JP2016126015A - 床下機器監視システム、設置条件算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道上を走行する鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の状況を監視する。
【解決手段】歯車箱温度検知装置２０は、軌道を構成する一対のレールの間に設置され、通過する鉄道車両の床下機器としての歯車箱の表面温度値を測定する。歯車箱温度処理装置３０は、車輪と歯車箱の相対位置、車輪検知器１０，１０と歯車箱温度検知装置２０との相対位置、および車輪検知器１０，１０によって検知された鉄道車両の車輪の通過時機と鉄道車両の移動速度に基づき、軌道上に歯車箱温度検知装置２０が設置される場所を鉄道車両の歯車箱が通過する時機（通過時機）を算出し、算出した通過時機に歯車箱温度検知装置２０が取得した温度値を、歯車箱の表面温度値として特定する。歯車箱温度処理装置３０は、特定した歯車箱の表面温度値に基づき歯車箱に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより歯車箱の状況を監視する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軌道上を走行する鉄道車両の床下機器の状況を監視する技術に関する。

特許文献１には、軌道走行車両の外部の地上側から床下機器の発熱部位の温度を検知する技術について提案されている。
具体的には、地上側に設けられた制御処理装置が備える放射温度計に、車両の通過中には各車輪の軸箱の放射熱を計測させる共に、車両の通過後には校正用発熱体からの放射熱を計測させ、先に計測された各車輪Ｗの計測値を、校正用の計測値を用いて校正する。なお、放射温度計は、車輪の軸箱の放射熱の計測に適した状態に設置され、校正用発熱体からの放射熱は、可動ミラーを用いて放射温度計に導くように構成されている。

特開２００５−２８３２９８号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、鉄道車両の左右端に設置される軸箱の異常な温度上昇を検知することはできるものの、鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器に関しては、地上側に設けられた放射温度計からは、鉄道車両の左右端に設置される軸箱などの構造物が障害となってその温度を検知することができない。このため、鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の異常な温度上昇を検知することはできなかった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軌道上を走行する鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の状況を監視する技術を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明の床下機器監視システムは、軌道上を走行する鉄道車両の床下に設置される床下機器の状況を監視するシステムであり、温度値取得部と、通過時機検知部と、床下機器監視部と、を備える。

温度値取得部は、軌道を構成する一対のレールの間に設置され、通過する鉄道車両の床下機器の表面温度値を取得する。
通過時機検知部は、軌道に温度値取得部が設置される場所を鉄道車両の床下機器が通過する時機（通過時機）を検知する。

床下機器監視部は、通過時機検知部によって検知された通過時機に、温度値取得部によって取得された鉄道車両の床下機器の表面温度値に基づき鉄道車両の床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより鉄道車両の床下機器の状況を監視する。

このように構成される本発明の床下機器監視システムによれば、温度値取得部が軌道を構成する一対のレールの間に設置されるので、軌道に温度値取得部が設置される場所を鉄道車両の床下機器が通過する時機（通過時機）に鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の表面温度値を取得することができる。そして、取得した床下機器の表面温度値に基づき、鉄道車両の床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより鉄道車両の床下機器の状況を監視する。したがって、鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の状況を監視することができる。

なお、鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の表面温度値を取得する手法としては、（１）温度値取得部が通過時機に合わせて動作して、鉄道車両の床下機器の表面温度値を取得する手法や、（２）温度値取得部が継続して動作して、鉄道車両の床下機器の表面温度値を取得する手法などが考えられる。

上記（１）の手法では、例えば、温度値取得部が、通過時機検知部によって検知された前記通過時機に動作し、床下機器監視部が、通過時機に動作した温度値取得部によって取得された床下機器の表面温度値に基づき異常判断を行うといった具合である。

また、上記（２）の手法では、例えば、温度値取得部が継続して動作し、床下機器監視部が、通過時機に温度値取得部によって取得された床下機器の表面温度値に基づき異常判断を行うといった具合である。

ところで、軌道に設置された温度値取得部の姿勢および位置を調整可能としてもよい。例えば、軌道に設置された温度値取得部の姿勢および位置を調整可能な姿勢位置調整部を備えるといった具合である。

このように構成される本発明の床下機器監視システムによれば、軌道に設置された温度値取得部の姿勢および位置を、設置時だけでなくメンテナンス時にも、調整することができ好適である。

この場合、軌道に設置された温度値取得部の最適な姿勢および位置を算出するための構成を備えるとよい。具体的には、鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件、および温度値取得部の諸元に基づき、軌道に設置された温度値取得部の姿勢および位置を算出する姿勢位置算出部を備えるといった具合である。そして、姿勢位置調整部が、姿勢位置算出部による算出結果に基づき、前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を調整するようにするとよい。

このように構成される本発明の床下機器監視システムによれば、軌道に設置された温度値取得部の最適な姿勢および位置を算出することができ好適である。
なお、本発明の姿勢位置算出部は、上述のような床下機器監視システムに用いられる温度値取得部の姿勢および位置を算出する設置条件算出方法としても実現可能である。

より具体的には、本発明に係る設置条件算出方法は、軌道上を走行する鉄道車両の床下に設置される床下機器の状況を監視する床下機器監視システムであり、前記軌道を構成する一対のレールの間に設置され、通過する前記鉄道車両の前記床下機器の表面温度値を取得する温度値取得部と、前記軌道に前記温度値取得部が設置される場所を前記鉄道車両の前記床下機器が通過する時機である通過時機を検知する通過時機検知部と、前記通過時機検知部によって検知された前記通過時機に、前記温度値取得部によって取得された前記床下機器の表面温度値に基づき前記床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより前記床下機器の状況を監視する床下機器監視部と、を備える床下機器監視システムに用いられる、前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を、前記鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、前記鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件、および前記温度値取得部の諸元に基づき算出することを特徴とする。

このような本発明の設置条件算出方法によれば、軌道に設置された温度値取得部の最適な姿勢および位置を算出することができ好適である。

本実施形態の床下機器監視システムの概略構成図である。 （ａ）は姿勢位置調整装置の概略構成図であり、（ｂ）は姿勢位置算出装置の概略構成図である。 姿勢位置算出処理を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
［１．床下機器監視システム１の構成の説明］
図１に示す床下機器監視システム１は、軌道上を走行する鉄道車両の床下に設置される床下機器の状況を監視するシステムである。なお、図１では、床下機器監視システム１を、軌道としての橋梁に設置した例を示している。

床下機器監視システム１は、車輪検知器１０と、歯車箱温度検知装置２０と、歯車箱温度処理装置３０と、ＩＤアンテナ４０と、姿勢位置調整装置５０と、姿勢位置算出装置６０と、を備える。なお、各車輪検知器１０それぞれと歯車箱温度検知装置２０とは、信号・電源配線で接続されている。また、歯車箱温度検知装置２０と歯車箱温度処理装置３０とは、信号・電源配線で接続されている。また、ＩＤアンテナ４０は、歯車箱温度検知装置２０に接続されている。

以下に、床下機器監視システム１の各構成について順に説明する。
［１．１．車輪検知器１０の構成の説明］
車輪検知器１０は、軌道上を走行する鉄道車両の車輪を検知する機能を有する。

車輪検知器１０は、軌道を構成する一対のレールを挟んで左右両側に対向して配置された照射部１０ａと受光部１０ｂとで構成されており、軌道の延長方向に所定間隔を空けて２箇所に並べて設置されている。また、車輪検知器１０は、照射部１０ａから受光部１０ｂへ向けて照射された光線が、軌道を走行する鉄道車両の車輪によって遮られる高さに設置される。これにより、受光部１０ｂでの受光状態から軌道上を走行する鉄道車両の存在を検知することができるとともに、二つの車輪検知器１０での検知時間差から鉄道車両の移動速度等も検知することができる。

［１．２．歯車箱温度検知装置２０の構成の説明］
歯車箱温度検知装置２０は、軌道を構成する一対のレールの間に設置されている。本実施形態では、歯車箱温度検知装置２０は、後述する姿勢位置調整装置５０（図２参照）を介して、橋脚の上部に設置された架台に設置されている。歯車箱温度検知装置２０は、当該歯車箱温度検知装置２０の上方を通過する鉄道車両の床下機器としての歯車箱の放射熱を検知して、歯車箱の表面温度値を測定する。

なお、歯車箱温度検知装置２０は、本発明の温度値取得部の一例である。
［１．３．歯車箱温度処理装置３０の構成の説明］
歯車箱温度処理装置３０は、車輪と歯車箱の相対位置、車輪検知器１０，１０と歯車箱温度検知装置２０との相対位置、および車輪検知器１０，１０によって検知された鉄道車両の車輪の通過時機と鉄道車両の移動速度に基づき、軌道上に歯車箱温度検知装置２０が設置される場所を鉄道車両の歯車箱が通過する時機（通過時機）を算出する。歯車箱温度処理装置３０は、通過時機に歯車箱温度検知装置２０が取得した温度値を、歯車箱の表面温度値として特定する。歯車箱温度処理装置３０は、特定した歯車箱の表面温度値に基づき歯車箱に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより歯車箱の状況を監視する。ここで、異常判断については、例えば、歯車箱に温度異常が発生していないと判断する温度値の範囲を設定し、歯車箱の表面温度値がその範囲の下限値よりも小さい場合とその範囲の上限値よりも大きい場合には、歯車箱に温度異常が発生していると判断するといった具合である。歯車箱に温度異常が発生していないと判断する温度値の範囲を規定する下限値と上限値については、歯車箱に温度異常が発生していることを判断する観点から予め実験等により設定される。本実施形態では、歯車箱温度処理装置３０は、橋脚の側部に設置されている。

なお、歯車箱温度処理装置３０は、本発明の通過時機検知部の一例である。また、歯車箱温度処理装置３０は、本発明の床下機器監視部の一例である。
［１．４．ＩＤアンテナ４０の構成の説明］
ＩＤアンテナ４０は、鉄道車両側で記憶している編成に関する情報を受信する。

［１．５．姿勢位置調整装置５０の構成の説明］
姿勢位置調整装置５０は、図２に示すように、歯車箱温度検知装置２０の仰角を調整可能である。また、姿勢位置調整装置５０は、歯車箱温度検知装置２０の３次元位置（左右方向、上下方向および前後方向）を調整可能である。具体的には、姿勢位置調整装置５０は、予め設定された検知方向に位置する物体の温度を検知する歯車箱温度検知装置２０を固定する取付面５１を有する台座５２と、台座５２の３次元位置を調整する位置調整部５３と、台座５２の取付面５１の傾斜角度、ひいては台座５２に固定された歯車箱温度検知装置２０の検知方向の仰角を調整する仰角調整部５４とを備える。

姿勢位置調整装置５０は、後述する姿勢位置算出装置６０によって算出された空間設置座標（３次元位置）および設置角度（仰角）に基づき、その仰角および３次元位置が調整されている。これにより、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０の姿勢および位置が設定されている。また、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０の姿勢および位置を設置時だけではなくメンテナンス時にも調整することができる。

なお、姿勢位置調整装置５０は、本発明の姿勢位置調整部の一例である。
［１．６．姿勢位置算出装置６０の構成の説明］
姿勢位置算出装置６０は、適宜な処理能力を有する通常のコンピュータシステム（例えば、パーソナルコンピュータ等）で構成され、入力部６１と、情報処理部６２と、出力部６３と、記憶部６４と、を備える。入力部６１は、キーボードやタッチパネル、操作ボタン等によって構成されており、ユーザによる入力操作を受け付ける。情報処理部６２は、記憶部６４に格納されたプログラムに従って情報処理を行う。具体的には、情報処理部６２は、入力部６１から入力された、（１）鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、（２）鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件、および（３）歯車箱温度検知装置２０の諸元に基づき、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０の設置角度（仰角、姿勢）および空間設置座標（３次元位置、単に位置）を算出する処理を実行する。上記（１）の地上設備に起因する拘束条件については、次のような理由による。すなわち、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知する際に、その仰角や位置によってはまくら木やレールが妨げになる可能性がある。このため、これらの障害を回避しながら、歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知するための仰角や位置を算出するには、まくら木の寸法やまくら木の間隔といった地上設備に起因する拘束条件として設定する必要があるためである。また、上記（２）の鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件については、次のような理由による。すなわち、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知する際に、その仰角や位置によっては車両の台車部の表面形状や支障物の位置等が妨げになる可能性がある。このため、これらの障害を回避しながら、歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知するための仰角や位置を算出するには、車両の台車部の表面形状や支障物の位置等を車両形状に起因する拘束条件として設定する必要があるためである。また、上記（３）の歯車箱温度検知装置２０の諸元については、次のような理由による。すなわち、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知する際に、その仰角や位置によっては歯車箱の位置が歯車箱温度検知装置２０の測定可能範囲内とはならず、歯車箱の放射熱を検知できない可能性がある。このため、歯車箱温度検知装置２０が歯車箱の放射熱を検知するための仰角や位置を算出するには、距離と測定径の関係等の歯車箱温度検知装置２０の諸元を設定する必要があるためである。そして、情報処理部６２は、算出した結果を設置条件として出力部６３へ出力する。出力部６３は、ディスプレイやプリンタ、音声出力装置等によって構成されており、情報処理部６２から出力された設置条件を表示、印刷、音声出力等の方法によりユーザに対して提示する。

なお、姿勢位置算出装置６０は、本発明の姿勢位置算出部の一例である。
［２．姿勢位置算出処理の説明］
次に、姿勢位置算出装置６０が、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０の姿勢および位置を算出する姿勢位置算出処理を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、Ｓ１では、まくら木の寸法やまくら木の間隔といった地上設備に起因する拘束条件の入力を受け付ける。
続くＳ２では、車両の台車部の表面形状や支障物の位置等の車両形状に起因する拘束条件の入力を受け付ける。

続くＳ３では、距離と測定径の関係等の計測する温度計である歯車箱温度検知装置２０の諸元の入力を受け付ける。
続くＳ４では、歯車箱温度検知装置２０を設置可能な設置範囲内での歯車箱温度検知装置２０各設置位置および歯車箱温度検知装置２０の設置角度における被測定位置や測定径等の測定条件を算出する。

続くＳ５では、Ｓ４での算出結果に基づき、被測定位置、測定径等の測定条件が最適となる設置条件を出力する。出力されるのは、歯車箱温度検知装置２０の空間設置座標および設置角度である。

そして、本処理を終了する。
［３．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の床下機器監視システム１によれば、歯車箱温度検知装置２０が軌道を構成する一対のレールの間に設置されるので、軌道に歯車箱温度検知装置２０が設置される場所を鉄道車両の床下機器が通過する時機（通過時機）に鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の表面温度値を取得することができる。そして、取得した床下機器の表面温度値に基づき、鉄道車両の床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより鉄道車両の床下機器の状況を監視する。したがって、鉄道車両の中央寄りに設置される床下機器の状況を監視することができる。

（２）また、本実施形態の床下機器監視システム１によれば、歯車箱温度検知装置２０が、姿勢位置調整装置５０を介して、橋脚の上部に設置された架台に設置されており、姿勢位置調整装置５０が、歯車箱温度検知装置２０の仰角および歯車箱温度検知装置２０の３次元位置を調整可能である。したがって、軌道に歯車箱温度検知装置２０を設置する際の姿勢および位置を、設置時だけでなくメンテナンス時にも、調整することができ好適である。

（３）また、本実施形態の床下機器監視システム１によれば、姿勢位置算出装置６０が、鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件（図３参照）、および歯車箱温度検知装置２０の諸元に基づき、軌道に設置された歯車箱温度検知装置２０の姿勢および位置を算出する。したがって、歯車箱温度検知装置２０の最適な姿勢および位置を算出することができ好適である。

［４．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。

上記実施形態では、歯車箱温度検知装置２０が通過時機に動作して鉄道車両の床下機器の表面温度値を取得し、通過時機に動作した歯車箱温度検知装置２０によって取得された床下機器の表面温度値に基づき異常判断を行うが、これには限られない。例えば、歯車箱温度検知装置２０が継続して動作して鉄道車両の床下機器の表面温度値を取得し、通過時機に歯車箱温度検知装置２０によって取得された床下機器の表面温度値に基づき異常判断を行うようにしてもよい。

上記実施形態では、歯車箱温度検知装置２０が、通過する鉄道車両の床下機器としての歯車箱の放射熱を検知して、歯車箱の表面温度値を測定するが、これには限られない。鉄道車両の床下の中央寄りに設置された床下機器であれば、他の構成の表面温度を取得するようにしてもよい。例えば、歯車箱温度検知装置２０が、鉄道車両の床下機器としての主電動機や継手の放射熱を検知して、主電動機や継手の表面温度値を測定するようにしてもよい。

１…床下機器監視システム、１０…車輪検知器、１０ａ…照射部、１０ｂ…受光部、２０…歯車箱温度検知装置、３０…歯車箱温度処理装置、４０…アンテナ、５０…姿勢位置調整装置、５１…取付面、５２…台座、５３…位置調整部、５４…仰角調整部、６０…姿勢位置算出装置、６１…入力部、６２…情報処理部、６３…出力部、６４…記憶部。

Claims (6)

1. 軌道上を走行する鉄道車両の床下に設置される床下機器の状況を監視する床下機器監視システムであって、
   前記軌道を構成する一対のレールの間に設置され、通過する前記鉄道車両の前記床下機器の表面温度値を取得する温度値取得部と、
   前記軌道に前記温度値取得部が設置される場所を前記鉄道車両の前記床下機器が通過する時機である通過時機を検知する通過時機検知部と、
   前記通過時機検知部によって検知された前記通過時機に、前記温度値取得部によって取得された前記床下機器の表面温度値に基づき前記床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより前記床下機器の状況を監視する床下機器監視部と、
   を備えることを特徴とする床下機器監視システム。
2. 請求項１に記載の床下機器監視システムにおいて、
   前記温度値取得部は、前記通過時機検知部によって検知された前記通過時機に動作し、
   前記床下機器監視部は、前記通過時機に動作した前記温度値取得部によって取得された前記床下機器の表面温度値に基づき前記異常判断を行うこと
   を特徴とする床下機器監視システム。
3. 請求項１に記載の床下機器監視システムにおいて、
   前記温度値取得部は、継続して動作し、
   前記床下機器監視部は、前記通過時機に前記温度値取得部によって取得された前記床下機器の表面温度値に基づき前記異常判断を行うこと
   を特徴とする床下機器監視システム。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の床下機器監視システムにおいて、
   前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を調整可能な姿勢位置調整部を備えること
   を特徴とする床下機器監視システム。
5. 請求項４に記載の床下機器監視システムにおいて、
   前記鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、前記鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件、および前記温度値取得部の諸元に基づき、前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を算出する姿勢位置算出部を備え、
   前記姿勢位置調整部は、前記姿勢位置算出部による算出結果に基づき、前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を調整すること
   を特徴とする床下機器監視システム。
6. 軌道上を走行する鉄道車両の床下に設置される床下機器の状況を監視する床下機器監視システムであり、前記軌道を構成する一対のレールの間に設置され、通過する前記鉄道車両の前記床下機器の表面温度値を取得する温度値取得部と、前記軌道に前記温度値取得部が設置される場所を前記鉄道車両の前記床下機器が通過する時機である通過時機を検知する通過時機検知部と、前記通過時機検知部によって検知された前記通過時機に、前記温度値取得部によって取得された前記床下機器の表面温度値に基づき前記床下機器に温度異常が発生しているか否かを判断する異常判断を行うことにより前記床下機器の状況を監視する床下機器監視部と、を備える床下機器監視システムに用いられる、前記軌道に設置された前記温度値取得部の姿勢および位置を、前記鉄道車両を運行するための地上設備に起因する拘束条件、前記鉄道車両の車両形式に起因する拘束条件、および前記情報取得部の諸元に基づき算出することを特徴とする設置条件算出方法。