JP2008057979A - Railway vehicle monitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両監視装置に係り、特に、レール上を走行する車両における車輪などの車両構成部材の状況を地上に設置した計測装置を用いて監視する鉄道車両監視装置に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle monitoring apparatus, and more particularly to a railway vehicle monitoring apparatus that monitors the status of vehicle components such as wheels in a vehicle traveling on a rail using a measuring device installed on the ground.
従来、下記特許文献1に見られるように、地上に設置した計測装置としての非接触距離センサでレール上を走行する車両の車輪までの距離を計測し、計測結果から車輪形状、特に車輪寸法を算出し、車輪の摩耗状況を監視することが行われている。
Conventionally, as can be seen in the following
この計測装置は、車両基地の入出庫線のように定期的でかつ頻繁に車両が通過する線路上に設置する。これにより、車輪の寸法計測は本装置へ車両を通過させることで自動的に車輪寸法が計測できる。従って、計測機器を車輪にあてがって手作業で寸法を計測する方法に比べ、頻繁にかつ効率的に行うことができる。 This measuring device is installed on a track through which vehicles pass regularly and frequently, such as an entry / exit line at a vehicle base. Thereby, the wheel dimension can be automatically measured by passing the vehicle through this apparatus. Therefore, it can be performed more frequently and efficiently than a method in which the measuring device is applied to the wheel and the dimensions are manually measured.
しかし、上記特許文献1の従来技術においては、車輪(車両構成部材)と計測装置の間が非接触状態にあるために、計測時には車両速度や台車の傾斜等の要因による車輪の動揺及び周囲温度や天候等の要因による計測条件の相違を生じると、同一寸法の車輪でありながら、計測毎に実車輪の寸法を中心として計測データに変動が生じる。
However, in the prior art of
計測データに大幅な変動があった場合は、事故に繋がりかねない異常が車両構成部材に発生と判断し、車両基地において詳細点検を行うと、異常なしという結果になることがあった。 When there was a significant change in the measurement data, it was determined that an abnormality that could lead to an accident occurred in the vehicle component, and a detailed inspection at the vehicle base could result in no abnormality.
車両構成部材に異常を生じていないにも係らず大幅な計測データの変動が頻発することは、詳細点検作業が無駄であるだけでなく、監視装置に対する信頼性の低下となる。 The frequent occurrence of large changes in measurement data despite the fact that no abnormality has occurred in the vehicle constituent members not only wastes detailed inspection work but also reduces the reliability of the monitoring device.
なお、非接触で監視を行うことは、パンタグラフのすり板をカメラで撮像し画像処理によってのすり板の摩耗状況を監視することなどでも行われている。 Note that non-contact monitoring is also performed by, for example, monitoring the wear state of the sliding plate by imaging the pantograph sliding plate with a camera.
それゆえ本発明の目的は、計測データの変動を車両構成部材そのものにおけるものと計測条件の相違によるものに分けて、正確に車両構成部材の状況を監視することができる鉄道車両監視装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a railway vehicle monitoring apparatus capable of accurately monitoring the status of a vehicle component by dividing the variation of measurement data into that of the vehicle component itself and due to a difference in measurement conditions. There is.
また、本発明の他の目的は、車両構成部材に対する監視の的確性を向上し、効率的で安全性の高い車両構成部材の保全管理を支援することができる鉄道車両監視装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a railway vehicle monitoring device capable of improving the accuracy of monitoring vehicle components and supporting efficient and safe maintenance management of vehicle components. is there.
上記目的を達成するための本発明の特徴とするところは、レール上を走行する車両における車両構成部材の状況を地上に設置した計測装置で監視する鉄道車両監視装置において、計測装置の計測データを記録し、一定量の計測データが蓄積されたところで、それらの計測データについて度数分布を求め、所望の分布領域内の計測データについて平均値を求め、その平均値をもって車両構成部材の計測データとする処理手段を備えていることにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that in a railway vehicle monitoring apparatus that monitors the status of vehicle components in a vehicle traveling on a rail with a measuring apparatus installed on the ground, measurement data of the measuring apparatus is stored. When a certain amount of measurement data is recorded, a frequency distribution is obtained for the measurement data, an average value is obtained for the measurement data in a desired distribution region, and the average value is used as measurement data for the vehicle component. The processing means is provided.
また、該処理手段は、所望の分布領域内の計測データについて求めた平均値が所望の範囲にあるか否かを判断し、所望の範囲外であれば、所望の分布領域内の計測データを計測順に分割して分割された計測データ群について個別の平均値を求め、各個別の平均値を分割された計測データ群のそれぞれの車両構成部材の計測データとすることにある。 Further, the processing means determines whether or not the average value obtained for the measurement data in the desired distribution region is within the desired range. If the average value is outside the desired range, the measurement data within the desired distribution region is obtained. An individual average value is obtained for the measurement data group divided in the order of measurement, and each individual average value is used as measurement data for each vehicle component of the divided measurement data group.
本発明によれば、蓄積された一定量の計測データについて統計処理により度数分布を求め、所望の分布領域外の計測データを用いないことにおいて、計測条件の相違により生じた大幅に変動した計測データを除去するので、所望の分布領域内の計測データについて求めた平均値は車両構成部材の実寸法を正確に捉えていることになり、その平均値によれば車両構成部材に異常を生じているか否かを的確に判断することができる。 According to the present invention, a frequency distribution is obtained by statistical processing for a certain amount of accumulated measurement data, and measurement data that varies greatly due to differences in measurement conditions is obtained without using measurement data outside the desired distribution region. Therefore, the average value obtained for the measurement data in the desired distribution area accurately captures the actual dimensions of the vehicle component, and whether the vehicle component is abnormal according to the average value. It is possible to accurately determine whether or not.
また、本発明によれば、一定量の計測データの蓄積を該車両の所望の走行距離毎に行うことで、車両構成部材の経時変化の状況を把握することができる。 In addition, according to the present invention, a certain amount of measurement data is accumulated for each desired travel distance of the vehicle, so that it is possible to grasp the status of changes in vehicle components over time.
以下、車両構成部材である車輪の摩耗状況を監視する鉄道車両監視装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a railway vehicle monitoring device that monitors the wear state of wheels that are vehicle constituent members will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態になる車輪を監視するための鉄道車両監視装置における各計測装置であるセンサ設置状況と装置構成の概略図を示している。 FIG. 1 shows a schematic view of a sensor installation state and a device configuration as each measuring device in a railway vehicle monitoring device for monitoring wheels according to an embodiment of the present invention.
図1において、車両10は車両毎に前後左右に2個ずつの車輪100(1車両の8個の車輪)を有し、レール11上を矢印イの方向へ走行する。各レール毎にレール11の外側に設置してある第1距離センサ1aとレール11の内側に設置してある第2距離センサ
1bにより、各距離センサ(計測装置)1a,1bから車輪100までの距離を計測する。また、速度検出部5a,5bにより速度検出部5a,5b(計測装置)間を各車輪100が通過する時間と両速度検出部5a,5b間の設置距離から各車輪100の速度を算出する。
In FIG. 1, a
レール11は枕木12上に固定してあり、各距離センサ1a,1bと速度検出部5a,5bはセンサ類設置板13上に固定してある。レール11と各距離センサ1a,1b及び速度検出部5a,5bの間は、電気的に絶縁している。枕木12とセンサ類設置板13は、バラストなどにより地上にできるだけ動かないようにしてある。レール11を軌道スラブに固定している場合は、各距離センサ1a,1bと速度検出部5a,5bは軌道スラブに適宜に固定すればよい。
The
各距離センサ1a,1bで得られた距離データ及び速度検出部5a,5bで得られた車輪100の通過時刻と速度を変換部2へ送信する。変換部2では速度検出部5a,5bで得た各車輪100の通過時刻及び速度と各距離センサ1a,1bでサンプリングしたアナログ信号の距離データをデジタル信号にA−D変換する。
The distance data obtained by the distance sensors 1a and 1b and the passing time and speed of the
記憶部3は、変換部2より得る各種データを車両単位に整理し記憶する。図1では図示していないけれども、車両10の先頭部に車両番号(車番)を信号化して発信する車番発信器があり、地上には車両10の車番発信器が発信する車番信号を受信する車番受信器がある。
The
車番受信器が車両10からの車番信号を受信すると、記憶部3は車番に応じて各距離センサ1a,1bと速度検出部5a,5bがこれから計測する車両10ごとのデータを整理して記憶する。
When the vehicle number receiver receives a vehicle number signal from the
即ち、車両10ごとの列車編成と車輪100の個数が分かっており、各車輪100は各レール11上を車両10が走行するに従って各距離センサ1a,1bと速度検出部5a,5bにより順次先頭のものから計測されていくので、記憶部3では速度検出部5a,5bでの各車輪100毎の速度計測に合わせて先頭の車輪100から計測順に車輪番号を付けて各車輪100毎に自動的に計測データを記憶していく。
That is, the train organization for each
処理部(処理手段)4は記憶部3のデータを用い、後述する車輪寸法の演算を行う。蓄積記憶部6は処理部4で得られた車輪寸法を時系列に蓄積し、データーベースを作成する。
The processing unit (processing unit) 4 uses the data in the
画面表示部7は処理部4で得られた車輪寸法を表示し、出力印字部8においてハードコピーを得ることができる。更に、処理部4は蓄積記憶部6にて蓄積した車輪寸法を用い後述する統計処理を行い、画面表示部7でその統計処理を表示し、出力印字部8においてハードコピーを得ることもできるようになっている。
The
なお、記憶部3と蓄積記憶部6は同一の記憶装置を用い、記憶領域を分けて使用することにより装置の簡略化を図ってもよい。
Note that the
次に、図2を用いて車輪100の形状と各距離センサ1a,1bで車輪100までの距離を計測する状況について説明する。
Next, the state of measuring the distance to the
図2に示すように、車輪100の踏面101は車輪の外側部分から内側部分に向けて外周面の外径が徐々に大となるように形成されている。フランジ102は、車輪の内側部分に一体に設けられている。車輪100の内面には断面が直角三角形の基準溝103(外周側で垂直に切れ込まれている形)を設けてあり、直径(基準溝径)Wsは基準で定められている。基準溝103から踏面101までの半径方向の距離を車輪100のタイヤ厚さ
Wtと称する。
As shown in FIG. 2, the
なお、車輪100の外側のフランジ外面104をフランジ外面と称し、また車輪100の内側のフランジ面を含む車輪100の内側面をバックゲージ面若しくは車輪内面105と称する。
The
第1距離センサ1aは車輪100のフランジ外面104までの距離L3をサンプリング周期に従って時系列に計測し出力する。また、第2距離センサ1bは車輪内面105までの距離L4を第1距離センサ1aと同様にサンプリング周期に従って時系列に計測し出力する。
The first distance sensor 1a measures and outputs the distance L3 to the flange
各距離センサ1a,1bはこれらが発する光がレール11で遮られないように、θ1及びθ2の設置角度をつけている。
The distance sensors 1a and 1b are set at θ1 and θ2 so that the light emitted from the distance sensors 1a and 1b is not blocked by the
距離L1,L2は、距離L3,L4のレール11に直交する水平成分の距離である。また、L0はセンサ類設置板13上に固定・設置されている第1距離センサ1aと第2距離センサ1bの間の設置距離であり、dはフランジ102の厚さ(フランジ厚さ)、Fhはフランジ102の高さ(フランジ高さ)、Dhは車輪100の直径(以下、車輪径とする)である。第1距離センサ1aの設置角度θ1及び第2距離センサ1bの設置角度θ2と速度検出部5a,5bで検出される車輪速度から後述する数式1〜9によって、逐次車輪
100のフランジ102の厚さd,フランジ102の高さFh,車輪100の車輪径Dhを演算し、車輪100の形状を求める。Hgは各距離センサ1a,1bからレール11の踏面11aまでの設置高さで、各距離センサ1a,1bの設置高さHgは同一寸法としているが、異なっていても良い。
The distances L1 and L2 are horizontal component distances orthogonal to the
図3は、車輪100の車輪径Dh,基準溝径Wsなどを車輪100のフランジ外面104側から示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the wheel diameter Dh, the reference groove diameter Ws, and the like of the
車両10を矢印イの方向に走行させ、図3に示すように矢印ロ方向に車輪100を回転させ、速度検出部5a,5b間を通過させ、さらに第1距離センサ1aと第2距離センサ1bとの間を走行させる。第1距離センサ1aはフランジ外面104までの距離L3を計測し、第2距離センサ1bは車輪内面105までの距離L4を計測する。
The
このとき、第1距離センサ1aは図3(a)のように車輪100のフランジ外面104のA−B間、車輪100の外側の面B−C間及びフランジ外面104のC−D間の距離
L3を計測する。その第1距離センサ1aからの出力波形は、図3(c)に示すような波形である。
At this time, as shown in FIG. 3A, the first distance sensor 1a is a distance between A and B of the flange
なお、図3(a)において、車輪100のフランジ102の部分は、A−B間の部分及びC−D間の部分に対応する。
In FIG. 3A, the portion of the
第2距離センサ1bは、図3(a)に示す車輪内面105のE−F間,F−G間及びG−H間の部分までの距離L4を計測する。車輪100のフランジ102の部分はE−F間の部分及びG−H間の部分に対応する。第2距離センサからの出力波形は、図3(b)に示すような波形である。
The second distance sensor 1b measures a distance L4 to a portion between EF, FG, and GH on the wheel
第2距離センサ1bの出力波形における波形の立ち下がりから立ち上がりまでの距離をLfとし、第2距離センサ1bの出力波形における基準溝103を横断するときに現れる2個の鋸歯状の波形の距離(車輪基準溝間横断距離)をLsとする。
The distance from the falling edge to the rising edge of the output waveform of the second distance sensor 1b is Lf, and the distance between two sawtooth waveforms appearing when crossing the
次に、図1に示す処理部4で両距離センサ1a,1bの計測結果から車輪形状(車輪寸法)を算出することについて説明する。
Next, calculation of the wheel shape (wheel dimension) from the measurement results of both distance sensors 1a and 1b in the
上記第1距離センサ1a及び第2距離センサ1bからの出力波形は変換部2にて車両単位に整理される。同様に、速度検出部5a,5bで得られた車輪100の通過時刻と速度も変換部2へ送信する。変換部2では記憶部3で記憶しやすいようにA−D変換を行い、記憶部3では編成単位の計測結果を格納する。
The output waveforms from the first distance sensor 1a and the second distance sensor 1b are arranged by the
処理部4では記憶部3に格納された計測データなどや第1距離センサ1aと第2距離センサ1b間の設置距離L0,各距離センサ1a,2aの設置角度θ1,θ2,設置高さ
Hg(図2参照)を用いて、下記の数式1〜9でフランジ厚さd,フランジ高さFh,車輪径Dhなどを演算する。
In the
即ち、図2に示すように、両距離センサ1a,1bはセンサ類設置板13上に設置され、設置距離L0,設置角度θ1,θ2及び設置高さHgが分かっているので、各距離センサ1a,1bで計測した距離L3,L4から、車輪100のフランジ厚さdは数式1〜3で算出できる。
That is, as shown in FIG. 2, both distance sensors 1a and 1b are installed on the
また、図3(b)で示す第2距離センサ1bの出力波形における波形の立ち下がりから立ち上がりまでの距離Lfをその経過時間と車輪速度から求め、車輪基準溝間横断距離
Lsを波形(b)上の車輪基準溝103を示すF点からG点までの経過時間と車輪速度から求め、既知である車輪100の基準溝径Ws及び第2距離センサ1bで計測した距離
L4と設置角度θ2とその設置高さHgより、車輪径Dh及び車輪フランジ高さFhを数式4〜9で算出できる。
Further, the distance Lf from the fall of the waveform to the rise in the output waveform of the second distance sensor 1b shown in FIG. 3B is obtained from the elapsed time and the wheel speed, and the wheel reference groove crossing distance Ls is represented by the waveform (b). It is obtained from the elapsed time from the F point to the G point indicating the
なお、下式中、Rfは車輪100の軸中心からフランジ104の外周までのフランジ半径であり、Wtは車輪100のタイヤ厚さである。
In the following formula, Rf is a flange radius from the axial center of the
次に、上記数式1〜9にて算出する車輪寸法の変動と処理部4で行う監視について説明する。
Next, a description will be given of the wheel size fluctuation calculated by the
車輪100における車輪寸法の計測は走行距離を基準に定期的に実施される。その車輪寸法を蓄積した車輪寸法を横軸に走行距離、縦軸に例えばタイヤ厚さを取り、分布化すると図4となる。
The measurement of the wheel dimensions in the
実車輪の寸法が摩耗による変化が無視できる領域Z0を拡大すると図5のようになるが、この領域Z0で寸法に変動が生じている。 When the area Z0 in which the change of the actual wheel dimension is negligible due to wear is enlarged as shown in FIG. 5, the dimension varies in this area Z0.
この変動は計測毎に異なる車両速度や台車の傾斜等による車両10の動揺,周囲温度や天候等に起因する計測条件の影響による計測誤差であり、車輪100の実寸法を中心に発生し、個々の計測データから得た車輪寸法は車輪の実寸法と比較した場合、前述の影響による計測誤差を含むこととなる。
This variation is a measurement error due to the influence of measurement conditions caused by the fluctuation of the
これを解決するための手段としては、車両10の動特性による影響の排除や環境条件による影響の排除が必要となる。しかし、これを実現するためには、動特性の生じにくい直線区間に本監視装置を設置する設置場所の問題、また直射日光,風雨等を防ぐ構造物を設置する必要から、本監視装置を設置するにあたって場所により車両限界(図示せず)や建築限界(図示せず)に抵触する問題が生じる。
As means for solving this, it is necessary to eliminate the influence of the dynamic characteristics of the
そこで、以下、本監視装置の特徴である計測頻度の高さを生かし、蓄積したデータを用いて計測誤差の影響を排除して車輪に生じる寸法変動を把握し、正確に車両構成部材である車輪の摩耗状況を監視することについて説明する。 Therefore, in the following, taking advantage of the high measurement frequency that is the feature of this monitoring device, the accumulated data is used to eliminate the influence of measurement errors and to grasp the dimensional variation that occurs in the wheels, and to accurately determine the wheels that are vehicle components. An explanation will be given of monitoring the wear state of the steel.
定期的に実施され算出される車輪100における車輪寸法は、図6に一例を示すように、走行距離を基に諸データがデータベース6aとして蓄積記憶部6に記憶・格納されていく。
As shown in an example in FIG. 6, the wheel dimensions of the
図6の例では、走行距離2000Km毎に計測が行われ、1台の車両に存在する8個の車輪について寸法(計測データ)Aとして示す、例えばタイヤ厚さについてデータが蓄積されていくことを示している。タイヤ厚さ以外の寸法についても、同様に蓄積されていくが、説明の簡単化のため、図示は省略した。走行距離0Kmのデータは設計値である。 In the example of FIG. 6, the measurement is performed every mileage 2000 km, and the data about the tire thickness, for example, is accumulated as shown as the dimension (measurement data) A for the eight wheels existing in one vehicle. Show. The dimensions other than the tire thickness are accumulated in the same manner, but the illustration is omitted for simplification of description. The data for the travel distance of 0 km is a design value.
図示したZ0の領域の計測データは図4の実車輪の寸法が摩耗による変化が無視できる範囲Z0での計測データに対応し、またZ0〜Zm,Zn〜は一定量の計測データが蓄積されたところで処理部4において統計処理を行う個々の領域の計測データで、各領域Z0〜Zm,Zn〜は予め走行距離に応じて設定してある。
The measured data in the Z0 area shown in FIG. 4 corresponds to the measured data in the range Z0 in which the actual wheel dimensions in FIG. 4 can be ignored due to wear, and a certain amount of measured data is accumulated in Z0 to Zm and Zn to. By the way, in the measurement data of the individual areas for which statistical processing is performed in the
車輪摩耗状況の監視処理を、図7〜図9のフロー図に従って説明を進める。 The wheel wear situation monitoring process will be described in accordance with the flowcharts of FIGS.
図7のステップ(以下、Sと略記)1において、車両10の走行に合わせて図6について説明したように、入手した車番に従い個々の車両10について先頭の車輪100から順次計測データを収録しデータベース6aとして記憶していく。また数1〜数9で算出する諸寸法も算出して算出したデータも順次記憶していく。また、以下の各ステップにおいて算出して得たデータも算出の都度、蓄積記憶部6に記憶されていく。
In step (hereinafter abbreviated as S) 1 in FIG. 7, as described with reference to FIG. 6 according to the traveling of the
個々の車両10についてデータ記憶を終了するとS2に進み、処理部4はその車両10が規定距離を走行したかを図6の領域Z0に対応する記憶領域がタイヤ厚さのデータで満たされているかで判断する。データが満たされていなければS1に戻って、計測を続行し、データの記憶・収録する。
When the data storage is completed for each
S2で図6の領域Z0に対応する記憶領域がタイヤ厚さのデータで満たされていると判断すると、S3に進んで、領域Z0に対応する記憶領域におけるタイヤ厚さのデータを取り出し、S4で平均値を算出する。 If it is determined in S2 that the storage area corresponding to the area Z0 in FIG. 6 is filled with the tire thickness data, the process proceeds to S3, where the tire thickness data in the storage area corresponding to the area Z0 is extracted, and in S4 The average value is calculated.
その後、S5で領域Z0に対応する記憶領域における全ての各車輪100のタイヤ厚さ(データ)についてS4で得たタイヤ厚さの平均値との偏差ΔXを算出し、S6で各偏差ΔXについて図10に示すように偏差ΔXの度数分布についてヒストグラムを作成する。
Thereafter, in S5, a deviation ΔX of the tire thickness (data) of all the
図4に示す通り、計測データの分布は走行距離が増すに従い摩耗によりタイヤ厚さが徐々に減少していく傾向を示すが、計測データにはばらつきがあり、隣りあうデータ同士の多くは上下に変動している。 As shown in FIG. 4, the distribution of measurement data shows a tendency for the tire thickness to gradually decrease due to wear as the mileage increases, but the measurement data varies, and much of the adjacent data is vertically It has fluctuated.
計測条件その他による影響で計測自体が失敗し、寸法算出結果が突片する不要な成分が含まれる。この突片成分は正確な車輪寸法を算出すること及び摩耗傾向を分析する上で傾向を左右させる成分となる。 The measurement itself fails due to the influence of measurement conditions and the like, and an unnecessary component that causes the size calculation result to protrude is included. This projecting piece component is a component that affects the tendency in calculating an accurate wheel size and analyzing the wear tendency.
この突片成分を除外するために、その後、S7で図10のヒストグラムにおいてヒストグラムの中心から最大側と最小側からそれぞれ偏差ΔXが極端に大きい全体のr%(r:除外範囲設定値)のデータを異常データとして除外する。 In order to exclude this projecting piece component, in S7, in the histogram of FIG. 10, the data of the total r% (r: exclusion range setting value) of which the deviation ΔX is extremely large from the maximum side and the minimum side from the center of the histogram. Are excluded as abnormal data.
なお、除外範囲設定値rを大きくし過ぎると、実寸法の変動を示す成分まで除去する可能性があるので、除外範囲設定値rは計測器の計測失敗の頻度を分析し、最適に設定する。 Note that if the exclusion range set value r is excessively increased, even components that show fluctuations in actual dimensions may be removed. Therefore, the exclusion range set value r is set optimally by analyzing the frequency of measurement failure of the measuring instrument. .
そして、S8で除外して残ったタイヤ厚さのデータを用いて平均値Anを算出する。従って、連続して計測した範囲内において偏差ΔXが極端に大きい異常データを除外して平均化することで、摩耗傾向の把握を損なうことを回避することができる実寸法に近似した算出値を得ることができる。 Then, an average value An is calculated using the tire thickness data left after the removal in S8. Therefore, by removing and averaging abnormal data having an extremely large deviation ΔX within a continuously measured range, a calculated value approximated to the actual size that can avoid compromising the grasp of the wear tendency is obtained. be able to.
即ち、計測の繰り返しにおいて発生する誤差は繰返精度で評価され、繰返精度はその数値が低い程、誤差が少なく安定した計測が可能であることを示す。 In other words, errors that occur in repeated measurement are evaluated with repeatability. The repeatability indicates that the lower the numerical value, the smaller the error and the more stable measurement is possible.
繰返精度は計測データ(統計値)の散らばり具合を示す数値である標準偏差σのことであり、標準偏差σは数式10で求められる。なおAは計測データ、Anは計測データの平均値、nを計測個数とする。
The repeatability is a standard deviation σ which is a numerical value indicating the degree of dispersion of measurement data (statistical values), and the standard deviation σ is obtained by
その分布が正規分布である場合、標準偏差σを2倍すると範囲内にサンプルした計測データが統計上95.4% の確率で含有されるとされ、一般的に用いる繰返精度は2σであり、本実施例においても2σで評価する。 When the distribution is a normal distribution, if the standard deviation σ is doubled, the measured data sampled within the range is statistically included with a probability of 95.4%, and the repetition accuracy generally used is 2σ. Also in this embodiment, the evaluation is made with 2σ.
その範囲から外れた計測データは、偏差ΔXが極端に大きい全体のr%(r:除外範囲設定値)のデータを異常データとして除外し、計測頻度の高さを生かし、蓄積したデータを用いて計測誤差の影響を排除して車輪に生じる寸法変動を把握することができる。 For measurement data that is out of the range, the entire r% (r: exclusion range set value) data with an extremely large deviation ΔX is excluded as abnormal data, and the accumulated data is used by taking advantage of the high measurement frequency. It is possible to grasp the dimensional variation occurring in the wheel by eliminating the influence of the measurement error.
続くS9において、S8で得た平均値Anが初めて得たものであるか判断する。 In subsequent S9, it is determined whether the average value An obtained in S8 is obtained for the first time.
図6の領域Z0での平均値Anは初めてのもとなるので、S1に戻ってデータの記憶・収録を継続し、S9までの処理を繰り返す。 Since the average value An in the area Z0 in FIG. 6 is the first basis, the process returns to S1, continues to store and record data, and repeats the processes up to S9.
S9で初めての平均値Anではないと判断すると、図8のS10に進み、S8で今回得た平均値AnとS8で前回に得た平均値An−1の差ΔSを算出する。 If it is determined in S9 that it is not the first average value An, the process proceeds to S10 in FIG. 8, and a difference ΔS between the average value An obtained this time in S8 and the average value An-1 obtained last time in S8 is calculated.
そしてS11に進み、差ΔSが所望の値Mより小さいかどうか判断する。値Mは車輪
100が摩耗してタイヤ厚さが減損しているかどうかを判断するしきい値である。
In S11, it is determined whether the difference ΔS is smaller than the desired value M. The value M is a threshold value for judging whether the
差ΔSが所望の値Mより小さい(ΔS<M)であれば、車輪100は摩耗は進んでいないことであるので、S12に進み、データ収録(記憶)を継続するかどうか判断する。データ収録(記憶)を継続する(中止の指令が入っていない)のであれば、図7のS1に戻って、データ収録(記憶)を継続し、以上説明したS12までの処理を繰り返す。こうして得たタイヤ厚さは、図11に示すように領域Z0から順次平均値(図11中における、水平の表示が平均値Anを示す。ドットは突片成分が除外された個々のタイヤ厚さデータを示している。)で表示していく。
If the difference ΔS is smaller than the desired value M (ΔS <M), it means that the
以上の処理を繰り返し、図6の領域Zmに対するS11において、差ΔSが所望の値Mより大きい(ΔS>M)と判断した場合、車輪100は摩耗が進み寸法に変動を生じている可能性があると仮定する。この場合、車輪100に寸法変動が発生しているにも関わらず、平均化により、その寸法変動、即ち摩耗傾向が平均化されている可能性がある。
When the above processing is repeated and it is determined in S11 for the region Zm in FIG. 6 that the difference ΔS is larger than the desired value M (ΔS> M), there is a possibility that the
そこで、S13に進み、平均化する領域を2分割し詳細に検討することで、摩耗傾向へ追従させることとする。 Therefore, the process proceeds to S13, and the area to be averaged is divided into two and examined in detail to follow the wear tendency.
しかし、平均化する領域を分割した場合、分割後の領域における成分(計測データ数)が減少し、この中で平均化すると、平均の精密さが低下する。即ち、平均化した値に対する繰返精度の精密さの向上効果については、数式10で求めた繰返精度σを有するn個の計測データに対し平均した際の精密さをδとすると、精密さδは数式11で求めることができる。
However, when the area to be averaged is divided, the component (number of measurement data) in the area after the division is reduced. If averaging is performed in this area, the accuracy of the average is lowered. That is, with respect to the effect of improving the accuracy of the repetition accuracy with respect to the averaged value, if the accuracy when averaging the n pieces of measurement data having the repetition accuracy σ obtained by
平均の精密さδは数値が小さいほど繰返精度が向上するとされており、数式11によれば計測データ数nが大となるほど向上することが分かる。
The average accuracy δ is said to be improved as the numerical value is smaller, and according to
このため、平均化する領域を分割する際、分割後の計測データ数に対ししきい値を導入し、しきい値として最小平均化対象個数Nを設定する。これにより、平均化処理後の最低計測精度を確保することができる。 For this reason, when the area to be averaged is divided, a threshold value is introduced for the number of measurement data after division, and the minimum average number N is set as the threshold value. Thereby, the minimum measurement accuracy after the averaging process can be ensured.
なお、S13では2分割としたが、最小平均化対象個数Nを維持できるなら、任意の数に分割しても良い。 Although the number of divisions is two in S13, the number may be divided into an arbitrary number as long as the minimum average number N can be maintained.
最小平均化対象個数Nを維持できているかどうかをS14で確認する。S14で分割した各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Nより少ない場合はS12を経てS1に戻り、各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Nより多くなるのを待つ。 In S14, it is confirmed whether or not the minimum average number N can be maintained. When the number of data in each measurement data group divided in S14 is smaller than the minimum average number N, the process returns to S1 through S12 and waits for the number of data in each measurement data group to be larger than the minimum average number N.
各計測データ群のデータ数が最小平均化対象個数Nより多くなったら、図9のS15に進み、図7のS4と同様に各計測データ群の計測データについて平均値を算出する。 When the number of data in each measurement data group is larger than the minimum number N to be averaged, the process proceeds to S15 in FIG. 9, and the average value is calculated for the measurement data in each measurement data group in the same manner as S4 in FIG.
続くS16で図7のS5と同様に各計測データ群の計測データについてS15で得た平均値との偏差ΔYを求め、S17で図7のS6と同様に図10のような各偏差ΔYのヒストグラムを作成する。そして、S18で図7のS7と同様にS17で作成したヒストグラムから異常データを除外し、S19で図7のS8と同様に異常データ除外で残った各計測データ群の計測データについて平均値Bna,Bnbをそれぞれ算出する。 Subsequently, in S16, the deviation ΔY of the measurement data of each measurement data group from the average value obtained in S15 is obtained in the same manner as S5 in FIG. 7, and the histogram of each deviation ΔY as shown in FIG. 10 is obtained in S17, similar to S6 in FIG. Create Then, in S18, the abnormal data is excluded from the histogram created in S17 as in S7 of FIG. 7, and in S19, the average value Bna, for the measurement data of each measurement data group remaining in the abnormal data exclusion as in S8 of FIG. Each Bnb is calculated.
続く、S20で図8のS10と同様に前回の平均値An−1との差ΔTna,ΔTnbを各計測データ群について算出する。 Subsequently, in S20, differences ΔTna and ΔTnb from the previous average value An-1 are calculated for each measurement data group as in S10 of FIG.
そして、図8のS11と同様に、S21において一方の計測データ群における前回の平均値An−1との差ΔTnaが所望の値Mより小さいかどうか判断する。値Mは、上述したように車輪100が摩耗してタイヤ厚さが減損しているかどうかを判断するしきい値である。
Then, as in S11 of FIG. 8, it is determined in S21 whether the difference ΔTna from the previous average value An−1 in one measurement data group is smaller than the desired value M. The value M is a threshold value for determining whether or not the tire thickness is reduced due to wear of the
差ΔTnaが所望の値Mより大きい場合は、S22に進み、一方の計測データ群において、摩耗が今まで以上に増加したことを示す異常表示を設ける。 When the difference ΔTna is larger than the desired value M, the process proceeds to S22, and an abnormal display indicating that the wear has increased more than ever is provided in one measurement data group.
この異常表示としては、図6のデータベースにおける平均値を色分けで表示するとか、図11のタイヤ厚さの平均値を色分けで表示するとか、図11に計測データ群の区分を示す一点鎖線の縦線や分割の区分を示す点線の縦線を色分けで表示する設定をほどこしておくことにより、図1の画面表示部7の表示や出力印字部8の出力において、摩耗が今まで以上に増加した領域は色分けにより表示されるようにすることにより容易に分かるようにする。
As this abnormality display, the average value in the database of FIG. 6 is displayed by color coding, the average value of the tire thickness of FIG. 11 is displayed by color coding, or the vertical line of the alternate long and short dash line indicating the division of the measurement data group in FIG. Wearing the display of the
また、差ΔTnaが所望の値Mより小さい場合は、S22の異常表示に進むことなく
S23に進み、残りの計測データ群についても前回の平均値An−1との差ΔTnbが所望の値Mより小さいかどうか判断する。
If the difference ΔTna is smaller than the desired value M, the process proceeds to S23 without proceeding to the abnormality display of S22, and the difference ΔTnb with respect to the previous average value An-1 is larger than the desired value M for the remaining measurement data group. Judge whether it is small.
差ΔTnbが所望の値Mより大きい場合は、S22と同様にS24で異常表示処理を施し、差ΔTnbが所望の値Mより小さい場合は図8のS12を経て図7のS1に戻って、データの収録・記憶を継続する。 If the difference ΔTnb is larger than the desired value M, an abnormal display process is performed in S24 as in S22. If the difference ΔTnb is smaller than the desired value M, the process returns to S1 in FIG. 7 via S12 in FIG. Continue recording and memory.
なお、S11で差ΔSが所望の値Mより大きい(ΔS>M)と判断し、S13に進みデータの分割処理を行い、次の領域Zn以降の各領域においてもS11からS13に進むことが続くような時は、車輪100は摩耗進行が激しく車輪交換の時期に入っていると考えられ、早目の整備点検に入るような警告を出すようにしておくと良い。
In S11, it is determined that the difference ΔS is larger than the desired value M (ΔS> M), the process proceeds to S13, the data division process is performed, and the process proceeds from S11 to S13 also in each area after the next area Zn. In such a case, it is considered that the
以上の処理を継続し、図8のS12に至りデータ収録(記憶)を中止する指令が入っていれば、処理を終了する。 The above process is continued, and if the instruction to stop data recording (storage) is entered in S12 of FIG. 8, the process is terminated.
従来技術では、実車輪に摩耗による寸法変動が発生していないにも関わらず、計測データを計測条件等の変動によるばらつきが存在する中で取り扱っていたが、上記実施例においては計測条件等の変動による計測データのばらつきを排除し、平均化による精密さの向上により、計測側の変動要因を排除することにより得られる安定した実寸法に近似した計測データを得ることが可能となる。更に、平均化による摩耗傾向の喪失を極力発生させないため、平均化領域の分割を行うことで、摩耗傾向を的確に得て、精度の高い寸法で監視し、異常摩耗が発生した車輪にも的確に対処することができる。 In the prior art, measurement data was handled in the presence of variations due to fluctuations in measurement conditions, etc., even though there were no dimensional fluctuations due to wear on the actual wheels. By eliminating variations in measurement data due to fluctuations and improving accuracy by averaging, it is possible to obtain measurement data that approximates a stable actual dimension obtained by eliminating fluctuation factors on the measurement side. Furthermore, in order to minimize the loss of wear tendency due to averaging, by dividing the averaging area, the wear tendency can be accurately obtained, monitored with high-precision dimensions, and accurately applied to wheels with abnormal wear. Can deal with.
更には、長期的に走行距離と摩耗傾向の監視を行うことで、車輪寸法を設計状態に復帰させる削正作業や車輪交換の実施計画、また保安装置等へ設定する車輪寸法の確認等に応用することが可能となる。 Furthermore, by monitoring the mileage and wear tendency over a long period of time, it can be applied to grinding work to restore the wheel dimensions to the designed state, wheel replacement plan, and confirmation of wheel dimensions to be set in the safety device, etc. It becomes possible to do.
なお、統計処理にて除外した計測条件その他による影響で失敗した計測値である突片成分は、その個数を算出することにより、距離センサの故障や車輪の異常を報知する機能をして利用できる。 Note that the projecting piece component, which is a measurement value that has failed due to the influence of the measurement conditions excluded in the statistical process, can be used by calculating the number of the components and reporting the failure of the distance sensor or the abnormality of the wheel. .
以上の実施例では車輪の形状を計測することについて説明したが、本発明は特開2005−337714号公報や特開2006−118900号公報などに見られるパンタグラフをカメラで撮像し画像処理によってすり板の摩耗状況を監視することなどにおいても実施することができる。 In the above embodiment, measuring the shape of the wheel has been described. However, the present invention captures a pantograph found in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-337714, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-118900, etc. with a camera, and performs a slab by image processing. It can also be carried out in monitoring the wear state of the.
1a…第1距離センサ(計測装置)、1b…第2距離センサ(計測装置)、3…記憶部、4…処理部(処理手段)、5a,5b…速度検出部、6…蓄積記憶部、7…画面表示部、8…出力印字部、10…車両、11…レール、100…車輪。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... 1st distance sensor (measurement apparatus), 1b ... 2nd distance sensor (measurement apparatus), 3 ... Memory | storage part, 4 ... Processing part (processing means), 5a, 5b ... Speed detection part, 6 ... Accumulation memory | storage part, 7 ... Screen display unit, 8 ... Output printing unit, 10 ... Vehicle, 11 ... Rail, 100 ... Wheel.
Claims (4)
該計測装置の計測データを記録し、一定量の計測データが蓄積されたところで、それらの計測データについて度数分布を求め、所望の分布領域内の計測データについて平均値を求め、その平均値をもって車両構成部材の計測データとする処理手段を備えていることを特徴とする鉄道車両監視装置。 In a railway vehicle monitoring device that monitors the status of vehicle components in a vehicle traveling on a rail with a measuring device installed on the ground,
When measurement data of the measurement device is recorded and a certain amount of measurement data is accumulated, a frequency distribution is obtained for the measurement data, an average value is obtained for the measurement data in a desired distribution region, and the vehicle is obtained using the average value. A railway vehicle monitoring device comprising processing means for measuring data of a constituent member.
2. The railway vehicle monitoring apparatus according to claim 1, wherein the processing means accumulates a predetermined amount of measurement data for each desired travel distance of the vehicle. .
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