JP2002211396A

JP2002211396A - 脱線検出装置

Info

Publication number: JP2002211396A
Application number: JP2001006632A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kato; 正道加藤; Yayoi Misu; 弥生三須; Fumio Eguchi; 文夫江口; Shinko Ono; 真弘大野; Tomoharu Kaminaga; 智治神長; Kenichi Hirabayashi; 健一平林; Naoki Kawada; 直樹河田
Original assignee: Tokyu Car Corp; East Japan Railway Co
Current assignee: Tokyu Car Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】迅速かつ適切な脱線の検出が行える脱線検出
装置を提供すること。【解決手段】軌道上を走行する鉄道車両の脱線を検出
する装置であって、車両の車体に設置される加速度セン
サにより車体に加わる加速度を検出し、その加速度から
特定周波数帯の信号を抽出した後、特定周波数帯の信号
が所定時間内に所定レベルを超えた回数を積算し（Ｓ２
２）、その積算回数が予め設定した所定回数を超えたと
きに車両が脱線したと判定する（Ｓ２６、Ｓ３０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軌道上を走行する
鉄道車両の脱線を検出する脱線検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、軌道上を走行する鉄道車両におい
て車両の脱線検出は、車両に乗車している乗務員が異常
振動を感じ、非常停止操作を行うなどした後、乗務員が
車両の状態を確認することにより行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな車両脱線の検出手法では、中間車両など乗車員が乗
車していない車両では脱線検出が遅れるという問題があ
る。また、車両の円滑な運行の妨げにならないように、
非脱線時における誤検出をできるだけ無くし、適切に脱
線検出を行うことが望ましい。

【０００４】そこで本発明は、このような技術課題を解
決するためになされたものであって、迅速かつ適切な脱
線の検出が行える脱線検出装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
脱線検出装置は、軌道上を走行する鉄道車両の脱線を検
出する装置であって、車両の車体に設置され、車体に加
わる加速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手
段の出力信号から特定周波数帯の信号を抽出する信号抽
出手段と、特定周波数帯の信号が所定時間内に所定レベ
ルを超えた回数を積算し、その積算回数が予め設定した
所定回数を超えたときに、車両が脱線したと判定する判
定手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】また本発明に係る脱線検出装置は、信号抽
出手段により抽出される特定周波数帯の信号を一定時間
ごとにサンプリングするサンプリング手段を備え、判定
手段がサンプリング手段によりサンプリングされた特定
周波数帯の信号に基づいて車両の脱線を判定することを
特徴とする。

【０００７】また本発明に係る脱線検出装置は、加速度
検出手段の出力信号を一定時間ごとにサンプリングする
サンプリング手段を備え、信号抽出手段がサンプリング
手段によりサンプリングされた加速度検出手段の出力信
号から特定周波数帯の信号を抽出することを特徴とす
る。

【０００８】これらの発明によれば、鉄道車両の脱線時
に生ずる加速度に基づいて脱線判定を行うため、車両の
脱線を迅速に検出することが可能である。また、その
際、車体に加わる加速度における特定周波数帯の信号成
分が所定時間内に所定レベルを所定回数超えたときに車
両が脱線したと判断するため、誤検出が防止でき正確な
脱線検出が可能となる。

【０００９】また本発明に係る脱線検出装置は、前述の
判定手段が所定レベルを車両の車速に応じて変化させる
ことを特徴とする。また本発明に係る脱線検出装置は、
前述の判定手段が所定回数を車両の車速に応じて変化さ
せることを特徴とする。また本発明に係る脱線検出装置
は、前述の判定手段が所定レベル及び所定回数の双方を
車両の車速に応じて変化させることを特徴とする。

【００１０】これらの発明によれば、脱線判定の基準と
なる値を車速に応じて変化させるため、非脱線時におけ
る誤検出の防止及び脱線時における確実な脱線検出が可
能となり、適切な脱線検出が実現できる。

【００１１】また本発明に係る脱線検出装置は、車両の
軌道上の位置を検出する位置検出手段とを備え、判定手
段が軌道上の位置ごとに所定レベルが設定され、その位
置ごとの所定レベルを用いて車両の脱線判定を行うこと
を特徴とする。

【００１２】また本発明に係る脱線検出装置は、車両の
軌道上の位置を検出する位置検出手段とを備え、判定手
段が軌道上の位置ごとに所定回数が設定され、その位置
ごとの所定回数を用いて車両の脱線判定を行うことを特
徴とする。

【００１３】また本発明に係る脱線検出装置は、車両の
軌道上の位置を検出する位置検出手段とを備え、判定手
段が軌道上の位置ごとに所定レベル及び所定回数が設定
され、その位置ごとの所定レベル及び所定回数を用いて
車両の脱線判定を行うことを特徴とする。

【００１４】これらの発明によれば、脱線判定の基準と
なる値を車両の走行位置に応じて設定を変えるため、軌
道状況に応じた適切な脱線検出が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１６】（第一実施形態）図１に本実施形態に係る
脱線検出装置の構成図を示す。図２に本実施形態に係る
脱線検出装置における構成部品の配置の説明図を示す。

【００１７】図１に示すように、脱線検出装置１は、装
置全体の制御を行う制御器２を備えている。制御器２
は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体
として構成されている。ＲＯＭには、脱線検出処理ルー
チンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。

【００１８】また、脱線検出装置１には、加速度センサ
３が設けられている。加速度センサ３は、車両１０の車
体１０ａ（図２参照）に設置され車体１０ａに加わる加
速度を検出する加速度検出手段であり、車体１０ａに加
わる加速度に応じて加速度信号を出力する。加速度セン
サ３により車体１０ａの加速度を計測することにより、
車両１０の脱線により生ずる振動を検出することが可能
となる。加速度センサ３としては、少なくとも車体１０
ａの上下方向の加速度を検出できるものが用いられる。

【００１９】脱線検出装置１には、バンドパスフィルタ
４が設けられている。バンドパスフィルタ４は、加速度
センサ３の出力側に接続され、加速度センサ３の出力信
号を入力する。このバンドパスフィルタ４は、加速度セ
ンサ３の出力信号から特定周波数帯の信号を抽出する信
号抽出手段であり、例えばアナログフィルタが用いられ
る。ここで、特定周波数帯は、例えば６〜２０Ｈｚとさ
れる。

【００２０】このバンドパスフィルタ４により加速度信
号のうち特定周波数帯の成分を抽出することにより、脱
線判定に不要なノイズの低減が図れ、脱線により生ずる
加速度に基づきより正確に脱線判定を行うことが可能と
なる。

【００２１】脱線検出装置１には、速度センサ５が設け
られている。速度センサ５は、車両１０に設置され車両
１０の走行速度を検出する速度検出手段である。この速
度センサ５としては、例えば車両１０の車軸に取り付け
られ車速に応じて周波数が変化する速度発電機が用いら
れる。

【００２２】脱線検出装置１には、位置検出器６が設け
られている。位置検出器６は、車両１０に設置され車両
１０の走行位置を検出する位置検出手段である。位置検
出器６としては、例えば軌道側から発せられる信号を受
信するトランスポンダアンテナが用いられる。

【００２３】なお、車両１０の位置検出手段としては、
前述の位置検出器６のほか、ＡＴＣ（Automatic Train
Control）信号などを用いて位置検出するものであって
もよい。

【００２４】制御器２には、バンドパスフィルタ４から
出力される特定周波数の加速度信号、速度センサ５から
出力される速度信号及び位置検出器６から出力される車
両位置信号がそれぞれ入力される。そして、制御器２
は、これらの信号に基づいて脱線検出処理を行い、その
脱線検出処理の結果を車両走行制御装置１１に出力す
る。

【００２５】車両走行制御装置１１は、車両全体の走行
制御を行う装置であり、非常停止回路などを備えてい
る。脱線検出装置１の脱線検出処理により脱線している
と判断されたときには非常停止回路が作動し、車両を緊
急停車させる。また、車両走行制御装置１１にはモニタ
などの表示部１２が接続されている。この表示部１２
は、脱線検出装置１の脱線検出処理の結果に応じて車両
１０の脱線か否かの状態などを表示する。

【００２６】図２に示すように、脱線検出装置１は、軌
道のレール２０の上を走行する鉄道車両である車両１０
の車体１０ａに設置されている。車両１０は、車体１０
ａと、輪軸、台車などからなる走行装置１０ｂを備えて
構成されている。

【００２７】脱線検出装置１は、筐体９を備えており、
この筐体９内に制御器２、加速度センサ３、バンドパス
フィルタ４（図１参照）などが収容されている。このよ
うに、脱線検出装置１の制御器２、加速度センサ３、バ
ンドパスフィルタ４などを車体１０ａに設置することが
望ましい。

【００２８】例えば、制御器２、加速度センサ３、バン
ドパスフィルタ４などを走行装置１０ｂに設置すると、
通常走行時の振動の激しいため、故障の原因となりやす
く、その振動に耐え得る構造とした場合には装置のコス
トアップを招くこととなる。一方、制御器２、加速度セ
ンサ３、バンドパスフィルタ４などを車体１０ａに設置
することにより、装置の故障発生を低減でき、振動対策
も容易となる。

【００２９】なお、加速度センサ３は、筐体９内に収容
せず、筐体９外に設置してもよい。この場合、加速度セ
ンサ３を同一の車体１０ａに複数設置してもよい。複数
設置することにより、より確実な脱線検出が可能とな
る。

【００３０】速度センサ５は、車両１０の車軸に設置さ
れ、位置検出器６は車両１０の底部に設置される。

【００３１】図３に車両全体の説明図を示す。

【００３２】本図に示すように、車両１０は、複数連結
されて走行する。各車両１０にそれぞれ脱線検出装置１
を設置することが望ましい。この場合、各車両１０の脱
線を正確、かつ、迅速に検出することが可能となる。各
脱線検出装置１は、最前及び最後の車両１０に設置され
る車両走行制御装置１１に接続されている。

【００３３】なお、図３では、車両１０ごとに脱線検出
装置１を設置しているが、本発明に係る脱線検出装置は
このようなものに限られるものではなく、脱線検出装置
１における制御器２などの本体部分を車両編成に１台又
は数台設置し、加速度センサ３を各車両１０ごとに設置
する場合であってもよい。この場合、制御器２などの設
置数が低減でき、脱線検出装置１の低コスト化が図れ
る。

【００３４】次に本実施形態に係る脱線検出装置の動作
を説明する。

【００３５】図４に本実施形態に係る脱線検出装置の動
作についてのフローチャートを示す。本図のＳ１０に示
すように、脱線検出装置１の制御器２の初期化が行われ
る。この初期化により、制御器２のＲＡＭの格納デー
タ、例えば後述する脱線判定回数ＪＭなどがリセットさ
れる。

【００３６】そして、Ｓ１２に移行し、予め制御器２に
設定された所定時間、即ち判定時間のカウンタが起動す
る。判定時間としては、加速度信号のサンプリング周期
に応じて設定され、例えば、１ｓｅｃとされる。次い
で、Ｓ１４に移行し、加速度Ｇの読み込みが行われる。
加速度Ｇの読み込みは、バンドパスフィルタ４により抽
出された特定周波数帯の加速度信号に基づいて行われ
る。

【００３７】そして、Ｓ１６に移行し、加速度Ｇのサン
プリングが行われる。加速度Ｇのサンプリングは、一定
のサンプリング周期で加速度信号をＡＤ変換（アナログ
−デジタル変換）する処理である。サンプリング周期
は、例えば１０ｍｓとされる。この場合には１ｓｅｃの
判定時間において１００の加速度データが得られる。

【００３８】そして、Ｓ１８に移行し、加速度Ｇの絶対
値化が行われる。図５に示すように、加速度信号は、車
体１０ａの振動に応じ一定値に対して上下する信号であ
る。この加速度信号をサンプリングし絶対値化すること
により、サンプリング周期ごとに車両振動に応じた所定
値を有する信号となる。なお、図５において、各横軸は
時間ｔである。

【００３９】そして、図４のＳ２０に移行し、加速度の
絶対値ａｂｓＧが所定のレベルβより大きいか否かが判
定される。レベルβは、制御器２により設定される値で
あり、例えば通常走行や脱線走行の加速度データを分析
して設定される。

【００４０】このレベルβは、車両１０の走行速度、走
行位置の一方又はその双方に応じて設定変更することが
望ましい。走行速度、走行位置に応じてレベルβを設定
変更することにより、より正確な脱線検出が可能とな
る。

【００４１】例えば、通常走行や脱線走行の加速度デー
タから予め車速ごとにしきい値となるレベルβを設定す
ることより、車速の相違により加速度が変動することに
対応でき、適正な脱線検出が行える。また、走行位置ご
とにレベルβを設定することにより、軌道狂いなどの影
響で振動が大きい区間などでも、適正な脱線検出が行え
る。

【００４２】Ｓ２０にて加速度の絶対値ａｂｓＧが所定
のレベルβより大きくないと判定されたときには、Ｓ２
４に移行する。一方、Ｓ２０にて加速度の絶対値ａｂｓ
Ｇが所定のレベルβより大きいと判定されたときには、
Ｓ２２に移行し、積算回数である脱線カウント値ＪＭが
１加算される。

【００４３】そして、Ｓ２４に移行し、判定時間のカウ
ンタがオーバータイムとなったか否かが判定される。カ
ウンタがオーバータイムとなっていないと判定されたと
きには、Ｓ１４に戻る。一方、カウンタがオーバータイ
ムとなったと判定されたときには、Ｓ２６に移行する。

【００４４】Ｓ２６では、脱線カウント値ＪＭが所定回
数である設定値ＪＭ_defaultより大きいか否かが判定さ
れる。この設定値ＪＭ_defaultは、制御器２に予め設定
される値であり、例えば通常走行や脱線走行の加速度デ
ータを分析して設定される。

【００４５】この設定値ＪＭ_defaultは、車両１０の走
行速度、走行位置の一方又はその双方に応じて設定変更
することが望ましい。走行速度、走行位置に応じて設定
値ＪＭ_defaultを変更することにより、より正確な脱線
検出が可能となる。

【００４６】例えば、通常走行や脱線走行の加速度デー
タから予め車速ごとに設定値ＪＭ_de _faultを設定するこ
とより、車速の相違により加速度が変動することに対応
でき、適正な脱線検出が行える。また、走行位置ごとに
設定値ＪＭ_defaultを設定することにより、軌道狂いな
どの影響で振動が大きい区間などでも、適正な脱線検出
が行える。

【００４７】そして、Ｓ２６にて、脱線カウント値ＪＭ
が所定回数である設定値ＪＭ_defaul _tより大きくないと
判定されたときには、Ｓ２８に移行し、車両１０が正常
に走行していると判断され、脱線検出装置１から車両走
行制御装置１１に正常走行を知らせる信号が出力され
る。また、表示部１２には、正常走行の表示が行われ
る。

【００４８】一方、Ｓ２６にて、脱線カウント値ＪＭが
所定回数である設定値ＪＭ_defaultより大きいと判定さ
れたときには、Ｓ３０に移行し、車両１０が脱線走行し
ていると判断され、脱線検出装置１から車両走行制御装
置１１に脱線を知らせる信号が出力される。また、表示
部１２には、脱線の表示が行われる。

【００４９】そして、車両走行制御装置１１へ脱線を知
らせる信号が入力されると自動的に緊急停止が行われ
る。なお、この場合、車両１０の乗車員が脱線表示を見
て手動により緊急停止措置を行ってもよい。

【００５０】以上のように、本実施形態に係る脱線検出
装置によれば、車両１０の脱線時に生ずる加速度に基づ
いて脱線判定を行うため、車両１０の脱線を迅速に検出
することができる。

【００５１】また、その際、車体１０ａに加わる加速度
において特定周波数帯の信号成分が所定時間内に所定レ
ベルを所定回数超えたときに車両が脱線したと判断する
ため、誤検出が防止でき正確な脱線検出が可能となる。
例えば、バンドパスフィルタ４の出力にノイズが入って
も、すぐに脱線とは判断されないため、誤検出の防止が
図れる。

【００５２】また、脱線判定のための所定レベルβ又は
所定回数ＪＭ_defaultを車速に応じて変化させることに
より、非脱線時における誤検出の防止及び脱線時におけ
る確実な脱線検出が可能となり、適切な脱線検出が実現
できる。

【００５３】更に、脱線判定のための所定レベル又は所
定回数を走行位置に応じて変化させることにより、軌道
状況に応じた適切な脱線検出が行える。

【００５４】（第二実施形態）次に第二実施形態に係る
脱線検出装置について説明する。

【００５５】第一実施形態に係る脱線検出装置にあって
は、加速度センサ３の加速度信号からバンドパスフィル
タ４により特定周波数帯の信号を抽出した後、サンプリ
ング処理であるＡＤ変換を行っているが、本発明に係る
脱線検出装置はそのようなものに限られるものではな
く、加速度センサ３の加速度信号をＡＤ変換（サンプリ
ング処理）した後に特定周波数帯の信号抽出を行うもの
であってもよい。この場合、バンドパスフィルタ４に代
えて、ＡＤ変換器とデジタルフィルタを設置すればよ
い。ＡＤ変換器により加速度信号の離散値が得られ、そ
の離散値において特定周波数帯の信号抽出が行われる。

【００５６】このような脱線検出装置であっても、第一
実施形態に係る脱線検出装置と同様な作用効果が得られ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鉄
道車両の脱線時に生ずる加速度に基づいて脱線判定を行
うため、車両の脱線を迅速に検出することができる。ま
た、その際、車体に加わる加速度において特定周波数帯
の信号成分が所定時間内に所定レベルを所定回数超えた
ときに車両が脱線したと判断するため、誤検出が防止で
き正確な脱線検出が可能となる。

【００５８】また、脱線判定のための所定レベル又は所
定回数を車速に応じて変化させることにより、非脱線時
における誤検出の防止及び脱線時における確実な脱線検
出が可能となり、適切な脱線検出が実現できる。

【００５９】更に、脱線判定のための所定レベル又は所
定回数を走行位置に応じて変化させることにより、軌道
状況に応じた適切な脱線検出が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る脱線検出装置の説
明図である。

【図２】図１の脱線検出装置の説明図である。

【図３】図１の脱線検出装置の説明図である。

【図４】図１の脱線検出装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図５】図１の脱線検出装置における加速度信号等の説
明図である。

【符号の説明】

１…脱線検出装置、２…制御器、３…加速度センサ（加
速度検出手段）、４…バンドパスフィルタ（信号抽出手
段）、５…速度センサ、６…位置検出器（位置検出手
段）、１０…車両、１０ａ…車体、２０…レール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三須弥生東京都渋谷区代々木二丁目２番２号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者江口文夫神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内 (72)発明者大野真弘神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内 (72)発明者神長智治神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内 (72)発明者平林健一神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内 (72)発明者河田直樹神奈川県横浜市金沢区大川３番１号東急車輛製造株式会社内Ｆターム(参考） 2G064 AA14 AB08 CC02 CC53 CC61

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道上を走行する鉄道車両の脱線を検出
する装置であって、前記車両の車体に設置され、前記車体に加わる加速度を
検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段の出力信号から特定周波数帯の信号
を抽出する信号抽出手段と、前記特定周波数帯の信号が所定時間内に所定レベルを超
えた回数を積算し、その積算回数が予め設定した所定回
数を超えたときに、前記車両が脱線したと判定する判定
手段と、を備えたことを特徴とする脱線検出装置。
【請求項２】前記信号抽出手段により抽出される前記
特定周波数帯の信号を一定時間ごとにサンプリングする
サンプリング手段を備え、前記判定手段が前記サンプリング手段によりサンプリン
グされた前記特定周波数帯の信号に基づいて前記車両の
脱線を判定すること、を特徴とする請求項１に記載の脱
線検出装置。
【請求項３】前記加速度検出手段の出力信号を一定時
間ごとにサンプリングするサンプリング手段を備え、前記信号抽出手段が前記サンプリング手段によりサンプ
リングされた前記加速度検出手段の出力信号から前記特
定周波数帯の信号を抽出すること、を特徴とする請求項
１に記載の脱線検出装置。
【請求項４】前記判定手段は、前記所定レベルを前記
車両の車速に応じて変化させることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の脱線検出装置。
【請求項５】前記判定手段は、前記所定回数を前記車
両の車速に応じて変化させることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の脱線検出装置。
【請求項６】前記判定手段は、前記所定レベル及び前
記所定回数の双方を前記車両の車速に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の脱線
検出装置。
【請求項７】前記車両の前記軌道上の位置を検出する
位置検出手段とを備え、前記判定手段は、前記軌道上の位置ごとに前記所定レベ
ルが設定され、その位置ごとの前記所定レベルを用いて
前記車両の脱線判定を行うこと、を特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の脱線検出装置。
【請求項８】前記車両の前記軌道上の位置を検出する
位置検出手段とを備え、前記判定手段は、前記軌道上の位置ごとに前記所定回数
が設定され、その位置ごとの前記所定回数を用いて前記
車両の脱線判定を行うこと、を特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載の脱線検出装置。
【請求項９】前記車両の前記軌道上の位置を検出する
位置検出手段とを備え、前記判定手段は、前記軌道上の位置ごとに前記所定レベ
ル及び前記所定回数が設定され、その位置ごとの前記所
定レベル及び前記所定回数を用いて前記車両の脱線判定
を行うこと、を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
載の脱線検出装置。