JP5286161B2 - 故障検知機能付き回転軸速度検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は鉄道車両などの回転軸速度演算回路において回転検出部から演算処理部までの信号配線の断線故障等を検知する機能を備えた回転軸速度検出装置に関する。
従来の故障等を検知する機能を備えた装置としては、例えば、特許文献１に、複数の入力信号を順次連続的にＡＤ（Analog Digital）変換することができ、しかも、ＡＤ変換動作を中断させることなく自らの異常判定を行うことのできるＡＤ変換装置が開示されている。
また、特許文献２には、速度に対応したパルス信号と診断用パルス信号を発生する自動列車制御システムが開示され、特許文献３には、電圧指令値に相当する直流電圧をモータに供給するパルス発生回路と電圧降下に基づく診断回路を備えた速度制御モータの安全装置が開示されている。
図２により従来技術である回転軸速度検出装置について説明する。従来技術において回転軸速度の演算処理は軸の回転に合わせて２値（Ｈｉ電圧，Ｌｏｗ電圧）の矩形波をスイッチ２０１で生成し、信号配線２０２，２０３を通じて演算処理部に信号を伝送し、比較器２０４により入力信号が基準電圧より“高い”か“低い”かの判定でパルスの生成を行なっている。
特開２００７−３００４６９号公報 特開昭６０−１６０３０４号公報 特開平２−２９０１８４号公報
従来技術における電車の回転軸速度の検出方法は、軸の回転に合わせて２値（Ｈｉ電圧、Ｌｏｗ電圧）のパルスを生成し、信号配線を通じて速度演算処理部に信号を伝送し、回転速度の演算を行っているが、従来の比較器による判定方法だと基準電圧よりも“高い”か“低い”かの２値での判定しかできずに信号配線２０２，２０３が断線した場合の検出が出来ないという問題があった。
本発明は上記課題を解決するために、軸の回転に合わせて発生する２値の電圧値に加えて、断線故障時に発生する電圧値の合計３値の電圧を発生させて、時間とともに変化する電圧値をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換して、パルスのＨｉ、Ｌｏｗ，断線の検知を行うことを特徴とする。
本発明によれば、回転軸速度検出装置の故障が検知されることにより、故障を装置外部に知らせることで、安全側の動作を実施できる。さらに速度演算回路装置の断線故障を容易に特定することができる。
図１は、本発明の実施例１の回転軸速度検出装置の構成を示す図である。 図２は、従来例の回転軸速度検出装置（給電型）を示す図である。 図３は、Ｎチャンネル入力のＡ／Ｄコンバータを示す図である。 図４は、本発明の実施例２の回転軸速度検出装置の構成を示す図である。 図５は、従来例の回転軸速度検出装置（加圧型）を示す図である。 図６は、３値のウィンドウコンパレータを示す図である。 図７は、本発明の実施例３の回転軸速度検出装置の構成を示す図である。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
演算処理部が回転処理部に電源を供給する場合の構成（給電型）における実施例を図１により説明する。
図１において、１０は回転検出部、２０は演算処理部、１０１はスイッチ、１０２，１０３は信号配線、１０４はＡ／Ｄコンバータ、１０５，１０６は抵抗、１０７は判定回路を示している。
図１の回転検出部１０においてスイッチ１０１と並列に抵抗Ｒ２１０６を挿入し、演算処理部２０にＡ／Ｄコンバータ１０４を配置することでＨｉ電圧はＶＤＤ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）［Ｖ］，Ｌｏｗ電圧は０［Ｖ］、信号配線１０２，１０３の断線時電圧はＶＤＤ［Ｖ］が演算処理部２０のＡ／Ｄコンバータ１０４に入力され、Ａ／Ｄコンバータ１０４の出力結果を判定回路１０７により判定して、信号配線１０２，１０３の断線の検知を行うことができる。
また、軸回転停止時においてもＡ／Ｄコンバータ１０４を動作させることにより、断線時には断線時電圧を検出することができる。
さらに、図３のように、Ａ／Ｄコンバータ３０４にはＮチャンネルの入力を入れることにより、図２の比較器２０４をＮ個使用する場合と比較して回路を小型化することができる。
次に、回転検出部が電源を持っている場合の構成（加圧型）における実施例を図４により説明する。図５は加圧型の従来構成を示す。
図４において、１０は回転検出部、２０は演算処理部、４０１はスイッチ、４０２，４０３は信号配線、４０４はＡ／Ｄコンバータ、４０５は抵抗、４０６はスイッチ、４０７，４０８は抵抗、４０９は判定回路を示している。
図４の回転検出部１０においてスイッチ４０１、抵抗Ｒ３４０７と並列に抵抗Ｒ２４０８を挿入することでＨｉ電圧はＶＤＤ×Ｒ１／（Ｒ３＋Ｒ１）となり、Ｌｏｗ電圧はＶＤＤ×（Ｒ３×Ｒ１）／（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ２×（Ｒ１＋Ｒ３））となる。
信号配線１０２，１０３の断線時電圧は０［Ｖ］が演算部のＡ／Ｄコンバータ４０４に入力され、Ａ／Ｄコンバータ４０４の出力結果を判定回路４０９で判定して、Ｈｉ，Ｌｏｗ判定及び信号配線４０２，４０３の断線の検知を行うことができる。
また、軸回転停止時においてもＡ／Ｄコンバータ４０４を動作させることにより、断線時には断線時電圧を検出することができる。
図７は、本発明の実施例３を示す、実施例３では、実施例１及び２におけるＡ／Ｄコンバータ４０４を図６のウィンドウコンパレータ７１０に置き換えて構成することによりＨｉ，Ｌｏｗ及び断線検知を検出することができる。
図６に示されるウィンドウコンパレータ７１０では、入力信号のレベルに応じて、入力信号が基準電圧１〜基準電圧２の場合には、出力１に出力信号が出力され、入力信号が基準電圧３〜基準電圧４の場合には、出力２に出力信号が出力され、入力信号が基準電圧５〜基準電圧６の場合には、出力３に出力信号が出力される。
図７は、図１に示される実施例１において、ウィンドウコンパレータ７１０を用いた実施例３を示している。図７において、７０は回転検出部、８０は演算処理部、７０１はスイッチ、７０２，７０３は信号配線、７０５，７０６は抵抗、７０７は判定回路、７１０はウィンドウコンパレータを示している。
図７の回転検出部７０においてスイッチ７０１と並列に抵抗Ｒ２７０６を挿入し、演算処理部８０にウィンドウコンパレータ７１０を配置することでＨｉ電圧はＶＤＤ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）［Ｖ］，Ｌｏｗ電圧は０［Ｖ］、信号配線７０２，７０３の断線時電圧はＶＤＤ［Ｖ］が演算処理部８０のウィンドウコンパレータ７１０に入力され、ウィンドウコンパレータ７１０の出力１〜３の出力結果を判定回路７０７により判定して、信号配線７０２，７０３の断線の検知を行うことができる。
１０ 回転検出部
２０ 演算処理部
４０ 回転検出部
５０ 演算処理部
７０ 回転検出部
８０ 演算処理部
１０１ スイッチ
１０２ 信号配線
１０３ 信号配線
１０４ Ａ／Ｄコンバータ
１０５ 抵抗
１０６ 抵抗
１０７ 判定回路
２０１ スイッチ
２０２ 信号配線
２０３ 信号配線
４０４ Ｎチャネルコンパレータ
４０１ スイッチ
４０２ 信号配線
４０３ 信号配線
４０４ Ａ／Ｄコンバータ
４０５ 抵抗
４０６ スイッチ
４０７ 抵抗
４０８ 抵抗
４０９ 判定回路
７０１ スイッチ
７０２ 信号配線
７０３ 信号配線
７０５ 抵抗
７０６ 抵抗
７０７ 判定回路
７１０ ウィンドウコンパレータ

Claims (2)

  1. 軸の回転を複数のスイッチに接続された抵抗を介して検出し２値の信号電圧を送信する回転検出部と、前記２値の信号電圧を受信して検出される電圧をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換する演算処理部と、前記回転検出部から前記演算処理部に前記２値の信号を伝送する複数の信号配線とを備えた回転軸速度検出装置において、
    前記回転検出部において前記複数のスイッチの一方と前記抵抗に並列に抵抗を挿入して、前記２値の信号電圧と前記信号配線の断線故障時に検出される電圧とを前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、変換したデジタル値により信号の高レベル値、信号の低レベル値、及び断線検知に対応する値に分類する判定回路を有することを特徴とする回転軸速度検出装置。
  2. 請求項１に記載の回転軸速度検出装置において、
    軸の回転により送られてくる２値の信号電圧と、信号配線の断線故障時に検出される電圧とを、前記Ａ／Ｄコンバータに置き換えてウィンドウコンパレータによりデジタル信号に変換し、変換したデジタル値により信号の高レベル値、信号の低レベル値、及び断線検知に対応する値に分類する判定回路を有することを特徴とする回転軸速度検出装置。
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