JP6799275B2 - 軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システム - Google Patents

Description

本発明は、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムに関するものである。

従来から、道路走行時には道路走行用車輪を用いて走行し、軌道走行時には軌道走行用鉄輪を用いて走行するように構成された「軌陸車」が知られている。この軌陸車の上部には、高所作業装置あるいはクレーン作業装置などが架装される。

軌陸車を含む鉄道車両は、鉄輪もレールも鉄であるため摩擦係数が小さく、空転が発生しやすい状況にある。このため、鉄輪とレールとの間に、雨などの水分やレール自身の錆、雑草、落葉、虫等が介在することによって、摩擦係数が大幅に低下すると空転を発生させる場合がある。

他方で、軌陸車を含む鉄道車両では、ブレーキをかけたときに鉄輪がロックして軌道（レール）上を回転せずに滑走する場合がある。滑走すると制動距離が長くなるとともに操縦安定性が損なわれてしまう。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には、回転センサが検知した回転数が低下したことによって鉄輪が滑ったことを検知し、ブレーキ力を弱めるようになっている滑走防止装置が開示されている。

特許第２７４２３５４号公報

しかしながら、特許文献１の滑走防止装置では、鉄輪の回転状態を回転センサによって検出しているものの、ブレーキ作動中の速度や減速度等の値があらかじめ設定された数値を超過したときに滑走していると判定している。そのため、車体重量、重心、又は外部環境の変化によって誤って判定してしまう可能性があった。

そこで、本発明は、車体重量、重心、又は外部環境の影響を受けることなく、鉄輪の空転及び／又は滑走を確実に検出することのできる、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムは、軌陸車の鉄輪の空転及び／又は滑走を検出する軌陸車の空転滑走検出システムであって、前記鉄輪の回転数を検出する回転数検出器であって、すべての前記鉄輪に取り付けられる、回転数検出器と、検出されたすべての前記鉄輪の回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定する判定部と、を備えている。

このように、本発明の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムは、すべての鉄輪に取り付けられる回転数検出器と、検出されたすべての鉄輪の回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって鉄輪が空転又は滑走していると判定する判定部と、を備えている。このような構成によれば、車体重量、重心、又は外部環境の影響を受けることなく、鉄輪の空転及び／又は滑走を確実に検出することができる。

軌陸車の側面図である。 軌陸車の油圧回路である。 実施例１の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムのブロック図である。 実施例１の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムのフローチャートである。 実施例２の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムの検出速度の数値例を示した表である。（ａ）は加速時の数値例であり、（ｂ）は減速時の数値例である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では、軌陸車として、作業台を有する高所作業車に軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムを適用した場合について説明するが、これに限定されるものではなく、クレーン装置を有する移動式クレーンなど、軌陸車であれば本発明を適用することができる。

（軌陸車の構成）
まず、図１を用いて本発明の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳを備える軌陸車１の全体構成を説明する。軌陸車１は、車両部４と、車両部４の上部に架装された作業装置５と、から構成されている。

車両部４は、道路走行時に使用される４つの車輪２（タイヤ）と、軌道走行時に使用される４つの鉄輪３と、を備えている。そして、前側の鉄輪３は、シリンダを伸縮することで張出・格納自在に構成される前側軌道走行装置１０を介して車両部４に取り付けられている。同様に、後側の鉄輪３は、シリンダを伸縮することで張出・格納自在に構成される後側軌道走行装置１１を介して車両部４に取り付けられている。なお、図１は、軌道走行用鉄輪３の張出時の状態を示しており、格納時の状態は２点鎖線で示している。

車両部４は、さらに、運転室１２と、車両フレーム１３と、エンジン１４と、を備えている。エンジン１４は、道路走行用車輪２を駆動するだけでなく、ＰＴＯ（不図示）を介して作業装置５及び軌道走行装置１０、１１の油圧アクチュエータに圧油を供給するための油圧ポンプを駆動する。車両フレーム１３の上部には、サブフレーム１５が設置されている。サブフレーム１５には、上述した前側軌道走行装置１０及び後側軌道走行装置１１に加えて、前側アウトリガ１６及び後側アウトリガ１７と、中央部に配置された転車台１８と、が配置されている。

本実施例では、作業装置５として高所作業装置の例が示されている。すなわち、サブフレーム１５の後部には旋回ベアリングを介して旋回台２０が旋回自在に搭載されており、旋回台２０には伸縮ブーム２１が起伏自在に支承されている。伸縮ブーム２１は、起伏シリンダ２２を伸縮することによって起伏駆動されるようになっている。伸縮ブーム２１の先端には、レベリング手段２３を介して作業台２４が配置されている。図１において、作業装置５は、伸縮ブーム２１が全縮小して前方に最倒伏した格納姿勢となっている。

（油圧回路の構成）
次に、油圧回路の構成について説明する。図２に示すように、軌陸車１の軌道走行用油圧回路は、主な構成として、油圧ポンプ５０とそれぞれ鉄輪３ａ〜３ｄに対応して設置される油圧モータ４５ａ〜４５ｄとを備え、全体として閉回路を構成している。油圧ポンプ５０は、ＰＴＯ（不図示）を介してエンジン１４によって回転駆動される。油圧ポンプ５０は、いわゆるアキシャルピストンポンプであり、回転方向が一定方向であっても、斜板の傾点角度を正負角度方向に変更することにより、吸入・吐出方向を変更できるようになっている。なお、油圧供給セクションは閉回路のものに限られず、オープン回路であってもよい。

油圧ポンプ５０の両側には、第１ポンプ油路５１と第２ポンプ油路５２とが接続されている。第１ポンプ油路５１と第２ポンプ油路５２の間には、右側アクチュエータセクション５３と左側アクチュエータセクション５４が並列に接続されている。右側アクチュエータセクション５３は、右前油圧モータ４５ｂと右後油圧モータ４５ｄとを直列に含む。同様に、左側アクチュエータセクション５４は、左前油圧モータ４５ａと左後油圧モータ４５ｃとを直列に含む。

（軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムの構成）
次に、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳの構成について説明する。図３に示すように、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳは、主として、それぞれ左前鉄輪３ａ、右前鉄輪３ｂ、左後鉄輪３ｃ、右後鉄輪３ｄの回転数を検出する回転数検出器３１〜３４と、鉄輪が空転又は滑走していることを判定する判定部６０と、によって構成されている。さらに、判定部６０には、入力系としてアクセル７０が操作されたことを検出する操作検出部７１と、出力系として運転手に警報するための警報手段７２と、が接続されている。警報手段７２は、例えば、運転室１２内に配置された警告音発生装置（ブザー）や、警告灯（ランプ）や、表示装置内の警告画像などである。

そして、本実施例の判定部６０は、基準回転数を決定（選択）する基準回転数決定部６１と、基準回転数との比較に基づいて空転又は滑走を判定する空転・滑走判定部６２と、を備えている。

基準回転数決定部６１は、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数から特定の基準回転数を選択する。その際、後述するように操作検出器７１によってアクセル７０が操作されたか否かによって基準回転数として選択する回転数を変えるようになっている。

具体的には、アクセル７０が操作されているときは加速時であるから、空転のおそれがあるため、低速回転数を基準とする必要がある。一方で、回転数検出器３１〜３４の故障（発振、断線・短絡）時の誤検出を防止するため、最低回転数は基準としない。結果として、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数の中から２番目に低速の回転数を基準回転数として選択するようになっている。

他方、アクセル７０が操作されていないときは減速時であるから、滑走（ロック）のおそれがあるため、高速回転数を基準とする必要がある。一方で、回転数検出器３１〜３４の故障（発振、断線・短絡）時の誤検出を防止するため、最高回転数は基準としない。結果として、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数の中から２番目に高速の回転数を基準回転数として選択するようになっている。

空転・滑走判定部６２は、他の回転数が基準回転数に対して所定の回転数幅を超えて相違すると、鉄輪３ａ〜３ｄが空転又は滑走していると判定する。所定の回転数幅は、回転数検出器３１〜３４の精度のばらつきや誤差などを考慮して設定される。

（作用）
次に、図４のフローチャートを用いて、本実施例の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳの流れについて説明する。

はじめに、回転数検出器３１〜３４によって、すべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数が検出されて、得られた回転数情報が判定部６０の基準回転数決定部６１へ送信される（ステップＳ１）。

次に、操作検出部７１によってアクセル７０が操作されたか否かが検出されて、得られた操作情報が判定部６０の基準回転数決定部６１へ送信される（ステップＳ２）。

そして、基準回転数決定部６１は、アクセル７０が操作されているか、又は、操作されていないか、を判断する（ステップＳ３）。アクセル７０が操作されている場合（ステップＳ３のＹＥＳ）にはステップＳ４〜Ｓ６の空転の検出フローへ進み、アクセル７０が操作されていない場合（ステップＳ３のＮＯ）にはステップＳ７〜Ｓ９の滑走の検出フローへ進む。

アクセル７０が操作されている場合（ステップＳ３のＹＥＳ）には、基準回転数決定部６１は、２番目に低速の回転数を基準回転数として選択する（ステップＳ４）。そして、基準回転数に所定の回転数幅を加えて次の判断に備える。

次に、空転・滑走判定部６２は、基準回転数の鉄輪以外の鉄輪の回転数の中で、基準回転数から所定の回転数幅を超えて高速となっているものがないか判定する（ステップＳ５）。基準回転数から所定の回転数幅を超えて高速となっているものがあれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、警報手段７２によって空転を警報する（ステップＳ６）。基準回転数から所定の回転数幅を超えて高速となっているものがなければ（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ１へ戻る。

アクセル７０が操作されていない場合（ステップＳ３のＮＯ）には、基準回転数決定部６１は、２番目に高速の回転数を基準回転数として選択する（ステップＳ７）。そして、基準回転数から所定の回転数幅を差し引いて次の判断に備える。

次に、空転・滑走判定部６２は、基準回転数の鉄輪以外の鉄輪の回転数の中で、基準回転数から所定の回転数幅を超えて低速となっているものがないか判定する（ステップＳ８）。基準回転数から所定の回転数幅を超えて低速となっているものがあれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、警報手段７２によって滑走を警報する（ステップＳ９）。基準回転数から所定の回転数幅を超えて低速となっているものがなければ（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ１へ戻る。

（効果）
次に、本実施例の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳの奏する効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳは、軌陸車１の鉄輪３ａ〜３ｄの空転及び／又は滑走を検出する軌陸車の空転滑走検出システムＳであって、鉄輪３ａ〜３ｄの回転数を検出する回転数検出器３１〜３４であって、すべての鉄輪３ａ〜３ｄに取り付けられる、回転数検出器３１〜３４と、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって、鉄輪３ａ〜３ｄが空転又は滑走していると判定する判定部６０と、を備えている。このような構成によれば、車体重量、重心、又は外部環境の影響を受けることなく、鉄輪３ａ〜３ｄの空転及び／又は滑走を確実に検出することができる。さらに、回転数検出器３１〜３４の出力不良（検出不良）を検知することができる。

つまり、一般的な鉄道車両と異なり、作業装置５を備える軌陸車１では、重量物を積載することがあるため重量自体が大きく変わり、それに伴って重心も移動する。そのため、事前に空転や滑走の可能性を推測することが難しく、実測値を用いなければ正確に判定できない。そこで本発明を用いれば、実測値であるすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって、鉄輪３ａ〜３ｄが空転又は滑走していると判定するため、空転・滑走を正確に判断することができる。

（２）また、判定部６０は、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数から特定の基準回転数を選択し、他の回転数が基準回転数に対して所定の回転数幅を超えて相違すると、鉄輪３ａ〜３ｄが空転又は滑走していると判定するようになっている。このような構成によれば、基準回転数を基準として空転・滑走を判定できるため判定が迅速かつ容易になる。したがって、走行中であってもリアルタイムの空転・滑走の検出が可能となる。

（３）また、鉄輪３ａ〜３ｄを加速させるアクセル７０と、アクセル７０が操作されたことを検出する操作検出器７１と、をさらに備え、判定部６０は、アクセル７０が操作されている場合には、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数から２番目に低速の回転数を基準回転数として選択するようになっている。このような構成によれば、加速時の空転を正確に捉えることができる。また、回転数検出器３１〜３４の故障（発振、断線・短絡）時の誤検出を防止できる。さらに、加速時の２輪同時の空転も検出可能となる。

（４）また、鉄輪３ａ〜３ｄを加速させるアクセル７０と、アクセル７０が操作されたことを検出する操作検出器７１と、をさらに備え、判定部６０は、アクセル７０が操作されていない場合には、検出されたすべての鉄輪３ａ〜３ｄの回転数から２番目に高速の回転数を基準回転数として選択するようになっている。このような構成によれば、減速時の滑走を正確に捉えることができる。また、回転数検出器３１〜３４の故障（発振、断線・短絡）時の誤検出を防止できる。さらに、ブレーキ時（減速時）の２輪同時の滑走も検出可能となる。

（５）さらに、判定部６０によって、鉄輪３ａ〜３ｄが空転又は滑走していると判定されると、運転手に警報するようにされている警報手段７２をさらに備えることができる。このような構成によれば、運転手が空転又は滑走が生じていることを認識できるため、アクセルやブレーキを弱めるなどの必要な運転操作をとることができる。

本実施例では、図５（ａ）、（ｂ）の表を用いて、実際に検出された回転数に基づく速度の例を用いて、空転滑走検出システムＳの作用について説明する。以下の実施例では、回転数に基づいて算定された速度が基準速度から１（ｋｍ／ｈ）以上ずれている場合に異常と判定する場合について説明する。

まず、加速時の作用について説明する。図５（ａ）には、加速時の検出速度の数値を示す。加速時の正常時では、４輪ともほぼ同様の速度となっている。すなわち、すべての鉄輪３ａ〜３ｄが滑走も空転もしていないため、軌陸車の速度と鉄輪の速度は一致する。具体的には、２番目に低速である左前鉄輪３ａの基準速度１９．５（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以上ずれている鉄輪がないため、空転滑走検出システムＳによって警報は出されない。

加速時の異常時である１輪空転時では、２番目に低速である左前鉄輪３ａの基準速度１９．５（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１８．５（ｋｍ／ｈ）から２０．５（ｋｍ／ｈ）まで、に左後鉄輪３ｃの速度１９．８（ｋｍ／ｈ）と右後鉄輪３ｄの速度１９．４（ｋｍ／ｈ）が入っているが、右前鉄輪３ｂの速度２１．２（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、高速側にずれているために空転していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって空転状態の警報が出される。

加速時の異常時である２輪空転時では、２番目に低速である右前鉄輪３ｂの基準速度２０．３（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１９．３（ｋｍ／ｈ）から２１．３（ｋｍ／ｈ）まで、に右後鉄輪３ｄの速度１９．４（ｋｍ／ｈ）が入っているが、左前鉄輪３ａの速度２１．６（ｋｍ／ｈ）及び左後鉄輪３ｃの速度２２．８（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、高速側にずれているために空転していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって２輪空転状態の警報が出される。なお、このような２輪空転状態は、積荷が左右どちらかに偏っているときやカーブを曲がるときなどに発生しやすい。

加速時の異常時である検出器の断線・短絡時の一例として、右後鉄輪３ｄの回転数検出器３４が故障している場合を想定する。なお、空転と故障が同時に発生する確率は極めて低いため、考慮しなくてよい。この場合、２番目に低速である左前鉄輪３ａの基準速度１９．５（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１８．５（ｋｍ／ｈ）から２０．５（ｋｍ／ｈ）まで、に右前鉄輪３ｂの速度２０．３（ｋｍ／ｈ）と左後鉄輪３ｃの速度１９．８（ｋｍ／ｈ）が入っているが、右後鉄輪３ｄの速度０．１（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、低速側にずれているために故障していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって故障状態の警報が出される。このように２番目に遅い速度を基準速度として採用することで、異常値（この例では０．１（ｋｍ／ｈ））を基準速度とすることがなくなる。

次に、減速時の作用について説明する。図５（ｂ）には、減速時の検出速度の数値を示す。減速時の正常時では、４輪ともほぼ同様の速度となっている。すなわち、すべての鉄輪３ａ〜３ｄが滑走も空転もしていないため、軌陸車の速度と鉄輪の速度は一致する。具体的には、２番目に高速である左後鉄輪３ｃの基準速度１９．８（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以上ずれている鉄輪がないため、空転滑走検出システムＳによって警報は出されない。

減速時の異常時である１輪滑走時では、２番目に高速である左前鉄輪３ａの基準速度１９．５（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１８．５（ｋｍ／ｈ）から２０．５（ｋｍ／ｈ）まで、に左後鉄輪３ｃの速度１９．８（ｋｍ／ｈ）と右後鉄輪３ｄの速度１９．４（ｋｍ／ｈ）が入っているが、右前鉄輪３ｂの速度１８．２（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、低速側にずれているために滑走していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって滑走状態の警報が出される。

減速時の異常時である２輪滑走時では、２番目に高速である右後鉄輪３ｄの基準速度１９．４（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１８．４（ｋｍ／ｈ）から２０．４（ｋｍ／ｈ）まで、に左後鉄輪３ｃの速度１９．８（ｋｍ／ｈ）が入っているが、左前鉄輪３ａの速度１７．５（ｋｍ／ｈ）及び右前鉄輪３ｂの速度１８．１（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、低速側にずれているために滑走していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって２輪滑走状態の警報が出される。なお、このような２輪滑走状態は、積荷が左右どちらかに偏っているときやカーブを曲がるときなどに発生しやすい。

減速時の異常時である検出器の信号発振状態の一例として、左後鉄輪３ｃの回転数検出器３３が発振している場合を想定する。なお、滑走と発振が同時に発生する確率は極めて低いため考慮しなくてよい。この場合、２番目に高速である右前鉄輪３ｂの基準速度２０．３（ｋｍ／ｈ）から１（ｋｍ／ｈ）以内の範囲、すなわち１９．３（ｋｍ／ｈ）から２１．３（ｋｍ／ｈ）まで、に左前鉄輪３ａの速度１９．５（ｋｍ／ｈ）と右後鉄輪３ｄの速度１９．４（ｋｍ／ｈ）が入っているが、左後鉄輪３ｃの速度３４．４（ｋｍ／ｈ）が範囲外となっており、高速側にずれているために発振していると判定されて、空転滑走検出システムＳによって発振状態の警報が出される。このように２番目に早い速度を基準速度として採用することで、異常値（この例では３４．４（ｋｍ／ｈ））を基準速度とすることがなくなる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、上述の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳを用いれば、空転や滑走を自動的に判定できるため、ＡＢＳやＡＳＲ機能へも応用することができる。

また、実施例１、２では４輪駆動の軌陸車１について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システムＳは２輪駆動の軌陸車にも適用することができる。さらに、６輪駆動や８輪駆動といった４輪駆動以上の軌陸車にも適用することができる。

また、実施例２に示した具体例では、検出された回転数に基づいて速度を算定し、基準速度と各鉄輪３ａ〜３ｄの速度とを比較・判定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基準回転数と各鉄輪３ａ〜３ｄの回転数を比較・判定することももちろんできる。

１：軌陸車； ４：車両部； ５：作業装置；
２：車輪；
３：鉄輪；
３ａ：左前鉄輪； ３ｂ：右前鉄輪； ３ｃ：左後鉄輪； ３ｄ：右後鉄輪；
３１〜３４：回転数検出器；
６０：判定部； ６１：基準回転数決定部； ６２：空転・滑走判定部；
７０：アクセル； ７１：操作検出部； ７２：警報手段

Claims (3)

1. 軌陸車の鉄輪の空転及び／又は滑走を検出する軌陸車の空転滑走検出システムであって、
   前記鉄輪の回転数を検出する回転数検出器であって、すべての前記鉄輪に取り付けられる、回転数検出器と、
   検出されたすべての前記鉄輪の回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、検出されたすべての前記鉄輪の回転数から特定の基準回転数を選択し、他の回転数が前記基準回転数に対して所定の回転数幅を超えて相違すると、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定するようになっており、
   前記鉄輪を加速させるアクセルと、前記アクセルが操作されたことを検出する操作検出器と、をさらに備え、前記判定部は、前記アクセルが操作されている場合には、検出されたすべての前記鉄輪の回転数から２番目に低速の回転数を前記基準回転数として選択するようになっている、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システム。
2. 軌陸車の鉄輪の空転及び／又は滑走を検出する軌陸車の空転滑走検出システムであって、
   前記鉄輪の回転数を検出する回転数検出器であって、すべての前記鉄輪に取り付けられる、回転数検出器と、
   検出されたすべての前記鉄輪の回転数に基づいて相対的な回転数を比較することによって、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、検出されたすべての前記鉄輪の回転数から特定の基準回転数を選択し、他の回転数が前記基準回転数に対して所定の回転数幅を超えて相違すると、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定するようになっており、
   前記鉄輪を加速させるアクセルと、前記アクセルが操作されたことを検出する操作検出器と、をさらに備え、前記判定部は、前記アクセルが操作されていない場合には、検出されたすべての前記鉄輪の回転数から２番目に高速の回転数を前記基準回転数として選択するようになっている、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システム。
3. 前記判定部によって、前記鉄輪が空転又は滑走していると判定されると、運転手に警報するようにされている警報手段をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載された、軌陸車の鉄輪の空転滑走検出システム。