JP2020097958A - 摩耗量算出装置、異常摩耗判定装置、及びブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制輪子を交換する際の作業を簡素化する。【解決手段】摩耗量算出装置は、制輪子４０とともに回動するハンガ７６の回動角度位置を検出するための角度センサ８９を備えている。角度センサ８９は、ブレーキ装置５０における突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所に取り付けられている。また、摩耗量算出装置は、制輪子４０の摩耗量を算出するための算出部を備えている。算出部は、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の初期値、及び突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の現在値に基づいて制輪子４０の摩耗量を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、摩耗量算出装置、異常摩耗判定装置、及びブレーキ装置に関する。

特許文献１には、鉄道車両に用いられるトレッドブレーキ式のブレーキ装置が記載されている。このブレーキ装置には、制輪子が所定の摩耗限度まで摩耗したことを検知する摩耗検知装置が適用されている。特許文献１の摩耗検知装置は、制輪子に取り付けられたトランスポンダと、鉄道車両の外部に配置された送受信機とを備えている。トランスポンダは、制輪子が摩耗限度まで摩耗したときに車輪と接触する位置に取り付けられている。そして、制輪子が摩耗限度まで摩耗すると、トランスポンダが車輪と接触して破壊される。一方、送受信機は、トランスポンダに電波を発信し、トランスポンダからの信号の有無によって制輪子の状態を検知する。具体的には、送受信機は、トランスポンダからの信号が入力されると、制輪子が所定の摩耗限度まで摩耗していないと判定する。これに対して、送受信機は、トランスポンダからの信号が入力されないと、制輪子が所定の摩耗限度まで摩耗していると判定する。

特開２００２−２５０３８３号公報

特許文献１の摩耗検知装置においては、制輪子を交換する度に当該制輪子に対してトランスポンダを取り付ける必要がある。そのため、特許文献１の摩耗検知装置では、制輪子を交換する際の作業が煩雑になりやすい。したがって、ブレーキ装置に適用される摩耗検知装置では、制輪子の摩耗量を適切に検出可能でありながらも、制輪子を交換する際の作業を簡素化できるものが求められる。なお、トレッドブレーキ式のブレーキ装置に適用される摩耗検知装置に限らず、ディスクブレーキ式のブレーキ装置に適用される摩耗検知装置においても同様の課題がある。

上記課題を解決するための摩耗量算出装置は、摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品の位置を検出する検出部と、任意の時点における前記検出部によって検出された前記構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記検出部によって検出された前記構成部品の位置に基づいて前記制動部の摩耗量を算出する算出部とを備える。

上記構成では、検出部が制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品に取り付けられ、制動部そのものには取り付けられていない。そのため、制動部を交換する際において制動部に対して検出部を取り付ける作業が不要になる。よって、制動部を交換する際の作業を簡素化できる。

上記構成において、前記構成部品は、前記制動部が制動対象に近づく制動時と前記制動部が前記制動対象から離れる非制動時とで回動軸を中心にして反対の方向へ回動する部材であり、前記回動軸は、前記ブレーキ装置の外部に露出しており、前記検出部は、前記構成部品の前記回動軸を中心とした回動位置を検出してもよい。上記構成では、回動軸はブレーキ装置の外部に露出しているため、ブレーキ装置に対する検出部の取り付け作業を簡素化しやすい。

上記構成において、前記算出部は、任意の時点における前記制動部の摩耗量及び当該任意の時点よりも後の前記制動部の摩耗量に基づいて前記制動部の摩耗速度を算出してもよい。上記構成では、制動部の摩耗速度に基づいて制動部の交換時期を予測できる。

上記構成において、前記算出部は、台車に固定された空気ばねよりも上側に取り付けられるものであってもよい。上記構成では、算出部が空気ばねよりも下側に取り付けられる構成に比べて、算出部に伝達される振動が小さくなる。そのため、振動によって算出部が故障することを抑制できる。

上記課題を解決するための異常摩耗判定装置は、複数のブレーキ装置毎に摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動する各ブレーキ装置の構成部品の位置を検出するために設けられた複数の検出部と、任意の時点における前記複数の検出部によって検出された前記各ブレーキ装置の構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記複数の検出部によって検出された前記各ブレーキ装置の構成部品の位置に基づいて前記各ブレーキ装置の制動部の摩耗量をそれぞれ算出し、複数の前記各ブレーキ装置の制動部の摩耗量を比較することにより前記各ブレーキ装置の制動部の異常摩耗を判定する算出部とを備える。

上記構成においては、複数のブレーキ装置が駆動する制動部のうちの一部の制動部の摩耗量が他の制動部の摩耗量に比べて過度に大きくなる異常摩耗が生じることがある。上記構成では、複数の制動部の摩耗量を比較することにより、一部の制動部の異常摩耗を発見できる。

上記課題を解決するためのブレーキ装置は、摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品の位置を検出する検出部と、任意の時点における前記検出部によって検出された前記構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記検出部によって検出された前記構成部品の位置に基づいて前記制動部の摩耗量を算出する算出部と、前記制動部を移動させるための駆動源である駆動部と、前記駆動部からの駆動力を前記制動部に伝達するために設けられその一部に前記構成部品を含む機構部とを備える。

上記構成では、ブレーキ装置が摩耗量算出装置を備えている。そのため、例えば、ブレーキ装置及び別体の摩耗量算出装置をそれぞれ台車に対して取り付ける場合に比べて、台車に対する取り付け作業を簡素化できる。

本発明によれば、制動部を交換する際の作業を簡素化できる。

第１実施形態にかかる鉄道車両の概略図。 同実施形態にかかる制輪子が摩耗する前のブレーキ装置の断面図。 同実施形態にかかる制輪子が摩耗した後のブレーキ装置の断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、同実施形態にかかる隙間調整機構の変化を示す平面図。 同実施形態にかかる摩耗判定処理を示すフローチャート。 第２実施形態にかかるブレーキパッドが摩耗する前のブレーキ装置の断面図。 第２実施形態にかかるブレーキパッドが摩耗した後のブレーキ装置の断面図。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、鉄道車両１００は、車内空間を区画する車体１０を備えている。車体１０は、全体として長方形箱形状であり、車両前後方向（図１における左右方向）に延びている。

車体１０の下面には、圧縮空気の弾力性によって振動を吸収する空気ばね３５を介して台車３０が取り付けられている。台車３０は、車両前後方向に離間して２つ配置されている。各台車３０には、車幅方向（図１における紙面手前奥方向）に延びる車軸３１が回転可能に取り付けられている。車軸３１は、台車３０毎に、車両前後方向に離間して２つ配置されている。車軸３１の両端部には、全体として円板形状の車輪３２が固定されている。

図１に示すように、台車３０には、車輪３２の回転を制動するためのブレーキ装置５０が取り付けられている。図２に示すように、ブレーキ装置５０は、制動部としての制輪子４０を、制動対象としての車輪３２の踏面３２ａ（外周面）に当接させて当該車輪３２の回転を制動する、いわゆるトレッドブレーキ式のブレーキ装置である。鉄道車両１００には、合計８つの車輪３２に対応して合計８つのブレーキ装置５０が取り付けられている。

図２に示すように、ブレーキ装置５０は、車輪３２に対して車両前後方向の一方側（図２における右側）に隣接するように配置されている。ブレーキ装置５０は、制輪子４０を移動させるための駆動源である駆動部６０と、駆動部６０からの駆動力を制輪子４０に伝達するための機構部７０とを備えている。

駆動部６０における駆動ハウジング６１は、全体として車両前後方向に延びる有底円筒形状になっている。駆動ハウジング６１における車両前後方向の他方側（図２における左側）の底壁６１ａにおいては、図示しない空気源から圧縮空気を導入するための導入孔６１ｂが貫通している。

駆動ハウジング６１の内部には、略円板形状のピストン６２が配置されている。ピストン６２の外径は、駆動ハウジング６１の内径と略同一になっている。ピストン６２は、当該ピストン６２の中心軸線が駆動ハウジング６１の中心軸線と一致するように配置されている。したがって、駆動ハウジング６１の内部空間は、ピストン６２によって、底壁６１ａ側（図２において左側）の空間と、底壁６１ａとは反対側（図２において右側）の空間とに仕切られている。

ピストン６２における底壁６１ａとは反対側の面からは、略棒状の出力軸６３が突出している。出力軸６３は、ピストン６２の中心軸線上を延びている。出力軸６３は、駆動ハウジング６１の外部にまで延びている。

駆動ハウジング６１の内部空間において底壁６１ａとは反対側の空間には、ピストン６２を底壁６１ａ側へと付勢するためのばね６４が配置されている。導入孔６１ｂを介して駆動ハウジング６１の内部空間に圧縮空気が導入されると、ばね６４の付勢力に抗してピストン６２が底壁６１ａとは反対側に向かって移動する。一方、導入孔６１ｂを介して駆動ハウジング６１の内部に圧縮空気が導入されないと、ばね６４の付勢力によってピストン６２が底壁６１ａ側に向かって移動する。

駆動ハウジング６１における車両前後方向の一方側には、機構ハウジング７１が固定されている。機構ハウジング７１は、全体として長方形箱状になっていて、駆動ハウジング６１における車両前後方向の一方側の面から下側へ向かって延びている。機構ハウジング７１の内部空間は、駆動ハウジング６１の内部空間と連通している。そして、機構ハウジング７１内には、駆動部６０における出力軸６３の先端側の一部が位置している。なお、本実施形態では、機構ハウジング７１は、駆動ハウジング６１と一体的に成形されたものである。

機構ハウジング７１の内部において、出力軸６３の先端部には、連結ピン８１を介して棒状の梃子７２の一端部が連結されている。梃子７２は、連結ピン８１を中心として、出力軸６３の先端部に対して回動可能になっている。梃子７２は、出力軸６３の先端部から、概ね下側に向かって延びている。梃子７２の長手方向の途中の部分（本実施形態では、長手方向中央よりもやや下側の部分）は、支軸７８を介して機構ハウジング７１に支持されている。梃子７２は、支軸７８を中心として、機構ハウジング７１に対して回動可能になっている。梃子７２の長手方向における支軸７８よりも上側の部分からは、車両前後方向の一方側に向かって当接部７２Ａが突出している。梃子７２の他端部には、車両前後方向に固定孔７２ａが貫通している。固定孔７２ａの内径は、車両前後方向の中央部において最大になっており、車両前後方向の両端部において最小になっている。また、車両前後方向に直交する方向からの断面視で、固定孔７２ａの内周面は円弧状になっている。

機構ハウジング７１の内部において、梃子７２における固定孔７２ａには、さや棒７３が連結されている。さや棒７３は、円筒形状の円筒部７３ａと、円筒部７３ａの外周面から突出する球面軸受７３ｂと、円筒部７３ａの外周面から突出するギア部７３ｃと、円筒部７３ａにおける中心軸線方向の一方側の端部から突出する連結ギア７３ｄとで構成されている。

球面軸受７３ｂは、円筒部７３ａの中心軸線方向の中央よりも他方側に位置している。球面軸受７３ｂは、円筒部７３ａの外周面において当該円筒部７３ａの周方向全域（３６０度）に亘って延びている。球面軸受７３ｂの外面は、車両前後方向に直交する方向からの断面視で円弧状になっており、その曲率が、固定孔７２ａの内周面の曲率と略同一になっている。ギア部７３ｃは、円筒部７３ａの中心軸線方向の中央よりも一方側に位置している。ギア部７３ｃは、円筒部７３ａの径方向外側に突出しているとともに円筒部７３ａの周方向に等間隔毎に配置された歯部によって構成されている。連結ギア７３ｄは、円筒部７３ａにおける中心軸線方向の一方側の端面から中心軸線方向の一方側に突出しているとともに円筒部７３ａの周方向に等間隔毎に配置された歯部によって構成されている。また、円筒部７３ａの内周面には、螺旋状に雌ねじ（ねじ溝）が切られている。

さや棒７３の球面軸受７３ｂは、当該さや棒７３のギア部７３ｃが車両前後方向の一方側に位置するように、梃子７２の固定孔７２ａに取り付けられている。これにより、さや棒７３は、球面軸受７３ｂの外周面が固定孔７２ａの内周面に摺動しつつ、梃子７２に対してある程度回動可能になっている。

さや棒７３における円筒部７３ａの内部には、押し棒７４が連結されている。押し棒７４は、車両前後方向に延びるねじ部７４ａを備えている。押し棒７４におけるねじ部７４ａにおける外周面には螺旋状に雄ねじ（ねじ山）が設けられている。ねじ部７４ａの延設方向の一部は、さや棒７３における円筒部７３ａの内部に配置され、さや棒７３における円筒部７３ａの内周面の雌ねじと噛み合っている。

ねじ部７４ａにおける車両前後方向の他方側の端部は、さや棒７３の外部に突出しているとともに機構ハウジング７１の開口７１ａを介して機構ハウジング７１の外部にまで突出している。ねじ部７４ａの車両前後方向の他方側の端部からは、固定部７４ｂが下側に向かって延びている。固定部７４ｂの先端部（下側の端部）には、車幅方向（図２における紙面手前奥方向）に傾動孔７４ｄが貫通している。傾動孔７４ｄは、車幅方向から視たときに全体として車両前後方向に長い楕円形状になっている。また、ねじ部７４ａにおける車両前後方向の他方側の端部には、ねじ部７４ａ及び機構ハウジング７１の開口７１ａを覆うカバー７９が取り付けられている。カバー７９は、蛇腹形状になっており、車両前後方向に伸縮可能になっている。

押し棒７４におけるねじ部７４ａと固定部７４ｂとの境界部分には、連結ピン８２を介して制輪子４０を支持するための制輪子頭７５が連結されている。制輪子頭７５は、車幅方向から視たときに車両前後方向の他方側に向かうほど上下方向の幅が大きくなる略三角形状になっている。また、制輪子頭７５の車両前後方向の他方側の面は、車輪３２の踏面３２ａに応じた曲面になっている。制輪子頭７５は、連結ピン８２を中心にして揺動可能になっている。

制輪子頭７５における車幅方向の一方側の側面からは、略円柱形状の傾動ピン８４が突出している。傾動ピン８４は、押し棒７４における傾動孔７４ｄの内部に位置している。したがって、制輪子頭７５の揺動可能な範囲は、傾動ピン８４と押し棒７４における傾動孔７４ｄとの当接関係によって制限される。

機構ハウジング７１における車両前後方向の他方側の外面からは、車両前後方向他方側に向かって突出部７１Ａが突出している。突出部７１Ａは、車両上下方向において制輪子頭７５に連結された連結ピン８２よりも上側に位置している。なお、本実施形態では、突出部７１Ａは、機構ハウジング７１及び駆動ハウジング６１と一体的に成形されたものである。

突出部７１Ａにおける先端部には、連結ピン８３を介して棒状のハンガ７６の一端部が連結されている。ハンガ７６は、連結ピン８３を中心にして回動可能になっている。ハンガ７６の他端部は、連結ピン８２を介して制輪子頭７５に連結されている。したがって、ハンガ７６に連結された制輪子頭７５及び制輪子４０は、連結ピン８３を中心に回動する。なお、連結ピン８３は、機構ハウジング７１の外部に位置しているため、ブレーキ装置５０の外部に露出している。

突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所には、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置を検出するための角度センサ８９が取り付けられている。角度センサ８９としては、例えば、ロータリーポテンショメータである。本実施形態では、角度センサ８９がブレーキ装置５０の構成部品の位置を検出する検出部である。また、ハンガ７６は、検出部によって回動位置（回動角度位置）を検出されるブレーキ装置５０の構成部品である。

制輪子頭７５の車両前後方向の他方側の面には、制輪子４０が固定されている。制輪子４０は、車輪３２の踏面３２ａに倣うような略円弧形状になっている。制輪子４０は、車輪３２の踏面３２ａに押し当てられて摩擦力による制動力を発生するブレーキ摩擦材であり、当該制輪子４０の材質は、鋳鉄、合成樹脂、焼結体等である。

図２に示すように、機構ハウジング７１の内部には、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間を調整するための隙間調整機構９０が取り付けられている。隙間調整機構９０は、さや棒７３におけるギア部７３ｃの径方向外側を取り囲むように配置されている。

具体的には、図４（ａ）に示すように、隙間調整機構９０は、棒状の第１リンク９１を備えている。第１リンク９１は、さや棒７３よりも車幅方向の一方側（図４（ａ）における右側）において、車両上下方向（図４（ａ）における上下方向）に延びている。第１リンク９１の上端部には、梃子７２における当接部７２Ａに当接するローラ部９１Ａが取り付けられている。第１リンク９１の下端部からは、略円柱形状の円柱部９１Ｂが下方に向かって延びている。円柱部９１Ｂの外径は、第１リンク９１の幅よりも小さくなっている。

円柱部９１Ｂの下端部近傍には、ばね受け部９２が位置している。ばね受け部９２は、機構ハウジング７１に対して固定されている。ばね受け部９２においては車両上下方向に貫通孔９２ａが貫通している。円柱部９１Ｂの下端部は、ばね受け部９２の貫通孔９２ａに通されている。第１リンク９１と円柱部９１Ｂとの段差部分と、ばね受け部９２との間には、第１コイルばね９３が取り付けられている。第１コイルばね９３の内部には、円柱部９１Ｂの上端側の一部が通されている。第１コイルばね９３は、第１リンク９１を上側に向かって付勢している。ばね受け部９２の上面からは、帯板状の歯押さえ部９４がさや棒７３におけるギア部７３ｃに向かって延びている。歯押さえ部９４の先端は、ギア部７３ｃに当接している。なお、歯押さえ部９４がギア部７３ｃに当接することにより、さや棒７３の周方向への回転の抵抗になっており、さや棒７３が不用意に回転しないようになっている。

第１リンク９１における車両上下方向の略中央部には、棒状の第２リンク９５の一端部が回動可能に連結されている。第２リンク９５は、さや棒７３よりも上側を、第１リンク９１から車幅方向の他方側（図４における左側）に延びている。第２リンク９５の他端は、さや棒７３よりも車幅方向の他方側にまで至っている。第２リンク９５における長手方向途中の部分（この実施形態では長手方向中央よりも第１リンク９１側）は、支軸９５Ａを介して機構ハウジング７１に支持されている。第２リンク９５は、支軸９５Ａを中心として、機構ハウジング７１に対して回動可能になっている。また、支軸９５Ａには、当該支軸９５Ａからギア部７３ｃ側に延びる第１支持部９６が連結されている。第１支持部９６の一部は、ギア部７３ｃの外周部近傍に位置するように配置されている。

第２リンク９５の他端部には、連結ピン９５Ｂを介して爪部９７が回動可能に連結されている。爪部９７は、第２リンク９５の他端部からギア部７３ｃ側に向かって斜め下側に延びている。また、爪部９７における先端部９７ａは、さや棒７３におけるギア部７３ｃの外周部（歯部）に当接している。

爪部９７には、爪部９７を下側に付勢する第２コイルばね９８の一端部が固定されている。第２コイルばね９８は、さや棒７３よりも車幅方向の他方側（図４（ａ）における左側）において、爪部９７から下側に延びている。第２コイルばね９８の他端部は、機構ハウジング７１から突出する固定ピン９８Ａに固定されている。固定ピン９８Ａは、第２コイルばね９８の一端部と爪部９７との固定部分よりも車幅方向の一方側（第１リンク９１側）に位置している。したがって、第２コイルばね９８は、爪部９７を、僅かにさや棒７３側の斜め下側に付勢している。

また、固定ピン９８Ａには、当該固定ピン９８Ａからギア部７３ｃ側に延びる第２支持部９９が固定されている。第２支持部９９の一部は、ギア部７３ｃの外周部近傍に配置されている。また、第２支持部９９は、ギア部７３ｃを挟んで第１支持部９６とは反対方向に位置している。これら第２支持部９９及び第１支持部９６は、ブレーキ装置５０における振動等に伴って、さや棒７３におけるギア部７３ｃと爪部９７の先端部９７ａとの位置関係が過度にずれてしまうことを抑制している。

図２に示すように、機構ハウジング７１における車両前後方向の一方側の壁部には、全体として有底円筒形状の調整ナット７７が取り付けられている。調整ナット７７は、さや棒７３の中心軸上に位置している。調整ナット７７の一部は、機構ハウジング７１の外部に露出している。調整ナット７７は、機構ハウジング７１に対して回転可能に支持されている。調整ナット７７における車両前後方向の他方側の端部には、連結ばね７７Ａを介して連結ギア７７Ｂが取り付けられている。連結ギア７７Ｂは、さや棒７３の中心軸上に位置している。連結ギア７７Ｂは、ブレーキ装置５０の駆動によって移動するさや棒７３の位置によって、さや棒７３における連結ギア７３ｄに対する連結状態が切り替わる。

図１に示すように、車体１０の内部、例えば運転台には、鉄道車両１００の運転に関する各種情報を表示するためのディスプレイ２５が取り付けられている。また、車体１０の内部には、制御装置２０が取り付けられている。制御装置２０は、運転台（ディスプレイ２５）に接続されている。制御装置２０は、ブレーキ装置５０の駆動部６０を制御する制御部２１と、制輪子４０の摩耗量を算出する算出部２２とを備えている。また、制御装置２０には、角度センサ８９が電気的に接続されている。制御装置２０には、角度センサ８９から突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置を示す信号が入力される。

また、制御装置２０には、新たな制輪子４０を固定した時期、及び新たな制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代等に関する情報が、新たな制輪子４０を固定した作業者等によって入力され、それらが記憶されている。なお、制輪子４０の摩耗限度とは、制輪子４０によって適切な制動力を発生させるために、摩耗した制輪子４０を新たな制輪子４０に交換する目安を示す基準の位置である。

次に、制御装置２０における制御部２１に制御されるブレーキ装置５０の動作を説明する。制御部２１の制御によって導入孔６１ｂを介して駆動ハウジング６１の内部に圧縮空気が導入されると、図２に矢印Ａで示すように、ピストン６２及び出力軸６３が車両前後方向の一方側に移動する。すると、図２に矢印Ｂで示すように、支軸７８を中心にして周方向一方（図２における時計回り方向）に梃子７２が回動する。このとき、図２に矢印Ｃで示すように、梃子７２の下端部は、出力軸６３の移動方向とは反対の車両前後方向の他方側に移動する。それに伴い、梃子７２に連結されているさや棒７３及びさや棒７３に連結されている押し棒７４も車両前後方向の他方側に移動する。すると、制輪子頭７５及び制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに近づく側に移動して、制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに当接する。

一方、導入孔６１ｂを介して駆動ハウジング６１の内部に圧縮空気が導入されないと、図２に示す矢印Ａとは反対方向に、ピストン６２及び出力軸６３が車両前後方向の他方側に移動する。すると、図２に示す矢印Ｂとは反対方向に、支軸７８を中心にして周方向他方（図２における反時計回り方向）に梃子７２が回動する。このとき、図２に示す矢印Ｃとは反対方向に、梃子７２の下端部は、出力軸６３の移動方向とは反対の車両前後方向の一方側に移動する。それに伴い、梃子７２に連結されているさや棒７３及びさや棒７３に連結されている押し棒７４も車両前後方向の一方側に移動する。すると、制輪子頭７５及び制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａから離れる側に移動して、制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａから離間する。

ここで、制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに当接すると、図３に示すように、車輪３２の踏面３２ａとの摩擦によって徐々に制輪子４０が摩耗する。したがって、制輪子４０は、所定の摩耗限度まで摩耗したときに当該制輪子４０を新たな制輪子４０に交換する必要がある。なお、ブレーキ装置５０を構成する部品、例えばハンガ７６は、車輪３２に接触することがないため、制輪子４０の交換頻度は、ブレーキ装置５０を構成する部品の交換頻度に比べて多い。また、制輪子４０が摩耗すると、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が大きくなる傾向がある。そして、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が大きいほど、ブレーキ装置５０の駆動によって制輪子頭７５及び制輪子４０の移動量が大きくなる。なお、図３では、摩耗が生じていない制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに当接しているときのハンガ７６の位置を、二点鎖線で仮想的に示している。

図２に矢印Ｃで示すように、制輪子頭７５が車両前後方向の他方側に移動すると、図２に矢印Ｄで示すように、制輪子頭７５に連結されたハンガ７６は、突出部７１Ａに固定された連結ピン８３を中心にして周方向の一方側（図２における時計回り方向）に回動する。ここで、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合におけるハンガ７６の回動状態は、制輪子４０の摩耗量によって変化する。具体的には、制輪子４０の摩耗量が大きいほど、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合において制輪子頭７５が車輪３２の踏面３２ａに対して近づく。そして、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合において制輪子頭７５に連結されたハンガ７６の他端部の位置は、車輪３２の踏面３２ａに近づくように変化する。したがって、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置は、制輪子４０の摩耗量によって変化する。

図２に矢印Ｂで示すように、支軸７８を中心にして周方向の一方側に梃子７２が回動すると、梃子７２における当接部７２Ａは、隙間調整機構９０におけるローラ部９１Ａに当接する。すると、図４（ｂ）に矢印Ｅで示すように、隙間調整機構９０における第１リンク９１が下側に移動する。そして、第２リンク９５が支軸９５Ａを中心として周方向の一方側（図４における時計回り方向）に回動すると、図４（ｂ）に矢印Ｆで示すように、爪部９７が上側に移動する。この爪部９７の移動量に応じて、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が調整される。

具体的には、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が大きいほど、支軸７８を中心にして梃子７２が大きく回動する。すると、梃子７２における当接部７２Ａの当接によって移動する第１リンク９１の移動量は大きくなる。そして、第１リンク９１の移動量が大きいほど、爪部９７の移動量が大きくなる。

爪部９７の先端部９７ａの移動量がギア部７３ｃにおける歯部の１ピッチ分以上であると、梃子７２における当接部７２Ａと第１リンク９１のローラ部９１Ａとの当接関係が解除されるときに、図４（ｃ）に示すように、爪部９７における先端部９７ａがさや棒７３におけるギア部７３ｃに噛み合う。すると、図４（ｄ）に矢印Ｇで示すように、第２コイルばね９８の付勢力によって爪部９７がさや棒７３を周方向の他方側（図４における反時計回り方向）に回転させる。そして、図２に矢印Ｃで示すように、さや棒７３の回転によって押し棒７４がさや棒７３に対して車両前後方向の他方側に移動する。すると、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が小さくなる。

一方、爪部９７の先端部９７ａの移動量がギア部７３ｃにおける歯部の１ピッチ分未満であると、梃子７２における当接部７２Ａと第１リンク９１のローラ部９１Ａとの当接関係が解除されるときに、爪部９７における先端部９７ａがさや棒７３におけるギア部７３ｃに噛み合わない。そのため、さや棒７３は周方向に回転しない。そして、押し棒７４がさや棒７３に対して車両前後方向に移動しないため、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が変化せず、維持される。

また、図２に示すように、ブレーキ装置５０の駆動によってさや棒７３が車両前後方向の他方側に位置している場合、連結ギア７７Ｂがさや棒７３における連結ギア７３ｄに対して連結しない。一方、ブレーキ装置５０が駆動されてなくさや棒７３が車両前後方向の一方側に位置している場合、連結ギア７７Ｂがさや棒７３における連結ギア７３ｄに対して連結する。このように連結ギア７７Ｂがさや棒７３における連結ギア７３ｄに対して連結している場合には、作業者等が調整ナット７７を手動で回転させることで、押し棒７４に対するさや棒７３の回転角を調整できる。そして、押し棒７４に対するさや棒７３の回転角を調整することで、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間の大きさを調整できる。

次に、制御装置２０が行う制輪子４０の摩耗判定処理について説明する。制御装置２０は、鉄道車両１００のシステム起動スイッチがオン操作されて当該制御装置２０が動作を開始したときから、システム起動スイッチがオフ操作されて当該制御装置２０が動作を終了するときまで、所定周期毎に摩耗判定処理を繰り返し実行する。

図５に示すように、制御装置２０は、摩耗判定処理を開始すると、ステップＳ１１の処理を実行する。ステップＳ１１において、制御装置２０は、角度センサ８９によって検出された検出値の変化量Ｘが予め設定された所定値Ｚ以下であるか否かを判定する。ここで、角度センサ８９の検出値の変化量Ｘは、今回検出された角度センサ８９の検出値と前回検出された角度センサ８９の検出値との差の絶対値である。また、所定値Ｚは、以下のように定められている。ブレーキ装置５０の駆動によって制輪子４０が車輪３２から離れた位置から制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに当接する位置まで移動する際において単位時間当たりに変化するハンガ７６の回動角度位置の基準の値として基準値が定められている。そして、所定値Ｚは、上記の基準値よりも小さな値として定められている。すなわち、所定値Ｚは、ブレーキ装置５０が非制動時から制動時への過渡的な状態や制動時から非制動時への過渡的な状態でないことを判定するための値である。ステップＳ１１において、制御装置２０は、角度センサ８９によって検出された検出値の変化量Ｘが予め設定された所定値Ｚよりも大きいと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、今回の摩耗判定処理を終了する。一方、ステップＳ１１において、制御装置２０は、角度センサ８９によって検出された検出値の変化量Ｘが予め設定された所定値Ｚ以下であると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２において、制御装置２０は、ブレーキ装置５０が駆動中であるか否かを判定する。ステップＳ１２において、制御装置２０は、ブレーキ装置５０が駆動中でないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、今回の摩耗判定処理を終了する。一方、ステップＳ１２において、制御装置２０は、ブレーキ装置５０が駆動中であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進める。すなわち、ブレーキ装置５０の駆動によって制輪子４０が車輪３２の踏面３２ａに当接されており、検出された角度センサ８９の検出値がブレーキ装置５０の駆動によってハンガ７６の回動角度が変化していないときの検出値であると判定された場合には、処理がステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、制御装置２０は、新たな制輪子４０による最初の制動であるか否かを判定する。ここで、新たな制輪子４０とは、ブレーキ装置５０に対して初めて固定された新しい制輪子４０、又はブレーキ装置５０に対して固定されていた制輪子４０が摩耗して当該摩耗した制輪子４０に代わって交換された新しい制輪子４０のことである。制御装置２０は、新たな制輪子４０を固定した時期に基づいて、新たな制輪子４０による最初の制動であるか否かを判定する。ステップＳ１３において、制御装置２０は、新たな制輪子４０による最初の制動であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１４において、制御装置２０は、今回検出された角度センサ８９の検出値を、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の初期値として記憶する。本実施形態では、ステップＳ１４で記憶する初期値が、任意の時点における検出部によって検出された位置である。その後、制御装置２０は、今回の摩耗判定処理を終了する。

一方、ステップＳ１３において、制御装置２０は、新たな制輪子４０による最初の制動でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理をステップＳ２１に進める。ステップＳ２１において、制御装置２０は、今回検出された角度センサ８９の検出値を、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の現在値として記憶する。本実施形態では、ステップＳ２１で記憶する現在値が、任意の時点よりも後に検出部によって検出された位置である。その後、制御装置２０は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、制御装置２０における算出部２２は、制輪子４０の摩耗量を算出する。ここで、制輪子４０が摩耗するほど、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合において、制輪子頭７５は、車輪３２の踏面３２ａに近づくように変化する。そして、制輪子頭７５に連結されたハンガ７６の他端部の位置は、車輪３２の踏面３２ａに近づくように変化する。そのため、制輪子４０の摩耗量に応じて、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置が変化する。そこで、算出部２２は、ステップＳ１４における突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の初期値、及びステップＳ２１における突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置の現在値に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出する。なお、制輪子４０の摩耗量とは、車輪３２の径方向において、制輪子４０が摩耗していない状態の厚みと制輪子４０が摩耗した状態の厚みとの差の絶対値である。その後、制御装置２０は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、制御装置２０は、ステップＳ２２における制輪子４０の摩耗量の算出が当該制輪子４０における最初の摩耗量の算出であるか否かを判定する。ステップＳ２３において、制御装置２０は、ステップＳ２２における制輪子４０の摩耗量の算出が当該制輪子４０における最初の摩耗量の算出であると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、今回の摩耗判定処理を終了する。一方、ステップＳ２３において、制御装置２０は、ステップＳ２２における制輪子４０の摩耗量の算出が当該制輪子４０における最初の摩耗量の算出でないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、処理をステップＳ２４に進める。

ステップＳ２４において、制御装置２０における算出部２２は、制輪子４０の摩耗速度を算出する。具体的には、算出部２２は、今回の制輪子４０の摩耗量及び最初の制輪子４０の摩耗量の差の絶対値と、最初の制輪子４０の摩耗量の算出から今回の制輪子４０の摩耗量の算出までの期間の長さとに基づいて、制輪子４０の摩耗速度を算出する。例えば、今回の制輪子４０の摩耗量及び最初の制輪子４０の摩耗量の差の絶対値が１０ｍｍであって最初の制輪子４０の摩耗量の算出から今回の制輪子４０の摩耗量の算出までの期間の長さが５０日である場合には、制輪子４０は１日当たりに０．２ｍｍの摩耗速度で摩耗したことになる。なお、制輪子４０による１回の制動では当該制輪子４０の摩耗量は小さく、角度センサ８９の検出値の変化量が極めて小さいため、最初の制輪子４０の摩耗量は通常は略ゼロである。したがって、本実施形態では、最初の制輪子４０の摩耗量（ゼロ）が、任意の時点における制輪子４０の摩耗量である。また、今回の制輪子４０の摩耗量が、任意の時点よりも後の制輪子４０の摩耗量である。なお、制輪子４０の摩耗速度が適切に算出できない場合、例えば、今回の制輪子４０の摩耗量及び最初の制輪子４０の摩耗量の差の絶対値が０（ゼロ）ｍｍである場合にはステップＳ２４における摩耗速度を０（ゼロ）とする。その後、制御装置２０は、処理をステップＳ２５に進める。

ステップＳ２５において、制御装置２０における算出部２２は、制輪子４０の交換時期を予測する。具体的には、算出部２２は、新たな制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代からステップＳ２２において算出した今回の制輪子４０の摩耗量を減算した値と、ステップＳ２４において算出した今回の制輪子４０の摩耗速度とに基づいて、制輪子４０の交換時期を算出する。例えば、新たな制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代が４０ｍｍであってステップＳ２２において算出した今回の制輪子４０の摩耗量が１０ｍｍである場合には、新たな制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代からステップＳ２２において算出した今回の制輪子４０の摩耗量を減算した値が３０ｍｍになる。そして、ステップＳ２４において算出した今回の制輪子４０の摩耗速度が１日当たりに０．２ｍｍである場合には、制輪子４０の交換時期は現時点から１５０日後になる。なお、ステップＳ２４において算出した今回の制輪子４０の摩耗速度が０（ゼロ）である場合には、予め設定された制輪子４０の交換時期（例えば、２００日後）をステップＳ２５における交換時期とする。その後、制御装置２０は、処理をステップＳ２６に進める。

ステップＳ２６において、制御装置２０は、制輪子４０の交換時期を経過しているか否かを判定する。具体的には、制御装置２０は、ステップＳ２５において予測した交換時期が０日以下である場合、制御装置２０は、制輪子４０の交換時期を経過していると判定する。すなわち、ステップＳ２２において算出した今回の制輪子４０の摩耗量が、制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代以上になる場合には、制輪子４０の交換時期を経過していると判定される。ステップＳ２６において、制御装置２０は、制輪子４０の交換時期を経過していると判定した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。

ステップＳ３１において、制御装置２０は、制輪子４０の交換時期が経過していることを示す警告をディスプレイ２５に表示する。その後、制御装置２０は、今回の摩耗判定処理を終了する。

一方、ステップＳ２６において、制御装置２０は、制輪子４０の交換時期を経過していないと判定した場合（Ｓ２６：ＮＯ）、処理をステップＳ３２に進める。ステップＳ３２において、制御装置２０は、ステップＳ２５において予測した交換時期をディスプレイ２５に表示する。その後、制御装置２０は、今回の摩耗判定処理を終了する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）制御装置２０における算出部２２は、角度センサ８９によって検出された突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出する。

ここで、仮に、制輪子４０に対して当該制輪子４０の摩耗量を検出するためのセンサが取り付けられていた場合には、摩耗した制輪子４０に代わって新しい制輪子４０に交換する度に当該制輪子４０に対して新たなセンサを取り付ける必要がある。そのため、制輪子４０に対してセンサが取り付けられている場合には、制輪子４０を交換する際の作業が煩雑になりやすい。

角度センサ８９は、制輪子４０を車輪３２の踏面３２ａに対して移動させるブレーキ装置５０、具体的には突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所に対して取り付けられている。すなわち、この角度センサ８９は、制輪子４０そのものには取り付けられていない。そのため、摩耗した制輪子４０に代わって新しい制輪子４０に交換する際において、当該新しい制輪子４０に対してセンサを取り付けるといった作業が不要である。したがって、制輪子４０に対してセンサが取り付けられている構成に比べて、制輪子４０を交換する際の作業が簡素化できる。

（２）角度センサ８９は、ブレーキ装置５０における突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所に対して取り付けられている。ここで、一般的には、突出部７１Ａに対する連結ピン８３を中心としたハンガ７６の回動角度位置ための角度センサ８９（ロータリーポテンショメータ）は、直線移動距離を算出するためのリニアポテンショメータに比較して小型である。そのため、角度センサ８９の体格が過度に大きくなることはなく、角度センサ８９の体格が過度に大きいことに起因してブレーキ装置５０全体の体格が過度に大きくなることもない。

（３）角度センサ８９は、ブレーキ装置５０の外部に露出している突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所に取り付けられている。そのため、機構ハウジング７１等を分解しなくても、ブレーキ装置５０に対する角度センサ８９の取り付け作業を実行でき、取り付け作業を簡素化しやすい。これにより、例えば、角度センサ８９を備えていない状態で台車３０に取り付けられた既存のブレーキ装置に対しても、角度センサ８９を簡便に取り付けできる。

（４）ところで、仮に、ブレーキ装置５０における機構ハウジング７１の内部に角度センサ８９を配置しようとする場合には、機構ハウジング７１の内部に角度センサ８９を取り付けるためのスペースを確保する必要がある。そのため、機構ハウジング７１の内部に角度センサ８９を取り付ける場合には、機構ハウジング７１の形状や機構ハウジング７１の内部の部品の配置などの設計変更を強いられることがある。

この点、上述したように、角度センサ８９がブレーキ装置５０の外部に露出している突出部７１Ａとハンガ７６との連結箇所に取り付けられている。そのため、ブレーキ装置５０における機構ハウジング７１の内部に角度センサ８９を配置する構成に比べて、設計変更が必要になる可能性は低い。

（５）制御装置２０における算出部２２は、制輪子４０の摩耗量に基づいて制輪子４０の摩耗速度を算出している。そして、制御装置２０における算出部２２は、新たな制輪子４０の摩耗限度までの摩耗代から今回の制輪子４０の摩耗量を減算した値と、今回の制輪子４０の摩耗速度とに基づいて、制輪子４０の交換時期を予測している。これにより、予測した制輪子４０の交換時期に基づいて、作業者等は制輪子４０を交換する時期を適切に計画できる。

（６）鉄道車両１００が走行する際には、車輪３２から伝達される振動によって台車３０が振動する。ここで、仮に、台車３０に制御装置２０が取り付けられている場合には、制御装置２０における制御部２１や算出部２２が振動によって故障するおそれがある。

制御装置２０は、空気ばね３５よりも上側の車体１０の内部に取り付けられている。そのため、台車３０から車体１０に伝達される振動は、空気ばね３５によって低減される。これにより、例えば、空気ばね３５よりも下側の台車３０に制御装置２０が取り付けられている構成に比べて、制御装置２０における制御部２１や算出部２２に伝達される振動は小さくなる。したがって、制御装置２０における制御部２１や算出部２２が振動によって故障することを抑制できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態を図６及び図７にしたがって説明する。なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、具体的な説明を省略又は簡略化する。

この第２実施形態では、各車軸３１における２つの車輪３２の間には、円板形状のディスク３３が固定されている。ディスク３３は、車幅方向に離間して２つ配置されている。ディスク３３は、車軸３１及び車輪３２と一体的に回転する。

台車３０には、ディスク３３の回転を制動するためのブレーキ装置１５０が取り付けられている。図６に示すように、ブレーキ装置１５０は、制動対象としてのディスク３３を、制動部としての一対のブレーキパッド１４０によって挟み込むことでディスク３３の回転を制動させる、いわゆるディスクブレーキ式のブレーキ装置である。鉄道車両１００には、合計８つのディスク３３に対応して合計８つのブレーキ装置１５０が取り付けられている。

ブレーキ装置１５０は、ディスク３３に対して車両前後方向の一方側（図６における下側）に隣接するように配置されている。ブレーキ装置１５０は、ブレーキパッド１４０を駆動させるための駆動源である駆動部１６０と、駆動部１６０からの駆動力を一対のブレーキパッド１４０に伝達するための機構部１７０とを備えている。

駆動部１６０は、全体として車幅方向（図６における左右方向）に延びる円柱形状の本体部１６１と、本体部１６１に対して車幅方向に移動する出力部１６２とを備えている。本体部１６１は、出力部１６２に対して車幅方向の一方側（図６における右側）に配置されている。本体部１６１には、図示しない空気源から圧縮空気を導入するための内部空間が区画されている。

本体部１６１における車幅方向の他方側（図６における左側）の端部には、図示しない出力軸を介して出力部１６２が連結されている。本体部１６１の内部空間に圧縮空気が導入されると、出力部１６２の本体部１６１に対する突出量が大きくなる。それに伴い、出力部１６２の先端が本体部１６１に対して車幅方向に離間するように移動する。一方、本体部１６１の内部空間に圧縮空気が導入されないと、出力部１６２の本体部１６１に対する突出量が小さくなる。それに伴い、出力部１６２の先端が本体部１６１に対して車幅方向に近づくように移動する。

駆動部１６０における車幅方向の両端部には、車両前後方向の他方側（図６における上側）に延びるアーム１７１が連結されている。具体的には、一対のアーム１７１のうちの一方は、連結ピン１８１を介して本体部１６１に回動可能に連結されている。また、一対のアーム１７１のうちの他方は、連結ピン１８１を介して出力部１６２に回動可能に連結されている。

各アーム１７１における車両前後方向の他方側の端部は、車両前後方向においてディスク３３と重なる位置まで延びている。換言すると、一対のアーム１７１における車両前後方向の他方側の端部の間には、ディスク３３が位置している。各アーム１７１における車両前後方向の他方側の端部には、連結ピン１８５を介して取り付け部１７６が連結されている。取り付け部１７６は、各アーム１７１における車幅方向のディスク３３側に連結されている。取り付け部１７６は、上側から視たときに、車幅方向においてディスク３３に向かうほど車両前後方向の幅が大きくなる略三角形状になっている。また、取り付け部１７６における車幅方向のディスク３３側の面は、ディスク３３の端面に沿うような平面になっている。取り付け部１７６は、連結ピン１８５を中心にして揺動可能になっている。

取り付け部１７６には、ブレーキパッド１４０が固定されている。ブレーキパッド１４０は、ディスク３３の端面に倣うような略平板形状になっている。ブレーキパッド１４０は、ディスク３３に押し当てられて摩擦力による制動力を発生するブレーキ摩擦材であり、当該ブレーキパッド１４０の材質は、合成樹脂、焼結体等である。

一対のアーム１７１における車両前後方向の途中の部分（本実施形態では、車両前後方向の略中央部）は、支持部１７３を介して連結されている。支持部１７３は、上側から視たときに、全体としてＹ字形状になっている。支持部１７３におけるＹ字の２箇所の上側端部（車両前後方向の他方側の端部）は、連結ピン１８３を介して各アーム１７１に連結されている。したがって、各アーム１７１は、連結ピン１８３を中心にして支持部１７３におけるＹ字の上側端部に回動可能に連結されている。支持部１７３は、図示しないブラケットを介して台車３０に固定されている。

また、アーム１７１と支持部１７３との連結箇所には、支持部１７３に対する連結ピン１８３を中心としたアーム１７１の回動角度位置を検出するための角度センサ１８９が取り付けられている。角度センサ１８９としては、例えば、ロータリーポテンショメータである。この実施形態では、一対のアーム１７１のうちの一方（図６において右側のアーム１７１）にのみ、角度センサ１８９が取り付けられている。本実施形態では、角度センサ１８９がブレーキ装置１５０の構成部品の位置を検出する検出部である。また、アーム１７１は、検出部によって回動位置（回動角度位置）を検出されるブレーキ装置１５０の構成部品である。

次に、制御装置２０における制御部２１に制御されるブレーキ装置１５０の動作を説明する。制御部２１の制御によって駆動部１６０における本体部１６１の内部空間に圧縮空気が導入されると、図６に矢印Ｈ及び矢印Ｋで示すように、出力部１６２と本体部１６１とが車幅方向において離間するように移動する。すると、図６に矢印Ｉで示すように、車幅方向の一方側のアーム１７１は、連結ピン１８３を中心にして周方向一方（図６における反時計回り方向）に回動する。また、図６に矢印Ｌで示すように、車幅方向の他方側のアーム１７１は、連結ピン１８３を中心にして周方向他方（図６における時計回り方向）に回動する。このとき、図６に矢印Ｊ及び矢印Ｍで示すように、一対のアーム１７１における車両前後方向の他方側の端部は、車幅方向において互いに近づくように移動する。すると、取り付け部１７６及びブレーキパッド１４０がディスク３３に近づく側に移動して、各ブレーキパッド１４０がディスク３３の端面に当接する。そして、ディスク３３は、一対のブレーキパッド１４０によって挟み込まれることで回転が制動される。

一方、制御部２１の制御によって駆動部１６０における本体部１６１の内部空間に圧縮空気が導入されないと、図６に示す矢印Ｈ及び矢印Ｋとは反対方向に、出力部１６２と本体部１６１とが車幅方向において互いに近づくように移動する。すると、図６に示す矢印Ｉとは反対方向に、車幅方向の一方側のアーム１７１は、連結ピン１８３を中心にして周方向他方（図６における時計回り方向）に回動する。また、図６に示す矢印Ｌとは反対方向に、車幅方向の他方側のアーム１７１は、連結ピン１８３を中心にして周方向一方（図６における反時計回り方向）に回動する。このとき、図６に示す矢印Ｊ及び矢印Ｍとは反対方向に、一対のアーム１７１における車両前後方向の他方側の端部は、車幅方向において離間するように移動する。すると、取り付け部１７６及びブレーキパッド１４０がディスク３３に離れる側に移動して、各ブレーキパッド１４０がディスク３３の端面から離間する。

ここで、ブレーキパッド１４０がディスク３３に当接すると、図７に示すように、ディスク３３との摩擦によって徐々にブレーキパッド１４０が摩耗する。したがって、ブレーキパッド１４０は、所定の摩耗限度まで摩耗したときにブレーキパッド１４０を新たなブレーキパッド１４０に交換する必要がある。また、ブレーキ装置１５０では、一対のブレーキパッド１４０がディスク３３を挟み込むようにしてディスク３３の回転を制動するため、各ブレーキパッド１４０の摩耗量が略同じになる。なお、ブレーキ装置１５０を構成する部品はディスク３３に接触することがないため、ブレーキパッド１４０の交換頻度は、ブレーキ装置１５０を構成する部品の交換頻度に比べて多い。また、図７では、摩耗が生じていないブレーキパッド１４０がディスク３３に当接しているときのアーム１７１の位置を、二点鎖線で仮想的に示している。

また、ブレーキパッド１４０が摩耗すると、車幅方向においてディスク３３に対して取り付け部１７６が近づくように変化する。そして、アーム１７１における車両前後方向の他方側の端部の位置は、車幅方向においてディスク３３に近づくように変化する。したがって、支持部１７３に対する連結ピン１８３を中心としたアーム１７１の回動角度位置は、ブレーキパッド１４０の摩耗量によって変化する。

なお、この第２実施形態においても、制御装置２０は、第１実施形態と同様の摩耗判定処理を所定周期毎に繰り返し実行する。また、この第２実施形態では、第１実施形態における上記（１）〜（６）と同様の効果を得られる。

なお、上述したように、ブレーキパッド１４０の摩耗量に応じて、支持部１７３に対する連結ピン１８３を中心としたアーム１７１の回動角度位置が変化する。そのため、角度センサ１８９によって検出された支持部１７３に対する連結ピン１８３を中心としたアーム１７１の回動角度位置に基づいて、ブレーキパッド１４０の摩耗量を算出できる。また、上述したように、各ブレーキパッド１４０の摩耗量は略同じになる。そのため、角度センサ１８９によって検出された支持部１７３に対する連結ピン１８３を中心としたアーム１７１の回動角度位置に基づいて算出した一方のブレーキパッド１４０の摩耗量は、他方のブレーキパッド１４０の摩耗量と略同じであると推定できる。

上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第１実施形態において、制輪子４０の摩耗量を算出する構成は変更できる。例えば、図２及び図３に示すように、押し棒７４に対するさや棒７３の回転角を検出する検出部としての回転センサ１０１をさや棒７３に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、押し棒７４に対するさや棒７３の回転角に基づいて車両前後方向におけるさや棒７３に対する押し棒７４の位置を算出し、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。上述したように、制輪子４０の摩耗によって駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が所定以上になると、その度に隙間調整機構９０によってさや棒７３が回転する。すると、さや棒７３の回転によって押し棒７４がさや棒７３に対して車両前後方向の他方側に移動する。ここで、図２及び図３に示すように、さや棒７３に対する押し棒７４の移動量は、制輪子４０の摩耗量が大きくなるほど大きくなる。

・例えば、図４に示すように、ばね受け部９２に対する第１リンク９１の位置を検出する検出部としての位置センサ１０２を第１リンク９１に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、ばね受け部９２に対する第１リンク９１の位置に基づいて車両前後方向におけるさや棒７３に対する押し棒７４の位置を算出し、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。さや棒７３に対する押し棒７４の位置が同じであれば、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が大きいほど、駆動部６０の駆動によって支軸７８を中心にして梃子７２が大きく回動する。すると、図４（ｂ）に矢印Ｅで示すように、梃子７２における当接部７２Ａの当接によって移動する第１リンク９１の移動量は大きくなる。ここで、隙間調整機構９０によってさや棒７３が回転すると、駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が小さくなる。そして、このように駆動部６０が駆動する前における制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとの隙間が小さくなると、梃子７２における当接部７２Ａの当接によって移動する第１リンク９１の移動量は小さくなる。そのため、駆動部６０の駆動による第１リンク９１の移動量が小さくなった場合には、隙間調整機構９０によってさや棒７３が回転したことを判定できる。そして、隙間調整機構９０による隙間調整回数から車両前後方向におけるさや棒７３に対する押し棒７４の位置を算出できる。

・また、隙間調整機構９０によってさや棒７３が回転される前後において、駆動部６０の駆動によって回動する梃子７２の回動量が変化する。そこで、例えば、図２及び図３に示すように、機構ハウジング７１に対する梃子７２における一端部の位置を検出する検出部としての位置センサ１０３を機構ハウジング７１に取り付けてもよい。位置センサ１０３の取り付け位置としては、例えば、機構ハウジング７１の壁部における梃子７２と対向する位置である。そして、算出部２２は、機構ハウジング７１に対する梃子７２における一端部の位置に基づいて車両前後方向におけるさや棒７３に対する押し棒７４の位置を算出し、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。

・上記各変更例において、さや棒７３、第１リンク９１、梃子７２等は、いずれも機構ハウジング７１（ブレーキ装置５０）の内部に位置している。これらの変更例のように、検出部によって位置が検出される構成部品は、ブレーキ装置５０の内部に位置していてブレーキ装置５０の外部に露出していなくてもよい。

・さらに、隙間調整機構９０によってさや棒７３が回転すると、図３に示すように、さや棒７３に対して車両前後方向の他方側に押し棒７４が移動する。そこで、例えば、さや棒７３に対する押し棒７４の車両前後方向の位置を検出する検出部としての位置センサ１０５をさや棒７３に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、さや棒７３に対する押し棒７４の車両前後方向の位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。なお、検出部によって位置を検出される構成部品は、直線的に移動するものであってもよい。

・また、隙間調整機構９０によってさや棒７３に対して車両前後方向の他方側に押し棒７４が移動すると、駆動部６０が駆動する前の状態においても機構ハウジング７１に対して押し棒７４が車両前後方向の他方側に移動する。そこで、例えば、車両前後方向における機構ハウジング７１に対する押し棒７４の位置を検出する検出部としての位置センサ１０６を機構ハウジング７１に取り付けてもよい。位置センサの取り付け位置としては、例えば、機構ハウジング７１における押し棒７４のねじ部７４ａの中心軸線近傍の部分である。そして、算出部２２は、機構ハウジング７１に対する押し棒７４の位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。

・さらに、上記第１実施形態において、例えば、さや棒７３と調整ナット７７とが連結されていて、両者が常に一体的に回転するように変更することもあり得る。このような場合には、機構ハウジング７１に対する調整ナット７７の回転角を検出する検出部としての回転センサ１０７を機構ハウジング７１に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、機構ハウジング７１に対する調整ナット７７の回転角に基づいて車両前後方向におけるさや棒７３に対する押し棒７４の位置を算出し、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。

・上記第１実施形態において、制輪子４０の摩耗量が大きいほど、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合において制輪子頭７５が車輪３２の踏面３２ａに対して近づく。そこで、車輪３２の踏面３２ａに対する制輪子頭７５の位置を検出する検出部としての位置センサ１０８を制輪子頭７５に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、車輪３２の踏面３２ａに対する制輪子頭７５の位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。ここで、制輪子頭７５は、連結ピン８２を中心にして揺動可能になっているため、制輪子４０における上側端部の摩耗量と制輪子４０における下側端部の摩耗量とが異なることがある。そこで、車輪３２の踏面３２ａに対する制輪子頭７５の位置を検出する検出部としての位置センサ１０８は、制輪子頭７５の上側端部及び制輪子頭７５の下側端部にそれぞれ取り付けてもよい。

・また、車輪３２の踏面３２ａに対するハンガ７６の他端部の位置を検出する検出部としての位置センサをハンガ７６の他端部に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、車輪３２の踏面３２ａに対するハンガ７６の他端部の位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。

・さらに、制輪子４０の摩耗量が大きいほど、制輪子４０と車輪３２の踏面３２ａとが当接した場合において制輪子頭７５に連結されたハンガ７６の他端部の位置は、機構ハウジング７１から離れるように変化する。そこで、機構ハウジング７１に対するハンガ７６の他端部の位置を検出する検出部としての位置センサ１０４を機構ハウジング７１に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、機構ハウジング７１に対するハンガ７６の他端部の位置に基づいて、制輪子４０の摩耗量を算出してもよい。

・上記第２実施形態において、ブレーキパッド１４０の摩耗量を算出する構成は変更できる。ここで、上述したように、ブレーキパッド１４０が摩耗すると、車幅方向においてディスク３３に対して取り付け部１７６が近づくように変化する。そこで、例えば、ディスク３３に対する取り付け部１７６の位置を検出する検出部としての位置センサ１１１を取り付け部１７６に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、ディスク３３に対する取り付け部１７６の位置に基づいて、ブレーキパッド１４０の摩耗量を算出してもよい。ここで、一対のブレーキパッド１４０の一方の摩耗量と一対のブレーキパッド１４０の他方の摩耗量との差が過度に大きくなる場合には、ディスク３３に対する取り付け部１７６の位置を検出する検出部としての位置センサ１１１をそれぞれの取り付け部１７６に取り付けてもよい。

・また、例えば、ディスク３３に対するアーム１７１における車両前後方向の他方側のある部分の位置を検出する検出部としての位置センサ１１２を、アーム１７１における車両前後方向の他方側のある部分に取り付けてもよい。

・さらに、ブレーキパッド１４０が摩耗すると、アーム１７１における車両前後方向の一方側の端部の位置は、車幅方向において離れるように変化する。そこで、例えば、一対のアーム１７１における車両前後方向の一方側のある部分の位置を検出する検出部としての位置センサ１１３を、アーム１７１における車両前後方向の一方側のある部分に取り付けてもよい。そして、算出部２２は、一対のアーム１７１における車両前後方向の一方側のある部分の位置に基づいて、ブレーキパッド１４０の摩耗量を算出してもよい。

・上記第１実施形態において、各ブレーキ装置５０に固定された制輪子４０の摩耗量を比較することにより制輪子４０の異常摩耗を判定してもよい。例えば、算出部２２は、複数の制輪子４０の摩耗量の平均値を算出する。そして、算出部２２は、いずれかの制輪子４０の摩耗量が平均値に対して所定値以上大きくなっている場合には、当該制輪子４０に異常摩耗が生じていると判定する。なお、この異常摩耗とは、制輪子４０と車輪３２とが過度に強く接触すること等の何らかの原因によって制輪子４０の摩耗量が過度に大きくなる現象のことである。また、上記の異常摩耗の判定に関する構成は、第２実施形態にも同様に適用できる。

・上記第１実施形態において、鉄道車両１００における角度センサ８９の数は変更できる。例えば、鉄道車両１００における８つの制輪子４０のそれぞれの摩耗量が略同じになる場合には、鉄道車両１００において１つの角度センサ８９に基づいて１つの制輪子４０の摩耗量を算出すればよい。すなわち、鉄道車両１００における角度センサ８９の数は１以上で変更できる。また、上記の検出部の数に関する構成の変更は、第２実施形態にも同様に適用できる。

・上記第１実施形態において、摩耗判定処理は変更できる。例えば、制輪子４０の摩耗量を算出するだけであれば、ステップＳ２３〜ステップＳ３２の処理を省略してもよい。また、このように制輪子４０の摩耗速度の算出等を実施しないのであれば、制輪子４０の摩耗量が当該制輪子４０の摩耗限度まで達していることを条件にしてディスプレイ２５に警告を表示してもよい。

・摩耗判定処理を実行する時期は変更できる。例えば、制御装置２０の動作中に所定周期毎に摩耗判定処理を実行するのに代えて、ブレーキ装置５０の駆動中に限って摩耗判定処理を実行してもよい。また、前回の摩耗判定処理の実行から、制輪子４０の摩耗量が変化し得る期間（例えば、数日）が経過したことを条件に次の摩耗判定処理を実行してもよい。

・さらに、ステップＳ２４における制輪子４０の摩耗速度の算出構成は変更できる。例えば、算出部２２は、今回の制輪子４０の摩耗量及び今回から所定回数前の制輪子４０の摩耗量の差の絶対値と、今回から所定回数前の制輪子４０の摩耗量の算出から今回の制輪子４０の摩耗量の算出までの期間の長さとに基づいて、制輪子４０の摩耗速度を算出してもよい。また、上記の摩耗判定処理に関する構成の変更は、第２実施形態にも同様に適用できる。

・上記第１実施形態及び第２実施形態において、制輪子４０の交換時期を示す態様は変更できる。例えば、ランプの点灯によって制輪子４０の交換時期を示してもよい。また、例えば、制輪子４０の交換時期を示す情報を無線通信等によって鉄道車両１００の外部の管制センタ等に発信し、その情報を管制センタ等で受信してもよい。

・上記第１実施形態及び第２実施形態において、制御装置２０の取り付け位置は変更できる。例えば、制御装置２０における制御部２１や算出部２２の振動に対する耐久性が高いのであれば、台車３０に制御装置２０を取り付けてもよい。また、例えば、各ブレーキ装置５０における機構ハウジング７１の壁部に制御装置２０を取り付けてもよい。この場合には、ブレーキ装置５０及び制御装置２０が一体的に構成されているため、ブレーキ装置５０及び制御装置２０で一つのブレーキ装置として扱える。

・上記第１実施形態及び第２実施形態のブレーキ装置の構造に関わらず、駆動力が機械的に伝達されて制動部が移動されるブレーキ装置であれば、制動部の摩耗量を算出する技術を適用できる。すなわち、ブレーキ装置の構造に関わらず、制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品に検出部を取り付ければよい。

Ａ…矢印、Ｂ…矢印、Ｃ…矢印、Ｄ…矢印、Ｅ…矢印、Ｆ…矢印、Ｇ…矢印、Ｈ…矢印、Ｉ…矢印、Ｊ…矢印、Ｋ…矢印、Ｌ…矢印、Ｍ…矢印、Ｘ…検出値の変化量、Ｚ…所定値、１０…車体、２０…制御装置、２１…制御部、２２…算出部、２５…ディスプレイ、３０…台車、３１…車軸、３２…車輪、３２ａ…踏面、３３…ディスク、３５…空気ばね、４０…制輪子、５０…ブレーキ装置、６０…駆動部、６１…駆動ハウジング、６１ａ…底壁、６１ｂ…導入孔、６２…ピストン、６３…出力軸、６４…ばね、７０…機構部、７１…機構ハウジング、７１ａ…開口、７１Ａ…突出部、７２…梃子、７２Ａ…当接部、７２ａ…固定孔、７３…さや棒、７３ａ…円筒部、７３ｂ…球面軸受、７３ｃ…ギア部、７３ｄ…連結ギア、７４…押し棒、７４ａ…ねじ部、７４ｂ…固定部、７４ｄ…傾動孔、７５…制輪子頭、７６…ハンガ、７７…調整ナット、７７Ａ…連結ばね、７７Ｂ…連結ギア、７８…支軸、７９…カバー、８１…連結ピン、８２…連結ピン、８３…連結ピン、８４…傾動ピン、８９…角度センサ、９０…隙間調整機構、９１…第１リンク、９１Ａ…ローラ部、９１Ｂ…円柱部、９２…ばね受け部、９２ａ…貫通孔、９３…第１コイルばね、９４…歯押さえ部、９５…第２リンク、９５Ａ…支軸、９５Ｂ…連結ピン、９６…第１支持部、９７…爪部、９７ａ…先端部、９８…第２コイルばね、９８Ａ…固定ピン、９９…第２支持部、１００…鉄道車両、１４０…ブレーキパッド、１５０…ブレーキ装置、１６０…駆動部、１６１…本体部、１６２…出力部、１７０…機構部、１７１…アーム、１７３…支持部、１７６…取り付け部、１８１…連結ピン、１８３…連結ピン、１８５…連結ピン、１８９…角度センサ。

Claims (6)

1. 摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品の位置を検出する検出部と、
   任意の時点における前記検出部によって検出された前記構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記検出部によって検出された前記構成部品の位置に基づいて前記制動部の摩耗量を算出する算出部とを備える
   摩耗量算出装置。
2. 前記構成部品は、前記制動部が制動対象に近づく制動時と前記制動部が前記制動対象から離れる非制動時とで回動軸を中心にして反対の方向へ回動する部材であり、
   前記回動軸は、前記ブレーキ装置の外部に露出しており、
   前記検出部は、前記構成部品の前記回動軸を中心とした回動位置を検出する
   請求項１に記載の摩耗量算出装置。
3. 前記算出部は、任意の時点における前記制動部の摩耗量及び当該任意の時点よりも後の前記制動部の摩耗量に基づいて前記制動部の摩耗速度を算出する
   請求項１又は請求項２に記載の摩耗量算出装置。
4. 前記算出部は、台車に固定された空気ばねよりも上側に取り付けられるものである
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の摩耗量算出装置。
5. 複数のブレーキ装置毎に摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動する各ブレーキ装置の構成部品の位置を検出するために設けられた複数の検出部と、
   任意の時点における前記複数の検出部によって検出された前記各ブレーキ装置の構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記複数の検出部によって検出された前記各ブレーキ装置の構成部品の位置に基づいて前記各ブレーキ装置の制動部の摩耗量をそれぞれ算出し、複数の前記各ブレーキ装置の制動部の摩耗量を比較することにより前記各ブレーキ装置の制動部の異常摩耗を判定する算出部とを備える
   異常摩耗判定装置。
6. 摩擦力による制動力を発生させる制動部とともに移動するブレーキ装置の構成部品の位置を検出する検出部と、
   任意の時点における前記検出部によって検出された前記構成部品の位置及び当該任意の時点よりも後に前記検出部によって検出された前記構成部品の位置に基づいて前記制動部の摩耗量を算出する算出部と、
   前記制動部を移動させるための駆動源である駆動部と、
   前記駆動部からの駆動力を前記制動部に伝達するために設けられその一部に前記構成部品を含む機構部とを備える
   ブレーキ装置。