JP2015085895A - 気動車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気動車1には、ディーゼルエンジン10から駆動力が伝達される各回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置90が設けられている。異常検知装置90は、サンプリング部91と異常判断部92を有する。サンプリング部91は、車輪径Dと円周率πと減速機34,35の減速比πA1,πBとを用いて、加速度センサ80の測定値に対して第1推進軸40の監視周波数領域と第2推進軸60の監視周波数領域を設定している。そして、一定の走行距離毎に加速度センサ80の測定値から各監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する。異常判断部92は、抽出された各周波数成分を正規化した各値と予め設定しているしきい値とを比較して、第1推進軸40及び第2推進軸60に異常が生じているか否かを判断する。
【選択図】 図7
Description
この場合には、車輪径と第1減速機の減速比とを用いて、第1推進軸の監視周波数領域を設定することができるため、監視周波数領域の設定を比較的簡易にしつつ、第1推進軸の異常振動を的確に検知することができる。同様に、車輪径と第2減速機の減速比とを用いて、第2推進軸の監視周波数領域を設定することができるため、監視周波数領域の設定を比較的簡易にしつつ、第2推進軸の異常振動を的確に検知することができる。
この場合には、車輪径と第1減速機の減速比と変速機の変速比とを用いて、補機軸の監視周波数領域を設定している。こうして、補機軸の異常振動に対しても的確に検知することができる。
この場合には、車輪径と、変速機の内部の変速部材から車輪までに至る変速比とを用いて、変速部材の監視周波数領域を設定して、変速部材の異常振動を検知する。こうして、変速機の内部に設けられている回転軸及び回転ギヤであっても、異常振動が生じているか否かを検知することができる。
この場合には、第1推進軸が落下して第1落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第1落下防止枠の下辺部の上で回転し続けると、第1推進軸の径に基づく振動の周波数成分が測定値に表れる。同様に、第2推進軸が落下して第2落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第2落下防止枠の下辺部の上で回転し続けると、第2推進軸の径に基づく振動の周波数成分が測定値に表れる。こうして、第1推進軸の径及び第2推進軸の径を利用して、落下用監視周波数領域を設定することで、第1推進軸の落下及び第2推進軸の落下を検知することができる。
この場合には、第1推進軸が落下して第1落下防止枠の下辺部に衝突した後、第1落下防止枠の内側で跳ね回ると、第1推進軸が跳ね回る際の重心位置の回転径に基づく振動の周波数成分が、測定値に表れる。同様に、第2推進軸が落下して第2落下防止枠の下辺部に衝突した後、第2落下防止枠の内側で跳ね回ると、第2推進軸が跳ね回る際の重心位置の回転径に基づく振動の周波数成分が、測定値に表れる。こうして、跳ね回る際の重心位置の回転径を利用して、跳ね回り用監視周波数領域を設定することで、第1推進軸の落下及び第2推進軸の落下を検知することができる。
この場合には、二つの回転駆動部材の異常を判断する際に、例えば第1推進軸の異常振動と第2推進軸の異常振動とを別々で判断しないで、第1推進軸の振動成分と第2推進軸の振動成分との比を利用して異常の有無を判断する。これにより、レールの軌道狂いや加減速に依存する振動の影響を相殺することができ、異常の有無をより的確に検知することができる。
本発明に係る気動車の各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、第1実施形態の気動車1を模式的に示した図である。また、図2は、図1に示したA部分を拡大した図である。
第1実施形態の気動車1によれば、異常検知装置90が、回転駆動部材である第1推進軸40、第2推進軸60、補機軸37、変速機12の回転軸12a及び回転ギヤ12bに対して、それぞれ監視周波数領域を設定していて、回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する。これにより、ボルト締結の緩み、溶接部分の切断、ギヤの破損等によって回転駆動部材が異常振動を生じさせても、その異常を速やかに検知することができる。特に、第1推進軸40、第2推進軸60、補機軸37において、一端部が外れて落下する前に異常振動が生じていると、落下する前の段階で第1推進軸40、第2推進軸60、補機軸37の異常を検知することができる。従って、安全面で特に注目されている気動車において各回転駆動部材の異常を速やかに検知できることができて、信頼性を大幅に向上させることができる。
第2実施形態について説明する。第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、第1実施形態と同様の部分の説明については省略する。第1実施形態では、第1推進軸40及び第2推進軸60が落下する前に異常振動を生じさせている場合に、その異常振動を検知することを目的としているが、第2実施形態では、万一第1推進軸40及び第2推進軸60の一端部が外れて落下した後に、できるだけ速やかに第1推進軸40及び第2推進軸60の落下を検知することを目的としている。
第3実施形態について説明する。第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、第1実施形態と同様の部分の説明については省略する。第3実施形態においても、第2実施形態と同様、万一第1推進軸40及び第2推進軸60の一端部が外れて落下した後に、できるだけ速やかに第1推進軸40及び第2推進軸60の落下を検知することを目的としている。但し、第3実施形態では、第2実施形態と異なり、第1推進軸40が落下した後に第1落下防止枠50の内側で跳ね回ることを想定して、第1推進軸40及び第2推進軸60の落下を検知することを目的としている。
第4実施形態について説明する。第4実施形態では、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、第1実施形態と同様の部分の説明については省略する。第1実施形態では、異常判断部92が回転駆動部材毎にそれぞれ別個で振動成分を見て異常振動の有無を判断するが、第4実施形態では、異常判断部92が二つの回転駆動部材の振動成分の相対度数を見て異常振動の有無を判断するようになっている。従って、第4実施形態では、主に異常判断部92の処理が第1実施形態と異なっている。第4実施形態の異常判断部92の処理は、本出願人による上記特許文献4に記載されている演算部及び異常判定部の処理と同様であるため、以下では図14を参照して簡単に説明する。
例えば、回転駆動部材は、第1推進軸40、第2推進軸60、補機軸37、変速機12の回転軸12a及び回転ギヤ12bに限られるものではなく、ディーゼルエンジン10から駆動力が伝達されて回転するものであれば、適宜変更可能である。
また、各実施形態の特徴をそれぞれ適宜組み合わせて実施することも可能である。
10 ディーゼルエンジン
12 変速機
12a 回転軸
12b 回転ギヤ
20 車体
30A,30B 台車
31 第1輪軸
31a,32a 車輪
32 第2輪軸
34 第1減速機
35 第2減速機
36 補機駆動装置
37 補機軸
40 第1推進軸
50 第1落下防止枠
50a 下辺部
60 第2推進軸
70 第2落下防止枠
80 加速度センサ
90 異常検知装置
91 サンプリング部
92 異常判断部
100 管理装置
Claims (7)
- 車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第1推進軸に伝達され、
前記第1推進軸に伝達された駆動力が、第1減速機を介して台車の第1輪軸に伝達されると共に、第2推進軸及び第2減速機を介して台車の第2輪軸に伝達される気動車において、
車両の振動を測定する加速度センサの測定値に基づいて前記エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置が設けられていて、
前記異常検知装置は、
異常検知対象である回転駆動部材毎に、前記加速度センサの測定値に対して監視する空間周波数の幅を監視周波数領域として設定していて、一定の走行距離毎に前記加速度センサの測定値から前記各監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出するサンプリング部と、
前記抽出された各周波数成分をそれぞれ四則演算により正規化し、前記正規化された各値と予め設定しているしきい値とを比較して、前記回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する異常判断部とを有することを特徴とする気動車。 - 請求項1に記載された気動車において、
前記サンプリング部は、
前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記第1推進軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる第1推進軸振動周波数に基づいて、前記第1推進軸の監視周波数領域を設定していて、
前記車輪振動周波数と前記第2推進軸から前記車輪に至る変速比とを乗算して求められる第2推進軸振動周波数に基づいて、前記第2推進軸の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第1推進軸及び前記第2推進軸に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。 - 請求項1又は請求項2に記載された気動車において、
前記各回転駆動部材には、前記エンジンと補記駆動装置とに連結された補機軸が含まれ、
前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記補機軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる補機軸振動周波数に基づいて、前記補機軸の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記補機軸に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。 - 請求項1乃至請求項3の何れかに記載された気動車において、
前記各回転駆動部材には、前記変速機の内部の変速部材が含まれ、
前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記変速部材から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる変速部材振動周波数に基づいて、前記変速部材の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記変速部材に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。 - 請求項1乃至請求項4の何れかに記載された気動車において、
前記車体に取付けられていて前記第1推進軸が地面に接することを防止する第1落下防止枠と、前記第2推進軸が地面に接することを防止する第2落下防止枠とが設けられていて、
前記サンプリング部は、
前記第1推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第1落下振動周波数に基づいて、前記第1推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、
前記第2推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第2落下振動周波数に基づいて、前記第2推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第1推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第2推進軸が落下したか否かを判断することを特徴とする気動車。 - 請求項1乃至請求項4の何れかに記載された気動車において、
前記車体に取付けられていて前記第1推進軸が地面に接することを防止する第1落下防止枠と、前記第2推進軸が地面に接することを防止する第2落下防止枠とが設けられていて、
前記サンプリング部は、
前記第1推進軸が落下して前記第1落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第1跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第1推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、
前記第2推進軸が落下して前記第2落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第2跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第2推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第1推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第2推進軸が落下したか否かを判断することを特徴とする気動車。 - 請求項1乃至請求項6の何れかに記載された気動車において、
前記異常判断部は、異常検知対象である二つの回転駆動部材のうち一方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を2乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材のうち他方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を2乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材における振動加速度パワーの比の相対度数分布を作成し、前記作成された相対度数分布と予め設定している基準分布の差の絶対値の総和がしきい値以上であるときに、前記二つの回転駆動部材の一方が異常であると判断することを特徴とする気動車。
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JPS60500664A (ja) * | 1983-02-23 | 1985-05-09 | モ−アリニ,ピ−タ− | 保護装置 |
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2013
- 2013-11-01 JP JP2013228290A patent/JP6324703B2/ja active Active
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