JPWO2017154573A1

JPWO2017154573A1 - 鉄道車両の脱線検知方法及び装置

Info

Publication number: JPWO2017154573A1
Application number: JP2018504351A
Authority: JP
Inventors: 嘉之下川; 大輔品川; 智亀甲
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: EP3428034B1; EP3428034A1; WO2017154573A1; JP6620879B2; CN108698623B; CN108698623A; US20190047597A1; EP3428034A4; US10654496B2; CA3016295A1

Abstract

確実に脱線を検知し、脱線に気付かず車輪が逸脱した状態で車両が走行することのないようにして、脱線後の安全性の向上を図る。例えば、車両の軸箱３に取り付けた逸脱防止ガイド１に、レール４と接触した時に破壊される伝送線５を設ける。伝送線５の一方端部５ａと他方端部５ｂを判定器６に接続し、伝送線５の導通を監視する。判定器６は、脱線時、逸脱防止ガイド１がレール４と接触して伝送線５が断線して伝送線５の導通が途切れたときに脱線と判定する。

Description

本発明は、鉄道車両（以下、単に「車両」という。）の脱線を検知する方法、及びこの方法を実施する装置に関するものである。

車両の脱線時、脱線に気づかず車輪がレールから逸脱した状態で、車両の走行が継続された場合、脱線による被害が大きくなる。従って、車両が脱線した場合、脱線を早期に検知して車両を停車させることは、脱線後の安全性の向上につながる。

そこで、従来、種々の脱線検知に関する技術が提案されている。
その一つに、センサを用いて車体に加わる加速度や角速度等の物理量を計測し、計測値から抽出した信号が閾値を超えた場合に、脱線したものと判定する装置がある（例えば特許文献１〜３）。

しかしながら、閾値によって脱線の判定を行う場合、設定する閾値により脱線の検知精度が相違する。従って、設定した閾値が最適な値でない場合、脱線の検知精度が悪くなるという課題がある。

一方、特許文献４には、図４（ａ）に示すように、対をなすレール４の内側に地上設備（以下、「脱線防止ガード」という。）１１を設け、台車１２の車輪１３の内側部分に下方に突出するストッパ１４を設けた台車横移動規制装置が開示されている。この台車横移動規制装置は、脱線時、図４（ｂ）に示すように、ストッパ１４の接触部１４ａが脱線防止ガード１１の内側面に接触することで、台車１２が車幅方向に移動することを規制するものである。

また、特許文献５には、図５に示すように、軸箱１７の下部にストッパ部材１６を設けた脱線逸脱防止装置が開示されている。この脱線逸脱防止装置は、車輪１３がレール４から逸脱したとき、ストッパ部材１６に形成したスロープ部１６ａがレール４に接触してレール４の締結装置１５の存在範囲外に車輪１３が位置するよう、車両を車幅方向に移動させるものである。

また、特許文献６には、図６に示すように、軸箱１７の下部にストッパ装置１８を設けた転倒防止装置が開示されている。この転倒防止装置は、脱線時、ストッパ装置１８に設けたストッパ片１８ａがレール４の側面に接触することで、車両が道床の上を走行するように案内して車両の転倒を防止するものである。

しかしながら、特許文献４〜６に開示された装置は、何れも脱線を検知する装置ではない。従って、脱線後の車両の停車は運転者に委ねられており、脱線に気付かず車輪がレールから逸脱した状態で車両の走行が継続される可能性がゼロになるわけではない。

他方、特許文献７には、軸箱支持装置と台車枠の間に設置される軸ダンパと並列に設ける上下変位検出器の替りに、電気信号等が得られる接続装置を配置し、接続装置が断線した場合に警報装置に指令を出す技術が開示されている。

しかしながら、特許文献７に開示された技術は、接続装置の強度や軸ダンパの性能によっては、脱線時に接続装置が断線しない場合も起こり得る。この場合、脱線を検知することはできない。

また、特許文献８には、車軸を回転自在に支持する転がり軸受の一部にケースを固定し、このケースの内部に振動検知部材を設置することで、振動検知部材の基部と重錘部を繋ぐ連結支持部の破断によって脱線を検知する装置が開示されている。

しかしながら、特許文献８に開示された装置は、脱線時にのみ連結支持部が確実に破断するように、連結支持部の素材、断面積やその形状を決定することは難しい。つまり、特許文献８に開示された装置では、確実に脱線を検知できるとは限らない。

また、特許文献９には、対を成すレールの外側に、当該レールに沿って光ファイバを敷設し、光ファイバの断線により列車の脱線や転倒を検知する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献９に開示された技術は、特許文献６に開示された転倒防止装置を設置した場合や、光ファイバの敷設位置によっては、列車が脱線しただけでは光ファイバが断線しない場合がある。この場合、脱線を検知することはできない。また、この技術はレールの全域に光ファイバを敷設することが必要で、現実的な手段とは言えない。

特開２００２−２１１３９６号公報特開２００２−２１１４００号公報特開２００４−１７５１５６号公報特許第５４３０２１６号公報特開２００６−３１５５１８号公報特許第３３９３０３２号公報特開２００２−７９９４１号公報特開２００９−２５５８２３号公報特開平１１−１４８３８号公報

本発明が解決しようとする課題は、閾値によって脱線の判定を行う脱線検知の場合、設定した閾値が最適な値でない場合、脱線の検知精度が悪くなるという点である。また、特許文献４〜６に開示された装置を設置しても、脱線に気付かず車輪がレールから逸脱した状態で車両の走行が継続される可能性があるという点である。また、特許文献７〜９に開示された技術では、確実に脱線を検知できるとは限らないという点である。

本発明は、設定する閾値によって脱線の検知精度が相違することがなく、また、脱線に気付かず車輪がレールから逸脱した状態で車両の走行を継続することがなく、より確実に脱線を検知することを目的とするものである。

本発明の鉄道車両の脱線検知方法は、上記目的を達成するために、
脱線時にレール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備と接触する車両の部位にレール又は前記地上設備との接触により破壊される部材を設置し、当該部材がレール又は前記地上設備との接触により破壊されたことを検知した時に脱線と判定することを最も主要な特徴としている。

上記本発明方法は、
車両の一部に設置され、脱線時に車両の前記一部がレール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備と接触した時に破壊される部材と、
車両の前記一部がレール又は前記地上設備と接触したときに、前記部材が破壊されたことを検知して脱線と判定する装置と、
を備えた本発明の脱線検知装置を使用して実施する。

具体的には、脱線時にレールと接触する車両の部位は、例えば輪軸を回転自在に支持する軸受を設けた軸箱又は台車に取り付けた逸脱防止ガイドである。一方、レール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備との接触により破壊される部材は、例えば前記逸脱防止ガイドのレール又は前記地上設備との接触面に配置した伝送線、絶縁塗料の上に塗り重ねた電導塗料、ブレーキ信号を編成全車両に伝送するための引き通し線、軸箱の振動や温度等を測定する検出器の配線である。また、振動加速度計や温度センサ本体を前記部材が破壊されたことを検知するためのセンサとして使用してもよい。

本発明では、閾値によって脱線の判定を行うのではなく、脱線時に車両の一部が例えばレールと接触したときに、部材がレールとの接触により破壊されることで脱線を検知するので、より確実に脱線を検知することができる。従って、脱線に気付かず車輪がレールから逸脱した状態で車両の走行を継続することがなく、脱線後の安全性が向上する。

本発明の脱線検知装置の要部を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。脱線時に本発明の脱線検知装置を構成する逸脱防止ガイドがレールに接触した状態を示した図である。特許文献５で開示された逸脱防止ガイドに本発明の技術的思想を加えた本発明の脱線検知装置を説明する図で、（ａ）は通常走行時、（ｂ）は脱線時を示した図である。特許文献４で開示された台車横移動規制装置を説明する図で、（ａ）は通常走行時、（ｂ）は脱線時を示した図である。特許文献５で開示された脱線逸脱防止装置を説明する脱線時を示した図である。特許文献６で開示された車両の転倒防止装置を説明する脱線時を示した図である。

本発明では、より確実に脱線を検知するという目的を、脱線時に車両の一部がレール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備と接触したときに、部材がレール又は前記地上設備との接触により破壊されたことを検知することで実現した。

以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの経過について説明した後、本発明の一実施例を図１及び図２を用いて説明する。

最近、新幹線などの高速車両では、脱線時に車輪がレールから大きく逸脱することを防止するため、例えば正面視Ｌ字状の逸脱防止ガイド１を軸箱３に装備した例がある。なお、軸箱３は、内部に設けた軸受で車輪２を有する輪軸を回転自在に支持するものである。

この逸脱防止ガイド１は、一方の板部１ａを軸箱３の下面に取り付けることで他方の板部１ｂを鉛直下方に垂下させ、車両の正面側から見て、車輪２との間にレール４が位置するようにする。

この逸脱防止ガイド１を装備した車両の場合、脱線して車輪がレール４から逸脱し、図２に示すように、逸脱防止ガイド１の他方の板部１ｂがレール４に当接した後は、車両はそれ以上車幅方向に変位することがない。

すなわち、車両が脱線し、車輪がレール４から逸脱して車両が車幅方向に所定距離だけ変位した時には、逸脱防止ガイド１がレール４に当接することになる。

そこで、発明者らは、前記逸脱防止ガイド１に、レール４と接触したときに破壊される部材を設置し、当該部材の破壊を検知すれば、脱線を検知することが可能であると考えた。

本発明は、発明者らの上記考えに基づいてなされたものである。
脱線時、逸脱防止ガイド１がレール４に当接する位置、例えば図１に示すように、逸脱防止ガイド１の一方の板部１ａから他方の板部１ｂに至るレール４と相対する側に伝送線５を配置する。そして、伝送線５の一方端部５ａと他方端部５ｂを車両に設置した装置、例えば判定器６に接続し、伝送線５の導通を監視する。

上記構成の場合、脱線して逸脱防止ガイド１がレール４に当接したときには、前記伝送線５が断線して伝送線５の導通が途切れることになる。従って、この伝送線５の両端５ａ，５ｂで伝送線５の導通を監視すれば、確実に脱線を検知することができる。

伝送線５の導通が途切れたことを判定器６が検知して脱線と判定した後は、無線或いは優先伝送線を用いて脱線した車両の制御装置に脱線情報を送信し、ブレーキを作動させて車両を停車させ、車輪がレールから逸脱した状態での車両の走行を防止する。

上記本発明は、車体に加わる加速度や角速度等の物理量から抽出した信号と予め設定した閾値を比較して脱線を検知するという間接的な方法ではなく、伝送線５の断線という物理的現象により直接的に脱線を検知するものである。従って、より確実に車両の脱線を検知することができる。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

上記の実施例では、脱線時、逸脱防止ガイド１がレール４に接触したときに破壊されて断線する部材として伝送線５を使用している。

しかしながら、断線して脱線を検知する部材として、ブレーキ信号を編成全車両に伝送するための引き通し線を使用してもよい。この場合、断線して脱線を検知したときに自動的にブレーキをかけることができるようになる。

また、軸箱３の振動や軸箱３の温度等を測定している車両の場合、その検出器の配線を脱線時に破壊される部材として使用してもよい。この場合、通常時は振動や温度を測定しているため、当該配線に異常がないことを常に確認することができる。

また、逸脱防止ガイド１がレール４に接触した時に破壊されたことを検知できるものであれば、例えば、絶縁塗料の上に、逸脱防止ガイド１がレール４に接触した時に剥がれて導通が途切れる電導塗料を塗り重ねたものでもよい。また、振動加速度計や温度センサ本体を、脱線時に部材が破壊されたことの検知用センサとして使用してもよい。

また、脱線時に破壊される部材を設ける逸脱防止ガイド１は、図１に示した構成のものに限らず、図３に示したような、特許文献５で開示されたストッパ部材のような構成でもよい。

また、逸脱防止ガイド１に代えて、特許文献４で開示された、脱線時に台車に設けたストッパの接触部が地上設備（脱線防止ガード）の内側面に接触して台車の横移動を規制する装置を使用してもよい。この場合、脱線時に破壊される部材をストッパ側に設ける。

１逸脱防止ガイド
１ａ一方の板部
１ｂ他方の板部
２車輪
３軸箱
４レール
５伝送線
６判定器

Claims

レール上を走行する鉄道車両の脱線を検知する方法であって、
脱線時にレール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備と接触する車両の部位にレール又は前記地上設備との接触により破壊される部材を設置し、当該部材がレール又は前記地上設備との接触により破壊されたことを検知した時に脱線と判定することを特徴とする鉄道車両の脱線検知方法。
レール上を走行する鉄道車両の脱線を検知する装置であって、
車両の一部に設置され、脱線時に車両の前記一部がレール又は対をなすレールの内側に設置した地上設備と接触した時に破壊される部材と、
車両の前記一部がレール又は前記地上設備と接触したときに、前記部材が破壊されたことを検知して脱線と判定する装置と、
を備えたことを特徴とする鉄道車両の脱線検知装置。
脱線時にレールと接触する車両の部位が、輪軸を回転自在に支持する軸受を設けた軸箱に取り付けた逸脱防止ガイドであり、
レールとの接触により破壊される前記部材が、前記逸脱防止ガイドのレールとの接触面に配置した伝送線、或いは絶縁塗料の上に塗り重ねた電導塗料、或いはブレーキ信号を編成全車両に伝送するための引き通し線、或いは軸箱の振動や温度を測定する検出器の配線、或いは振動加速度計、或いは温度センサであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の鉄道車両の脱線検知装置。
脱線時に前記地上設備と接触する車両の部位が、台車に取り付けた逸脱防止ガイドであり、
前記地上設備との接触により破壊される前記部材が、前記逸脱防止ガイドの前記地上設備との接触面に配置した伝送線、或いは絶縁塗料の上に塗り重ねた電導塗料、或いはブレーキ信号を編成全車両に伝送するための引き通し線、或いは軸箱の振動や温度を測定する検出器の配線、或いは振動加速度計、或いは温度センサであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の鉄道車両の脱線検知装置。