KR20140097564A

KR20140097564A - 차량의 이상 검출 방법 및 장치

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Publication number: KR20140097564A
Application number: KR1020147018644A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 시모카와; 마사아키 미즈노; 요시히로 스다; 마사히코 아키; 히로유키 스기야마; 고이치 오타니; 마스히사 다니모토; 요시후미 고무라; 준 구리하라; 아츠시 이와모토; 다쿠야 사이토; 히로시 오바야시
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤; 고쿠리츠다이가쿠호우진 도쿄다이가쿠
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-08-06
Also published as: CA2858130C; US20150019071A1; EP2790002A4; JP5887651B2; EP2790002B1; AU2012349349B2; AU2012349349A1; US9511783B2; CN104105954B; EP2790002A1; JP2013120100A; WO2013084980A1; CA2858130A1; CN104105954A; ES2727791T3

Abstract

차량 이상 검출 장치(1)는, 궤도를 구성하는 좌우의 레일(R)에 장착되고 차량(2)이 가지는 차륜(3)의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서(11)와, 윤중 센서(11)에 접속된 연산부(12)를 구비하고 있다. 연산부(12)에는, 차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 대차(4)가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜(3)의 윤중에 의해 표시되고, 차량 이상의 종별에 따라 정해진 지표가 미리 기억되어 있다. 연산부(12)는, 윤중 센서(11)로 측정되고 윤중 센서(11)로부터 송신된 윤중으로부터, 상기 기억된 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 지표의 값에 의거하여, 주행 중인 차량의 이상을 검출한다.

Description

차량의 이상 검출 방법 및 장치{VEHICLE ABNORMALITY DETECTION METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 차량의 이상 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 주행 중의 차량의 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있는 차량의 이상 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래부터, 철도 차량의 주행 안전성을 향상시키기 위해, 영업 차량(영업 운전 중의 철도 차량)에 다양한 센서를 장착하고, 영업선을 주행 중인 영업 차량 상태를 센서에 의해 감시함으로써, 영업 차량의 이상을 영업 차량의 주행시에 검출하는 온라인·리얼 타임 감시가 행해지고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 및 2 참조).

그러나, 상기의 방법으로, 주행 중인 차량의 이상을 검출하려고 하면, 모든 차량에 센서를 장착해야만 하여, 센서의 보수·점검 등에 시간이 걸린다. 이로 인해, 차량의 이상을 용이하게 검출할 수 없음과 더불어 고액의 비용이 필요하게 되는 문제가 있다.

일본국 특허 공개 2009-220815호 공보 일본국 특허 공개 2011-51518호 공보

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 주행 중인 차량의 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 차량에 센서를 장착하지 않고, 차량이 주행하는 궤도에 센서를 설치하는 것을 검토했다. 그리고, 차량이 가지는 차륜의 윤중(輪重)을 측정하는 윤중 센서를 궤도에 설치한 경우에, 상기 윤중 센서에 의해 측정되는 윤중의 밸런스가 특정의 차량 이상에 의해 무너진다고 하는 지견과, 차량 이상의 종별에 따라 윤중의 밸런스 붕괴법이 상이하다는 지견을 얻었다.

본 발명은, 상기의 본 발명자의 지견에 의거하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명은, 좌우에 1쌍 이상의 차륜을 가지는 복수의 대차를 구비하는 차량이 궤도상을 주행하고 있을 때에, 상기 차량의 이상을 검출하는 차량의 이상 검출 방법으로서, 상기 궤도에 차륜의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서를 미리 설치하는 설치 단계와, 차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 상기 차량 이상의 종별에 따라 미리 정하는 지표 정의 단계와, 상기 궤도에 설치된 윤중 센서에 의해 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중을 측정하는 측정 단계와, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 지표 정의 단계에 있어서 정한 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 지표의 값에 의거하여, 상기 주행 중인 차량의 이상을 검출하는 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 궤도에 윤중 센서를 설치한다는 것은, 궤도를 구성하는 좌우의 레일에 윤중 센서를 장착하는 것을 의미한다.

본 발명에 의하면, 궤도에 설치한 윤중 센서에 의해 측정한 윤중에 의거하여 차량의 이상을 검출하므로, 차량마다 센서를 장착하는 경우에 비해 차량의 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다. 또, 차량 이상의 종별에 따른 지표를 정하고, 측정한 윤중으로부터 산출한 이 지표의 값에 의거하여 차량의 이상을 검출하므로, 차량 이상의 종별을 판단할 수 있다.

상기 차량이 전후에 좌우 2쌍의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 경우, 상기 지표 정의 단계에 있어서, 적어도 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 정하며, 상기 측정 단계에 있어서, 적어도 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중을 측정하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 방법에 의하면, 전후의 대차 중 적어도 한쪽의 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 이용하므로, 지표의 정밀도가 높아져, 즉 차량의 이상을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 것을 기대할 수 있다.

상기 차량이 전후에 좌우 2쌍의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 경우, 상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 1차 스프링 이상일 때의 지표인 1차 스프링 이상 지표를 하기의 식(1)과 같이 정하고, 상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 1차 스프링 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 1차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 1차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것이 바람직하다.

1차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(1)

단, 식(1)에 있어서, P1~P4는, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 차륜의 윤중이며, P1은 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.

본 발명에 있어서, 1차 스프링 이상이란 대차에 설치된 1차 스프링의 이상이며, 예를 들어, 대차에 설치된 코일 스프링의 절손이다.

1차 스프링은 차륜마다 설치되어 있고, 어느 차륜의 1차 스프링이 이상이 되면, 그 1차 스프링이 설치된 차륜에 걸려 있던 대차의 중량은, 그 차륜의 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 차륜에 걸린다. 예를 들어, 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 1차 스프링이 이상이 되면, 전방 우측에 위치하는 차륜에 걸려 있던 대차의 중량은, 전방 좌측에 위치하는 차륜 또는 후방 우측에 위치하는 차륜에 걸린다. 이와 같이, 1차 스프링 이상이 발생하면, 그 영향은, 하나의 대차에서의 위치 관계에 관하여, 1차 스프링 이상이 발생한 차륜과 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 차륜에 이르게 된다.

따라서, 대차의 전방 우측 및 후방 좌측에 위치하는 차륜의 각각의 윤중의 합계(P1＋P4)와, 대차의 전방 좌측 및 후방 우측에 위치하는 차륜의 각각의 윤중의 합계(P2＋P3)의 차의 절대값을 평가함으로써, 1차 스프링 이상을 검출할 수 있다. 이로부터, 1차 스프링 이상 지표를 식(1)과 같이 정할 수 있다.

상기의 바람직한 방법에 의하면, 1차 스프링 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

또한, 측정한 윤중으로부터 산출한 1차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 주행 중인 차량에 1차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것은, 1차 스프링 이상 지표와 상관 관계가 있는 다른 지표(예를 들어, 1차 스프링 이상 지표를 표준화하여 무차원량으로 한 지표)의 값이, 상기 다른 지표에 대해 미리 정한 기준값보다 클 때에 1차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것을 포함하는 개념이다.

또, 상기 차량이 전후에 좌우 2쌍의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 경우, 상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 2차 스프링 이상일 때의 지표인 2차 스프링 이상 지표를 하기의 식(2)과 같이 정하고, 상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 2차 스프링 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 2차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 2차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것이 바람직하다.

2차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P3＋P6＋P8)－(P2＋P4＋P5＋P7)｜···(2)

단, 식(2)에 있어서, P1은 전방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 전방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 전방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 전방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P5는 후방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P6은 후방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P7은 후방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P8은 후방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.

본 발명에 있어서, 2차 스프링 이상이란 대차에 설치된 2차 스프링의 이상이며, 예를 들어, 대차에 설치된 공기 스프링의 이상이다.

2차 스프링은 전후의 대차의 좌우 각각, 환언하면 차량의 전후 좌우에 설치되어 있고, 어느 대차의 2차 스프링이 이상이 되어 차량의 중량을 지지할 수 없게 되면, 그 대차의 2차 스프링이 설치된 측의 차륜에 걸려 있던 차량의 중량은, 그 2차 스프링의 전후 또는 좌우 방향에 인접하는 2차 스프링의 근방의 차륜에 걸리게 된다.

예를 들어, 전방 대차의 우측의 2차 스프링이 이상이 되면, 전방 대차의 우측에 위치하는 차륜(전후의 차륜)에 걸려 있던 차량의 중량은, 전방 대차의 좌측에 위치하는 차륜(전후의 차륜) 또는 후방 대차의 우측에 위치하는 차륜(전후의 차륜)에 걸린다. 이와 같이, 2차 스프링 이상이 발생하면, 그 영향은, 차량에서의 위치 관계에 관하여, 이상이 발생한 2차 스프링과 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 2차 스프링의 근방의 차륜에 이르게 된다.

따라서, 전방 대차의 우측 및 후방 대차의 좌측에 위치하는 차륜의 각각의 윤중의 합계(P1＋P3＋P6＋P8)와, 전방 대차의 좌측 및 후방 대차의 우측에 위치하는 차륜의 각각의 윤중의 합계(P2＋P4＋P5＋P7)의 차의 절대값을 평가함으로써, 2차 스프링 이상을 검출할 수 있다. 이로부터, 2차 스프링 이상 지표를 식(2)과 같이 정할 수 있다.

상기의 바람직한 방법에 의하면, 2차 스프링 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

또한, 측정한 윤중으로부터 산출한 2차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 주행 중인 차량에 2차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것은, 2차 스프링 이상 지표와 상관 관계가 있는 다른 지표(예를 들어, 2차 스프링 이상 지표를 표준화하여 무차원량으로 한 지표)의 값이, 상기 다른 지표에 대해 미리 정한 기준값보다 클 때에 2차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것을 포함하는 개념이다.

또한, 상기 차량이 전후에 좌우 2쌍의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 경우, 상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 정지(靜止) 윤중 언밸런스 이상일 때의 지표인 제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표, 제2 정지 윤중 언밸런스 이상 지표, 제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표 및 제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표를 각각 하기의 식(3), 식(4), 식(5) 및 식(6)과 같이 정하고, 상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값 중 어느 하나가 미리 정한 각각의 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생했다고 판단하는 것이 바람직하다.

제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3＋P5＋P7)－(P2＋P4＋P6＋P8)｜···(3)

제2 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(4)

제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P5＋P8)－(P6＋P7)｜···(5)

제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3)＋(P6＋P8)－(P2＋P4)－(P5＋P7)｜···(6)

단, 식(3)~식(6)에 있어서, P1은 전방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 전방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 전방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 전방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P5는 후방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P6은 후방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P7은 후방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P8은 후방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.

본 발명에 있어서, 정지 윤중 언밸런스 이상이란 차량이 가지는 8개의 차륜에 걸리는 차량의 중량의 밸런스가 무너지는 이상이다.

정지 윤중 언밸런스 이상의 종별에는, 차량의 좌우의 편심, 대차의 비틀림, 및 차량의 비틀림 등이 있다.

차량의 좌우의 편심은, 차량의 우측에 위치하는 차륜의 윤중의 합계와, 차량의 좌측에 위치하는 차륜의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 차량의 좌우의 편심에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상의 지표(제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(3)으로 표시할 수 있다.

대차의 비틀림은, 하나의 대차에 있어서의 2개의 대각 방향 중, 한쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜의 윤중의 합계와, 다른쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 대차의 비틀림에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상의 지표(제2 및 제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(4) 및 식(5)으로 표시할 수 있다.

차량의 비틀림은, 차량에 있어서의 2개의 대각 방향 중, 한쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜의 윤중의 합계와, 다른쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 차량의 비틀림에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상의 지표(제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(6)으로 표시할 수 있다.

상기가 바람직한 방법에 의하면, 정지 윤중 언밸런스 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

또한, 측정한 윤중으로부터 산출한 어느 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 주행 중인 차량에 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생했다고 판단하는 것은, 각 정지 윤중 언밸런스 이상 지표와 상관 관계가 있는 다른 지표(예를 들어, 각 정지 윤중 언밸런스 이상 지표를 표준화하여 무차원량으로 한 지표)가, 상기 다른 지표에 대해 미리 정한 기준값보다 클 때에 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생했다고 판단하는 것을 포함하는 개념이다.

차량이 가지는 차륜의 윤중을 측정하려면, 궤도를 구성하는 좌우의 레일에 1쌍의 윤중 센서를 장착하면 되고, 윤중 센서가 설치된 개소를 통과하는 차륜의 윤중을 순차 측정함으로써, 차량이 가지는 차륜의 윤중을 모두 측정할 수 있으므로, 측정한 윤중에 의거하여 차량 이상의 종별에 따른 지표의 값을 산출할 수 있다. 이때, 좌우의 레일에 장착한 각 윤중 센서의 위치가 차량의 주행 방향에 대해 서로 전후 방향으로 어긋나 있어도, 각 윤중 센서로 측정된 윤중으로부터 지표의 값을 산출할 수 있다. 그러나, 좌우의 레일에 장착한 각 윤중 센서의 위치가 차량의 주행 방향에 대해 서로 전후 방향으로 어긋나 있으면, 각 윤중 센서로 측정한 윤중이 동시에 측정된 것은 아니므로, 윤중의 좌우 밸런스를 정밀도 좋게 측정하지 못해, 산출하는 지표의 값의 정밀도가 나빠질 우려가 있다.

그래서, 상기 설치 단계에 있어서, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 전후 어느 1쌍의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 좌우의 레일에 직교하는 직선상에 한 쌍의 상기 윤중 센서를 장착하면 된다.

이러한 바람직한 방법에 의하면, 하나의 대차가 가지는 좌우 1쌍의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 윤중 센서가 궤도의 좌우의 레일에 장착되므로, 윤중의 좌우 밸런스를 정밀도 좋게 측정할 수 있어, 산출하는 지표의 값의 정밀도가 좋아진다. 또, 윤중 센서가 1쌍이면 되므로, 저비용으로 할 수 있다.

혹은, 상기 설치 단계에 있어서, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 배치 위치에 따른 좌우의 레일의 위치에, 4개의 상기 윤중 센서를 장착하면 된다.

이러한 바람직한 방법에 의하면, 하나의 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하기 때문에, 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표의 값, 예를 들어 1차 스프링 이상 지표의 값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.

혹은, 상기 설치 단계에 있어서, 상기 차량이 가지는 8개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 차량이 가지는 8개의 차륜의 배치 위치에 따른 좌우의 레일의 위치에, 8개의 상기 윤중 센서를 장착하면 된다.

이러한 바람직한 방법에 의하면, 차량이 가지는 8개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하기 때문에, 차량이 가지는 8개의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표의 값, 예를 들어 2차 스프링 이상 지표의 값이나 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.

상기 윤중 센서로서는, 변형 게이지를 이용하여 구성된 센서나, 로드 셀을 이용하는 것이 가능하다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 좌우에 1쌍 이상의 차륜을 가지는 복수의 대차를 구비하는 차량이 궤도상을 주행하고 있을 때에, 상기 차량의 이상을 검출하는 차량의 이상 검출 장치로서, 상기 궤도에 설치되고, 상기 차량이 가지는 차륜의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서와, 상기 윤중 센서에 접속된 연산부를 구비하고, 상기 연산부에는, 차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중에 의해 표시되며, 상기 차량 이상의 종별에 따라 정해진 지표가 미리 기억되고, 상기 연산부는, 상기 윤중 센서로 측정되어 상기 윤중 센서로부터 송신된 윤중으로부터, 상기 기억된 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 지표의 값에 의거하여, 상기 주행 중인 차량의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 장치로서도 제공된다.

본 발명에 의하면, 주행 중인 차량의 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 차량의 이상 검출 방법에 이용하는 차량 이상 검출 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 차량 이상 검출 장치가 구비하는, 레일에 설치된 윤중 센서의 구체적 구성을 설명하는 도이다. 도 2(a)는, 윤중 센서를 구성하는 변형 게이지가 레일에 장착된(붙여진) 상태를 도시하는 도이고, 도 2(b)는, 변형 게이지의 결선도이며, 도 2(c)는, 변형 게이지로 측정된 윤중의 파형을 도시하는 도이다.
도 3은, 차량의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는, 도 3에 도시하는 차량을 구성하는 대차의 개략 구성도이다.
도 5는, 1차 스프링이 정상인 경우와 절손된 경우에 있어서의 표준화 1차 스프링 이상 지표의 값을 나타내는 그래프이다.
도 6은, 2차 스프링이 정상인 경우와 고장난 경우에 있어서의 표준화 2차 스프링 이상 지표의 값을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 적당히 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태에 따른 차량의 이상 검출 방법에 대해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 차량의 이상 검출 방법에 이용하는 차량 이상 검출 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 구성도이다.

본 실시 형태의 차량 이상 검출 장치(1)는, 궤도를 구성하는 좌우의 레일(R)에 장착되고 차량(2)이 가지는 차륜(3)의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서(11)와, 윤중 센서(11)에 접속된 연산부(12)를 구비하고 있다. 연산부(12)는, 윤중 센서(11)로 측정되고, 윤중 센서(11)로부터 송신된 윤중에 의거하여, 후술하는 차량 이상을 검출하기 위한 지표의 값을 산출한다.

윤중 센서(11)는, 예를 들어, 변형 게이지(13)를 이용하여 구성된다. 본 실시 형태에서는, 윤중 센서(11)로서 변형 게이지(13)를 이용하여 구성된 센서를 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 연산부(12)에는, 차량 이상을 검출하기 위한 지표의 계산식이 기억되고, 윤중 센서(11)로 측정된 윤중으로부터 상기 계산식에 의거하여 지표의 값을 산출하는 프로그램이 인스톨되어 있다.

도 2는, 도 1에 도시하는 차량 이상 검출 장치가 구비하는, 레일에 설치된 윤중 센서의 구체적 구성을 설명하는 도이다. 도 2(a)는, 윤중 센서를 구성하는 변형 게이지가 레일에 장착된(붙여진) 상태를 도시하는 도이고, 도 2(b)는, 변형 게이지의 결선도이며, 도 2(c)는, 변형 게이지로 측정된 윤중의 파형을 도시하는 도이다. 도 2(a)에서는, 변형 게이지가 붙여진 레일의 양 측면의 측면도를 도면의 상하에 전개하여 도시하고 있다.

본 실시 형태에서는, 서로 직교하는 한 쌍의 변형 게이지(13)로 이루어지는 직교형 저항 변형계 4장(합계 8개의 변형 게이지)이 2장씩 레일(R)의 양측의 측면(복부)에 붙어 있다. 각 변형 게이지(13)는, 중립축에 대해 45^о 경사되어 있다. 하나의 윤중 센서(11)는, 이와 같이 하여 레일(R)에 붙여진 4장의 직교형 저항 변형계를 이용하여 구성되어 있다. 윤중 센서(11)에 대해 더 설명하면, 윤중 센서(11)는, 8개의 변형 게이지(13)와, 각 변형 게이지(13)를 결선하는 도선과, 도선을 덮는 실드 등으로 구성되어 있다.

이 직교형 저항 변형계 4장을 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 결선하여 차륜 통과시의 변형 파형을 기록하면, 레일(R)의 측정 단면의 변형 파형이 지워지거나 합성되어, 도 2(c)에 도시하는 돌기형상의 파형이 기록된다. 이 돌기형상의 파형의 높이가 윤중에 비례한다.

윤중 센서(11)는, 궤도를 구성하는 좌우의 레일(R)에 1쌍, 장착되어 있다. 윤중 센서(11)가, 통과하는 차륜(3)의 윤중을 순차 측정함으로써, 차량(2)이 가지는 차륜(3)의 윤중을 모두 측정할 수 있다. 이로 인해, 연산부(12)는, 윤중 센서(11)가 측정한 윤중에 의거하여 후술하는 차량 이상의 종별에 따른 지표의 값을 산출할 수 있다. 이와 같이, 윤중 센서(11)가 1쌍이면 되기 때문에, 차량 이상 검출 장치(1)를 저비용으로 할 수 있다.

도 3은, 차량의 일례를 도시하는 개략 구성도이며, 도 4는, 도 3에 도시하는 차량을 구성하는 대차의 개략 구성도이다.

차량(2)은, 전후 좌우에 각각 차륜(3)을 가지는 대차(4)를 전후에 1쌍 구비한다.

각 차륜(3)은, 1차 스프링(5)에 지지되어 있다. 1차 스프링(5)으로는, 예를 들어 코일 스프링(51)을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 1차 스프링(5)으로서 코일 스프링(51)을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 각 대차(4)는, 좌우에 2차 스프링(6)을 가지고 있다. 2차 스프링(6)으로는, 예를 들어 공기 스프링(61)을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 2차 스프링(6)으로서 공기 스프링(61)을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, P1은 전방 대차(4)의 전방 우측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P2는 전방 대차(4)의 전방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P3은 전방 대차(4)의 후방 우측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P4는 전방 대차(4)의 후방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P5는 후방 대차(4)의 전방 우측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P6은 후방 대차(4)의 전방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P7은 후방 대차(4)의 후방 우측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을, P8은 후방 대차(4)의 후방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 윤중을 의미한다.

주행 중인 차량(2)의 이상을 검출하려면, 상기 서술한 바와 같이, 궤도에 차륜(3)의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서(11)를 미리 설치한다(설치 단계). 그리고, 차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 한쪽의 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 윤중에 의해 표시되는 지표를, 차량 이상의 종별에 따라 미리 정한다(지표 정의 단계). 미리 정한 지표(지표의 계산식)는, 상기 서술한 바와 같이, 연산부(12)에 기억된다.

이하, 차량 이상의 종별이 1차 스프링 이상인 경우의 이상 검출 방법에 대해 설명한다.

어느 차륜(3)의 1차 스프링(5)인 코일 스프링(51)이, 예를 들어 절손되어 윤중을 지지할 수 없게 되면, 그 코일 스프링(51)이 설치된 차륜(3)에 걸려 있던 대차(4)의 중량은, 그 차륜(3)의 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 차륜(3)에 걸린다.

예를 들어, 대차(4)의 전방 우측에 위치하는 차륜(3)의 코일 스프링(51)이 절손되면, 전방 우측에 위치하는 차륜(3)에 걸려 있던 대차(4)의 중량은, 전방 좌측에 위치하는 차륜(3) 또는 후방 우측에 위치하는 차륜(3)에 걸린다. 이와 같이, 1차 스프링 이상이 발생하면, 그 영향은, 하나의 대차(4)에서의 위치 관계에 관하여, 1차 스프링 이상이 발생한 차륜(3)과 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 차륜(3)에 이르게 된다.

따라서, 전방 대차(4)의 전방 우측 및 후방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P1＋P4)와, 전방 대차(4)의 전방 좌측 및 후방 우측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P2＋P3)의 차의 절대값, 또는, 후방 대차(4)의 전방 우측 및 후방 좌측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P5＋P8)와, 후방 대차(4)의 전방 좌측 및 후방 우측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P6＋P7)의 차의 절대값을 평가함으로써, 1차 스프링 이상을 검출할 수 있다. 이로부터, 1차 스프링 이상 지표를 식(11) 및 식(12)과 같이 정할 수 있다.

1차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(11)

1차 스프링 이상 지표=｜(P5＋P8)－(P6＋P7)｜···(12)

이들 1차 스프링 이상 지표의 계산식은, 연산부(12)에 미리 기억된다. 이와 같이, 지표가 4개의 차륜의 윤중에 의해 표시되므로, 지표의 정밀도가 높아져, 차량(2)의 이상을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 것을 기대할 수 있다.

그리고, 궤도에 설치된 윤중 센서(11)에 의해 전방 및 후방 대차(4) 중의 적어도 한쪽의 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 윤중(P1~P4 및/또는 P5~P8)을 측정한다(측정 단계).

윤중 센서(11)에 의해 측정된 윤중(P1~P4 및/또는 P5~P8)은 윤중 센서(11)로부터 연산부(12)로 송신되고, 연산부(12)는, 상기의 식(11) 및/또는 식(12)에 의거하여 미리 인스톨된 프로그램에 의해 1차 스프링 이상 지표의 값을 산출한다. 오퍼레이터는, 산출된 1차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 크면, 1차 스프링 이상이 발생하고 있다고 판단한다(검출 단계). 혹은, 연산부(12)에 기준값을 미리 기억시켜 두고, 산출된 1차 스프링 이상 지표의 값이 기억된 기준값보다 크면 1차 스프링 이상이 발생하고 있다고, 연산부(12)가 자동적으로 판단하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 판단하는 기준값은, 윤중 센서(11)가 설치된 개소의 궤도의 곡률이나 차량의 중량에 따라 정하면 된다.

이와 같이 하여, 레일에 설치한 윤중 센서(11)에 의해 측정한 윤중으로부터 산출한 1차 스프링 이상 지표의 값에 의해 1차 스프링 이상의 발생 유무를 판단할 수 있으므로, 차량에 센서를 설치하는 경우에 비해 1차 스프링 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

다음에, 차량 이상의 종별이 2차 스프링 이상인 경우의 이상 검출 방법에 대해 설명한다.

2차 스프링(6)인 공기 스프링(61)은, 전후 대차(4)의 좌측 및 우측의 각각, 환언하면 차량(2)의 전후 좌우에 설치되어 있다. 어느 대차(4)의 공기 스프링(61)이 이상이 되어 차량의 중량을 지지할 수 없게 되면, 그 대차(4)의 공기 스프링(61)이 설치된 측의 차륜(3)에 걸려 있던 차량의 중량은, 그 공기 스프링(61)의 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 공기 스프링(61)의 근방의 차륜(3)에 걸리게 된다.

예를 들어, 전방 대차(4)의 우측의 공기 스프링(61)이 이상이 되면, 전방 대차(4)의 우측에 위치하는 차륜(전후의 차륜)(3)에 걸려 있던 차량의 중량은, 전방 대차(4)의 좌측에 위치하는 차륜(전후의 차륜)(3) 또는 후방 대차(4)의 우측에 위치하는 차륜(3)(전후의 차륜)에 걸린다. 이와 같이, 공기 스프링(61)의 이상이 발생하면, 그 영향은, 차량(2)에서의 위치 관계에 관하여, 이상이 발생한 공기 스프링(61)과 전후 방향 또는 좌우 방향에 인접하는 공기 스프링(61)의 근방의 차륜(3)에 이르게 된다.

따라서, 전방 대차(4)의 우측 및 후방 대차(4)의 좌측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P1＋P3＋P6＋P8)와, 전방 대차(4)의 좌측 및 후방 대차(4)의 우측에 위치하는 차륜(3)의 각각의 윤중의 합계(P2＋P4＋P5＋P7)의 차의 절대값을 평가함으로써, 2차 스프링 이상을 검출할 수 있다. 이로부터, 2차 스프링 이상 지표를 식(13)과 같이 정할 수 있다.

2차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P3＋P6＋P8)－(P2＋P4＋P5＋P7)｜···(13)

이 2차 스프링 이상 지표의 계산식은, 연산부(12)에 미리 기억된다.

그리고, 궤도에 설치된 윤중 센서(11)에 의해 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 윤중 P1~P8을 측정한다(측정 단계).

윤중 센서(11)에 의해 측정된 윤중 데이터(P1~P8)는 윤중 센서(11)로부터 연산부(12)로 송신되고, 연산부(12)는, 상기의 식(13)에 의거하여 미리 인스톨된 프로그램에 의해 2차 스프링 이상 지표의 값을 산출한다. 오퍼레이터는, 산출된 2차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 크면, 2차 스프링 이상이 발생하고 있다고 판단한다(검출 단계). 혹은, 연산부(12)에 기준값을 미리 기억시켜 두고, 산출된 2차 스프링 이상 지표의 값이 기억된 기준값보다 크면 2차 스프링 이상이 발생하고 있다고, 연산부(12)가 자동적으로 판단하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 판단하는 기준값은, 윤중 센서(11)가 설치된 개소의 궤도의 곡률이나 차량의 중량에 따라 정하면 된다.

이와 같이 하여, 레일에 설치한 윤중 센서(11)에 의해 측정한 윤중으로부터 산출한 2차 스프링 이상 지표의 값에 의해 2차 스프링 이상의 발생 유무를 판단할 수 있으므로, 차량에 센서를 설치하는 경우에 비해 2차 스프링 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

마지막으로, 차량 이상의 종별이 정지 윤중 언밸런스 이상인 경우의 이상 검출 방법에 대해 설명한다.

정지 윤중 언밸런스 이상이란 차량(2)이 가지는 8개의 차륜에 걸리는 차량(2)의 중량 밸런스가 무너지는 이상이고, 정지 윤중 언밸런스 이상의 종별에는, 차량(2)의 좌우의 편심, 대차(4)의 비틀림, 및 차량(2)의 비틀림 등이 있다.

차량(2)의 좌우의 편심은, 차량(2)의 우측에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계와, 차량(2)의 좌측에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 차량(2)의 좌우의 편심에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상 지표(제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(14)으로 표시할 수 있다.

제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3＋P5＋P7)－(P2＋P4＋P6＋P8)｜···(14)

대차(4)의 비틀림은, 하나의 대차(4)에 있어서의 2개의 대각 방향 중, 한쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계와, 다른쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 대차(4)의 비틀림에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상 지표(제2 및 제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(15) 및 식(16)으로 표시할 수 있다.

제2 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(15)

제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P5＋P8)－(P6＋P7)｜···(16)

차량(2)의 비틀림은, 차량(2)에 있어서의 2개의 대각 방향 중, 한쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계와, 다른쪽의 대각 방향에 위치하는 차륜(3)의 윤중의 합계의 밸런스가 무너지는 것이므로, 차량(2)의 비틀림에 대응하는 정지 윤중 언밸런스 이상 지표(제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표)는, 식(17)으로 표시할 수 있다.

제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3)＋(P6＋P8)－(P2＋P4)－(P5＋P7)｜···(17)

이들 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 계산식은, 연산부(12)에 미리 기억된다.

그리고, 궤도에 설치된 윤중 센서(11)에 의해 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 윤중(P1~P8)을 측정한다(측정 단계).

윤중 센서(11)에 의해 측정된 윤중 데이터(P1~P8)는 윤중 센서(11)로부터 연산부(12)로 송신되고, 연산부(12)는, 상기의 식(14)~(17)에 의거하여 미리 인스톨된 프로그램에 의해 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값을 산출한다. 오퍼레이터는, 산출된 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값 중 어느 한쪽이 미리 정한 각각의 기준값보다 크면, 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생하고 있다고 판단한다(검출 단계). 혹은, 연산부(12)에 각각의 기준값을 미리 기억시켜 두고, 산출된 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값 중 어느 한쪽이, 기억된 각각의 기준값보다 크면 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생하고 있다고, 연산부(12)가 자동적으로 판단하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 판단하는 기준값은, 윤중 센서(11)가 설치된 개소의 궤도의 곡률이나 차량의 중량에 따라 정하면 된다.

이와 같이 하여, 레일에 설치한 윤중 센서(11)에 의해 측정한 윤중으로부터 산출한 제1~제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값에 의해 정지 윤중 언밸런스 이상의 유무를 판단할 수 있으므로, 차량에 센서를 장착하는 경우에 비해 정지 윤중 언밸런스 이상을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

또한, 상기 서술한 각 검출 단계에 있어서는, 차량 이상의 종별에 따른 지표의 값을 연산부(12)가 산출하고 있는데, 연산부(12)를 이용하지 않고, 측정된 윤중을 보고 사람이 산출하는 것도 가능하다.

본 실시 형태에서는, 1쌍의 윤중 센서(11)를 좌우의 레일(R)에 장착하여 윤중을 측정하고 있으며, 비록 각 윤중 센서(11)의 장착 위치가 차량(2)의 주행 방향에 대해 서로 전후 방향으로 어긋나 있어도, 각 윤중 센서(11)로 측정된 윤중으로부터 각 지표의 값을 산출할 수 있다. 그러나, 각 윤중 센서(11)의 위치가 서로 전후 방향으로 어긋나 있으면, 각 윤중 센서(11)로 측정한 윤중이 동시에 측정된 것은 아니므로, 윤중의 좌우 밸런스를 정밀도 좋게 측정하지 못하고, 산출하는 각 지표의 값의 정밀도가 나빠질 우려가 있다.

그래서, 윤중 센서(11)는, 대차(4)가 가지는 좌우 1쌍의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 레일(R)에 장착하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 좌우의 레일(R)에 직교하는 직선상에 한 쌍의 윤중 센서(11)를 장착하면 된다. 이로부터, 윤중의 좌우 밸런스를 정밀도 좋게 측정할 수 있어, 산출하는 각 지표의 값의 정밀도가 좋아진다.

혹은, 윤중 센서(11)를, 전후의 어느 한쪽의 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 레일(R)에 장착해도 된다. 구체적으로는, 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 배치 위치에 따른 좌우 레일(R)의 위치에, 4개의 윤중 센서(11)를 장착하면 된다. 이와 같이 하면, 하나의 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 윤중을 동시에 측정 가능하기 때문에, 대차(4)가 가지는 4개의 차륜(3)의 윤중에 의해 표시되는 지표의 값, 예를 들어 1차 스프링 이상 지표의 값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.

혹은, 윤중 센서(11)를, 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 레일(R)에 장착해도 된다. 구체적으로는, 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 배치 위치에 따른 좌우 레일(R)의 위치에, 8개의 윤중 센서(11)를 장착하면 된다. 이와 같이 하면, 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 윤중을 동시에 측정 가능하기 때문에, 차량(2)이 가지는 8개의 차륜(3)의 윤중에 의해 표시되는 지표의 값, 예를 들어 2차 스프링 이상 지표의 값이나 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 윤중 센서(11)로서 변형 게이지(13)를 이용하여 구성된 센서를 예시했는데, 윤중 센서(11)로서 로드 셀을 이용해도 된다. 윤중 센서(11)로서 로드 셀을 이용하는 경우에는, 로드 셀을 레일(R) 아래에 설치하여 윤중을 측정할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 차량(2)의 구성을, 전후 좌우에 각각 차륜을 가지는(2축의 차륜을 전후에 가지는) 대차를 전후에 1쌍 구비하는 구성으로 했는데, 다른 구성이여도 된다.

예를 들어, 차량의 구성으로서는, 좌우에 1쌍의 차륜(1축의 차륜)을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 구성이나, 3축의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하는 구성이나, 2축의 차륜을 전후에 가지는 대차를 전후에 3개 가지는 구성이어도 된다. 어느 구성의 차량이어도, 적어도 각 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 차량 이상의 종별에 따라 정하면 된다.

＜실시예 1＞

코일 스프링이 정상인 경우와, 절손된 경우에 있어서의 1차 스프링 이상 지표의 값의 변화를, 차량의 주행 속도 및 승차 상황의 조건을 하기와 같이 설정하여 조사했다. 차량이 주행하는 궤도는 반경 120m의 원곡선 구간으로 했다. 코일 스프링의 절손에 관해서는, 전방 대차의 전방의 외궤측(外軌側) 및 내궤측(內軌側)의 각 차륜의 코일 스프링을 절손시켰다. 윤중은 전방 대차의 차륜에 대해 측정했다.

주행 속도는, 10km/h, 40km/h의 2조건으로 했다.

승차 상황은, 빈차, 정원, 250%만차(정원의 250%의 승차 인원수)의 3조건으로 했다.

그리고, 각 조건의 영향을 비교하기 쉽게 하도록, 상기 서술한 식(11)으로 표시되는 1차 스프링 이상 지표의 값 그 자체가 아니라, 1차 스프링 이상 지표를 하기의 식으로 표준화한 표준화 1차 스프링 이상 지표의 값에 대해, 코일 스프링이 정상인 경우와, 절손된 경우에 있어서의 그 값의 변화를 조사했다.

표준화 1차 스프링 이상 지표=｜(1차 스프링 이상 지표-정상시 대차 비틀림 성분)｜/(기준 차량 중량의 절반)

단, 정상시 대차 비틀림 성분은, 1차 스프링이 정상인 경우이고, 빈차 상태이며, 또한, 주행 속도가 40km/h시의 하기식의 값을 의미한다.

정상시 대차 비틀림 성분=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜

또, 기준 차량 중량은, 1대차당 빈차 하중이다.

도 5는, 1차 스프링이 정상인 경우와 절손된 경우에 있어서의 표준화 1차 스프링 이상 지표의 값을 나타내는 그래프이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 외궤측의 차륜에서도 내궤측의 차륜에서도, 코일 스프링이 절손되면, 차량의 주행 속도나 승차 상황에 구애받지 않고, 표준화 1차 스프링 이상 지표의 값은, 정상시보다 현저하게 커져 있다.

따라서, 표준화 1차 스프링 이상 지표에 의해, 1차 스프링 이상을 검출할 수 있다고 할 수 있다. 이 표준화 1차 스프링 이상 지표와 1차 스프링 이상 지표는 양의 상관 관계에 있으므로, 당연히, 1차 스프링 이상 지표에 의해서도, 1차 스프링 이상을 검출할 수 있다고 할 수 있다.

이와 같이, 표준화 1차 스프링 이상 지표를 이용하여 1차 스프링 이상을 검출하는 것은, 1차 스프링 이상 지표를 이용하여 1차 스프링 이상을 검출하는 것과 실질적으로 동일하다.

＜실시예 2＞

공기 스프링이 정상인 경우와, 고장난 경우에 있어서의 2차 스프링 이상 지표의 값의 변화를, 차량의 주행 속도 및 승차 상황의 조건을 하기와 같이 설정하여 조사했다. 차량이 주행하는 궤도는 반경 120m의 원곡선 구간으로 했다. 공기 스프링의 고장에 관해서는, 전방 대차의 좌측 또는 우측의 공기 스프링의 배기계 또는 급기계를 고의로 고장냈다.

주행 속도는, 10km/h, 40km/h의 2조건으로 했다.

그리고, 각 조건의 영향을 비교하기 쉽게 하도록, 상기 서술한 식(13)으로 표시되는 2차 스프링 이상 지표의 값 그 자체가 아니라, 2차 스프링 이상 지표를 하기의 식으로 표준화한 표준화 2차 스프링 이상 지표의 값에 대해, 공기 스프링이 정상인 경우와, 고장난 경우에 있어서의 그 값의 변화를 조사했다.

표준화 2차 스프링 이상 지표=｜(2차 스프링 이상 지표-정상시 차량 비틀림 성분)｜/(기준 차량 중량)

단, 정상시 차량 비틀림 성분은, 2차 스프링이 정상인 경우이고, 빈차 상태이며, 또한, 주행 속도가 40km/h시의 하기식의 값을 의미한다.

정상시 차량 비틀림 성분=｜(P1＋P3＋P6＋P8)－(P2＋P4＋P5＋P7)｜

또, 기준 차량 중량은, 1대차당 빈차 하중이다.

도 6은, 2차 스프링이 정상인 경우와 고장난 경우에 있어서의 표준화 2차 스프링 이상 지표의 값을 나타내는 그래프이다. 도 6에 도시하는 「전내궤 배기」란 전방 대차의 내궤측의 공기 스프링의 배기계를 고장낸 경우를, 「전외궤 배기」란 전방 대차의 외궤측의 공기 스프링의 배기계를 고장낸 경우를, 「전내궤 급기」란 전방 대차의 내궤측의 공기 스프링의 급기계를 고장낸 경우를, 「전외궤 급기」란 전방 대차의 외궤측의 공기 스프링의 급기계를 고장낸 경우를 의미한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 외궤측에서도 내궤측에서도, 공기 스프링의 배기계 또는 급기계가 고장나면, 차량의 주행 속도나 승차 상황에 구애받지 않고, 표준화 2차 스프링 이상 지표의 값은, 정상시보다 현저하게 커져 있다.

따라서, 표준화 2차 스프링 이상 지표에 의해, 2차 스프링 이상을 검출할 수 있다고 할 수 있다. 이 표준화 2차 스프링 이상 지표와 2차 스프링 이상 지표는 양의 상관 관계에 있으므로, 당연히, 2차 스프링 이상 지표에 의해서도, 2차 스프링 이상을 검출할 수 있다고 할 수 있다.

이와 같이, 표준화 2차 스프링 이상 지표를 이용하여 2차 스프링 이상을 검출하는 것은, 2차 스프링 이상 지표를 이용하여 2차 스프링 이상을 검출하는 것과 실질적으로 같다.

2…차량
3…차륜
4…대차
11…윤중 센서
13…변형 게이지

Claims

좌우에 1쌍 이상의 차륜을 가지는 복수의 대차를 구비하는 차량이 궤도상을 주행하고 있을 때에, 상기 차량의 이상을 검출하는 차량의 이상 검출 방법으로서,
상기 궤도에 차륜의 윤중(輪重)을 측정하기 위한 윤중 센서를 미리 설치하는 설치 단계와,
차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 상기 차량 이상의 종별에 따라 미리 정하는 지표 정의 단계와,
상기 궤도에 설치된 윤중 센서에 의해 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중을 측정하는 측정 단계와,
상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 지표 정의 단계에 있어서 정한 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 지표의 값에 의거하여, 상기 주행 중인 차량의 이상을 검출하는 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 차량은, 전후에 좌우 2쌍의 차륜을 가지는 대차를 전후에 1쌍 구비하고,
상기 지표 정의 단계에 있어서, 적어도 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중에 의해 표시되는 지표를 정하며,
상기 측정 단계에 있어서, 적어도 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 1차 스프링 이상일 때의 지표인 1차 스프링 이상 지표를 하기의 식(1)과 같이 정하고,
상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 1차 스프링 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 1차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 1차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
1차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(1)
단, 식(1)에 있어서, P1~P4는, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 차륜의 윤중이며, P1은 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.
청구항 2에 있어서,
상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 2차 스프링 이상일 때의 지표인 2차 스프링 이상 지표를 하기의 식(2)과 같이 정하고,
상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 2차 스프링 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 2차 스프링 이상 지표의 값이 미리 정한 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 2차 스프링 이상이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
2차 스프링 이상 지표=｜(P1＋P3＋P6＋P8)－(P2＋P4＋P5＋P7)｜···(2)
단, 식(2)에 있어서, P1은 전방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 전방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 전방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 전방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P5는 후방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P6은 후방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P7은 후방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P8은 후방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.
청구항 2에 있어서,
상기 지표 정의 단계에 있어서, 상기 차량 이상의 종별이 정지(靜止) 윤중 언밸런스 이상일 때의 지표인 제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표, 제2 정지 윤중 언밸런스 이상 지표, 제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표 및 제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표를 각각 하기의 식(3), 식(4), 식(5) 및 식(6)과 같이 정하고,
상기 검출 단계에 있어서, 상기 측정 단계에 있어서 측정한 윤중으로부터, 상기 제1~ 제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 상기 제1~ 제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표의 값 중 어느 하나가 미리 정한 각각의 기준값보다 클 때에, 상기 주행 중인 차량에 정지 윤중 언밸런스 이상이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
제1 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3＋P5＋P7)－(P2＋P4＋P6＋P8)｜···(3)
제2 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P4)－(P2＋P3)｜···(4)
제3 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P5＋P8)－(P6＋P7)｜···(5)
제4 정지 윤중 언밸런스 이상 지표=｜(P1＋P3)＋(P6＋P8)－(P2＋P4)－(P5＋P7)｜···(6)
단, 식(3)~식(6)에 있어서, P1은 전방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P2는 전방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P3은 전방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P4는 전방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P5는 후방 대차의 전방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P6은 후방 대차의 전방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을, P7은 후방 대차의 후방 우측에 위치하는 차륜의 윤중을, P8은 후방 대차의 후방 좌측에 위치하는 차륜의 윤중을 의미한다.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설치 단계에 있어서, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 전후 어느 1쌍의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설치 단계에 있어서, 어느 한쪽의 상기 대차가 가지는 4개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 설치 단계에 있어서, 상기 차량이 가지는 8개의 차륜의 윤중을 동시에 측정 가능하도록 상기 윤중 센서를 상기 궤도에 설치하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 윤중 센서로서, 변형 게이지를 이용하여 구성된 센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 윤중 센서로서, 로드 셀을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 방법.
좌우에 1쌍 이상의 차륜을 가지는 복수의 대차를 구비하는 차량이 궤도상을 주행하고 있을 때에, 상기 차량의 이상을 검출하는 차량의 이상 검출 장치로서,
상기 궤도에 설치되고, 상기 차량이 가지는 차륜의 윤중을 측정하기 위한 윤중 센서와,
상기 윤중 센서에 접속된 연산부를 구비하고,
상기 연산부에는, 차량 이상을 검출하기 위한 지표로서, 적어도 상기 대차가 가지는 좌우 1쌍 이상의 차륜의 윤중에 의해 표시되며, 상기 차량 이상의 종별에 따라 정해진 지표가 미리 기억되고,
상기 연산부는, 상기 윤중 센서로 측정되어 상기 윤중 센서로부터 송신된 윤중으로부터, 상기 기억된 지표의 값을 산출하며, 상기 산출한 지표의 값에 의거하여, 상기 주행 중인 차량의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 이상 검출 장치.