JP2008007048A

JP2008007048A - 鉄道車両用ダンパの故障検出方法および装置、ダンパ

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Publication number: JP2008007048A
Application number: JP2006181884A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Shibahara; 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP4941813B2

Abstract

【課題】ダンパが常用域を越える減衰力を発生する条件で故障診断を行うことによりダンパ故障を的確に把握できるようにする。
【解決手段】鉄道車両の台車と車体との間に介装されるダンパ１０のダンパ本体１５に圧力センサ２９、３０を取付け、鉄道車両が走行する線路上に、前記ダンパ１０が常用域を越える減衰力を発生する測定区域を設定して、該測定区域を鉄道車両が通過する際発生する前記ダンパ１０内の圧力を前記圧力センサ２９、３０により検出する。一方、前記測定区域内の線路の曲率と測定区域を鉄道車両が通過する際の車速とに基いてダンパ１０に発生する減衰力を演算すると共に、該減衰力を圧力換算し、この圧力換算した圧力値と前記圧力センサ２９、３０により検知した実際のダンパ内圧力値とを比較して、ダンパ１０の故障を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用ダンパの故障を検出するための故障検出方法および装置に関する。

鉄道車両用ヨーダンパは、図１１に符号１Ａにて示すように、鉄道車両２の台車３と車体４との間に介装され、通常、前後の台車３の左右両側に各一対配置されている。台車３と車体４とは、支軸５を中心に水平方向へ相対回転できるように連結されており、各ダンパ１は、台車３と車体４との相対回転に応じて所定の減衰力を発生し、台車３の回転方向の方向の振動を抑え、結果として、車体４の左右方向の揺れを抑えるように作動する。
また、他の鉄道車両用ヨーダンパとして、隣り合う鉄道車両２、２間にも、図１１の１Ｂに示めすような車体間ヨーダンパが設けれている。車体間ヨーダンパは、車体間の相対折れ角に対し減衰力を発生させるもので、新幹線等に用いられている。

ところで、最近の鉄道車両の高速化に伴い、ダンパの重要性が高まってきており、ダンパの故障を速やかに発見することが、安全走行を確保する上で益々重要となっている。しかるに従来、ダンパの故障診断（故障検出）は、外部からの確認が不可能なため、定期的に車両から取外して行っているのが一般で、走行時に特別大きな揺れ等が発生しない限り、故障があっても次の定期検査までそのままの状態で使用されることとなるので、定期検査を頻繁に行わなければならなかった。

そこで、例えば、特許文献１には、車両の高速走行中における車体の前後方向または左右方向の振動加速度または振動数を測定し、それらの波形をダンパ正常時の波形と比較して、ダンパの故障を検出する方法が提案されている。しかるに、鉄道車両用のダンパは、一般にピストンに設けた調圧弁（リリーフ弁等）を流通する油液の流通抵抗によって減衰力が発生する構造となっており、その発生減衰力は、図１２に示すようにピストン速度に大きく依存している。そして、高速走行中（本線走行中）におけるピストン速度は、同図に示す低速側領域Ａ内に限定され、高速側領域Ｂに移行することはほとんどない。すなわち、鉄道車両用のダンパは、低速側領域Ａが常用域となっており、したがって、前記特許文献１に記載の方法の場合は、この常用域Ａでダンパ故障を診断していることになる。

特開平６−７２３２８号公報

しかしながら、上記した常用域Ａでは、図１２に示したようにピストン速度のわずかの変動で減衰力が大きく変化するため、減衰力波形（圧力波形）は、図１３に示すように多くの脈動成分を含んでおり、上記した特許文献１に記載のように正常時との波形の比較でダンパ故障を診断する方法では、ダンパの故障を的確に把握することが困難になる。なお、特許文献１に記載のものでは、バンドパスフィルタをかけて波形を調整しているが、この場合でも、前記脈動成分を完全に解消することはできない。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ダンパが常用域を越える減衰力を発生する条件で故障診断を行うことによりダンパ故障を的確に把握できるようにし、もって故障診断に対する信頼性の向上に大きく寄与する鉄道車両用ダンパの故障検出方法および装置、ダンパを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載のダンパの故障検出方法は、鉄道車両が走行する線路上に、前記ダンパが常用域を越える減衰力を発生する測定区域を設定し、該測定区域を鉄道車両が通過する際発生する前記ダンパ内の圧力に基いて、該ダンパの故障を判定することを特徴とする。ダンパが常用域を越える減衰力を発生する領域では、ピストン速度の変動に対する減衰力の変化は小さいため、ダンパ内の圧力波形は安定し、したがって、該ダンパ内の圧力に基いてダンパ故障を的確に把握できる。

また、請求項２に記載のダンパの故障検出方法は、上記請求項１に記載の方法において、測定区域内の線路の曲率と測定区域を鉄道車両が通過した際の車速とに基いてダンパに発生する減衰力を演算すると共に、該減衰力を圧力換算し、この圧力換算した圧力値と測定区域を鉄道車両が通過した際発生したダンパ内の圧力値とを比較して、該ダンパの故障を判定することを特徴とする。測定区域内の線路の曲率と測定区域を鉄道車両が通過した際の車速とがわかっていれば、台車の角速度すなわちピストン速度が求まるので、当該ダンパの減衰力特性から、この際発生する減衰力がわかる。本請求項２に記載の方法では、このようにして求めた減衰力を圧力換算して、この圧力換算した圧力値と測定区域を車両が通過した際ダンパ内に実際に発生した圧力値とを比較することで、当該ダンパが所定の減衰力を発生しているか否かを的確に把握できる。

また、請求項３に記載のダンパの故障検出方法は、上記請求項１に記載の方法において、測定区域を鉄道車両が通過する際発生するダンパ内の圧力が、該ダンパの最大許容減衰力に相当する所定圧を超えたときに感応する高圧側感応センサと、該ダンパの減衰力の常用域に対応する所定圧を超えたときに感応する低圧側感応センサとの両方の動作により、該ダンパの故障を判定することを特徴とする。本請求項３に記載の方法では、高圧側感応センサが動作することで、調圧弁などの故障で過大減衰力が発生していることがわかり、また、低圧側感応センサが動作しないことで、油洩れなどによりダンパに減衰力が発生していないことがわかり、一目でダンパ故障を判断できる。

また、請求項４に記載の前記ダンパの故障検出方法は、上記請求項１乃至３の何れか１項記載の方法において、台車と車体間に介装されるヨーダンパまたは隣り合う車体間に介装される車体間ヨーダンパであって、測定区域を、電車区内の曲走部に設定することを特徴とする。本請求項４に記載の方法では、一般にきついカーブが多い電車区内の曲走部に測定区域を設定するので、正確にダンパ故障を検出できる。

上記課題を解決するため、請求項５に記載のダンパの故障検出装置は、上記請求項２に記載の方法の実施に用いられるもので、ダンパ内の圧力を検知する圧力センサと、鉄道車両が走行する線路上に設定した測定区域の曲率と該測定区域を通過する車両速度とに基いて前記ダンパ内の圧力を演算し、該演算により得られた圧力値と前記圧力センサで得られた圧力値とを比較して、該ダンパの故障を判定する演算手段と、該演算手段による判定結果を表示する表示手段とを備えていることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、請求項６に記載のダンパの故障検出装置は、上記請求項３に記載の方法の実施に用いられるもので、ダンパに取付けられ、鉄道車両が走行する線路上に設定した測定区域を鉄道車両が通過する際該ダンパ内に発生する圧力が、該ダンパの最大許容減衰力に相当する所定値を超えたときに感応する高圧側感応センサと、該ダンパの減衰力の常用域に対応する所定値を超えたときに感応する低圧側感応センサとを備え、前記各感応センサは、外部から視認可能な表示部を動作させることを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項７に記載のダンパは、請求項１または４または６に記載の発明で用いられるダンパであって、該ダンパは、シリンダと、該シリンダ内を摺動すると共に内部を２室に画成するピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドとからなり、さらに、該シリンダ内の圧力が所定圧を超えた際に変位する共に外部より該変位が視認できる表示部を有する圧力感応センサを備えたことを特徴とする。

上記請求項７に記載のダンパにおいて、前記圧力感応センサが、所定圧が低圧の低圧側感応センサと、該低圧側感応センサの所定圧より高い所定圧の高圧側感応センサとからなる構成とすることができる。また、前記圧力感応センサを、前記シリンダ内の２室にそれぞれ設けた構成とすることができる。

本発明に係る鉄道車両用ダンパの故障検出方法および装置によれば、ダンパが常用域を越える減衰力を発生する条件で故障診断を行うので、発生減衰力の脈動に影響されることなくダンパ故障を的確に把握でき、故障診断に対する信頼性の向上に大きく寄与する効果ものとなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の故障検出対象である鉄道車両用ダンパ１０の構造の一例を示したものである。なお、鉄道車両に対する本ダンパ１０の設置形態は、前記図１１に示したヨーダンパ１Ａや車体間ヨーダンパ１Ｂと同じであり、ヨーダンパ１Ａは、鉄道車両２の前後の台車３の左右両側に、該台車３と車体４とを連結するように配置され、また、車体間ヨーダンパ１Ｂは、隣り合う車両車体２、２間を連結するように配置される。したがって、以下では、鉄道車両について同一符号を用いることとする。

ダンパ１０は、同心に配置した内筒１１（シリンダ）および外筒１２の前後端を共通の端板１３、１４により閉塞した密閉構造のダンパ本体１５を備えている。ダンパ本体１５を構成する内筒１１には、ピストン１６が摺動可能に配設されており、このピストン１６に一端が連結されたピストンロッド１７の他端部が、前記端板の一方１３を摺動可能に挿通してダンパ本体１５の外部へ延ばされている。内筒１１内のロッド側室１８および反ロッド側室１９には油液が封入され、また、内筒１１と外筒１２との間のリザーバ２０には部分的に油液が封入されている。ピストン１６には、伸び行程時、縮み行程時に減衰力を発生するリリーフ弁（調圧弁）２１、２２が設けられ、さらに他方の端板１４には、リザーバ２０から反ロッド側室１９への油液の流通のみを許容する逆止弁２３と高圧リリーフ弁２４とが設けられている。なお、一方の端板１３には台車３への取付部となるブラケット２５が、他方の端板１４には車体４への取付部となるブラケット２６がそれぞれ固設されている。

このように構成されたダンパ１０においては伸び行程時には、ピストン１６に設けた一方のリリーフ弁２１を経てロッド側室１８の油液が反ロッド側室１９へ流動することで、伸び側の減衰力が発生し、このとき、ピストンロッド１７の退出分の油液が逆止弁２３を経てリザーバ２０から反ロッド側室１９へ補給される。一方、縮み行程時には、ピストン１６に設けた他方のリリーフ弁２２を経て反ロッド側室１９の油液がロッド側室１８へ流動することで、縮み側の減衰力が発生し、このとき、ピストンロッド１７の進入分の油液が高圧リリーフ弁２４を経て反ロッド側室１９からリザーバ２０へ排出される。

本第１の実施形態において、上記のように構成されたダンパ１０には、ロッド側室１８および反ロッド側室１９内の圧力を検知する圧力センサ２９、３０が付設されている。この圧力センサ２９、３０は、後述するダンパ１０の故障検出装置（図２）に組込まれるもので、ここでは、ダンパ本体１５の前後の端板１３、１４に形成され、一端がロッド側室１８、反ロッド側室１９にそれぞれ連通する流路３１、３２の他端側開口端部に装着されている。

本第１の実施形態としての故障検出装置は、図２に示されるように、ダンパ１０に設けられた上記圧力センサ２９、３０と、各圧力センサ２９、３０の信号をアンプ３３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４およびＡ／Ｄ変換器３５を介して取込むと共に、鉄道車両１の現在位置を特定する測位システム（ＧＰＳ、ＡＴＳ等）３６および速度計３７から必要な情報を取込む演算器（演算手段）３８と、該演算器３８の演算結果を表示する表示器（表示手段）３９とを備えている。演算器３７は各車両２に設置され、表示器３８は先頭車両の運転席６に設置されており、演算器３７には、各車両２に設置されている全てのダンパ１０（４基）の圧力情報が入力され、表示器３８には各車両ごとのダンパ診断結果が表示されるようになっている。

本第１の実施形態において、測定区域は、電車区内（車両基地）のカーブのきつい曲走部に設定されている。特に並行する２つの線路間を接続する分岐器（ポイント）通過時が望ましい。これは、分岐器通過時は、通常の走行にはない台車や車両間の角度が生じ、また、走行速度も決めれた低速度となるので、走行条件が略同様となるためである。
このようなカーブのきつい曲走部を車両２が通過すると、その台車３と車体４と（図１１）が急激に大く相対回転し、ダンパ１０内のピストン１６のピストン速度が高速で大きく変位する。すなわち、ダンパ１０は、図１２に示した高速側領域Ｂに対応する減衰力、すなわち常用域Ａを越える減衰力を発生する。そして、ダンパ１０が常用域を越える減衰力を発生する場合は、図１２に示したようにピストン１６の速度が変動しても減衰力の変化はわずかであり、したがって、ダンパ１０内の圧力波形は安定する。図３は、このような状況下でダンパ１０に発生する減衰力波形（圧力波形）を示したもので、常用域における減衰力波形（図１３）との比較からも明らかなように、脈動成分は極めて少なく、前記圧力センサ２９、３０で得られるダンパ内圧力は信頼性の高いものとなる。

各演算器３８には、上記した測定区域の線路形状（曲率）が予め記憶されており、演算器３８は、この予め記憶した測定区域の曲率と速度計３７から取込んだ車速情報とに基いて、ダンパ１０に発生する減衰力を演算すると共に、該演算して求めた減衰力を圧力値に換算する機能を有している。演算器３８はまた、前記圧力換算した圧力値と測定区域を鉄道車両２が通過した際発生したダンパ１０内の圧力値とを比較して、該ダンパの故障を判定する機能を有している。より詳しくは、測定区域内の線路の曲率と測定区域を鉄道車両が通過した際の車速とがわかっていれば、台車３の角速度すなわちダンパ１０のピストン速度が求まり、図１２に示した当該ダンパの減衰力特性から、この際発生する減衰力がわかる。この場合、当該ダンパ１０の減衰力特性は伸び行程と縮み行程とで異なるので（図１２は伸び側の減衰力特性）、両方の減衰力特性を参照することになる。一方、減衰力は圧力値に換算できるので、この圧力換算した圧力値と前記圧力センサ２９、３０により検知したダンパ１０内の実際の圧力値とを比較すれば、当該ダンパ１０が所定の減衰力を発生しているか否かを把握できる。この場合、一方の圧力センサ２９は伸び側の圧力を、他方の圧力センサ３０は縮み側の圧力をそれぞれ検知することになる。

以下、上記のように構成したダンパの故障検出装置による故障検出方法を、図４のフローチャートも参照して説明する。

本線走行を終えた鉄道車両２が電車区内の測定区域に進入したことが、測位システム３６によって検知されると（Ｓ１）、圧力センサ２９、３０によりダンパ１０内の圧力が検知され、この信号が演算器３８に取込まれる（Ｓ２）。続いて、測定区域を通過した際の車速が速度計３７から演算器３８に取込まれ、演算器３８は、予め記憶した測定区域の曲率と速度計３７から取込んだ車速とに基いて、ダンパ１０に発生する減衰力を演算し、この減衰力を圧力換算する（Ｓ３）。そして、次のステップＳ４で、先のステップＳ２で検知した実際の圧力値と前記換算圧力値との差分を演算し、続くステップＳ５で、前記差分値と予め設定した閾値とを比較する。閾値は幅を有しており、前記比較で、該差分値が閾値の範囲内であれば、ダンパ１０が正常であると判断して表示器３９へＯＫ信号を送り、これによって表示器３９には、正常を表す標識が表示される（Ｓ６）。一方、ステップＳ５で、前記差分値が閾値の範囲外（閾値より高いまたは低い）であれば、ダンパ１０が故障であると判断して表示器３９へＮＧ信号を送り、これによって表示器３９には故障を表す標識が表示される（Ｓ６）。このようにして各車両２に設置された全てのダンパ１０について故障の有無が診断されるが、本第１の実施形態では、ダンパ１０が常用域を越える減衰力を発生する領域で圧力比較を行っているので、ダンパ故障を的確に把握できる。

図５は、本発明の第２の実施形態としての故障検出装置を示したものである。本故障検出装置は、前記ダンパ１０内の圧力に感応して機械的に動作する４つの圧力感応センサ４０、４１、４２、４３を備えている。各圧力感応センサ４０〜４３は、ダンパ本体１５を構成する前後の端板１３、１４に形成された前記流路３１、３２および該流路３１、３２から分岐した分岐流路３１ａ、３１ｂに設置されている。なお、ダンパ１０の基本構造並びに鉄道車両に対する該ダンパ１０の設置形態は第１の実施形態と同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付し、重複する説明は省略することとする。

上記４つの圧力感応センサ４０〜４３のうち、ロッド側室１８に通じる２つの圧力感応センサ４０、４１は、伸び行程時に発生するダンパ１０内の圧力に感応する伸び側感応センサとして、反ロッド側室１９に通じる２つの圧力感応センサ４２、４３は、縮み行程時に発生するダンパ１０内の圧力に感応する縮み側感応センサとしてそれぞれ構成されている。また、伸び側および縮み側の各２つの圧力感応センサのうち、一方の圧力感応センサ４０、４２は、ダンパ１０に発生する最大許容減衰力に対応する所定圧を超えたときに感応する高圧側感応センサとして、他方の圧力感応センサ４１、４３は、ダンパ１０の常用域の減衰力に対応する所定圧を超えたときに感応する低圧側感応センサとしてそれぞれ構成されている。

各圧力感応センサ４０〜４３の基本構造は同じであり、図６に示すようになっている。なお、ここでは、説明の便宜のため、伸び側の高圧側感応センサ４０についてのみ示すこととする。この感応センサ４０は、前記流路３１の他端側（ダンパ本体１５の外周面側）開口端部に形成した段付き穴４４内に設置されており、該段付き穴４４の小径穴部４４ａにシール部材４５を介して摺動可能に配設されたピストン４６と、前記段付き穴４４の中径穴部４４ｂに嵌着され、前記ピストン４６と一体のロッド４７を摺動可能に案内するロッドガイド４８とを備えている。高圧側感応センサ４０はまた、ピストン４６を摺動可能に挿通して延ばされた可動ピン４９と、ピストン４６に内装され、前記可動ピン４９の先端に設けた弁部４９ａにより開閉する弁機構５０と、前記可動ピン４９の後端部に取付けられた、段付き穴４４の大径穴部４４ｃに収納可能な表示キャップ（表示部）５１とを備えている。また、ダンパ本体１５には、前記リザーバ２０と段付き穴４４内とを連通する連通路５２が形成されている。

上記のように構成された感応センサ（高圧側感応センサ）４０は、ダンパ１０内のロッド側室１８内の圧力が所定圧以下の場合には、図６に示すようにピストン４６が段付き穴４４の奥側へ押込まれた状態を維持し、この状態で、ピストン４６のロッド４７の後端部に取付けられた表示キャップ５１が段付き穴４４の大径穴部４４ｃに収納される。一方、ロッド側室１８内の圧力が所定圧を超えると、ピストン４６が段付き穴４４から抜け出る方向へ摺動し、これによりピストン４６のロッド４７が伸長動作して、前記表示キャップ５１が大径穴部４４ｃから突出する（図７（Ａ）参照）。ここで、ピストン４６が摺動を開始するときのダンパ内圧力は、該ピストン４６と段付き穴４４の小径穴部４４ａとの間に介装したシール部材４５の緊迫力および摩擦力によって決まる。本実施形態においては、前記した伸び側と縮み側との配置区分および高圧側と低圧側との配置区分に応じて、各圧力感応センサ４０〜４３が所定のダンパ内圧力に感応するように、前記シール部材４５の緊迫力および摩擦力を設定している。

以下、本第２の実施形態としての故障検出装置による故障検出方法を説明する。
本第２の実施形態において、ダンパ１０の正常時には、高圧側感応センサ４０、４２は、図６に示したように、それぞれの表示キャップ５１を段付き穴４４の大径穴部４４ｃに収納させた状態を維持し、一方、低圧側感応センサ４１、４３は、図７（Ａ）に示すように、それぞれの表示キャップ５１を大径穴部４４ｃから突出させた状態を維持する。

そして、本線走行に向かうまたは終えた鉄道車両２が、前記した電車区内の測定区域を通過すると、第１の実施形態で説明したように、ダンパ１０に常用域Ａ（図１２）を超える大きな減衰力が発生し、高圧側感応センサ４０、４２に流路３１、３２を通じてダンパ１０内の大きな圧力が作用する。このとき、例えば、ダンパ１０内の調圧弁（リリーフ弁）２１、２２が故障していると、ダンパ１０内に最大許容減衰力に相当する圧力を超える過大圧力が発生し、これにより、図７（Ａ）に示すように、ピストン４６が摺動してそのロッド４７が伸長動作し、表示キャップ５１が大径穴部４４ｃから突出する。したがって、この表示キャップ５１の突出を外部から視認することで、ダンパ１０の故障を判断できる。この場合、低圧側感応センサ４１、４３の表示キャップ５１は、大径穴部４４ｃから突出する状態を維持している。

一方、ダンパ１０に油洩れが発生しているような場合は、ダンパ１０内の圧力が上昇しないので、低圧側感応センサ４１、４３が動作せず、それぞれの表示キャップ５１は大径穴部４４ｃに納まったままとなる。したがって、この表示キャップ５１の状態を外部から視認することで、油洩れなどによりダンパ１０に減衰力が発生していないことがわかる。この場合、高圧側感応センサ４０、４２の表示キャップ５１も、当然に大径穴部４４ｃから突出しない状態を維持している。

このように本第２の実施形態においては、圧力感応センサ４０〜４３の単純な動作を外部から視認するだけで、ダンパ１０の故障を判断できるので、第１の実施形態のごとく複雑な演算手段は不要となり、装置構造は簡単となる。

ここで、所望により表示キャップ５１をリセットしたい場合は、図７（Ｂ）に示すように表示キャップ５１を介して可動ピン４９を押し下げる。すると、可動ピン４９の先端の弁部４９ａが弁機構５０を開き、これにより流路３１内の圧力が通路５２を介してリザーバ２０へ抜け、ピストン４６を小さな力で押し込むことができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、上記第２の実施形態の第１変形例を示したものである。本第１変形例の特徴とするところは、ピストン４６とロッドガイド４８との間に、常時はピストン４６を押込み方向へ付勢するばね５５を介装し、ロッド４７に設けた半径方向孔に、段付き穴４４の小径穴部４４ａの内面に設けた環状の係合溝５６に一端部を係脱させるロックピン５７を配置し、さらに、可動ピン４９の周面に前記ロックピン５７の他端部を逃がす環状の逃げ溝５８を設けた点にある。なお、この第１変形例においては、上記第２の実施形態で設けた弁機構５０およびリザーバ２０へ圧力を逃がす通路５２を省略している。

本第１変形例においては、ピストン４６とロッドガイド４８との間に介装したばね５５のばね力を調整することで、前記した伸び側および縮み側に配置した高圧側感応センサ４０、４２、伸び側および縮み側に配置した低圧側感応センサ４１、４３の感応圧力を正確に設定することができる。また、ダンパ１０内の圧力に感応して、ピストン４６のロッド４７が伸長動作すると、図８（Ｂ）に示すように、ロックピン５７の一端部が係合５６に係合して、ピストン４６がロックされ、表示キャップ５１は、大径穴部４４ｃから露出する状態を安定して維持する。

図９（Ａ）、（Ｂ）は、上記第２の実施形態の第２変形例を示したものである。本第２変形例の特徴とするところは、第１変形例の構成（図８）に加え、前記表示キャップ５１を大径部５１ａと小径部５１ｂとを連接した段付き形状とし、ダンパ本体１５の外面にこの表示キャップ５１に係合するリミットスイッチ６０を設置した点にある。本第２変形例においては、例えば、高圧側感応センサ４０、４２の表示キャップ５１が、大径穴部４４ｃに納まっている状態では、図９（Ａ）に示すように、リミットスイッチ６０が表示キャップ５１の小径部５１ｂに係合してオフ状態となる。一方、該表示キャップ５１が大径穴部４４ｃから突出した状態では、図９（Ｂ）に示すように、リミットスイッチ６０が表示キャップ５１の大径部５１ａに係合してオン状態となり、これによりダンパ１０の異常を電気信号として取出すことができる。このようなリミットスイッチ６０を各ダンパ１０に設置することにより、例えば、各リミットスイッチ６０の信号を前記第１の実施形態における運転室６（図２）内の信号処理部に送って、ダンパ故障を集中監視することができる。

図１０は、上記第２の実施形態の第３変形例を示したものである。本第３変形例の特徴とするところは、前記第１変形例の構成（図８）において、ダンパ本体１５の段付き穴４４から大径穴部４４ｃを省略して、ピストン４６のロッド４７をダンパ本体１５から大きく突出可能とし、このロッド４７の外周面の一部に、その突出位置を表す標識６１を縦方向に配列して設けると共に、該ロッド４７の外周面の他の一部にラチェット歯６２を縦方向に配列して設け、ダンパ本体１５には前記ロッド４７のラチェット歯６２に噛合可能な爪部材６３を内蔵するクランプ手段６４を配置し、さらに、前記第１変形例の構成から可動ピン４９およびロックピン５７を省略した点にある。

上記クランプ手段６４は、ロッド４７を挿通させるロッド挿通孔６５ａを有するハウジング６５を備えており、該ハウジング６５は、そのロッド挿通孔６５ａにロッド４７を挿通させた状態で、ダンパ本体１５にボルト６６を用いて固定されている。ハウジング６５内には、前記爪部材６３を収納する収納穴６５ｂが半径方向に形成されており、この収納穴６５ｂには、常時爪部材６３を前記ラチェット歯６２に噛合う方向へ付勢するばね６７が配設されている。クランプ手段６４はまた、爪部材６３に一端が連結され、他端部がハウジング６５の側方へ延ばされた操作部材６８を備えている。また、前記ハウジング６５のロッド挿通孔６５ａの周りには、前記ロッド４７に設けた標識６１を外部から視認できる窓６９が形成されている。

本第３変形例においては、ダンパ１０内の圧力に感応して、ピストン４６のロッド４７が伸長動作すると、図１０に示すように、ロッド４７に設けた標識６１の１つがハウジング６５の窓６９を通して視認可能となる。ロッド４７の伸長ストロークはダンパ１０内に発生する圧力（減衰力）に比例するので、この圧力に応じて標識６１を区分け（例えば、色分け）することで、ダンパ１０に発生する減衰力を段階的に確認できる。また、この第３変形例では、ロッド４７の伸長に応じてそのラチェット歯６２の１つに爪部材６３が噛合うので、該ロッド４７は安定的にその伸長状態を維持する。また、所望により表示キャップ５１をリセットさせたい場合は、操作部材６８を掴んでばね６７のばね力に抗して爪部材６３を後退させることで、表示キャップ５１を介してピストン４６を簡単に元位置に押し込むことができる。

なお、上記実施の形態では、表示キャップ５１が突出する例や圧力センサを用いた例を示したが、他の変形例として、内筒内の圧力が所定圧を超えた際にデータを記憶する記憶部をダンパに設け、該記憶部のデータをダンパ外部から非接触でデータを読み込めるようにしてもよい。

なお、上記実施の形態においては、ダンパをヨーダンパとしたが、これに限らず、車体と台車の左右動を抑える左右動ダンパや車体間の左右同ダンパ等、車体の左右動を抑えるダンパに応用することができる。

本発明の故障検出対象である鉄道車両用ダンパの構造を示す断面図である。本発明の第１の実施形態としての故障検出装置の全体構成を示すブロック図である。本故障検出方法で設定した測定区域を通過する際ダンパに発生する減衰力（圧力）波形を示す模式図である。本第１の実施形態における故障検出の処理フローを示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態としての故障検出装置のダンパに対する設置態様を示す断面図である。本第２の実施形態で用いる圧力感応センサの構造を示す断面図である。本第２の実施形態で用いる圧力感応センサの作動状態を示したもので、（Ａ）は作動後の状態を示す断面図、（Ｂ）は作動後、リセットする際の状態を示す断面図である。本第２の実施形態の第１変形例を示したもので、（Ａ）は作動前の状態を示す断面図、（Ｂ）は作動後の状態を示す断面図である。本第２の実施形態の第２変形例を示したもので、（Ａ）は作動前の状態を示す断面図、（Ｂ）は作動後の状態を示す断面図である。本第２の実施形態の第３変形例を示す断面図である。鉄道車両に対するダンパの設置形態を示す模式図である。転動用ダンパの一般的な減衰力特性を示すグラフである。鉄道用ダンパの定常域の減衰力波形（圧力波形）を示す模式図である。

符号の説明

２鉄道車両
３台車
４車体
１０ダンパ
１５ダンパ本体
１６ダンパのピストン
２１、２２リリーフ弁（調圧弁）
２９、３０圧力センサ
３８演算器（演算手段）
３９表示器（表示手段）
４０、４２高圧側感応センサ（圧力感応センサ）
４１、４３低圧側感応センサ（圧力感応センサ）
４６ピストン
５１表示キャップ（表示部）

Claims

鉄道車両の台車と車体との間または隣り合う車体間に介装され、車体の左右方向の揺れを抑えるダンパの故障を検出する故障検出方法であって、鉄道車両が走行する線路上に、前記ダンパが常用域を越える減衰力を発生する測定区域を設定し、該測定区域を鉄道車両が通過する際発生する前記ダンパ内の圧力に基いて、該ダンパの故障を判定することを特徴とする鉄道車両用ダンパの故障検出方法。
測定区域内の線路の曲率と測定区域を鉄道車両が通過する際の車速とに基いてダンパに発生する減衰力を演算すると共に、該減衰力を圧力換算し、この圧力換算した圧力値と測定区域を鉄道車両が通過した際発生したダンパ内の圧力値とを比較して、該ダンパの故障を判定することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ダンパの故障検出方法。
測定区域を鉄道車両が通過する際発生するダンパ内の圧力が、該ダンパの最大許容減衰力に相当する所定圧を超えたときに感応する高圧側感応センサと、該ダンパの減衰力の常用域に対応する所定圧を超えたときに感応する低圧側感応センサとの両方の動作により、該ダンパの故障を判定することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ダンパの故障検出方法。
前記ダンパは台車と車体間に介装されるヨーダンパまたは隣り合う車体間に介装される車体間ヨーダンパであって、測定区域を、電車区内の曲走部に設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の鉄道車両用ダンパの故障検出方法。
鉄道車両の台車と車体との間または隣り合う車体間に介装され、車体の左右方向の揺れを抑えるダンパの故障を検出する故障検出装置であって、前記ダンパ内の圧力を検知する圧力センサと、鉄道車両が走行する線路上に設定した測定区域の曲率と該測定区域を通過する車両速度とに基いて前記ダンパ内の圧力を演算し、該演算により得られた圧力値と前記圧力センサで得られた圧力値とを比較して、該ダンパの故障を判定する演算手段と、該演算手段による判定結果を表示する表示手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両用ダンパの故障検出装置。
鉄道車両の台車と車体との間または隣り合う車体間に介装され、車体の左右方向の揺れを抑えるダンパの故障を検出する故障検出装置であって、前記ダンパに取付けられ、鉄道車両が走行する線路上に設定した測定区域を鉄道車両が通過する際該ダンパ内に発生する圧力が、該ダンパの最大許容減衰力に相当する所定圧を超えたときに感応する高圧側感応センサと、該ダンパの減衰力の常用域に対応する所定圧を超えたときに感応する低圧側感応センサとを備え、前記各感応センサは、外部から視認可能な表示部を動作させることを特徴とする鉄道車両用ダンパの故障検出装置。
請求項１または４または６に記載の発明で用いられるダンパであって、該ダンパは、シリンダと、該シリンダ内を摺動すると共に内部を２室に画成するピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドとからなり、さらに、該シリンダ内の圧力が所定圧を超えた際に変位する共に外部より該変位が視認できる表示部を有する圧力感応センサを備えたことを特徴とするダンパ。
前記圧力感応センサが、所定圧が低圧の低圧側感応センサと、該低圧側感応センサの所定圧より高い所定圧の高圧側感応センサとからなることを特徴とする請求項７に記載のダンパ。
前記圧力感応センサを、前記シリンダ内の２室にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項７または８に記載のダンパ。