JP3917983B2 - 車両の床下機器温度検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測温対象物から発する放射熱を検知する装置、より詳細には、車両の床下機器の発熱部位の温度を外部から非接触で且つリアルタイムで、しかも風雨、降雪または濃霧、煙等の環境変動に伴う外乱の影響を抑制して、高精度に検出するための車両の床下機器温度検知装置に関するものである。

近年、旅客列車等の鉄道車両あるいは新交通システム、ガイドウェイ型自動車、モノレール等既定の走行路を走行する車両の床下に配置されている床下機器は、電子化、小型化および静止機器化が進展しており、これらは、省エネルギー、省スペース、信頼性の向上およびメンテナンスの簡易化に寄与するものである。しかしながら、鉄道技術の面から考察すれば、鉄道技術への最新技術の応用はまだ過渡期にあると考えられる。
また、車両の保守管理は、設備や人的資源の運用の面から、将来の動態検査を中心とした方法への転換が必要とされており、車両故障や火災等の予防保全、早期発見のためにも、騒音、振動および機器加熱等の状況をリアルタイムで計測し、正常値と比較することが重要な意味を持つものと考えられている。
このような観点から、従来においても、車両の床下に設置されたモータやブレーキ等の発熱部位の温度を検出して、各発熱部位における検出温度から車両の異常を判断することが試みられている。例えば、従来は、車両が停止してから温度検出器を用いて発熱部位の温度を測定することが行なわれていた。また、従来は、各車両の発熱が予測される部位に温度検出器を設置して車両の走行中においても車両の床下に配置されたモータやブレーキ等の発熱部位の温度を測定することも行なわれていた。

このような状況にあって、鉄道車両等の車軸を回転可能に支持する車軸軸受けは、旧来の潤滑油等の液体潤滑に依存する滑り軸受けから、固体潤滑を利用した転がり軸受けに変わってきており、信頼性と寿命が各段に向上している。しかしながら、貨物列車の一部には、未だ滑り軸受けも残っており、旅客列車における転がり軸受けについても過熱および焼損等の事故は皆無ではない。
その背景には、鉄道車両等の保守要員の高齢化と技術伝承の問題があり、１００％完全な車両保守／整備は今後とも達成することが困難である。一方、軸受け等のいわゆる「走り装置」の故障または損傷は、直接的に走行の安全性を脅かし、車両火災あるいは脱線といったような重大事故につながる要因となる。

従来の車両の外部、つまり地上側からの車両の床下発熱機器の温度検出方式は、走行列車が一旦停止してからでないと発熱部位の温度測定を行うことができないため、発熱部位の温度を正確に且つ即時的に測定することができず、また発熱部位の温度測定を部位毎にその都度行わなければならないため、測定作業に多くの手間と時間を要するという難点がある。
一方、従来の車両側に温度検出器を設置して測温する方式にあっては、発熱部位毎に温度検出器を設置しなければならないため、多数の温度検出器およびその出力信号の処理装置が必要となり、各車両にこれらを設置するとなると、膨大な経費が必要となるという難点がある。
また、車両の軸受け等の焼き付きを回避するため、軸受け等の温度を検出する温度センサとして、温度ヒューズを設ける方策も採られることがある。しかしながら、この場合には、測温個所の過熱による溶断以外に振動等による温度ヒューズの切断が生じるなどの誤動作が発生し易く、信頼性に欠けるという難点がある。

このため、軸受けを収納する軸箱等の温度を外部から測定することによって異常を検知し、事故を未然に防止するシステムの必要性が増大してきた。しかしながら、外部からの温度検出は、走行車両の周囲環境、特に風雨および降雪のような気象状況、並びに列車風等による外乱の影響を受けるため、精度の高い温度計測が容易ではない。このような周囲環境による外乱の影響を低減するためには、温度測定部を収める防護ケースなどが用いられるが、それだけでは外乱の回避に充分な効果は得られない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、既定走行路を走行する車両の周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、車両の外部の地上側から床下機器の発熱部位の温度を適切に検知し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、車両の床下機器の発熱部位の温度を、車両の外部の地上側にて車両の走行中に側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、車両の走行中における周囲環境による外気の影響を効果的に抑制して、適切に車両の床下機器の発熱部位の温度を検出し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、車両の車輪近傍の床下機器の温度を適切に検出し得る車両の床下機器温度検出装置を提供することにある。

本発明の請求項４の目的は、特に、簡易に且つ高精度に発熱部位の温度検知を実現し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、比較的簡単で且つ制御の容易な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、比較的簡単な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、高い校正精度を得ることを可能とする車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、簡便で的確な異常検知および対応処置を可能とする車両の床下機器温度検知装置を提供することにある。

請求項１に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、上述した目的を達成するために、車両の既定の走行路が敷設された地上側に、前記車両の少なくとも一側方に対応して配置され、前記車両の通過時に前記車両の床下の側方に臨む発熱部位の放射熱を検知する放射温度計と、
前記放射温度計の近傍に配置される校正用の基準発熱体と、
前記車両の到来および通過の双方またはいずれか一方を検知する検知部と、
前記検知部からの信号に基づき、前記車両の通過前または通過後のいずれか一方の時点で、前記放射温度計に前記基準発熱体の放射熱を入射させるとともに、前記車両の通過時には前記放射温度計に前記車両の発熱部位の放射熱を入射させ且つ前記基準発熱体の放射熱の前記放射温度計に対する入射を阻止する放射熱偏向手段と、
前記車両の通過前または通過後における前記放射温度計による前記基準発熱体の計測値に基づいて、前記車両の通過時に前記放射温度計で検知される計測値を校正する校正手段と
を具備することを特徴としている。

請求項２に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、上述した目的を達成するために、前記検知部は、前記放射温度計の位置よりも所定距離だけ前方に設置され、前記車両の車輪の到来を検知する到来車輪検知部と、前記放射温度計よりも所定距離だけ後方に設置され、前記車輪が前記放射温度計の位置を完全に通過したことを検知する通過車輪検知部の双方またはいずれか一方を有することを特徴としている。

請求項３に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、上述した目的を達成するために、前記到来車輪検知部と前記通過車輪検知部との間であって、前記放射温度計の位置に対応して配置され、前記車輪の前記放射温度計の位置への到来を検知する計測車輪検知部をさらに設けてなることを特徴としている。

請求項４に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行車両の床下機器温度検知装置であって、
前記放射温度計が、赤外線を検知する赤外線検知素子を有して、前記放射熱における赤外線に基づいて放射熱を検知する赤外線放射温度計であり、
前記放射熱偏向手段が、赤外線の光路を偏向する赤外線偏向手段である
ことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置であって、前記放射熱偏向手段が、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路に所定角度で挿脱されるミラーを含むことを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置であって、前記放射熱偏向手段が、前記放射熱の伝播路に挿入配置されて該伝播路を偏向し、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路の偏向角度を変化させるミラーを含むことを特徴としている。

請求項７に記載した本発明に係る車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の走行車両の床下機器温度検知装置であって、前記基準発熱体が、少なくとも前記車両の通過前または通過後には、前記放射温度計に対して前記車両の通過時の前記発熱部位と光学的に等価な位置に配置されることを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係る走行車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置であって、
前記放射温度計で検知される温度情報を基準値と比較することにより前記発熱部位の異常を判別する手段と、
前記手段により異常と判別された場合には、異常情報および警報情報の少なくとも一方を発生する手段と
をさらに備えることを特徴としている。

［作 用］
すなわち、本発明の請求項１による車両の床下機器温度検知装置は、
車両の既定の走行路が敷設された地上側に、前記車両の少なくとも一側方に対応して配置され、前記車両の通過時に前記車両の床下の側方に臨む発熱部位の放射熱を検知する放射温度計と、
前記放射温度計の近傍に配置される校正用の基準発熱体と、
前記車両の到来および通過の双方またはいずれか一方を検知する検知部と、
前記検知部からの信号に基づき、前記車両の通過前または通過後のいずれか一方の時点で、前記放射温度計に前記基準発熱体の放射熱を入射させるとともに、前記車両の通過時には前記放射温度計に前記車両の発熱部位の放射熱を入射させ且つ前記基準発熱体の放射熱の前記放射温度計に対する入射を阻止する放射熱偏向手段と、
前記車両の通過前または通過後における前記放射温度計による前記基準発熱体の計測値に基づいて、前記車両の通過時に前記放射温度計で検知される計測値を校正する校正手段と
を具備する。
このような構成により、走行中の車両の床下機器の発熱部位の温度を、走行車両の外部の地上側にて側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

また、本発明の請求項２による車両の床下機器温度検知装置は、前記検知部が、前記放射温度計の位置よりも所定距離だけ前方に設置され、前記車両の車輪の到来を検知する到来車輪検知部と、前記放射温度計よりも所定距離だけ後方に設置され、前記車輪が前記放射温度計の位置を完全に通過したことを検知する通過車輪検知部の双方またはいずれか一方を有する。
このような構成により、走行車両の床下機器の発熱部位の温度を、車両の外部の地上側にて側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

本発明の請求項３による車両の床下機器温度検知装置は、前記到来車輪検知部と前記通過車輪検知部との間であって、前記放射温度計の位置に対応して配置され、前記車輪の前記放射温度計の位置への到来を検知する計測車輪検知部をさらに設けてなる。
このような構成により、走行中の車両の床下機器の車両近傍の発熱部位の温度を、走行車両の外部の地上側にて走行路側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

また、本発明の請求項４による車両の床下機器温度検知装置は、請求項１の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射温度計が、赤外線を検知する赤外線検知素子を有して、前記放射熱における赤外線に基づいて放射熱を検知する赤外線放射温度計であり、前記放射熱偏向手段が、赤外線の光路を偏向する赤外線偏向手段である。
このような構成により、特に、簡易に且つ高精度に発熱部位の温度検知を実現することができる。
本発明の請求項５による車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射熱偏向手段が、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路に所定角度で挿脱されるミラーを含む。
このような構成により、特に、比較的簡単で且つ制御の容易な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知することが可能となる。

本発明の請求項６による車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射熱偏向手段が、前記放射熱の伝播路に挿入配置されて該伝播路を偏向し、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路の偏向角度を変化させるミラーを含む。
このような構成により、特に、比較的簡単な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知することが可能となる。
本発明の請求項７による車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記基準発熱体が、少なくとも前記車両の通過前または通過後には、前記放射温度計に対して前記車両の通過時の前記発熱部位と光学的に等価な位置に配置される。
このような構成により、特に、高い校正精度を得ることが可能となる。
本発明の請求項８による車両の床下機器温度検知装置は、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射温度計で検知される温度情報を基準値と比較することにより前記発熱部位の異常を判別する手段、並びに前記手段により異常と判別された場合には、異常情報および警報情報の少なくとも一方を発生する手段をさらに備える。
このような構成により、特に、簡便で的確な異常検知および対応処置が可能となる。

本発明によれば、既定走行路を走行する車両の周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、床下機器の発熱部位の温度を適切に検知し得る車両の床下機器温度検知装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項１の床下機器温度検知装置によれば、車両の既定の走行路が敷設された地上側に、前記車両の少なくとも一側方に対応して配置され、前記車両の通過時に前記車両の床下の側方に臨む発熱部位の放射熱を検知する放射温度計と、
前記放射温度計の近傍に配置される校正用の基準発熱体と、
前記車両の到来および通過の双方またはいずれか一方を検知する検知部と、
前記検知部からの信号に基づき、前記車両の通過前または通過後のいずれか一方の時点で、前記放射温度計に前記基準発熱体の放射熱を入射させるとともに、前記車両の通過時には前記放射温度計に前記車両の発熱部位の放射熱を入射させ且つ前記基準発熱体の放射熱の前記放射温度計に対する入射を阻止する放射熱偏向手段と、
前記車両の通過前または通過後における前記放射温度計による前記基準発熱体の計測値に基づいて、前記車両の通過時に前記放射温度計で検知される計測値を校正する校正手段と
を具備することにより、走行車両の床下機器の発熱部位の温度を、走行車両の外部の地上側にて側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

また、本発明の請求項２の車両の床下機器温度検知装置によれば、前記検知部は、前記放射温度計の位置よりも所定距離だけ前方に設置され、前記車両の車輪の到来を検知する到来車輪検知部と、前記放射温度計よりも所定距離だけ後方に設置され、前記車輪が前記放射温度計の位置を完全に通過したことを検知する通過車輪検知部の双方またはいずれか一方を有するので、特に、放射温度計に基準発熱体の放射熱を入射させるタイミングを適切に抑制し、周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

本発明の請求項３の車両の床下機器温度検知装置によれば、前記到来車輪検知部と前記通過車輪検知部との間であって、前記放射温度計の位置に対応して配置され、前記車輪の前記放射温度計の位置への到来を検知する計測車輪検知部をさらに設けてなるので、走行車両の車輪近傍の床下機器の発熱部位の温度を、走行車両の外部の地上側にて側方から周囲環境による外乱の影響を効果的に抑制して、適切に検知することが可能となる。

また、本発明の請求項４の車両の床下機器温度検知装置によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射温度計が、赤外線を検知する赤外線検知素子を有して、前記放射熱における赤外線に基づいて放射熱を検知する赤外線放射温度計であり、前記放射熱偏向手段が、赤外線の光路を偏向する赤外線偏向手段であることにより、特に、簡易に且つ高精度に発熱部位の温度検知を実現することができる。
本発明の請求項５の車両の床下機器温度検知装置によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射熱偏向手段が、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路に所定角度で挿脱されるミラーを含むことにより、特に、比較的簡単で且つ制御の容易な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知することが可能となる。
本発明の請求項６の車両の床下機器温度検知装置によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記放射熱偏向手段が、前記放射熱の伝播路に挿入配置されて該伝播路を偏向し、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路の偏向角度を変化させるミラーを含むことにより、特に、比較的簡単な構成にて、適切な校正を行なって、高精度に温度検知することが可能となる。

本発明の請求項７の車両の床下機器温度検知装置によれば、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置において、前記基準発熱体が、少なくとも前記車両（校正時）の通過前または通過後には、前記放射温度計に対して前記車両の通過時の前記発熱部位と光学的に等価な位置に配置されることにより、特に、高い校正精度を得ることが可能となる。
本発明の請求項８の走行車両の床下機器温度検知装置によれば、請求項１〜７のいずれか１項に記載の走行車両の床下機器温度検知装置において、前記放射温度計で検知される温度情報を基準値と比較することにより前記発熱部位の異常を判別する手段、並びに前記手段により異常と判別された場合には、異常情報および警報情報の少なくとも一方を発生する手段をさらに備えることにより、特に、簡便で的確な異常検知および対応処置が可能となる。

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の既定走行路としての軌道を走行する車両の床下機器温度検知装置を詳細に説明する。
尚、本発明に係る車両とは、軌道上を走行する鉄道車両のほか、新交通システム、ガイドウェイ型自動車、モノレール等、既定の走行路を走行する車両を包含するが、ここでは鉄道車両を代表例として説明することとする。
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両の軸箱温度検知に適用した軌道走行車両の床下機器温度検知装置の構成を示している。図１は、軌道走行車両の床下機器温度検知装置の全体のシステム構成を示す模式図、そして図２は、図１の主要部の列車通過時におけるＡ−Ｂ線に沿う要部の断面を列車前方側から見た矢視断面図である。
図１および図２に示す床下機器温度検知装置は、温度検知部１１（１１Ａ，１１Ｂ）、校正用発熱体１２（１２Ａ，１２Ｂ）、発熱コントローラ１３（１３Ａ，１３Ｂ）、到来車輪検知部１４（１４Ａ，１４Ｂ）、計測車輪検知部１５（１５Ａ，１５Ｂ）、通過車輪検知部１６（１６Ａ，１６Ｂ）、接続箱１７および制御処理装置１８を具備している。

鉄道車両の場合、走行軌道は線路ＲＴであり、図示のように、ほぼ平行に敷設された２本のレールＲＴＡおよびＲＴＢで構成されている。鉄道車両は、図示矢印ＴＲ方向に走行する。温度検知部１１は、線路ＲＴの両側方に２つの温度検知部１１Ａおよび１１Ｂとして、それぞれレールＲＴＡおよびＲＴＢに対応する側に、設けられており、各々放射熱を検出する放射温度計、並びにその放射温度計の放射熱の入射部の近傍に配置されて放射熱の伝播路を偏向するための可動ミラーを有し、入射される放射熱を高精度に検出する。この種の温度検知部１１における放射温度計としては、熱源から発熱に伴って発生する赤外線を高精度に検出する赤外線放射温度計を用いることが望ましい。
校正用発熱体１２は、温度検知部１１Ａおよび１１Ｂの各々の近傍にそれぞれ対応して２つの発熱体１２Ａおよび１２Ｂとして設けられる。発熱コントローラ１３は、発熱体１２Ａおよび１２Ｂにそれぞれ接続されるコントローラ１３Ａおよび１３Ｂとして設けられ、各々対応する発熱体１２Ａおよび１２Ｂを校正のための所定の温度で発熱させる。

到来車輪検知部１４は、レールＲＴＡおよびＲＴＢにおいて車両の車輪Ｗのそれぞれ車輪ＷＡおよびＷＢを検知する到来車輪検知部１４Ａおよび１４Ｂとして設けられ、温度検知部１１の位置よりも所定距離だけ前方、すなわち車両の進入到来側に配置されて、温度検知部１１の位置に到達する以前に車輪Ｗの到来を検知する。計測車輪検知部１５は、レールＲＴＡおよびＲＴＢにおいて車両の車輪Ｗのそれぞれ車輪ＷＡおよびＷＢを検知する計測車輪検知部１５Ａおよび１５Ｂとして設けられ、温度検知部１１の位置にほぼ対応して配置されて、車輪Ｗの温度検知部１１の位置への到達を検知する。通過車輪検知部１６は、レールＲＴＡおよびＲＴＢにおいて車両の車輪Ｗのそれぞれ車輪ＷＡおよびＷＢを検知する通過車輪検知部１６Ａおよび１６Ｂとして設けられ、温度検知部１１の位置よりも所定距離だけ後方、すなわち車両の通過退出側に配置されて、車輪Ｗが温度検知部１１の位置を完全に通過したことを検知する。これら車輪検知部１４、１５および１６は、いずれも電磁式近接スイッチのような非接触近接スイッチを用いて構成され、車輪Ｗが近づくとそれを検知して検知信号を発生する。

接続箱１７は、それぞれケーブル等を適宜介して、温度検知部１１、発熱コントローラ１３、到来車輪検知部１４、計測車輪検知部１５および通過車輪検知部１６、すなわち温度検知部１１Ａおよび１１Ｂ、発熱コントローラ１３Ａおよび１３Ｂ、到来車輪検知部１４Ａおよび１４Ｂ、計測車輪検知部１５Ａおよび１５Ｂ、並びに通過車輪検知部１６Ａおよび１６Ｂに接続され、これらを、やはりケーブル等を適宜介して制御処理装置１８に接続する。もちろん、これらの接続は、ケーブル接続に限らず、無線送受信機を用いた無線通信路による接続としてもよい。制御処理装置１８は、到来車輪検知部１４、計測車輪検知部１５および通過車輪検知部１６による車輪の検知状況に応じて、温度検知部１１における温度検知処理および内蔵のミラーによる放射熱の伝播路の偏向制御、並びに発熱コントローラ１３を介しての校正用発熱体１２の発熱温度制御を行なう。
次に、上述した温度検知部１１の詳細な構成を説明する。図３は、図１の温度検知部１１のレールＲＴ側から見た詳細な構成を模式的に示す正面図、図４はその右側面から見た構成を示す右側面図、そして図５は、その上面から構成を示す平面図である。

図３〜図５において、温度検知部１１は、ケース１１１、放射温度計１１２、可動ミラー１１３および保護カバー１１４を有している。放射温度計１１２は、入射部１１２ａへ被計測放射熱が入射するようにしてケース１１１に内蔵されている。可動ミラー１１３は、例えば厚さ１ｍｍ程度の研磨ガラス基板にアルミニウム蒸着または金蒸着を施した表面反射型ミラーからなり、図示していない操作駆動部によって駆動されて、入射部１１２ａの前方を開放して正面の発熱部位からの放射熱を入射させる状態と、入射部１１２ａの前方に所定の、例えばほぼ４５°の角度をなして挿入され、前記正面の発熱部位からの放射熱の入射路を遮蔽し且つ側方に配置される校正用発熱体１２からの基準放射熱を反射偏向して入射部１１２ａに入射させる状態との間で回動操作される（図５参照）。可動ミラー１１３としては、一眼レフ（一眼レフレックス）カメラ用のレフレックスミラーのような光学機器用ミラーを流用することもできる。保護カバー１１４は、少なくとも入射部１１２の前方の正面の発熱部位からの放射熱の入射路に対応する面と、側方の校正用発熱体１２から可動ミラー１１３に入射する校正用の基準放射熱の入射路に対応する面とを透明として、入射部１１２および可動ミラー１１３を覆って設けられるが、保護カバー１１４は、部分的に透明とせずに全体を透明としてもよい。

図６および図７は、この実施の形態に係る軌道走行車両の床下機器温度検知装置における降雨等の周囲環境条件に対応する校正動作原理を説明するためのもので、図６は、校正時、つまり列車通過前または通過後のような列車非通過時における構成を模式的に示しており、図７は、温度計測時、つまり列車通過時における構成を模式的に示している。
すなわち、図６は、温度検知部１１における放射温度計１１２に対する放射熱の入射路に可動ミラー１１３がほぼ４５°の角度で挿入されており、側方に配置された校正用発熱体１２の放射熱を可動ミラー１１３にて反射偏向して放射温度計１１２に入射させている。校正用発熱体１２の発熱温度は、発熱コントローラ１３によって、適宜所定の校正用温度に設定制御される。
また、図７は、温度検知部１１における放射温度計１１２に対する放射熱の入射路から可動ミラー１１３が退避しており、実験時は正面に配置された被測温発熱部位としての軸箱ＢＢの放射熱を放射温度計１１２に入射させている。尚、図６における校正用発熱体１２の位置は、放射温度計１１２から可動ミラー１１３を介して校正用発熱体１２までの距離が、図７における放射温度計１１２から軸箱ＢＢまでの距離と光学的に等価となるような位置とする。そして、環境状況の変動として、例えば降雨に対する校正を行なうため、実験時には図６および図７における可動ミラー１１３の近傍の放射熱の伝播路の領域に霧吹き等による散水を行なった。

この動作原理実験における手順は、次の通りである。
（１）まず、図７に示す可動ミラー１１３が退避した状態で軸箱ＢＢの温度を熱電対等を用いて計測する。
（２）図６に示すように可動ミラー１１３をほぼ４５°傾斜させて放射温度計１１２の近傍の入射路に挿入した状態で、校正用発熱体１２の放射熱（赤外線）を可動ミラー１１３にて反射偏向させて、放射温度計１１２にて温度を計測する。このとき、先に述べたように、放射温度計１１２から見た校正用発熱体１２の位置は、図７における軸箱ＢＢの位置と光学的に等価となるようにする。
（３）校正用発熱体１２の表面温度を熱電対等によって計測する。
（４）校正用発熱体１２の放射温度計１１２による計測値と熱電対等の計測値から減衰率を算出する。
（５）降雨状態を模すために、霧吹き等による水の飛沫の散水を行なって、軸箱ＢＢからの放射熱が散水領域を通過して放射温度計１１２に入射するようにして、放射温度計１１２にて温度を計測する。
（６）同様に、霧吹き等による水の飛沫の散水を行なって、ほぼ４５°の可動ミラー１１３を介しての校正用発熱体１２からの放射熱が散水領域を通過して放射温度計１１２に入射するようにして、放射温度計１１２にて温度を計測する。このとき、校正用発熱体１２の放射熱は雨の飛沫を模した散水領域を通過し、軸箱ＢＢからの場合と同様の減衰率を呈することが期待される。
（７）軸箱ＢＢの計測値に、先に求めた減衰率の逆数を掛け合わせて、散水による影響を補正する。

したがって、車両の通過前または通過後に可動ミラー１１３を介して校正用発熱体１２を計測した放射温度計１１２の計測値を用いて車両の通過時における放射温度計１１２による軸箱ＢＢの計測値を校正すれば、降雨等の環境状況の変動があっても高精度に軸箱ＢＢの温度を計測することができる。
そこで、軌道走行車両の床下機器温度検知装置における計測動作は、図８に示すフローチャートに示すようにする。このフローチャートで示される動作は、主として制御処理装置１８において実行される。
計測動作が開始されると、制御処理装置１８は、ケーブルおよび接続箱１７を介して温度検知部１１を制御し、可動ミラー１１３の制御機構（図示されていない）を作動させて、可動ミラー１１３を図７のように放射熱の入射路から退避させた状態（図５における破線の状態）として待機し、列車の到来に備える（ステップＳ１１）。次に、制御処理装置１８は、到来車輪検知部１４を監視して、列車の到来を待つ（ステップＳ１２）。列車が到来して到来車輪検知部１４で車輪が検知され、列車の通過が始まると、制御処理装置１８は、温度計測動作を開始し、計測車輪検知部１５による検知にほぼ同期して温度検知部１１の放射温度計１１２によって通過時の各車両の各車輪Ｗの軸箱ＢＢの放射熱を計測する（ステップＳ１３）。

制御処理装置１８は、計測後の各車輪Ｗ毎に通過車輪検知部１６を監視して、車輪の通過を待ち（ステップＳ１４）、全車両の全車輪が通過するまで車輪Ｗ毎の放射熱計測および車輪の通過待ちを繰り返す。制御処理装置１８は、当該列車の全車輪が通過し、通過車輪検知部１６で車輪が検出されなくなると、温度検知部１１を作動させて、可動ミラー１１３を図６のようにほぼ４５°傾斜させて放射熱の入射路に挿入した状態（図５における実線の状態）とし、側方の校正用発熱体１２からの放射熱を放射温度計１１２に導いて入射させ、温度計測を行なうとともに、この計測値に基づいて先に計測された各車輪Ｗの計測値を校正して制御処理装置１８内部に記録する（ステップＳ１５）。尚、校正用発熱体１２は、常時、発熱コントローラ１３を制御して所定温度で発熱させておくことが望ましいが、発熱コントローラ１３による制御応答および校正用発熱体１２の発熱が充分に高速で且つ安定である場合には、到来車輪検知部１４による車輪の検知等に基づいて車両通過時の温度計測時およびその前後を含む期間についてのみ校正用発熱体１２を発熱させるようにしてもよい。ステップＳ１５における計測値の校正および記録後は、ステップＳ１１に戻り上述の動作を繰り返す。

このようにして、列車の軸箱等の床下機器の温度を、気候等の環境状況にかかわらず、軌道の側方から高精度に検知することができる。尚、検知に際しては、制御処理装置１８において、校正された計測値を予め設定した基準データと比較することによって、過熱等の異常の判定を行なうようにしてもよく、さらに異常時には、検知情報または警告情報を、無線または有線にて外部に送信して異常に対処させるようにしてもよい。また、上述においては、温度検知部１１、校正用発熱体１２、発熱コントローラ１３、到来車輪検知部１４、計測車輪検知部１５、通過車輪検知部１６等を軌道である線路ＲＴの両側に対称的に設ける構成としたが、機器の異常等の発生可能性等に応じて、いずれか一方の側に設けてもよく、軌道に沿って複数組設ける構成としてもよい。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る軌道走行車両の床下機器温度検知装置の要部の構成を示している。この場合、理解を容易にするために、軌道であるレールＲＴの一方の側についてのみ示しているが、図１および図２に示されたように両側に同様の構成を設けてもよいことはいうまでもない。

図９に示す軌道走行車両の床下機器温度検知装置は、図１および図２と実質的に同様の計測車輪検知部１５を有し、図１とは若干異なる放射温度計１１２′、可動ミラー１１３′、校正用発熱体１２′および発熱コントローラ１３′を備えている。
この場合、可動ミラー１１３′は、常時、放射温度計１１２′の入射路に位置しており、図示実線のような第１の角度位置で列車の発熱部位である軸箱ＢＢの放射熱の伝播路を反射偏向して放射温度計１１２′に入射させ、一方、図示破線のような第２の角度位置で発熱コントローラ１３′により制御される校正用発熱体１２′の放射熱の伝播路を反射偏向して放射温度計１１２′に入射させる。可動ミラー１１３′は、これら第１の角度位置と第２の角度位置との間で回動操作可能としている。このような構成では、図１の場合に比して、校正用発熱体１２′の配置が制限され、より軌道に接近しがちとなるが、軌道周辺における建築限界を越えない範囲で配置すればよい。

尚、上述の実施の形態においては、軌道車両の床下機器温度検知装置を示したが、軌道車両に限らず、新交通システム、ガイドウェイ型自動車、モノレールなどのように、既定の走行路上を走行（移動）する車両にはすべて本発明が適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る軌道走行車両の床下機器温度検知装置の全体のシステム構成を示す模式図である。 図１の軌道走行車両の床下機器温度検知装置の主要部の列車通過時におけるＡ−Ｂ線に沿う要部の断面を列車前方側から見た矢視断面図である。 図１の軌道走行車両の床下機器温度検知装置に用いられる温度検知部の列車軌道側から見た詳細な構成を模式的に示す正面図である。 図３の温度検知部を右側面から見た構成を示す右側面図である。 図３の温度検知部を上面から見た構成を示す平面図である。 図１の軌道走行車両の床下機器温度検知装置の動作原理を説明するための校正時である列車非通過時（列車通過前または通過後）における構成を模式的に示すブロック図である。 図１の軌道走行車両の床下機器温度検知装置の動作原理を説明するための温度計測時である列車通過時における構成を模式的に示すブロック図である。 図１の軌道走行車両の床下機器温度検知装置のシステム動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る軌道走行車両の床下機器温度検知装置の要部の構成を示す模式図である。

符号の説明

１１（１１Ａ，１１Ｂ） 温度検知部
１２（１２Ａ，１２Ｂ） 校正用発熱体
１３（１３Ａ，１３Ｂ） 発熱コントローラ
１４（１４Ａ，１４Ｂ） 到来車輪検知部
１５（１５Ａ，１５Ｂ） 計測車輪検知部
１６（１６Ａ，１６Ｂ） 通過車輪検知部
１７ 接続箱
１８ 制御処理装置
１１１ ケース
１１２ 放射温度計
１１３ 可動ミラー
１１４ 保護カバー
１１２ａ 入射部
ＲＴ（ＲＴＡ，ＲＴＢ） 線路（レール）
ＢＢ 軸箱
Ｗ 車輪
１２´ 校正用発熱体
１３´ 発熱コントローラ
１１２´ 放射温度計
１１３´ ミラー

Claims (8)

1. 車両の既定の走行路が敷設された地上側に、前記車両の少なくとも一側方に対応して配置され、前記車両の通過時に前記車両の床下の側方に臨む発熱部位の放射熱を検知する放射温度計と、
   前記放射温度計の近傍に配置される校正用の基準発熱体と、
   前記車両の到来および通過の双方またはいずれか一方を検知する検知部と、
   前記検知部からの信号に基づき、前記車両の通過前または通過後のいずれか一方の時点で、前記放射温度計に前記基準発熱体の放射熱を入射させるとともに、前記車両の通過時には前記放射温度計に前記車両の発熱部位の放射熱を入射させ且つ前記基準発熱体の放射熱の前記放射温度計に対する入射を阻止する放射熱偏向手段と、
   前記車両の通過前または通過後における前記放射温度計による前記基準発熱体の計測値に基づいて、前記車両の通過時に前記放射温度計で検知される計測値を校正する校正手段と
   を具備することを特徴とする車両の床下機器温度検知装置。
2. 前記検知部は、前記放射温度計の位置よりも所定距離だけ前方に配置され、前記車両の車輪の到来を検知する到来車輪検知部と、前記放射温度計よりも所定距離だけ後方に設置され、前記車輪が前記放射温度計の位置を完全に通過したことを検知する通過車輪検知部の双方またはいずれか一方を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の床下機器温度検知装置。
3. 前記到来車輪検知部と前記通過車輪検知部との間であって、前記放射温度計の位置に対応して配置され、前記車輪の前記放射温度計の位置への到来を検知する計測車輪検知部をさらに設けてなることを特徴とする請求項２に記載の車両の床下機器温度検知装置。
4. 前記放射温度計は、赤外線を検知する赤外線検知素子を有して、前記放射熱における赤外線に基づいて放射熱を検知する赤外線放射温度計であり、
   前記放射熱偏向手段は、赤外線の光路を偏向する赤外線偏向手段である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置。
5. 前記放射熱偏向手段は、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路に所定角度で挿脱されるミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置。
6. 前記放射熱偏向手段は、前記放射熱の伝播路に挿入配置されて該伝播路を偏向し、前記車両の通過時と前記車両の通過前または通過後とで前記放射熱の伝播路の偏向角度を変化させるミラーを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置。
7. 前記基準発熱体は、少なくとも前記車両の通過前または通過後には、前記放射温度計に対して前記車両の通過時の前記発熱部位と光学的に等価な位置に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置。
8. 前記放射温度計で検知される温度情報を基準値と比較することにより前記発熱部位の異常を判別する手段と、
   前記手段により異常と判別された場合には、異常情報および警報情報の少なくとも一方を発生する手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の車両の床下機器温度検知装置。

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