JP2006008385A - エスカレーターハンドレールの劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エスカレーターのハンドレールの診断に係わり、特に、層状の複合物質で構成され、内部に抗張体を有するハンドレールの内部の層間剥離状況をエスカレーターの稼働状態で診断することを目的とする。
【解決手段】エスカレーター２のハンドレール３劣化診断方法において、ハンドレール３内の構成物質間層間剥離を原因とする空隙３２による異常音響の発生箇所が打撃手段５による打撃を開始してから何回目であるかで場所を特定し、その異常打撃音の継続状態から、劣化箇所進行状況を推定することを特徴とする。前記機能を実現するハンドレール診断装置１として、打撃手段５、音響検出手段６、信号処理部７、記憶部８、演算部９、画像表示部１０で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エスカレーターハンドレールの診断に係わり、特に、層状の複合物質で構成され、内部に抗張体として磁性体（スチールコード等）を有するハンドレールの内部の層間剥離を検出するエスカレーターハンドレールの診断方法に関する。

一般にエスカレーターにおいては、乗客を乗せるステップと同期して同方向に移動するハンドレールを設け、このハンドレールにより乗客が転倒しないようにしている。このハンドレールにおいては、気温などによるハンドレールのゴムの伸長や、乗客によるハンドレールへの負荷でハンドレールの全長が伸び、ステップと同期しなくなるような事象を防止するために、ハンドレール内部にスチールコードなどの抗張体を設けている
ここで、このハンドレールを長期にわたって使用した場合、当該ハンドレールに損傷が発生し、ハンドレールとしての寿命に到達する。ハンドレールの損傷としては、ハンドレールのエスカレーターのガイドレールに摺動する面に設けられた帆布の摩耗、ハンドレール内部に設けられたスチールコードの金属疲労などによる断線、ハンドレール内部の帆布とスチールコードとの界面における層間剥離、層間剥離の進行に伴うスチールコードの配列乱れ、帆布面の膨れ発生などの状況が挙げられる。

ここで、前記ハンドレールの損傷状況の調査方法としては、前記帆布の摩耗は、ハンドレール裏面からの目視確認などで実施することが可能であり、前記スチールコードの断線に関しては、特許文献１に示した、スチールコードの断線部からの漏洩磁束を検出する方法により調査を行うことが可能であった。また、スチールコードの配列乱れに関しては、特許文献２に示した、Ｘ線透過画像による診断により調査を行うことが可能であった。交番磁界による非破壊検査方法としては、特許文献３に示したように、鉄筋コンクリート構造物において、鉄筋を交番磁界で微少振動させて超音波を発生させ、前記超音波を構造物の表面で受信し、構造物内の構造を検出する方法が提案されている。
特許第３１８６３２６号（段落０００９〜段落００１９、第１図） 特開平１０−０１００６０号公報（段落０００８〜段落００１２、第１図） 特開２００２−９０３５０公報（段落００１０〜段落００１６、第１図）

しかしながら、ハンドレールの内部における層間剥離の進行状況については、これまでは調査を行う方法がなかった。ハンドレールの層間剥離の進行にともなう帆布面の膨れについては、ハンドレールの裏面を全面にわたって丁寧に調査を行う必要があり、エスカレーター機構部のカバーの分解及び長時間の停止を必要としていた。また、目視による確認によるため、見落としなどが発生する恐れがあり、信頼性に欠けていた。また、層間剥離が発生し、剥離面の拡大が進行している初期の段階においては、スチールコードの配列が乱れる状況になく、スチールコードの素線切れなどの損傷が発生していないため、前記のスチールコードからの漏洩磁束の検出やＸ線透過画像による方法によっては検出が不可能であった。

また、前記の超音波による構造物の検出技術においては、スチールコードに対して超音波振動を与えたとしても、スチールコードとハンドレールの構成物質との間に空隙が存在した場合は超音波の伝搬効率が著しく低下するため、同様な方法ではハンドレール内部の層間剥離の検出を行うことは困難である。

本発明は、上記目的を達成するため、
抗張体が埋め込まれているエスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前記エスカレーターのハンドレールを稼働させた状態で、前記ハンドレール外部の表面から打撃手段により連続的な打撃を与え、打撃により発生する前記ハンドレール打撃音の特徴からハンドレール内部の層間剥離により生じる隙間の発生状況を評価することを特徴とした。

この構成とすることにより、打撃手段、音響測定手段の設置状態を変更することなく、順に、連続的に与える打撃に対する全周分の反響音を得ることができ、隙間がある場合と、ない場合の反響音周波数特性の違いからハンドレール内部の層間剥離の発生状況を検知することが可能となる。

また、本発明では、前記エスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前記打撃手段に対応してハンドレールから発生する打撃音の中で、前記ハンドレール内の劣化により生じた隙間による異常音と認められた音響の発生継続状態から長手方向の隙間発生距離を把握し、損傷度合いを評価することを特徴とした。

この方法とすることにより、前記ハンドレール内に生じた隙間の前記ハンドレール長手方向の剥離進行状況を把握でき、損傷度合いに伴うハンドレール交換の必要性または、今後寿命に至るまでの残寿命予測が可能となるので、適正な交換管理を行うことができる。

また、本発明では、前記エスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前期異常音響の発生時期が打撃手段による打撃を開始してから何回目であるかを認識し、その回数と打撃音の発生周期から診断開始箇所から異常音響発生箇所までの距離を算出し、劣化箇所を推定することを特徴とした。

この方法とすることにより、前記ハンドレールで前期異常音響が発生する位置を特定することが可能となり、前記ハンドレール内部の層間剥離発生箇所付近を知り、詳細調査を行うことが容易となる。

請求項１による効果としては、従来の目視によるハンドレールの劣化状況の確認や、スチールコードの素線切れによる劣化状況の確認と比較して、目視で膨れの状況とは判定できないハンドレールの層間剥離の発生状況や、スチールコードの断線に至らないようなハンドレール内部のスチールコードと帆布との層間剥離の状況を検出することが可能となり、ハンドレールの寿命診断において、ハンドレールが寿命に至る前の早期劣化の段階において、劣化状況を検出することが可能となる。

請求項２による効果としては、複数発生箇所があっても損傷程度の大小を区別でき、最も損傷の激しい部分の剥離進行度の把握が容易となるため、ハンドレールの交換時期の計画等に際して、劣化状況に応じた最適な交換計画を立案することが可能となる。

請求項３による効果としては、本診断方法によって検出した隙間が生じた箇所の反響音が、ハンドレール上のどの箇所で発生しているかを容易に特定することが可能となり、ハンドレール異常認識後の劣化程度調査を行うための異常箇所特定に要する作業を短縮することが可能となる。

以下に、本発明に係るエスカレーターハンドレールの劣化診断方法の実施の形態を、図を使用して説明する。

図１は本発明の実施の形態に関わるハンドレール診断方法及び装置を示す図である。

図において１はハンドレールの診断装置、２はエスカレーター、３はエスカレーターのハンドレール、４はステップである。前記ハンドレールの診断装置１は、永久磁石５ａと、電源部５ｂの通電により磁場を発生するコイル５ｃが巻線され内径が永久磁石５ａ形状よりやや大きく長手方向の移動を可能とする筒体５ｄ、一端が永久磁石５ａ、他端が前記筒体５ｄに固定された引っ張りバネ５ｅで構成される打撃手段５をハンドレール３に作用させる構造としており、打撃手段５近傍に設けた音響検出手段６と、信号処理部７と、記憶部８と、演算部９、画像表示部１０とを備えて構成されている。

このような構成により、ハンドレール３の表面を打撃手段５により打撃を与えた際に発生する打撃音は、音響検出手段６により検出され、電気信号に変換されて信号処理部７に出力される。

前記信号処理部７は、図示はしていないが、入力側に増幅器、出力側にアナログ・ディジタル変換器を有している。このアナログ・ディジタル変換器は、時間的に連続なアナログ波形データの振幅値をある周期でサンプリングをすることにより、量子化、ディジタル波形データに変換するものである。

記憶部８は、信号処理部７から送られてくるディジタルデータを順次記憶し、演算部９は波形データを解析し、劣化の有無及び程度を評価するデータを生成し後段に出力する部分である。この演算部９は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）、入出力制御部等を有しており、後述する波形解析を行うことができるように構成されている。

また、画像表示部１０は解析により劣化状態の合否、残寿命等を表示する。

ここで、図２に示すハンドレール３の構成例において、ハンドレール３は表面の化粧ゴム３１、化粧ゴム側の第１帆布３２、スチールコード等の磁性体で構成される抗張体３３、抗張体３３とエスカレーターの手摺りガイドレール（図示せず）との間に位置する第２帆布３４，第３帆布３５とで構成されている。

正常なハンドレール３においては、上記化粧ゴム３１から第３帆布３５の間は、ゴムなどの充填物質で空隙無く接着されている。

ここで、ハンドレール３の経年利用に伴い、ハンドレール３が劣化を始めるとまず最初に抗張体３３の周辺に充填されているゴムが劣化して亀裂が発生する。

更に劣化が進行すると、ハンドレール３内部の第１帆布３２、第２帆布３４、抗張体３３との間に層間剥離が発生する。

ここで、前記層間剥離が進行し、抗張体３３の直径より層間剥離距離３７が大きくなった場合、抗張体３３と第１帆布３２及び第２帆布３４との間に距離３８の空隙３６が発生する。

このような前記空隙３６が発生した状況において、ハンドレール３表面に対して前記打撃手段５より打撃を与えた場合、ハンドレール３から発生する打撃音の周波数分布１１は、層間剥離が発生していない正常な状況に置けるハンドレール３からの発生音響の周波数分布１２に対して、残響時間及び、ピークとなる周波数範囲１３において異なる特徴を示すため、ハンドレール３からの前記帯域の打撃音を検出することにより、ハンドレール３内部の劣化による層間剥離の有無を推定することが可能となる。

図４は、本発明におけるハンドレール診断装置１をエスカレーター３に対して非接触に設置し、エスカレーター２を稼働した状態でハンドレール３の診断を実施する場合の構成を示す図で、図１に示した打撃音による診断の実施形態の基本形態を、エスカレーター２のハンドレール３の診断に適した形状としたものである。

図４における構成において、例えば測定を実施する作業員は、前記ハンドレール診断装置１を保持するための手段として、エスカレーター２のハンドレール３の下に設けられた欄干のガラスやパネルに対して、吸盤２１を吸着させ、吸盤２１に一端が固定された自在継ぎ手２２によって、ハンドレール診断装置１を保持する構成とする。

本構成とすることにより、現在設置されているほとんどのエスカレーター３の形状に対して、本発明によるハンドレール診断装置１をエスカレーター３が稼働状態で診断を実施することが可能となり、エスカレーター３の診断作業において、大幅な設置利便性をもたらす。

次に、上記実施の形態の動作について説明する。

測定開始に伴い図１の永久磁石５ａの磁場と逆向きになる極性にコイル５ｃを通電し、コイル５ｃによる磁場の作用力で、ハンドレール３方向に端部が突き出す。次にコイル５ｃの通電をオフとすると磁場の反発力は消滅するので、引っ張りバネ５ｅの引っ張り力により永久磁石５ａが引き戻されて元の初期位置に位置する。この一連の動作を繰り返すことで打撃を周期的に与えることが可能となる。

ハンドレール診断装置１は上記打撃音に対して音響検出装置６から測定を開始し、記憶部８で音響データを格納するとともに、演算部９では打撃音測定開始からの打撃回数をカウントする。また、その際の打撃音の特徴が正常か、異常かの評価も行い記憶する。

尚、この評価は測定を終了した後に改めて処理しても良い。この測定結果において、層間剥離による空隙３６発生箇所の打撃音と判断する正常と異なる異常音が発生した場合、異常と認識した音響データが演算部９でカウントした測定開始からの打撃回数目を認識する。

ここで図５は、ハンドレール３上の特定の位置を基準箇所１６としてハンドレール３上の劣化位置１７を特定する方法を説明する図である。ハンドレール３上の劣化位置１７は層間剥離による空隙が生じており、正常箇所と異なる特徴を持つ打撃反響音が発生しているものとする。

ハンドレール３の全周分のなかから劣化位置１７を特定する方法として、ハンドレール３の所定箇所に予め何らかの印を設けることで基準箇所１６を定め、基準箇所１６から打撃手段による打撃及び打撃音の測定を開始する。

この打撃発生回数と、ハンドレール３の走行速度及び打撃周期の条件より、基準箇所１６から劣化位置１７までの距離１８を特定することが可能となる。

この方法により、劣化位置１７を毎回の測定において特定することが可能で、長手方向に進む劣化の進行状況の確認作業が容易になることでエスカレーター２の停止時間の短縮が図れ、乗客の使用が可能となる時間をより長く確保することができる。

また、前記音響発生箇所１７の異常音がどの程度継続したかによってハンドレール走行方向すなわち長手方向の層間剥離進行状況１９を評価することも可能となる。

この方法により、劣化位置１７の劣化進行状況を毎回の測定において定量的に評価することが可能となり、外部への抗張体飛び出し等の交換が必要となる状態になるまでの残寿命予測ができ、適正ハンドレール２交換で及び計画的な交換作業計画を可能とする保守管理の向上が図れる。

異常の処理によるハンドレール診断装置１によるハンドレール３の診断結果の表現方法としては、ハンドレール診断装置１の演算結果で得られた劣化箇所の有無、劣化箇所がある場合の箇所、劣化度合いを画像表示部１０で表示する構成が考えられる。この構成をとることにより、ハンドレール診断装置１の打撃手段５によりハンドレール３より発生する音響を定量化し、熟練を必要としないあらゆる測定者が容易に状態を判断することが可能となる。

また、ハンドレール診断装置１によるハンドレール３診断結果の別の表現方法としては、音響検出手段６以降の構成をノートパソコンやＰＤＡなどの携帯用計算機に備えた音声入力手段（図示せず）に入力し、携帯用計算機内に記録した上で各種の分析処理を行い、診断結果を表現しても良い。尚、同様に所望の帯域の信号を得るための方法としては、前記ハンドレール３からの音響信号に対して、高速フーリエ変換などの周波数分析を実施し、前記周波数分析結果のうち、所望の帯域に相当するパワースペクトルを求める分析方法も挙げられる。

また、前記分析処理の一例としては、異常音で発生する特有の周波数特性の帯域通過フィルタを使用すれば、測定した音響データからハンドレール３打撃音のみの音響信号を抽出することが可能となり、背景雑音が存在するような環境においても、より確実なハンドレール３の診断が可能となる。

尚、上記したハンドレール３への打撃は、個人差が生じないように行う必要があり、所定の質量（重量）の打撃手段を、周期的な連続打撃として与えるため、この打撃手段５は電磁力以外の各種アクチュエータ（図示せず）、あるいはバネ弾性力を利用した打撃機構（図示せず）等を用いるなどして、常に一定の運動エネルギーの条件を確保できればいかなる機構を用いても構わない。

本発明に係るハンドレール診断手法において、エスカレーターへの設置状況を示す図である。 本発明に係るハンドレール診断手法において、ハンドレール内部の劣化進行状態を示す図である。 本発明に係るハンドレール診断手法において、ハンドレール内に層間剥離が存在した場合に発生する音響の周波数分布の一例と、層間剥離が存在しない場合に発生する音響の周波数分布を示す図である。 本発明に係るハンドレール診断手法において、診断装置をエスカレーターのハンドレールと非接触に保ってエスカレーターの稼働状態で測定を行う際の構成を示す図である。 本発明に係るハンドレール診断手法において、ハンドレール上の特定の位置を元にハンドレール上の劣化部位を特定する方法を説明する図である。

符号の説明

１ ハンドレールの診断装置
２ エスカレーター
３ ハンドレール
４ ステップ
５ 打撃手段
５ａ 永久磁石
５ｂ 電源部
５ｃ コイル
５ｄ 筒体
５ｅ 引っ張りバネ
６ 音響検出手段
７ 信号処理部
８ 記憶部
９ 演算部
１０ 画像表示部
１１ 層間剥離が発生したハンドレールより発生した音響の周波数分布
１２ 正常なハンドレールより発生した音響の周波数分布
１３ 層間剥離が発生したハンドレールより発生した音響の周波数分布の特徴周波数
１６ 基準箇所
１７ 劣化箇所
１８ 基準箇所から劣化位置での音響発生までの距離
１９ 異常音響発生区間
２０ スチールコード継ぎ目から劣化位置での音響停止部分までの距離
２１ 吸盤
２２ 自在継ぎ手
３１ ハンドレールの化粧ゴム
３２ ハンドレールの第１帆布
３３ スチールコード等の抗張体
３４ ハンドレールの第２帆布
３５ ハンドレールの第３帆布
３６ 空隙
３７ スチールコードと帆布との距離
３８ 層間剥離距離

Claims (3)

1. 抗張体が埋め込まれているエスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前記エスカレーターのハンドレールを稼働させた状態で、前記ハンドレール外部の表面から打撃手段により連続的な打撃を与え、打撃により発生する前記ハンドレール打撃音の特徴からハンドレール内部の層間剥離により生じる隙間の発生状況を評価することを特徴とするエスカレーターハンドレールの劣化診断方法。
2. 前記エスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前記打撃手段に対応してハンドレールから発生する打撃音の中で、前記ハンドレール内の劣化により生じた隙間による異常音と認められた音響の発生継続状態から長手方向の隙間発生距離を把握し、損傷度合いを評価することを特徴とするエスカレーターハンドレールの劣化診断方法。
3. 前記エスカレーターハンドレールの劣化診断方法において、前記異常音響の発生時期が打撃手段による打撃を開始してから何回目であるかを認識し、その回数と打撃音の発生周期から診断開始箇所から異常音響発生箇所までの距離を算出し、劣化箇所を推定することを特徴とするエスカレーターハンドレールの劣化診断方法。

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