JP6324704B2 - 気動車 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからの駆動力が第１推進軸及び第２推進軸を介して台車の各車輪に伝達される気動車に関し、特に、異常検知装置によって第１推進軸又は第２推進軸が落下したか否かを判断する気動車に関する。

気動車においては、例えば、下記特許文献１に記載されているように、車体の台枠にエンジンが吊り下げられていて、エンジンの駆動力が第１推進軸及び第２推進軸を介して台車の各車輪に伝達される。この気動車の第１推進軸では、図１２に示すように、一端部１４０ａがエンジン側の部材（変速機１１２）に自在継手１４１を介して連結されていて、他端部１４０ｂが台車側の部材（第１減速機１３３）に自在継手１４２を介して連結されている。

ここで、第１推進軸１４０の両端部１４０ａ，１４０ｂの連結では、ボルト締結や溶接が用いられている。このため、仮に第１推進軸１４０の他端部１４０ｂでボルト締結が緩んで脱落したり、溶接部分が切れた場合には、図１２の二点鎖線で示したように、第１推進軸１４０の一端部１４０ａ側を基点として、第１推進軸１４０が落下することになる。この場合、もし落下した第１推進軸１４０の他端部１４０ｂが地面に接すると、第１推進軸１４０の一端部１４０ａは連結されたままであるため、第１推進軸１４０が棒高跳びのように跳ね上がる。この結果、第１推進軸１４０が車体１２０の台枠１２０ａを突き上げて、非常に危険な状態になるおそれがあった。

従って、従来から、第１推進軸１４０の一方の端部１４０ａ，１４０ｂが落下した場合に備え、第１推進軸１４０が地面に接することを防止する第１落下防止枠１５０が設けられていた。この第１落下防止枠１５０は、図１３に示すように、第１推進軸１４０が延びる方向（レール方向）から見て、略Ｕ字状に形成された枠体である。

そして、第１落下防止枠１５０は、上端が車体１２０の台枠１２０ａに取付けられていて、第１推進軸１４０の中間部１４０ｃに対して下辺部１５０ａと左辺部１５０ｂと右辺部１５０ｃとで囲むようになっている。これにより、万一第１推進軸１４０が落下しても、第１推進軸１４０の中間部１４０ｃが第１落下防止枠１５０の下辺部１５０ａに当接して受け止められ、第１推進軸１４０が地面に接することを防止できるようになっていた。なお、第２推進軸も第１推進軸１４０と同様、第２落下防止枠に囲まれていて、第２推進軸が地面に接することを防止できるようになっていた。

特開２００６−３４７３４９号公報

しかしながら、従来の気動車において、以下の問題点がある。即ち、高速走行中に万一第１推進軸１４０の他端部１４０ｂが落下すると、第１推進軸１４０の一端部１４０ａはエンジン側に連結されているため、第１推進軸１４０は落下した状態でエンジンから駆動力が伝達される。このとき、仮にエンジンから駆動力の伝達を遮断しなければ、第１推進軸１４０は回転し続けることになる。一方、高速走行中に万一第１推進軸１４０の一端部１４０ａが落下したときには、問題が更に大きくなる。

つまり、第１推進軸１４０の一端部１４０ａが落下すると、第１推進軸１４０の他端部１４０ｂは台車側に連結されているため、エンジンから駆動力の伝達を遮断したとしても、台車の大きな慣性により第１推進軸１４０がしばらくの間回転し続けることになる。これにより、落下した第１推進軸１４０は、車両の走行中に大きな回転力を持って第１落下防止枠１５０の下辺部１５０ａに衝突し、第１落下防止枠１５０の左辺部１５０ｂ又は右辺部１５０ｃにも衝突して、跳ね回ることになる。その結果、第１落下防止枠１５０が跳ね回る第１推進軸１４０によって大きく変形し又は破損する可能性を完全には否定できるものではなかった。

こうして、第１推進軸１４０の一方の端部１４０ａ，１４０ｂが落下したときには、一刻も早く車両の走行を停止する必要がある。しかし、従来では、万一第１推進軸１４０が落下しても、運転士が第１推進軸１４０の落下に気付き難く、第１推進軸１４０の落下を認識しないまま車両の走行を続けるおそれがあった。そして、この問題点は第２推進軸においても同様に生じるおそれがあった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、万一第１推進軸又は第２推進軸が地面に向けて落下しても、その異常事態を速やかに検知できる気動車を提供することを目的とする。

本発明に係る気動車は、車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられているものであって、前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる加速度を測定可能な加速度センサが設けられていて、前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための加速度のしきい値を予め記憶していて、前記加速度センサが測定する加速度と前記しきい値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る気動車によれば、万一第１推進軸の一方の端部が外れて第１推進軸が地面に向けて落下すると、第１推進軸が第１落下防止枠の下辺部に衝突して、第１落下防止枠に衝撃による加速度が作用する。同様に、万一第２推進軸の一方の端部が外れて第２推進軸が地面に向けて落下すると、第２推進軸が第２落下防止枠の下辺部に衝突して、第２落下防止枠に衝撃による加速度が作用する。この場合、異常検知装置が、加速度センサが測定する加速度としきい値とを比較することで、第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したことを速やかに検知することができる。

また、本発明に係る気動車において、前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる歪みを測定可能な歪みセンサが設けられていて、前記異常検知装置は、前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための歪みの規定値を予め記憶していて、前記歪みセンサが測定する歪みと前記規定値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断しても良い。
この場合には、異常検知装置が、加速度センサに加えて歪みセンサを用いて第１推進軸又は第２推進軸が落下したかを判断するため、第１推進軸の落下又は第２推進軸の落下をより確実に検知することができる。

また、本発明に係る気動車において、前記第１落下防止枠の下辺部の上面及び前記第２落下防止枠の下辺部の上面の少なくとも一方に、凹凸部分が形成されていて、前記異常検知装置は、前記加速度センサが測定する加速度が前記しきい値より大きく、且つ前記測定された加速度が前記第１推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したこと又は前記第２推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したことを検出したときに、前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したと判断しても良い。
この場合には、第１推進軸が落下して第１落下防止枠の下辺部に衝突した後、第１推進軸と凹凸部分との衝突によって第１落下防止枠に作用する加速度が増幅する。同様に、第２推進軸が落下して第２落下防止枠の下辺部に衝突した後、第２推進軸と凹凸部分との衝突によって第２落下防止枠に作用する加速度が増幅する。こうして、異常検知装置は、しきい値より大きい加速度と増幅した加速度の両方によって第１推進軸の落下又は第２推進軸の落下を判断するため、誤検知を確実に防止できる。

また、本発明に係る気動車において、前記台車の台車枠に生じる加速度を測定可能な第１加速度センサが設けられていて、前記異常検知装置は、前記第１減速機又は前記第２減速機と前記台車枠のストッパとの衝突を判断するための加速度の基準値を予め記憶していて、前記第１加速度センサが測定する加速度と前記基準値とを比較して、前記第１減速機又は前記第２減速機と前記台車枠のストッパとが衝突したか否かを判断しても良い。
この場合には、第１加速度センサと異常検知装置によって、第１減速機又は第２減速機と台車枠のストッパとが衝突する異常事態を検知することができる。

また、前記異常検知装置は、前記台車の台車枠に生じる加速度を測定可能な第２加速度センサが設けられていて、前記異常検知装置は、前記第２加速度センサが測定した加速度に対して前記第１推進軸又は前記第２推進軸の自在継手と前記台車枠との衝突による周期性を検出したときに、前記自在継手と前記台車枠とが衝突したと判断しても良い。
この場合には、第１推進軸又は第２推進軸の自在継手と台車枠とが衝突すると、第２推進軸の自在継手に十字状の突起部が形成されているため、第２推進軸の回転周期の約４倍に相当する周期性の加速度が生じる。この周期性の加速度を利用して、第１推進軸又は第２推進軸の自在継手と台車枠とが衝突する異常事態を検知することができる。

本発明に係る気動車は、車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられているものであって、前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる歪みを測定可能な歪みセンサが設けられていて、前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための歪みの規定値を予め記憶していて、前記歪みセンサが測定する歪みと前記規定値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする。

上記した本発明に係る気動車によれば、万一第１推進軸が地面に向けて落下すると、第１推進軸が第１落下防止枠の下辺部に衝突して、この衝突による歪みが歪みセンサによって測定される。同様に、万一第２推進軸が地面に向けて落下すると、第２推進軸が第２落下防止枠の下辺部に衝突して、この衝突による歪みが歪みセンサによって測定される。この場合、異常検知装置が、歪みセンサが測定する歪みと規定値とを比較することで、第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したことを速やかに検知することができる。

本発明に係る気動車は、車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられているものであって、前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる加速度を測定可能な加速度センサが設けられていて、前記第１落下防止枠の下辺部の上面及び前記第２落下防止枠の下辺部の上面の少なくとも一方に、凹凸部分が形成されていて、前記測定された加速度が前記第１推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したこと又は前記第２推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したことを検出して、前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したと判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする。

上記した本発明に係る気動車によれば、万一第１推進軸が落下すると、第１推進軸が第１落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第１推進軸と凹凸部分との衝突によって第１落下防止枠に作用する加速度が増幅する。同様に、万一第２推進軸が落下すると、第２推進軸が第２落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第２推進軸と凹凸部分との衝突によって第２落下防止枠に作用する加速度が増幅する。この場合、異常検知装置は、加速度センサによって測定された加速度の増幅度と予め記憶している所定の増幅度とを比較することで、第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したことを速やかに検知することができる。

本発明の気動車によれば、万一第１推進軸又は第２推進軸の一方の端部が外れて第１推進軸又は第２推進軸が地面に向けて落下する異常事態が生じても、その異常事態を速やかに検知できる。

第１実施形態の気動車を模式的に示した図である。 図１のＡ部分を拡大した図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 気動車の制御構成を模式的に示した図である。 台車枠のストッパと第１減速機のストッパとの衝突を説明するための図である。 台車枠の下部分と自在継手の十字状の突起部との衝突を説明するための図である。 第２実施形態において歪みセンサが取付けられている状態を示した図である。 第３実施形態において第１落下防止枠の下辺部の上面に凹凸部分が形成されている状態を示した図である。 増幅される加速度を模式的に示した図である。 第３実施形態の変形例を説明するための図である。 第１推進軸と第１落下防止枠と変速機と第１減速機との関係を示した図である。 図１２のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明に係る気動車の各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１実施形態の気動車１を模式的に示した図である。また、図２は、図１に示したＡ部分を拡大した図である。

気動車１は、ディーゼルエンジン１０の回転出力を駆動力として走行するものであり、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０と、変速機１２と、車体２０と、２台の台車３０Ａ，３０Ｂと、第１推進軸４０と、第１落下防止枠５０とを備えている。ディーゼルエンジン１０は、台車３０Ａを走行させるための駆動力を発生するものである。このディーゼルエンジン１０は、図２に示すように、車体２０の台枠２０ａに吊り下げられていて、回転出力を変速機１２で変速できるようになっている。変速機１２には、自在継手４１を介して第１推進軸４０の一端部４０ａが連結されている。

車体２０は、図１に示すように、レール方向に長く延びていて、２台の台車３０Ａ，３０Ｂによって空気バネ２５を介して支持されている。台車３０Ａは駆動側の台車であり、レール方向の一方側（図１の左側）に第１輪軸３１を有し、レール方向の他方側（図１の右側）に第２輪軸３２を有し、第１輪軸３１及び第２輪軸３２を組付ける台車枠３３とを有している。これら第１輪軸３１と第２輪軸３２の枕木方向の両端には、各車輪３１ａ，３２ａが組付けられている。台車３０Ｂは従動側の台車であり、レール方向の一方側に第１輪軸３６を有し、レール方向の他方側に第２輪軸３７を有し、第１輪軸３６及び第２輪軸３７を組付ける台車枠３８とを有している。これら第１輪軸３６と第２輪軸３７の枕木方向の両端には、各車輪３６ａ，３７ａが組付けられている。

第１推進軸４０は、回転することでディーゼルエンジン１０が発生した駆動力を伝達するものであり、レール方向に延びていて、車体２０の台枠２０ａより下側に配置されている。第１推進軸４０の一端部４０ａ及び他端部４０ｂは、ボルト締結や溶接によって自在継手４１，４２に連結されていて、揺動可能になっている。自在継手４２は第１減速機３４に連結されていて、第１減速機３４は第１輪軸３１に連結されると共に、自在継手４３を介して第２推進軸６０に連結されている。

第２推進軸６０は、回転することでディーゼルエンジン１０が発生した駆動力を伝達するものであり、レール方向に延びていて、車体２０の台枠２０ａより下側に配置されている。第２推進軸６０の一端部６０ａ及び他端部６０ｂは、ボルト締結や溶接によって自在継手４３，４４に連結されていて、揺動可能になっている。自在継手４４は第２減速機３５に連結されていて、第２減速機３５は第２輪軸３２に連結されている。

こうして、ディーゼルエンジン１０が発生した駆動力は、変速機１２を介して第１推進軸４０に伝達される。そして、第１推進軸４０に伝達された駆動力が、第１減速機３４を介して第１輪軸３１に伝達されると共に、第２推進軸６０及び第２減速機３５を介して第２輪軸３２に伝達されるようになっている。これにより、第１輪軸３１の車輪３１ａ及び第２輪軸３２の車輪３２ａが回転して、気動車１が走行する。ここで、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

第１落下防止枠５０は、図３に示すように、第１推進軸４０が地面に接することを防止するものであり、車体２０の台枠２０ａより下側に設けられていて、第１推進軸４０の中間部４０ｃに対応して配置されている。この第１落下防止枠５０は、Ｕ字状に形成された鋼製の枠体であり、下辺部５０ａと左辺部５０ｂと右辺部５０ｃとで第１推進軸４０の中間部４０ｃを囲んでいて、左辺部５０ｂと右辺部５０ｃの上端が台枠２０ａに取付けられている。図４は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

第２落下防止枠７０は、図４に示すように、第２推進軸６０が地面に接することを防止するものであり、車体２０の台枠２０ａより下側に設けられていて、第２推進軸６０の中間部６０ｃに対応して配置されている。この第２落下防止枠７０は、Ｕ字状に形成された鋼製の枠体であり、下辺部７０ａと左辺部７０ｂと右辺部７０ｃとで第２推進軸６０の中間部６０ｃを囲んでいて、左辺部５０ｂと右辺部５０ｃの上端が台車３０Ａの牽引梁（図示省略）に取付けられている。なお、第２落下防止枠７０の取付位置は適宜変更可能であり、車体２０の台枠２０ａに取付けられていても良い。

ところで、上述したように、第１推進軸４０及び第２推進軸６０の両端部４０ａ，４０ｂ、６０ａ，６０ｂの連結では、ボルト締結や溶接が用いられている。このため、仮に第１推進軸４０の他端部４０ｂや自在継手４２で、ボルト締結が緩み脱落したり溶接部分が切れた場合には、第１推進軸４０の一端部４０ａ側を基点として、推進軸４０の他端部４０ｂが落下することになる。このとき、第１落下防止枠５０の下辺部５０ａが、落下する第１推進軸４０の中間部４０ｃを受け止めて、第１推進軸４０が地面に接することを防止できる。

ここで、高速走行中に万一第１推進軸４０の他端部４０ｂが落下すると、第１推進軸４０の一端部４０ａはディーゼルエンジン１０側に連結されているため、第１推進軸４０は落下した状態でディーゼルエンジン１０から駆動力が伝達される。このとき、仮にディーゼルエンジン１０から駆動力の伝達を遮断しなければ、第１推進軸４０は回転し続けることになる。また、高速走行中に万一第１推進軸４０の一端部４０ａが落下したときには、問題が更に大きくなる。

つまり、第１推進軸４０の一端部４０ａが落下すると、第１推進軸４０の一端部４０ａは台車３０Ａ側に連結されているため、ディーゼルエンジン１０から駆動力の伝達を遮断したとしても、車両の大きな慣性により第１推進軸４０がしばらくの間回転し続ける。これにより、落下した第１推進軸４０は、車両の走行中に大きな回転力を持って第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突し、左辺部５０ｂ又は右辺部５０ｃにも衝突して、跳ね回ることになる。その結果、第１落下防止枠５０が跳ね回る推進軸４０によって大きく変形し又は破損する可能性を完全に否定できるものではなかった。そして、第２推進軸６０の一端部６０ａ又は他端部６０ｂが落下しても、同様の問題が生じるおそれがあった。

こうして、第１推進軸４０の一方の端部４０ａ，４０ｂ、又は第２推進軸６０の一方の端部６０ａ，６０ｂが落下したときには、一刻も車両の走行を停止する必要がある。しかし、従来では、万一第１推進軸４０又は第２推進軸６０が落下しても、運転士が第１推進軸４０の落下又は第２推進軸６０の落下に気付き難く、その落下を認識しないまま車両の走行を続けたり、ディーゼルエンジン１０からの駆動力の伝達が維持されるおそれがあった。

そこで、本実施形態の気動車１は、万一第１推進軸４０又は第２推進軸６０が落下したときでも、その異常事態を速やかに検知することができるように構成されている。ここで、図５は、気動車１の制御構成を模式的に示した図である。図５に示すように、この気動車１には、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂと異常検知装置９０とが設けられている。加速度センサ８０Ａは、車体２０に取付けられていて第１落下防止枠５０に生じる加速度を測定可能なものであり、加速度センサ８０Ｂは、車体２０に取付けられていて第２落下防止枠７０に生じる加速度を測定可能なものである。なお、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂは第１落下防止枠５０及び第２落下防止枠７０にそれぞれ対応して別個に設けられているが、単一の加速度センサで構成されていても良い。また、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂは、車体２０に取付けられている既存の加速度センサを用いても良く、第１落下防止枠５０と第２落下防止枠７０に直接取付けられていても良い。

異常検知装置９０は、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂが測定する加速度を逐次入力することにより監視していて、第１推進軸４０及び第２推進軸６０が落下したか否かを判断するものである。気動車１には、車両に搭載されている機器を管理する管理装置１００が設けられていて、異常検知装置９０から管理装置１００には判断結果が送られる。この異常検知装置９０は、一定の時間（数ｍｓｅｃ）毎に得られた加速度に基づいて、異常状態の有無を判断する。

そして、予め行われる実験又はシミュレーション等によって、第１推進軸４０が落下して第１落下防止枠５０と衝突した際に生じる加速度のサンプルデータが得られて、このサンプルデータに基づいて第１推進軸４０と第１落下防止枠５０との衝突を判断するための第１しきい値が決定されている。異常検知装置９０は、この第１しきい値を予め記憶している。これにより、異常検知装置９０は、加速度センサ８０Ａによって測定された加速度と第１しきい値を比較して、測定された加速度が第１しきい値より大きい場合に第１推進軸４０が落下したと判断するようになっている。

同様に、予め行われる実験又はシミュレーション等によって、第２推進軸６０が落下して第２落下防止枠７０と衝突した際に生じる加速度のサンプルデータが得られて、このサンプルデータに基づいて第２推進軸６０と第２落下防止枠７０との衝突を判断するための第２しきい値が決定されている。異常検知装置９０は、この第２しきい値を予め記憶している。これにより、異常検知装置９０は、加速度センサ８０Ｂによって測定された加速度と第２しきい値を比較して、測定された加速度が第２しきい値より大きい場合に第２推進軸６０が落下したと判断するようになっている。こうして、異常検知装置９０が第１推進軸４０の落下又は第２推進軸６０の落下を判断した判定結果が管理装置１００に送られると、管理装置１００は、乗務員支援モニタ等を利用して運転士に第１推進軸４０の落下又は第２推進軸６０の落下を報知する。

ところで、従来の気動車においては、第１推進軸４０及び第２推進軸６０以外にも、車体１より下側で生じる衝撃の異常状態に対して、速やかに検知できることが好ましい箇所があった。具体的には、気動車１が加減速したときに、図６のＤ部分に示すように、台車枠３３のストッパ３３ａと第１減速機３４のストッパ３４ａとが衝突して、台車枠３３に衝撃による加速度が発生する可能性があった。また、図７のＥ部分に示すように、第１減速機３４が傾斜して、台車枠３３の下部分３３ｂと第２推進軸６０の自在継手４３の十字状の突起部４３ａとが衝突して、台車枠３３に衝撃による加速度が発生する可能性があった。

そこで、本実施形態の気動車１は、上記した異常状態についても速やかに検知できるように構成されている。図５に示すように、台車３０Ａの台車枠３３には、第１衝撃センサ９１及び第２衝撃センサ９２が取付けられている。この第１衝撃センサ９１が本発明の「第１加速度センサ」に相当し、この第２衝撃センサ９２が本発明の「第２加速度センサ」に相当する。第１衝撃センサ９１は、台車枠３３のストッパ３３ａと第１減速機３４のストッパ３４ａとが衝突したときに生じる加速度を測定可能な加速度センサである。第２衝撃センサ９２は、台車枠３３の下部分３３ｂと第２推進軸６０の自在継手４３の十字状の突起部４３ａとが衝突したときに生じる加速度を測定可能な加速度センサである。なお、第１衝撃センサ９１と第２衝撃センサ９２は別個設けられているが、単一の加速度センサで構成されていても良く、車体２０に取付けられている既存の加速度センサであっても良い。

異常検知装置９０は、第１衝撃センサ９１及び第２衝撃センサ９２が測定する加速度を逐次入力することにより監視している。そして、予め行われる実験又はシミュレーション等によって台車枠３３のストッパ３３ａと第１減速機３４のストッパ３４ａとが衝突した際に生じる加速度のサンプルデータが得られていて、このサンプルデータに基づいて上記した衝突を判断するための基準値が決定されている。異常検知装置９０は、この基準値を予め記憶している。これにより、異常検知装置９０は、第１衝撃センサ９１によって測定された加速度と基準値を比較して、この衝撃加速度が基準値より大きい場合に台車枠３３のストッパ３３ａと第１減速機３４のストッパ３４ａとが衝突したと判断するようになっている。

一方、台車枠３３の下部分３３ｂと自在継手４３の十字状の突起部４３ａとの衝突を判断する際には、衝撃による加速度の大きさだけではなく衝撃による加速度の周期性に着目するようになっている。つまり、自在継手４４は第２推進軸６０と同じ回転速度で回転するが、突起部４３ａと台車枠３３の下部分３３ｂとが衝突すると、突起部４３ａは十字状になっているため第２推進軸６０の回転周期の約４倍に相当する周期性の加速度が生じる。従って、この周期性の加速度に着目して、異常検知装置９０は、第２衝撃センサ９２が測定した加速度に対して、第２推進軸６０の回転周期の約４倍に相当する周期性の加速度を検出したときに、台車枠３３の下部分３３ｂと自在継手４３の突起部４３ａとが衝突したと判断するようになっている。なお、第２推進軸６０の回転速度は、車輪３１ａ，３２ａの回転速度に第２減速機３５の減速比を乗算することによって算出される。こうして、異常検知装置９０が上述した衝突の判定結果を管理装置１００に送ると、管理装置１００はこの衝突による異常状態を報知するようになっている。

第１実施形態の作用効果について説明する。
第１実施形態の気動車１によれば、万一第１推進軸４０の一方の端部４０ａ，４０ｂが外れて第１推進軸４０が地面に向けて落下すると、第１推進軸４０が第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突して、第１落下防止枠５０に衝撃による加速度が作用する。同様に、万一第２推進軸６０の一方の端部６０ａ，６０ｂが外れて第２推進軸６０が地面に向けて落下すると、第２推進軸６０が第２落下防止枠７０の下辺部７０ａに衝突して、第２落下防止枠７０に衝撃による加速度が作用する。この場合、異常検知装置９０が、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂが測定する加速度と第１しきい値，第２しきい値とを比較することで、第１推進軸４０又は第２推進軸６０が落下したことを速やかに検知することができる。更に、上述したように、異常検知装置９０は、台車枠３３のストッパ３３ａと第１減速機３４のストッパ３４ａとの衝突、台車枠３３の下部分３３ｂと自在継手４３の十字状の突起部４３ａとの衝突も速やかに検知することができる。この結果、運転士は、これらの異常事態をすぐに認識することができ、車両の走行を速やかに停止させることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分の説明については省略する。第１実施形態では、加速度センサ８０Ａ，８０Ｂを用いて第１推進軸４０又は第２推進軸６０の落下を検知したが、第２実施形態では、歪みセンサを用いて第１推進軸４０又は第２推進軸６０の落下を検知することに特徴がある。

図８は、第２実施形態において歪みセンサ９３が取付けられている状態を示した図である。図８に示すように、歪みセンサ９３は、車体２０の台枠２０ａのうち第１落下防止枠５０の左辺部５０ｂの上端及び右辺部５０ｃの上端に対応する部分に取付けられていて、第１落下防止枠５０に生じる歪みを測定可能になっている。なお、歪みセンサ９３の取付位置は適宜変更可能であり、第１落下防止枠５０に直接取付けられていても良い。

そして、予め行われる実験又はシミュレーション等によって、第１推進軸４０が落下して第１落下防止枠５０と衝突した際に生じる歪みのサンプルデータが得られていて、このサンプルデータに基づいて第１推進軸４０と第１落下防止枠５０との衝突を判断するための規定値が決定されている。異常検知装置９０は、この規定値を予め記憶している。これにより、異常検知装置９０は、歪みセンサ９３によって測定された歪みが規定値より大きい場合に、第１推進軸４０が落下したと判断するようになっている。

こうして、第２実施形態では、異常検知装置９０が、歪みセンサ９３が測定する歪みと規定値とを比較することで、第１実施形態の作用効果と同様、第１推進軸４０が落下したことを速やかに検知することができる。なお、上記した説明では、第１落下防止枠５０に生じる歪みを測定可能な歪みセンサ９３を設けた場合について説明したが、第２落下防止枠７０に生じる歪みを測定可能な歪みセンサを設けた場合も同様であるため、その説明を省略する。

次に、第２実施形態の変形例について説明する。この変形例では、加速度センサ８０Ａ及び歪みセンサ９３の両方を用いて第１推進軸４０の落下を検知することに特徴がある。つまり、異常検知装置９０は、加速度センサ８０Ａによって測定された加速度が第１しきい値より大きく、且つ歪みセンサ９３によって測定された歪みが規定値より大きい場合に、第１推進軸４０が落下したと判断するようになっている。こうして、加速度センサ８０Ａ及び歪みセンサ９３の両方を用いることで、第１推進軸４０の落下をより確実に検知することができ、誤検知を確実に防止することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分の説明については省略する。図９に示すように、第３実施形態では、第１落下防止枠５０の下辺部５０ａの上面５０ｄに凹凸部分５０ｅが形成されている。この凹凸部分５０ｅは、第１推進軸４０が落下した後に、第１推進軸４０との衝突によって第１推進軸４０の回転振動を増幅させるものである。異常検知装置９０は、加速度センサ８０Ａによって測定された加速度が第１推進軸４０と凹凸部分５０ｅとの衝突によって所定の増幅度より大きいことを検出したときに、第１推進軸４０が落下したと判断するようになっている。なお、所定の増幅度は、予め行われる実験又はシミュレーション等によって最適な値が決定されて、異常検知装置９０によって予め記憶されている。

こうして、第３実施形態では、万一第１推進軸４０が地面に向けて落下すると、第１推進軸４０が第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突した後に、第１推進軸４０と凹凸部分５０ｅとの衝突によって第１推進軸４０の回転振動が増幅する。このとき、異常検知装置９０は、図１０に示すように、測定された加速度が所定の増幅度より大きいことを検出することで、第１実施形態の作用効果と同様、第１推進軸４０が落下したことを速やかに検知することができる。

また、加速度の増幅度によって第１推進軸４０の落下を判断するため、仮に飛び石が第１落下防止枠５０に衝突して瞬間的に大きな衝撃が生じても、第１推進軸４０が落下したと判断しない。従って、誤検知を確実に防止することができる。なお、上記した説明では、第１落下防止枠５０に凹凸部分５０ｅを形成して加速度の増幅を検出する場合について説明したが、第２落下防止枠７０に凹凸部分を形成して加速度の増幅を検出する場合も同様であるため、その説明を省略する。

次に、第３実施形態の変形例について説明する。この変形例では、異常検知装置９０が、加速度センサ８０Ａによって測定された加速度が第１しきい値より大きく、且つその後に測定された加速度が第１推進軸４０と凹凸部分５０ｅとの衝突によって所定の増幅度より大きいことを検出したときに、第１推進軸４０が落下したと判断するようになっている。

つまり、万一第１推進軸４０が地面に向けて落下すると、異常検知装置９０は、図１１に示すように、先ず第１推進軸４０と第１落下防止枠５０と衝撃により測定された加速度が第１しきい値α１より大きいことを判断する。その後、第１推進軸４０と凹凸部分５０ｅの衝突により第１推進軸４０の回転振動が増幅して、異常検知装置９０は測定された加速度が所定の増幅度より大きいことを検出する。この結果、異常検知装置９０は、第１推進軸４０が落下したと判断する。こうして、異常検知装置９０が、第１しきい値α１より大きい加速度と増幅した加速度の両方によって第１推進軸４０の落下を判断するため、第１推進軸４０の落下をより確実に検知することができ、誤検知をより確実に防止することができる。

以上、本発明に係る気動車の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第１実施形態では、第１減速機３４のストッパ３４ａと台車枠３３のストッパ３３ａとの衝突を検知できるように構成したが、第２減速機３５のストッパと台車枠のストッパとの衝突を検知できるように構成しても良い。また、第１実施形態では、第２推進軸６０の自在継手４３の十字状の突起部４３ａの衝突を検知するように構成したが、第２推進軸６０の自在継手４４や第１推進軸４０の自在継手４１，４２の衝突を検知するように構成しても良い。
また、各実施形態及び変形例の特徴をそれぞれ適宜組み合わせて実施することも可能である。

１ 気動車
１０ ディーゼルエンジン
１２ 変速機
２０ 車体
２０ａ 台枠
３０Ａ，３０Ｂ 台車
３１ 第１輪軸
３２ 第２輪軸
３３ 台車枠
３４ 第１減速機
３５ 第２減速機
４０ 第１推進軸
５０ 第１落下防止枠
５０ａ 下辺部
５０ｅ 凹凸部分
６０ 第２推進軸
７０ 第２落下防止枠
８０Ａ，８０Ｂ 加速度センサ
９０ 異常検知装置
９１ 第１衝撃センサ
９２ 第２衝撃センサ
９３ 歪みセンサ
１００ 管理装置

Claims (7)

1. 車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、
   前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、
   前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられている気動車において、
   前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる加速度を測定可能な加速度センサが設けられていて、
   前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための加速度のしきい値を予め記憶していて、前記加速度センサが測定する加速度と前記しきい値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする気動車。
2. 請求項１に記載された気動車において、
   前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる歪みを測定可能な歪みセンサが設けられていて、
   前記異常検知装置は、前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための歪みの規定値を予め記憶していて、前記歪みセンサが測定する歪みと前記規定値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断することを特徴とする気動車。
3. 請求項１又は請求項２に記載された気動車において、
   前記第１落下防止枠の下辺部の上面及び前記第２落下防止枠の下辺部の上面の少なくとも一方に、凹凸部分が形成されていて、
   前記異常検知装置は、前記加速度センサが測定する加速度が前記しきい値より大きく、且つ前記測定された加速度が前記第１推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したこと又は前記第２推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したことを検出したときに、前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したと判断することを特徴とする気動車。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載された気動車において、
   前記台車の台車枠に生じる加速度を測定可能な第１加速度センサが設けられていて、
   前記異常検知装置は、前記第１減速機又は前記第２減速機と前記台車枠のストッパとの衝突を判断するための加速度の基準値を予め記憶していて、前記第１加速度センサが測定する加速度と前記基準値とを比較して、前記第１減速機又は前記第２減速機と前記台車枠のストッパとが衝突したか否かを判断することを特徴とする気動車。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載された気動車において、
   前記台車の台車枠に生じる加速度を測定可能な第２加速度センサが設けられていて、
   前記異常検知装置は、前記第２加速度センサが測定した加速度に対して前記第１推進軸又は前記第２推進軸の自在継手と前記台車枠との衝突による周期性を検出したときに、前記自在継手と前記台車枠とが衝突したと判断することを特徴とする気動車。
6. 車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、
   前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、
   前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられている気動車において、
   前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる歪みを測定可能な歪みセンサが設けられていて、
   前記第１推進軸と前記第１落下防止枠との衝突又は前記第２推進軸と前記第２落下防止枠との衝突を判断するための歪みの規定値を予め記憶していて、前記歪みセンサが測定する歪みと前記規定値とを比較して前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したか否かを判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする気動車。
7. 車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、
   前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達され、
   前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられている気動車において、
   前記第１落下防止枠及び前記第２落下防止枠の少なくとも一方に生じる加速度を測定可能な加速度センサが設けられていて、
   前記第１落下防止枠の下辺部の上面及び前記第２落下防止枠の下辺部の上面の少なくとも一方に、凹凸部分が形成されていて、
   前記測定された加速度が前記第１推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したこと又は前記第２推進軸と前記凹凸部分との衝突によって増幅したことを検出して、前記第１推進軸又は前記第２推進軸が落下したと判断する異常検知装置が設けられていることを特徴とする気動車。

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