JP5691319B2 - 案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、案内軌条を備えた走行路を走行するようにしてある案内軌条式鉄道の車両における台車や案内輪、及び、案内軌条式鉄道の案内軌条や走行路の状態を監視するための案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置に関するものである。

鉄道とバスとの中間の輸送力を持つ公共交通機関として、新交通システムと呼ばれる中量輸送システムが知られており、この種の中量輸送システムとしては、車両が、専用の軌道に設けた案内軌条（ガイドレール）に誘導されて走行するようにしてある案内軌条式鉄道が多く採用されている。

上記案内軌条式鉄道は、ＡＰＭ（Automated People Mover）とも略称されるもので、案内軌条が、車両の走行する走行路の側方にある側方案内軌条方式のものと、案内軌条が走行路の中央にある中央案内軌条方式のものがある。上記側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道としては、案内軌条を走行路の左右両側に設けてなる両側案内式のものが一般的であるが、近年では、側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の１つとして、案内軌条を走行路の片側のみに集約して設置するようにした片側案内式のものも提案されている。

このうち、両側案内式とした側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両は、本体部である車体の前後方向の２個所に、ゴムタイヤ製の車輪で支持された台車を備えた構成としてある。

上記台車は、左右両側部に、左右一対の案内アームを備えると共に、該各案内アームの前後両端部には、走行路の左右両側に設置してある案内軌条に転がり接触させるための案内輪がそれぞれ回転自在に取り付けてある。これにより、走行路がカーブしている個所では、上記案内アームが、走行路のカーブに応じたカーブ形状とされている上記案内軌条に、転動する案内輪を介して接触し、この接触に伴って上記案内軌条のカーブしている方向へ案内される該案内アームの左右方向への変位に基づいて上記車輪を左右方向へ操舵できるようにしてなる操舵系を、上記台車が具備するようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

又、上記台車は、上記車輪の車軸を保持させた懸架枠の上側に、車体を支持する台車枠が、空気ばねを介して取り付けてある。更に、上記台車枠と懸架枠との間には、平行リンク機構を備えてなる構成としてある。これにより、上記台車枠と懸架枠の前後左右方向への相対的なずれを規制した状態で、上記空気ばねにより、走行路を転動する車輪からの振動が伝わる上記懸架枠と、上記車体側に取り付けられている台車枠との間で、振動を絶縁させることで、上記車体の乗り心地の向上化を図るようにしてある。

なお、図示してないが、側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道を片側案内式とする場合は、上記と同様の構成において、車両を、台車の左右両側部に左右一対の案内アームを備える構成に代えて、台車の左右いずれかの一側に案内アームを備えて、該案内アームの前後両端部に、押付用と引っ掛け用の２個一組の案内輪をそれぞれ設けるようにしてある。更に、走行路には、上記台車の案内アームと対応する側となる左右いずれか一側のみに、走行路の幅方向中央寄りに臨む面に上記車両の案内アームの押付用案内輪を走行路の幅方向外向きに押し付けるように転がり接触させるための押付用案内輪専用の案内軌条と、走行路の幅方向の外側に臨む面に上記引っ掛け用案内輪を走行路の幅方向の外側から走行路の幅方向内向きに引っ掛けるようにして転がり接触させるための引っ掛け用案内輪専用の案内軌条を、共に備えた構成としてある。これにより、片側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道では、走行路が或る方向へカーブして上記各案内軌条がカーブの外側に沿って位置する個所では、上記車両の案内アームが、押付用案内輪を介して上記押付用案内輪専用の案内軌条に接触することで該案内アームの左右方向への変位が生じるようにし、一方、走行路が上記とは反対の方向へカーブして上記各案内軌条がカーブの内側に沿って位置する個所では、上記車両の案内アームが、引っ掛け用案内輪を介して上記引っ掛け用案内輪専用の案内軌条に引っ掛けられるようにして接触することで、該案内アームの左右方向への変位が生じるようにして、上記車両の台車の車輪のカーブに沿う方向への操舵を行うことができるようにしてある。

ところで、鉄道車両とレールとの間で荷重を伝達するために車輪軸受とその支持フレームとの間に設ける荷重支持用弾性パッドに、複数のセンサを埋め込んだ構成として、これらのセンサを用いることで、軸受状態、車輪状態、台車蛇行動、ローラ軸受アダプター変位、ブレーキ性能及び状態、レール欠陥をモニタリングする手法は従来提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

又、複数の車両で編成単位を構成する電車について、車両ごとの加速度検出手段で検出された加速度を基に乗り心地レベルを演算して、該乗り心地レベルに基づいて電車の状態監視を行う手法が従来提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００８−２６５５７０号公報 特表２００９−５２１９０２号公報 特開２００５−３０６１１９号公報

ところが、上記側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両の台車では、走行路がカーブしている個所で操舵を行う際には、案内アームの前後両端部に設けてある案内輪が、カーブ形状としてある案内軌条に対して押し付けられながら転動するようになっていることから、車両の誘導と走行を円滑に行わせるためには、上記台車（車輪を含む）の状態と、案内アームの案内輪の状態を把握する必要がある。そのため、従来、台車や案内輪の状態や寿命は、走行時間と、定期的なメンテナンスでの検査によって確認するようにしてある。

又、台車の運動と振動に密接に関係する上記案内軌条の状態は、別の定期的検査により確認するようにしてある。

更に、走行路における上記車輪の踏面となる部分は、通常、コンクリート製としてあるため、この走行路の状態の変化、たとえば、上記案内軌条式鉄道の車両の走行に伴う摩耗やその他の要因によって生じる状態の変化も、台車の運動や振動に密接に関係する。そのため、該走行路についても、個別の定期的検査によりその状態を確認するようにしてある。

したがって、従来は、上記台車や案内輪の状態や寿命、案内軌条の状態、走行路の状態は、個別に行う定期的な検査によって別々に確認するようにしてあるというのが実状である。

なお、特許文献２に示された手法は、車輪軸受とその支持フレームとの間に設ける荷重支持用弾性パッドに埋め込んだ複数のセンサを用いる必要があるため、案内軌条式鉄道に特有な案内輪の状態を把握するためにそのまま適用できるものではない。

しかも、特許文献２に示された手法では、長期の時間経過に伴って徐々に変化する状態を検出する考えは示されていないため、案内軌条式鉄道の車両における台車や案内輪、及び、案内軌条式鉄道の案内軌条や走行路の状態の長期的な変化を検出するために適用できるものではない。

又、特許文献３に示された手法は、複数の車両で編成単位を構成する電車に適用するためのものであるため、案内軌条式鉄道の車両における台車や案内輪、案内軌条式鉄道の案内軌条や走行路の状態の検出にそのまま適用できるものではなく、これらの状態の長期的な変化の検出に適用できるものでもない。

そこで、本発明は、案内軌条式鉄道の車両の台車や案内輪、案内軌条式鉄道の案内軌条や走行路の状態について、急な損傷や、長期的な変化による劣化を判断することができるようにするための案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、案内軌条式鉄道の車両の台車に設けた検出器による検出値を基に信号変換器で上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力し、この時刻歴応答波形の信号を入力した解析器の算出部にて、現時点より過去の一定時間分をバッファに取得して該時間内での上記時刻歴応答波形について最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行い、次に、上記求められた現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を時間分記憶部に記憶し、次いで、上記記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求め、しかる後に、該求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求めるようにする案内軌条式鉄道用モニタリング方法とする。

又、上記構成において、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値について求められた、案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする。

更に、上記各構成において、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値と、次にサンプリングされる最大値又はＲＭＳ値との変化量を求め、該変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする。

更に又、上記各構成において、検出器として、案内軌条式鉄道の車両の台車における案内アームに設けたロードセルを用いて、台車の或る状態量の時刻歴応答波形として、上記ロードセルにより案内アームを介して検出される案内輪に作用する荷重の信号の時刻歴応答波形の信号を求めるようにする。

上述の各構成において、検出器として、案内軌条式鉄道の車両の台車の懸架枠に設けた加速度センサを用いて、台車の或る状態量の時刻歴応答波形として、上記加速度センサにより検出される懸架枠の加速度信号の時刻歴応答波形の信号を求めるようにする。

又、請求項６に対応して、案内軌条式鉄道の車両の台車に検出器を設け、該検出器による検出値を基に、上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力する信号変換器と、該信号変換器より入力される台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号について現時点より過去の一定時間分内での最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行う最大値又はＲＭＳ値の算出部、該算出部で算出された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を記憶する時間分記憶部、該時間分記憶部で記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求める平均値算出部、及び、該平均値算出部で求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求める比較部を具備してなる解析器とを備えてなる構成を有する案内軌条式鉄道用モニタリング装置とする。

更に、上記構成において、解析器は、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値について求めた、案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を、或るしきい値と比較して、上記変化量が上記しきい値を超えると、表示装置にエラー表示を表示させる機能を備えてなるものとした構成とする。

更に又、上記各構成において、解析器は、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値と、次にサンプリングされる最大値又はＲＭＳ値との変化量を求め、該変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする機能を備えてなるものとした構成とする。

上述の各構成において、検出器を、案内軌条式鉄道の車両の台車における案内アームに設けたロードセルとし、信号変換器を、上記ロードセルにより案内アームを介して検出される案内輪に作用する荷重の信号の時刻歴応答波形の信号を求める機能を備えてなるものとした構成とする。

更に、上述の各構成において、検出器を、案内軌条式鉄道の車両の台車の懸架枠に設けた加速度センサとし、信号変換器を、上記加速度センサにより検出される懸架枠の加速度信号の時刻歴応答波形の信号を求める機能を備えてなるものとした構成とする。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１） 案内軌条式鉄道の車両の台車に設けた検出器による検出値を基に信号変換器で上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力し、この時刻歴応答波形の信号を入力した解析器の算出部にて、現時点より過去の一定時間分をバッファに取得して該時間内での上記時刻歴応答波形について最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行い、次に、上記求められた現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を時間分記憶部に記憶し、次いで、上記記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求め、しかる後に、該求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求めるようにする案内軌条式鉄道用モニタリング方法、及び、案内軌条式鉄道の車両の台車に検出器を設け、該検出器による検出値を基に、上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力する信号変換器と、該信号変換器より入力される台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号について現時点より過去の一定時間分内での最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行う最大値又はＲＭＳ値の算出部、該算出部で算出された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を記憶する時間分記憶部、該時間分記憶部で記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求める平均値算出部、及び、該平均値算出部で求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求める比較部を具備してなる解析器とを備えてなる構成を有する案内軌条式鉄道用モニタリング装置としてあるので、案内軌条式鉄道の車両の台車について、検出器の検出対象とされた或る状態量に関連する部分の急激な損傷の発生のみならず、その長期的な劣化をリアルタイムに推定することができる。
（２）しかも、案内軌条式鉄道の車両の運用中に、万一、不測の事態が生じた場合は、それまでに得られている上記検出器による検出値や、上記のような手順で求められた各種の値を、速やかな原因究明の手がかりとして活用することが可能になる。

本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は本発明のモニタリング装置を装備した案内軌条式鉄道の車両の概略切断平面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視拡大図である。 図１のモニタリング装置の構成の概要を示すブロック図である。 図１のモニタリング装置を用いて行う案内軌条式鉄道用モニタリング方法における案内輪の荷重信号の処理手順を示すフロー図である。 図１のモニタリング装置を用いて行う案内軌条式鉄道用モニタリング方法における台車の懸架枠の加速度信号の処理手順を示すフロー図である。 本発明のモニタリング装置を装備する両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両における台車部分を示す概略側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１（イ）（ロ）乃至図５は本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置の実施の一形態として、たとえば、図１（イ）（ロ）及び図５に示す如き両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道に適用する場合の例を示すもので、以下のような構成としてある。

ここで、先ず、図１（イ）（ロ）及び図５に示した両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両について概説すると、該車両は、本体部である車体１の前後方向の２個所に、ゴムタイヤ製の車輪３で支持された前位台車２ａ及び後位台車２ｂを備えた構成としてある。

上記各台車２ａ，２ｂは、左右両側部に、左右一対の案内アーム４を備えると共に、該各案内アーム４の前後両端部に、走行路６の左右両側に設置してある案内軌条７に転がり接触させるための案内輪５が、それぞれ回転自在に取り付けてある。

更に、上記各台車２ａ，２ｂは、図５に示すように、上記車輪３の車軸８を保持させた懸架枠９の上側に、車体１を支持する台車枠１０が、振動の絶縁を図るための空気ばね１１を介して取り付けてあり、且つ上記台車枠１０と懸架枠９との間に、平行リンク機構１２を備えた構成としてある。

上記構成としてある両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両に適用する本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング装置は、図１（イ）（ロ）乃至図４に示す如き構成としてある。

すなわち、図１（イ）に示すように、上記両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道の車両における前位台車２ａと後位台車２ｂの左右いずれか一方の案内アーム４の所要個所、たとえば、図１（イ）に示す如き基部に、それぞれ検出器としてのロードセル（歪みゲージ）１３を設ける。これにより、上記案内アーム４に取り付けてある案内輪５に作用する荷重を、上記案内アーム４に取り付けてある上記ロードセル１３で間接的に検出できるようにする。

又、図１（ロ）に示すように、上記各台車２ａ，２ｂの懸架枠９に、検出器として、三軸の加速度を検出する形式の加速度センサ１４を設ける。これにより、上記各台車２ａ，２ｂの懸架枠９の加速度を、上記加速度センサ１４によって検出できるようにする。この際、上記加速度センサ１４は、上記懸架枠９における左右対象となる２個所にそれぞれ設置することが望ましい。これは、左右一対の加速度センサ１４によって個別に検出される上下方向の加速度を基に、上記懸架枠９のロールと並進成分を解析によって得ることができるためである。

更に、本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング装置は、図２に示すように、上記ロードセル１３によって検出される案内輪５の荷重信号Ｓ１と、上記加速度センサ１４によって検出される懸架枠９の加速度信号Ｓ２を入力して後段の解析器１６で解析可能な信号に変換し且つ増幅して出力することができるようにしてある信号変換器１５と、該信号変換器１５より入力される信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを基に、後述する手順で各種の分析に必要な解析を行うための解析器１６と、該解析器１６の解析結果を表示するための表示装置（出力装置）１７とを、案内軌条式鉄道の車両の所要個所に装備する。更に、案内軌条式鉄道を統括する監視センター１８に、上記解析器１６との間で通信手段２０を介して通信を行うことで、該解析器１６の解析結果を表示するための表示装置（表示画面）１９を備えた構成とする。

詳述すると、上記信号変換器１５は、上記ロードセル１３より入力される案内輪５の荷重信号Ｓ１と、上記加速度センサ１４より入力される懸架枠９の加速度信号Ｓ２について、いずれも時刻歴応答波形の信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａとして上記解析器１６へ出力することができるようにしてある。

上記解析器１６は、上記信号変換器１５より入力される案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ１ａを処理するための図３に示す如き案内輪荷重信号処理部１６ａと、上記信号変換器１５より入力される懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ２ａを処理するための図４に示す如き懸架枠加速度信号処理部１６ｂを備えるようにしてある。

以下、上記解析器１６の機能の説明に即して、本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング方法の具体的内容について説明する。

上記解析器１６の案内輪荷重信号処理部１６ａは、図３に示すように、上記案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ１ａが入力されると、先ず、最大値又はＲＭＳ（二乗平均平方根）値の算出部２１にて、現時点より過去の時間Ｔ秒間をバッファに取得し、該現時点より過去の時間Ｔ秒間における案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形について、最大値又はＲＭＳ値ａを求め、この処理を或るサンプリング時間間隔、たとえば、１０ミリ秒ごとに順次繰り返して行うようにしてある。

次に、上記のようにして算出部２１で最大値又はＲＭＳ値ａが算出されると、この算出された最大値又はＲＭＳ値ａを時間分記憶部２２へ入力し、該時間分記憶部２２にて、現時点より過去の或るサンプリング回数分、たとえば、現時点より過去３００回のサンプリング回数分記憶する。

次いで、上記時間分記憶部２２に記憶されている現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ａについて、平均値算出部２３で平均値ｂを算出する。

その後、比較部２４にて、上記平均値算出部２３で算出された最大値又はＲＭＳ値の平均値ｂについて、上記案内軌条式鉄道の車両納入時、すなわち、上記案内輪５が新品の状態のときに上記と同様の手順で得られている初期の平均値ｂからの変化量Δｂを求めて、この変化量Δｂと、予め定めてある或るしきい値ｂ０との比較を行い、上記変化量Δｂが上記しきい値ｂ０以下である場合は、特別な処理を行うことなく、上記案内軌条式鉄道の運用を継続して行わせる。

一方、上記比較部２４にて、上記変化量Δｂが上記しきい値ｂ０よりも大となっていると判断された場合は、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９にエラー表示ｘ１を表示させる。このエラー表示ｘ１は、上記案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形の最大値が、案内輪５が新品状態のときに比して徐々に大きくなっていることに起因しているため、上記表示装置１７や１９でのエラー表示ｘ１を監視することで、上記案内輪５の長期的な劣化、又は、該案内輪５を転動させる対象である案内軌条７の長期的な劣化が生じていると推定することができるようになる。

又、上記時間分記憶部２２に記憶されている現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ａを基に、別の比較部２５にて、上記算出部２１より時間分記憶部２２へ新たに入力された最大値又はＲＭＳ値ａについて、その直前の時点で該時間分記憶部２２に記憶されている或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ａの平均値からの変化量Δｃを求めて、この変化量Δｃと、予め定めてある或るしきい値ｃ０との比較を行う。この際、上記しきい値ｃ０はある程度大きな値に設定してあるものとする。この比較により、上記変化量Δｃが上記しきい値ｃ０以下である場合は、特別な処理を行うことなく、上記案内軌条式鉄道の稼働を継続して行わせる。

一方、上記比較部２５にて、上記変化量Δｃが上記しきい値ｃ０よりも大となっていると判断された場合は、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９にエラー表示ｘ２を表示させる。このエラー表示ｘ２は、上記案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形の最大値が急に大きくなったことに起因しているため、上記表示装置１７や１９でのエラー表示ｘ２を監視することで、上記案内輪５の急激な損傷、又は、上記案内軌条７の局所的な損傷を推定することができるようになる。なお、上記案内輪５に急激な損傷が生じた場合は、上記時間分記憶部２２に入力される最大値又はＲＭＳ値ａが大きく変化した状態が持続するのに対し、上記案内軌条７の局所的な損傷の場合は、上記時間分記憶部２２に入力される最大値又はＲＭＳ値ａの大幅な変化は速やかに収束すると考えられるため、この変化の差を基に、損傷が生じたのが案内輪５と案内軌条７のいずれであるかを判別することが可能になる。

上記案内輪荷重信号処理部１６ａは、荷重頻度及び荷重頻度分布解析部２６を更に備えて、該荷重頻度及び荷重頻度分布解析部２６にて、上記信号変換器１５（図２参照）より入力される案内輪５の荷重信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ１ａについて、荷重が大となる部分の単位時間当たりの頻度数、たとえば、波形の極大部分の単位時間当たりの頻度数ｄと、該頻度数ｄより求まる荷重頻度分布ｅを求めて、求められた頻度数ｄ及び荷重頻度分布ｅを、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９に表示させるようにしてある。

更に、荷重頻度及び荷重頻度分布解析部２６で求められた荷重頻度分布ｅについては、時間分記憶部２７へ入力し、該時間分記憶部２７にて、現時点より過去の或るサンプリング回数分、たとえば、現時点より過去３００回のサンプリング回数分記憶する。

その後、上記時間分記憶部２７に記憶された荷重頻度分布ｅについて、平均値算出部２８で平均値ｆを算出して、該算出された平均値ｆを、上記頻度数ｄ及び荷重頻度分布ｅと同様に、上記表示装置１７及び１９に表示させるようにしてある。これにより、上記表示装置１７や１９に表示される上記頻度数ｄ、荷重頻度分布ｅ及び荷重頻度分布平均値ｆを監視することで、上記案内輪５に生じる荷重の変動の回数や、荷重が変動するときの極大値の短期及び長期的な変化を確認できるため、上記案内輪５の寿命を予測することが可能になる。

上記解析器１６の懸架枠加速度信号処理部１６ｂは、図４に示すように、信号変換器１５（図２参照）より、懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ２ａが入力されると、先ず、最大値又はＲＭＳ値の算出部２９にて、現時点より過去の時間Ｔ秒間をバッファに取得し、該現時点より過去の時間Ｔ秒間における懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形について、最大値又はＲＭＳ値ｇを求め、この処理を或るサンプリング時間間隔、たとえば、１０ミリ秒ごとに順次繰り返して行うようにしてある。

次に、上記のようにして算出部２９で最大値又はＲＭＳ値ｇが算出されると、この算出された最大値又はＲＭＳ値ｇを時間分記憶部３０へ入力し、該時間分記憶部３０にて、現時点より過去の或るサンプリング回数分、たとえば、現時点より過去３００回のサンプリング回数分記憶する。

次いで、上記時間分記憶部３０に記憶されている現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ｇについて、平均値算出部３１で平均値ｈを算出する。

その後、比較部３２にて、上記平均値算出部３１で算出された最大値又はＲＭＳ値の平均値ｈについて、上記案内軌条式鉄道の車両納入時、すなわち、台車２ａ，２ｂや車輪３が新品の状態のときに上記と同様の手順で得られている初期の平均値ｈからの変化量Δｈを求め、この変化量Δｈと、予め定めてある或るしきい値ｈ０との比較を行い、上記変化量Δｈが上記しきい値ｈ０以下である場合は、特別な処理を行うことなく、上記案内軌条式鉄道の運用を継続して行わせる。

一方、上記比較部３２にて、上記変化量Δｈが上記しきい値ｈ０よりも大となっていると判断された場合は、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９にエラー表示ｘ３を表示させる。このエラー表示ｘ３は、上記懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形の最大値が、台車２ａ，２ｂや車輪３が新品状態のときに比して徐々に大きくなっていることに起因しているため、上記表示装置１７や１９でのエラー表示ｘ３を監視することで、上記台車２ａ，２ｂの長期的な劣化、又は、車輪３の長期的な劣化が生じていると推定できるようになる。

又、上記時間分記憶部３０に記憶されている現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ｇを基に、別の比較部３３にて、上記算出部２９より時間分記憶部３０に新たに入力された最大値又はＲＭＳ値ｇについて、その直前の時点で該時間分記憶部３０に記憶されている或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値ｇの平均値からの変化量Δｉを求めて、この変化量Δｉと、予め定めてある或るしきい値ｉ０との比較を行う。この際、上記しきい値ｉ０はある程度大きな値に設定してあるものとする。この比較により、上記変化量Δｉが上記しきい値ｉ０以下である場合は、特別な処理を行うことなく、上記案内軌条式鉄道の稼働を継続して行わせる。

一方、上記比較部３３にて、上記変化量Δｉが上記しきい値ｉ０よりも大となっていると判断された場合は、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９にエラー表示ｘ４を表示させる。このエラー表示ｘ４は、上記懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形の最大値が急に大きくなったことに起因しているため、上記表示装置１７や１９でのエラー表示ｘ４を監視することで、上記台車２ａ，２ｂの車輪３が走行している走行路６に損傷が生じていることや、車体１の乗り心地が悪化していることが推定できるようになる。

上記懸架枠加速度信号処理部１６ｂは、更に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理部３４を備えて、該ＦＦＴ処理部３４にて、上記信号変換器１５（図２参照）より入力される懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形の信号Ｓ２ａについて、ＦＦＴ処理を行うことで上記懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形のスペクトルｊを求め、該求められたスペクトルｊを、共振振動数・応答値算出部３５へ入力させることで、該共振振動数・応答値算出部３５にて、共振振動数ｋとその応答値ｌを算出する。

上記のようにして共振振動数・応答値算出部３５で共振振動数ｋとその応答値ｌが算出されると、この共振振動数ｋと応答値ｌについて、図示しないフィルタ等の抽出手段により、台車２ａ，２ｂのばね下共振となる６〜１２Ｈｚの成分を抽出して時間分記憶部３６へ入力し、該時間分記憶部３６にて、現時点より過去の或るサンプリング回数分、たとえば、現時点より過去３００回のサンプリング回数分記憶する。

次いで、上記時間分記憶部３６に記憶されている現時点より過去の或るサンプリング回数分の上記共振振動数ｋと応答値ｌのばね下共振成分について、平均値算出部３７で平均値ｍを算出する（なお、説明及び図示する便宜上、上記共振振動数ｋと応答値ｌのばね下共振成分についてのそれぞれの平均値を、１つの平均値ｍに代表させて記載してある）。

その後、比較部３８にて、上記平均値算出部３７で算出された共振振動数ｋと応答値ｌのばね下共振成分の平均値ｍについて、上記案内軌条式鉄道の車両納入時のような台車２ａ，２ｂや車輪３が新品の状態のときに上記と同様の手順で得られている初期の平均値ｍからの変化量Δｍを求め、この変化量Δｍと、予め定めてある或るしきい値ｍ０との比較を行い、上記変化量Δｍが上記しきい値ｍ０以下である場合は、特別な処理を行うことなく、上記案内軌条式鉄道の運用を継続して行わせる。

一方、上記比較部３８にて、上記変化量Δｍが上記しきい値ｍ０よりも大となっていると判断された場合は、上記案内軌条式鉄道の車両側及び監視センター側の各表示装置１７及び１９にエラー表示ｘ５を表示させる。このエラー表示ｘ５は、上記懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形における共振振動数ｋとその応答値ｌのばね下成分が、台車２ａ，２ｂや車輪３が新品状態のときに比して徐々に大きくなっていることに起因しているため、上記表示装置１７や１９でのエラー表示ｘ５を監視することで、上記台車２ａ，２ｂの長期的な劣化や異常が生じているか、又は、車輪３が接する走行路６に長期的な劣化が生じていると推定できるようになる。

更に、上記懸架枠加速度信号処理部１６ｂは、上記ＦＦＴ処理部３４で求められた懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形のスペクトルｊと、該スペクトルｊを基に共振振動数・応答値算出部３５で算出される共振振動数ｋ及び応答値ｌを上記各表示装置１７及び１９に表示させる機能を備えるようにしてある。

これにより、図４に二点鎖線で示す如く、案内軌条式鉄道の車両の走行時に、別途、モータの回転数等から算出するか、あるいは、直接計測することで得られる車輪３の回転数ｎも、上記各表示装置１７及び１９に表示させるようにすることにより、上記各表示装置１７及び１９における上記懸架枠９の加速度信号の時刻歴応答波形のスペクトルｊ、共振振動数ｋ、応答値ｌについて、上記車輪３の回転数ｎに同期した振動や、該回転数ｎの整数倍の成分が検出される場合は、上記車輪３に歪みが生じたことや、該車輪３を支持する軸系にアンバランスが発生したことが推定できるようになる。

図１（イ）（ロ）において、３９は台車２ａ，２ｂの左右の案内アーム４を接続して左右方向に同期して変位させるためのラテラルロッド、４０はオイルダンパである。

このように、本発明の案内軌条式鉄道用モニタリング方法及び装置によれば、案内軌条式鉄道の車両の台車２ａ，２ｂについて、案内アーム４に設けた検出器としてのロードセル（歪みゲージ）１３により検出される案内輪の荷重信号Ｓ１を基に、案内輪５については、急激な損傷の発生のみならず、その長期的な劣化をリアルタイムに推定できると共に、該案内輪５の寿命を予測することも可能になる。又、案内軌条７については、局所的な損傷の発生のみならず、その長期的な劣化をリアルタイムに推定することができる。

更に、懸架枠９に設けた検出器としての加速度センサ１４により検出される懸架枠の加速度信号Ｓ２を基に、案内軌条式鉄道の車両の台車２ａ，２ｂの長期的な劣化や異常、車輪３の長期的な劣化、走行路６の損傷や長期的な劣化、車体１の乗り心地が悪化していることをリアルタイムに推定することができ、更には、上記車輪３に歪みが生じたことや、該車輪３を支持する軸系にアンバランスが発生したことの推定が可能になる。

しかも、案内軌条式鉄道の車両の運用中に、万一、不測の事態が生じた場合は、それまでに得られている前述した各計測値や算出値を、速やかな原因究明の手がかりとして活用することが可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、懸架枠９に加速度センサ１４を設けると共に、解析器１６に、懸架枠加速度信号処理部１６ｂを設けて、上記懸架枠の加速度信号Ｓ２を基に、案内軌条式鉄道の車両の台車２ａ，２ｂの長期的な劣化や異常、車輪３の長期的な劣化、走行路６の損傷や長期的な劣化、車体１の乗り心地が悪化していること、及び、車輪３に歪みが生じたことや車輪３を支持する軸系にアンバランスが発生したことを推定できるようにすることが望ましいが、上記加速度センサ１４及び解析器１６における懸架枠加速度信号処理部は省略してもよい。

上記実施の形態では、両側案内式の側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道に適用する場合について示したが、片側案内式としてある側方案内軌条方式の案内軌条式鉄道に適用してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

２ａ 前位台車（台車）
２ｂ 後位台車（台車）
４ 案内アーム
５ 案内輪
９ 懸架枠
１３ ロードセル（検出器）
１４ 加速度センサ（検出器）
１５ 信号変換器
１６ 解析器
１７ 表示装置
１９ 表示装置
Ｓ１ 案内輪の荷重信号（状態量）
Ｓ１ａ 時刻歴応答波形の信号
Ｓ２ 懸架枠の加速度信号（状態量）
Ｓ２ａ 時刻歴応答波形の信号
ａ 最大値又はＲＭＳ値
ｂ 平均値
Δｂ 変化量
ｂ０ しきい値
Δｃ 変化量
ｃ０ しきい値
ｇ 最大値又はＲＭＳ値
ｈ 平均値
Δｈ 変化量
ｈ０ しきい値
Δｉ 変化量
ｉ０ しきい値
ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５ エラー表示

Claims (10)

1. 案内軌条式鉄道の車両の台車に設けた検出器による検出値を基に信号変換器で上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力し、この時刻歴応答波形の信号を入力した解析器の算出部にて、現時点より過去の一定時間分をバッファに取得して該時間内での上記時刻歴応答波形について最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行い、次に、上記求められた現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を時間分記憶部に記憶し、次いで、上記記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求め、しかる後に、該求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求めることを特徴とする案内軌条式鉄道用モニタリング方法。
2. 現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値について求められた、案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする請求項１記載の案内軌条式鉄道用モニタリング方法。
3. 現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値と、次にサンプリングされる最大値又はＲＭＳ値との変化量を求め、該変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする請求項１又は２記載の案内軌条式鉄道用モニタリング方法。
4. 検出器として、案内軌条式鉄道の車両の台車における案内アームに設けたロードセルを用いて、台車の或る状態量の時刻歴応答波形として、上記ロードセルにより案内アームを介して検出される案内輪に作用する荷重の信号の時刻歴応答波形の信号を求めるようにする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の案内軌条式鉄道用モニタリング方法。
5. 検出器として、案内軌条式鉄道の車両の台車の懸架枠に設けた加速度センサを用いて、台車の或る状態量の時刻歴応答波形として、上記加速度センサにより検出される懸架枠の加速度信号の時刻歴応答波形の信号を求めるようにする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の案内軌条式鉄道用モニタリング方法。
6. 案内軌条式鉄道の車両の台車に検出器を設け、
   該検出器による検出値を基に、上記台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号に変換して出力する信号変換器と、
   該信号変換器より入力される台車の或る状態量の時刻歴応答波形の信号について現時点より過去の一定時間分内での最大値又はＲＭＳ値を求めるサンプリングを順次行う最大値又はＲＭＳ値の算出部、該算出部で算出された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値を記憶する時間分記憶部、該時間分記憶部で記憶された現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値の平均値を求める平均値算出部、及び、該平均値算出部で求められた平均値について、上記案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を求める比較部を具備してなる解析器とを備えてなる構成を有すること
   を特徴とする案内軌条式鉄道用モニタリング装置。
7. 解析器は、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値について求めた、案内軌条式鉄道の車両が初期状態のときに同様の手順で求めた最大値又はＲＭＳ値の平均値からの変化量を、或るしきい値と比較して、上記変化量が上記しきい値を超えると、表示装置にエラー表示を表示させる機能を備えてなるものとした請求項６記載の案内軌条式鉄道用モニタリング装置。
8. 解析器は、現時点より過去の或るサンプリング回数分の最大値又はＲＭＳ値として記憶されたものの平均値と、次にサンプリングされる最大値又はＲＭＳ値との変化量を求め、該変化量が、或るしきい値を越えると、表示装置にエラー表示を表示させるようにする機能を備えてなるものとした請求項６又は７記載の案内軌条式鉄道用モニタリング装置。
9. 検出器を、案内軌条式鉄道の車両の台車における案内アームに設けたロードセルとし、信号変換器を、上記ロードセルにより案内アームを介して検出される案内輪に作用する荷重の信号の時刻歴応答波形の信号を求める機能を備えてなるものとした請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の案内軌条式鉄道用モニタリング装置。
10. 検出器を、案内軌条式鉄道の車両の台車の懸架枠に設けた加速度センサとし、信号変換器を、上記加速度センサにより検出される懸架枠の加速度信号の時刻歴応答波形の信号を求める機能を備えてなるものとした請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の案内軌条式鉄道用モニタリング装置。

Images