JP4299030B2 - 鉄道車両の塗油方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鉄道車両の塗油方法と装置に関し、詳しくは、車両が曲線を走行しているとき軌条の特定の部分、主として曲線の外側軌条の頭部における車輪のフランジが圧接する内側隅肩部に油を噴射して塗油する塗油方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような軌条への塗油に用いる油の噴射具はオイルを必要に応じて噴射できるようにしたいわゆる噴射弁、つまり電磁弁で制御する噴射具が一般的になっており、車両が曲線を走行しているとき油を噴射させるように自動制御することが行われている。
【０００３】
車両が曲線を通過していることを検出する装置ｆとして、従来、例えば図６〜図８に示す第１の例、図９、図１０に示す第２の例がある。第１の例は、図６、図７に示すように揺れ枕ｔと台車ａとの間の軌条の曲がりによる相互の回転変位に、リンク機構ｂによって応動する検出棒ｃを設け、検出棒ｃの原点位置からの変位を例えば図６に示す揺れ枕ｔ側の１組のリミットスイッチｄ、ｅによって検出し、この検出結果から軌条の曲線を検知している。これにより前後どちらに進行する場合でも軌条の左右の曲がりに対応できるようにしている。
【０００４】
図９、図１０に示す第２の例の装置ｆは、台車ａの側に設けた反射板ｇの揺れ枕ｔに対する回転角度の変化を、揺れ枕ｔの側の一対の光電スイッチｈ、ｉによって検出するようにしている。
【０００５】
一方、図１１に示すようなボルスタレス台車ｊでの装置ｆは、台車ｊの上下左右揺動も影響するので、前記第１の例、第２の例の方式では検出できない。そこで、図に示すように台車ａと車両ｊとに、例えば反射板ｇとその上下の傾きを検出する光電スイッチｉなどを設け、これの検出結果によって台車ａの揺動分を補正する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の第１の例は機械部品と摩擦部分とが多く摩耗して正確に検出できなくなる。従って、これに対応するメンテナンスのために点検、整備に多くの手間と時間が掛かり、維持管理コストがかさむ。第２の例は摩擦部分がなく摩耗のための維持管理は不要であるが、粉塵などによるセンサーの汚れによって誤作動するのでさらなる対策が必要である。図１１に示すボルスタレス台車ａの例では、台車ａ揺動分補正が困難である。
【０００７】
これらとは別に、圧電素子を用いた角速度センサを用いて車両の走行方向の曲がりを検出して塗油を行うことも行われてはいる。しかし、圧電素子は検出したい角速度方向に設置した固定板間に移動体を配し、この移動体と各固定板との間に圧電素子を挟み込み、車両が向きを変えるときの移動体の慣性力を圧電素子に働かせて角速度を検出するものであるため、移動体に働く車両ないしは台車の上下動がノイズを生むので、摩擦や汚れの問題はないものの、誤検出しやすいので、実用するには高度な補正技術が必要である。
【０００８】
本発明の目的は、摩擦や汚れの問題がなく補正の必要もなく、正確で安定した曲線検出のもとに長期に精度よく塗油することができる鉄道車両の塗油方法と装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の鉄道車両の塗油方法は、車両が軌条の曲線部分を走行しているとき、外側軌条の特定部分に車両の噴射具から塗油するのに、車両に非接触型のジャイロセンサを付帯させることにより、車両に生じるヨーレートをジャイロセンサに及ぼしてこれを非接触に検出させ、ジャイロセンサが検出したヨーレートから軌条の曲線を判定するとともに、温度センサで雰囲気温度を検出し、速度センサで車両の速度を検出し、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて油を常時エアで加圧して最適圧に調整し供給している電磁弁を開いて、噴射具から軌条に塗油し、速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避することを主たる特徴とするものである。
【００１０】
このような構成では、非接触型のジャイロセンサは車両に付帯されることで、車両が軌条の曲線部分を走行するときのヨーレートを非接触に受け、取り付け位置や向きなどの影響や接触構造に基づくノイズなしに、車両のヨーレートを正確に検出するので、この非接触型のジャイロセンサによる検出結果に基づき軌条の曲線を精度よく判定して、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて、油を常時エア圧で加圧し供給している電磁弁を開いて噴射具から軌条への塗油を行うので、曲線に対するタイミングのずれ、速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避し、タイミングずれや過不足のない最的な塗油が常に保証できる。また、軌条の曲線と車両の速度と雰囲気温度とに応じて、的確に行うことができる。しかも、機械的な擦れ部分がないので耐久性がよく、点検も配管、配線、パイロットランプなどを目視する程度の簡単な点検で十分である。
【００１２】
上記のような方法を達成する鉄道車両の塗油装置としては、貯油タンクから給油手段における油を常時エア圧で加圧し供給している電磁弁を開いて供給される油を軌条の特定部分に噴射して塗油する噴射具と、この噴射具を通じた油の噴射を制御する制御手段と、車両のヨーレートを受けてこれを非接触に検出する非接触型のジャイロセンサと、雰囲気温度を検出する温度センサと、車両の速度を検出する速度センサとを車両に備え、制御手段はジャイロセンサが検出したヨーレートから軌条の曲線を判定するとともに、温度センサで雰囲気温度を検出し、速度センサで車両の速度を検出し、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避するように前記油の噴射を行わせることを主たる特徴とするもので足り、非接触型のジャイロセンサによる車両のヨーレートの検出に基づく的確な塗油が自動的に安定して行える。
【００１５】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて種々な組合せで複合して採用することができる。
【００１６】
【実施例】
本発明の図１〜図４に示す実施例の鉄道車両の塗油装置は、図１に示すように車両１が軌条５の曲線部分を走行しているとき、外側軌条５の特定部分、つまり頭部の隅角部分に車両１に装備した噴射具２から塗油するのに、車両１に非接触型のジャイロセンサ３を付帯させることにより、車両１に生じるヨーレートをジャイロセンサ３に及ぼしてこれを非接触に検出させ、ジャイロセンサ３が検出したヨーレートから軌条５の曲線を判定し、この判定に対応して噴射具２から軌条に塗油する方法を採用している。
【００１７】
このようなジャイロセンサ３は、例えば光ファイバやリングレーザを利用した光学式ジャイロで代表されるが、これに限られることはないし、ガスなどの流体を利用する機械稼働部分がほとんどない流体式ジャイロを含んでも、車両１に付帯されることで、車両１が軌条５の曲線部を走行するときのヨーレートを非接触に受け、取り付け位置や向きなどの影響や接触構造に基づくノイズなしに、車両１のヨーレートを正確に検出することができる。従って、この非接触型のジャイロセンサ３による検出結果に基づき軌条５の曲線を精度よく判定して噴射具２から軌条５への塗油をタイミングのずれなく的確に行うことができる。しかも、機械的な擦れ部分がないので耐久性がよく、点検も配管、配線、パイロットランプなどを目視する程度の簡単な点検で十分であり、補修するにも複雑にはならない。
【００１８】
このような方法を達成するのに、本実施例の鉄道車両の塗油装置は、図１に示すように貯油タンク１１に、速度に応じて高圧電磁弁２２を入切することで、貯油タンク１１にかかる背圧を最適圧に調整された油１３を軌条５の特定部分に噴射して塗油する噴射具２と、この噴射具２の電磁弁２１を開閉するためのエアの供給を制御する電磁弁制御手段１４と、車両１のヨーレートを受けてこれを非接触に検出する非接触型のジャイロセンサ３と、を車両１に備えている。特に、制御手段１４はジャイロセンサ３が検出したヨーレートから曲線を判定するとともに、この判定に応じて前記油１３の噴射を行わせる。これにより、非接触型のジャイロセンサ３による車両１のヨーレートの検出に基づく的確な塗油が自動的に安定して行える。
【００１９】
好適には、車両１の速度を検出する速度センサ１５と、雰囲気温度を検出する温度センサ１６を備え、制御手段１４が曲線と速度と雰囲気温度とに応じて前記油１３の噴射を行わせるようにする。これにより、速度の違いによる塗油タイミングのずれ塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる油粘度の変化、塗油量の過不足を回避し、タイミングずれや過不足のない最適な塗油を常に保証することができる。
【００２０】
これら貯油タンク１１、給油手段１２、各種のセンサ３、１５、１６、制御手段１４を車両１の床下機器１７として集約装備している。非接触型のジャイロセンサ３は設置位置や設置姿勢に制限がなく、設置位置が軌条５近くを好適とする噴射具２を除く他の必要機器とともに車両１の床下機器１７として集約装備しても、非接触型のジャイロセンサ３による車両１のヨーレートの検出に基づき的確な塗油を自動的に安定して行う機能を損なわないので、必要機器がコンパクトにまとまり、相互の配管や配線が簡略化し、車両１への付帯作業が容易かつ短時間で行え、コストが低減する。特に、予め１つの装置、図１に一点鎖線を施して示すようにユニットに組み上げておくと塗油装置そのものの組立、および車両１への付帯、のどの作業もさらに簡略化し、コストがさらに低減する。また、点検、補修も容易かつ短時間に行える。ユニットは例えば前記各種の機器を１つの基板、あるいは１つの枠体、あるいは１つのキャビネットに集約装備することで行える。キャビネットであると防塵、防水、外力排除などの保護がしやすい。
【００２１】
ここで、噴射具２は左側の軌条５用と右側の軌条５用とがあり、いずれも左右電磁弁２１に制御された、供給されるエアにより開閉されるものとし、給油手段１２は貯油タンク１１内の油１３を加圧空気によって常に供給しておき、電磁弁２１を開けば油１３が即時に噴射でき、給油路途中の増圧用の電磁弁２２によって車両１の速度に応じた増圧を行い車両の速度に応じた噴射速度で塗油できるようにしてある。給油手段１２は空気タンク２４に貯められた圧縮空気を減圧弁２５によって塗油基準圧に減圧したものを貯油タンク１１に供給するようにしている。これにより、他の用途に用いられる既存の空気タンク２４を共用して塗油基準圧を持った圧縮空気を得、特別な圧縮空気源を必要としないで自動塗油が行える。
【００２２】
図２に示すように制御手段１４は例えばプログラマブルコントローラであり、入力部にジャイロセンサ３としてのヨーレート検出用の角速度検知器、速度センサ１５としての速度発電機、温度センサ１６、車両１が走行する軌条５の湾曲方向が右か左かを＋−の違いで検出する加速度センサ２６のほか、塗油の速度バージョンを入力する速度しきい値設定スイッチ２７、チェック用スイッチ２８、異常時に動作をリセットする異常リセットスイッチ２９が接続されている。制御手段１４の出力部には左右の電磁弁２１を個別に開閉するためのリレー３１、３２、増圧用の電磁弁２２を調圧制御するドライバ３３、タイムカウンタ３４、異常ランプ３５が接続されている。
【００２３】
ジャイロセンサ３は電源装置３６からの５VDCの供給を受けて動作し、その出力が信号変換器３８により所定のテーブルや関数に従い曲線情報に変換される。この曲線情報はA/D変換器３９にてデジタル値に変換した後リンクユニット４１を介して制御手段１４に入力する。速度センサ１５からの出力はアンプユニット４２を介してパルス信号化して制御手段１４に入力する。温度センサ１６からの出力はA/D変換器４３を経て制御手段１４に入力する。加速度センサ２６からの出力は増幅器、進行方向軸別信号回路、左右判定回路４６を経て最終的な左右判定信号を制御手段１４に入力する。電源装置３６からの２４VDCは制御手段１４、信号変換器、A/D変換器３９、４３等の電子機器に供給し、電源装置３６からの１００VDCはリレー３１、３２、３３などのハード機器に供給している。ここに、電源装置３６は１００VDCをそのまま供給する給電ラインと、２４VDCおよび５VDCに落として供給する給電ラインとを持っている。しかし、２４VDCをパワーサプライを経て５VDCに落してジャイロセンサ３に供給するようにもできる。これにより配線が長くなる可能性を無くすことができる。タイムカウンタ３４の表示窓３４ａは点検蓋５７の前面に露出して外部表示できるようにしている。
【００２４】
特に、ジャイロセンサ３、制御手段１４、温度センサ１６、リレー３１、３２、タイムカウンタ３４、信号変換器３８などに加え、温度調節器５１を図３、図４に示すように基板５２上に設置し、図２に示すような軌条塗油制御装置本体５３を構成している。基板５２の取り付け面には図示しないがゴムなどの防振材が張り合わされ、設置機器や配線への防振を図っている。
【００２５】
図５に塗油動作の具体的な制御例を示している。これにつき説明すると、まずステップ♯１にて塗油を行う噴射曲線、塗油開始後の噴射停止速度、増圧用電磁弁出力速度、車両１が持っている車輪径、噴射過多防止温度、塗油を緩和する曲線条件、緩和曲線での噴射時間など塗油を行うのに必要な基礎データを初期設定する。ステップ♯２ではジャイロセンサ３からの入力、速度センサ１５からの入力、温度センサ１６からの入力、各種スイッチ２７〜２９からの入力を受け付け、対応する処理を行う。ステップ♯３では各種入力から曲線の判定、車両速度の判定、車両進行方向の左右判定、塗油方向の左右判定、温度の判定を行うとともに、これらの判定結果に従い、噴射制御、増圧制御、緩和曲線対応の制御、緩和曲線噴射時間の制御を行う。最後のステップ♯４で前記制御に応じた出力にて塗油を実行し、塗油開始からのタイムカウンタ出力や異常があるときの異常信号の出力を行う。
【００２６】
ここで、擦れ部を持った機械式の従来例と、本実施例とを簡単に比較すると、下記表１に示すような相違がある。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
本発明の鉄道車両の塗油方法、装置によれば、非接触型のジャイロセンサは車両に付帯されることで、車両が軌条の曲線部を走行するときのヨーレートを非接触に受け、取り付け位置や向きなどの影響や接触構造に基づくノイズなしに、車両のヨーレートを正確に検出するので、この非接触型のジャイロセンサによる検出結果に基づき軌条の曲線を精度よく判定して、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて、油を常時エア圧で加圧し供給している電磁弁を開いて噴射具から軌条への塗油を行うので、曲線に対するタイミングのずれ、速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避し、タイミングずれや過不足のない最的な塗油が常に保証できる。また、軌条の曲線と車両の速度と雰囲気温度とに応じて、的確に行うことができる。しかも、機械的な擦れ部分がないので耐久性がよく、点検も配管、配線、パイロットランプなどを目視する程度の簡単な点検で十分である。特に装置では、非接触型のジャイロセンサによる車両のヨーレートの検出に基づく的確な塗油が自動的に安定して行える。
【００３０】
貯油タンク、給油手段、センサ、制御手段を車両の床下機器として集約装備した、さらなる構成によれば、非接触型のジャイロセンサは設置位置や設置姿勢に制限がなく、設置位置が軌条近くを好適とする噴射具を除く他の必要機器とともに車両の床下機器として集約装備しても、非接触型のジャイロセンサによる車両のヨーレートの検出に基づき的確な塗油を自動的に安定して行う機能を損なわないので、必要機器がコンパクトにまとまり、相互の配管や配線が簡略化し、車両への付帯作業が簡略化し短時間で行え、コストが低減する。特に、予め１つの装置に組み上げておくと塗油装置そのものの組立、および車両への付帯のどの作業もさらに簡略化し、コストがさらに低減する。また、点検、補修も容易かつ短時間に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る鉄道車両の塗油方法および装置の１つの例を示す制御回路図およびつなぎ図である。
【図２】図１の回路図における制御装置本体の回路図である。
【図３】図２の制御装置本体の正面図である。
【図４】図２の制御装置本体の主な収納機器の配置図である。
【図５】図１の制御回路による制御例を示すフローチャートである。
【図６】従来の曲線検出装置の１つの例を示す側面図である。
【図７】図６の装置の正面図である。
【図８】図６の装置の車両への配置図である。
【図９】従来の曲線検出装置の別の例を示す側面図である。
【図１０】図９の装置の正面図である。
【図１１】ボルスタレス台車での曲線検出例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 車両
２ 噴射具
３ ジャイロセンサ
５ 軌条
１１ 貯油タンク
１２ 給油手段
１３ 油
１４ 制御手段
１５ 速度センサ
１６ 温度センサ
１７ 床下機器
１８ ユニット
２１、２２ 電磁弁

Claims (3)

1. 車両が軌条の曲線部分を走行しているときに外側軌条の特定部分に車両の噴射具から塗油する鉄道車両の塗油方法において、
   車両に非接触型のジャイロセンサを付帯させることにより、車両に生じるヨーレートをジャイロセンサに及ぼしてこれを非接触に検出させ、ジャイロセンサが検出したヨーレートから軌条の曲線を判定するとともに、温度センサで雰囲気温度を検出し、速度センサで速度を検出し、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて、油を常時エアで加圧して最適圧に調整し供給している電磁弁を開いて、噴射具から軌条に塗油し、速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避することを特徴とする鉄道車両の塗油方法。
2. 貯油タンクから給油手段における油を常時エア圧で加圧し供給している電磁弁を開いて供給される油を軌条の特定部分に噴射して塗油する噴射具と、この噴射具を通じた油の噴射を制御する制御手段と、車両のヨーレートを受けてこれを非接触に検出する非接触型のジャイロセンサと、雰囲気温度を検出する温度センサと、速度を検出する速度センサとを車両に備え、制御手段はジャイロセンサが検出したヨーレートから軌条の曲線を判定するとともに、温度センサで雰囲気温度を検出し、速度センサで車両の速度を検出し、判定した軌条の曲線と検出した車両の速度と雰囲気温度とに応じて、速度の違いによる塗油タイミングのずれ、塗油量の過不足、雰囲気温度の違いによる塗油量の過不足を回避するように前記油の噴射を行わせることを特徴とする鉄道車両の塗油装置。
3. 貯油タンク、給油手段、ジャイロセンサ、制御手段を車両の床下機器として集約装備した請求項２に記載の鉄道車両の塗油装置。

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