JP2002538043A - 車両の監視方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 走行路により走行状態の定まる車両、特に軌道車両の監視方法および装置に関する。第１の特性値として車両の負荷に関係する量、例えば車両の歪みを測定する。第２の特性値として車両の走行状態、例えば加速度を測定する。第３の特性値として、車両の位置を測定する。３つの特性値から現在の特性値を計算し、代表的な特性値と比較する。この代表的な特性値は、新品の車両又は確実に作動する車両を用い、既知の走行路において既知の走行状態で求めたものである。現在の特性値が代表的な特性値から閾値を越えて大きく偏っているとき、許容し得ない作動状態にあることを指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、走行路により走行状態の定まる車両、特に軌道車両の監視方法およ
び装置に関する。

【０００２】 このような車両は、時間的間隔をおいて前回と等しい走行路又は少なくとも１
つの等しい種類の走行路を利用する限り、あらゆる任意の車両であってよい。通
常それは軌道車両、特に鉄道列車である。

【０００３】 このような車両の走行挙動は、その技術的な状態だけでなく、その走行状態、
例えば走行速度又は加速度および車両の位置にも関係する。トンネル内の列車の
走行挙動はトンネル外のそれとは異なっている。さらに転轍機又は他の特殊性の
影響を考慮に入れねばならない。

【０００４】 これ迄にまだ、この種車両、特に鉄道列車の走行状態を、許容し得ない作動状
態を走行中に早期に認識できるよう、確実に検査する方法は知られていない。

【０００５】 本発明の課題は、車両の監視方法であって、故障をより大きい損傷の生起以前
に適時に認識する適当な方法を提供することである。本発明の他の課題は、その
ために適した装置を提供することである。

【０００６】 この課題は、本発明によれば、方法に関しては、第１の特性値として車両の負
荷に関係する量を測定し、第２の特性値として車両の走行状態を測定し、第３の
特性値として車両が位置している位置を測定し、３つの特性値から現在の特性値
を決定し、現在の特性値を、新品の車両又は確実に作動する車両により既知の走
行路において既知の走行状態の際に求められた代表的な特性値と比較し、かつ現
在の特性値が代表的な特性値から閾値を越えて大きく偏ったときに、警報を発す
ることにより解決される。

【０００７】 本発明による方法により、直接的に故障に基づく負荷に関係する量が求められ
るばかりか、走行状態、例えば速度および車両の位置も求められる。次いで現在
の特性値の形成により、負荷に関係する量への走行状態および位置の影響を考慮
に入れる。負荷に関係する量が、弾性的に支持された車輪のその懸架への相対的
変位である場合、これら量の変化は故障の他に、走行状態を反映する車両の速度
および加速度にも帰すべきものである。しかし相対的変位の変化は、車両の位置
にも関係する。従って、例えば列車が転轍機を越えて走行するときに常に、そう
でないときに比べて、車輪におけるより大きいばね変位を考慮せねばならない。

【０００８】 本発明の方法により、測定に対する走行状態および位置の影響が除ける。それ
により閾値の超過時に一義的に許容し得ない変化、例えば故障が推定される。従
って、例えば車輪のその懸架への相対的な変位に対する過大な現在の特性値の際
に、一義的に脱線又は走行装置における機械的な損傷が推定される。

【０００９】 現在の特性値は、それが走行状態および位置の影響を考慮に入れている点で一
層優れている。現在の特性値が比較される代表的な特性値も、前記の影響を考慮
に入れておかねばならない。代表的な特性値を参照値又は目標値とするには、負
荷に関係する量、例えば相対的変位、構造部品の加速度、曲がり、捩じれおよび
／又は歪みを新品の車両又は確実に作動する車両で測定するだけでは不十分であ
る。むしろ、このような測定は相異なる走行状態ならびに位置において行わねば
ならない。その際に通常、一連の測定を相異なる速度と加速度において行い、か
つこれら一連の測定を種々の特徴的な位置において反復すれば、十分である。軌
道車両に関して特徴的な位置は、例えば転轍機、カーブ又はトンネルである。

【００１０】 列車が、例えば高速でトンネル内に進入するときには、比較のため、正確にこ
れらの状態に対する代表的な特性値を利用する。相応のことが、例えば低い速度
で列車が転轍機上を走行するときにも当てはまる。

【００１１】 本発明の方法により、車両の全ての走行距離にわたり許容できない変化を常に
確実に認識できるという利点が生ずる。

【００１２】 負荷に関係する量は、例えば車両の走行装置において測定する。走行装置は車
両の他の部分よりも故障を生じやすい。従って車両の状態に関する確実な指標が
得られる。しかし負荷に関係する量は、車両の車体ででも測定できる。

【００１３】 走行装置に、例えば曲がりおよび捩じれを測定する加速度検出器を取付けると
よい。車輪には回転形加速度検出器が設けられる。車輪とその懸架の間に、運動
検出器を取付けてもよい。そこで測定した相対運動の突然の増大は、軌道車両の
脱線を推定させる。何故なら、その場合、ばねがより強く変位するからである。
歪みを測定するため、車両、特に走行装置に、高温に曝される歪み測定ストリッ
プを配置するとよい。高速回転する部分に温度計を配置してもよい。走行路、例
えばレールや枕木迄の間隔を測定する間隔センサ、例えば渦電流センサを取付け
ることもできる。間隔の変化又は間隔の明らかな変動は脱線を推定させる。

【００１４】 負荷に関係する多くの量を、例えば第１の特性値として収集し、スペクトルと
して記憶する。その際、測定時点は横軸に、測定値は縦軸にとる。相応のことを
走行状態（第２の特性値）に対し、また位置（第３の特性値）に対しても行う。
３つのスペクトルから、現在の特性値の経過に対するスペクトルが得られる。

【００１５】 相応のスペクトルは、前もって種々の走行状態および位置に対する一義的に乱
れていない状態から求め、かつ代表的な特性値のスペクトルとして記憶しておい
たものである。次いで現在のスペクトルを等しい走行状態および等しい位置に対
する代表的なスペクトルと比較する。

【００１６】 負荷に関係する多くの量を測定し、それらからデータ圧縮の後にそれらの全て
の量を考慮に入れた第１の特性値を決定してもよい。それによって、メモリ容量
を減らせるという利点が生ずる。

【００１７】 このような方法として公知であり、かつデータ圧縮に通ずる適当な方法は、例
えば実効値、ＲＭＳ値、ピーク値および／又は振幅頻度分布の形成である。

【００１８】 負荷に関係する量は、例えば走行装置における曲がりや捩じれ、車両の両部分
間の相対的な運動、車両の部分の温度又は走行路からの車両の間隔等である。

【００１９】 走行状態は、例えば車両自体の速度又は加速度である。それらは公知の方法で
連続的に求められる。重要なのは、比較のために常に、新品の車両において比較
可能な速度又は加速度の際に求めた代表的な特性値を利用することである。

【００２０】 常に、測定時と等価な位置で求めた代表的な特性値を利用せねばならない。こ
のような位置は、軌道車両の場合、例えば転轍機である。逆方向に走行する車両
さえも特別な位置に該当する。

【００２１】 従って、全監視期間にわたって車両の位置を常に把握しておくことが必要であ
る。そうしてのみ、正しい代表的な特性値が利用できる。

【００２２】 車両の位置は、例えばナビゲーションシステムにより決定できる。この種ナビ
ゲーションシステムは公知である。自動車で使用される衛星ナビゲーションシス
テムＧＰＳは、位置をあらゆる時点で一義的に決定する。

【００２３】 他の可能性は、軌道車両の場合、全ての軌道網をコンピュータ内に記憶してお
き、これら情報を用い出発位置、走行時間、速度経過および現在の時点から車両
の正確な位置を求めることにある。

【００２４】 本発明の方法により、常に類似の区間を走行する車両、特に鉄道列車の故障を
より大きい続発障害の発生前に車両を停止できるよう、早期に認識可能である。

【００２５】 信頼性のある装置を提供する課題は、本発明によれば、負荷に関係する量に対
するセンサと走行状態に対するセンサおよびナビゲーションシステムを車両に設
け、かつ入力側でセンサおよびナビゲーションシステムと、そして出力側で比較
ユニットと接続された計算ユニットを設け、比較ユニットを入力側で代表的な特
性値に対するメモリと接続し、かつ信号出力端を設けることで解決できる。

【００２６】 監視過程中に測定した量から、計算ユニット内で現在の特性値を決定する。そ
の後これを比較ユニット内で代表的な特性値と比較する。現在の特性値が代表的
な特性値から閾値を越えて大きく偏る場合、比較ユニットと接続した信号発生器
を始動し、車両運転者に故障を報知する。しかし直ちに制動を始めでもよい。

【００２７】 代表的な特性値に対するメモリは、通常入力側で同じく計算ユニットに接続さ
れており、またそこから所定の条件の下で正常に機能する車両で決定された代表
的な特性値を受け取る。

【００２８】 負荷に関係した量に対するセンサは、例えば歪み計、加速度検出器、間隔セン
サ又は渦電流検査センサである。これらは曲がり、捩じれ、車両部分間の相対的
変位および車両と走行路との間隔を測定する。それらは、例えば走行装置に配置
できる。走行状態に対するセンサは加速度計である。ナビゲーションシステムと
しては、上記の衛星ナビゲーションシステムＧＰＳが適する。しかし全軌道網を
記憶しており、かつ既知の出発位置、走行時間、速度経過および現時点から車両
の現在の位置を算出する装置もナビゲーションシステムとして利用できる。

【００２９】 本発明の装置は、本発明の方法と同じく、常に類似の区間を走行する車両、特
に鉄道列車の故障を、より大きな続発障害が生ずる前に車両を停止できるよう、
早期に認識する。走行状態と位置に基づく外的影響で車両の監視は乱れない。

【００３０】 本発明による車両の監視方法と装置の実施例を、図面により詳細に説明する。

【００３１】 車両、特に軌道車両を監視する本発明の方法を実施するための装置は、図１に
よれば２つの形式のセンサ１、２およびナビゲーションシステム３を有する。第
１の形式のセンサ１は、負荷に関係する量を測定する。図示するのは１つである
が、通常はこの形式のより多くのセンサを設ける。第１の形式のセンサは、歪み
測定ストリップ、温度センサ、加速度検出器、間隔センサ等である。これらのセ
ンサで測定する負荷に関係した量は、それらが車両の技術的な状態に関する指摘
を与える点で優れている。

【００３２】 第２の形式のセンサ２は走行状態を測定する。即ち、例えば車両の速度や加速
度を測定する。

【００３３】 さらに、どこに車両が位置しているかを常時測定するナビゲーションシステム
３が存在する。それは衛星ナビゲーションシステムであってよい。このようなシ
ステムにより、車両、特に鉄道列車が走行路の特別な区間、例えばトンネル内又
は転轍機上に位置しているかどうかに関する指示が得られる。

【００３４】 センサ１、２およびナビゲーションシステム３は計算ユニット４と接続されて
おり、その中で特性値を計算する。特性値は、センサ１、２およびナビゲーショ
ンシステム３の信号を統合し、かつ例えばスペクトルとして表す。データセット
は適当な処理により圧縮される。

【００３５】 車両監視の開始前に、代表的な特性値を求める。そのため、センサ１により負
荷に関係する量を、正常に機能する車両における特定の走行状態に関しセンサ２
で、また特定の位置に対しナビゲーションシステム３で測定する。それらから計
算ユニット４内で計算した代表的な特性値をメモリ５内に格納し、その後で比較
ユニット６に与える。この比較ユニット６には、車両監視の際に測定した現在の
特性値も導く。次いで比較ユニット６内で、記憶している代表的な特性値を、現
在の特性値から閾値を越えて大きく偏っているかどうか確認する。そのため、例
えばスペクトルを比較する。偏りを確認したときは、比較ユニット６の後に接続
した信号発生器を動作させ、信号発生器から車両運転者に情報を与える。信号発
生器の代わりに、制動器を直接始動してもよい。

【００３６】 図２は、負荷に関係する量を測定するセンサ１を鉄道車両の走行装置に配置す
る方法を示す。適当なセンサ１は、例えば車輪９に配置され、障害時に強く加熱
される温度センサ８又は車輪軸受のばね１２に配置された歪み計である。常に走
行路、特にレール１５迄の間隔を測定するように、間隔センサ１３を車輪ボック
ス１４に取付けてもよい。さらに追加的な間隔センサ１６を、車輪ボックス１４
と車輪１０との間隔を測定するよう、車輪ボックス１４に配置してもよい。この
方法で脱線を容易に確認できる。何故ならば、平らでない走行路で、弾性的に支
持された車輪は大きく変位するからである。

【００３７】 本発明の方法および装置により故障を確実に認識できる。その際、例えば車両
の高い加速度又は転轍機の通過に伴う誤測定は排除できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 装置の概要構成および方法の進行ダイアグラムを示す。

【図２】 車両の車輪の範囲内の配置の例を示す。

【符号の説明】

１、２、８、１３、１６ センサ ３ ナビゲーションシステム ４ 計算ユニット ５ メモリ ６ 比較ユニット ７ 信号発生器 ９ 車輪の軸 １０ 車輪 １１ 歪み計 １２ ばね １４ 車輪ボックス １５ レール

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路により走行状態の定まる車両、特に軌道車両の監視方
   法において、 第１の特性値として車両の負荷に関係する量を測定し、第２の特性値として車
   両の走行状態を測定し、第３の特性値として車両が存在する位置を測定し、３つ
   の特性値から現在の特性値を決定し、現在の特性値を、新品の車両又は確実に作
   動する車両により、既知の走行路において既知の走行状態の際に求めれた代表的
   な特性値と比較し、現在の特性値が代表的な特性値から閾値を越えて大きく偏る
   ときに、警報を発することを特徴とする車両の監視方法。
2. 【請求項２】 負荷に関係する量を走行装置において測定することを特徴と
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 負荷に関係する量を測定し、かつこれらからデータ圧縮の後
   で第１の特性値を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 負荷に関係する多くの量からデータ圧縮のために実効値およ
   び／又はＲＭＳ値を決定することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 負荷に関係する量が、走行装置における曲がり又は捩じれ、
   車両の２つの部分間の相対的運動、車両の部分における温度又は走行路からの車
   両の間隔であることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 走行状態が、車両の速度又は加速度であることを特徴とする
   請求項１ないし５の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 車両の位置をナビゲーションシステム（３）により測定する
   ことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】 走行路により走行状態の定まる車両、特に軌道車両を監視す
   るための装置において、 負荷に関係する量に対するセンサ（１）および走行状態に対するセンサ（２）
   およびナビゲーションシステム（３）が車両に存在しており、かつ入力側でセン
   サ（１、２）およびナビゲーションシステム（３）と、出力側で比較ユニット（
   ６）と接続されている計算ユニット（４）が車両に存在しており、この比較ユニ
   ットが入力側で代表的な特性値に対するメモリ（５）とも接続されており、さら
   に信号出力端を有することを特徴とする車両を監視するための装置。
9. 【請求項９】 メモリ（５）が計算ユニット（４）と接続されていることを
   特徴とする請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 負荷に関係する量のセンサ（１）が歪み計（１１）、加速
    度検出器、間隔センサ（１３、１６）又は渦電流検査センサであることを特徴と
    する請求項８又は９記載の装置。
11. 【請求項１１】 走行状態に対するセンサ（２）が加速度計であることを特
    徴とする請求項８ないし１０の１つに記載の装置。
12. 【請求項１２】 ナビゲーションシステム（３）が衛星ナビゲーションシス
    テムであることを特徴とする請求項８ないし１１の１つに記載の装置。