JP2020069874A - 手ブレーキ装置の検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】手ブレーキ装置のばね部材に作用する力の検出値の変化に対応しつつ緊締状態を安定して検知できるようにすること。【解決手段】検知システム（１）は、鉄道の線路上を走行する貨車（２）に設けられた手ブレーキ装置（１０）の緊締状態を検知する。手ブレーキ装置は、緩解状態と緊締状態との間での切り換え操作に応じて引張力が変化するばね部材（２２）を備えている。検知システムは、ばね部材の引張力を所定間隔で検知する検知部（３０）と、検知部における現在出力値と、該現在出力値の検知以前に検知した前回出力値との比較に基づき、手ブレーキ装置が緊締状態か否かを判定する比較判定部（１２１ｃ）とを備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に設けられた手ブレーキ装置の使用状態を検知することができる手ブレーキ装置の検知システムに関する。

留置中の鉄道車両の転動を防止するために使用するブレーキ装置として手ブレーキ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。鉄道車両、特に貨車に設けられている手ブレーキ装置は、構内入換や留置等の場合に使用されるもので、車体の側面又は上面に取り付けられたハンドルを操作することで車体内部のリンク機構を通じ、機械的に制輪子を車輪に押し付ける構成が知られている。

特開２００２−３７０６７号公報

手ブレーキ装置にあっては、緊締及び緩解作業を駅員による手作業で主に行っているが、車両の走行開始前に緩解作業の失念を回避すべく使用状態（緊解状況）を検知できるようにすることが要求されている。かかる要求に応じるべく、本発明者等は、手ブレーキ装置のリンク機構が有するばね部材に作用する力をセンサ等の検知部で検出することを検討した。ばね部材は緩解時に制輪子を車輪から離す方向の力を発揮するので、緊締時に制輪子を車輪に接近及び接触させるには、ハンドルの操作がばね部材の力に抗して行われる。

手ブレーキ装置における使用状態の検知においては、緊締状態の判定処理用として、例えば緊締状態でばね部材に作用する力の初期値を検知部で検知し、該初期値含む所定レンジを予め設定する。そして、該所定レンジ内に、ばね部材に作用する力の検出値が収まれば、緊締状態と判定処理することが考えられる。所定レンジの上限値及び下限値は、初期値に対して所定係数を乗算して求めることを例示でき、検知部での検出誤差に対応可能としている。

ところが、貨車や手ブレーキ装置にあっては、そのタイプが複数存在したり、同じタイプでも個体差が生じたりする。このため、緊締時にばね部材に作用する力の検出値は、上記のように求めた所定レンジより広い範囲で変化する可能性がある。また、かかる変化は、手ブレーキ装置の経時変化やメンテナンスの前後等においても発生する可能性がある。このようにばね部材に作用する力の検出値が変化すると、上記所定レンジ内に検出値が収まらず、緊締状態について判定不能になる可能性が高くなる、という問題がある。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、手ブレーキ装置のばね部材に作用する力の検出値の変化に対応しつつ緊締状態を安定して検知できる手ブレーキ装置の検知システムを提供することを目的とする。

本発明の手ブレーキ装置の検知システムは、鉄道の線路上を走行する車両に設けられた手ブレーキ装置の緊締状態を検知する検知装置であって、前記手ブレーキ装置は、緩解状態と緊締状態との間での切り換え操作に応じて引張力が変化するばね部材を備え、前記ばね部材の引張力を所定間隔で検知する検知部と、前記検知部からの出力値に応じて前記手ブレーキ装置の緊締状態を判定する比較判定部とを備え、前記比較判定部は、前記検知部における現在出力値と該現在出力値の検知以前に検知した過去出力値との比較に基づき、前記手ブレーキ装置が緊締状態か否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、過去出力値と現在出力値との比較に基づき手ブレーキ装置の緊締状態を判定するので、緩解状態から緊締状態に切り換える際の出力値の経時的な変化を条件として緊締状態を検知することができる。これにより、車両や手ブレーキ装置のタイプの違いや、該タイプが同じ場合の個体差、ばね部材等の経時変化によって出力値にばらつきが発生しても、近時ないし直近の出力値の比較によって緊締状態か否かを判定することができる。このように検出値のばらつきに対応可能となることで、手ブレーキ装置の緊締状態を安定して判定することができる

実施の形態に係る手ブレーキ装置の緩解状態の概略構成図である。 実施の形態に係る手ブレーキ装置の緊締状態の概略構成図である。 実施の形態に係る検知部の内部を示す概略構成図である。 実施の形態に係る手ブレーキ装置の検知システムの全体構成を示す図である。 手ブレーキ装置の構成を示すブロック図である。 図６Ａは、サーバの構成を示すブロック図であり、図６Ｂは、制御部の機能ブロック図である。 時間と検知部の出力値との関係を示すグラフである。 緊締状態及び緩解状態の検知の流れを示すフロー図である。 閾値の補正処理の流れに関する説明図である。 閾値を補正した場合の一例についての説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。

先ず、図１及び図２を参照して、実施の形態に係る手ブレーキ装置の構成について以下に説明する。図１及び図２は、実施の形態に係る手ブレーキ装置の概略構成図であり、図１は手ブレーキ装置の緩解状態、図２は手ブレーキ装置の緊締状態を示す。なお、以下の説明において、左右方向は鉄道車両の幅方向、前後方向は鉄道車両の走行方向として用い、「左」、「右」、「前」、「後」の各方向を図１及び図２中の矢印にて示す。

本実施の形態において、手ブレーキ装置は、鉄道車両としての貨車２（図４参照）に設けられ、留置中の貨車の転動を防止するために使用される。図１に示すように、手ブレーキ装置１０は、不図示の貨車における車体内部に設けられるリンク機構１１と、リンク機構１１の動作を介して車輪Ｗに接触及び離反する制輪子１２と、リンク機構１１を動作させるための操作ハンドル１３とを備えている。

リンク機構１１は、一端（右端）に操作ハンドル１３が固定されて左右方向に延びる回転軸１５と、回転軸１５の他端（左端）に設けられた巻取部１６と、巻取部１６に巻き取られる鎖１７とを備えている。

回転軸１５は、操作ハンドル１３の回転操作によって軸中心周りに回転可能に設けられる。これにより、図１の矢印Ｒ１方向に操作ハンドル１３を回転することで、回転軸１５を介して巻取部１６に矢印Ｒ１方向と同じ方向となる矢印Ｒ２方向の回転力が伝達される。鎖１７の一端は、巻取部１６に巻き取り可能に接続され、鎖１７の中間部はローラ１９に巻き掛けられつつ延出方向が反転するように設けられている。そして、不図示となる鎖１７の他端は、巻取部１６付近の車体の一部に固定されている。従って、操作ハンドル１３及び回転軸１５を回転して巻取部１６における鎖１７の巻き取り量を増加させることで、ローラ１９を巻取部１６に近付く方向（前方向、矢印Ｄ１方向）に移動させることができる。

リンク機構１１は、ローラ１９に一端（前端）側が連結されて前後方向に延びるブレーキ軸２０と、ブレーキ軸２０の他端（後端）側に連結される水平梃子２１及びばね部材２２とを更に備えている。ブレーキ軸２０とばね部材２２とは、前後方向に延びる概略同一軸上に沿って配置されている。

水平梃子２１は、左右方向に細長い概ね菱形の平面形状を備えた板部材とされる。水平梃子２１の左側の頂点付近では、ブレーキ軸２０の他端側及びばね部材２２の一端（前端）側が連結されている。また、水平梃子２１は、その中央部より右寄りの位置にてピン２５を介して水平面内で回動可能に設けられている。従って、ブレーキ軸２０が矢印Ｄ１方向に移動したときに、水平梃子２１は、矢印Ｒ３方向に回動される。

ばね部材２２は、本実施の形態では引張りコイルばねにより構成されて前後方向に延在している。ばね部材２２の他端（後端）は、検知部３０を介して車体に支持されている。なお、検知部３０の具体的な構成については後述する。

ばね部材２２は、ブレーキ軸２０及びローラ１９を水平梃子２１側となる後方に引っ張り、水平梃子２１を図１にて反時計回りに回動させる弾性力を発揮可能とされる。従って、ブレーキ軸２０が矢印Ｄ１方向に移動し、水平梃子２１が矢印Ｒ３方向に回動したときに、ばね部材２２は伸長し、それらの方向に抗する引張力を発揮するようになる。

リンク機構１１は、水平梃子２１より後方に配置されて制輪子１２を車輪Ｗの後方で支持する支持部材２８と、前後方向に延びて支持部材２８と水平梃子２１とを連結軸２９とを更に備えている。支持部材２８は、不図示のスライド機構を介して車体に前後方向可能に支持されている。連結軸２９の一端（前端）は、水平梃子２１の後部側であってピン２５より左側に連結されている。従って、水平梃子２１が矢印Ｒ３方向に回動したときに、連結軸２９を介して支持部材２８が矢印Ｄ２方向となる前方に移動し、車輪Ｗに制輪子１２を押し付け可能となる。

続いて、手ブレーキ装置１０における緩解状態から緊締状態に移行する際の動作を説明する。ここで、図１に示す緩解状態にて、ばね部材２２は自然長より伸長されており、ブレーキ軸２０及び水平梃子２１に対して所定の付勢力を付与している。

緩解状態から緊締状態に移行するには、図１の矢印Ｒ１方向に操作ハンドル１３を回転する。これにより、回転軸１５を介して巻取部１６が矢印Ｒ２方向の回転し、巻取部１６に鎖１７が巻き付けられることで、鎖１７に巻き掛けられたローラ１９及びブレーキ軸２０が前方となる矢印Ｄ１方向に移動する。ブレーキ軸２０は、ばね部材２２に連結されるので、前方への移動の際にばね部材２２による後方への引張力を受けることとなり、該引張力はブレーキ軸２０の移動量に比例して増大することとなる。ばね部材２２の引張力は検知部３０によって検知される。

操作ハンドル１３の回転によってブレーキ軸２０が前方に移動すると、水平梃子２１が矢印Ｒ３方向に回動して連結軸２９及び支持部材２８が前方となる矢印Ｄ２方向に移動する。これにより、制輪子１２も前方となる矢印Ｄ２方向に移動して車輪Ｗに押し付けられ、図２に示すような緊締状態となる。

なお、回転軸１５には不図示のラチェット機構が設けられ、該ラチェット機構では矢印Ｒ１方向の回転が許容される一方、矢印Ｒ１方向とは反対方向の回転がストッパを介して規制される。従って、ばね部材２２の引張力が伝達して矢印Ｒ１方向と反対方向に回転する力が作用しても、その回転がラチェット機構で規制され、ひいてはリンク機構１１の各構成の動作も規制されて緊締状態を維持可能となる。

また、緊締状態でラチェット機構のストッパを解除すると、該ストッパによる回転軸１５の回転規制が解除される。これにより、ばね部材２２の引張力によって水平梃子２１が回転することが許容され、連結軸２９及び支持部材２８が後方に移動して車輪Ｗから制輪子１２が離間する緩解状態（図１参照）となる。ここで、ばね部材２２は、緩解状態と緊締状態との間におけるブレーキ軸２０の移動量に応じて伸縮し、前記ストッパ及び操作ハンドル１３による緩解状態と緊締状態との間での切り換え操作に応じて引張力が変化する。

次に、図３を参照して、実施の形態に係る検知部の構成について以下に説明する。図３は、実施の形態に係る検知部の内部を示す概略構成図である。なお、以下の検知部の説明において、左右方向及び前後方向は上記説明と同様であり、「左」、「右」、「前」、「後」の各方向を図３中の矢印にて示す。

図３に示すように、検知部３０には、貨車の車体と一体となって車体の一部を構成するブラケット３１に装着されている。ブラケット３１には、ばね部材２２の後端に接続されて前後方向に延びるボルト３２が貫通しており、ボルト３２及び検知部３０を介してブラケット３１によりばね部材２２の後端側が支持される。ボルト３２は、ブラケット３１を厚さ方向に貫通する孔に空間的に余裕のある状態で挿入されている。

検知部３０は、ブラケット３１の後面側にスペーサ３３を介して固定されたロードセル３５を備えている。スペーサ３３及びロードセル３５は、ボルト３２を軸回りにて囲う位置に設けられている。ロードセル３５は、前後方向からの圧縮力を検知可能に設けられている。

検知部３０は、ボルト３２が挿入される筒状体３６と、筒状体３６の外周面から外方に突出する押圧体３７とを更に備えている。ボルト３２の後端側には、筒状体３６の後端に接触する位置に２個のナット３９が設けられている。押圧体３７は、ロードセル３５の後部に当接するように設けられ、それらが当接した状態で筒状体３６の前端はブラケット３１から離間するように形成される。

上述のようにばね部材２２が引張力を発揮する場合、ボルト３２に対して前方の力が作用する。この力は、ナット３９を介して筒状体３６の後端面で受け止められ、筒状体３６にも前方の力が作用する。筒状体３６に作用する前方の力は、押圧体３７を介してロードセル３５で受け止められ、押圧体３７がロードセル３５を押圧しつつ、この押圧に対する反力がスペーサ３３からロードセル３５に加わりロードセル３５に圧縮力が作用する。つまり、ロードセル３５にはばね部材２２の引張力に応じた圧縮力が作用し、かかる圧縮力を検知することで、ばね部材２２の引張力を検知することができる。

なお、スペーサ３３、ロードセル３５及び押圧体３７と筒状体３６の大部分とは、ケース４０内に配置される。ケース４０内における筒状体３６周りのスペースには、電池４１や基板４２が配置され、基板４２には通信機能や電池４１の残量を検知する検知機能等を有する各種チップが搭載される。

続いて、実施の形態に係る手ブレーキ装置の検知システムの構成について説明する。図４は、実施の形態に係る手ブレーキ装置の検知システムの全体構成を示す図である。図４に示すように、手ブレーキ装置の検知システム１（以下、「検知システム」と称する）は、各貨車２に設けられる手ブレーキ装置１０と、手ブレーキ装置１０から送信される情報をインターネット網３を介して通信するサーバ５とを備えている。貨車２及びこれを牽引する機関車６は、鉄道における不図示の線路上を走行可能とされる。

サーバ５では、検知システム１とは別の車両管理システムや運転支援システムに対し、各種情報の入出力（連動）が行われる。また、サーバ５は、手ブレーキ装置１０から送信される情報や該情報に基づいて処理した情報を送信する機能を備えている。具体的な送信先としては、機関車６の運転士が携帯、或いは、運転台に設置される端末装置６ａや、駅や指令所等の施設７における端末装置７ａに送信する。端末装置６ａ、７ａは、機関車６の運転や鉄道の運行に用いられる専用処理装置でもよいし、汎用されているコンピュータやタブレット等としてもよい。

図５は、手ブレーキ装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、手ブレーキ装置１０は、制御部１０１と、入力部１０２と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）信号受信部１０３と、残量検知部１０４と、通信部１０５と、を備えている。

制御部１０１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等からなり、通信部１０５を介して受信した指令やプログラム、その他の入力信号に基づき、手ブレーキ装置１０の各部を制御する。制御部１０１は、ロードセル３５が検知を行うタイミングの制御に加え、通信部１０５での通信やＧＰＳ信号受信部１０３での受信の制御、残量検知部１０４の制御等を行う手段として機能する。

入力部１０２は、ロードセル３５からの出力を取得して制御部１０１に出力する機能を有する。

ＧＰＳ信号受信部１０３は、ＧＰＳ衛星Ｓから発せられるＧＰＳ電波を受信し、制御部１０１に出力する機能を有する。残量検知部１０４は、電池４１の残量を検知し、制御部１０１に出力する機能を有する。ＧＰＳ信号受信部１０３でＧＰＳ電波を受信するタイミングや頻度、残量検知部１０４で電池４１の残量を検知するタイミングや頻度は、制御部１０１によって制御される。

通信部１０５は、手ブレーキ装置１０の外部通信インターフェースを構成する。通信部１０５は、インターネット網３を介してサーバ５に対し、ロードセル３５の出力値や、ＧＰＳ信号受信部１０３が受信したデータ、残量検知部１０４が検知した電池残量を送信する機能を有する。通信部１０５は、インターネット網３を介して、サーバ５からの各種情報、プログラム、指令等を受信し、制御部１０１に出力する機能を有する。

図６Ａは、サーバの構成を示すブロック図である。図６Ａに示すように、サーバ５は、制御部１２１と、記憶部１２２と、通信部１２３と、を備えている。

制御部１２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等からなり、記憶部１２２などに記憶されたプログラムや通信部１２３が受信した検知部３０の出力値、その他の入力信号に基づき、サーバ５の各部を制御する。制御部１２１の具体的な機能は、図６Ｂを用いて後述する。

記憶部１２２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。ＲＡＭは、制御部１２１の作業領域として用いられたり、制御部１２１で演算した後述する閾値等の値や、通信部１２３から出力されたロードセル３５での出力値等の情報が制御部１２１を介して記憶される。ＲＯＭでは、制御部１２１が各種の演算、制御を行うためのプログラムや、アプリケーションとして機能するためのプログラム、データ等が記憶される。

通信部１２３は、手ブレーキ装置１０の外部通信インターフェースを構成する。通信部１２３は、インターネット網３を介して手ブレーキ装置１０に対し、記憶部１２２に記憶された手ブレーキ装置１０の制御プログラムやデータ等を送信する機能を有する。通信部１２３は、インターネット網３を介して、手ブレーキ装置１０からロードセル３５での出力値等を受信し、制御部１２１に出力する機能を有する。また、通信部１２３は、各種の端末装置６ａ、７ａの他、検知システム１とは別の車両管理システムや運転支援システムに対して各種情報を送受信する機能を備えている。

図６Ｂは、制御部の機能ブロック図である。図６Ｂに示すように、制御部１２１は、演算部１２１ａと、更新部１２１ｂと、比較判定部１２１ｃと、閾値補正部１２１ｄとして機能する。これらの機能ブロックは、記憶部１２２に記憶されたプログラムが制御部１２１で実行されることによって実現される。なお、図６Ｂに示す制御部１２１の機能ブロックは、本発明に関連する構成のみを示しており、それ以外の構成については省略している。

演算部１２１ａは、記憶部１２２に記憶した情報に基づき、各種の値を演算する。具体的には、演算部１２１ａは、記憶部１２２に記憶した緩解状態及び緊締状態におけるロードセル３５の出力値に基づき、それらの状態を判定するための閾値を演算する。また、演算部１２１ａは、ロードセル３５の最新の出力値となる現在出力値と、現在出力値の検知以前に検知した過去出力値との差分を演算し、その絶対値も演算する。

更新部１２１ｂは、通信部１２３がロードセル３５の新たな出力値を受信すると、記憶部１２２に記憶していた現在出力値を前回出力値に更新し、最新の出力値を現在出力値として記憶部１２２に記憶する。

比較判定部１２１ｃは、記憶部１２２に記憶した現在出力値と過去出力値との比較に基づき、手ブレーキ装置１０が緊締状態か否か、緊締状態及び緩解状態の何れであるかを判定する。比較判定部１２１ｃは、演算部１２１ａで演算したロードセル３５が出力した現在出力値及び過去出力値の差分と、閾値との比較に基づき、緊締状態及び緩解状態の切り換えが実施されているか否かを判定する。

閾値補正部１２１ｄは、ロードセル３５の現在出力値と過去出力値とに基づいて閾値を補正し、記憶部１２２に記憶した閾値を更新する。閾値補正部１２１ｄにおいて、閾値の補正は、記憶部１２２に記憶した現在出力値と過去出力値との差分、更新前の閾値、各種係数を利用して演算することを例示できる。

続いて、本実施の形態における手ブレーキ装置１０の緊締状態及び緩解状態を検知する処理について説明する。図７は、時間と検知部の出力値との関係を示すグラフである。図７のグラフにて、横軸は時間を示し、縦軸は検知部３０での出力値、言い換えると、ばね部材２２に作用する引張力の大きさを示す。また、図７のグラフにて、黒塗りの円マークは緊締状態の出力値、白塗りの円マークは緩解状態の出力値を示す。更に、図７のグラフにて、上向き三角マークは緩解状態から緊締状態への切り換えを判定するための閾値、下向き三角マークは緊締状態から緩解状態への切り換えを判定するための閾値を示す。

手ブレーキ装置１０においては、図７のグラフに示すように、緩解状態と緊締状態とが交互に繰り返されるようになる。なお、図７のグラフでは、緩解状態と緊締状態との繰り返しが同一時間毎に行われているが、これに限られるものでなく、緊締状態及び緩解状態の時間の間隔は、貨車２の使用状態に応じて任意に設定される。先ず、上記閾値の設定方法について以下に説明する。

閾値の設定あたり、図１に示すように、手ブレーキ装置１０のラチェット機構におけるストッパ（不図示）を操作し、制輪子１２が車輪Ｗから離れた緩解状態にする。緩解状態では、上述したリンク機構１１の動作によって、図７のグラフに示すように出力値（ばね部材２２の引張力）が緊締状態に比べて所定量小さくなる。次いで、作業者による所望のタイミングにて検知部３０におけるロードセル３５の出力値を取得し、該出力値を手ブレーキ装置１０からインターネット網３を介してサーバ５に送信する。ここでの検知部３０の出力値は、緩解状態での出力値の初期値とすることが例示できる。

特に限定されるものでないが、本実施の形態では、検知部３０にて一定時間毎にロードセル３５の検知が実施され、また、検知部３０は、防水対応とすべく物理的な構造を外部に有するスイッチを設けないようにしている。よって、検知部３０においては、非接触式スイッチを含む構成が採用され、該非接触式スイッチとしては、磁石が接近したときに、その接近のタイミングで強制的にロードセル３５の出力値を取得するものが例示できる。なお、所望の防水性能を発揮し得るのであれば、検知部３０に物理的な構造を有するスイッチを採用することを妨げるものでない。

サーバ５では、送信された緩解状態でのロードセル３５の出力値を受信すると、記憶部１２２に記憶する。その後、作業者が端末装置６ａ、７ａ等を介してサーバ５にアクセスし、記憶した出力値を緩解状態の出力値として登録する。

緩解状態の出力値を登録後、手ブレーキ装置１０の操作ハンドル１３を操作し、制輪子１２を車輪Ｗに押し付けた緊締状態にする。緊締状態では、上述したリンク機構１１の動作によって、図７のグラフに示すように出力値（ばね部材２２の引張力）が緩解状態に比べて所定量大きくなる。次いで、作業者による所望のタイミングにて、上述と同様にしてロードセル３５の出力値を取得し、該出力値を手ブレーキ装置１０からインターネット網３を介してサーバ５に送信する。ここでの検知部３０の出力値は、緊締状態での出力値の初期値とすることが例示できる。

サーバ５では、送信された緊締状態でのロードセル３５の出力値を受信すると、記憶部１２２に記憶する。そして、作業者が端末装置６ａ、７ａ等を介してサーバ５にアクセスし、記憶した出力値を緊締状態の出力値として登録する。その後、サーバ５における制御部１２１の演算部１２１ａでは、記憶部１２２に記憶した緩解状態の出力値と緊締状態の出力値に基づき閾値を演算する。この演算の計算式としては、以下の式（１）を例示することができる。
閾値＝｛（緩解状態の出力値）＋（緊締状態の出力値）｝×係数・・・（１）

ここで、式（１）の係数は、０より大きく１より小さい値とされ、実験データから最適値を割り出して演算に用いることが好ましい。例えば、係数を０．５とすると、緩解状態及び緊締状態の各出力値の中間値となる。図７のグラフでは、一例として係数を０．５に設定した場合の閾値を三角マークにて表している。係数にあっては、上記範囲内にて値が大きくなるに従い、手ブレーキ装置の状態が緊締状態及び緩解状態の間で変化しない場合の誤検知を生じ難くすることができる。一方、上記範囲内にて係数の値が小さくなるに従い、手ブレーキ装置の状態が緊締状態及び緩解状態の間で変化する場合の未検知が生じ難くなる。よって、式（１）の係数にあっては、上記の傾向を考慮して適宜な値に調整及び設定される。

ところで、手ブレーキ装置の緊締状態及び緩解状態を検知する処理について、本発明者等は、本実施の形態に対する比較方法を検討した。該比較方法では、先ず、上記のように緊締状態及び緩解状態の初期値となる出力値を取得した。そして、比較方法における緊締状態の閾値として、取得した緊締状態の初期値が概ね中間値となる所定レンジＲａ（図７参照）を設定し、緩解状態の閾値として、取得した緩解状態の初期値が概ね中間値となる所定レンジＲｂ（図７参照）を設定した。そして、これら所定レンジＲａ、Ｒｂ内に、ばね部材２２の引張力の検出値が収まれば、緊締状態や緩解状態と判定処理することとした。

ところが、貨車や手ブレーキ装置について複数タイプが存在したり、同じタイプでも個体差が生じたりすると、緊締状態及び緩解状態でのばね部材の引張力が所定レンジＲａ、Ｒｂより広い範囲で変化する可能性がある。また、ばね部材の引張力の変化は、手ブレーキ装置の経時変化やメンテナンスの前後等においても発生する可能性がある。このようにばね部材の引張力が変化し、ばね部材の引張力を検知する検知部の検出値が所定レンジＲａ、Ｒｂ内に収まらなくなると、緊締状態及び緩解状態について判定不能になる、という問題があった。

そこで、本実施の形態では、かかる問題を解消すべく、以下に述べるようにして手ブレーキ装置１０の緊締状態及び緩解状態を検知している。以下、本実施の形態における手ブレーキ装置１０の緊締状態及び緩解状態を検知するフローについて、図８を参照して説明する。図８は、緊締状態及び緩解状態の検知の流れを示すフロー図である。

ここでは、手ブレーキ装置１０において、緊締状態及び緩解状態の切り換えが数時間ないし数日の間隔を空けて実施されるものであり、検知部３０では、数分程度の所定間隔でロードセル３５の検知が実施される。そして、検知部３０の出力値は、上述と同様にして手ブレーキ装置１０からインターネット網３を介してサーバ５に送信され、継続的に記憶されるものとする。

サーバ５では、受信した検知部３０の最新の出力値を現在出力値として記憶する（ステップ（以下、「Ｓ」という）１０１）。また、現在出力値を検知する直前に検知して登録されていた現在出力値を前回出力値（過去出力値）として記憶する（Ｓ１０２）。つまり、サーバ５の制御部１２１では、新たな出力値を受信すると、記憶部１２２に記憶していた現在出力値を前回出力値に更新し、最新の出力値を現在出力値として記憶部１２２に記憶するよう更新部１２１ｂで制御する。

Ｓ１０２の実施後、サーバ５における制御部１２１の演算部１２１ａでは、現在出力値から前回出力値を差し引いた差分を演算する（Ｓ１０３）。そして、制御部１２１の比較判定部１２１ｃにて、Ｓ１０３で演算した差分の絶対値と上述のように演算した閾値とを比較する（Ｓ１０４）。比較判定部１２１ｃでは、差分の絶対値が閾値以下の場合（Ｓ１０４：Ｎｏ、｜差分｜≦閾値）、緊締状態及び緩解状態の切り換えが実施されていないと判定し、Ｓ１０１に戻る処理を行う。つまり、差分の絶対値が閾値以下の場合には、連続する２回の検知部３０の検知において、出力値が変化していない、或いは、出力値が変化するものの変化量が小さく、振動や温度等の要因による変化に過ぎないものとされる。よって、手ブレーキ装置１０の使用状態が変化せずに維持されているものとして、検知部３０での検知を引き続き継続するよう制御する。

これとは反対に、差分の絶対値が閾値より大きくなる場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ、｜差分｜＞閾値）、比較判定部１２１ｃでは緊締状態及び緩解状態の切り換えが実施されていると判定し、Ｓ１０５に進行する処理を行う。言い換えると、連続する２回の検知部３０の検知で、ばね部材２２の引張力が振動や温度等の要因による変化より相当大きい変化があった場合となり、図７のグラフで出力値が大きく変化して緊締状態と緩解状態との間で切り換えが実施された場合となる。

Ｓ１０４にて｜差分｜＞閾値と判定された後、比較判定部１２１ｃでは、差分が０より大きいか否か（現在出力値が前回出力値より大きいか否か）を判定する（Ｓ１０５）。差分が０より大きい場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ、差分＞０）、現在出力値が前回出力値より大きくなり、ばね部材２２の引張力が増大するので、緩解状態から緊締状態に切り換えられたものと判定する（Ｓ１０６）。また、差分が０以下の場合（Ｓ１０５：Ｎｏ、差分≦０）、現在出力値が前回出力値より小さくなり、ばね部材２２の引張力が減少するので、緊締状態から緩解状態に切り換えられたものと判定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０６、Ｓ１０７の判定結果は、手ブレーキ装置１０の緊締状態、緩解状態の検知結果として、サーバ５から各種システムや端末装置６ａ、７ａに送信するよう制御される。これにより、ディスプレイによる表示やアラームの発生等によって、運転士や駅員等に手ブレーキ装置１０の状態を認識させることができる。

上記処理によれば、現在出力値と前回出力値との差分を演算し、該差分と閾値とを比較することにより、手ブレーキ装置１０にて緊締状態と緩解状態との間で切り換えがあったか否かを判定（検知）することができる。言い換えると、上記比較方法のように図７の所定レンジＲａ、Ｒｂに出力値が収まるか否かで判定せず、所定時間前の出力値と現時点の出力値との変化量に応じて手ブレーキ装置１０の状態を判定することができる。これにより、リンク機構１１や手ブレーキ装置１０が複数タイプとなる他、それらの個体差や、ばね部材２２の経時変化によって検出値にばらつきが発生しても、手ブレーキ装置１０の状態の判定にて、該ばらつきの影響を受け難くすることができる。これにより、手ブレーキ装置１０の緊締状態、緩解状態についての判定を安定して実施することができる。

ところで、上記の説明では閾値を不変として継続使用する場合を説明したが、これに限定されるものでなく、緊締状態及び緩解状態での出力値が変化する場合、その変化に応じて閾値を補正するようにしてもよい。この場合、図８のフローのＳ１０６、Ｓ１０７の実施後、閾値を補正する処理を実施する。

閾値を補正するにあたり、下記式（２）の補正式にて閾値を演算することが例示できる。
閾値＝｜差分｜×係数×α＋前回閾値×（１−α）・・・（２）

式（２）にて、差分は、現在出力値から前回出力値を差し引いた値である。係数は、式（１）と同じく０より大きく１より小さい値とされ、「α」も、０より大きく１より小さい値とされる。係数及び「α」は、実験データから最適値を割り出して演算に用いることが好ましく、係数を０．５、「α」を０．３に設定することが例示できる。ここで、「α」にあっては、上記範囲内にて値が大きくなるに従い、出力値の経時的な変化にレスポンス良く対応した閾値とし易くなる。一方、上記範囲内にて「α」の値が小さくなるに従い、突発的な出力値の変化に引きずられて閾値が大きく変化することを回避することができる。よって、式（２）の「α」にあっては、上記の傾向を考慮して適宜な値に調整及び設定される。以下、閾値の補正処理の流れについて、図９を参照して説明する。図９は、閾値の補正処理の流れに関する説明図である。

図９Ａに示すように、時間ｔ０の緩解状態から時間ｔ１の緊締状態に切り換えが行われた場合、その判定処理に用いる閾値が「閾値（ｔ０）」とされる。このとき、時間ｔ１での、現在出力値と前回出力値との差分が「差分（ｔ１）」と演算される。時間ｔ１の緊締状態への切り換えを判定後、サーバ５における制御部１２１の閾値補正部１２１ｄでは、図９Ｂに示す閾値（ｔ１）を演算し、判定に用いる閾値を閾値（ｔ０）から閾値（ｔ１）に補正して更新し、記憶部１２２に記憶する。閾値（ｔ１）の演算は、上記条件を式（２）に代入した下記式（２ａ）の補正式で演算される。
閾値（ｔ１）＝｜差分（ｔ１）｜×係数×α＋閾値（ｔ０）×（１−α）
・・・（２ａ）

続いて、図９Ｃに示すように、時間ｔ１の緊締状態から時間ｔ２の緩解状態に切り換えが行われた場合、その判定処理に用いる閾値は、式（２ａ）の演算にて補正された「閾値（ｔ１）」とされる。このとき、時間ｔ１での、現在出力値と前回出力値との差分が「差分（ｔ２）」と演算される。時間ｔ２の緩解状態への切り換えを判定後、サーバ５における制御部１２１の閾値補正部１２１ｄでは、図９Ｄに示す閾値（ｔ２）を演算し、判定に用いる閾値を閾値（ｔ１）から閾値（ｔ２）に補正して更新し、記憶部１２２に記憶する。閾値（ｔ２）の演算は、上記条件を式（２）に代入した下記式（２ｂ）の補正式で演算される。
閾値（ｔ２）＝｜差分（ｔ２）｜×係数×α＋閾値（ｔ１）×（１−α）
・・・（２ｂ）

時間ｔ２の緩解状態から、その後の緊締状態（不図示）に切り換えが行われた場合、その判定処理に用いる閾値は、式（２ｂ）の演算にて補正された「閾値（ｔ２）」とされる。なお、図示例にあっては、差分（ｔ１）の絶対値と差分（ｔ２）の絶対値とが同一となるので、閾値（ｔ１）と閾値（ｔ２）とは同一とされる。

これにより、例えば、緊締状態での出力値が経時的に減少する図１０に示すような場合、上述のように閾値を更新及び補正することで、出力値の減少に応じて閾値も減少するよう補正することができる。従って、検知部３０における出力値が経時的に変化し、現在出力値と前回出力値との差分の値が変化しても、これに応じて閾値も変化させることができる。これにより、使用中において、手ブレーキ装置１０の緊締状態及び緩解状態が判定不能になることを回避でき、判定をより安定して行うことが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、手ブレーキ装置１０における使用状態の判定処理や閾値補正処理をサーバ５にて行ったが、手ブレーキ装置１０に記憶部を設け、該判定処理を手ブレーキ装置１０の制御部１０１で行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態における処理にて、現在出力値の直前に検知された前回出力値を過去出力値としたが、これに限られず、過去出力値は前回出力値よりも前に検知した出力値としてもよい。

また、手ブレーキ装置１０の使用状態の検知にあたり、上記実施の形態では緊締状態と緩解状態との両方を検知する処理を実施したが、これに限定されるものでなく、緩解状態を検知せずに緊締状態であるか否かを検知する処理としてもよい。

また、上記実施の形態における処理では、緩解状態から緊締状態、緊締状態から緩解状態の各判定にて同じ閾値を用いたが、それらで別の閾値を用いても良い。この場合、現在出力値及び前回出力値の差分と閾値とを比較するにあたり、差分の絶対値を演算する処理を省略してもよい。

本発明は、鉄道の線路上を走行する車両に設けられた手ブレーキ装置の緊締状態を検知するための検知システムに関する。

１ 検知システム
２ 貨車（車両）
５ サーバ
１０ 手ブレーキ装置
２２ ばね部材
３０ 検知部
１２１ａ 演算部
１２１ｃ 比較判定部
１２１ｄ 閾値補正部
１２２ 記憶部
１２３ 通信部

Claims (5)

1. 鉄道の線路上を走行する車両に設けられた手ブレーキ装置の緊締状態を検知する検知システムであって、
   前記手ブレーキ装置は、緩解状態と緊締状態との間での切り換え操作に応じて引張力が変化するばね部材を備え、
   前記ばね部材の引張力を所定間隔で検知する検知部と、前記検知部からの出力値に応じて前記手ブレーキ装置の緊締状態を判定する比較判定部とを備え、
   前記比較判定部は、前記検知部における現在出力値と該現在出力値の検知以前に検知した過去出力値との比較に基づき、前記手ブレーキ装置が緊締状態か否かを判定することを特徴とする手ブレーキ装置の検知システム。
2. 前記比較判定部は、前記検知部における現在出力値と過去出力値との比較に基づき、前記手ブレーキ装置が緊締状態及び緩解状態の何れであるか判定することを特徴とする請求項１に記載の手ブレーキ装置の検知システム。
3. 前記検知部における現在出力値と過去出力値との差分を演算する演算部と、
   前記演算部で演算した差分と比較するための閾値を記憶する記憶部とを更に備え、
   前記比較判定部は、前記差分と前記閾値との比較に基づき、前記手ブレーキ装置が緊締状態及び緩解状態の何れであるか判定することを特徴とする請求項２に記載の手ブレーキ装置の検知システム。
4. 前記検知部における現在出力値と過去出力値とに基づいて前記閾値を補正し、前記記憶部に記憶した閾値を更新する閾値補正部を更に備えていることを特徴とする請求項３に記載の手ブレーキ装置の検知システム。
5. 前記検知部の出力値を受信可能な通信部を有するサーバを更に含み、
   前記サーバが、前記演算部、前記記憶部、前記比較判定部及び前記閾値補正部を有していることを特徴とする請求項４に記載の手ブレーキ装置の検知システム。

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