JP7027297B2 - Anomaly detection method for air springs for railway vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両用空気ばねの異常検出方法に係り、特に、緩和曲線での停車による誤検出や誤判定の防止に有効な異常検出方法に関する。 The present invention relates to an abnormality detection method for an air spring for a railway vehicle, and more particularly to an abnormality detection method effective for preventing erroneous detection and erroneous determination due to a stop on a relaxation curve.
鉄道車両の前側台車の左右にそれぞれ設けられた空気ばね、及び後側台車の左右にそれぞれに設けられた空気ばねの圧力を測定し、測定された圧力を用いて、空気ばねの異常から、鉄道車両の傾きおよびこの傾きに対応して走行速度が適切であるか否かを判断して走行の安全を担保する方法が特許文献１及び２に示されている。
The pressures of the air springs provided on the left and right sides of the front bogie of the railcar and the air springs provided on the left and right sides of the rear bogie are measured, and the measured pressures are used to detect the abnormalities in the air springs.
特許文献１に示される鉄道車両安全走行システムでは、鉄道車両の速度が初期値以上で走行中に、前側台車又は後側台車の左右の車輪に加わる走行輪重差を算出するとともに、鉄道車両の速度及び線路の状態に基づいて、鉄道車両の走行位置において、前側台車又は後側台車の左右の車輪に加わるであろう推定輪重差を算出する。
さらに、この鉄道車両安全走行システムでは、前述の推定輪重差から、鉄道車両における危険率を算出し、当該危険率が所定の危険率以上となった場合に、鉄道車両の速度を低下させる処理を行う。
In the railroad vehicle safe running system shown in
Further, in this railroad vehicle safe driving system, a risk factor in a railroad vehicle is calculated from the above-mentioned estimated wheel load difference, and when the risk factor exceeds a predetermined risk factor, the speed of the railroad vehicle is reduced. I do.
ところが、特許文献１は、各台車（前側台車、後側台車）の左右に位置する一対の空気ばねの圧力差に基づき危険率を算出するシステムであるので、カントが変化する緩和曲線に車両が停止し、車体にねじれが生じている場合の不具合まで把握することはできない。
さらに、特許文献１では、カント超過、カント不足の状態で走行中、又は停車中に、空気ばねが正常であるにもかかわらず、異常と判断してしまうという不具合も発生していた。
However,
Further, in
そして、以上のような不具合を防止するために、特許文献２では、空気ばねの対角アンバランスを用い、かつこれを左右アンバランスと組み合わせることで、より的確に空気ばねの異常状態を判定する手法が提案されている。
具体的には、特許文献２は、車体の前側に配置された前側台車及び車体の後側に配置された後側台車のそれぞれの左右に設けられた空気ばねの異常を検知する空気ばね異常検知システムであって、車体の対角方向のアンバランスが大きいか否か判断する第一判断手段と、車体の左右方向のアンバランスが大きいか否か判断する第二判断手段と、空気ばねが異常であるか否か判定する異常判定手段とを有する。
Then, in order to prevent the above-mentioned problems,
Specifically,
そして、この特許文献２では、異常判定手段にて、例えば、中高速域で走行中に、対角方向のアンバランスが大きくかつ所定時間（具体例として１０秒以上）継続し、かつ左右方向のアンバランスが小さい場合に、空気ばねが異常であると判定するようにしている。
Then, in
鉄道車両では、地形上、緩和曲線上に駅が存在している場合、信号の指示により、あるいは非常停止が必要な場合に、カントのある緩和曲線上に停車せざるを得ない場合がある。このカントのある緩和曲線上に鉄道車両が停車しているとき、前側台車位置でのカントと、後側台車位置でのカントに差があるため、遠心力等の影響を受けない停車状態では、前後の台車がそのカントに応じて傾斜するため、車体がねじられた状態になることが避けられない。
このねじれは、前側台車及び後側台車の左右に設けられた合計４個の空気ばねが、それぞれ異なる高さとなることで吸収される。
すなわち、個々の空気ばねは、併設された自動高さ調整弁により、個々高さが所定の高さ範囲に収まるまで給排気を行うことで、各空気ばねの圧力にアンバランスが生じ、特に、車体の対角方向に位置する空気ばねに対角アンバランスが大きくなることがわかっている。
In the case of railroad vehicles, if the station is located on the relaxation curve due to the terrain, it may be necessary to stop on the relaxation curve with a cant when the signal is instructed or when an emergency stop is required. When a railroad vehicle is stopped on this relaxation curve with a cant, there is a difference between the cant at the front bogie position and the cant at the rear bogie position, so in a stopped state that is not affected by centrifugal force etc. Since the front and rear bogies incline according to the cant, it is inevitable that the car body will be in a twisted state.
This twist is absorbed by a total of four air springs provided on the left and right sides of the front bogie and the rear bogie having different heights.
That is, the pressure of each air spring is unbalanced by supplying and exhausting the individual air springs until the individual height falls within a predetermined height range by the automatic height adjusting valve provided therein. It is known that the diagonal imbalance increases with the air springs located diagonally to the vehicle body.
そして、特許文献２に示される空気ばね異常検知システムでは、各空気ばねの圧力を検出する圧力センサの検出データを時間毎に測定し、それら検出データから算出された車体の対角アンバランスに基づき、空気ばねが異常であるか否かの異常判定を行うようにしている。
しかしながら、特許文献２では、空気ばねの異常を検出する際の判定基準として、対角アンバランスとともに、左右アンバランスの大きさ、対角アンバランスの継続時間、走行速度などの条件が複雑に絡むことで、空気ばねの異常判定に支障が生じていた。
Then, in the air spring abnormality detection system shown in
However, in
現実の鉄道車両では、ダイヤの乱れ等により、ねじれの大きな緩和曲線上に意図せず長時間在線することがあり、このとき、特許文献２では、一時的に大きくなった対角アンバランス（最大１.０程度）が、運転再開後も通常のアンバランス値に戻るまでに存外の時間を要し、正常な空気ばねに対して、異常が生じていると誤判定することがある。
特許文献２では、このような状態を判定から除外するために、対角アンバランスの継続時間を考慮したり、ある速度以上でのみの判定を実施するなどの条件が設定されている。しかしこの場合、処理内容が複雑になったり、存外に長い継続時間や高い走行速度を設定せざるを得ない場合があり、異常判定を行えない時間が長くなると言う課題がある。
In an actual railroad vehicle, the train may unintentionally stay on the line for a long time on a relaxation curve with a large twist due to the disorder of the timetable, etc. At this time, in
In
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な判定条件に基づき、車体の対角アンバランスに基づく空気ばねの異常判定を正確に行うことができる鉄道車両用空気ばねの異常検出方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is an air spring for a railway vehicle capable of accurately determining an abnormality of an air spring based on a diagonal imbalance of a vehicle body based on a simple determination condition. Provide an abnormality detection method .
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第１の形態に示す鉄道車両用空気ばねの異常検出方法では、鉄道車両の車体の前側に位置する前側台車及び当該車体の後側に位置する後側台車のそれぞれ左右に設けられ、かつこれら台車と車体との間隔を調整する空気ばねの圧力をそれぞれ測定する測定工程と、対角線上に配置された前記空気ばねの対角アンバランス値について前記車体の所定距離毎の移動平均を演算する演算工程と、演算された移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、前記空気ばねの異常の有無を判定する判定工程と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
In the method for detecting an abnormality in an air spring for a railroad vehicle according to the first aspect of the present invention, the front side trolley located on the front side of the vehicle body of the railway vehicle and the rear side trolley located on the rear side of the vehicle body are provided on the left and right sides, respectively. In addition, the measurement process for measuring the pressure of the air springs that adjust the distance between the trolley and the vehicle body, and the diagonal imbalance value of the air springs arranged diagonally are calculated as the moving average for each predetermined distance of the vehicle body. It is characterized by having a calculation step for determining the presence or absence of an abnormality in the air spring based on a comparison result between the calculated moving average and a preset reference value.
本発明の第２の形態に示す鉄道車両用空気ばねの異常検出装置では、鉄道車両の車体の前側に位置する前側台車及び該車体の後側に位置する後側台車それぞれの左右に設けられ、かつこれら台車と車体との間隔をそれぞれ調整する空気ばねと、これらの空気ばねの圧力をそれぞれ測定する圧力センサと、これらの圧力センサにより測定された圧力によって前記各空気ばねの異常を判定する異常判定部と、を備え、前記異常判定部は、複数の空気ばねの内、対角線上に配置された空気ばねの対角アンバランス値について前記車体の所定距離毎の移動平均を演算し、演算された移動平均と基準値との比較結果によって前記空気ばねの異常の有無を判定する、ことを特徴とする。 In the abnormality detection device for the air spring for a railway vehicle shown in the second aspect of the present invention, the front side trolley located on the front side of the vehicle body of the railway vehicle and the rear side trolley located on the rear side of the vehicle body are provided on the left and right sides of each. An air spring that adjusts the distance between the trolley and the vehicle body, a pressure sensor that measures the pressure of each of these air springs, and an abnormality that determines the abnormality of each air spring based on the pressure measured by these pressure sensors. The abnormality determination unit includes a determination unit, and the abnormality determination unit calculates and calculates the moving average of the diagonally unbalanced values of the air springs arranged diagonally among the plurality of air springs for each predetermined distance of the vehicle body. It is characterized in that the presence or absence of an abnormality in the air spring is determined based on the result of comparison between the moving average and the reference value.
本発明によれば、対角線上に配置された空気ばねの対角アンバランス値について鉄道車両の所定距離毎の移動平均を演算し、当該移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、空気ばねの異常の有無を判定するようにした。
これにより、本発明では、空気ばねの対角アンバランス値について鉄道車両の所定距離毎の移動平均を演算しているので、ダイヤの乱れ等により、カントが変化するねじれの大きな緩和曲線上に車両が長時間在線したか、あるいは、短時間しか在線しなかったかにかかわらず、対角アンバランス値の移動平均が極端に大きな値となることがない。
すなわち、本発明では、空気ばねの対角アンバランス値について、鉄道車両の一定時間の経過毎ではなく、所定距離を走行する毎に移動平均を演算するという方式を採用することにより、鉄道車両の運行状況の変化の影響を受けることなく、車体の対角アンバランスに基づく空気ばねの異常判定を正確に行うことができる。
また、本発明では、空気ばねの対角アンバランス値の移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、空気ばねの異常の有無を判定できるので、従来における空気ばねの異常判定のような複雑な判定条件を必要とせず、効率の良い異常判定ができる。
According to the present invention, a moving average for each predetermined distance of a railroad vehicle is calculated for the diagonal unbalanced value of the air springs arranged diagonally, and the air is based on the comparison result between the moving average and the preset reference value. The presence or absence of an abnormality in the spring was determined.
As a result, in the present invention, since the moving average of the diagonal imbalance value of the air spring is calculated for each predetermined distance of the railcar, the vehicle is on a large relaxation curve of twist in which the cant changes due to the disturbance of the timetable or the like. The moving average of the diagonal imbalance value does not become extremely large regardless of whether the line has been on the line for a long time or only for a short time.
That is, in the present invention, the diagonal imbalance value of the air spring is calculated by calculating the moving average every time the railroad vehicle travels a predetermined distance, not every time the railroad vehicle travels for a certain period of time. It is possible to accurately determine the abnormality of the air spring based on the diagonal imbalance of the vehicle body without being affected by changes in the operating conditions.
Further, in the present invention, the presence or absence of an abnormality in the air spring can be determined based on the comparison result between the moving average of the diagonal imbalance value of the air spring and the preset reference value. Efficient abnormality judgment can be performed without requiring complicated judgment conditions.
本発明の実施形態に適用される鉄道車両１００における空気ばねの異常検出方法及び異常検出装置について図１～図５を参照して説明する。
An abnormality detection method and an abnormality detection device for air springs in a
図１は、本実施形態の鉄道車両１００を示す側面図であり、図２は図１を正面から視た図である。図３は、図１及び図２の車体１における空気ばね（ＡＳ１～ＡＳ４）の位置を示す平面図である。
FIG. 1 is a side view showing the
なお、図１～図３において、軌道に沿った鉄道車両１００の進行方向となる、前後方向を「矢印ａ１-ａ２方向」とし、高さ方向となる上下方向を「矢印ｂ１-ｂ２方向」とし、前後方向及び上下方向のそれぞれに直交する左右方向を「矢印ｃ１-ｃ２方向」として示す。
In FIGS. 1 to 3, the front-rear direction, which is the traveling direction of the
本実施形態に示される鉄道車両１００は、図１～図３に示されるように、車体１と、車体１の前側に配置された前側台車２と、車体１の後側に配置された後側台車３と、前側台車２及び後側台車３のそれぞれの左右に設けられた空気ばねＡＳ１～ＡＳ４と、これら空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の各圧力を検知する圧力センサＰ１～Ｐ４と、これら圧力センサＰ１～Ｐ４の検出値に基づき、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の異常を検出する異常判定部１０と、を有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
なお、図１～図３に示される構成において、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４、圧力センサＰ１～Ｐ４及び異常判定部１０により、本実施形態に係る異常検出装置１０１（図２参照）が構成される。
また、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４として、進行方向に沿う車両中心から見た場合に、１つの車体１に、前側台車２の右空気ばねとなる前右空気ばねＡＳ１と、前側台車２の左空気ばねとなる前左空気ばねＡＳ２と、後側台車３の右空気ばねとなる後右空気ばねＡＳ３と、後側台車３の左空気ばねとなる後左空気ばねＡＳ４と、を備えている。
また、圧力センサＰ１～Ｐ４としては、例えばブレーキ制御のため空気ばねの内圧を測定するために既設されている圧力センサを用いることができる。
In the configuration shown in FIGS. 1 to 3, the air springs AS1 to AS4, the pressure sensors P1 to P4, and the
Further, as the air springs AS1 to AS4, when viewed from the center of the vehicle along the traveling direction, the front right air spring AS1 which is the right air spring of the
Further, as the pressure sensors P1 to P4, for example, existing pressure sensors for measuring the internal pressure of the air spring for brake control can be used.
また、鉄道車両１００の各車体１には、高さ調整機構２０がさらに設けられている。
前記高さ調整装置２０としては、図１に示されるように、コンプレッサ等により発生した圧縮空気が逐次貯留される元空気溜め２１と、自動高さ調整弁ＬＶを途中に有し、かつ元空気溜め２１に貯留された圧縮空気を空気ばねＡＳ１～ＡＳ４にそれぞれ供給、および空気ばね内部の圧縮空気を排出する分岐配管２２とが設けられている（なお図１では、空気ばねＡＳ１、ＡＳ３に接続される分岐配管２２のみ記載した）。
これら自動高さ調整弁ＬＶは、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の高さが所定より低ければ元空気だめ２１から給気し、所定より高ければ空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の内部空気を大気に排気する。
Further, a
As shown in FIG. 1, the
These automatic height adjusting valves LV supply air from the
元空気溜め２１に貯留される圧縮空気は、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の高さを伸縮させる作動流体として作用する。
そして、これら自動高さ調整弁ＬＶでは、各空気ばねＡＳ１～ＡＳ４が所定高さを保つように、車体１と前側台車２、後側台車３との間隔に対応して、各空気ばねＡＳ１～ＡＳ４への給排気を行うようにする。
ここで、自動高さ調整弁ＬＶでは、カントが変化する軌道を車両１００が走行しているときには、台車２，３の各部から車体１の各部までの高さが４箇所で不揃いになるが、このとき、各空気ばねＡＳ１～ＡＳ４への給排気を調整することで、各空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の高さをすべて同じ高さに調整する。
その結果、車両１００では、車体１に対してはねじり方向の力が負荷されて、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の内部圧力にアンバランスが生じて、対角アンバランス値が大きくなり、これにより台車２，３の輪重変動が大きくなる。
The compressed air stored in the
Then, in these automatic height adjusting valve LVs, the air springs AS1 to AS1 to each of the air springs AS1 to AS4 correspond to the distance between the
Here, in the automatic height adjusting valve LV, when the
As a result, in the
異常判定部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータにより構成される。ＲＯＭには、各種データ及びプログラムが記憶されている。ＣＰＵでは、指定されたプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに基づく異常判定処理を行う。
The
具体的には、異常判定部１０は、車体１の走行時に、例えば図４のフローチャートに示される空気ばね異常検知処理を行う。
なお、以下の処理フローは、列車出発時とともに、列車の一時停車中にも継続して行われる。すなわち、図４の処理フローは、車両の移動とともに実行される。
《ステップＳ１》
鉄道車両１００が走行を開始すると同時に、車両のモニタ装置などから取得する走行位置データ(キロ程データ)に基づき走行距離の測定を開始する。
Specifically, the
The following processing flow is performed continuously at the time of departure of the train and during the temporary stop of the train. That is, the processing flow of FIG. 4 is executed with the movement of the vehicle.
<< Step S1 >>
At the same time as the
《ステップＳ２》
車体１に４個配置された空気ばねＡＳ１～ＡＳ４において、内部圧力を検出する圧力センサＰ１～Ｐ４から圧力データを取り込み、メモリに格納する。
<< Step S2 >>
In the four air springs AS1 to AS4 arranged in the
《ステップＳ３》
ステップＳ２で格納した空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力データＡＳ１～ＡＳ４を読み出し、これら圧力データＡＳ１～ＡＳ４の平滑化を行う。
このときの平滑化は、ノイズ除去を主目的としたものであるので、時間ベースの平滑化を用いる。なお、この平滑化は、電気的ノイズを除去する上では必要になるものであるが、ノイズの少ない環境であれば必ずしも実施する必要はなく、本ステップＳ４を省略しても良い。
<< Step S3 >>
The pressure data AS1 to AS4 of the air springs AS1 to AS4 stored in step S2 are read out, and the pressure data AS1 to AS4 are smoothed.
Since the smoothing at this time is mainly for noise reduction, time-based smoothing is used. Although this smoothing is necessary for removing electrical noise, it is not always necessary to carry out this smoothing in an environment with less noise, and this step S4 may be omitted.
《ステップＳ４》
空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力データＡＳ１～ＡＳ４を入力値として数式１により対角アンバランス値（Ａ）を計算する。
対角アンバランス値（Ａ）＝((AS1＋AS4)－(AS2＋AS3))／(AS1＋AS2＋AS3＋AS4)
……数式１
<< Step S4 >>
The diagonal imbalance value (A) is calculated by the
Diagonal imbalance value (A) = ((AS1 + AS4)-(AS2 + AS3)) / (AS1 + AS2 + AS3 + AS4)
……
このステップＳ４では、数式１に示すように、前右空気ばねＡＳ１の内圧と後左空気ばねＡＳ４の内圧との和と、前左空気ばねＡＳ２の内圧と後右空気ばねＡＳ３の内圧との和との差である対角圧力差を、これら４つの内圧の総和で除することにより、対角アンバランス値（Ａ）を計算する。
In this step S4, as shown in
《ステップＳ５》
ステップＳ１での測定値に基づき、車体１の走行距離の計測値が最小距離単位となる１００ｍに到達したか否かを判断し、ＹＥＳの場合に次のステップＳ６に進み、ＮＯの場合に先のステップＳ２に戻る。
なお、ステップＳ５では、車両のモニタ装置などから取得する走行位置データ(キロ程データ)に基づき走行距離を把握しているが、これに限定されず、走行位置データそのものではなく、走行速度を積分することによって得られる距離データを用いてもよい。
<< Step S5 >>
Based on the measured value in step S1, it is determined whether or not the measured value of the mileage of the
In step S5, the mileage is grasped based on the mileage data (kilometer data) acquired from the vehicle monitor device or the like, but the mileage is not limited to this, and the mileage is integrated instead of the mileage data itself. You may use the distance data obtained by doing so.
《ステップＳ６》
ステップＳ５で計算した対角アンバランス値（Ａ）をメモリに格納する。
すなわち、上述したステップＳ２～Ｓ６の処理を順次行うことにより、車体１が所定測定距離（実施形態では１００ｍ）を走行する毎にステップＳ６にて対角アンバランス値（Ａ）をメモリに記憶する。
<< Step S6 >>
The diagonal imbalance value (A) calculated in step S5 is stored in the memory.
That is, by sequentially performing the processes of steps S2 to S6 described above, the diagonal imbalance value (A) is stored in the memory in step S6 every time the
《ステップＳ７》
ステップ６でメモリに格納された直近のデータ１００点で移動平均値を算出する。ここでメモリデータ１００点は、走行距離１０ｋｍ分に相当する。
すなわち、上述したステップＳ２～Ｓ７の処理を鉄道車両の走行とともに順次行うことにより、車体１が１００ｍ走行する毎にステップＳ８にて対角アンバランス値（Ａ）の１０ｋｍ分について移動平均値を算出する。
<< Step S7 >>
The moving average value is calculated from the latest 100 points of data stored in the memory in
That is, by sequentially performing the above-mentioned processes of steps S2 to S7 together with the traveling of the railway vehicle, the moving average value is calculated for 10 km of the diagonal imbalance value (A) in step S8 every time the
《ステップＳ８》
ステップＳ７で算出した対角アンバランス値（Ａ）が、予め定めた閾値Ｔｈ（例えば、０.２程度）を越えたか否かを判断し、ＮＯの場合に空気ばねＡＳ１～ＡＳ４が正常に作動しているとして、先のステップＳ２に戻り、ＹＥＳの場合に次のステップＳ９に進む。
<< Step S8 >>
It is determined whether or not the diagonal imbalance value (A) calculated in step S7 exceeds a predetermined threshold value Th (for example, about 0.2), and if NO, the air springs AS1 to AS4 operate normally. If yes, the process returns to the previous step S2, and if YES, the process proceeds to the next step S9.
《ステップＳ９》
判断の結果、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４に異常が発生しているとして運転台のモニタ装置等に異常を報知するアラーム信号を出力し、先のステップＳ２に戻る。
<< Step S9 >>
As a result of the determination, it is assumed that an abnormality has occurred in the air springs AS1 to AS4, and an alarm signal for notifying the abnormality to the monitoring device of the driver's cab is output, and the process returns to the previous step S2.
なお、上記フローチャートに示される異常判定のための一連の処理工程において、ステップＳ１及びＳ２は測定工程に、ステップＳ３～Ｓ７は演算工程に、ステップＳ８及びＳ９は判定工程にそれぞれ対応している。
さらに、演算工程（ステップＳ３～Ｓ７）では、予め定められた最小距離単位（実施形態の場合は１００ｍ）毎に、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力値に基づき計算され、かつ平滑化された対角アンバランス値（Ａ）を格納する第１工程（ステップＳ６）と、第１工程で格納した対角アンバランス値（Ａ）から、予め定められかつ軌道の状態が平準化される判定距離（１０ｋｍ）毎に移動平均値を算出する第２工程（ステップＳ７）と、を有している。
In the series of processing steps for determining the abnormality shown in the flowchart, steps S1 and S2 correspond to the measurement process, steps S3 to S7 correspond to the calculation process, and steps S8 and S9 correspond to the determination process.
Further, in the calculation steps (steps S3 to S7), the diagonal is calculated and smoothed based on the pressure values of the air springs AS1 to AS4 for each predetermined minimum distance unit (100 m in the case of the embodiment). From the first step (step S6) for storing the unbalanced value (A) and the diagonal unbalanced value (A) stored in the first step, a predetermined distance (10 km) for leveling the state of the orbit. ) A second step (step S7) of calculating a moving average value for each.
次に、図５（Ａ）～（Ｃ）を参照して、図４で示すフローチャートの処理内容に基づく空気ばねの異常判定の具体例について説明する。
図５（Ａ）～（Ｃ）に示されるグラフは、車体１が軌道にねじれがある緩和曲線上の駅を通過した場合における、（Ａ）空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力変化、（Ｂ）空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力から計算した対角アンバランス値（Ａ）の変化、及び（Ｃ）走行速度の変化を位置毎（グラフでは１ｋｍ目盛単位で記載）に示したものである。
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C, a specific example of the abnormality determination of the air spring based on the processing content of the flowchart shown in FIG. 4 will be described.
The graphs shown in FIGS. 5A to 5C show the pressure changes of the air springs AS1 to AS4 and the air when the
まず、図５（Ｃ）に符号Ｍ１で示される位置にて、車体１００が緩和曲線などの軌道にねじれのある駅（カントが一定でない区間の途中にある駅）に停車した場合に、対応する位置での空気ばね内圧は、図５（Ａ）に符号Ｍ２で示されるように、対角に位置するＡＳ１とＡＳ４が下降し、ＡＳ２とＡＳ３は上昇することがある。
このような現象が生じる理由は、緩和曲線路にカントが設けられており、緩和曲線のカーブに向けて徐々にカント量が増加して行くことにより、軌道がねじれているためである。このような状態の軌道では、たとえ４つの空気ばねＡＳ１～ＡＳ４が正常であっても、緩和曲線走行中や緩和曲線停車中は、車体１の対角方向のバランスが崩れることになる。
First, it corresponds to the case where the
The reason why such a phenomenon occurs is that a cant is provided on the relaxation curve, and the trajectory is twisted by gradually increasing the cant amount toward the curve of the relaxation curve. In the track in such a state, even if the four air springs AS1 to AS4 are normal, the diagonal balance of the
このとき、図５（Ｂ）に符号Ｍ３で示されるように、一定時間毎の時間ベースの移動平均により対角アンバランス値Ａ´（絶対値）を求めた場合には、当該対角アンバランス値Ａ´は一時的に大きく増大することがある。
その後、図５（Ｂ）に符号Ｍ４で示されるように、停止した車両１００の走行が再開され、軌道にねじれのある区間を抜けた後も、対角アンバランス値Ａ´が平常値に戻るまでに長い時間(距離）を要している。
このとき、対角アンバランス値の異常判定に用いる閾値Ｔｈを「±０.２」とした場合には、軌道にねじれのある区間に車両１００が長時間停車した際の対角アンバランス値Ａ´の急激な変化により、正常な状態であるにもかかわらず、異常判定をしてしまうことがある。
At this time, as shown by the reference numeral M3 in FIG. 5B, when the diagonal unbalance value A'(absolute value) is obtained by the time-based moving average at regular time intervals, the diagonal unbalance is obtained. The value A'may increase significantly temporarily.
After that, as shown by reference numeral M4 in FIG. 5B, the stopped
At this time, when the threshold value Th used for determining the abnormality of the diagonal imbalance value is set to "± 0.2", the diagonal imbalance value A when the
これに対し、図５（Ｂ）に符号Ｍ５で示されるように、本発明に係る走行距離をベースとして平滑化した測定値を用いた対角アンバランスＡでは、駅停車時もほとんど変化が見られない。これにより、軌道にねじれのある区間に車体１００が長時間停車した場合であっても、対角アンバランス値Ａがあまり変化せず、正常な状態であるにもかかわらず、異常であるとの判定をすることを未然に防止することができる。
以上のように、従来の空気ばね異常判定における時間ベースの平滑化では、低速時や停車時には対角アンバランス値（Ａ´）に基づく異常判定をしないなどの処置が必要であるが、距離ベースの平滑化ではその必要がない。よって、本手法によれば、判定できない時間や区間の制限なく、効果的に異常判定を行うことが可能となる。
On the other hand, as shown by reference numeral M5 in FIG. 5B, in the diagonal imbalance A using the measured values smoothed based on the mileage according to the present invention, almost the change is seen even when the station is stopped. I can't. As a result, even when the
As described above, in the conventional time-based smoothing in air spring abnormality determination, it is necessary to take measures such as not performing abnormality determination based on the diagonal imbalance value (A') at low speed or when the vehicle is stopped, but distance-based. This is not necessary for smoothing. Therefore, according to this method, it is possible to effectively perform an abnormality determination without any limitation on the time or section that cannot be determined.
以上詳細に説明したように本発明の実施形態に示す鉄道車両用空気ばねの異常検出方法及び異常検出装置１０１によれば、対角線上に配置された空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の対角アンバランス値（Ａ）について車体１の所定距離毎の移動平均を演算し、当該移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の異常の有無を判定するようにした。
これにより、本実施形態では、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の対角アンバランス値（Ａ）について車体１の所定距離毎の移動平均を演算しているので、ダイヤの乱れ等により、カントが変化するねじれの大きな緩和曲線上に車両が長時間在線したとしても、又は短時間しか在線しなかったかにかかわらず、対角アンバランス値（Ａ）の移動平均が極端に大きな値とならない。
As described in detail above, according to the abnormality detection method and the
As a result, in the present embodiment, the moving average for each predetermined distance of the
すなわち、本実施形態では、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の対角アンバランス値（Ａ）について、車体１の一定時間毎ではない、所定距離毎の移動平均を演算するという簡易な方式を採用することにより、車体の対角アンバランスに基づく空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の異常判定を正確に行うことができる。
また、本実施形態では、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の対角アンバランス値（Ａ）の移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の異常の有無を判定できるので、従来における空気ばねの異常判定のような複雑な判定条件を必要とせず、効率の良い空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の異常判定ができる。
That is, in the present embodiment, by adopting a simple method of calculating the moving average of the diagonal unbalanced values (A) of the air springs AS1 to AS4 for each predetermined distance, not for each fixed time of the
Further, in the present embodiment, the presence or absence of abnormality of the air springs AS1 to AS4 can be determined from the comparison result between the moving average of the diagonal imbalance values (A) of the air springs AS1 to AS4 and the preset reference value. It is possible to efficiently determine the abnormality of the air springs AS1 to AS4 without requiring complicated determination conditions such as the conventional determination of the abnormality of the air spring.
なお、上記実施形態の演算工程（ステップＳ３～Ｓ７）にて、最小距離単位となる１００ｍ毎に、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力値に基づく平滑化された対角アンバランス値（Ａ）を計算し（ステップＳ６）、その後、直近の判定距離（１０ｋｍ）の対角アンバランス値（Ａ）から、軌道の状態が平準化された移動平均値を算出するようにした（ステップＳ７）。
このとき、ステップＳ６で設定した最小距離単位となる１００ｍ、ステップＳ７で設定した判定距離となる１０ｋｍは、異常判定の条件により適宜、設定変更可能である。
In the calculation steps (steps S3 to S7) of the above embodiment, the smoothed diagonal imbalance value (A) based on the pressure values of the air springs AS1 to AS4 is calculated every 100 m, which is the minimum distance unit. (Step S6), and then, from the diagonal imbalance value (A) of the latest determination distance (10 km), the moving average value in which the orbital state is leveled is calculated (step S7).
At this time, 100 m, which is the minimum distance unit set in step S6, and 10 km, which is the determination distance set in step S7, can be appropriately set and changed depending on the conditions for abnormality determination.
最小距離単位のおおよその目安としては、アンバランス値の変動要因となる緩和曲線ではあるが、この間の値も判定に加える必要があることを踏まえると、１個所の緩和曲線につき５点程度は必要になると考えられる。すなわち、本手法を適用する線区に存在する代表的な急曲線（急曲線は一般にカントが大きく緩和曲線でのアンバランスも大きくなりやすい）の緩和曲線長さに対し、これの２０％程度の長さを最小距離単位とするとよい。
判定距離のおおよその目安としては、緩和曲線での値の変動が判定に大きな影響を及ぼすことを避けるため、１個所の緩和曲線長さを、判定距離の５％程度に収めるとよい。すなわち、適用線区の急曲線の代表的な緩和曲線長さの２０倍程度を判定距離とするとよい。
また、ステップＳ９にて基準値として設定した閾値Ｔｈ（例えば、０.２程度）は、線路の状態等に応じて適宜、設定変更が可能である。
As a rough guideline for the minimum distance unit, it is a relaxation curve that causes fluctuations in the unbalanced value, but considering that it is necessary to add the value during this period to the judgment, about 5 points are required for each relaxation curve. It is thought that it will be. That is, about 20% of the relaxation curve length of a typical sharp curve (a sharp curve generally has a large cant and an imbalance in the relaxation curve tends to be large) existing in the line section to which this method is applied. The length should be the minimum distance unit.
As a rough guideline for the determination distance, it is preferable to keep the length of the relaxation curve at one place within about 5% of the determination distance in order to prevent the fluctuation of the value on the relaxation curve from having a great influence on the determination. That is, it is preferable that the determination distance is about 20 times the length of the typical relaxation curve of the sharp curve of the applicable line section.
Further, the threshold value Th (for example, about 0.2) set as the reference value in step S9 can be appropriately changed according to the state of the line and the like.
また、上記実施形態では、ステップＳ４で求めた対角アンバランス値（Ａ）について、測定対象となる車両及び台車固有の誤差を考慮して、車両毎に予め定められたオフセット値により補正することが好ましい。 Further, in the above embodiment, the diagonal imbalance value (A) obtained in step S4 is corrected by an offset value predetermined for each vehicle in consideration of the error peculiar to the vehicle to be measured and the trolley. Is preferable.
また、上記実施形態では、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力値に基づき対角アンバランス値（Ａ）を計算したが、これに限定されず、空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力値に代えて、該空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の高さを測定した計測値に基づき対角アンバランス値（Ａ）を計算しても良い。 Further, in the above embodiment, the diagonal imbalance value (A) is calculated based on the pressure values of the air springs AS1 to AS4, but the present invention is not limited to this, and the air is replaced with the pressure values of the air springs AS1 to AS4. The diagonal imbalance value (A) may be calculated based on the measured value obtained by measuring the heights of the springs AS1 to AS4.
また、上記実施形態では、平滑化の手法として移動平均を用いているが、平滑化の手法はこれに限られるものではない（例えば、種々のローパスフィルタを使用できる）。
また、数式1で、分母を空気ばねＡＳ１～ＡＳ４の圧力値の総和としているが、例えば、ブレーキ制御に用いられている４個所の空気ばね内圧平均値相当の値を４倍したものも用いることができる（実際の使用においては、逐次、和を求めるのではなく、４個所の空気ばね内圧平均値相当の値を４倍したものを用いることもできる）。
Further, in the above embodiment, the moving average is used as the smoothing method, but the smoothing method is not limited to this (for example, various low-pass filters can be used).
Further, in
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and includes design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention.
本発明は、鉄道車両用空気ばねに適用される異常検出方法及び異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection method and an abnormality detection device applied to an air spring for a railway vehicle.
１ 車体
２ 前側台車
３ 後側台車
１０ 異常判定部
２０ 高さ調整装置
２１ 元空気溜め
２２ 分岐配管
１００ 鉄道車両
１０１ 異常検出装置
Ａ 対角アンバランス値
ＡＳ１～ＡＳ４ 空気ばね
Ｐ１～Ｐ４ 圧力センサ
1
Claims (5)
対角線上に配置された前記空気ばねの対角アンバランス値について前記車体の所定距離毎の移動平均を演算する演算工程と、
演算された移動平均と予め設定した基準値との比較結果によって、前記空気ばねの異常の有無を判定する判定工程と、を有し、
前記演算工程では、
予め定められた最小距離単位毎に、前記空気ばねの圧力値に基づき計算されかつ平滑化された対角アンバランス値を格納する第１工程と、
前記第１工程で格納した対角アンバランス値から、予め定められかつ軌道の状態が平準化される判定距離毎に移動平均値を算出する第２工程と、を有することを特徴とする鉄道車両用空気ばねの異常検出方法。 Measurements that measure the pressure of air springs that are provided on the left and right of the front bogie located on the front side of the car body of the railroad vehicle and the rear bogie located on the rear side of the car body, and that adjust the distance between these bogies and the car body. Process and
A calculation process for calculating the moving average of the diagonal unbalanced value of the air spring arranged diagonally for each predetermined distance of the vehicle body, and
It has a determination step of determining the presence or absence of an abnormality in the air spring based on a comparison result between the calculated moving average and a preset reference value.
In the calculation process,
The first step of storing the diagonal imbalance value calculated and smoothed based on the pressure value of the air spring for each predetermined minimum distance unit, and
A railway vehicle characterized by having a second step of calculating a moving average value for each determination distance that is predetermined and the track state is leveled from the diagonal imbalance value stored in the first step. Abnormality detection method for air springs.
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