JP6219124B2

JP6219124B2 - キロ程演算装置

Info

Publication number: JP6219124B2
Application number: JP2013223081A
Authority: JP
Inventors: 佳男三浦; 和則宗像
Original assignee: EIKURA TSUSHIN CO., LTD.
Current assignee: EIKURA TSUSHIN CO., LTD.
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-10-28
Also published as: JP2015089150A

Description

本発明は、鉄道車両に搭載するキロ程演算装置に関する。

新幹線（登録商標）などの鉄道車両は、軌道狂いなどの異常がある場合、動揺が大きくなって乗り心地が悪化する。異常の度合が大きい場合には、脱線事故に繋がる恐れもある。このため、鉄道車両に搭載した動揺センサーで動揺を検知し、軌道狂いなどの異常をその度合が小さい段階で発見するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

動揺が発生した地点は、鉄道車両に搭載した演算装置でキロ程（走行距離）を算出することで把握できる（例えば、特許文献２参照）。演算装置は、予めメモリーに記憶されている車輪径と、速度発電機のパルス数と、に基づいて、キロ程を逐次算出する。ただし、算出するキロ程は、車輪の空転、予め設定されている車輪径と実際の車輪径との差異などにより、実際のキロ程との間に誤差が生じ得る。そこで、１０キロ走行する毎に、外部から信号を受信して実際のキロ程に補正している。

特許第３６２４３９０号公報特開２００１−２８７６４７号公報

研磨作業によって標準の車輪よりも径が小さくなった車輪を使う場合には、正確な車輪径を予め入力しておかないと、演算装置で算出されるキロ程が狂ってしまう。また、走行中に摩耗して車輪径が小さくなったり熱膨張して大きくなったりした場合には、正確な車輪径を入力しておいても、演算装置で算出されるキロ程は狂ってしまう。このような場合、１０キロ走行する毎にキロ程を補正できても、その後すぐに、キロ程が狂い始めて誤差が累積してしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、鉄道車両が走行したキロ程を正確に算出することができるキロ程演算装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、基準キロ程走行する毎に外部の送信機からの信号を受信機で受信する鉄道車両に搭載されるキロ程演算装置であって、速度発電機の１回転当たりのパルス数、車輪径、及び前記基準キロ程の各値が記憶されるメモリーと、前記速度発電機のパルス数をカウントするカウンターと、前記メモリーに記憶されている前記速度発電機の１回転当たりのパルス数及び前記車輪径、並びに前記カウンターでカウントされた前記パルス数の各値に基づいて、前記鉄道車両が走行したキロ程を走行中に逐次算出するキロ程演算手段と、前記受信機が前記信号を受信したことを契機に、前記メモリーに記憶されている前記速度発電機の１回転当たりのパルス数及び前記基準キロ程、並びに前記カウンターでカウントされた前記パルス数の各値に基づいて、前記車輪径を算出する車輪径算出手段と、前記メモリーに記憶されている前記車輪径の値に、前記車輪径算出手段で算出された前記車輪径の値を上書きして記憶する制御手段と、を備えていることを特徴とする、キロ程演算装置である。

本発明によれば、基準キロ程（例えば、１０ｋｍ）走行する毎に、車輪径の値の補正を自動的に行える。これにより、研磨作業によって標準の車輪よりも径が小さくなった車輪を使っていた場合や、走行中に摩耗して車輪径が小さくなったり熱膨張して大きくなったりした場合であっても、正しい車輪径に基づいて、鉄道車両が走行したキロ程を正確に算出することができる。

（２）本発明はまた、前記鉄道車両に搭載される動揺センサーで取得される該鉄道車両の動揺の度合を示す値が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する動揺度合判別手段を備え、前記制御手段は、前記動揺センサーで取得される前記鉄道車両の動揺の度合を示す値が、前記動揺度合判別手段によって、前記所定の閾値を超過したと判別されたタイミングに、前記キロ程演算手段で算出された前記キロ程を、前記メモリーに記憶することを特徴とする、上記（１）に記載のキロ程演算装置である。

上記発明によれば、鉄道車両の動揺が検知された地点（キロ程）を正確に算出することができる。

本発明の上記（１）及び（２）に記載のキロ程演算装置によれば、鉄道車両が走行したキロ程を正確に算出することができる。

本発明の実施形態に係るキロ程演算装置を採用した新幹線（登録商標）自動動揺計測システムの構成図である。新幹線（登録商標）自動動揺計測システムにおける車上側装置の構成を示すブロック図である。自動動揺計測器の構成の一部を示すブロック図である。車輪径の補正の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るキロ程演算装置として機能する自動動揺計測器１１の構成について説明する。図１は、新幹線（登録商標）自動動揺計測システム１の構成図である。図２は、車上側装置２の構成を示すブロック図である。図３は、自動動揺計測器１１の構成の一部を示すブロック図である。なお、各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。

図１に示される新幹線（登録商標）自動動揺計測システム（以下、計測システムという。）１は、軌道狂いなどの異常を早期に発見するために、鉄道事業者に利用される。この計測システム１は、新幹線（登録商標）車両の動揺を逐次計測し、クライアント端末７で解析・表示・印刷することを実現する。具体的に、計測システム１は、複数の車上側装置２と、携帯電話回線３と、専用回線４と、回線ルーター５と、通信端末６ａと、サーバー６ｂと、クライアント端末７と、などを備えている。

車上側装置２は、新幹線（登録商標）車両の動揺及び対向車両を逐次検知する。そして、車上側装置２は、検知したデータを、携帯電話回線３、専用回線４、回線ルーター５、通信端末６ａを経由して、サーバー６ｂに逐次送信する。

携帯電話回線３は、外部の固定通信回線であり、電気通信事業者が提供するものが利用される。

専用回線４は、鉄道事業者専用の回線であり、固定通信回線に接続されている。

回線ルーター５は、通信端末６ａ及びサーバー６ｂを専用回線４に接続する。

通信端末６ａは、車上側装置２から送信されたデータを受信して、サーバー６ｂに転送する。

サーバー６ｂは、通信端末６ａから転送されたデータを記憶する。

クライアント端末７は、サーバー６ｂから一方通行となるように、当該サーバー６ｂにケーブル接続されている。このクライアント端末７は、サーバー６ｂに記憶されたデータを読み出して、解析・表示・印刷を行う。なお、回線ルーター５からクライアント端末７までの間に、中継用のサーバーや端末を適宜配置するようにしてもよい。

図２に示されるように、車上側装置２には、新幹線（登録商標）装置１０などが接続されている。この車上側装置２は、アンテナ８と、自動動揺計測器１１と、加速度センサーユニット１２と、対向車両検知装置１３と、などを備えている。

アンテナ８は、移動通信手段として機能して、携帯電話回線３に無線で接続される。

新幹線（登録商標）装置１０は、いわゆる「キロ程補正」に用いる信号（速度発電機（図示省略）からの信号や、外部信号を受信する受信機（図示省略）からの信号）などを、自動動揺計測器１１に送信する。なお、キロ程補正の詳細は、追って説明する。

自動動揺計測器１１は、加速度センサーユニット１２及び対向車両検知装置１３などで取得されたデータを処理し、そのデータを携帯電話回線３に向けて送信する。

加速度センサーユニット１２は、前後、左右、上下の３次元（ＸＹＺの３次元）の方向のそれぞれについて、新幹線（登録商標）車両の動揺の度合を示す値を逐次取得して、自動動揺計測器１１に出力する。すなわち、加速度センサーユニット１２は、動揺センサーとして機能する。

対向車両検知装置１３は、対向車両の有無を判別する検知信号を自動動揺計測器１１に出力する。なぜならば、新幹線（登録商標）車両の動揺が、軌道狂いなどの異常に起因するだけでなく、対向車両とすれ違う際に生じる風圧などに起因して発生するが、それを把握するためである。なお、対向車両検知の詳細は、例えば、特許第４４９２９８３号公報を参照されたい。

図３に示される自動動揺計測器１１は、キロ程演算装置として機能する。この自動動揺計測器１１は、内部構造として、メモリー１４と、カウンター１５と、キロ程演算手段１６ａと、車速演算手段１６ｂと、車輪径算出手段１７と、制御手段１８と、動揺度合判別手段１９と、などを備えている。

メモリー１４には、キースイッチなどの入力手段（図示省略）によって入力された値や、制御手段１８によって処理された値が記憶される。具体的に、メモリー１４には、速度発電機の１回転当たりのパルス数（いわゆるパルスレート）、車輪径、及び基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）などの各値が記憶される。速度発電機の１回転当たりのパルス数は、予め設定されたものであっても、入力手段から入力されたものであってもよい。車輪径は、予め設定されたものであっても、入力手段から入力されたものであってもよい。基準キロ程は、予め設定されたものであってもよいし、入力手段から入力されたものであってもよい。なお、メモリー１４は、用途に応じて複数種類のもの（ＲＡＭやＲＯＭなど）を適宜設け、使い分けるようにすればよい。

カウンター１５は、速度発電機からの信号に基づいて、当該速度発電機のパルス数をカウントする。そして、カウンター１５でカウントされたパルス数は、受信機が外部信号を受信したことを契機に、メモリー１４に記憶される。すなわち、カウンター１５でカウントされたパルス数は、基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）毎に、メモリー１４に記憶される。

キロ程演算手段１６ａは、新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程を走行中に逐次算出する演算手段である。このキロ程演算手段１６ａは、メモリー１４に記憶されている速度発電機の１回転当たりのパルス数及び車輪径、並びにカウンター１５でカウントされたパルス数（累計値）の各値に基づいて、キロ程を逐次算出する。具体的に、キロ程演算手段１６ａは、速度発電機の１回転当たりのパルス数及び車輪径の各値から１パルス当たりのキロ程を求め、その値を加算すること（その値にカウントされたパルス数を乗じること）で、新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程を逐次算出する。なお、ここでいう「逐次」とは、カウンター１５でパルス数をカウントする都度（毎回）であってもよいし、一定の間隔毎であってもよい。

例えば、速度発電機の１回転当たりのパルス数が９０［ｐｐｒ］で、車輪径が７６０［ｍｍ］の場合、キロ程演算手段１６ａは、１パルス当たりのキロ程を約２６．５［ｍｍ］（≒π×７６０［ｍｍ］／９０［ｐｐｒ］）と求める。そして、キロ程演算手段１６ａは、その値にカウントされたパルス数を乗じることで、新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程を逐次算出する。なお、キロ程演算手段１６ａは、新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程を逐次算出することができればどのように実現してもよく、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現してもよい。

車速演算手段１６ｂは、新幹線（登録商標）車両の速度を逐次算出する演算手段である。この車速演算手段１６ｂは、メモリー１４に記憶されている速度発電機のパルス数、タイマー（図示省略）でカウントされた集計時間、及びキロ程演算手段１６ａが算出した１パルス当たりのキロ程の各値に基づいて、新幹線（登録商標）車両の速度を逐次算出する。具体的に、車速演算手段１６ｂは、集計時間、１秒当たりのパルス数及び１パルス当たりのキロ程の各値から、新幹線（登録商標）車両が集計時間に走行するキロ程を求め、その値から新幹線（登録商標）車両の速度を逐次算出する。

例えば、集計時間が０．１［秒］で、１秒当たりのパルス数が１２５６［Ｈｚ］で、１パルス当たりのキロ程が２６．５［ｍｍ］の場合、車速演算手段１６ｂは、新幹線（登録商標）車両が０．１秒間に走行するキロ程を約３３２８．４［ｍｍ］（≒０．１［秒］×１２５６［Ｈｚ］×２６．５［ｍｍ］）と求める。そして、車速演算手段１６ｂは、新幹線（登録商標）車両の速度を約１２０［ｋｍ／ｈ］（≒３３２８４［ｍｍ／秒］＝３３２８．４［ｍｍ］／０．１［秒］）と求める。なお、車速演算手段１６ｂは、新幹線（登録商標）車両の速度を逐次算出することができればどのように実現してもよく、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現してもよい。

車輪径算出手段１７は、車輪径を算出する算出手段である。この車輪径算出手段１７は、受信機が、基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）毎に外部信号を受信したことを契機に、メモリー１４に記憶されている速度発電機の１回転当たりのパルス数及び基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）、並びに受信機が外部信号を受信してから次の外部信号を受信するまでの間（新幹線（登録商標）車両が１０ｋｍ走行する間）にカウンター１５でカウントされたパルス数の各値に基づいて、車輪径を算出（逆算）する。

例えば、速度発電機の１回転当たりのパルス数が９０［ｐｐｒ］で、カウントされたパルス数が３８１９７２［パルス］の場合、車輪径算出手段１７は、車輪径を約７５０［ｍｍ］（≒１０［ｋｍ］×９０［ｐｐｒ］／３８１９７２［パルス］／π）と求める。なお、車輪径算出手段１７は、車輪径を算出（逆算）することができればどのように実現してもよく、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現してもよい。

制御手段１８は、ＣＰＵなどであり、各種プログラムが実行されて各種制御を実行する。この制御手段１８は、車輪径算出手段１７が車輪径を算出した場合、メモリー１４に記憶されている車輪径の値（例えば、７６０［ｍｍ］）に、当該車輪径算出手段１７で算出された車輪径の値（例えば、７５０［ｍｍ］）を上書きして記憶する。これにより、車輪径の値が自動的に補正される。そして、制御手段１８は、後述する動揺度合判別手段１９からの検知信号を受けて、キロ程演算手段１６ａで算出されたキロ程をメモリー１４に記憶する。ただし、車輪径算出手段１７が算出した車輪径の値が、何らかの原因により、どんでもない値になった場合に備え、予め車輪径または、前回に算出した車輪径の値の±１０％以内であれば採用し、その値を上書きして記憶する。すなわち、±１０％を超えていれば採用せず、その値を上書きしないで破棄する。

動揺度合判別手段１９は、加速度センサーユニット１２からの信号（値）に基づいて、新幹線（登録商標）車両の動揺の度合を判別する。具体的に、動揺度合判別手段１９は、加速度センサーユニット１２からの信号の値が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する。本実施形態において、動揺度合判別手段１９は、前後、左右、上下の３次元の方向のそれぞれについて、動揺の度合を別々に判別する。そして、動揺度合判別手段１９は、加速度センサーユニット１２からの信号の値が、所定の閾値を超過していると判別した場合に、異常な動揺を検知したことを意味する検知信号を出力する。この検知信号は、制御手段１８に入力される。

所定の閾値は、固定方式であっても、速度変動方式であってもよい。固定方式の場合、予め設定された限界基準値を閾値として使用する。限界基準値は、例えば、第１、第２、第３限界基準値のように、複数の限界基準値から予め選択できるようにしておいてもよい。限界基準値の下限値は、０．０２５Ｇ（重力）としておくことが好ましい。この限界基準値は、測定中でも変更可能とする。この場合、処理が待機状態の時を見計らって更新する。速度変動方式の場合、車速演算手段１６ｂで算出された新幹線（登録商標）車両の速度を用い、所定の換算式により閾値を決定する。

なお、動揺度合判別手段１９は、加速度センサーユニット１２からの信号に基づいて、新幹線（登録商標）車両の異常な動揺を検知することができればどのように実現してもよく、ハードウエアで実現しても、ソフトウエアで実現してもよい。

次に、図４を用いて、「車輪径の補正」の流れについて説明する。図４は、車輪径の補正の流れを示すフローチャートである。

図４に示されるように、新幹線（登録商標）車両が基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）走行し、受信機が外部信号を受信することで、受信機からの信号が自動動揺計測器１１に入力される（ステップ（以下、Ｓと略す。）１００）。受信機からの信号が自動動揺計測器１１に入力されると、車輪径算出手段１７が、メモリー１４に記憶されている速度発電機の１回転当たりのパルス数及び基準キロ程（本実施形態では、１０ｋｍ）、並びに受信機が外部信号を受信してから次の外部信号を受信するまでの間にカウンター１５でカウントされたパルス数の各値に基づいて、車輪径を算出（逆算）する（Ｓ２００）。車輪径が算出されると、制御手段１８がその値をメモリー１４に上書きして保存する（Ｓ３００）。

このように、キロ程演算装置として機能する自動動揺計測器１１によれば、１０キロ走行する毎に、車輪径の値の補正を自動的に行える。これにより、研磨作業によって標準の車輪より径が小さくなった車輪を使っていた場合や、走行中に摩耗して車輪径が小さくなったり熱膨張して大きくなったりした場合であっても、正しい車輪径の値に基づいて、新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程を正確に算出することができる。

そして、動揺度合判別手段１９が所定の閾値を超過したと判別したタイミングに、キロ程演算手段１６で算出された新幹線（登録商標）車両が走行したキロ程をメモリー１４に記憶するので、新幹線（登録商標）車両の動揺が検知された地点（キロ程）を正確に算出することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

すなわち、上記実施形態において、新幹線（登録商標）車両の動揺を検知する場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、在来線車両その他の鉄道車両の動揺を検知する場合に採用できる。

１１自動動揺計測器（キロ程演算装置）
１２加速度センサーユニット（動揺センサー）
１４メモリー
１５カウンター
１６キロ程演算手段
１７車輪径算出手段
１８制御手段
１９動揺度合判別手段

Claims

基準キロ程走行する毎に外部の送信機からの信号を受信機で受信する鉄道車両に搭載されるキロ程演算装置であって、
速度発電機の１回転当たりのパルス数、車輪径、及び前記基準キロ程の各値が記憶されるメモリーと、
前記速度発電機のパルス数をカウントするカウンターと、
前記メモリーに記憶されている前記速度発電機の１回転当たりのパルス数及び前記車輪径、並びに前記カウンターでカウントされたパルス数の各値に基づいて、前記鉄道車両が走行したキロ程を走行中に逐次算出するキロ程演算手段と、
前記基準キロ程走行する毎に前記受信機が前記信号を受信したことを契機に、前記メモリーに記憶されている前記速度発電機の１回転当たりのパルス数及び前記信号に基づく直近の前記基準キロ程（以下、直近基準キロ程という）、並びに、前記直近基準キロ程において前記カウンターでカウントされた前記パルス数の各値に基づいて、前記直近基準キロ程における前記車輪径を算出する車輪径算出手段と、
前記メモリーに記憶されている前記車輪径の値に対して、前記車輪径算出手段で算出された前記直近基準キロ程における前記車輪径の値を、順次、上書きして記憶する制御手段と、を備えていることを特徴とする、
キロ程演算装置。
前記鉄道車両に搭載される動揺センサーで取得される該鉄道車両の動揺の度合を示す値が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する動揺度合判別手段を備え、
前記制御手段は、前記動揺センサーで取得される前記鉄道車両の動揺の度合を示す値が、前記動揺度合判別手段によって、前記所定の閾値を超過したと判別されたタイミングに、前記キロ程演算手段で算出された前記キロ程を、前記メモリーに記憶することを特徴とする、
請求項１に記載のキロ程演算装置。