JP2005306119A - 乗り心地監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の商用車両の乗り心地レベルをリアルタイムにより近い状態で求めることが可能な乗り心地監視システムを得る。
【解決手段】従来の乗り心地監視システムに、各車両に有する台車毎例えば前後２台の台車にそれぞれ設置され車両の走行時に各車両毎に発生する加速度を検出するための加速度センサ３１、３２及び３３、３４と、台車毎に１個ずつ設置され、各加速度センサ３１、３２及び３３、３４で検出された加速度を入力し、各車両毎に発生する振動を測定する振動測定装置４１、４２と、各車両毎の各伝送端末装置５１、５２内に設けられ、各振動測定装置４１、４２からの各車両毎の振動データから乗り心地レベルを演算する乗り心地演算手段を追加したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に生ずる加速度の検出値から乗り心地レベルを演算し、この乗り心地レベルに基づき電車の状態監視を行う乗り心地監視システムに関する。

従来、鉄道車両の振動特性は、試験車両に振動計を設置して手作業で周波数と振幅求め、これを基に乗り心地を求めることが行われていた。

なお、本願発明の構成と類似した列車運行システムが公開されている（特許文献１参照）。この特許文献１は、列車運行を指令する制御盤と、列車運行状態を表示する表示盤を有する運行管理指令室と、運行管理指令室からの指令情報及び表示情報を伝送手段によって接続する中央装置と、中央装置と伝送回線を介して接続された被制御対象機器近傍に設置された個別制御装置と、個別制御装置内にあって被制御対象機器と信号ケーブルにて接続された端子台を備えたものである。これは、本発明のような乗り心地レベルを求める乗り心地監視システムとは、明らかに異なる。
特開２０００−３３５４１５号公報

前述の従来の方法は、作業に熟練と時間を要するばかりでなく、長距離の試験や非定常の振動には適用しににくく、リアルタイム性に欠けるという問題点がある。

本発明は、このような問題点を改善するためなされたもので、複数の商用車両の乗り心地レベルをリアルタイムにより近い状態で求めることが可能な乗り心地監視システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、複数の車両で編成単位を構成する電車であって、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視する端末装置及び前記車両のうち少なくとも１台に設けられ、前記各車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を監視する中央装置とを備え、前記各端末装置間及び前記中央装置間が伝送線により接続され、前記中央装置の各車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を、車上側無線装置並びに地上側無線装置を介して地上側監視装置に送信する電車状態監視システムにおいて、前記各車両毎に設けられ、該各車両の運転時に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、前記各車両毎に設けられ、前記各加速度検出手段で検出された加速度を入力し振動を測定する振動測定装置と、前記各車両毎の前記各端末装置内に設けられ、前記各振動測定装置からの各車両毎の振動データから乗り心地レベルを演算する乗り心地演算手段とを具備した乗り心地監視システムである。

本発明によれば、リアルタイムで営業車両の振動状態をモニタリングでき、また単なる振動データの垂れ流しでなく、ある程度の解析手段を車上に持つことにより必要なデータをより分けることができ、さらにそのデータを地上側にも伝達することにより、詳細な分析にも備えることが可能な乗り心地監視システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の乗り心地監視システムの概略構成を示すものである。乗り心地監視システムの前提は、複数の車両例えば図では車体（１号車）、車体（２号車）からなり編成単位を構成する電車であって、該各車両には、端末装置例えば伝送端末装置５１、５２をそれぞれ備え、また１号車の車両にはこれ以外に中央装置例えば伝送中央装置６及び車上側無線装置７を備えている。さらに、各伝送端末装置５１、５２間及び伝送中央装置６間が伝送線１０により接続されている。

一方、地上側には地上側監視装置が配設され、この地上側監視装置内には地上側無線装置８と、振動データ解析装置９を備えている。

伝送端末装置５１、５２は、各車両毎に搭載されている駆動用機器（図示せず）及び車両非駆動用機器（図示せず）の状態を監視する。伝送中央装置６は、各伝送端末装置５１、５２から伝送される車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を監視する。車上側無線装置７並びに地上側無線装置８は、伝送中央装置６の各車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を、地上側監視装置に送信する。

このような構成の乗り心地監視システムにおいて、以下に述べる加速度検出手段と、振動測定装置と、乗り心地演算手段を新たに追加したものである。加速度検出手段は例えば各車両に有する台車毎例えば前後２台の台車にそれぞれ設置された２個の加速度センサ３１、３２及び３３、３４であり、これらは車両の走行時に各車両毎に発生する加速度を検出する。振動測定装置４１、４２は、台車毎に１個ずつ設置され、各加速度センサ３１、３２及び３３、３４で検出された加速度を入力し、各車両毎に発生する振動を測定する。乗り心地演算手段は、各車両毎の各伝送端末装置５１、５２内に設けられ、各振動測定装置４１、４２からの各車両毎の振動データから乗り心地レベルを演算する。

ここで、乗り心地演算手段の詳細について説明する。振動測定装置４１、４２で測定された振動データを入力し、（１）式によって乗り心地レベルL_Tを演算し、この演算結果をデータ採取時間と速度データとともに各端末装置５１、５２内に保持する。

前記各車両毎の各端末装置５１、５２は、図示しないがそれぞれ表示手段を備えており、乗り心地演算手段で演算された各車両の乗り心地レベルを表示する。図２は、表示手段に表示される一例、すなわち、過去のある１日のある車両の乗り心地レベルを示しており、横軸は経過時間を示し、また縦軸は乗り心地レベル（ｄＢ）を示している。図２は、しきい値が複数例えば４つ、しきい値１、２、３、４がある場合で、乗り心地レベルが低い値から高い値になるにしたがって、乗り心地が「非常に良い」、「良い」、「普通」、「悪い」ことを示している。

なお、表示手段で表示された乗り心地レベルデータを、車上側無線装置７並びに地上側無線装置８を介して地上側監視装置に送信する。

以上述べた本発明の実施形態によれば、以下のような作用効果がえられる。すなわち、リアルタイムで営業車両の振動状態をモニタリングできる。また単なる振動データの垂れ流しでなく、ある程度の解析手段を車上に持つことにより必要なデータをより分けることができる。さらにそのデータを地上側にも伝達することにより、詳細な分析にも備えることが可能となる。

前述の乗り心地演算手段は、次のように構成してもよい。

１）乗り心地演算手段は、前記乗り心地レベルを評価するため、上記の（１）式のL_Tを、所定時間ずらして演算し、該演算結果をデータ採取時間と速度データとともに保持し、運用区間のデータをグラフ化して表示するグラフ表示手段を具備したものが望ましい。

これは、乗り心地を評価するために、例えば３分おきに計算をするだけだと、計算した結果が離散データとなる。この離散データを連続データするため、例えば３分おきとし、これを例えば１０秒毎にずらしていくことで、３〜４時間と長い走行距離データを連続データにすることができる。

２）乗り心地演算手段は、記憶装置を備え、前記加速度検出手段の加速度検出データを1／3オクターブバンドに区切り、帯域毎の加速度実効値を求め、ある運用区間において、乗り心地レベルL_Tの上位いくつかの数値（著大振動）に対応する1／3オクターブ分析結果を別領域に前記記憶装置に記憶するものであって、この記憶内容を前記車上側無線装置並びに地上側無線装置を介して地上側監視装置に送信するものが望ましい。例えば、図２において、しきい値４を超えたデータのうちの上位例えば５個のデータを記憶装置の別領域に記憶しておき、これを周波数分析すると、どんな周波数が大きかったのか、乗り心地が悪かった地点が解る。このようにすることで、処理するデータ量が膨大になることはなく、データ処理が追いつかなくなることはない。

３）乗り心地演算手段は、記憶装置を備え、前記加速度検出手段の加速度検出データを1／3オクターブバンドに区切り、帯域毎の加速度実効値を求め、ある運用区間において、乗り心地レベルL_Tの上位いくつかの数値（著大振動）に対応する振動データを、乗り心地レベルL_Tの様に実効値ではなく、前記加速度検出手段の前後数秒間の加速度検出データを前記記憶装置に記憶するものが望ましい。これは、具体的には振動の周波数を帯域ごとにいくつかに区分し（例えば1／3オクターブバンド毎）、また振幅もある値ごとに区切りマトリクスとし、それぞれの区分の振動がどの程度発生しているか集計するものである。その結果は、図３に示すように周波数、振幅、発生頻度を各軸とする３次元のグラフ（又は、それに順ずるもの）として表される。これにより、最大値、最小値だけでなく、中間の周波数、振幅の振動の発生頻度を知ることが可能になる。

４）各乗り心地演算手段は、各車両毎に演算される乗り心地レベルのうち前後の車両に対応する乗り心地レベル同士の平均値と、この平均値と所望のしきい値とを比較することで、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視するものが望ましい。

５）各乗り心地演算手段は、所望のタイミングでの前記各車両毎に演算される全ての乗り心地レベルの平均値と、この平均値と所望のしきい値とを比較することで、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視するものが望ましい。

また、図２のグラフにおける横軸を時間せず、地点（位置）としてもよい。

本発明の乗り心地監視システムの実施形態を説明するための概略構成図。 図１の作用効果を説明するための経過時間と乗り心地レベルを示す波形図。 図１の乗り心地演算手段の変形例を説明するための図。

符号の説明

６…伝送中央装置
７…車上側無線装置
８…地上側無線装置
９…振動データ解析装置
１０…伝送線
３１、３２…加速度センサ
４１、４２…振動測定装置
５１、５２…伝送端末装置

Claims (8)

1. 複数の車両で編成単位を構成する電車であって、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視する端末装置及び前記車両のうち少なくとも１台に設けられ、前記各車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を監視する中央装置とを備え、前記各端末装置間及び前記中央装置間が伝送線により接続され、前記中央装置の各車両全ての車両駆動用機器及び前記車両非駆動用機器の状態を、車上側無線装置並びに地上側無線装置を介して地上側監視装置に送信する電車状態監視システムにおいて、
   前記各車両毎に設けられ、該各車両の運転時に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記各車両毎に設けられ、前記各加速度検出手段で検出された加速度を入力し振動を測定する振動測定装置と、
   前記各車両毎の前記各端末装置内に設けられ、前記各振動測定装置からの各車両毎の振動データから乗り心地レベルを演算する乗り心地演算手段と、
   を具備した乗り心地監視システム。
2. 前記各車両毎の前記各端末装置内に設けられ、前記乗り心地演算手段で演算された各車両の乗り心地レベルを表示する表示手段を更に具備し、該表示手段でされた乗り心地レベルデータを、前記車上側無線装置並びに地上側無線装置を介して地上側監視装置に送信する請求項１記載の乗り心地監視システム。
3. 前記乗り心地演算手段は、前記振動測定装置で測定された振動データを入力し、次式によって乗り心地レベルL_Tを演算し、この演算結果をデータ採取時間と速度データとともに前記各端末装置内に保持する請求項１記載の乗り心地監視システム。
   

   
4. 前記乗り心地演算手段は、前記乗り心地レベルを評価するため、上記の式のL_Tを、所定時間ずらして演算し、該演算結果をデータ採取時間と速度データとともに保持し、運用区間のデータをグラフ化して表示するグラフ表示手段を具備した請求項３記載の乗り心地監視システム。
5. 前記乗り心地演算手段は、記憶装置を備え、前記加速度検出手段の加速度検出データを1／3オクターブバンドに区切り、帯域毎の加速度実効値を求め、ある運用区間において、乗り心地レベルL_Tの上位いくつかの数値（著大振動）または所望のシキイ値を超えた数値に対応する1／3オクターブ分析結果を別領域に前記記憶装置に記憶するものであって、この記憶内容を前記車上側無線装置並びに地上側無線装置を介して地上側監視装置に送信する請求項１記載の乗り心地監視システム。
6. 前記乗り心地演算手段は、記憶装置を備え、ある運用区間において、乗り心地レベルL_Tの上位いくつかの数値（著大振動）または所望のしきい値を超えた数値に対応する振動データを、前記加速度検出手段の前後数秒間の加速度検出データを前記記憶装置に記憶するものである請求項１記載の乗り心地監視システム。
7. 前記各乗り心地演算手段は、各車両毎に演算される乗り心地レベルのうち前後の車両に対応する乗り心地レベル同士の平均値と、この平均値と所望のしきい値とを比較することで、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視する請求項１記載の乗り心地監視システム。
8. 前記各乗り心地演算手段は、所望のタイミングでの前記各車両毎に演算される全ての乗り心地レベルの平均値と、この平均値と所望のしきい値とを比較することで、該各車両に搭載されている各車両毎の駆動用機器及び車両非駆動用機器の状態を監視する請求項１記載の乗り心地監視システム。

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