JP7118308B2

JP7118308B2 - 摩耗推定装置

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Publication number: JP7118308B2
Application number: JP2022508706A
Authority: JP
Inventors: 哲弥佐伯; 賢司藤崎; 浩司白土; 健太加藤; 浩司脇本; 宜史上田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: WO2021186619A1; JPWO2021186619A1; DE112020006928T5

Description

本開示は、列車のブレーキ部品の摩耗推定装置に関する。

鉄道車両においては、車輪やディスクなどの回転体にパッドを押し付けることで制動するブレーキシステムを備えている。パッドは使用することにより摩耗し、予め設定された残量になると交換する必要がある。特許文献１には、ブレーキ圧、制動対象の速度、および、制動時間に基づき、パッドの摩耗量を求める摩耗量演算装置が提案されている。

特開２０１５－１２１２５１号公報

しかしながら、鉄道車両の各ブレーキ装置は使用状態により摩耗量が変わる場合がある。使用状態によっては、ある特定のパッドのみ摩耗量が多くなる。そのような場合に、特定のパッドについては、パッド厚はブレーキ制御を行う限界には達していないにも関わらず新品のパッドと交換され、古いパッドは廃棄されていた。

本開示の摩耗推定装置は、車両を制動する複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報を取得する状態取得部と、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点、または複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点より前の複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報に基づき、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測または推測された時点より後の摩耗量変化を予測する摩耗量予測部と、第一の検査時までに摩耗量予測部が予測した結果に基づき、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する交換制御部とを備える。

本開示の摩耗推定装置は、車両を制動する複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報を取得する状態取得部と、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点、または複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点より前の複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報に基づき、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測または推測された時点より後の摩耗量変化を予測する摩耗量予測部と、第一の検査時までに摩耗量予測部が予測した結果に基づき、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する交換制御部とを備えることにより、機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

実施の形態１にかかる列車の構成例を示す図である。実施の形態１にかかるブレーキ制御装置の概略構成例を示す図である。実施の形態１にかかる摩耗推定装置の概略構成例を示す図である。実施の形態１にかかるブレーキ力の例を示す図である。実施の形態１にかかる機械ブレーキ装置の摩耗量の例を示す図実施の形態１にかかる機械ブレーキ装置の制輪子厚の変化の例を示す図である。実施の形態１にかかる摩耗推定装置の動作の例を示す図である。実施の形態１にかかる摩耗推定装置の算出結果の例を示す図である。実施の形態１にかかる機械ブレーキ装置の制輪子厚の変化の例を示す図である。実施の形態１にかかる摩耗推定装置の算出結果の例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の設置構成例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の構成例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の動作の例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の算出結果の例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の算出結果の他の例を示す図である。実施の形態２にかかる摩耗推定装置の算出結果の他の例を示す図である。実施の形態にかかる摩耗推定装置を実現するハードウェアの一般的な構成例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

実施の形態１
図１は、本開示の実施の形態１に係る摩耗推定装置を搭載した列車１の構成例を示す図である。列車１は、車両１１～１３を有する。車両１１には運転台２１、ブレーキ制御装置１００－１、摩耗推定装置１４０－１、機械ブレーキ装置２１１～２１４、車輪３１１～３１４および台車４１１、４１２が設けられている。ブレーキ制御装置１００－１および機械ブレーキ装置２１１～２１４は接続されている。車輪３１１、３１２は台車４１１に備えられており、車輪３１３、３１４は台車４１２に備えられている。機械ブレーキ装置２１１～２１４は、各車輪を制動するためのブレーキ装置である。機械ブレーキ装置２１１は車輪３１１を制動し、機械ブレーキ装置２１２は車輪３１２を制動し、機械ブレーキ装置２１３は車輪３１３を制動し、機械ブレーキ装置２１４は車輪３１４を制動する。

車両１２には運転台２２、ブレーキ制御装置１００－２、摩耗推定装置１４０－２、機械ブレーキ装置２２１～２２４、車輪３２１～３２４および台車４２１、４２２が設けられている。ブレーキ制御装置１００－２および機械ブレーキ装置２２１～２２４は接続されている。車輪３２１、３２２は台車４２１に備えられており、車輪３２３、３２４は台車４２２に備えられている。機械ブレーキ装置２２１～２２４は、各車輪を制動するためのブレーキ装置である。機械ブレーキ装置２２１は車輪３２１を制動し、機械ブレーキ装置２２２は車輪３２２を制動し、機械ブレーキ装置２２３は車輪３２３を制動し、機械ブレーキ装置２２４は車輪３２４を制動する。

車両１３には、ブレーキ制御装置１００－３、摩耗推定装置１４０－３、機械ブレーキ装置２３１～２３４、車輪３３１～３３４および台車４３１、４３２が設けられている。ブレーキ制御装置１００－３および機械ブレーキ装置２３１～２３４は接続されている。車輪３３１、３３２は台車４３１に備えられており、車輪３３３、３３４は台車４３２に備えられている。機械ブレーキ装置２３１～２３４は、各車輪を制動するためのブレーキ装置である。機械ブレーキ装置２３１は車輪３３１を制動し、機械ブレーキ装置２３２は車輪３３２を制動し、機械ブレーキ装置２３３は車輪３３３を制動し、機械ブレーキ装置２３４は車輪３３４を制動する。

ブレーキ制御装置１００－１～１００－３について区別しない場合は、ブレーキ制御装置１００と表現する。ブレーキ制御装置１００は運転台２１、２２と接続されている。

摩耗推定装置１４０－１～１４０－３について、区別しない場合は、摩耗推定装置１４０と表現する。摩耗推定装置１４０は運転台２１、２２と接続されている。また、摩耗推定装置１４０はブレーキ制御装置１００と接続されていてもよい。

運転台２１、２２は、列車を制動するためのブレーキ指令が出力する。ブレーキ指令は、減速度に関する情報を含み、運転台２１、２２に設けられたマスターコントローラ、ＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御装置）、またはＡＴＯ（Automatic Train Operation：自動列車運転装置）から出力される。

機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４は、機械的に車輪を制動するものであり、例えば、踏面ブレーキ、ディスクブレーキなどである。機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４は、車輪に対して制輪子やブレーキパッドなどのブレーキ部品を押し当てることで制動力を得る。

ブレーキ制御装置１００は、機械ブレーキの動作によって生じるブレーキ力である機械ブレーキ力を示す指令値を機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４に出力する。

図２は、本開示の実施の形態１に係るブレーキ制御装置の構成例を示す図である。ブレーキ制御装置１００は、指令取得部１１０、応荷重検出部１２０、必要ブレーキ力算出部１３０および機械ブレーキ力設定部１５０を備える。

指令取得部１１０は、運転台から出力されたブレーキ指令を取得し、必要ブレーキ力算出部１３０に送る。

応荷重検出部１２０は、列車１を構成する車両１１～１３または車両１１～１３が備える台車４１１、４１２、４２１、４２２、４３１、４３２に対する荷重を検出し、必要ブレーキ力算出部１３０に送る。

必要ブレーキ力算出部１３０は、ブレーキ指令に含まれる減速度を得るために必要なブレーキ力である必要ブレーキ力を算出する。必要ブレーキ力算出部１３０は、車両ごとに必要ブレーキ力を算出してもよいし、台車ごとに必要ブレーキ力を算出してもよい。必要ブレーキ力算出部１３０は、ブレーキ指令、および車両１１～１３または車両１１～１３が備える台車４１１、４１２、４２１、４２２、４３１、４３２の荷重に基づき、車両または台車ごとに必要ブレーキ力を算出し、機械ブレーキ力設定部１５０に送る。

機械ブレーキ力設定部１５０は、必要ブレーキ力算出部１３０から出力された必要ブレーキ力に基づいて、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４に必要ブレーキ力を出力する。

図３は、摩耗推定装置１４０の構成例を示す図である。摩耗推定装置１４０は、状態取得部１４１、摩耗量予測部１４２および交換制御部１４３を備える。機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測されると、状態取得部１４１は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量に関する情報を取得する。各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量に関する情報は、検査時に測定した摩耗量であってもよいし、過去の機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態から推測される摩耗量であってもよい。また、状態取得部１４１は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態を取得する。

ここで、本開示における「過去」および「今後」について説明する。本開示において、「過去」とは、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測された時点および機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測された時点より前を示す。「今後」とは、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測された時点より後を示す。過去の使用状態に関する情報については、摩耗量取得部１４１または摩耗量予測部１４２において取得する。

機械ブレーキ装置の使用状態について説明する。使用状態とは、ブレーキ圧、制動対象の速度、制動時間、使用期間、ブレーキ回数、ブレーキ力および車両特性などいずれかを含む情報を示し、各情報は関連付けられていてもよい。「ブレーキ圧」は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４を動作させる際の過去のＡＣ圧、ＢＣ圧などの圧力である。「制動対象の速度」は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４を動作させた際の過去の速度である。「制動時間」は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４を１回動作させたときの時間、又は過去の動作時間の積算値などである。「使用期間」は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が過去に使用されている期間である。「ブレーキ回数」は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が過去に使用された回数である。「ブレーキ力」は、１回動作させたときのブレーキ力、又は過去のブレーキ力の積算値などである。「車両特性」は、主電動機が搭載される動力車（Ｍ車）、又は主電動機が搭載されない付随車（Ｔ車）などである。

機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の計測または推測された摩耗量が入力されると、摩耗量予測部１４２は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、過去の使用状態から今後の使用状態を予測する。具体的には、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測もしくは推測された時点、または機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測もしくは推測された時点より前の使用状態から、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測された時点より後の使用状態を予測する。予測した今後の使用状態に基づき、今後の摩耗量の変化を予測し、予測結果を交換制御部１４３に出力する。予測結果は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４に対する予測結果であってもよいし、台車ごとの予測結果でもよいし、車両ごとの予測結果でもよい。例えば、台車ごとの予測結果は、同一の台車に備えられた機械ブレーキ装置の摩耗量を平均して予測される結果でもよい。また、車両ごとの予測結果は、同一の車両に備えられた機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量を平均して予測される結果でもよい。

交換制御部１４３は、摩耗量予測部１４２から出力された予測結果に基づき、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の交換必要性を判断する。詳細は後述する。

図４は、実施の形態１における各車両が負担するブレーキ力の例を示す図である。図４では車両１１～１３が負担するブレーキ力を示す。車両１１のブレーキ力はＦ１、車両１２のブレーキ力はＦ２、車両１３のブレーキ力はＦ３である。ここで、各車両のブレーキ力は機械ブレーキ力設定部で設定されたブレーキ力である。

図５は、実施の形態１における機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１の摩耗量の例を示す図である。ここでは、車両１１～１３に設けられている機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１が図４に示すブレーキ力（割合）でブレーキ動作をした場合における機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１のブレーキ部品である制輪子の摩耗量を示している。使用期間（日）は、制輪子が機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１に取り付けられてからの期間である。新品制輪子厚（ｍｍ）は、機械ブレーキ装置に取り付けられたときの制輪子の厚さである。現制輪子厚（ｍｍ）は、現在の制輪子の厚さ（ｍｍ）である。摩耗量（ｍｍ）は、制輪子が機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１に取り付けられてから摩耗した量である。交換制輪子厚（ｍｍ）は、機械ブレーキ装置として動作させるために必要な制輪子の厚さである。言い換えると、制輪子は、交換制輪子厚の厚さになると、交換が必要となる。予測交換時期（日）は、制輪子が交換制輪子厚に達すると予測される交換時期である。予測交換時期（日）は使用を開始してからの期間を示す。

図６は、実施の形態１における機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１の制輪子厚の変化の一例を示す図である。図５で示した機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１に取り付けられている制輪子について、使用期間に対する厚さを示している。実線で示している使用期間０日から３０日までは実績を表している。破線で示している使用期間３１日後からは予測を表している。

機械ブレーキ装置２１１の制輪子は取り付けられてから３０日が経過し、現制輪子厚は３０（ｍｍ）である。取り付けられたときの制輪子厚が６０（ｍｍ）であるので、使用期間３０日の摩耗量は３０（ｍｍ）であることを示している。制輪子の交換時期は、使用を開始してから４０日と予測される。言い換えると、あと１０日後に、制輪子厚は交換制輪子厚に達すると予測される。

機械ブレーキ装置２２１の制輪子は取り付けられてから３０日が経過し、現制輪子厚は４５（ｍｍ）である。取り付けられたときの制輪子厚が６０（ｍｍ）であるので、使用期間３０日の摩耗量は１５（ｍｍ）であることを示している。制輪子の交換時期は、使用を開始してから８０日と予測される。言い換えると、あと５０日後に、制輪子厚は交換制輪子厚に達すると予測される。

機械ブレーキ装置２３１の制輪子は取り付けられてから３０日が経過し、現制輪子厚は４０（ｍｍ）である。取り付けられたときの制輪子厚が６０（ｍｍ）であるので、使用期間３０日の摩耗量は２０（ｍｍ）であることを示している。制輪子の交換時期は、使用を開始してから６０日と予測される。言い換えると、あと３０日後に、制輪子厚は交換制輪子厚に達すると予測される。

図５および図６からわかるように、機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１の制輪子は、使用期間は同じであるが、制輪子の厚さは異なっている。すなわち、摩耗量は異なっている。摩耗量が異なっているため、予測される交換時期も異なっている。

列車１の検査を３０日周期とする。機械ブレーキ装置２１１は、使用を開始してから３０日後に予測される制輪子厚は３０（ｍｍ）であり、交換制輪子厚２０（ｍｍ）を上回っているため、交換は不要である。しかし、機械ブレーキ装置２１１の制輪子の予測交換時期は４０日であるため、使用を開始してから６０日後には、既に交換制輪子厚に達している。従って、機械ブレーキ装置２１１の制輪子は、まだ交換制輪子厚に達していなくても交換をする必要がある。

機械ブレーキ装置２２１は、使用を開始してから３０日後に予測される制輪子厚は４５（ｍｍ）であり、交換制輪子厚２０（ｍｍ）を上回っているため、交換は不要である。また、機械ブレーキ装置２２１の制輪子の予測交換時期は８０日であることを示している。

機械ブレーキ装置２３１は、使用を開始してから３０日後の制輪子厚は４０（ｍｍ）であり、交換制輪子厚２０（ｍｍ）を上回っているため、交換は不要である。また、機械ブレーキ装置２３１の制輪子の予測交換時期は６０日であることを示している。

このように、機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１が図４に示すブレーキ力（割合）でブレーキ動作をした場合、使用を開始してから３０日後の検査では、機械ブレーキ装置２１１の制輪子は交換が必要であるが、機械ブレーキ装置２２１、２３１の制輪子は交換が不要であることを示している。

しかしながら、機械ブレーキ装置２１１は、使用を開始してから３０日後の制輪子厚は３０（ｍｍ）であり、制輪子厚が１０（ｍｍ）余裕があるにも関わらず交換が必要となる。通常交換する際は、新品の制輪子と交換され、古い制輪子は廃棄される。つまり、機械ブレーキ装置２１１に設置されていた制輪子は、制輪子厚が１０（ｍｍ）残っているが廃棄されることになる。

そこで、本開示のブレーキ摩耗推定装置は、機械ブレーキ装置に設置されている制輪子を有効に活用する制御を行うことを特徴とする。ここで、使用を開始してから３０日の検査を第一検査、使用を開始してから６０日の検査を第二検査と表現する。機械ブレーキ装置２１１は、第二検査時より前に交換制輪子厚に達するため第一検査時に交換する必要がある。第二検査は、第一検査より後に実施される検査である。ここでは、第一検査の周期を使用開始してから３０日、第二検査の周期を使用開始してから６０日とするが、日数は適宜設定すればよい。

図７は、実施の形態１にかかる摩耗推定装置１４０の動作を示す図である。摩耗推定装置１４０は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測されると、状態取得部１４１において機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量を示す情報を取得する（Ｓ１１）。また、状態取得部１４１は各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態を取得する。次に、摩耗量予測部１４２において機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、過去の使用状態から今後の使用状態を予測する。予測した今後の使用状態に基づき、今後の摩耗量の変化を予測する（Ｓ１２）。次に、交換制御部１４３において、摩耗量予測部１４２が予測した今後の摩耗量予測結果に基づき、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が第二検査で交換が必要か判断する（Ｓ１３）。交換制御部１４３において、機械ブレーキ装置が第二検査で交換不要と判断した場合は、処理を終了する（Ｓ１３：Ｎ）。交換制御部１４３において、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が第二検査で交換が必要と判断した場合は、機械ブレーキ装置の交換先を決定する（Ｓ１３：Ｙ）。摩耗推定装置１４０は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、本動作を行う。上記動作は、第一検査時まで、または第一検査時に行う。

図８は、実施の形態１にかかる摩耗推定装置１４０が算出した交換先の一例を示す図である。図８において、摩耗推定装置１４０は、機械ブレーキ装置２１１の交換先を機械ブレーキ装置２２１に決定したことを示している。また、機械ブレーキ装置２２１は、交換先を機械ブレーキ装置２１１に決定したことを示している。具体的には、摩耗推定装置１４０は、図７で示した動作に従い、機械ブレーキ装置２１１の制輪子は、第二検査で交換が必要と判断し、交換先を機械ブレーキ装置２２１の制輪子と決定したことを示している。また、機械ブレーキ装置２２１の制輪子は図７で示した動作に従うと、第二検査では交換の必要はないと判断されるが、摩耗推定装置１４０が交換先に決定した場合は、交換対象となる。

図８では、摩耗推定装置１４０は、各機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１の摩耗量を比較し、最も摩耗量が大きい機械ブレーキ装置２１１と最も摩耗量が少ない機械ブレーキ装置２２１を交換対象と判断したことを示している。

図９は、各機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１について、図８で示した交換先と交換した場合における制輪子厚の変化の一例を示すグラフである。使用開始３０日までは、機械ブレーキ装置２１１は制輪子１を、機械ブレーキ装置２２１は制輪子２を、機械ブレーキ装置２３１は制輪子３をそれぞれ備えている。使用開始３０日の検査で、摩耗推定装置１４０が示した交換先と制輪子を交換する。具体的には、機械ブレーキ装置２１１および機械ブレーキ装置２２１の制輪子を交換する。機械ブレーキ装置２１１に設置されていた制輪子１は、使用開始３０日の検査で、機械ブレーキ２２１に設置される。また、機械ブレーキ装置２２１に設置されていた制輪子２は、使用開始３０日の検査で、機械ブレーキ２１１に設置される。図９において、グラフの実線は、使用開始０日から３０日までの制輪子厚の変化を示しており、グラフの破線は、使用開始３１日から６０日までの制輪子厚の変化を示している。換言すると、グラフの破線は、使用開始３０日の検査で制輪子を交換した後の各機械ブレーキ装置２１１、２２１、２３１の制輪子厚の変化を示している。

図９からわかるように、使用開始３０日の検査で機械ブレーキ装置２１１、２２１の制輪子を交換することで、制輪子１は、使用開始６０日後まで使用することが可能となる。すなわち、これまでの検査では、交換制輪子厚に達する前に廃棄されていたはずの制輪子が、交換制輪子厚に達するまで使用することが可能となる。

このように、本開示のブレーキ摩耗量推定装置１４０では、摩耗量および使用状態に基づいて、交換先を決定することができるため、ブレーキ部品を有効に活用することが可能となる。

摩耗推定装置１４０が交換先を決定する基準は適宜設定できる。例えば、最も摩耗量が大きい機械ブレーキ装置と最も摩耗量が少ない機械ブレーキ装置を交換対象とする。他には、機械ブレーキ装置の摩耗量の平均を算出し、平均値からの差に基づいて交換先を決定してもよいし、他の基準に従って決定してもよい。

図１０は平均値からの差に基づいて交換先を決定した例を示すである。「摩耗量平均値」は、機械ブレーキ装置Ａ～Ｄの摩耗量の平均値を示している。「平均値との差」は摩耗量平均値と摩耗量との差を示している。平均値との差がプラスの場合、摩耗量平均値よりも摩耗量が小さいことを示している。換言すれば、摩耗が少ないことを示している。平均値との差がマイナスの場合、摩耗量平均値よりも摩耗量が大きいことを示している。換言すれば、摩耗が大きいことを示している。図１０では、平均値との差がプラス側に最も大きい数値を示している機械ブレーキ装置Ｃと、平均値との差がマイナス側に最も大きい数値を示している機械ブレーキ装置Ｄとが交換対象であることを示している。また、平均値との差がプラス側に次に大きい数値を示している機械ブレーキ装置Ｂと、平均値との差がマイナス側に次に大きい数値を示している機械ブレーキ装置Ａとが交換対象であることを示している。

摩耗推定装置１４０は、各車両１１～１３に備えられていてもよい。また、列車１に１つ以上備えられていればよい。摩耗推定装置１４０は、同じ車両１１～１３内の機械ブレーキ装置を交換先に決定することができる。同じ車両１１～１３内の機械ブレーキ装置を交換先に決定することで、検査で交換する際に、検査員の移動距離を少なくできる。例えば、列車１１において、機械ブレーキ装置２１１～２１４の中で交換元および交換先を決定することで検査員の移動距離を少なくできる。

また、現在設置されている機械ブレーキ装置から距離が近い機械ブレーキ装置を交換先に決定することができる。換言すれば、現在設置されている機械ブレーキ装置の位置に近い位置にある同じ車両１１～１３内または他の車両１１～１３内の他の機械ブレーキ装置を交換先に決定することができる。現在設置されている機械ブレーキ装置の位置に近い位置にある同じ車両１１～１３内または他の車両１１～１３内の他の機械ブレーキ装置を交換先に決定することで、検査で交換する際に、検査員の移動距離を少なくできる。例えば、列車１１、１２において、機械ブレーキ装置２１３、２１４、２３１、２３２の中で交換元および交換先を決定することで検査員の移動距離を少なくできる。

図５や図８に示す摩耗推定装置１４０が算出する情報は、列車１に搭載されているモニタ装置（図示しない）に出力されてもよいし、地上に設置された装置に出力されてもよい。

摩耗推定装置１４０は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の交換先を決定する際、交換先を「新品」に決定してもよい。例えば、機械ブレーキ装置Ｅの交換先を決定する際に、いずれの機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４と交換しても、第二検査までに交換制輪子厚に達する場合は、「新品」と決定してもよい。機械ブレーキ装置Ｅは新たに新品の制輪子が設置される。「新品」と交換先を決定することにより、発注が必要な部品が明確になる、部品の管理が容易となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、車両を制動する複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報を取得する状態取得部と、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点、または複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点より前の複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報に基づき、複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測または推測された時点より後の摩耗量変化を予測する摩耗量予測部と、第一の検査時までに摩耗量予測部が予測した結果に基づき、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する交換制御部とを備えることにより、機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、摩耗量予測部は、複数の機械ブレーキ装置の今後の使用状態を予測し、今後の摩耗量変化を予測することにより、複数の機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、状態取得部が取得する複数の機械ブレーキ装置の摩耗量は、当該機械ブレーキ装置の使用状態に基づき推測された摩耗量であることにより、複数の機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、交換制御部は、摩耗量予測部の予測結果に基づき、複数の機械ブレーキ装置が第一の検査よりも後に実施される第二の検査時に交換が必要と判断した場合に、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定することにより、機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、交換制御部は、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する場合に、第一の機械ブレーキ装置の位置に近い位置にある第二の機械ブレーキ装置を交換先に決定することにより、検査で交換する際に移動距離を少なくすることができる。

実施の形態２
実施の形態１では、摩耗推定装置は列車に搭載されていた。実施の形態２では、摩耗推定装置が地上の装置に設置される。図１１は、実施の形態２に係る摩耗推定装置の例を示す図である。図１１では、列車２、３および地上装置５を有する。図１１において、列車は２つ記載しているが、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。地上装置５は、摩耗推定装置２４０を備えている。図１１において、矢印は列車の進行方向を示す。

図１２は、実施の形態２に係る摩耗推定装置２４０の構成例を示す図である。摩耗推定装置２４０は、状態取得部２４１、摩耗量予測部２４２および交換制御部２４３を備えている。

状態取得部２４１は、軌道を走行している列車に設置されている各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量に関する情報を取得する。摩耗量に関する情報は、検査時に測定した摩耗量であってもよいし、過去の機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態から推測される摩耗量であってもよい。また、状態取得部２４１は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態を取得する。状態取得部２４１は、摩耗量に関する情報および使用状態について、列車から無線通信または有線通信などの手段により取得する。また、検査時に記録した可搬媒体から取得してもよい。

摩耗量予測部２４２は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、過去の使用状態から今後の使用状態を予測する。予測した今後の使用状態に基づき、今後の摩耗量の変化を予測し、予測結果を交換制御部２４３に出力する。

交換制御部２４３は、摩耗量予測部２４２から出力された予測結果に基づき、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の交換必要性を判断する。

図１３は、実施の形態２にかかる摩耗推定装置２４０の動作を示す図である。摩耗推定装置２４０は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量が計測または推測されると、状態取得部２４１において各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の摩耗量に関する情報を取得する（Ｓ２１）。また、状態取得部２４１は各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の使用状態を取得する。次に、摩耗量予測部２４２において機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、過去の使用状態から今後の使用状態を予測する。予測した今後の使用状態に基づき、今後の摩耗量の変化を予測する（Ｓ２２）。次に、交換制御部２４３において、摩耗量予測部２４２が予測した今後の摩耗量予測結果に基づき、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が第二検査で交換が必要か判断する（Ｓ２３）。交換制御部２４３において、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が第二検査で交換不要と判断した場合は、処理を終了する（Ｓ２３：Ｎ）。交換制御部２４３において、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４が第二検査で交換が必要と判断した場合は、機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４の交換先を決定する（Ｓ２３：Ｙ）。摩耗推定装置２４０は、各機械ブレーキ装置２１１～２１４、２２１～２２４、２３１～２３４について、本動作を行う。上記動作は、第一検査時まで、または第一検査時に行う。

図１４は、実施の形態２にかかる摩耗推定装置２４０が決定する交換先の一例を示す図である。図１４において、摩耗推定装置２４０は、列車２の機械ブレーキ装置Ａの交換先を列車２の機械ブレーキ装置Ｂに決定したことを示している。また、列車２の機械ブレーキ装置Ｂは、交換先を列車２の機械ブレーキ装置Ａに決定したことを示している。

図１５は、実施の形態２にかかる摩耗推定装置２４０が決定する交換先の他の例を示す図である。図１５において、摩耗推定装置２４０は、列車２の機械ブレーキ装置Ａの交換先を列車３の機械ブレーキ装置Ｂに決定したことを示している。また、列車２の機械ブレーキ装置Ｂは、交換先を列車３の機械ブレーキ装置Ａに決定したことを示している。このように、摩耗推定装置２４０は、複数の列車における機械ブレーキ装置の状態を取得するため、１つの列車内ではなく、列車間で交換を決定することも可能となる。

上述の説明では、本開示にかかる摩耗推定装置２４０を有する地上装置５は一つであるが、地上装置５は複数あってもよいし、複数の地上装置５と複数の地上装置５を統括する管理装置があってもよい。ここで、管理装置は例えば、運行管理装置、検修基地などである。地上装置５は、サーバまたはクラウドなどでもよい。

本開示にかかる摩耗推定装置２４０は地上装置５に備えられているため、各車両において現状の摩耗を考慮し、今後の運行計画、次回のメンテナンス計画、交換部品の発注などを行えるため、効率的な保守管理が可能となる。

本開示にかかる摩耗推定装置は、交換制御部は、複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する場合に、第一の列車に設置されている機械ブレーキ装置と第二の列車に設置されている機械ブレーキ装置を交換先に決定することにより、複数の機械ブレーキ装置に備えられているブレーキ部品の有効活用が可能となる。

実施の形態３
図１６は、実施の形態３にかかる摩耗推定装置３４０が決定する交換先の他の例を示す図である。図１６において、摩耗推定装置３４０は、列車２の機械ブレーキ装置Ａの交換先に「新品」と決定し、列車２の機械ブレーキ装置Ｂの交換先に「列車３機械ブレーキ装置Ａ」と決定したことを示している。これは、列車２の機械ブレーキ装置Ａは新品の制輪子を設置し、列車２の機械ブレーキ装置Ｂは、異なる列車である列車３の機械ブレーキ装置Ａが交換先となる。このように、いずれの機械ブレーキ装置と交換しても、第二検査までに交換制輪子厚に達する場合は、「新品」と決定してもよい。

図１７は、摩耗推定装置１４０（２４０，３４０）が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ１０００およびメモリ１００１で構成される場合、摩耗推定装置１４０（２４０，３４０）の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１００１に格納される。処理回路では、メモリ１００１に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、摩耗推定装置１４０（２４０，３４０）の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１００１を備える。また、これらのプログラムは、摩耗推定装置１４０（２４０，３４０）の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

なお、本開示は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることができる。

１，２，３列車
５地上装置
１１，１２，１３車両
２１，２２運転台
１００，１００－１，１００－２，１００－３ブレーキ制御装置
１１０指令取得部
１２０応荷重検出部
１３０必要ブレーキ力算出部
１４０，１４０－１，１４０－２，１４０－３，２４０，３４０磨耗推定装置
１５０機械ブレーキ力設定部
１４１，２４１状態取得部
１４２，２４２摩耗量予測部
１４３，２４３，３４３交換制御部
２１１，２１２，２１３，２１４，２２１，２２２，２２３，２２４，２３１，２３２，２３３，２３４機械ブレーキ装置
３１１，３１２，３１３，３１４，３２１，３２２，３２３，３２４，３３１，３３２，３３３，３３４車輪
４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２台車
１０００プロセッサ
１００１メモリ

Claims

車両を制動する複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および前記複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報を取得する状態取得部と、
前記複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点、または前記複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測もしくは推測された時点より前の前記複数の機械ブレーキ装置の摩耗量および前記複数の機械ブレーキ装置の使用状態に関する情報に基づき、前記複数の機械ブレーキ装置の摩耗量が計測または推測された時点より後の摩耗量変化を予測する摩耗量予測部と、
第一の検査時までに前記摩耗量予測部が予測した結果に基づき、前記複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する交換制御部と
を備える摩耗推定装置。
前記摩耗量予測部は、前記複数の機械ブレーキ装置の今後の使用状態を予測し、今後の摩耗量変化を予測する、
請求項１に記載の摩耗推定装置。
前記状態取得部が取得する前記複数の機械ブレーキ装置の摩耗量は、当該機械ブレーキ装置の使用状態に基づき推測された摩耗量である、
請求項１または２に記載の摩耗推定装置。
前記交換制御部は、前記摩耗量予測部の予測結果に基づき、前記複数の機械ブレーキ装置が前記第一の検査よりも後に実施される第二の検査時に交換が必要と判断した場合に、前記複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の摩耗推定装置。
前記交換制御部は、前記複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する場合に、第一の機械ブレーキ装置の位置に近い位置にある第二の機械ブレーキ装置を交換先に決定する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の摩耗推定装置。
前記車両に設置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の摩耗推定装置。
地上の装置に設置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の摩耗推定装置。
前記交換制御部は、前記複数の機械ブレーキ装置の交換先を決定する場合に、第一の列車に設置されている機械ブレーキ装置と第二の列車に設置されている機械ブレーキ装置を交換先に決定する、
請求項７に記載の摩耗推定装置。