价地检测二系弹簧异常。

最后说明车辆异常的类型为静止轮荷失衡异常的情况下的异常检测方法。

静止轮荷失衡异常是指车辆2的施加于车辆2所具有的八个车轮的重量失去平衡的异常，静止轮荷失衡异常的类型存在车辆2的左右偏心、台车4的扭曲以及车辆2的扭曲等。

车辆2的左右偏心为车辆2的位于右侧的车轮3的轮荷的合计与车辆2的位于左侧的车轮3的轮荷的合计失去平衡，因此与车辆2的左右偏心对应的静止轮荷失衡异常的指标(第一静止轮荷失衡异常指标)能够用式(14)表示。

第一静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3+P5+P7)-(P2+P4+P6+P8)|…(14)

台车4的扭曲为位于一个台车4的两个对角方向中的一个对角方向的车轮3的轮荷的合计与位于另一个对角方向的车轮3的轮荷的合计失去平衡，因此与台车4的扭曲对应的静止轮荷失衡异常的指标(第二静止轮荷失衡异常指标和第三静止轮荷失衡异常指标)能够用式(15)和式(16)表示。

第二静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(15)

第三静止轮荷失衡异常指标＝|(P5+P8)-(P6+P7)|…(16)

车辆2的扭曲为位于车辆2的两个对角方向中的一个对角方向的车轮3的轮荷的合计与位于另一个对角方向的车轮3的轮荷的合计失去平衡，因此与车辆2的扭曲对应的静止轮荷失衡异常的指标(第四静止轮荷失衡异常指标)能够用式(17)表示。

第四静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3)+(P6+P8)-(P2+P4)-(P5+P7)|…(17)

这些第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的计算式被预先存储在运算部12中。

然后，由设置在轨道上的轮荷传感器11测量车辆2所具有的八个车轮3的轮荷P1～P8(测量步骤)。

由轮荷传感器11测量出的轮荷数据P1～P8从轮荷传感器11发送到运算部12，运算部12根据上述的式(14)～式(17)，通过预先安装的程序来计算第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的值。如果计算出的第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的值中的任一个大于预先决定的各自的基准值，则操作员判断为发生了静止轮荷失衡异常(检测步骤)。或者，也能够采用如下结构：在运算部12中预先存储各基准值，如果计算出的第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的值中的任一个大于所存储的各自的基准值，则运算部12自动判断为发生了静止轮荷失衡异常。此外，进行判断的基准值只要根据设置轮荷传感器11的位置的轨道的曲率、车辆的重量来决定即可。

通过这样，能够根据由设置在路轨上的轮荷传感器11测量出的轮荷来计算第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的值，根据计算出的第一静止轮荷失衡异常指标～第四静止轮荷失衡异常指标的值来判断有无静止轮荷失衡异常，因此，与在车辆上安装传感器的情况相比，能够容易且廉价地检测静止轮荷失衡异常。

此外，在上述的各检测步骤中，由运算部12计算与车辆异常的类型相应的指标的值，但是也能够不使用运算部12而由人查看所测量出的轮荷来进行计算。

在本实施方式中，将一对轮荷传感器11安装在左右路轨R上来测量轮荷，即使各轮荷传感器11的安装位置在车辆2的行驶方向上在前后方向上彼此错开，也能够根据由各轮荷传感器11测量出的轮荷计算各指标的值。然而，当各轮荷传感器11的位置在前后方向上彼此错开时，由各轮荷传感器11测量出的轮荷不是同时测量出的轮荷，因此无法高精度地测量轮荷的左右平衡，计算出的各指标的值的精度有可能变差。

因此，优选的是，在路轨R上将轮荷传感器11安装为能够同时测量台车4所具有的一对左右车轮的轮荷。具体地说，例如只要在与左右的路轨R正交的直线上安装一对轮荷传感器11即可。由此，能够高精度地测量轮荷的左右平衡，计算出的各指标的值的精度变好。

或者，也可以在路轨R上将轮荷传感器11安装为能够同时测量前后任一方的台车4所具有的四个车轮3的轮荷。具体地说，只要在左右路轨R的与台车4所具有的四个车轮3的配置位置相应的位置安装四个轮荷传感器11即可。这样，能够同时测量一个台车4所具有的四个车轮3的轮荷，因此能够高精度地计算由台车4所具有的四个车轮3的轮荷表示的指标的值、例如一系弹簧异常指标的值。

或者，也可以在路轨R上将轮荷传感器11安装为能够同时测量车辆2所具有的八个车轮3的轮荷。具体地说，只要在左右路轨R的与车辆2所具有的八个车轮3的配置位置相应的位置安装八个轮荷传感器11即可。这样，能够同时测量车辆2所具有的八个车轮3的轮荷，因此能够高精度地计算由车辆2所具有的八个车轮3的轮荷表示的指标的值、例如二系弹簧异常指标的值、静止轮荷失衡异常指标的值。

在本实施方式中，作为轮荷传感器11，例示了使用应变计13构成的传感器，但是也可以使用负荷传感器作为轮荷传感器11。在使用负荷传感器作为轮荷传感器11的情况下，能够将负荷传感器设置在路轨R下来测量轮荷。

另外，在本实施方式中，将车辆2的结构设为在前后具备一对前后左右分别具有车轮(前后具有双轴车轮)的台车的结构，但是也可以设为其它结构。

例如，作为车辆的结构，也可以是在前后具备一对具有一对左右车轮(单轴车轮)的台车的结构、在前后具备一对具有三轴车轮的台车的结构、在前后具有三个前后具有双轴车轮的台车的结构。无论是哪种结构的车辆，只要根据车辆异常的类型决定至少由各台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷表示的指标即可。

<实施例1>

如下述那样设定车辆的行驶速度和乘车状况的条件来对螺旋弹簧正常的情况和损坏的情况下的一系弹簧异常指标的值的变化进行了调查。车辆行驶的轨道设为半径120m的圆曲线区间。关于螺旋弹簧的损坏，使前方的台车的前方的外轨侧和内轨侧的各车轮的螺旋弹簧损坏。对前方的台车的车轮测量了轮荷。

行驶速度设为10km/h、40km/h这两个条件。

乘车状况设为空车、定员、250％满载(定员的250％的乘车人数)这三个条件。

然后，为了易于比较各条件的影响，不是调查用上述的式(11)表示的一系弹簧异常指标的值本身，而是对于将一系弹簧异常指标通过下式进行归一化所得到的归一化一系弹簧异常指标的值，调查其值在螺旋弹簧正常的情况和损坏的情况下的变化。

归一化一系弹簧异常指标＝|(一系弹簧异常指标-正常时台车扭曲成分)|/(基准车辆重量的一半)

其中，正常时台车扭曲成分是指在一系弹簧正常的情况下在空车状态且行驶速度为40km/h时的下式的值。

正常时台车扭曲成分＝|(P1+P4)-(P2+P3)|

另外，基准车辆重量是每一个台车的空车载重。

图5是表示一系弹簧正常的情况和损坏的情况下的归一化一系弹簧异常指标的值的曲线图。

如图5所示，无论是外轨侧的车轮还是内轨侧的车轮，当螺旋弹簧损坏时，与车辆的行驶速度、乘车状况无关地，归一化一系弹簧异常指标的值都比正常时显著变大。

因而，可以说能够根据归一化一系弹簧异常指标检测一系弹簧异常。该归一化一系弹簧异常指标和一系弹簧异常指标具有正相关关系，因此当然可以说根据一系弹簧异常指标也能够检测一系弹簧异常。

这样，使用归一化一系弹簧异常指标检测一系弹簧异常实质上等同于使用一系弹簧异常指标检测一系弹簧异常。

<实施例2>

如下述那样设定车辆的行驶速度和乘车状况的条件来对空气弹簧正常的情况和发生了故障的情况下的二系弹簧异常指标的值的变化进行了调查。将车辆行驶的轨道设为半径120m的圆曲线区间。关于空气弹簧的故障，故意使前方的台车的左侧或右侧的空气弹簧的排气系统或供气系统发生故障。

行驶速度设为10km/h、40km/h这两个条件。

乘车状况设为空车、定员、250％满载(定员的250％的乘车人数)这三个条件。

然后，为了易于比较各条件的影响，不是调查用上述的式(13)表示的二系弹簧异常指标的值本身，而是对于将二系弹簧异常指标通过下式归一化所得到的归一化二系弹簧异常指标的值，调查其值在空气弹簧正常的情况和发生故障的情况下的变化。

归一化二系弹簧异常指标＝|(二系弹簧异常指标-正常时车辆扭曲成分)|/(基准车辆重量)

其中，正常时车辆扭曲成分是指在二系弹簧正常的情况下在空车状态且行驶速度为40km/h时的下式的值。

正常时车辆扭曲成分＝|(P1+P3+P6+P8)-(P2+P4+P5+P7)|

另外，基准车辆重量是每一个台车的空车载重。

图6是表示二系弹簧正常的情况和发生故障的情况下的归一化二系弹簧异常指标的值的曲线图。图6所示的“前内轨排气”是指使前方的台车的内轨侧的空气弹簧的排气系统发生故障的情况，“前外轨排气”是指使前方的台车的外轨侧的空气弹簧的排气系统发生故障的情况，“前内轨供气”是指使前方的台车的内轨侧的空气弹簧的供气系统发生故障的情况，“前外轨供气”是指使前方的台车的外轨侧的空气弹簧的供气系统发生故障的情况。

如图6所示，无论是外轨侧还是内轨侧，当空气弹簧的排气系统或供气系统发生故障时，与车辆的行驶速度、乘车状况无关地，归一化二系弹簧异常指标的值都比正常时显著变大。

因而，可以说能够根据归一化二系弹簧异常指标检测二系弹簧异常。该归一化二系弹簧异常指标和二系弹簧异常指标具有正相关关系，因此当然可以说根据二系弹簧异常指标也能够检测二系弹簧异常。

这样，使用归一化二系弹簧异常指标检测二系弹簧异常实质上等同于使用二系弹簧异常指标检测二系弹簧异常。

附图标记说明

2：车辆；3：车轮；4：台车；11：轮荷传感器；13：应变计。

Claims (11)

1.一种车辆的异常检测方法，在具备多个台车的车辆行驶于轨道上时检测该车辆的异常，各台车具有一对以上的左右车轮，该车辆的异常检测方法的特征在于，包括以下步骤：

设置步骤，在上述轨道上预先设置用于测量车轮的轮荷的轮荷传感器；

指标定义步骤，根据车辆异常的类型来预先决定用于检测上述车辆异常的指标，该指标由至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷表示；

测量步骤，由设置于上述轨道上的轮荷传感器测量至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷；以及

检测步骤，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷来计算在上述指标定义步骤中决定的指标的值，根据计算出的该指标的值来检测正在行驶的上述车辆的异常。

2.根据权利要求1所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

上述车辆在前后具备一对台车，各台车在前后具有两对左右车轮，

在上述指标定义步骤中，决定由至少一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷表示的指标，

在上述测量步骤中，测量至少一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷。

3.根据权利要求2所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述指标定义步骤中，如下述的式(1)那样决定上述车辆异常的类型是一系弹簧异常时的指标、即一系弹簧异常指标，

在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述一系弹簧异常指标的值，在进行该计算得到的上述一系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了一系弹簧异常，

一系弹簧异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(1)

其中，在式(1)中，P1～P4是任一个上述台车所具有的车轮的轮荷，P1是指台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

4.根据权利要求2所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述指标定义步骤中，如下述的式(2)那样决定上述车辆异常的类型是二系弹簧异常时的指标、即二系弹簧异常指标，

在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述二系弹簧异常指标的值，在进行该计算得到的上述二系弹簧异常指标的值大于预先决定的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了二系弹簧异常，

二系弹簧异常指标＝|(P1+P3+P6+P8)-(P2+P4+P5+P7)|…(2)

其中，在式(2)中，P1是指前方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指前方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指前方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指前方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷，P5是指后方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P6是指后方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P7是指后方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P8是指后方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

5.根据权利要求2所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述指标定义步骤中，如下述的式(3)、式(4)、式(5)以及式(6)那样分别决定作为上述车辆异常的类型是静止轮荷失衡异常时的指标的第一静止轮荷失衡异常指标、第二静止轮荷失衡异常指标、第三静止轮荷失衡异常指标以及第四静止轮荷失衡异常指标，

在上述检测步骤中，根据在上述测量步骤中测量出的轮荷，计算上述第一静止轮荷失衡异常指标～上述第四静止轮荷失衡异常指标的值，在进行该计算得到的上述第一静止轮荷失衡异常指标～上述第四静止轮荷失衡异常指标的值的任一个大于预先决定的各自的基准值时，判断为正在行驶的上述车辆发生了静止轮荷失衡异常，

第一静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3+P5+P7)-(P2+P4+P6+P8)|…(3)

第二静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P4)-(P2+P3)|…(4)

第三静止轮荷失衡异常指标＝|(P5+P8)-(P6+P7)|…(5)

第四静止轮荷失衡异常指标＝|(P1+P3)+(P6+P8)-(P2+P4)-(P5+P7)|…(6)

其中，在式(3)～式(6)中，P1是指前方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P2是指前方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P3是指前方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P4是指前方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷，P5是指后方的台车的位于前方右侧的车轮的轮荷，P6是指后方的台车的位于前方左侧的车轮的轮荷，P7是指后方的台车的位于后方右侧的车轮的轮荷，P8是指后方的台车的位于后方左侧的车轮的轮荷。

6.根据权利要求2～5中的任一项所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量任一个上述台车所具有的前后任一对车轮的轮荷。

7.根据权利要求2～5中的任一项所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量任一个上述台车所具有的四个车轮的轮荷。

8.根据权利要求2～5中的任一项所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

在上述设置步骤中，在上述轨道上将上述轮荷传感器设置成能够同时测量上述车辆所具有的八个车轮的轮荷。

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

作为上述轮荷传感器，使用包括应变计的传感器。

10.根据权利要求1～8中的任一项所述的车辆的异常检测方法，其特征在于，

作为上述轮荷传感器，使用负荷传感器。

11.一种车辆的异常检测装置，在具备多个台车的车辆行驶于轨道上时检测该车辆的异常，各台车具有一对以上的左右车轮，该车辆的异常检测装置的特征在于，具备：

轮荷传感器，其设置在上述轨道上，用于测量上述车辆所具有的车轮的轮荷；以及

运算部，其与上述轮荷传感器连接，

其中，在上述运算部中预先存储有用于检测车辆异常的指标，该指标由至少一个上述台车所具有的一对以上的左右车轮的轮荷表示，是根据上述车辆异常的类型来决定的，

上述运算部根据由上述轮荷传感器测量并从上述轮荷传感器发送的轮荷来计算所存储的上述指标的值，根据计算出的该指标的值来检测正在行驶的上述车辆的异常。