JP2657599B2 - 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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【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、図7お
よび図9に例示する車体の前後方向の振動加速度の波形
例およびその周波数解析例でわかるように、車体の前後
方向の振動はほとんど発生しない。すなわち、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
が確保されているのである。
【0003】上記のごとく、ヨーダンパーが正常に作動
しているときは安全な高速走行ができるが、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、図8および図10に例示す
る車体の前後方向の振動加速度の波形例およびその周波
数解析例でわかるように、車両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。
【0004】
【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。
【0005】
【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、車体の前後方向の振動加速度と振動数、また
は左右方向の振動加速度と振動数、あるいは前後方向と
左右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。
【0006】
【作用】鉄道車両のヨーダンパーフェールは、車体の前
後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7と図8に示すように、ヨーダンパー
正常時(図7の場合)とヨーダンパーフェール時(図8
の場合)の車体の前後方向の振動加速度は大きく異な
る。このように、ヨーダンパーフェール時には、この車
体に固有の前後方向の振動加速度があり、その振動加速
度がヨーダンパー正常時のものと大きく異なるので、振
動加速度によるヨーダンパーフェールの検知が可能とな
る。
【0007】また、ヨーダンパー正常時には、図7に示
すとおり、車体の前後方向の振動がほとんどないので、
図9の周波数解析図に示すように、顕著な波形が現れな
い。しかし、ヨーダンパーフェール時には、図10の周
波数解析図に示すように、顕著な波形が現れ、その車体
に固有の前後方向の振動数がある。このように、ヨーダ
ンパーフェール時には、車体に固有の前後方向の振動数
が存在するので、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。
【0008】更に、図11と図12に示すように、車体
の前後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11と図12は、それぞれヨーダンパー正常
時(図7の場合)とヨーダンパーフェール時(図8の場
合)の車体の前後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。すなわち、ヨーダンパ
ー正常時(図11の場合)とヨーダンパーフェール時
(図12の場合)のバンドパスフィルタをかけた車体の
前後方向の振動加速度は、それぞれ大きくことなるので
ヨーダンパーフェールを検知することができるのであ
る。
【0009】ヨーダンパーフェールを検知するには、上
述したように、車体の前後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。
【0010】一方、鉄道車両のヨーダンパーフェール
は、車体の左右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。まず、図13と図14に示す
ように、ヨーダンパー正常時(図13の場合)とヨーダ
ンパーフェール時(図14の場合)の車体の左右方向の
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。
そこで、図11と図12に示したものと同様に、車体の
左右方向の振動加速度にバンドパスフィルタをかける
と、図15と図16、若しくは図17と図18に示すよ
うに、車体の左右方向の振動加速度が大きく異なるの
で、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。
【0011】図15と図16は、それぞれヨーダンパー
正常時(図13の場合)とヨーターンパーフェール時
(図14の場合)の車体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り、また図1
7と図18は、それぞれヨーダンパー正常時(図13の
場合)とヨーダンパーフェール時(図14の場合)の車
体の左右方向の振動加速度に、ヨーダンパー正常時の固
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。すなわち、ヨーダンパー正常時(図
15の場合)とヨーダンパーフェール時(図16の場
合)、若しくはヨーダンパー正常時(図17の場合)と
ヨーダンパーェール時(図18の場合)のバンドパスを
かけた車体の左右方向の振動加速度は、それぞれ大きく
異なるので、ヨーダンパーフェールを検知することがで
きるのである。
【0012】また、図19と図20に示すように、ヨー
ダンパー正常時(図19の場合)とヨーダンパーフェー
ル時(図20の場合)の車体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、
その車体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。
【0013】ヨーダンパーフェールを検知するには、上
述したように、車体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。
【0014】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、車体の前後方向あるいは車体の左
右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、車
体の前後方向と車体の左右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
判断してもよい。
【0015】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。
【0016】
【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、各種振動加速度計からの検知信号を増幅
器を介した後A/D変換して演算器に入力し、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、フェール信号を出すもの
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。
【0017】実施例1 車体の前後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
の台車にヨーダンパー5を設けた車体6の床面中央下に
車体の前後方向用振動加速度計3と演算器1を電気的に
接続して設置し、一方運転席7には警報器2を設け演算
器1からのフェール信号を受けるように接続する。演算
器1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
行中に車体の前後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1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1では振動加速度の極値adを求めて基準
値ab(図8の場合には0.1G)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
10の場合には3Hz)と最大値fmax(図10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、運転席7の警報器2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。
【0018】実施例2 車体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2に示す。図5に示すように、車体
6の床面下の前後端部に車体の左右方向用振動加速度計
4を設置し、実施例1の場合と同様に演算器1に電気的
に接続する。演算器1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、車両の走行中に車体の左右方向用
振動加速度計4により測定された振動加速度は演算器1
に入力される。演算器1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(図20
の波形例の場合は3〜5Hz)をかけ、振動加速度の極
値acを求めて基準値ae(例えば図16の場合は0.
1G)を越えているかどうか、および/または振動数F
cが基準値であるFmin(図20の場合は3Hz)とF
max(図20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する。
【0019】実施例3 車体の前後方向の振動加速度と車体の左右方向の振動加
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6
に示すように、車体6の床面下中央に設けた車体の前後
方向用振動加速度計3と前後端部に設けた車体の左右方
向用振動加速度計4を演算器1に電気的に接続する。演
算器1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車体の前後方向の振動加速度と車体
の左右方向の振動加速度の両方を演算器1に入力し、演
算器1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、車体の
前後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/または車体の左右方向の振動加速度
の極値acが基準値aeを超えるかどうか、および/ま
たは車両の前後方向の振動数fdが基準値であるfmin
とfmaxの中にあるかどうか、および/または車体の左
右方向の振動数Fcが基準値であるFminとFmax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
し警報する。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、鉄道車両のヨーダン
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】車体の前後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】車体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3】車体の前後方向の振動加速度と車体の左右方向
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4】車体の前後方向用振動加速度計を有するヨーダ
ンパーフェール検知装置の説明図である。
【図5】車体の左右方向用振動加速度計を有するヨーダ
ンパーフェール検知装置の説明図である。
【図6】車体の前後方向用振動加速度計と車体の左右方
向用振動加速度計を有するヨーダンパーフェール検知装
置の説明図である。
【図7】ヨーダンパー正常時の車体の前後方向の振動加
速度を示す図である。
【図8】ヨーダンパーフェール時の車体の前後方向の振
動加速度を示す図である。
【図9】ヨーダンパー正常時の車体の前後方向の振動加
速度の周波数解析図である。
【図10】ヨーダンパーフェール時の車体の前後方向の
振動加速度の周波数解析図である。
【図11】 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12】図8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13】ヨーダンパー正常時の車体の左右方向の振動
加速度を示す図である。
【図14】ヨーダンパーフェール時の車体の左右方向の
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】図14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17】図13に示す振動加速度をヨーダンパー正常
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18】図14に示す振動加速度をヨーダンパー正常
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19】ヨーダンパー正常時の車体の左右方向の振動
加速度の周波数解析図である。
【図20】ヨーダンパーフェール時の車体の左右方向の
振動加速度の周波数解析図である。
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、車体の前後方向の振動加速度と振動数、または
    左右方向の振動加速度と振動数、あるいは前後方向と左
    右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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