JP2657598B2 - 鉄道車両の異常動揺検知方法 - Google Patents

鉄道車両の異常動揺検知方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ヨーダンパーを使用
した鉄道車両の異常動揺を検知する検知方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の高速用鉄道車両には、ほとんどが
ヨーダンパーを使用した車両が採用されている。このヨ
ーダンパーは前後台車の左右側において車体と台車の間
に設けられ、車体、台車のヨー方向力の減衰を司どって
いる。ヨーダンパーが正常に働いているときは、種々の
外乱による車両への影響がヨーダンパーの減衰力により
抑制され、車両の蛇行動安定性が向上し、安全な高速走
行が確保される。ヨーダンパーが油漏れなどにより故障
したり、あるいは脱落するなどの異常が生じた場合に
は、台車に固有の振動が現れるため、走行が不安定とな
り高速走行は非常に危険となる。しかし、現在このヨー
ダンパーの異常(以下「ヨーダンパーフェール」と記
す)を検知する方法は確立されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、高速走
行中の車両のヨーダンパーフェールの検知方法は確立さ
れておらず、ヨーダンパーフェールの生じた車両の高速
走行は非常に危険であった。この発明は、上記の現状に
鑑み、高速走行中の車両に生じたヨーダンパーフェール
を自動的に検知する検知方法を提供するものである。更
に、このヨーダンパーフェールの検知信号に基づき、乗
務員または車両を総合的に監視・制御する中央指令室等
からの操作により、車両の安全な走行を確保することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、ヨーダンパーを使用している鉄道車両
において、台車の左右方向の振動加速度と振動数、また
はヨー方向の振動加速度と振動数、あるいは左右方向と
ヨー方向の両方の振動加速度と振動数を測定して、ヨー
ダンパーフェールを検知することを特徴とする鉄道車両
の異常動揺検知方法である。
【0005】
【作用】鉄道車両のヨーダンパーフェールは、台車の左
右方向の振動加速度と振動数を測定することにより検知
できる。まず、図6と図7に示すように、ヨーダンパー
正常時(図6の場合)とヨーダンパーフェール時(図7
の場合)の台車の左右方向の振動加速度は、その波形に
おいて差が認められるものの、その大きさにおいては顕
著な相違が認められない。しかしながら、台車の左右方
向の振動加速度にバンドパスフィルタをかけることによ
って、ヨーダンパーフェールを検知することができる。
図8と図9は、それぞれヨーダンパー正常時(図6の場
合)とヨーダンパーフェール時(図7の場合)の台車の
左右方向の振動加速度に、ヨーダンパーフェール時の固
有周波数帯域のバンドパスフィルターをかけて得られる
振動加速度である。このように、バンドパスフィルタを
かけた後のヨーダンパー正常時(図8の場合)とヨーダ
ンパーフェール時(図9の場合)の台車の左右方向の振
動加速度は、それぞれ大きく異なるので、振動加速度に
よってもヨーダンパーフェールの検知が可能となる。
【0006】また、図10と図11に示すように、ヨー
ダンパー正常時(図10の場合)とヨーダンパーフェー
ル時(図11の場合)の台車の左右方向の振動数は大き
く異なる。このように、ヨーダンパーフェール時には、
その台車に固有の左右方向の振動数があり、その振動数
がヨーダンパー正常時のものと大きく異なるので、振動
数によるヨーダンパーフェールの検知が可能となる。
【0007】ヨーダンパーフェールを検知するには、上
述したように、台車の左右方向の振動加速度または振動
数のいずれか一方で判断することができるが、その両方
を組み合わせて判断してもよい。
【0008】一方、鉄道車両のヨーダンパーフェール
は、台車のヨー方向の振動加速度と振動数を測定するこ
とによっても検知できる。図12と図13に示すよう
に、ヨーダンパー正常時(図12の場合)とヨーダンパ
ーフェール時(図13の場合)の台車のヨー方向の振動
加速度は、その波形において差が認められるものの、そ
の大きさには顕著な相違が認められない。そこで、台車
の左右方向の振動加速度の場合と同様に、台車のヨー方
向の振動加速度に、ヨーダンパーフェール時の固有周波
数帯域のバンドパスフィルタをかけると、図14と図1
5に示すように、台車のヨー方向の振動加速度には大き
な差が認められ、振動加速度によりヨーダンパーフェー
ルを検知することができる。
【0009】また、図16と図17に示すように、ヨー
ダンパー正常時(図16の場合)とヨーダンパーフェー
ル時(図17の場合)の台車のヨー方向の振動数は大き
く異なる。このように、ヨーダンパーフェール時には、
その台車に固有のヨー方向の振動数があり、その振動数
がヨーダンパー正常時のものと大きく異なるので、振動
数によるヨーダンパーフェールの検知が可能となる。
【0010】ヨーダンパーフェールを検知するには、上
述したように、台車のヨー方向の振動加速度または振動
数のいずれか一方で判断することができるが、その両方
を組み合わせて判断することもできる。
【0011】また、ヨーダンパーフェールを検知するに
は、上述したように、台車の左右方向あるいは台車のヨ
ー方向のいずれか一方の振動加速度または振動数若しく
は振動加速度と振動数とで判断することができるが、台
車の左右方向と台車のヨー方向の両方の振動加速度また
は振動数若しくは振動加速度と振動数とを組み合わせて
判断することもできる。
【0012】ヨーダンパーフェールを検知するには、上
述したように、ヨーダンパー正常時の測定値とヨーダン
パーフェール時の測定値とを比較して判断するのである
が、比較の基準値はヨーダンパー正常時の測定値であっ
ても、あるいはヨーダンパーフェール時の測定値であっ
てもよい。すなわち、ヨーダンパー正常時の測定値を予
め入力しておき、車両の走行中に得られる実測値と、予
め入力したヨーダンパー正常時の基準値とを比較しても
よい。また、その逆に、ヨーダンパーフェール時の測定
値を予め入力しておき、車両の走行中に得られる実測値
と、予め入力したヨーダンパーフェール時の基準値とを
比較してもよいのである。
【0013】
【実施例】この発明におけるヨーダンパーフェールを検
知する方法は、図4と図5に示すように、前後の台車
1、10に設置された台車の左右方向用振動加速度計3
および台車のヨー方向用振動加速度計4の各種振動加速
度計5からの検知信号を増幅器6を介した後A/D変換
器7でA/D変換して演算器8に入力し、ここでバンド
パスフィルタをかけて、振動加速度の極大値を求めた
り、または/および周波数解析をして固有の振動数を求
めたりした後、予め入力されている基準値と比較して、
異常と判断した場合には、フェール信号を出し、警報器
9により警報を発するものである。以下、ヨーダンパー
フェールを検知する各検知方法をフローチャートにより
説明する。
【0014】実施例1 台車の左右方向の振動加速度の測定による場合のフロー
チャートの一例を図1に示す。図4に示すように、前後
の台車1、10に設けた台車の左右方向用振動加速度計
3と車上に設けた演算器8を増幅器6を介して電気的に
接続して設置し、一方演算器8からのフェール信号を受
けるように警報器9を接続する。演算器8には、予めヨ
ーダンパーフェール時の振動から求めた基準値(振動加
速度と振動数)が入力されている。走行中に台車の左右
方向用振動加速度計3により測定された振動加速度は演
算器8に入力され、ヨーダンパーフェール時に発生する
周波数帯域のバンドパスフィルタをかける。演算器8で
は振動加速度の極値adを求めて基準値ab(図9の場
合には0.4G)と比較したり、および/または振動数
fdが基準値である最小値fmin(図11の場合には3
Hz)と最大値fmax(図11の場合には5Hz)の中
にあるかどうかを判断し、入っておればフェール信号を
発し、警報器9により異常を知らせる。なお、フェール
信号が発せられた際、車両を安全な速度域まで減速させ
れば、ヨーダンパーフェール発生後も車両を走行させる
ことができる。
【0015】実施例2 台車のヨー方向の振動加速度の測定による場合のフロー
チャートの一例を図2に示す。図4に示すように、前後
の台車1、10にそれぞれ一対の台車のヨー方向用振動
加速度計4を設置し、実施例1の場合と同様に増幅器6
を介して車上に設けた演算器8に電気的に接続する。演
算器8には、予めヨーダンパーフェール時の振動から求
めた基準値(振動加速度と振動数)が入力されている。
また、車両の走行中に台車に設けた一対のヨー方向用振
動加速度計4により測定された振動加速度は演算器8に
入力され、2つの振動加速度を演算することにより、ヨ
ー方向の振動加速度を算出する。演算器8においてヨー
ダンパーフェール時に発生する周波数帯域のバンドパス
フィルタをかけ、振動加速度の極値acを求めて基準値
ae(例えば図15の場合は0.2G)を超えているか
どうか、および/または振動数Fcが基準値であるF
min(図17の場合は3Hz)とFmax(図17の場合は
5Hz)の中にあるかどうかを判断し、入っておればフ
ェール信号を発し、警報器9により異常を知らせる。
【0016】実施例3 台車の左右方向の振動加速度と台車のヨー方向の振動加
速度の両方を測定してフェール検知を行う場合のフロー
チャートの一例を図3に示す。この場合の装置は、図4
に示すように、前後の台車1、10に左右方向用振動加
速度計3と左右一対のヨー方向用振動加速度計4を、車
上に設けた演算器8に増幅器6を介して電気的に接続す
る。演算器8には、予めヨーダンパーフェール時の振動
から求めた基準値(振動加速度と振動数)が入力されて
いる。走行中に測定された台車の左右方向の振動加速度
と台車のヨー方向の振動加速度の両方を演算器8に入力
し、演算器8においてヨーダンパーフェール時に発生す
る周波数帯域のバンドパスフィルタをかける。その後、
台車の左右方向の振動加速度の極値adが基準値abを
超えるかどうか、および/または台車のヨー方向の振動
加速度の極値acが基準値aeを超えるかどうか、およ
び/または車両の左右方向の振動数fdが基準値である
minとfmaxの中にあるかどうか、および/または車体
のヨー方向の振動数Fcが基準値であるFminとFmax
中にあるかどうかを判断し、入っておればフェール信号
を発し警報器9により異常を知らせる。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、鉄道車両のどの台車
に設けたヨーダンパーが異常であるかがわかり、さらに
ヨーダンパーに異常が起き異常動揺が発生したとき、直
ちに検知し、その検知信号に基づいて乗務員または中央
指令室等からの操作により安全な速度まで減速すること
により、ヨーダンパーフェール時の事故を未然に防止
し、車両の安全走行を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】台車の左右方向の振動加速度によるヨーダンパ
ーフェールを検知する方法の一例を示すフローチャート
である。
【図2】台車のヨー方向の振動加速度によるヨーダンパ
ーフェールを検知する方法の一例を示すフローチャート
である。
【図3】台車の左右方向の振動加速度と台車のヨー方向
の振動加速度によるヨーダンパーフェールを検知する方
法の一例を示すフローチャートである。
【図4】台車の左右方向用およびヨー方向用振動加速度
計の配置例を示すヨーダンパーフェール検知装置の説明
図である。
【図5】この発明の検知方法を実施するための検知装置
の一例を示すブロック図である。
【図6】ヨーダンパー正常時の台車の左右方向の振動加
速度を示す図である。
【図7】ヨーダンパーフェール時の台車の左右方向の振
動加速度を示す図である。
【図8】図6に示す振動加速度をヨーダンパーフェール
時の固有周波数帯域のバンドパスフィルタをかけた振動
加速度を示す図である。
【図9】図7に示す振動加速度をヨーダンパーフェール
時の固有周波数帯域のバンドパスフィルタをかけた振動
加速度を示す図である。
【図10】ヨーダンパー正常時の台車の左右方向の振動
加速度の周波数解析図である。
【図11】ヨーダンパーフェール時の台車の左右方向の
振動加速度の周波数解析図である。
【図12】ヨーダンパー正常時の台車のヨー方向の振動
加速度を示す図である。
【図13】ヨーダンパーフェール時の台車のヨー方向の
振動加速度を示す図である。
【図14】図12に示す振動加速度をヨーダンパーフェ
ール時の固有周波数帯域のバンドパスフィルタをかけた
振動加速度を示す図である。
【図15】図13に示す振動加速度をヨーダンパーフェ
ール時の固有周波数帯域のバンドパスフィルタをかけた
振動加速度を示す図である。
【図16】ヨーダンパー正常時の台車のヨー方向の振動
加速度の周波数解析図である。
【図17】ヨーダンパーフェール時の台車のヨー方向の
振動加速度の周波数解析図である。
【符号の説明】
1,10 台車 2 車体 3 台車の左右方向用振動加速度計 4 台車のヨー方向用振動加速度計 5 各種振動加速度計 6 増幅器 7 A/D変換器 8 演算器 9 警報器 ad,ac 振動加速度の極値 ab,ae 基準値 fd,Fc 振動数
フロントページの続き (72)発明者 根来 尚志 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 石川 龍太郎 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヨーダンパーを使用している鉄道車両に
    おいて、台車の左右方向の振動加速度と振動数、または
    ヨー方向の振動加速度と振動数、あるいは左右方向とヨ
    ー方向の両方の振動加速度と振動数を測定して、ヨーダ
    ンパーフェールを検知することを特徴とする鉄道車両の
    異常動揺検知方法。
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DE102007024066B4 (de) * 2007-05-22 2017-06-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Drehgestell eines Schienenfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Fehlerüberwachung von Fahrwerkskomponenten
CN106552824B (zh) * 2015-09-28 2018-12-07 宝山钢铁股份有限公司 基于信号自相关性的轧机辊系故障自动判断方法及系统

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