JP2022189440A - 車輪の転削計画支援装置、車輪の転削計画支援システム及び車輪の転削計画支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両における車輪のライフサイクルコストの適正化に貢献することを目的とする。
【解決手段】軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援装置であって、基準時における鉄道車両の車輪の形状データと、基準時以降の鉄道車両の予定走行データとに基づいて、基準時以降の少なくとも１つの将来時期における車輪の推定形状を演算し、当該推定形状に基づいて、少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で車輪を転削した場合に発生する、車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する処理部を備える。
【選択図】図２

Description

この開示は、鉄道車両における車輪の転削計画を支援する技術に関する。

特許文献１は、鉄道車両のジャイロセンサに基づいて、鉄道車両に取付けられる車輪及び回転支持装置から発せられる振動を検出する振動センサの出力信号を処理し、処理された出力信号により、車両の転動装置の異常検出を行う技術を開示している。

特許文献２は、車両に設けられた６軸センサによる測定値を車輪回転速度やＧＰＳ信号とともに演算処理して異常診断を行う技術を開示している。

特開２００８－２０９２２９号公報 特開２０１２－１００４３４号公報

鉄道車両における車輪の転削時期は、車輪の異常が発生する前に転削するよう計画する必要がある。なお、転削とは、摩耗した車輪の周りを削ってレール上を転がるのに適した形状に加工することをいう。

特許文献１及び２では、摩耗による車輪の異常が検知される。

しかしながら、車輪の異常を検出するという技術だけでは、車輪の実際の摩耗状況が反映されず、車輪のライフサイクルコストの適正化を図ることはできない。

そこで、本開示は、鉄道車両における車輪のライフサイクルコストの適正化に貢献することを目的とする。

車輪の転削計画支援装置は、軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援装置であって、基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する処理部を備える。

車輪の転削計画支援方法は、軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援方法であって、（ａ）基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、（ｂ）前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、（ｃ）前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する。

本車輪の転削計画支援装置及び転削計画支援方法は、鉄道車両における車輪のライフサイクルコストの適正化に貢献する。

第１実施形態に係る車輪の転削計画支援装置を示すブロック図である。 転削計画支援方法に係る処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車輪の転削計画支援システムを示すブロック図である。 転削計画支援方法に係る処理を示すフローチャートである。 車軸に沿った鉛直方向断面における車輪の形状例を示す図である。 軌道における距離に曲率の変化、加速度（又はヨーレート）の変化及び上下加速度の変化を対応付けた図である。 将来時期における車輪の推定形状を演算する処理の一例を示すフローチャートである。 同上の処理のデータフローを示す図である。 運動解析シミュレーションのために入力されるデータの一例を示す図である。 転削後における予測車輪径を演算する処理を説明するための説明図である。 走行距離に対する車輪径、フランジ厚み及びフランジ高さの変化を示す図である。 限度値からの裕度に対する脱線発生確率の変化を示す図である。 台車振動度合い増加分に対する故障確率の変化を示す図である。 台車振動規格超過分に対する故障確率の変化を示す図である。 端末装置における処理例を示すフローチャートである。 端末装置における表示装置の表示画面例を示す図である。

｛第１実施形態｝
以下、第１実施形態に係る車輪の転削計画支援装置及び車輪の転削計画支援方法について説明する。図１は車輪の転削計画支援装置３０を示すブロック図である。

車輪の転削計画支援装置３０は、鉄道車両における車輪の転削計画の策定を支援する装置である。すなわち、鉄道車両が軌道を走行すると、車輪が摩耗し、正規形状からずれていく。車輪を正規形状に戻すために、車輪の転削が行われる。

車輪の転削計画支援装置３０は、例えば、プロセッサ３２と記憶装置３４等とを有するコンピュータを備える。プロセッサ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の回路によって構成される処理部である。記憶装置３４は、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid-state drive）等の不揮発性記憶装置である。記憶装置３４には、プログラム３５、予定走行データ３６及びコストデータ３７等が格納されている。

プログラム３５は、プロセッサ３２が転削計画支援装置としての処理を実行するための命令を含む。

予定走行データ３６は、将来における鉄道車両の走行に関するデータである。例えば、予定走行データ３６は、軌道の経路情報３６ａ、走行速度情報３６ｂ、走行ダイヤ情報３６ｃを含む。軌道の経路情報３６ａは、将来において、鉄道車両が走行することとなる軌道の経路に関する情報である。軌道の経路情報３６ａを参照することによって、例えば、鉄道車両が走行することとなる距離、鉄道車両が走行することとなる軌道における曲線の形状が特定され得る。走行速度情報３６ｂは、鉄道車両が走行する際の走行速度に関する情報である。走行速度は、軌道の経路における位置に対応付けられている。走行速度情報３６ｂを参照することによって、将来において、鉄道車両が経路の各位置を走行する際の予定走行速度が特定され得る。走行ダイヤ情報は、鉄道車両の走行スケジュールに関する情報である。走行ダイヤ情報３６ｃは、例えば、軌道の経路における位置に対して走行時刻及び走行速度を対応付けた情報である。走行ダイヤ情報３６ｃを参照することによって、将来期間における、鉄道車両の各軌道の走行回数及び各区間における走行速度が特定され得る。

コストデータ３７は、車輪の転削に関するコストを含む。例えば、コストデータ３７は、車輪の転削のためのコスト、車輪の交換のためのコストに関するデータを含む。車輪の交換のためのコストは、車輪価格と車輪の交換のための作業コストとを含む。コストデータ３７を参照することによって、将来時期に応じた周期で車輪の転削を行った場合において、車輪の１ライフサイクル当りのコストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値が演算され得る。なお、車輪の１ライフサイクルは、車輪径が限度値以上又は限度値を超える範囲で当該車輪が使用されるサイクルである。すなわち、車輪は、摩耗及び転削によって徐々に車輪径が小さくなっている。車輪径については限度値が規定されている。車輪径が限度値を下回るか限度値以下となると、車輪が交換される。限度値に鑑みて車輪が交換されるまでのサイクルが、車輪の１ライフサイクルである。

プロセッサ３２が、プログラム３５に記述された命令に従って、予定走行データ３６及びコストデータ３７を参照しつつ、演算処理を実行することによって、後で説明する転削計画支援装置３０としての処理が実行される。

転削計画支援装置３０は、入力部４０及び表示装置４２を備えていてもよい。入力部４０は、キーボード、タッチパネル等であり、利用者による入力を受付ける装置である。入力部４０を介して上記予定走行データ３６、コストデータ３７等が転削計画支援装置３０に入力され得る。表示装置４２は、例えば、液晶表示装置である。表示装置４２に、車輪ライフサイクルコスト評価値、候補転削周期等が表示されてもよい。表示装置４２における表示例は、後で説明する表示装置１９７における表示例と同じであってもよい。

図２は車輪の転削計画支援装置３０が車輪の転削計画支援方法を実行する処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、基準時以降の少なくとも１つの将来時期における車輪の推定形状が演算される。基準時は、例えば、転削計画を策定する時刻である。基準時は、車輪の推定形状を演算する時刻であってもよい。基準時には、当該基準時における車輪の走行距離が対応付けられる。将来時期は、基準時以降の走行距離によって設定されてもよい。例えば、基準時以降の予め定められた距離走行時点が将来時期として設定されてもよい。将来時期は、基準時以降の時刻によって設定されてもよい。

将来時期における車輪の推定形状は、基準時における鉄道車両の車輪の形状データと、基準時以降の鉄道車両の予定走行データとに基づいて演算される。基準時における鉄道車両の車輪の形状データは、車輪の実測データであってもよい。基準時における鉄道車両の車輪の形状データは、鉄道車両の過去の走行中に取得されたデータに基づいて推定されたデータであってもよい。基準時から将来時期までの将来期間における車輪の摩耗量が、予定走行データ３６に基づいて演算され得る。例えば、将来時期における車輪の推定形状、経路情報３６ａ及び走行速度情報３６ｂに基づいて軌道を転がる車輪の運動解析シミュレーションが実行される。運動解析シミュレーション結果から、車輪の各位置における滑り量と滑り方向における力が求められる。滑り量が大きくなればなるほど摩耗量が多くなり、滑り方向における力が大きくなればなるほど摩耗量が多くなる。このため、車輪の各位置における摩耗量は、滑り量と滑り方向における力と正の相関関係がある量として演算され得る。基準時における鉄道車両の車輪の形状データから、基準時以降の鉄道車両の予定走行データに基づいて演算される摩耗量に相当する分を削除する処理を行うことによって、将来時期における車輪の推定形状が演算される。

次ステップＳ２において、転削後における予測車輪径が演算される。すなわち、摩耗した車輪は正規形状となるように転削される。すなわち、ステップＳ１において将来時期における摩耗後の車輪の推定形状が推定されているため、当該推定形状を正規形状に戻すためどの程度転削すればよいかが推定され得る。推定された転削加工後の車輪径が、転削後の予測車輪径として演算され得る。

次ステップＳ３において車輪の１ライフサイクル当りの車輪ライフサイクルコスト評価値が演算される。車輪ライフサイクルコスト評価値は、車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた値である。車輪ライフサイクルコスト評価値は、コストそのものを示す値であってもよいし、当該コストと正又は負の相関にある値であってもよい。車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストは、車輪自体の交換に要するコストと転削に要するコストとを含む。このため、１ライフサイクル当りの転削回数が推測されれば、１回の転削に要するコストに転削回数を乗じることで、１ライフサイクル当りの総転削コストを演算することができる。１ライフサイクル当りの総転削コストに、車輪自体の交換に要するコストを加算すれば、１ライフサイクル当りの車輪ライフサイクルコスト評価値を演算することができる。

１ライフサイクル当りの転削回数は、ステップＳ１のように摩耗による減少車輪径を演算し、ステップＳ２のように転削による減少車輪径を演算することで、演算可能である。例えば、１ライフサイクル当りの転削回数は次のようにして演算され得る。新しく製造された車輪の初期時期から上記将来時期までの期間を転削周期とし、当該転削周期に応じた周期で転削を繰返すとする。転削を繰返す周期は、例えば、初期の転削周期と同じであってもよいし、初期の転削周期を徐々に小さくした周期であってもよい。新しく製造された車輪の径は設計上既知の値であるから、当該新しく製造された車輪の径とステップＳ２において演算された転削後の予測車輪径とに基づいて、１回目の周期における減少車輪径が演算される。２回目以降の転削周期における減少車輪径についても、１回目の転削周期における減少車輪径に基づいて推定可能である。転削周期毎に、車輪径が推定された減少車輪径分減少していくと考え、減少後の車輪径が限度値を超える又は以上となる条件で転削を行うと考えれば、上限となる転削回数を求めることができる。

なお、新しく製造された車輪の形状及び径を基準として処理がなされる必要は無く、前回の転削時における車輪の形状及び車輪径を基準として処理がなされてもよい。

１ライフサイクル当りの車輪ライフサイクルコスト評価値は、車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストだけでなく、他のコスト要因を含む評価値であってもよい。

次ステップＳ４において、１ライフサイクル当りの車輪ライフサイクルコスト評価値が出力される。評価値は、認識可能な数字として表示装置４２に表示されてもよい。評価値は、データとして出力され、記憶装置３４に記憶されてもよい。評価値は、評価を行う条件となった将来時期と対応付けられて出力されてもよい。

ステップＳ１からステップＳ３の処理が、複数の将来時期に対して行われる場合、当該複数の将来時期のそれぞれに評価値が対応付けられて出力されてもよい。また、最も低コストとなる評価値に対応する転削周期が候補転削周期として出力されてもよい。

このように構成された車輪の転削計画支援装置及び車輪の転削計画支援方法によると、車輪の形状データと、予定走行データとに基づいて、基準時以降の少なくとも１つの将来時期における車輪の推定形状を演算し、この推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、この車輪転削後の予測車輪径に基づいて、車輪ライフサイクルコストを演算する。この車輪ライフサイクルコスト評価値に基づいて、鉄道車両におけるライフサイクルコストの適正化がなされ得る。

例えば、鉄道車両の走行距離又は走行時間に応じて、定期的に車輪の形状を実測し、当該実測値を参考にして転削時期を計画することが考えられる。当該計画方法を実行する場合、定期的な実測確認作業が必要となり、当該作業のためのコストが大となる。

本実施形態では、予定走行データに基づいて将来時期における車輪の推定形状が演算される。このため、定期的な車輪の形状の実測作業を減らして、転削時期が計画され得る。なお、定期的又は不定期に車輪の形状の実測がなされてもよい。

また、例えば、車両の振動から車輪摩耗に起因する異常振動を検出し、異常振動が生じた場合に転削を行うことが考えられる。車輪摩耗に起因する異常振動は、例えば、車輪が軌道を滑走することによって、車輪の踏面の一部が平面になることによって生じ得る。この考えによると、異常振動が検出された場合の転削は検討されるが、通常走行による摩耗に鑑みた転削計画の策定には役立たない。

本実施形態に係る転削計画支援装置３０及び転削計画支援方法は、将来時期における車輪の推定形状及び予測車輪径を演算し、車輪転削後の予測車輪径に基づいて、車輪ライフサイクルコストを演算するため、通常走行による摩耗に鑑みた転削計画の策定を適正に実施するのに役立つことができる。

なお、車両の振動から車輪摩耗に起因する異常振動を検出し、異常振動が生じた場合に転削を行うようにしてもよい。

なお、第２実施形態で説明される１又は複数の例は、第１実施形態において説明した内容の具体例として、又は、付加的な例として適用可能である。

｛第２実施形態｝
第２実施形態に係る車輪の転削計画支援装置、車輪の転削計画支援システム及び車輪の転削計画支援方法について説明する。図３は車輪の転削計画支援システム１００を示すブロック図である。なお、本実施形態の説明において、第１実施形態で説明した内容と同じ構成部分については説明を省略する場合がある。

転削計画支援システム１００は、鉄道車両２０における車輪５０の転削計画の策定を支援するシステムである。

鉄道車両２０の一例について説明する。鉄道車両２０は軌道１６を走行する。軌道１６は、鉄道車両２０を経路に沿って導く路である。ここでは、軌道１６は、２つのレールを含む。２つのレールは、地上に枕木等を介して並行状態で敷設されている。軌道は、高架橋等によって地上よりも上方位置に設けられていてもよい。軌道は、地下に掘られたトンネル内に設けられていてもよい。

鉄道車両２０は、車体２２と台車２４とを備える。台車２４は、台車枠２５と、複数の車輪５０とを備える。複数の車輪５０は、台車枠２５の左右部位に車軸部を介して回転可能に支持されている。車軸部を支持する部分は軸箱と呼ばれることがある。なお、本実施形態において、鉄道車両２０の進行方向を前側、後退方向を後側ということがある。また、鉄道車両２０から進行方向を見た場合を基準として左右という場合がある。重力方向において重力が加わる側を下側、その反対側を上側という場合がある。左右の車輪５０は、それぞれ２つのレール１７によって案内されつつ当該レール１７上を走行する。台車２４が下方から車体２２を支持している。台車２４が軌道１６上を走行することで、車体２２を含む鉄道車両２０が軌道１６に沿って走行する。鉄道車両２０は、軌道１６を走行する車両であればよく、電車、貨物列車の機関車、貨車、旅客列車の機関車、客車のいずれであってもよい。貨車又は客車は、機関車によって牽引される付随車であってもよいし、自身が動力を有する動力車であってもよい。機関車は、電気機関車であってもよいし、ディーゼル機関車等の内燃機関車であってもよい。

鉄道車両２０に、走行状態用センサ２８と、通信装置２９とが組込まれる。

走行状態用センサ２８は、鉄道車両２０の走行中における車輪５０の挙動を検出するセンサである。車輪５０の挙動は、例えば、軌道１６の長手方向における位置に対する、当該軌道１６の長手方向に対して交差する方向における車輪５０の位置又は加速度によって検出される。車輪５０の挙動は、個々の車輪５０別に検出されてもよい。また、車輪５０の挙動は、当該車輪５０を支持する台車枠２５の挙動及び車体２２の挙動に影響を与える。このため、車輪５０の挙動は、複数の車輪５０を支持する台車枠２５の挙動として検出されてもよいし、また、車体２２の挙動として検出されてもよい。鉄道車両２０における全ての車輪５０を対象として転削計画支援に係る処理を行ってもよいし、台車２４毎、又は、鉄道車両２０毎に１つの車輪５０を対象として、転削計画支援に係る処理を行ってもよい。

より具体的には、走行状態用センサ２８は、台車枠２５に取付けられ、台車枠２５の挙動を検出することで、当該台車枠２５に支持された車輪５０の挙動を検出する。走行状態用センサ２８は、例えば、台車２４の左右加速度を検出する加速度センサを含んでもよい。走行状態用センサ２８は、台車２４のヨーレートを検出するジャイロセンサを含んでもよい。台車２４の左右加速度及び台車２４のヨーレートは、軌道１６の曲線部分に起因する台車２４の挙動に対して同じような変化を示す。このため、走行状態用センサ２８は、台車２４の左右加速度を検出する加速度センサ及び台車２４のヨーレートを検出するジャイロセンサの少なくとも一方を含めばよい。走行状態用センサ２８は、台車２４の上下加速度を検出する加速度センサを含んでもよい。

通信装置２９は、通信網１３を介して転削計画支援装置１３０と通信を行う回路を含む装置である。走行状態用センサ２８からの信号が、通信装置６８及び通信網１３を介して、転削計画支援装置１３０に送信される。走行状態用センサ２８の検出結果は、軌道１６における鉄道車両２０の走行位置と対応付けられて、転削計画支援装置１３０に送信されるとよい。例えば、鉄道車両２０に搭載された速度発電機の出力又はＧＰＳ（Global Positioning System）受信部の出力に基づき、走行状態用センサ２８の検出結果が、軌道１６における鉄道車両２０の走行位置と対応付けられるとよい。なお、通信網１３は、有線式であっても無線式であってもよいしそれらの複合方式であってもよい。また、通信網１３は、公衆通信網であっても専用回線による通信網であってもよい。

走行状態用センサ２８による検出結果が、通信装置２９及び通信網１３介して転削計画支援装置１３０に送信されることは必須ではない。鉄道車両２０に、走行状態用センサ２８による検出結果を走行状態データとして記憶する不揮発性記憶装置が搭載されていてもよい。この場合、鉄道車両２０の停車駅等において、不揮発性記憶装置に記憶された走行状態データが、転削計画支援装置１３０に転送されてもよい。また、鉄道車両２０に、転削計画支援装置１３０が搭載されてもよい。

車両の転削計画支援システム１００は、車輪の転削計画支援装置１３０と、端末装置１９０とを備える。

車輪の転削計画支援装置１３０は、第１実施形態と同様に、例えば、プロセッサ１３２と記憶装置１３４等とを有するコンピュータを備える。記憶装置１３４には、プログラム１３５、予定走行データ３６、コストデータ３７、走行状態データ１３８等が格納されている。記憶装置１３４には、車輪の形状データ１３６が記憶されてもよい。

プログラム１３５は、プロセッサ３２が第２実施形態における転削計画支援装置１３０としての処理を実行するための命令を含む。

第１実施形態で説明したように、予定走行データ３６は将来における鉄道車両の走行に関するデータであり、コストデータ３７は、車輪の転削に関するコストを含むデータである。

走行状態データ１３８は、鉄道車両２０の走行中における走行状態を含むデータである。例えば、走行状態用センサ２８によって検出された結果が、本転削計画支援装置１３０に送信されることで、蓄積されたデータである。上記のように、走行状態データ１３８は、例えば、走行状態用センサ２８の検出結果に基づく車輪５０の挙動に応じたデータが、軌道１６における鉄道車両２０の走行位置に対応付けられたデータであるとよい。

転削計画支援装置１３０は、第１実施形態で説明したように、入力部４０及び表示装置４２を備えていてもよい。

端末装置１９０は、例えば、プロセッサ１９２と記憶装置１９４等とを有するコンピュータを備える。プロセッサ１９２は、ＣＰＵ等の回路によって構成されている。記憶装置１９４は、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の不揮発性記憶装置である。記憶装置１９４には、端末側プログラム１９５等が格納されている。

端末装置１９０は、入力部１９６及び表示装置１９７を備える。入力部１９６は、キーボード、タッチパネル等であり、利用者による入力を受付ける装置である。入力部１９６は、利用者からの車輪５０の加工、交換コストの入力を受付ける入力受付部の一例である。表示装置１９７は、例えば、液晶表示装置である。表示装置１９７は、車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像を表示する表示装置の一例である。

端末装置１９０は、通信装置１９８を備えている。通信装置１９８は、通信網１３を介して転削計画支援装置１３０と通信を行う回路を含む装置である。入力部１９６を介して入力された車輪５０の加工、交換コストが、通信網１３を介して転削計画支援装置１３０に送信される。転削計画支援装置１３０において、車輪５０の加工、交換コストに基づいて車輪ライフサイクルコスト評価値が演算されると、当該演算結果に基づくデータが端末装置１９０に送信される。当該演算結果に基づく画像が表示装置１９７に表示される。

プロセッサ１９２が、端末側プログラム１９５に記述された命令に従って演算処理を行うことによって、入力部１９６を介した入力の受付、入力されたデータの転削計画支援装置１３０への送信、転削計画支援装置１３０で演算された車輪ライフサイクルコスト評価値に基づくデータの受信、及び、当該データに基づく画像の表示処理がなされる。

図４は車輪の転削計画支援装置１３０が車輪の転削計画支援方法を実行する処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、基準時における車輪５０の形状データが設定される。第１実施形態で説明したように、基準時における鉄道車両の車輪の形状データは、車輪の実測データであって予め記憶装置１３４に記憶されたデータであってもよいし、鉄道車両の過去の走行中に取得されたデータに基づいて推定されたデータであってもよい。

ステップＳ１２は、第１実施形態のステップＳ１と同様の処理である。ステップＳ１３は、第１実施形態のステップＳ２と同様の処理である。ステップＳ１４及びステップＳＳ１５は、第１実施形態のステップＳ３で説明したのと同様の処理である。

ステップＳ１２からステップＳＳ１５の処理は、複数の将来時期のそれぞれに対して実行される。複数の将来時期は、基準時以降の走行距離によって設定されてもよい。例えば、複数の将来時期は、基準時以降の所定距離走行毎の時期であって、車輪５０の寿命と考えられる距離以下の範囲で設定されてもよい。

次ステップＳ１６において、演算された評価値に基づく結果が出力なされる。利用者は、評価値に基づく結果を見ることで、転削計画、例えば、転削を行うべきサイクルを検討することができる。

評価値に基づく結果が出力された後、処理を終了してもよい。上記処理は、複数のプロセッサによって実行されてもよいし、複数のプロセッサによって分散して処理されてもよい。

上記各ステップの具体的な処理例について説明する。

ステップＳ１１において、基準時の車輪５０の形状データを推定する処理例について説明する。

車輪５０の形状の特定例について説明する。図５は車軸に沿った鉛直方向断面における車輪の形状例を示す図である。図５において新しく製造された車輪５０の形状の例が線５５で示されている。摩耗後の車輪５０の形状の例が線５６ａ、５６ｂ、５６ｃで示されている。

車輪５０の外周部は、リム部５１である。リム部５１は、踏面５２と、フランジ部５３とを含む。

踏面５２は、リム部５１の外周面のうち車幅方向外側の部分である。踏面５２がレールの上向き面に接触した状態で、車輪５０がレール上を転がることができる。踏面５２は、車幅方向内側に向けて徐々に径が大きくなる形状に形成されている。図５に示す断面において、踏面５２は、車輪５０の回転軸に水平な方向に対して勾配をもった形状として表現される。

フランジ部５３は、リム部５１のうち車幅方向内側から車輪５０の径方向外側に突出する環状突部である。フランジ部５３が、レールに対してレール間から接触することによって、レールに対する車幅方向の車輪５０の位置を車幅方向内側から規制することができる。左右の車輪５０がレール上を走行するため、鉄道車両２０は、一対のレールに対して車幅方向両側から位置規制される。図５に示す断面において、フランジ部５３は、下側に凸となる曲線を描いて突出する形状として表現される。踏面５２とフランジ部５３とは、曲線をなして連なっている。

車輪５０の形状は、例えば、フランジ高さＨｆと、フランジ厚みＷｆと、踏面勾配θと、車輪径Ｒとによって特定される。図５では、摩耗後の車輪５０の形状の例に対して、フランジ高さＨｆと、フランジ厚みＷｆと、踏面勾配θと、車輪径Ｒとが示されている。

車輪径Ｒは、例えば、踏面５２のうち最もレールと接触し易い箇所における、車輪５０の径であってもよい。車輪径Ｒは、例えば、車輪５０の車幅方向外向き面から中心軸方向に沿って予め定められた距離Ｄ１内側の位置における、車輪５０の径であってもよい。車輪径Ｒは、車輪５０の車幅方向内向き面を基準として特定されてもよい。車輪径Ｒは、車輪５０の軸方向において、車輪５０の車幅方向外向き面と内向き面との間で予め定められた比率の位置（例えば、中央位置）における径によって特定されてもよい。

踏面勾配θは、例えば、踏面５２のうち最もレールと接触し易い箇所が、車輪５０の中心軸に対して傾斜する角度θであってもよい。例えば、上記踏面５２のうち車輪径Ｒの基準となる部分が、車輪５０の中心軸に対して傾斜する角度θであってもよい。

フランジ高さＨｆは、例えば、踏面５２のいずれかの部分を基準とした高さである。フランジ高さＨｆは、例えば、上記車輪径Ｒに対する突出長、即ち、フランジ部５３において最も突出した頂部の直径から上記車輪径Ｒを減じた値であってもよい。

フランジ厚みＷｆは、例えば、フランジ部５３のうちレールに対して側面から当る部分の厚みである。フランジ厚みＷｆは、例えば、車輪径Ｒに予め定められた距離Ｄ２を加算した位置における、フランジ部５３の前記中心軸方向に沿った厚みであってもよい。

新しく製造された車輪５０の形状は、設計上の形状に従って製造されているため、少なくともフランジ高さＨｆと、フランジ厚みＷｆと、踏面勾配θと、車輪径Ｒとによって特定され得る。

ステップＳ１１における基準時の車輪５０の形状データは、走行による摩耗後の車輪５０の形状データであってもよい。基準時の車輪５０の形状データは、鉄道車両の過去の走行中に取得されたデータに基づいて推定されたデータであってもよい。当該データを推定するための処理例について説明する。

上記したように、摩耗後の車輪５０の形状は、例えば、フランジ高さＨｆと、フランジ厚みＷｆと、踏面勾配θと、車輪径Ｒとによって特定され得る。

図６は軌道１６における距離に、軌道１６における曲率の変化、台車２４の加速度（又はヨーレート）の変化及び台車２４の上下加速度の変化を対応付けた図である。なお、軌道１６における曲率の変化は、軌道の曲率情報を含む軌道の経路情報３６ａに基づく。軌道１６に対する台車２４の加速度（又はヨーレート）の変化及び台車２４の上下加速度の変化は、走行状態用センサ２８に検出されるデータに基づく。同図では、鉄道車両２０が直線経路から曲線経路を経て直線経路に進む様子が示される。曲線経路Ｑは、入口緩和曲線Ｑａと、円曲線Ｑｂと、出口緩和曲線Ｑｃとを含む。入口緩和曲線Ｑａは円曲線Ｑｂの曲率に向って徐々に曲率が大きくなる部分であり、円曲線Ｑｂでは最も大きい一定曲率が続く部分であり、出口緩和曲線Ｑｃは円曲線Ｑｂの曲率から徐々に曲率が小さくなる部分である。

フランジ厚みＷｆを推定する処理例について説明する。鉄道車両２０が入口緩和曲線Ｑａに進入すると、台車２４は遠心力によって入口緩和曲線Ｑａの外周側に振れ、フランジ部５３がレールに接触する。フランジ部５３が摩耗するほど、フランジ部５３がレールに接触する時期が遅くなる。よって、台車２４が曲線Ｑに進入した時点からのフランジ部５３がレールに接触する迄の距離が大きくなるほど、フランジ部５３の厚みは小さくなる。なお、台車２４が曲線Ｑに進入した時点からのフランジ部５３がレールに接触する迄の距離は、経路情報３６ａに基づき台車２４が曲線Ｑに進入した後、当該曲線Ｑの曲る方向とは逆側への台車加速度又は台車ヨーレートのピーク値が現れる位置を参照することで、特定され得る（図６におけるＡ１の囲み部分参照）。

また、鉄道車両２０が円曲線Ｑｂを走行する際には、内周側の車輪５０が径の小さい部分でレールに接し、外周側の車輪５０が径の大きい部分でレールに接することで、内周側と外周側との経路差が吸収される。ここで、フランジ部５３が摩耗しているほど、内周側と外周側との経路差の吸収可能量が大きくなる。よって、曲率半径の小さい円曲線Ｑｂにおいて、フランジ部５３が摩耗していない場合には、内外の経路差を十分に吸収できない可能性がある。この場合、内外の経路差を十分に吸収できなければ、車輪５０とレールとの間に滑りが発生し、この滑りに起因する左右方向又はヨー方向の振動が大きくなる。そこで、台車左右加速度又は台車ヨーレートの振動強度が小さくなるほど、フランジ部５３の厚みは小さいと考えることができる（（図６におけるＡ２の囲み部分参照）。振動強度は、前記周期成分における台車左右加速度又は台車ヨーレートの最大ピーク値、ピーク値の平均値、又は、実効値であってもよいし、一定区間の積分値であってもよい。なお、振動強度は、台車左右加速度又は台車ヨーレートを表す信号の強度で表現される。

そして、例えば、台車２４が曲線Ｑに進入した時点からのフランジ部５３がレールに接触する迄の距離及び円曲線Ｑｂにおける所定の周期成分における振動強度のうちの少なくとも１つのパラメータとフランジ部５３の厚みとを対応付けた参照テーブルを、理論的、実験的又は経験的法則から作成しておく。経路情報３６ａ及び走行状態用センサ２８に検出されるデータに基づいて前記パラメータの少なくとも１つを特定し、特定されたパラメータ及び前記参照テーブルに基づいてフランジ部５３の厚みを推定することができる。前記少なくとも１つパラメータからフランジ部５３の厚みを推定する数式が予め設定されていてもよい。

踏面勾配θを推定する処理例について説明する。鉄道車両２０が曲線Ｑを通った後、直線経路に進入すると、台車２４の左右振動が徐々に小さくなる。踏面勾配θが大きいほど、振動の収束が遅くなる。そこで、曲線Ｑから直線経路への進入時の左右の振動に応じた周期成分における振動強度が予め定められた基準値以下又は当該基準値を下回るまでの距離が大きくなるほど（つまり、振動が収束するまでの距離が大きくなるほど）、踏面勾配θが大きいと考えることができる（図６のＡ３の囲み部分参照）。振動強度は、前記周期成分における台車左右加速度又は台車ヨーレートのピーク値又は実効値であってもよいし、一定区間の積分値であってもよい。

そして、例えば、曲線Ｑから直線経路へ進入した時点から所定の周期成分における振動強度が予め定められた基準値以下又は当該基準値を下回るまでの距離と、踏面勾配θとを対応付けた参照テーブルを、理論的、実験的又は経験的法則から作成しておく。経路情報３６ａ及び走行状態用センサ２８に検出されるデータに基づいて振動が収束する迄の距離を特定し、特定された距離及び前記参照テーブルに基づいて踏面勾配θを推定することができる。前記振動が収束するまでの距離をパラメータとして踏面勾配θを推定する数式が予め設定されていてもよい。

車輪径Ｒを推定する処理例について説明する。走行状態用センサ２８に検出される台車上下方向加速度の変化には、車輪５０の回転に起因する周期的な波形が表れる。台車上下方向加速度の変化波形に表れるピーク値間の距離が小さくなるほど、車輪径Ｒは小さい。または、当該変化波形に含まれる周波数成分が小さいほど、車輪径Ｒは小さい。

そして、上下方向加速度の変化波形に表れるピーク値間の距離（図６の距離Ａ４参照）又は周波数成分に、車輪径Ｒを対応付けた参照テーブルを、理論的、実験的又は経験的法則から作成しておく。走行状態用センサ２８に検出されるデータに基づいて、台車上下方向加速度の変化波形に表れるピーク値間の距離又は当該波形に含まれる周波数成分を抽出し、求められたピーク値間の距離若しくは周波数成分と、参照テーブルとに基づいて、車輪径Ｒを求めることができる。ピーク値間の距離若しくは周波数成分をパラメータとして車輪径Ｒを推定する数式が予め設定されていてもよい。

車輪５０のフランジ部５３の頂部はレールに接触しないので摩耗しないと考えることができる。このため、上記のように車輪径Ｒが求められると、元のフランジ部５３の頂部の位置を基準にして、フランジ高さＨｆが特定され得る。

上記のように、走行状態データ１３８に基づいて、摩耗後の車輪５０の形状が、フランジ高さＨｆと、フランジ厚みＷｆと、踏面勾配θと、車輪径Ｒとによって特定され得る。図５において、車輪径Ｒと踏面勾配とに基づいて、踏面５２の一部が線５６ａによって表現され得る。また、フランジ厚みＷｆに基づいて、フランジ部５３の基端部のうち踏面５２側の部分が線５６ｂによって表現され得る。線５６ｂは、車輪５０に対して予め定められた角度傾く線分として表現されてもよい。また、フランジ部５３のうち頂部及び踏面５２とは反対側の部分は、摩耗せず、初期の形状を保っていると考えることができ、線５６ｃによって表現され得る。線５６ａ、５６ｂ、５６ｃの間５６ｅについては、スプライン補間等によって滑らかな線で繋ぐように補間することによって、基準時における車輪５０の形状が推定される。

なお、既に述べたように、基準時における車輪の形状データは、実測データであってもよい。また、鉄道車両２０の過去の走行状態データが判明している場合には、ステップＳ１２における処理と同様に、過去の走行状態データから摩耗量を推定し、新しく製造された車輪５０の形状データから摩耗量分を減らすことで、基準時における車輪５０の形状を推定してもよい。

ステップＳ１２において、将来時期における車輪５０の推定形状を演算する処理例について説明する。図７は将来時期における車輪５０の推定形状を演算する処理の一例を示すフローチャートである。図８は同処理におけるデータフローを示す図である。

ステップＳ２１において、本処理を行う最初の基準となる車輪形状がセットされる。初期にセットされる車輪形状は、上記基準時における車輪形状である。

次ステップＳ２２において、上記車輪形状と、軌道１６の経路情報３６ａと、走行速度情報３６ｂとに基づいて、鉄道車両２０の将来の走行中における、軌道１６に対する車輪５０の運動シミュレーション処理を実行する。

例えば、基準時から予め定められた一定の期間が推定期間に設定される。経路情報３６ａ及び走行ダイヤ情報３６ｃに基づいて、推定期間における代表的な複数の曲線種及び当該曲線における走行速度が抽出される。例えば、経路情報３６ａ及び走行ダイヤ情報３６ｃに基づいて、推定期間における走行回数が上位である曲線種が抽出される。また、抽出された各曲線種において、出現回数が上位である走行速度が抽出される。これにより、代表的な曲線種と走行速度との組合せが複数抽出される。

ここで、車輪の形状はステップＳ２１においてセットされた車輪形状であり、レールの形状は既知の形状であると考える。また、鉄道車両２０の質量、車輪５０とレールとの間の摩擦係数は、設計上又は実験的な知見から既知であると考える。これらの既知の条件、地表における物理的条件、曲線種が定める曲率、走行速度条件から、曲線種と走行速度との各組合せに対し、レールに対する車輪５０の挙動を推定することができる。より具体的には、レールに対して車輪５０がどの方向でどのような力を受けて動くかをシミュレーション処理することができる。

図９は運動解析シミュレーションのために入力されるデータの一例を示す図である。本例では、経路情報３６ａとして、Ｎｏ．１からＮｏ．６の各曲線の開始・終了キロ程（つまり、軌道１６の始点等を基準とする位置からの軌道１６の位置）、各曲線の入口緩和曲線長・曲り具合、各曲線の出口緩和曲線長・曲り具合、各曲線の円曲線長・曲り具合、各曲線のカント量、各曲線のスラック等が入力される。また、Ｎｏ．７に車輪形状が入力される。さらに、走行ダイヤ情報３６ｃとして、Ｎｏ．８のキロ程に対応した走行速度、Ｎｏ．９の推定期間中の走行ダイヤが入力される。曲線の曲り具合だけではなく、各曲線のカント量、各曲線のスラック等をも考慮してシミュレーションすることで、より正確なシミュレーションが可能となる。

このシミュレーション結果においては、車輪５０の中心軸方向における各位置において、レールと車輪５０との間における平面２軸方向の滑り量と当該平面２軸方向において車輪５０に発生する滑り方向の力とが演算される。また、車輪５０の中心軸方向における各位置において、レールと車輪との間における平面垂直軸の回転方向の滑り量と、当該平面垂直軸を中心として車輪５０に発生するトルクとが演算される。平面２軸方向は、重力方向に対して直交する水平方向であってもよく、平面垂直軸の方向は重力方向であってもよい。ここで、滑り量と滑り方向の力（回転方向の滑りである場合にはトルク）との積を、摩耗係数とする。２つの物体間で、滑り量が大きいほど摩耗量が大きくなり、また、滑り方向の力が大きいほど摩耗量が大きい。このため、摩耗係数は、摩耗のし易さを表す係数である。例えば、車輪５０の中心軸に沿った各位置において、レールと車輪５０との間における平面２軸方向の滑り量と車輪５０に発生する滑り方向の力との積の時間積分値と、レールと車輪５０との間における平面垂直軸の回転方向の滑り量と車輪に発生するトルクとの積の時間積分値とを演算し、両方の時間積分値を加算した値を、摩耗係数とすることができる。

代表的な曲線種と走行速度との各組合せに対して上記シミュレーション処理を実行することによって、曲線種別と走行速度との各組合せに対して、摩耗係数と摩耗箇所（車輪５０における中心軸に沿った方向各位置）とを対応付けた曲線速度－摩耗テーブルが作成される（図８参照）。

なお、処理の効率化のため、代表的な曲線種と走行速度との各組合せに対してシミュレーション処理を行うとしたが、鉄道車両２０の走行対象となる全ての曲線種と走行速度との各組合せに対してシミュレーション処理を実行してもよい。

次ステップＳ２３において、曲線速度－摩耗テーブル及び走行ダイヤ情報３６ｃに基づき、推定期間中における曲線による車輪５０の摩耗量を演算する。すなわち、摩耗係数は摩耗のし易さを表しているため、車輪が上記テーブルに規定された曲線と走行速度との条件を満たす毎に、当該テーブルによって定められる摩擦係数に応じた摩耗が発生する。摩耗量は、摩耗係数に対して正の相関がある量として演算されればよく、例えば、摩耗量は摩耗係数に対して単純比例する量又は多次関数的に増加する量として演算されてもよい。摩耗係数は、車輪５０の中心軸方向に沿って細分化された各部に対して定められており、摩耗量も、車輪５０の中心軸方向に沿って細分化された各部に対して算出される。

また、走行ダイヤ情報３６ｃに基づくことで、推定期間において、曲線種と走行速度との各組合せに対して車輪５０が走行する予定回数が特定される。上記摩耗量を、曲線種と走行速度との各組合せに対して車輪５０が走行する予定回数に応じて積算することによって、推定期間中において、曲線によって生じ得る摩耗量が演算される。

次ステップＳ２４において加減速による摩耗量が加算される。すなわち、走行ダイヤ情報３６ｃにおける車両速度に基づくことで、軌道１６の各位置における鉄道車両２０の加減速の有無及び量が特定される。加減速によって、レールに対して車輪５０が滑るため、その滑りによる摩耗量を加算する。

上記曲線速度－摩耗テーブルに規定された曲線種及び速度の組合せにおいて、加減速が生じる場合には、曲線速度－摩耗テーブルで定められる摩耗係数に一定値を加算したり、当該係数に１を超える係数を乗じたりして、加減速による摩耗量を加算してもよい。

上記軌道１６の直線箇所において加減速が生じる場合には、上記と同様に、運動解析シミュレーションを実行し、当該シミュレーション結果に基づいて、車輪の中心軸方向の各位置に摩耗係数を対応付けた直線－摩耗テーブルを作成しており、当該テーブルを参照して摩耗量を加算してもよい。

加減速の大きさが大きくなるほど、加減速による摩耗量の加算量が大きくなるように変更されてもよい。例えば、加減速の大きさに応じて、曲線速度－摩耗テーブルで定められる摩耗係数に加算又は乗じる値を変えてもよい。また、例えば、加減速の大きさに応じて、直線－摩耗テーブルを変更してもよい。

次ステップＳ２５において、推定期間が推定上限期限に達したか否かが判定される。推定上限期限は、予め設定された期限であり、例えば、経験的に転削を行うべき上限期限に設定される。推定期間が推定上限期限に達していない場合、ステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７では、ステップＳ２３及びＳ２４で求められた摩耗量に基づき、摩耗後の車輪形状が演算される。例えば、ステップＳ２１においてセットされた車輪形状に基づき、車輪の中心軸に沿った各位置において、ステップＳ２３及びＳ２４で求められた摩耗量分を減らしていくことによって、摩耗後の車輪形状が演算される。この演算結果が摩耗後の車輪形状として推定された形状となる。

この後、ステップＳ２１に戻る。２度目以降のステップＳ２１では、推定された摩耗後の車輪形状を、車輪形状としてセットする。

続く、ステップＳ２２からＳ２４において、推定された摩耗後の車輪形状を基準とし、前回の推定期間終了時から次の推定期間を対象として、シミュレーション処理及び摩耗量の演算がなされる。

ステップＳ２５において、推定期間が推定上限期限に達したと判定されると、ステップＳ２６に進む。推定期間が推定条件期間に達するまで、上記ステップＳ２１からＳ２５及びＳ２７の処理が繰返されることによって、複数の推定期間の各終了時における摩耗後の車輪形状が推定される。これにより、基準時から推定上限期間までの車輪形状の摩耗推移の演算が完了する。

なお、摩耗量の推定は、シミュレーション処理によって実行される必要は無い。例えば、鉄道車両２０が過去及び将来において類似する軌道を走行しており、かつ、過去における車輪５０の摩耗形状が実測され、または、過去の走行データから推測されているとする。このような場合には、過去における車輪５０の摩耗形状から、将来における車輪５０の摩耗形状を推定してもよい。

ステップＳ１３において、転削後における予測車輪径を演算する処理について説明する。図１０は転削後における予測車輪径を演算する処理を説明するための説明図である。

ステップＳ１２において、将来時期における摩耗後の車輪５０の形状が推定されている。図１０において摩耗後の車輪５０の形状が実線で示される。摩耗後の車輪５０の車輪径Ｒも、ステップＳ１２において求められている。

転削の目的は、車輪５０の形状を初期の形状に近づけることにあるため、転削による目標形状は予め決定されている。図１０において転削後の目標形状が２点鎖線で示されている。

将来時期における摩耗後の車輪５０の形状内に、転削後の目標形状の全てが包含されるように、転削後の目標形状の位置が設定される。当該位置における転削後の目標形状によって規定される車輪径が、磨耗後の車輪径ＲよりもＲａ減少した転削後の予測車輪径Ｒ－Ｒａである。

図１１は上記処理にて求められた走行距離に対する車輪径Ｒ、フランジ厚みＷｆ及びフランジ高さＨｆの変化を示す図である。走行距離に対する車輪径Ｒの変化としては、予測された摩耗量に基づく変化とは別に、各将来時期において転削を行った場合の予測車輪径を結ぶ線が示されている。

同図に示すように、走行距離が多くなるのに従って、車輪径Ｒ及びフランジ厚みＷｆが減少していき、フランジ高さＨｆが増加していくことが予測される。

なお、車輪径Ｒ、フランジ厚みＷｆ及びフランジ高さＨｆについては限度値が設定されている。限度値に対するフランジ厚みＷｆの差を裕度Ｗｆｍ（Ｌ）とし、限度値に対するフランジ高さＨｆの差を裕度Ｈｆｍ（Ｌ）とする。

図１０から、早期に転削を行うと、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）、Ｈｆｍ（Ｌ）が初期値に近い段階で転削が行われることになり、過剰に転削がなされる可能性があることが理解される。また、転削を遅らせると、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）、Ｈｆｍ（Ｌ）が限界値に近いてしまう可能性があることが理解される。

ステップＳ１４において転削回数Ｎｆを演算する処理について説明する。新製時から将来時期に対応するまでの走行距離Ｌを、１周期として転削を行うと仮定し、転削周期Ｌとする。この場合において、ステップＳ１３において求められた１転削サイクル当りの減少車輪径Ｒｄ（Ｌ）とする。新製時の車輪径Ｒｎは設計上の値として既知であり、最小限度値の車輪径Ｒｒも設定値として既知と考えることができる。すると、限度値を下回らない条件で車輪５０を使い切るまでの転削回数Ｎｆは、数１によって表される。

ステップＳ１５において車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する処理例について説明する。

車輪径Ｒが減少していくと、同距離走行時の車輪５０の回転数は増加する。そこで、車輪径Ｒの減少量に比例して摩耗量は増加するものと仮定すると、転削周期をＬとした場合の車輪寿命Ｔａｌｌは、数２によって表される。車輪寿命Ｔａｌｌは、転削周期Ｌの関数となる。

車輪ライフサイクルコストＣａｌｌは、車輪５０を使い切るまでの１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じたコストであると考えると、車輪ライフサイクルコストＣａｌｌは、次の数３によって定義され得る。

上記車輪ライフサイクルコストＣａｌｌに基づいてライフサイクルコスト評価値が定義される。ライフサイクルコスト評価値は、車輪ライフサイクルコストＣａｌｌそのものであってもよいし、車輪ライフサイクルコストＣａｌｌに対して正又は負の相関にある評価値であってもよい。

本実施形態では、数４に示すように、車輪ライフサイクルコストＣａｌｌを、車輪寿命Ｔａｌｌで除することによって、転削周期Ｌを変数とする評価関数Ｇ１を定義する。評価関数Ｇ１の演算結果は、転削周期Ｌとした場合の単位走行距離当りの車輪使用コストを表すコスト評価値となる。

評価関数Ｇ１を用いることで、例えば、複数の転削周期Ｌのそれぞれに対する、単位走行距離当りの車輪使用コストを演算し、転削周期Ｌと単位走行距離当りの車輪使用コスト等を総合的に考慮して、転削周期を含む転削計画を策定することができる。また、評価関数Ｇ１を最小化するようにＬを導出することによって、単位走行距離当たりの車輪使用コストが最小化される。

ところで、フランジ厚みＷｆとフランジ高さＨｆが限界値に近づくにつれて脱線の発生確率が高くなる。そこで、将来時期における車輪５０の推定形状に基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算してもよい。脱線可能性は、将来時期（転削周期Ｌ）における車輪５０の推定形状としてのフランジ高さＨｆとフランジ厚みＷｆとによって左右される。このため、フランジ高さＨｆとフランジ厚みＷｆとに基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算してもよい。この場合、当該脱線コスト評価値と車輪ライフサイクルコスト評価値とに基づいて、脱線可能性を考慮して車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両２０の総ライフサイクルコストを演算してもよい。

なお、上記車輪５０のライフサイクルは、転削周期Ｌで転削を行った場合において、車輪５０の加工、交換によって発生するコストである。車輪のライフサイクルコスト評価関数又は評価値は、当該車輪５０自体のライフサイクルコストを評価する関数又は値である。鉄道車両２０の総ライフサイクルコストは、車輪５０のライフサイクルコストを含み、さらに、転削周期Ｌで転削を行った場合において鉄道車両２０の運用に起因して発生する鉄道車両２０の運用コストを含むコストである。例えば、転削周期Ｌは、故障の発生率及び脱線率に影響を与えることが考えられ、故障の発生率及び脱線率が変動すれば、鉄道車両２０の運用コストも変動する。鉄道車両２０の総ライフサイクルコストは、車輪５０のライフサイクルコストに、鉄道車両２０の運用コストを考慮したコストである。鉄道の総ライフサイクルコスト評価関数又は評価値は、当該車輪５０自体のライフサイクルコスト評価関数又は値に、上記運用コストによる評価関数又は評価値を考慮した関数又は値である。

本実施形態では、脱線発生時に復旧などで必要とする費用をＣｄｒとし、数５に示す評価関数Ｇ２を定義する。なお、費用Ｃｄｒは、過去例等に基づいて設定されてもよい。評価関数Ｇ２の演算結果は、当該鉄道車両２０の総ライフサイクルコスト評価値となる。

評価関数Ｇ２は、数６に示すように定義されてもよい。

数５又は数６において、フランジ厚みＷｆに起因する脱線発生確率Ｐｗｆは、フランジ厚みＷｆに関する裕度Ｗｆｍ（Ｌ）が小さくなるほど大きくなる。脱線発生確率Ｐｗｆと裕度Ｗｆｍ（Ｌ）との関係は、例えば、過去の知見又はシミュレーション結果から求められ得る。例えば、図１２に示すように、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）が小さくなるにつれて脱線発生確率Ｐｗｆが徐々に大きくなり、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）が０に近づくと脱線発生確率Ｐｗｆが急に大きくなるような関係を持つことが考えられる。上記関係に基づく参照テーブルが事前に準備されており、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）から脱線発生確率Ｐｗｆが求められることが考えられる。

また、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）は、転削周期Ｌにおける摩耗した車輪５０のフランジ厚みＷｆと限度値との差である。このため、転削周期Ｌの時点における摩耗した車輪５０のフランジ厚みＷｆを演算すれば、裕度Ｗｆｍ（Ｌ）が演算される。このため、脱線発生確率Ｐｗｆは、転削周期Ｌによって特定されるフランジ厚みＷｆ（Ｌ）によって決る脱線発生確率Ｐｗｆ（Ｗｆ（Ｌ））であると考えることができる。

同様に、図１２に示すように、フランジ高さＨｆに起因する脱線発生確率ＰＨｆは、フランジ高さＨｆに関する裕度Ｈｆｍ（Ｌ）が小さくなるほど大きくなる。脱線発生確率ＰＨｆと裕度Ｈｆｍ（Ｌ）との関係は、例えば、過去の知見又はシミュレーション結果から求められ得る。例えば、図１２に示すように、裕度Ｈｆｍ（Ｌ）が小さくなるにつれて脱線発生確率ＰＨｆが徐々に大きくなり、裕度Ｈｆｍ（Ｌ）が０に近づくと脱線発生確率ＰＨｆが急に大きくなるような関係を持つことが考えられる。上記関係に基づく参照テーブルが事前に準備されており、裕度Ｈｆｍ（Ｌ）から脱線発生確率ＰＨｆが求められることが考えられる。

また、裕度Ｈｆｍ（Ｌ）は、転削周期Ｌにおける摩耗した車輪５０のフランジ高さＨｆと限度値との差である。フランジ高さＨｆは、転削周期Ｌにおける摩耗した車輪５０の車輪径Ｒによって求められる。このため、転削周期Ｌの時点における摩耗した車輪５０の車輪径Ｒを演算すれば、裕度Ｈｆｍ（Ｌ）が演算される。このため、脱線発生確率ＰＨｆは、転削周期Ｌによって特定されるフランジ高さＨｆ（Ｌ）によって決る脱線発生確率ＰＨｆ（Ｈｆ（Ｌ））であると考えることができる。

このため、評価関数Ｇ２も、転削周期Ｌの関数として表現され得る。評価関数Ｇ２を最小化するようにＬを導出することによって、脱線によるコストを考慮して、車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両２０の総ライフサイクルコストを最小化し得る転削周期Ｌを候補転削周期として導出することができる。

また、車輪５０にフラットな部分が生じたり、摩耗に伴う偏心が生じたりした場合には、台車２４の振動が増加し、台車２４の搭載部品や台車枠２５に故障が発生する可能性がある。台車２４の振動は、走行状態データ１３８に含まれる台車上下加速度データによって把握され得る。そこで、走行中における鉄道車両２０（ここでは台車２４）の振動データに基づき、振動によって発生する故障コスト評価値を演算してもよい。そして、車輪ライフサイクルコスト評価値と故障コスト評価値とに基づいて、振動による故障可能性を考慮して車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両２０の総ライフサイクルコストを演算してもよい。当該鉄道車両２０の総ライフサイクルコストは、転削周期Ｌで車輪５０を転削した場合に車輪５０の運用に起因して発生する鉄道車両２０の運用コストであって、車輪５０の１ライフサイクル当りのコストである。

本実施形態では、台車枠２５を含む各台車搭載部品に対して、振動増加分に対する故障確率を定義する。また、各部品価格と交換に要する費用（部品代と作業代とを含む）と故障時に鉄道車両２０の運行への影響により発生する損害の和と振動増加分に対する故障確率との積の和を、車輪寿命で除した値を、評価関数Ｇ１に加算した評価関数Ｇ３を定義する。評価関数Ｇ３が数７に示される。

なお、故障確率Ｐｃｃ，ｉは、基準時における台車振動度合い増加分に応じて決る値である。例えば、台車振動度合い増加分としては、新製時又は車輪転削後からの、特定周波数領域における振動実効値、振幅累積値及びp-p値の増加量のいずれかが採用されてもよい。

図１３に示すように、新製時又は車輪転削後からの台車振動度合い増加分が増加すると、故障確率が大きくなることが考えられる。

台車振動度合増加分は、予め定められた規格上の基準値からの超過分として把握されてもよい。上記と同様に、図１４に示すように、台車振動規格超過分が大きくなるほど、故障確率が漸増することが考えられる。

図１３又は図１４に示す関係が参照テーブルとして予め設定されていれば、上下加速度データに基づいて基準時における台車振動度合い増加分を求め、当該増加分から参照テーブルを参照することで、故障確率Ｐｃｃ，ｉが求められる。故障確率Ｐｃｃ，ｉは、各搭載部品及び台車枠２５に共通する確率であってもよいし、別々の確率であってもよい。

このように、評価関数Ｇ３も、転削周期Ｌの関数として表現され得る。評価関数Ｇ３を最小化するようにＬを導出することによって、振動による故障に起因するコストを考慮して、車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両２０の総ライフサイクルコストを最小化し得る転削周期Ｌを候補転削周期として導出することができる。

脱線によるコストと、台車振動増加によるコストとの両方を考慮した評価関数Ｇ４が、数８によって定義される。

評価関数Ｇ４を最小化するように転削周期Ｌを導出することによって、転削及び車輪５０の交換に要するコストと、脱線によるコストと、台車振動増加によるコストとの総和を最小化する候補転削周期Ｌを演算することができる。

図１５は端末装置１９０における処理例を示すフローチャートである。本処理は、プロセッサ１９２が端末側プログラム１９５に記述された命令を実行することによってなされる。

同図に示すように、ステップＳ３１において条件が入力される。条件は、上記評価関数Ｇ１からＧ４のいずれかを演算するための条件である。

図１６に端末装置１９０における表示装置１９７の表示画面例が示される。表示画面には、台車分解費用、車輪費用、車輪転削費用等を入力するための空欄が表示される。この欄への入力値に基づいて評価関数Ｇ１が求められる。表示画面には脱線発生時費用を入力するための空欄が表示される。この欄への入力値に基づくことで、評価関数Ｇ２も演算され得る。さらに、防振ゴム、ブレーキ装置、差圧弁等の台車搭載部品の交換コストを入力するための空欄が表示される。また、台車搭載部品に対する故障確率を設定するための「設定」ボタンが設けられる。「設定」ボタンを選択することによって、故障確率設定のための画面が表示される。故障確率の設定は、例えば、台車振動増加度合を横軸とし故障率を縦軸とするグラフにおいて、故障率を示す線が通過する複数のポイントを指定することによってなされる。表示画面には、既存の転削周期を設定する欄が設けられる。

上記表示画面を利用することによって、ステップＳ３１における条件入力がなされる。

次ステップＳ３２において最適化実行指令が有ったか否かが判定される。例えば、表示画面における「最適化実行」ボタンがクリックされると、最適化実行指令有りと判定され、ステップＳ３３に進む。最適化実行指令無しと判定されると、ステップＳ３１に戻り、条件入力を受付ける。

ステップＳ３３では、入力された条件を転削計画支援装置１３０に送信する。これにより、転削計画支援装置１３０は、端末装置１９０において入力された条件に基づいて、上記各処理を実行する。例えば、評価関数Ｇ４に基づいて、評価関数Ｇ４を最小化する候補転削周期を演算する。当該評価関数Ｇ４に基づいて、候補転削周期における評価値を演算する。なお、既存の転削周期を設定する欄が設けられる場合、評価関数Ｇ４に基づいて、既存の転削周期に対する評価値を演算する。処理後、転削計画支援装置１３０から端末装置１９０に演算結果が送信される。評価関数Ｇ４を最小化する転削周期Ｌは、例えば、複数の転削周期に基づいて総当りによって求められてもよい。

ステップＳ３４では、転削計画支援装置１３０からの演算結果の受信が有ったかが判定される。受信有りと判定されると、次ステップＳ３５に進み。

ステップＳ３５では結果が表示される。例えば、図１６に示すように、候補転削周期が、最適化転削周期として表示されてもよい。表示された最適化転削周期は、本支援装置が提案する提案転削周期である。この際、最適化転削周期で転削を行った場合の評価値と、既存の転削周期で転削を行った場合の評価値との差分に基づく改善値と、最適化により期待できる改善効果として表示してもよい。図１４では、１日値のコスト改善効果が表示されている。この後、処理を終了する。条件の修正又は再入力により、上記処理が繰返されてもよい。

このように構成された車輪の転削計画支援装置１３０、車輪の転削計画支援システム１００及び車輪の転削計画支援方法によると、基準時における車輪５０の形状データと予定走行データ３６とに基づいて、各将来時期における車輪５０の推定形状を演算し、この推定形状に基づいて、各将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算する。この予測車輪径に基づいて、車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する。この車輪ライフサイクルコスト評価値に基づいて、鉄道車両２０における車輪５０の転削計画の適正化が実施され得る。例えば、車輪ライフサイクルコスト評価値を最小化する転削周期Ｌ演算することで、車輪ライフサイクルコストを最小化し得る転削周期Ｌを提案することができる。

車輪５０の形状データとしては、フランジ高さと、フランジ厚みと、踏面勾配と、車輪径とを含むデータとすることで、車輪５０の推定形状を適切に演算できる。

予定走行データ３６としては、軌道１６の経路情報と、走行速度情報とを含むデータとすることで、鉄道車両２０の将来の走行中において、軌道１６に対する車輪５０の挙動を推定することができる。これにより、摩耗に起因する車輪５０の推定形状を適切に演算できる。

また、複数の将来時期に対して車輪ライフサイクルコスト評価値を演算することによって、複数の将来時期に応じた複数の転削周期Ｌを候補として、車輪ライフサイクルコストの適正化が検討され得る。

車輪ライフサイクルコスト評価値と脱線コスト評価値とに基づいて、将来時期に応じた転削周期Ｌで車輪５０を転削した場合に当該車輪の運用に起因して発生する、車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算することによって、脱線コストを評価して、ライフサイクルコストの適正化を図ることができる。

この際、車輪５０の推定形状としてのフランジ高さとフランジ厚みとに基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算することによって、脱線コスト評価値を適切に演算できる。

車輪ライフサイクルコスト評価値と故障コスト評価値とに基づいて、将来時期に応じた転削周期で前記車輪を転削した場合に当該車輪５０の運用に起因して発生する、車輪５０の１ライフサイクル当りの、鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算するため、振動による故障コストを評価して、ライフサイクルコストの適正化を図ることができる。

総ライフサイクルコストが、転削周期Ｌを変数とする評価関数Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４によって定義されていれば、総ライフサイクルコストを最小化する候補転削周期が容易に演算され得る。

また、鉄道車両２０の実際の走行状態データ１３８に基づくことによって、基準時における車輪５０の形状データを容易に推定することができ、車輪５０の形状を実測する作業を減らすことができる。

また、基準時における車輪５０の形状データと、基準時以降の鉄道車両２０の予定走行データとに基づけば、鉄道車両の将来の走行中における、軌道に対する車輪の挙動を推定することができる。この推定された挙動に基づいて、軌道１６と車輪５０との間における滑り量と滑り方向の力等に基づいて摩耗量を演算して、車輪５０の推定形状を演算することができる。

表示装置４２、１９７に、車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく提案転削周期が表示されるため、提案転削周期を容易に確認することができる。

端末装置１９０が通信網１３を介して転削計画支援装置１３０に接続されており、端末装置１９０の入力部１９６を介して車輪の加工、交換コストの入力を受付けられると、その入力内容―が転削計画支援装置１３０に送信される。転削計画支援装置１３０の処理結果が端末装置１９０に送信されると、転削計画支援装置１３０の演算結果である車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像が表示装置１９７に表示される。このため、転削計画支援装置１３０から離れた遠隔地でも、車輪５０の加工、交換コストを入力し、車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像を視認することができる。

｛付記｝
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

本明細書及び図面は下記の各態様を開示する。

第１の態様は、軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援装置であって、基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する処理部を備える、車輪の転削計画支援装置である。

第１の態様によると、車輪の形状データと、予定走行データとに基づいて、基準時以降の少なくとも１つの将来時期における車輪の推定形状を演算し、この推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、この車輪転削後の予測車輪径に基づいて、車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する。この車輪ライフサイクルコスト評価値に基づいて、鉄道車両における車輪の転削計画の適正化がなされ得る。

第２の態様は、第１の態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記車輪の形状データは、フランジ高さと、フランジ厚みと、踏面勾配と、車輪径とを含むものである。これにより、フランジ高さと、フランジ厚みと、踏面勾配と、車輪径とを含む形状データに基づいて、車輪の推定形状を適切に演算できる。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記予定走行データは、軌道の経路情報と、走行速度情報とを含むものである。これにより、摩耗に起因する車輪の推定形状を適切に演算できる。

第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記少なくとも１つの将来時期として、複数の将来時期に対する演算を実行するものである。これにより、複数の将来時期を候補として、鉄道車両における車輪のライフサイクルコストの適正化が検討され得る。

第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状に基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算し、前記車輪ライフサイクルコスト評価値と前記脱線コスト評価値とに基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に当該車輪の運用に起因して発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの、前記鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算するものである。これにより、脱線コストを評価して、ライフサイクルコストの適正化を図ることができる。

第６の態様は、第５の態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記車輪の推定形状としてのフランジ高さとフランジ厚みとに基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算するものである。この場合、フランジ高さとフランジ厚みとに基づくことで、脱線コスト評価値を適切に演算できる。

第７の態様は、第１から第６のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記鉄道車両の走行中における前記鉄道車両の振動データに基づき、振動によって発生する故障コスト評価値を演算し、前記車輪ライフサイクルコスト評価値と前記故障コスト評価値とに基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に当該車輪の運用に起因して発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの、前記鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算するものである。この場合、振動による故障コストを評価して、ライフサイクルコストの適正化を図ることができる。

第８の態様は、第５から第７のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記鉄道車両の総ライフサイクルコストが、前記転削周期を変数とする評価関数によって定義されており、前記処理部は、複数の前記転削周期のうち、前記評価関数を最小化する周期を、候補転削周期として演算するものである。これにより、総ライフサイクルコストを最小化する候補転削周期が演算される。

第９の態様は、第１から第８のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記鉄道車両の走行状態データに基づいて、前記基準時における前記車輪の形状データを推定するものである。これにより、車輪の形状を実測する作業を減らすことができる。

第１０の態様は、第１から第９のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部は、前記基準時における前記車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記鉄道車両の将来の走行中における、軌道に対する車輪の挙動を推定し、推定された挙動に基づいて、前記車輪の各位置において、前記軌道と前記車輪との間における平面２軸方向の滑り量と前記車輪に発生する滑り方向の力との積の時間積分値と、前記軌道と前記車輪との間における平面垂直軸の回転方向の滑り量と車輪に発生するトルクとの積の時間積分値を演算して、前記将来時期における前記車輪の形状データを推定するものである。これにより、鉄道車両の将来の走行中における車輪の挙動に基づく滑り量と摩擦力の積に基づいて、前記車輪の推定形状を適切に演算することができる。

第１１の態様は、第１から第１０のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置であって、前記処理部による演算結果に基づいて、前記車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく提案転削周期を表示する表示装置を備えるものである。これにより、提案転削周期を視認することができる。

第１２の態様に係る車輪の転削計画支援システムは、第１から第１１のいずれか１つの態様に係る車輪の転削計画支援装置と、通信網を介して前記車輪の転削支援装置と通信可能に接続され、前記車輪の加工、交換コストの入力を受付ける入力受付部と、前記車輪の転削計画支援装置における処理部の演算結果である前記車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像を表示する表示装置とを含む端末装置と、を備える。これにより、転削計画支援装置から離れた遠隔地でも、前記車輪の加工、交換コストを入力し、車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像を視認することができる。

第１３の態様は、軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援方法であって、（ａ）基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、（ｂ）前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、（ｃ）前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算するものである。

第１３の態様によると、車輪の形状データと、予定走行データとに基づいて、基準時以降の少なくとも１つの将来時期における車輪の推定形状を演算し、この推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、この車輪転削後の予測車輪径に基づいて、車輪ライフサイクルコストを演算する。この車輪ライフサイクルコスト評価値に基づいて、鉄道車両におけるライフサイクルコストの適正化がなされ得る。

１３ 通信網
１６ 軌道
２０ 鉄道車両
２４ 台車
２５ 台車枠
２８ 走行状態用センサ
２９ 通信装置
３０、１３０ 転削計画支援装置
３２、１３２ プロセッサ
３６ 予定走行データ
３６ａ 経路情報
３６ｂ 走行速度情報
３６ｃ 走行ダイヤ情報
３７ コストデータ
４０ 入力部
４２ 表示装置
５０ 車輪
５２ 踏面
５３ フランジ部
６８ 通信装置
１００ 転削計画支援システム
１３８ 走行状態データ
１９０ 端末装置
１９６ 入力部
１９７ 表示装置
１９８ 通信装置

Claims (13)

1. 軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援装置であって、
   基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する処理部を備える、車輪の転削計画支援装置。
2. 請求項１に記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記車輪の形状データは、フランジ高さと、フランジ厚みと、踏面勾配と、車輪径とを含む、車輪の転削計画支援装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記予定走行データは、軌道の経路情報と、走行速度情報とを含む、車輪の転削計画支援装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記処理部は、前記少なくとも１つの将来時期として、複数の将来時期に対する演算を実行する、車輪の転削計画支援装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記処理部は、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状に基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算し、前記車輪ライフサイクルコスト評価値と前記脱線コスト評価値とに基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に当該車輪の運用に起因して発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの、前記鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算する、車輪の転削計画支援装置。
6. 請求項５に記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記処理部は、前記車輪の推定形状としてのフランジ高さとフランジ厚みとに基づいて、脱線によって発生する脱線コスト評価値を演算する、車輪の転削計画支援装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記処理部は、前記鉄道車両の走行中における前記鉄道車両の振動データに基づき、振動によって発生する故障コスト評価値を演算し、前記車輪ライフサイクルコスト評価値と前記故障コスト評価値とに基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に当該車輪の運用に起因して発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの、前記鉄道車両の総ライフサイクルコストを演算する、車輪の転削計画支援装置。
8. 請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記鉄道車両の総ライフサイクルコストが、前記転削周期を変数とする評価関数によって定義されており、
   前記処理部は、複数の前記転削周期のうち、前記評価関数を最小化する周期を、候補転削周期として演算する、車輪の転削計画支援装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
   前記処理部は、前記鉄道車両の走行状態データに基づいて、前記基準時における前記車輪の形状データを推定する、車輪の転削計画支援装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の車輪の転削計画支援装置であって、
    前記処理部は、前記基準時における前記車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記鉄道車両の将来の走行中における、軌道に対する車輪の挙動を推定し、推定された挙動に基づいて、前記車輪の各位置において、前記軌道と前記車輪との間における平面２軸方向の滑り量と前記車輪に発生する滑り方向の力との積の時間積分値と、前記軌道と前記車輪との間における平面垂直軸の回転方向の滑り量と車輪に発生するトルクとの積の時間積分値を演算して、前記将来時期における前記車輪の形状データを推定する、車輪の転削計画支援装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１つの記載の車輪の転削計画支援装置であって、
    前記処理部による演算結果に基づいて、前記車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく提案転削周期を表示する表示装置を備える、車輪の転削計画支援装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１つの記載の車輪の転削計画支援装置と、
    通信網を介して前記車輪の転削支援装置と通信可能に接続され、前記車輪の加工、交換コストの入力を受付ける入力受付部と、前記車輪の転削計画支援装置における処理部の演算結果である前記車輪ライフサイクルコスト評価値に基づく画像を表示する表示装置とを含む端末装置と、
    を備える車輪の転削計画支援システム。
13. 軌道を走行する鉄道車両における車輪の転削計画支援方法であって、
    （ａ）基準時における前記鉄道車両の車輪の形状データと、前記基準時以降の前記鉄道車両の予定走行データとに基づいて、前記基準時以降の少なくとも１つの将来時期における前記車輪の推定形状を演算し、
    （ｂ）前記推定形状に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径を演算し、
    （ｃ）前記少なくとも１つの将来時期における車輪転削後の予測車輪径に基づいて、前記少なくとも１つの将来時期に応じた少なくとも１つの転削周期で前記車輪を転削した場合に発生する、前記車輪の１ライフサイクル当りの加工、交換コストに応じた車輪ライフサイクルコスト評価値を演算する、車輪の転削計画支援方法。

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