JP2022080902A - Abnormality detection method for pressure accumulation system in railway vehicle - Google Patents
Abnormality detection method for pressure accumulation system in railway vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022080902A JP2022080902A JP2020192112A JP2020192112A JP2022080902A JP 2022080902 A JP2022080902 A JP 2022080902A JP 2020192112 A JP2020192112 A JP 2020192112A JP 2020192112 A JP2020192112 A JP 2020192112A JP 2022080902 A JP2022080902 A JP 2022080902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- compressor
- information
- accumulator system
- abnormality
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 34
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 16
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 4
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、鉄道車両においてエアブレーキや空気バネに使用する圧縮空気を発生するコンプレッサを含む蓄圧系の異常を検知する技術に関し、特に2個の除湿筒を備えた蓄圧系における切替え弁の動作異常を検知可能な異常検知方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormality in a pressure accumulator system including a compressor that generates compressed air used for an air brake or an air spring in a railroad vehicle, and particularly, an operation abnormality of a switching valve in a pressure accumulator system equipped with two dehumidifying cylinders. It relates to an abnormality detection method capable of detecting.
鉄道車両には、エアブレーキや空気バネに使用する圧縮空気を発生するコンプレッサや圧縮された空気を除湿する除湿装置、圧縮空気を蓄積する空気タンク、調圧器などからなる蓄圧システムが搭載されている。この蓄圧システムにおいては、空気タンク内の圧力が所定値以下に低下するとコンプレッサが起動されて外気を圧縮して空気タンクに蓄積し、空気タンク内の圧力が所定値に到達するとコンプレッサが停止する動作を繰り返すようになっている。この蓄圧システムにおいては、コンプレッサ等の構成部品が長期間の運用によって劣化もしくは故障し、それにより能力が低下した場合、1回当たりの稼働時間が長くなりトータルの消費電力が増加するおそれがある。なお、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常原因としては、コンプレッサの故障が最も頻度が高い。 Railcars are equipped with a pressure accumulator system consisting of a compressor that generates compressed air used for air brakes and air springs, a dehumidifying device that dehumidifies compressed air, an air tank that stores compressed air, and a pressure regulator. .. In this accumulator system, when the pressure in the air tank drops below a predetermined value, the compressor is activated to compress the outside air and accumulate it in the air tank, and when the pressure in the air tank reaches the predetermined value, the compressor stops. Is designed to repeat. In this accumulator system, if a component such as a compressor deteriorates or fails due to long-term operation and the capacity is lowered due to the deterioration or failure, the operating time per operation may become long and the total power consumption may increase. Compressor failure is the most frequent cause of abnormality in the accumulator system of railway vehicles.
そこで、本出願人は、鉄道車両用コンプレッサの異常の発生を予測する発明をなし出願した(特許文献1)。
特許文献1に記載されている鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法は、車両に搭載されたデータ収集システムによって収集されたコンプレッサの稼働情報や蓄圧系の圧力情報等を受信するステップと、収集された情報の中からブレーキ装置の操作のない時間における蓄圧系の圧力情報を抽出して所定時間内における蓄圧系の圧力上昇量を算出するステップと、所定時間内における空気バネの圧力変位を算出するステップと、空気バネの圧力変位と乗車率と外気温度と車両速度を説明変数としかつ蓄圧系の圧力上昇量を従属変数として重回帰分析により回帰モデル式を立て該回帰モデル式を用いてコンプレッサの状態を判断する処理を行うステップとを含むようにしたものである。
Therefore, the applicant has filed an invention for predicting the occurrence of an abnormality in a compressor for a railway vehicle (Patent Document 1).
The method for detecting an abnormality in a compressor for a railroad vehicle described in Patent Document 1 includes a step of receiving operation information of the compressor, pressure information of the accumulator system, etc. collected by a data collection system mounted on the vehicle, and collected. A step of extracting the pressure information of the accumulator system from the information during the time when the brake device is not operated and calculating the pressure increase amount of the accumulator system within a predetermined time, and a step of calculating the pressure displacement of the air spring within the predetermined time. A regression model formula is established by multiple regression analysis with the pressure displacement of the air spring, the occupancy rate, the outside air temperature, and the vehicle speed as explanatory variables, and the pressure rise amount of the accumulator system as the dependent variable, and the state of the compressor using the regression model formula. It is designed to include a step of performing a process of determining.
上記特許文献1に開示されている異常検知方法は、異常の発生を予測するものである。しかし、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常は、コンプレッサの故障だけでなく、除湿装置や調圧器などの他の構成部品の故障により発生するものもある。
特許文献2には、鉄道車両の蓄圧システム(空制システム)全体の異常を判定するようにした発明が記載されている。特許文献2に記載されている空制システムの異常判定方法は、空制システムの各所の圧力値を取得し、それらの圧力値データを統計的手法によって解析して異常を判定するものである。そのため、空制システムの各所に複数の圧力センサを新たに追加設置する必要があり、コストアップを招くとともに、センサの数が多くなると、それらのメンテナンスを行うための作業量が増加するという課題がある。
The abnormality detection method disclosed in Patent Document 1 predicts the occurrence of an abnormality. However, some abnormalities in the pressure accumulator system of railway vehicles are caused not only by the failure of the compressor but also by the failure of other components such as the dehumidifier and the pressure regulator.
Patent Document 2 describes an invention for determining an abnormality of the entire pressure accumulation system (air control system) of a railway vehicle. The abnormality determination method of the air control system described in Patent Document 2 is to acquire pressure values of various parts of the air control system and analyze the pressure value data by a statistical method to determine the abnormality. Therefore, it is necessary to newly install multiple pressure sensors in various parts of the air control system, which leads to cost increase and the problem that the amount of work for maintaining them increases as the number of sensors increases. be.
本発明者らは、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常の原因について考察した結果、2個の除湿筒を有する2筒式除湿装置を備えた蓄圧システムにおいては、除湿筒の切替え弁の動作不良によるものが比較的に多いことを見出した。なお、除湿筒にはそれぞれ除湿剤が収納されており、除湿剤はときどき乾燥させて再生する必要があるため、2個の除湿筒を交互に使用可能にする切替え弁が設けられている。特許文献2には、除湿機の異常を検知できることや異常の具体例として配管の亀裂による空気漏れについては記載されているが、異常の原因としての切替え弁の動作不良についての記載はない。 As a result of considering the cause of the abnormality in the accumulator system of the railway vehicle, the present inventors have found that in the accumulator system equipped with the two-cylinder dehumidifying device having two dehumidifying cylinders, the malfunction of the switching valve of the dehumidifying cylinder is caused. I found that there are relatively many. Each dehumidifying cylinder contains a dehumidifying agent, and since the dehumidifying agent needs to be dried and regenerated from time to time, a switching valve is provided so that the two dehumidifying cylinders can be used alternately. Patent Document 2 describes that an abnormality in the dehumidifier can be detected and air leakage due to a crack in a pipe as a specific example of the abnormality, but does not describe a malfunction of the switching valve as a cause of the abnormality.
本発明は、上記のような背景のもとになされたもので、鉄道車両の蓄圧システムにおいて除湿筒の切替え弁の動作不良による異常の発生を検知することができる異常検知方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、新たに圧力センサを設置することなく、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常の発生を検知することができる異常検知方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the above background, and provides an abnormality detection method capable of detecting the occurrence of an abnormality due to a malfunction of a switching valve of a dehumidifying cylinder in a pressure accumulating system of a railway vehicle. The purpose.
Another object of the present invention is to provide an abnormality detecting method capable of detecting the occurrence of an abnormality in a pressure accumulating system of a railway vehicle without newly installing a pressure sensor.
上記課題を解決するために、本発明に係る鉄道車両の蓄圧システムの異常検知方法は、
コンプレッサと2筒式除湿装置と空気タンクとエアブレーキ装置と空気バネを含む蓄圧系を備えた鉄道車両に搭載されたデータ収集システムによって収集された前記コンプレッサの稼働情報、前記エアブレーキ装置の稼働情報、蓄圧系の圧力情報、空気バネの変動情報を取得し記憶する第1ステップと、
記憶された情報の中から、コンプレッサの動作期間が所定の時間よりも長いものをコンプレッサごとに抽出する第2ステップと、
前記第2ステップにより抽出されたコンプレッサの動作期間の中からエアブレーキ装置の稼働がなく空気バネの変動の少ない期間における蓄圧系の圧力情報を抽出する第3ステップと、
前記第3ステップにより抽出された蓄圧系の圧力情報に基づいて、蓄圧系の圧力上昇途中における一時的な圧力落ち込み量を、コンプレッサごとに算出する第4ステップと、
前記第4ステップにより算出された圧力落ち込み量が所定値よりも大きいか否か判定する第5ステップと、
前記第5ステップにおける判定結果を記憶装置に格納もしくは出力する第6ステップと、を含むようにしたものである。
In order to solve the above problems, the method for detecting an abnormality in the accumulator system of a railway vehicle according to the present invention is
Operation information of the compressor and operation information of the air brake device collected by a data collection system mounted on a railway vehicle equipped with a compressor, a two-cylinder dehumidifier, an air tank, an air brake device, and a pressure accumulator system including an air spring. , The first step to acquire and store the pressure information of the accumulator system and the fluctuation information of the air spring,
From the stored information, the second step of extracting for each compressor the information whose operating period of the compressor is longer than the predetermined time,
From the operating period of the compressor extracted by the second step, the third step of extracting the pressure information of the accumulator system during the period when the air brake device is not operated and the fluctuation of the air spring is small,
Based on the pressure information of the accumulator system extracted by the third step, the fourth step of calculating the temporary pressure drop amount during the pressure rise of the accumulator system for each compressor, and
The fifth step of determining whether or not the pressure drop amount calculated by the fourth step is larger than the predetermined value, and
The sixth step of storing or outputting the determination result in the fifth step in the storage device is included.
上記方法によれば、コンプレッサの稼働情報、前記エアブレーキ装置の稼働情報、蓄圧系の圧力情報、空気バネの作動情報を収集して、蓄圧時間が所定以上長いコンプレッサについて、エアブレーキ装置の稼働および空気バネの作動のない期間における蓄圧系の圧力上昇途中における一時的な圧力落ち込み量を算出し、圧力落ち込み量に基づいて蓄圧系の状態を判定するため、エアブレーキ装置の稼働や空気バネの作動の影響を排除して、除湿装置の除湿筒切替え弁の動作不良による異常の発生を正確に検知することができる。 According to the above method, the operation information of the compressor, the operation information of the air brake device, the pressure information of the accumulator system, and the operation information of the air spring are collected, and the operation of the air brake device and the operation of the air brake device for the compressor having the accumulator time longer than a predetermined value are collected. The operation of the air brake device and the operation of the air spring are performed in order to calculate the temporary pressure drop during the pressure rise of the accumulator during the period when the air spring is not activated and to determine the state of the accumulator based on the pressure drop. It is possible to accurately detect the occurrence of an abnormality due to a malfunction of the dehumidifying cylinder switching valve of the dehumidifying device by eliminating the influence of.
ここで、望ましくは、前記第1ステップにおいては、前記コンプレッサの稼働情報、前記エアブレーキ装置の稼働情報、蓄圧系の圧力情報、空気バネの変動情報と共にコンプレッサのモータの動作電流値情報を取得し、
記憶された情報の中から、コンプレッサのモータの動作電流値に基づいてモータの動作異常を前記第3ステップよりも前に判定するステップを備え、
前記第3ステップにおいては、前記第2ステップにより抽出されたコンプレッサの動作期間の中から、エアブレーキ装置の稼働がなく空気バネの変動が少なくかつモータの動作異常のない期間における蓄圧系の圧力情報を抽出するようにする。
Here, preferably, in the first step, the operating current value information of the compressor motor is acquired together with the operating information of the compressor, the operating information of the air brake device, the pressure information of the accumulator system, and the fluctuation information of the air spring. ,
From the stored information, a step of determining a motor operation abnormality based on the operating current value of the compressor motor before the third step is provided.
In the third step, the pressure information of the accumulator system during the period in which the air brake device is not operated, the fluctuation of the air spring is small, and the motor operation is not abnormal from the operating period of the compressor extracted by the second step. To extract.
鉄道車両における圧縮空気の蓄圧系においては、システム全体の異常のうちコンプレッサのモータの動作異常の占める割合は比較的大きいので、除湿筒切替え弁の動作異常の検知とは別個に、モータの動作異常の検知を行うのが望ましい。上記のような方法によれば、コンプレッサのモータに動作異常があることで蓄圧時間が長くなっているものを、切替え弁の動作異常を検知するための第4ステップ~第6ステップの処理の対象から外すことができるため、データ処理装置の負担を軽減することができる。 In the compressed air accumulator system of railway vehicles, the ratio of the operation abnormality of the compressor motor to the abnormality of the entire system is relatively large, so the operation abnormality of the motor is separate from the detection of the operation abnormality of the dehumidifying cylinder switching valve. It is desirable to detect. According to the above method, if the compressor motor has an operation abnormality and the accumulator time is long, it is the target of the processing of the 4th step to the 6th step for detecting the operation abnormality of the switching valve. Since it can be removed from the data processing device, the burden on the data processing device can be reduced.
また、望ましくは、前記第2ステップにおけるコンプレッサの動作期間は、空気タンクに設けられている調圧器から出力されるコンプレッサの動作開始指令信号とコンプレッサの動作停止指令信号とに基づいて決定するようにする。
かかる方法によれば、コンプレッサの動作期間における蓄圧系の圧力データを容易に抽出することができる。
Further, preferably, the operating period of the compressor in the second step is determined based on the operation start command signal of the compressor and the operation stop command signal of the compressor output from the pressure regulator provided in the air tank. do.
According to such a method, the pressure data of the accumulator system during the operating period of the compressor can be easily extracted.
また、望ましくは、前記蓄圧系の圧力情報は、前記エアブレーキ装置のコントローラに蓄圧系の圧力情報を供給するために設けられている圧力センサにより検出された圧力値であるようにする。
既存のシステムでは、ブレーキコントロールユニット内に圧力センサが設けられており、上記の方法によれば、既存の圧力センサの圧力値に基づいて異常の有無を判定することができる。従って、新たに圧力センサを設置することなく、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常の発生を検知することができる。
Further, preferably, the pressure information of the accumulator system is a pressure value detected by a pressure sensor provided for supplying the pressure information of the accumulator system to the controller of the air brake device.
In the existing system, a pressure sensor is provided in the brake control unit, and according to the above method, it is possible to determine the presence or absence of an abnormality based on the pressure value of the existing pressure sensor. Therefore, it is possible to detect the occurrence of an abnormality in the accumulator system of a railway vehicle without installing a new pressure sensor.
さらに、望ましくは、前記データ収集システムは収集したデータを無線通信で送信するデータ送信装置を備え、前記第1ステップ~第6ステップの処理は、前記データ送信装置から送信されたデータを受信するデータ受信装置、受信したデータを記憶する記憶装置およびデータ処理装置を備えた地上側装置の前記データ処理装置によって実行されるようにする。
かかる方法によれば、車両に搭載されたデータ処理装置の負担を減らすことができるため、高性能のデータ処理装置を車両に搭載する必要がなく、本発明に係る異常検出方法の採用に伴うコストアップを抑制することができる。
Further, preferably, the data collection system includes a data transmission device for transmitting the collected data by wireless communication, and the processes of the first step to the sixth step are data for receiving the data transmitted from the data transmission device. It is to be executed by the data processing device of the ground-side device provided with a receiving device, a storage device for storing received data, and a data processing device.
According to such a method, since the burden on the data processing device mounted on the vehicle can be reduced, it is not necessary to mount the high-performance data processing device on the vehicle, and the cost associated with the adoption of the abnormality detection method according to the present invention. Up can be suppressed.
本発明によれば、鉄道車両の蓄圧システムにおいて、除湿筒の切替え弁の動作不良による異常の発生を検知することができる。また、新たに圧力センサを設置することなく、鉄道車両の蓄圧システムにおける異常の発生を検知することができるという効果がある。 According to the present invention, in the accumulator system of a railway vehicle, it is possible to detect the occurrence of an abnormality due to a malfunction of the switching valve of the dehumidifying cylinder. In addition, there is an effect that it is possible to detect the occurrence of an abnormality in the accumulator system of a railway vehicle without installing a new pressure sensor.
以下、本発明に係る鉄道車両における蓄圧系の異常検知方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
エアブレーキや空気バネに使用する圧縮空気を発生し蓄積する蓄圧系の異常を検知する本発明に係る異常検知方法は、稼働中(走行中および整備中)の列車において取集した蓄圧系(コンプレッサおよび除湿装置、空気タンク、エアブレーキ、空気バネ)の圧力データに基づいて、蓄圧系の状態を把握し、除湿筒の切替え弁の異常の発生を初期段階で検知するものである。そこで、異常検知に必要なデータの収集システムおよび該システムにより収集されたデータに基づいて蓄圧系の状態を判定し報知する異常検知装置の構成について、図1を用いて先ず説明する。
Hereinafter, an embodiment of a method for detecting an abnormality in a pressure accumulator system in a railway vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The abnormality detection method according to the present invention for detecting an abnormality in the accumulator system that generates and accumulates compressed air used for an air brake or an air spring is a pressure accumulator system (compressor) collected in an operating (running and maintenance) train. Based on the pressure data of the dehumidifying device, air tank, air brake, and air spring), the state of the accumulator system is grasped, and the occurrence of an abnormality in the switching valve of the dehumidifying cylinder is detected at the initial stage. Therefore, the configuration of the data collection system required for abnormality detection and the abnormality detection device for determining and notifying the state of the accumulator system based on the data collected by the system will be described first with reference to FIG. 1.
図1には、稼働中の列車からデータを収集するシステム10および収集されたデータに基づいて蓄圧系(除湿筒の切替え弁)の異常を検知する異常検知装置20の概要が示されている。
図1に示されているように、1編成の列車の各車両A,B,C……には、数両に1台の割合でコンプレッサ11および空気タンク12とブレーキコントローラ13が搭載された車両(図では車両B)が連結されている。また、図示しないが、各車両には前後左右計4か所に上記蓄圧系から圧縮空気の供給を受ける空気バネ14が設けられており、空気バネ14は乗車率や左右の荷重差に応じて空気圧が調整されるように構成されている。空気バネ14には車両重量を計測する荷重計としての変位センサもしくは圧力センサが設けられている。
FIG. 1 shows an outline of a
As shown in FIG. 1, each vehicle A, B, C ... of one train is equipped with a
また、1編成を構成する複数の車両に設けられている空気タンク12同士は図示しないMR管と呼ばれるパイプで接続されており、該パイプに各車両の空気バネが接続されている。そして、上記空気タンク12には調圧器が設けられており、調圧器は蓄圧系の圧力が所定値以下に下がるとコンプレッサ11の稼働を指示する信号を出力し、空気タンク12の圧力が上がって所定値に達するとコンプレッサ11の稼働を停止させる信号を出力して、コンプレッサ11を制御するように構成されている。ブレーキコントローラ13には、MR管内の圧縮空気の圧力を検知するための圧力センサが設けられている。
Further, the
本実施形態におけるデータ収集システム10は、列車に設けられているデータ伝送路15を利用して、ブレーキコントローラ13の圧力センサと各車両の空気バネ14のセンサのデータ、調圧器からコンプレッサ11へ出力される動作指示信号を収集可能に構成されている。各車両A,B,C……には、それぞれ伝送端末装置16a,16b,16c……が設けられており、これらの伝送端末装置16a,16b,16c……はデータ伝送路15によって接続され、ブレーキコントローラ13は当該車両の伝送端末装置(図では16b)に接続されている。なお、各センサからのデータや信号のサンプリング周期としては、例えば0.2秒とすることが考えられる。空気バネ14が電磁弁を備える場合、空気バネ14のセンサのデータの代わりに電磁弁の制御信号を収集するようにしても良い。
The
中央端末装置17は、データ伝送路15を介して収集したデータを、電動車識別情報(号車情報)と共に、例えばハードディスクや半導体メモリのような記憶装置を備えた記録装置18に格納し、無線通信機能を有する送信ユニット19が地上側の異常検知装置20へ収集データを定期的に送信するように構成されている。
記録装置18には、当該列車の識別情報(編成番号)が格納されており、中央端末装置17が収集データを送信する際には、収集したデータと共に列車の識別情報を送信する。なお、記録装置18は、サーバーであっても良い。
The
The
本実施形態の鉄道車両の蓄圧系の異常検知装置20は、車上側のデータ収集システム10の送信ユニット19から送信された収集データ等を受信するデータ受信部21と、受信したデータを記憶するハードディスクや半導体メモリのようなデータ格納部22を備える。また、異常検知装置20は、受信したデータ(圧力値)に基づいてコンプレッサによる圧縮途中での圧力の落ち込み量を算出する落込量算出部23と、算出された落ち込み量に基づいて異常を判定する判定処理部24と、判定結果を記憶する結果格納部25と、アラート(警報)情報を外部の携帯情報端末30等へ送信するアラート発信部26を備える。
The
なお、上記落込量算出部23と判定処理部24の機能は、CPU(マイクロプロセッサ)のような演算装置、ROMやRAMなどの記憶装置、キーボードのような入力装置および表示装置のような出力装置を備えたパーソナルコンピュータと、その記憶装置に記憶されるプログラムとによって実現することができる。かかるパーソナルコンピュータのハードウェア構成自体は公知であるので、その図示は省略する。
The functions of the drop
図2には、本発明の蓄圧系の異常検知方法を適用して有効な蓄圧システムの構成が示されている。
図2に示すように、本発明の蓄圧系の異常検知方法の適用対象となる蓄圧システムは、コンプレッサ(空気圧縮機)11と、空気タンク(空気溜)12と、除湿装置31と、コンプレッサ11を制御するコントローラ32とを備え、空気タンク12にMR管33が接続されている。空気タンク12には、タンク内の圧力が所定値以下に低下するとコンプレッサ11の動作を開始させる信号を出力し空気タンク12内の圧力が所定値に到達するとコンプレッサ11を停止させる信号を出力する調圧器34が設けられている。
FIG. 2 shows a configuration of an effective accumulator system by applying the method for detecting an abnormality in the accumulator system of the present invention.
As shown in FIG. 2, the accumulator system to which the abnormality detection method of the accumulator system of the present invention is applied is a compressor (air compressor) 11, an air tank (air reservoir) 12, a
除湿装置31は、2筒式除湿装置であり、入口がコンプレッサ11の吐出口に接続されたクーラCLと、クーラCLの出口に接続されたドレン弁DV、ドレン弁DVの出口に接続された一対の切換弁MV1,MV2、切換弁MV1,MV2の流出口に接続されそれぞれ吸着剤を内蔵した除湿筒DR1,DR2、除湿筒DR1,DR2の出口に接続された逆止弁CV1,CV2、逆止弁CV1,CV2の上流側間に設けられた絞りNVなどから構成される。
なお、切換弁MV1,MV2は、消磁(OFF)時にその流出口を大気に開放すると共に流入口を閉じる排気位置bと、励磁(ON)時にその排気口を閉じると共に流入口を流出口に連通する供給位置aとを備える。
The
The switching valves MV1 and MV2 have an exhaust position b that opens the outlet to the atmosphere and closes the inflow port when degaussing (OFF), and closes the exhaust port and communicates the inflow port to the outlet when exciting (ON). The supply position a is provided.
切換弁MV1がオン, 切換弁MV2がオフすると、コンプレッサ11からの湿潤空気は、クーラCL,ドレン弁DV, 切換弁MV1を経て一方の除湿筒DR1へ供給され、該除湿筒DR1内の吸着剤によって除湿乾燥された後、逆止弁CV1を経て空気タンク12へ至る。このとき、乾燥空気の一部は、絞りNVを経て他方の除湿筒DR2の出口から入口へ逆流し、該除湿筒DR2内の吸着剤を乾燥させて再生し、湿潤空気となって電磁弁MV2の排気位置bを経て排出される。一方、切換弁MV1をオン, 切換弁MV2をオンにそれぞれ切り換えると、上記とは逆に、除湿筒DR2で湿潤空気の除湿乾燥が行なわれ、除湿筒DR1で吸着剤の再生が行なわれる。なお、除湿装置31のコントローラ32から出力される切換弁MV1,MV2の切換制御信号を収集するようにしても良い。
When the switching valve MV1 is turned on and the switching valve MV2 is turned off, the moist air from the
次に、蓄圧系の異常検知装置20による異常検知判定処理の詳細を、図3のグラフおよび図4のフローチャートを用いて説明する。
上述したように、2筒式除湿装置においては、切換弁MV1,MV2の切換の際に再生側の除湿筒の切換弁より圧縮空気の一部が吐出される。本発明者らは、切換弁MV1,MV2が劣化すると切換吐出量が増加し、コンプレッサが空気タンク内の空気を所定の圧力まで上昇させるのに要する時間(本明細書ではこれを蓄圧時間と称する)すなわち1回当たりのコンプレッサ稼働時間が長くなるだろうと予測して、営業運転中の車両においてコンプレッサの駆動開始時刻と停止時刻および圧力センサの値の変化を記録した。
Next, the details of the abnormality detection determination process by the pressure accumulator
As described above, in the two-cylinder dehumidifying device, a part of compressed air is discharged from the switching valve of the dehumidifying cylinder on the regeneration side when the switching valves MV1 and MV2 are switched. The present inventors increase the switching discharge amount when the switching valves MV1 and MV2 deteriorate, and the time required for the compressor to raise the air in the air tank to a predetermined pressure (this is referred to as a pressure accumulating time in the present specification). ) That is, the change in the drive start time and stop time of the compressor and the value of the pressure sensor was recorded in the vehicle during commercial operation, predicting that the operating time of the compressor per operation would be long.
その結果、コンプレッサが起動されると空気タンク内の空気の圧力は徐々に上昇し、圧縮途中で除湿装置31の切換弁MV1,MV2が切り換わるタイミングで圧力の上昇が止まり、しばらくすると再び圧力は徐々に上昇することが分かった。さらに、圧力の変化途中に異常が見られたものを図3に示す。図3に示すグラフでは、切換弁MV1,MV2が切り換わるタイミングで圧力が落ち込んでいることが分かる。そこで、圧力に変化に異常が見られた除湿装置を検査したところ、切換弁より空気が漏れているつまり切換弁が不良となっていることを見出した。これにより、コンプレッサの動作中における圧力の落ち込み量が所定量以上になった場合に、切換弁に異常があると判定できることが分かった。
As a result, when the compressor is started, the pressure of the air in the air tank gradually rises, and the pressure rise stops at the timing when the switching valves MV1 and MV2 of the
上記知見に基づいて本発明者らは図1に示すような異常検知装置20と、該異常検知装置20が実行する異常検知方法を開発した。図4に、異常検知装置20のデータ処理部(23,24)が実行する異常判定処理手順の一例を示す。
図4の異常検知判定処理が開始されると、判定処理部24は、先ずデータ格納部22に格納されている収集データの中から、コンプレッサの稼働による1回当りの蓄圧時間を算出する(ステップS1)。具体的には、コンプレッサの動作開始指令である調圧器出力が「1」に変化した時刻t1と、調圧器出力が動作停止を示す「0」に変化した時刻t2とを読み込んで、式(t2-t1)より蓄圧時間を算出する。
Based on the above findings, the present inventors have developed an
When the abnormality detection determination process of FIG. 4 is started, the
次に、ステップS1で算出された蓄積時間が予め設定された所定時間よりも大きいか否か判定する(ステップS2)。ここで、蓄積時間が所定時間よりも小さい(No)と判定すると、ステップS1へ戻り、次にコンプレッサが動作した際の蓄積時間の算出を行う。
一方、ステップS2で、蓄積時間が所定時間よりも大きい(Yes)と判定すると、ステップS3へ移行して、対応するコンプレッサ稼働期間中におけるエアブレーキの稼働情報と空気バネの情報(変位センサまたは圧力センサの値)をデータ格納部22から読み込む。そして、着目するコンプレッサ稼働期間中にエアブレーキが稼働または空気バネが作動したか否か判定する(ステップS4)。なお、空気バネは乗車率の変動に伴い頻繁に作動して圧力や変位量が変動するので、コンプレッサ動作中の乗車率変動がある程度小さい場合(例えば5%以下)には、空気バネは非作動であるとみなしても良い。
Next, it is determined whether or not the accumulation time calculated in step S1 is larger than the preset predetermined time (step S2). Here, if it is determined that the accumulation time is smaller than the predetermined time (No), the process returns to step S1 and the accumulation time when the compressor operates next is calculated.
On the other hand, if it is determined in step S2 that the accumulation time is longer than the predetermined time (Yes), the process proceeds to step S3, and the operation information of the air brake and the information of the air spring (displacement sensor or pressure) during the corresponding compressor operation period. The value of the sensor) is read from the
上記ステップS4で、コンプレッサ稼働期間中にエアブレーキが稼働または空気バネが作動している(Yes)と判定すると、ステップS1へ戻り、次にコンプレッサが動作した際の蓄積時間の算出を行う。一方、ステップS4で、エアブレーキの稼働も空気バネの作動もない(No)と判定すると、ステップS5へ進んで、着目するコンプレッサ稼働期間中における圧縮空気の圧力を検知する圧力センサの検出値(MR圧力値)を読み込む。そして、圧縮途中の圧力センサの検出値に所定以上の落ち込みが生じているか否か判定する(ステップS6)。 If it is determined in step S4 that the air brake is operating or the air spring is operating (Yes) during the compressor operating period, the process returns to step S1 and the accumulation time when the compressor is operated next is calculated. On the other hand, if it is determined in step S4 that neither the air brake nor the air spring is operated (No), the process proceeds to step S5, and the detection value of the pressure sensor that detects the pressure of the compressed air during the operating period of the compressor of interest ( MR pressure value) is read. Then, it is determined whether or not the detected value of the pressure sensor during compression has a drop of a predetermined value or more (step S6).
上記ステップS6で、MR圧力値に落ち込みがない(No)と判定した場合は、蓄圧系は正常である旨の判定結果を結果格納部25に格納する(ステップS10)。一方、ステップS6でMR圧力値に落ち込みがある(Yes)と判定すると、ステップS7へ進んで、MR圧力値の一時的な圧力落ち込み量(図3のΔP)を算出する。続いて、その圧力落ち込み量が、予め設定された所定値よりも大きいか否か判定する(ステップS8)。そして、MR圧力値の落ち込み量が所定値よりも小さい(No)場合は、蓄圧系は正常である旨の判定結果を結果格納部25に格納する(ステップS10)。なお、ステップS8の「所定値」は、過去の取得データを統計的処理することにより決定することができる。 If it is determined in step S6 that there is no drop in the MR pressure value (No), the determination result indicating that the accumulator system is normal is stored in the result storage unit 25 (step S10). On the other hand, if it is determined in step S6 that there is a drop in the MR pressure value (Yes), the process proceeds to step S7 to calculate a temporary pressure drop in the MR pressure value (ΔP in FIG. 3). Subsequently, it is determined whether or not the pressure drop amount is larger than a preset predetermined value (step S8). When the amount of drop in the MR pressure value is smaller than the predetermined value (No), the determination result indicating that the accumulator system is normal is stored in the result storage unit 25 (step S10). The "predetermined value" in step S8 can be determined by statistically processing the past acquired data.
一方、ステップS8で、MR圧力値の落ち込み量が所定値よりも大きい(Yes)と判定すると、ステップS9へ移行して、蓄圧系が異常である旨の判定結果を結果格納部25に格納する。また、このとき、アラートを発信(もしくはアラームを発報)するようにしても良い。
その後、1編成の全てのコンプレッサについて判定が完了したか否か判定し(ステップS11)、1編成について判定が完了していない(No)と判定したときはステップS1へ戻り、次にコンプレッサについてステップS1~S10の処理を実行する。また、ステップS11で、1編成について判定が完了した(Yes)と判定すると、当該処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in step S8 that the amount of drop in the MR pressure value is larger than the predetermined value (Yes), the process proceeds to step S9, and the determination result indicating that the accumulator system is abnormal is stored in the
After that, it is determined whether or not the determination is completed for all the compressors in one organization (step S11), and if it is determined that the determination is not completed for one organization (No), the process returns to step S1 and then the compressor is stepped. The processes of S1 to S10 are executed. Further, in step S11, if it is determined that the determination for one organization is completed (Yes), the process is terminated.
なお、本実施形態の蓄圧系の異常検出システムにおいては、中央端末装置17がコンプレッサ11の動作電流値を定期的に収集して記憶装置18に記憶して地上側の異常検知装置20へ送信し、判定処理部24が受信した動作電流値データに基づいて、コンプレッサ11の異常を検知している。従って、ステップS2で蓄圧時間が所定値よりも大きいと判断した場合に、動作電流値に基づいて当該コンプレッサ11に異常があるか否か判定し、コンプレッサが正常である場合に、ステップS3へ移行するようにしても良い。
In the pressure accumulator abnormality detection system of the present embodiment, the
また、コンプレッサ11の動作電流値を検出して収集する代わりに、SIV(インバータ)の出力電流値を検出して収集し、その電流値からヒータや空調装置の動作期間以外の期間の電流値を、コンプレッサ11の動作電流値として抽出し、抽出した動作電流値に基づいて当該コンプレッサ11に異常があるか否か判定するようにしても良い。
コンプレッサのモータに動作異常があることで蓄圧時間が長くなっているものを、切替え弁の動作異常を検知するための処理の対象から外すことによって、データ処理装置からなる異常検知装置20のCPUの負担を軽減することができる。
Further, instead of detecting and collecting the operating current value of the
By excluding those whose accumulator time is long due to the operation abnormality of the compressor motor from the processing target for detecting the operation abnormality of the switching valve, the CPU of the
以上説明したように、上記実施形態においては、MR圧力値に基づいて、除湿装置31の切換弁MV1,MV2の不良に伴う蓄圧系の異常を検出することができるため、除湿装置31に流量計を設ける必要がない。また、MR圧力値は、ブレーキコントローラ13にもともと設けられている圧力センサから取得することができるため、新たに圧力センサを設ける必要がないという利点がある。ただし、空気タンクまたはMR管の途中に圧力センサを設けてMR圧力値を取得することも可能である。
As described above, in the above embodiment, since it is possible to detect an abnormality in the pressure accumulator system due to a defect in the switching valves MV1 and MV2 of the
なお、上記実施形態では、図4に示す異常検出処理のステップS1~S11をすべて地上側の異常検知装置20で実行すると説明したが、ステップS1~S3の処理は車両に搭載されている中央端末装置17等により実行して記録装置18に記憶して記憶したデータを地上側装置(20)へ送信し、地上側装置(20)がステップS4~S11の処理を実行するようにしてもよい。また、ステップS1~S11のすべての処理を車両側の装置で実行することも可能である。
In the above embodiment, it has been described that all the steps S1 to S11 of the abnormality detection process shown in FIG. 4 are executed by the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、蓄圧時間が平均的な時間よりも長いものを見つけ、その中から圧縮途中でブレーキ動作がなく空気バネの変動の少ないものを抽出して、それについて除湿装置の切換弁の切換タイミングでの圧縮空気の圧力の落ち込み量が所定値以上のものを切換弁の不良と判断するようにしているが、切換弁の切換制御信号を取得可能な蓄圧系においては、収集データの中から切換弁の切換タイミングでブレーキ動作や空気バネの圧力変動のないデータを抽出して、コンプレッサによる圧縮途中における圧力の落ち込み量を算出して、所定値以上であった場合に切換弁が不良となっていると判断するようにしてもよい。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the accumulator time is longer than the average time, and the one with no braking operation during compression and the one with less fluctuation of the air spring is extracted, and the switching valve of the dehumidifying device is extracted. When the amount of pressure drop of the compressed air at the switching timing of is greater than or equal to the predetermined value, it is judged that the switching valve is defective. Data without brake operation or pressure fluctuation of the air spring is extracted from the inside at the switching timing of the switching valve, the amount of pressure drop during compression by the compressor is calculated, and if it is above the specified value, the switching valve is defective. You may decide that it is.
さらに、前記実施形態では、本発明を、コンプレッサで圧縮された空気の蓄圧システムを構成する除湿装置の切換弁の不良による動作異常の検出に適用した場合について説明したが、本発明は、コンプレッサで圧縮された空気を送る配管の途中における空気漏れを検出したい場合にも利用することができる。 Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the detection of an operation abnormality due to a defect of the switching valve of the dehumidifying device constituting the accumulator system of the air compressed by the compressor has been described. It can also be used when it is desired to detect an air leak in the middle of a pipe that sends compressed air.
10 データ収集システム
11 コンプレッサ
12 空気タンク
13 ブレーキコントローラ
14 空気バネ
15 データ伝送路
16A,16B,16C 伝送端末装置
17 中央端末装置
18 記録装置
19 送信ユニット
20 地上側装置(異常検知システム)
21 データ受信部
22 データ格納部
23 圧力落込量算出部
24 判定処理部
25 結果格納部
26 アラート発信部
31 除湿装置
33 MR管
34 調圧器
DR1,DR2 除湿筒
MV1,MV2 除湿筒切換弁
10
21
Claims (5)
記憶された情報の中から、コンプレッサの動作期間が所定の時間よりも長いものをコンプレッサごとに抽出する第2ステップと、
前記第2ステップにより抽出されたコンプレッサの動作期間の中からエアブレーキ装置の稼働がなく空気バネの変動の少ない期間における蓄圧系の圧力情報を抽出する第3ステップと、
前記第3ステップにより抽出された蓄圧系の圧力情報に基づいて、蓄圧系の圧力上昇途中における一時的な圧力落ち込み量を、コンプレッサごとに算出する第4ステップと、
前記第4ステップにより算出された圧力落ち込み量が所定値よりも大きいか否か判定する第5ステップと、
前記第5ステップにおける判定結果を記憶装置に格納もしくは出力する第6ステップと、を含むことを特徴とする鉄道車両における蓄圧系の異常検知方法。 Operation information of the compressor and operation information of the air brake device collected by a data collection system mounted on a railway vehicle equipped with a compressor, a two-cylinder dehumidifier, an air tank, an air brake device, and a pressure accumulator system including an air spring. , The first step to acquire and store the pressure information of the accumulator system and the fluctuation information of the air spring,
From the stored information, the second step of extracting for each compressor the information whose operating period of the compressor is longer than the predetermined time,
From the operating period of the compressor extracted by the second step, the third step of extracting the pressure information of the accumulator system during the period when the air brake device is not operated and the fluctuation of the air spring is small,
Based on the pressure information of the accumulator system extracted by the third step, the fourth step of calculating the temporary pressure drop amount during the pressure rise of the accumulator system for each compressor, and
The fifth step of determining whether or not the pressure drop amount calculated by the fourth step is larger than the predetermined value, and
A method for detecting an abnormality in a pressure accumulator system in a railway vehicle, which comprises a sixth step of storing or outputting a determination result in the fifth step in a storage device.
記憶された情報の中から、コンプレッサのモータの動作電流値に基づいてモータの動作異常を前記第3ステップよりも前に判定するステップを備え、
前記第3ステップにおいては、前記第2ステップにより抽出されたコンプレッサの動作期間の中から、エアブレーキ装置の稼働がなく空気バネの変動が少なくかつモータの動作異常のない期間における蓄圧系の圧力情報を抽出することを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両における蓄圧系の異常検知方法。 In the first step, the operating current value information of the compressor motor is acquired together with the operating information of the compressor, the operating information of the air brake device, the pressure information of the accumulator system, and the fluctuation information of the air spring.
From the stored information, a step of determining a motor operation abnormality based on the operating current value of the compressor motor before the third step is provided.
In the third step, the pressure information of the accumulator system during the period in which the air brake device is not operated, the fluctuation of the air spring is small, and the motor operation is not abnormal from the operating period of the compressor extracted by the second step. The method for detecting an abnormality in a pressure accumulator system in a railroad vehicle according to claim 1, wherein the method is characterized by extracting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020192112A JP7467318B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Method for detecting abnormalities in pressure storage systems in railway vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020192112A JP7467318B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Method for detecting abnormalities in pressure storage systems in railway vehicles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022080902A true JP2022080902A (en) | 2022-05-31 |
JP7467318B2 JP7467318B2 (en) | 2024-04-15 |
Family
ID=81796559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020192112A Active JP7467318B2 (en) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Method for detecting abnormalities in pressure storage systems in railway vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7467318B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017170253A1 (en) | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Vehicle height adjustment device |
JP6739256B2 (en) | 2016-07-04 | 2020-08-12 | 三菱重工エンジニアリング株式会社 | Air control system abnormality determination device, air control system, air control system abnormality determination method and program |
JP6916632B2 (en) | 2017-02-24 | 2021-08-11 | 東日本旅客鉄道株式会社 | Anomaly detection method for railway vehicle compressors |
JP7263049B2 (en) | 2019-02-25 | 2023-04-24 | ナブテスコオートモーティブ株式会社 | AIR SUPPLY SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING AIR SUPPLY SYSTEM |
-
2020
- 2020-11-19 JP JP2020192112A patent/JP7467318B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7467318B2 (en) | 2024-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6739256B2 (en) | Air control system abnormality determination device, air control system, air control system abnormality determination method and program | |
CN106660544B (en) | Method and system for detecting a leak in a compressed air system, in particular in a pneumatic brake system, of a vehicle | |
US7400952B2 (en) | Method and apparatus for controlling desiccant regeneration in air dryer equipment for a locomotive | |
US7509233B2 (en) | Diagnostics for identifying a malfunctioning component in an air compressor system onboard a locomotive | |
KR20150044350A (en) | System and method of air dryer recycling for vehicle | |
JP2022080902A (en) | Abnormality detection method for pressure accumulation system in railway vehicle | |
US9469287B2 (en) | Air dryer system for a locomotive with optimized purge air control | |
EP3932524A1 (en) | Air supply system, control method for air supply system, and control program for air supply system | |
US10023169B2 (en) | Sleep mode for an air dryer | |
JP6280842B2 (en) | Oil separator | |
CN114062598B (en) | Air treatment method, system, computer device and storage medium | |
KR101354227B1 (en) | Purge control method of air tank | |
JP6916632B2 (en) | Anomaly detection method for railway vehicle compressors | |
EP3932526A1 (en) | Air supply system, control method for air supply system, and control program for air supply system | |
JP7263049B2 (en) | AIR SUPPLY SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING AIR SUPPLY SYSTEM | |
CN106470751B (en) | Method and device for fault detection in compressed air systems | |
KR102647659B1 (en) | How to Monitor Compressors in Railway Braking Systems | |
US20210269009A1 (en) | System for the diagnosis and monitoring of air supply systems and components thereof | |
CN114619822B (en) | Method of operating an air suspension system with dryer regeneration | |
CA2969614C (en) | Air dryer system for a locomotive with optimized purge air control | |
RU2804897C1 (en) | Control-measuring device and method for monitoring and measuring air supply system parameters of vehicles in particular rail vehicles | |
TWI441101B (en) | Maintenance pre-alarm apparatus for compressed air system and method for the same | |
CN117622085A (en) | Dryer assembly, control method thereof, heavy-duty commercial vehicle, vehicle and storage medium | |
CN115534920A (en) | Method and device for determining pressure of brake air cylinder of motor train unit | |
JPWO2020175465A1 (en) | Air supply system, control method of air supply system, and control program of air supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230904 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240325 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7467318 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |