JP7181788B2

JP7181788B2 - 鉄道車両の戸挟み検出装置

Info

Publication number: JP7181788B2
Application number: JP2018245147A
Authority: JP
Inventors: 慶太中岸
Original assignee: Kawasaki Railcar Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Railcar Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2022-12-01
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020104688A

Description

本開示は、鉄道車両の乗降口を開閉する側引戸を閉じるときに前記側引戸の戸先に物体が挟まったことを検出する戸挟み検出装置に関する。

鉄道車両の乗降口を開閉する側引戸の戸先に物体（例えば、カバンや衣服等）が挟まる戸挟みが発生したことを検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、戸先ゴムの中空部の内圧を検出する圧力センサを設け、戸先ゴムの内圧に基づいて戸挟みの発生の有無を判定している。

特開２０１３－６３６９９号公報

しかし、側引戸が正常に完全閉位置に到達したときにも戸先ゴムの内圧が変化するため、戸挟み発生時と正常時との違いを区別するのが難しい。また、側引戸の位置を検出し、側引戸が完全閉位置に到達すると正常であると判断し、側引戸が完全閉位置に到達しないと戸挟みが発生したと判断することも考えられる。しかし、挟まれた物体が小さい場合には、戸先ゴムのクッション効果により側引戸が完全閉位置に到達してしまい、戸挟みの検出漏れが生じる。

そこで本発明は、側引戸の閉動作における戸挟みの発生を好適に検出できる装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る鉄道車両の戸挟み検出装置は、鉄道車両の乗降口を開閉する側引戸を閉じるときに前記側引戸の戸先に物体が挟まったことを検出する戸挟み検出装置であって、前記側引戸のスライド方向の加速度を取得する加速度取得部と、前記側引戸の閉動作の後期において、前記加速度取得部で取得された加速度の絶対値の時系列データにおける最大値が所定の閾値未満であると、戸挟みが発生したと判定する判定部と、を備える。

前記構成によれば、側引戸の閉動作において戸先に物体（例えば、カバンや衣服等）が挟まる事象の発生を好適に検出できる。具体的には、側引戸が完全閉位置に到達する直前に戸挟みによって側引戸の速度が低下し、低速度で側引戸が完全閉位置に到達するため、完全閉位置への到達時に側引戸に生じるショック（加速度）が低減される。よって、閉動作の後期における側引戸の最大加速度が所定の閾値未満となった場合に、戸挟みが発生したと判断することができる。

本開示によれば、側引戸の閉動作における戸挟みの発生を好適に検出できる。

実施形態に係る鉄道車両のドア装置及びその近傍を示す側面図である。図１に示す戸挟み検出装置のブロック図である。図２に示す戸挟み検出装置の処理内容を説明するフローチャートである。正常な戸閉動作時における加速度（絶対値）の時系列データのグラフである。戸挟みが発生した戸閉動作時における加速度（絶対値）の時系列データのグラフである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る鉄道車両１のドア装置３及びその近傍を示す側面図である。図１に示すように、鉄道車両１は、乗降口２ａ（ドア開口部）が形成された側構体２と、乗降口２ａを開閉するための両開き式のドア装置３とを備える。ドア装置３は、互いに近接及び離反してスライド開閉する第１側引戸１１及び第２側引戸１２を有する。第１側引戸１１及び第２側引戸１２の戸先には、第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２（戸先ゴム）がそれぞれ取り付けられている。

第１側引戸１１及び第２側引戸１２の上部には、それぞれ滑車４，５が取り付けられている。滑車４，５は、乗降口２ａの上方に設置されたガイドレール８に案内される。第１側引戸１１及び第２側引戸１２の上方には、ブラケット６，７を介して第１側引戸１１及び第２側引戸１２をスライド開閉するためのドア駆動装置９が設置されている。本実施形態のドア駆動装置９は、圧縮空気を用いて駆動する空気式駆動装置であるが、モータを用いて駆動する電動式駆動装置であってもよい。ドア駆動装置９の配置や側引戸１１，１２の案内機構等は、種々のものが考えられ、これに限定されるものではない。

第１側引戸１１には、第１加速度センサ３１が取り付けられている。第２側引戸１２には、第２加速度センサ３２が取り付けられている。第１加速度センサ３１及び第２加速度センサ３２は、第１側引戸１１及び第２側引戸１２のスライド方向（即ち、車両長手方向）の加速度を検出するように設置されている。第１加速度センサ３１及び第２加速度センサ３２は、戸挟み検出装置４０に通信可能に接続されている。第１加速度センサ３１及び第２加速度センサ３２は、戸挟み検出装置４０に対して無線接続又は有線接続のいずれの態様で接続されている。なお、第１側引戸１１又は第２側引戸１２のいずれか一方のみに加速度センサを取り付けてもよい。

図２は、図１に示す戸挟み検出装置４０のブロック図である。図２に示すように、戸挟み検出装置４０は、鉄道車両１の乗降口２ａを開閉する第１側引戸１１及び第２側引戸１２を閉じるときに第１側引戸１１及び第２側引戸１２の戸先に物体（例えば、カバンや衣服等）が挟まったことを検出するための装置である。戸挟み検出装置４０は、ハードウェア面において、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を有する。戸挟み検出装置４０は、機能面において、加速度取得部４１、判定部４２及び出力部４３を有する。加速度取得部４１及び判定部４２は、不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいてプロセッサが揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。出力部４３は、Ｉ／Ｏインターフェース等により実現される。

加速度取得部４１は、第１加速度センサ３１及び第２加速度センサ３２の検出信号を受信し、第１側引戸１１のスライド方向の加速度と第２側引戸１２のスライド方向の加速度とを算出する。

判定部４２は、第１側引戸１１及び第２側引戸１２の閉動作の後期において、加速度取得部４１で取得された加速度の絶対値の時系列データにおける最大値Ａ_maxが所定の閾値Ａ_th未満であると、戸挟みが発生したと判定する。本実施形態では、判定部４２は、第１加速度センサ３１から取得される加速度の時系列データと、第２加速度センサ３２から取得される加速度の時系列データとの両方についてそれぞれ判定を行い、各時系列データのいずれか一方でも最大値Ａ_maxが閾値Ａ_th未満であるとの条件が成立すると、戸挟みが発生したと判定する。なお、判定部４２は、第１側引戸１１又は第２側引戸１２のいずれか一方のみの加速度データに基づいて判定を行ってもよい。

出力部４３は、判定部４２において戸挟み発生が検出されると、警報装置５０に警報信号を出力する。警報装置５０は、戸挟み検出装置４０から警報信号を受信すると、表示や音等によって運転士等に戸挟みが発生した旨を報知する。

図３は、図２に示す戸挟み検出装置４０の処理内容を説明するフローチャートである。図４は、正常な戸閉動作時における加速度（絶対値）の時系列データのグラフである。図５は、戸挟みが発生した戸閉動作時における加速度（絶対値）の時系列データのグラフである。なお、図５は、第１側引戸１１の戸先と第２側引戸１２の戸先との間に直径８ｍｍの円柱体を挟んだ際の実験データである。以下、図２の構成や図４及び５のグラフを適宜参照しながら、図３のフローチャートに沿って戸挟み検出の処理の流れを説明する。なお、以下では説明の便宜上、第１側引戸１１の加速度についてのみ説明するが、第２側引戸１２の加速度についても同様である。

ドア装置３のドア駆動装置９に側引戸１１，１２の閉動作の指令があると、加速度取得部４１は、第１加速度センサ３１の検出値を継続的に受信して加速度を算出する（ステップＳ１）。判定部４２は、加速度取得部４１で算出された加速度の絶対値の時系列データにおいて、加速が発生したか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、図４及び５の例では、時刻ｔ₁よりも前の時点では、側引戸１１が開いた状態で静止して加速度の絶対値がゼロであるため、ステップＳ２においてＮｏと判定される。他方、時刻ｔ₁の時点では、側引戸１１の閉動作が開始して加速度の絶対値がゼロよりも大きくなるため、ステップＳ２においてＹｅｓと判定される。

ステップＳ２でＹｅｓと判定されると、判定部４２は、加速度取得部４１で算出された加速度の絶対値の時系列データにおいて、加速度がゼロに収束したか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、判定部４２は、加速度の絶対値の時系列データにおいて、加速度がゼロ又はゼロ近傍である状態が所定時間（例えば、０．５秒）にわたって継続すると、加速度がゼロに収束したと判断する（ステップＳ３）。例えば、図４及び５の例では、時刻ｔ₃の時点では、第１側引戸１１の閉動作が完了（静止）して加速度の絶対値が継続的にゼロ又はゼロ近傍の値になっているため、ステップＳ３においてＹｅｓと判定される。

ステップＳ３でＹｅｓと判定されると、判定部４２は、加速度がゼロに収束した時点（時刻ｔ₃から前の時間に遡って最初に現れるピーク値を特定する（ステップＳ４）。例えば、図４及び５の例では、時刻ｔ₂において当該ピーク値Ａ_maxが特定される。判定部４２は、当該ピーク値Ａ_maxを側引戸１１の閉動作の後期における最大加速度とみなす。このようにすれば、閉動作中の側引戸１１に物体が当たって側引戸１１のスライド速度が変動することで、側引戸１１の閉動作に要する時間が一定でなくても、側引戸１１の閉動作の後期における加速度の時系列データの最大値を適切に把握することができる。

次いで、判定部４２は、ピーク値Ａ_maxが所定の閾値Ａ_thよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。閾値Ａ_thは、閉動作時に側引戸に物体が挟まれず正常に閉動作が完了したときのピーク値よりも小さい値である。即ち、図４に示すように、正常な閉動作の場合には、ピーク値Ａ_maxが閾値Ａ_thよりも大きくなる。これは、閉動作完了時に、第１側引戸１１と第２側引戸１２とが互いに衝突して瞬間的に加速度が増加するためである。

他方、図５に示すように、戸挟み発生時には、ピーク値Ａ_maxが閾値Ａ_thよりも小さくなる。これは、側引戸１１が完全閉位置に到達する直前に戸挟みによって側引戸１１の速度が低下し、低速度で側引戸１１が完全閉位置に到達するため、完全閉位置への到達時に側引戸１１に生じるショック（加速度）が低減されるためである。なお、閾値Ａ_thの決定に際しては、正常時のピーク値Ａ_maxと戸挟み発生時のピーク値Ａ_maxとを予め実験で取得し、両者の中間の値を閾値Ａ_thに設定するとよい。

ステップＳ５でＮｏと判定されると、正常な閉動作であるため、警報を出さずにそのまま終了する。他方、ステップＳ５でＹｅｓと判定されると、戸挟みが発生しているため、出力部４３から警報装置５０に警報信号を送信し、警報装置５０が表示や音等によって運転士等に戸挟み発生を報知する（ステップＳ６）。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、判定部４２は、加速度がゼロに収束した時点から前の時間に遡って最初に現れるピーク値を最大加速度として特定する代わりに、側引戸の閉動作開始時点から閉動作完了時点までの期間の後期として、当該期間のうち閉動作完了時点から前に遡った所定割合区間の加速度を対象として最大加速度を特定してもよい。なお、ドア装置３は、両開き式ではなく片開き式であってもよい。

１鉄道車両
２ａ乗降口
１１第１側引戸
１２第２側引戸
４０戸挟み検出装置
４１加速度取得部
４２判定部

Claims

鉄道車両の乗降口を開閉する側引戸を閉じるときに前記側引戸の戸先に物体が挟まったことを検出する戸挟み検出装置であって、
前記側引戸のスライド方向の加速度を取得する加速度取得部と、
前記側引戸の閉動作の後期において、前記加速度取得部で取得された加速度の絶対値の時系列データにおける最大値が所定の閾値未満であると、戸挟みが発生したと判定する判定部と、を備える、鉄道車両の戸挟み検出装置。
前記判定部は、前記側引戸の閉動作の開始後に前記加速度の絶対値の時系列データがゼロに収束した時点から前の時間に遡って最初に現れるピーク値を、前記側引戸の閉動作の後期における前記最大値とみなす、請求項１に記載の鉄道車両の戸挟み検出装置。