JPH0215428B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 各軸受箱Ｌ上に、又はこれに隣接して取付け
られ車両の走行中に車軸Ａの動作に対応する電気
信号Ｓを同一車両上の総ての変換器に共用される
電気信号処理装置Ｂへ送る変換器Ｇと、欠陥の種
類及び欠陥の発生した車軸Ａに関する情報を示す
指示装置とからなり、各変換器は、車軸の振動に
対応した信号を連続的に前記処理装置Ｂへ送り、
この電気信号は車軸Ａ及び軸受箱Ｌに伝達される
車輪Ｎ，Ｒの固有周波数の速度である、レール上
を走る車両特に鉄道車両の電子制御装置におい
て、 前記処理装置は、前記電気信号を処理して欠陥
状態のない状態に対応する正常な固有周波数帯か
ら明確にずれている固有周波数を検出し、車輪又
は軸受箱におけるそれぞれの欠陥に対して異なる
前記ずれている周波数は、それぞれの欠陥信号の
形でその特定の周波数の発生源の位置を示す信号
と共に前記指示装置Ｉへ送られることを特徴とす
る車軸の電子制御装置。

２ 請求の範囲第１項の電子制御装置において、
前記変換器Ｇが加速度計であること、好ましくは
ピエゾ電気形加速度計であることを特徴とする車
軸の電子制御装置。

３ 請求の範囲第１項の電子制御装置において、
前記変換器Ｇが音響電気変換器であることを特徴
とする車軸の電子制御装置。

４ 請求の範囲第１項〜第４項のいずれかの電子
制御装置において、前記信号処理装置Ｂがデジタ
ル形であることを特徴とする車軸の電子制御装
置。

明細書 本発明はレール上を走る車両特に鉄道車両の車
軸のための電子制御装置に関するものである。

車軸の状態を時々スポツト検査によつて検査す
るという不十分な保守では、車両の転覆、脱線等
の乗客および車両に対する事故災害が生じうる。

本発明の目的はこのような事故を防止すること
である。

この目的は、変換器が各軸受箱にまたはその近
くに取付けられて軸受箱の振動を継続的に監視
し、そして振動に対応する電気信号を同一車両の
すべての変換器に共通の信号処理装置に送ること
によつて達成される。前記装置は、車輪欠陥と軸
受欠陥とで生ずる周波数の違いに基づいて、個々
の欠陥信号とそれらの発生場所を識別することが
でき、そして欠陥の種類および欠陥が生じた車軸
に関する情報を指示装置に送ることができる。

この制御装置に用いられる測定値は軸受箱で生
ずる振動、車輪とレールの接触から生ずる振動、
車輪リムとハブデイスクとの間の遊びから生ずる
振動、軸受の欠陥から生ずる振動およびまたは非
円形リムから生ずる振動である。

本発明の１つの実施例が次の図面を参照しなが
ら以下に記載される。

第１図は本発明による装置をそなえた駆動車両
（機関車）の車軸構造体の概略図、 第２図および第３図はそれぞれ信号処理装置の
流れ図およびこの装置内にある指示装置図、 第５図および第６図はそれぞれ欠陥判定のため
のブロツク線図の例示図でそれぞれマイクロコン
ピユータがない場合およびある場合の欠陥指示の
ためのブロツク線図である。

第１図には同等な４個の車輪対が示されてい
る。各車輪対は車軸Ａを有しており、この車軸の
両端には、ハブデイスクＮと、そのまわりにあつ
てレール上を転がるリムＲがある。各車軸端にあ
る軸受箱はＬで示されている。例示された実施例
では、加速度計の形をした変換器Ｇ（単に点で示
されている）が各軸受箱に直接に取付けられてい
る。この変換器はピエゾ電気形であることが好ま
しい。

走行中に車両の車輪、車軸に生ずる振動、およ
びそれらによる軸受箱の振動は、変換器Ｇによ
り、電気信号Ｓに変換される。この電気信号は前
記振動に対応した周波数をもつている。

８個の信号（各車輪当り１個の信号）Ｓは車両
の全変換器に共用される電気信号処理装置Ｂに送
られる。この処理装置内で、これらの信号はそれ
ぞれ周波数について分類される。いずれかの周波
数において、設定された基準値を越える変化が生
じそしてそれが持続した時、装置Ｂは経験的に設
定されたプログラムにより欠陥の種類を決定す
る。欠陥に関する情報とその位置（問題となつて
いる車輪の位置）に関する情報はレポート信号Ｒ
の形で指示装置Ｉに送られる。この指示装置は運
転者に情況を知らせる。

第１図の右側に示されているように、駆動車両
がそれに連結された１両または数両の車両を牽引
する時、運転者はまたどの車両に欠陥があるのか
についての情報を必要とする。連結された車両は
指示装置以外は駆動車両と同じ装置を有してお
り、そして各車両に設置されたすべての信号処理
装置が直列に接続される。指示装置を始動する
と、アドレス指定信号が全車両の装置に伝えら
れ、そして各処理装置ではアドレスは１ステツプ
だけ更新される。入つてくるアドレスは各信号処
理装置内に記憶され、そして欠陥車軸のためのア
ドレスとして用いられる。

第２図は信号処理装置Ｂの概略ブロツク線図お
よび流れ図である。図示された実施例では、この
信号処理装置はデジタル形である。変換器Ｇ（２
個だけが示されている）からアナログ・デジタル
変換器Ａ／Ｄへアナログ信号Ｓが増幅器Ｆを介し
て送られる。Ａ／Ｄからのデジタル信号は計算装
置Ｋに送られ、そしてそこで得られた結果が上記
のように指示装置Ｉに送られる。この指示装置は
またアドレス復号装置としておよび逐次データの
インフイード（infeed）およびアウトフイード
（outfeed）のための始動装置として働く。

第３図において、出力信号が欠陥表示・アドレ
ス装置から運転者に知らせるための表示装置Ｄに
送られ、そして制御装置Ｃは指示装置の機能を制
御する。

上記の通り、本発明は、欠陥が生じた時に軸受
箱の振動の性質が変わることを観察することに基
づいている。すなわち、軸受箱に伝えられる車輪
固有周波数が、車輪または軸受に欠陥がある場
合、欠陥のない状態に対応するその名目値からず
れることを観測することに基づいている。こうし
て、車輪リム欠陥（遊び）は周波数を明確に増加
させること、および車輪をロツクしやすい軸受欠
陥はより明確に周波数を増大させる傾向のあるこ
とが観察された。

第４図および第５図は車輪リム遊び（play）お
よび車輪ロツキングを検出するためのブロツク線
図の例を示したものである。

第４図は車両の各車輪に対する装置構成を示し
たものである。車輪の軸受箱に取付けられた変換
器Ｇの出力信号は結合された帯域フイルタ・増幅
器BP＋Ｆに送られ、そこで不適切な高調波成分
が波され、それから信号は並列接続された帯域
フイルタBP１およびBP２に送られる。これらの
帯域フイルタは車輪リム欠陥および車輪ロツキン
グにそれぞれ同調している。これらの帯域フイル
タからの信号は異つた周波数を有しているが、こ
れらの信号はそれぞれのレベル指示器NI１およ
びNI２に送られる。これらのレベル指示器は、
信号が一定の振幅を越えた時、またはそれぞれレ
ベルＮ１およびＮ２を越えた時、信号を通す。点
線で示すように帯域フイルタ・増幅器BP＋Ｆの
出力とフイルタ回路とに接続された増幅器Ｆを介
してタツプ基準レベルＮ２を与えることができ
る。同じことがレベルＮ１に対して適用される。
上記のおのおのの場合において、レベル指示器を
通過した各信号は、電圧分割器を通つて、それぞ
れトランジスタＴ１およびＴ２のベースに送られ
る。これらのトランジスタの出力信号はそれぞれ
端子Ｕ１およびＵ２において、それぞれリム欠陥
およびロツキングを示すものであり、これらは中
央コンピユータまたはローカルコンピユータに送
られ、そこで処理および指示が行なわれる。

第５図は車両の全車輪に共用される装置構成お
よびマイクロコンピユータを示したものである。
各変換器Ｇ（１つだけが示されている）からの出
力信号は帯域フイルタBPを通つてアナログ・デ
ジタル変換器Ａ／Ｄに送られ、それからデータバ
スDBおよびアドレスバスABを通してマイクロ
コンピユータμDと情報を交換する。変換器Ａ／
Ｄからのアナログ信号は自動増幅率制御機能をそ
なえた増幅器Ｆを通して２つの帯域フイルタBP
１およびBP２に送られる。これらの帯域フイル
タは、上記の場合と同じように、それぞれ車輪リ
ム欠陥および車輪ロツキングに同調している。こ
れらのフイルタの出力信号はアナログゲートAG
に送られる。アナログゲートの出力信号はアドレ
スバスABからの制御によつて変換器Ａ／Ｄに送
られ、そしてデータバスDBを通してマイクロコ
ンピユータμDに情報を送る。この情報に基づい
て、コンピユータは出力信号をそれぞれ車輪欠陥
および軸受欠陥に対する指示器に送る。

本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内においていろいろな変更実施
例を考えることは可能である。例えば、ピエゾ電
気形以外の形の加速度計を用いることは可能であ
る。または音響現象のときにいつも用いられる、
振動の電気的表示のための音響電気変換器（マイ
クロホン）を用いることも可能である。