WO2014192897A1 - 脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラム - Google Patents

脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラム Download PDF

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roll angular
train
derailment sign
predicted value
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須田　義大
雅彦 安藝
正哉 坂本
英美 八野
佳則 児玉
篤嗣 谷本
進一郎 古賀
哲也 川鍋
実 増子
智美 大久保
敬 国見
数洋 小林
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曙ブレーキ工業株式会社
国立大学法人 東京大学
西日本旅客鉄道株式会社
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    • B61—RAILWAYS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a derailment sign detection system, a control device, a derailment sign detection method, and a derailment sign detection program.
  • Patent Document 1 There is a technique described in Patent Document 1 as a technique for detecting a sign of derailment of a railway train.
  • the technique described in Patent Document 1 is based on the inventors of the present invention, and detects the pitch angular velocity and roll angular velocity of a traveling cart by a sensor attached to the cart frame, and integrates the detected cart pitch angular velocity or cart pitch angular velocity.
  • a derailment sign is determined on condition that the value is larger than a preset threshold value and that the detected cart roll angular velocity or the integrated value of the cart roll angular velocity is greater than a preset threshold value.
  • This invention is made in view of said problem, and makes it a subject to provide the technique which can determine the precursor of derailment earlier.
  • the derailment sign is determined based on the predicted value of the roll angular velocity.
  • the present invention relates to a derailment sign detection system, which is provided in a train and detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity of a running train, and a roll angular velocity detected by the detection unit in a storage device. Storing a predicted value of the roll angular velocity after the lapse of the prediction time based on the history of the roll angular velocity, and the pitch angular velocity detected by the detection unit and the predicted value of the roll angular velocity are respectively predetermined threshold values.
  • the controller includes a controller that determines that the train is derailed, and an output unit that notifies the train of the derailment when the controller determines that the train is derailed.
  • the time until the roll angular velocity exceeds a predetermined threshold is shortened compared to the conventional method. Can do. Thereby, the sign of derailment can be determined earlier. As a result, since a dangerous state can be grasped earlier in advance, the safety during train travel can be further improved. In addition, derailment of the train can be prevented in advance, and damage to the train and track can be prevented.
  • the cart pitch angular velocity or the integrated value of the cart pitch angular velocity is greater than a preset threshold value
  • the detected cart roll angular velocity or the integrated value of the cart roll angular velocity is preset.
  • a derailment sign is determined on the condition that the threshold is greater than the threshold.
  • the time T1 until the detected bogie roll angular velocity or the integrated value of the bogie roll angular velocity is larger than a preset threshold value is greater than the preset threshold value of the bogie pitch angular velocity or the integrated value of the cart pitch angular velocity. It was longer than the time T2 until (T1> T2).
  • the roll angular velocity is changed to the actually measured roll angular velocity so that the time until the roll angular velocity exceeds a predetermined threshold can be shortened compared to the conventional one.
  • the predicted value was used.
  • the predetermined threshold value can be calculated by an experiment or simulation in which the train speed and the train attribute parameters are appropriately set.
  • Examples of the derailment sign notification include a voice notification and a display notification.
  • a control apparatus may start a watering apparatus, for example, and may make it reduce a friction coefficient by watering the flange contact part of a rail and a wheel. Thereby, the train can be retraced and derailment can be prevented.
  • the control device may stop the train.
  • control device calculates a change amount of the roll angular velocity during the tilt measurement time, and assumes that the roll angular velocity changes with this change even after the prediction time has elapsed, and the predicted value of the roll angular velocity after the prediction time has elapsed. May be calculated. As a result, it is possible to determine a derailment sign at a stage earlier than the time when the roll angular velocity actually exceeds the predetermined threshold value of the roll angular velocity.
  • the prediction time and the inclination measurement time are set based on a time required for the pitch angular velocity to exceed a predetermined threshold value of the pitch angular velocity.
  • the time required for the pitch angular velocity to exceed the predetermined threshold value of the pitch angular velocity can be calculated by experiments or simulations in which the train speed and the train attribute parameters are appropriately set.
  • the predicted time is preferably set so that a difference from the time required for the pitch angular velocity to exceed a predetermined threshold value of the pitch angular velocity is small.
  • control device stores a pitch angular velocity detected by the detection unit in a storage device, calculates a predicted value of the pitch angular velocity after the prediction time has elapsed based on a history of the pitch angular velocity, and predicts the pitch angular velocity. If the roll angular velocity predicted value exceeds a predetermined threshold value, it can be determined that the train is derailed.
  • the present invention may be specified as a control device in the derailment sign detection system described above.
  • the present invention provides a storage device that stores a roll angular velocity of a carriage that is provided in a train and is detected by a detection unit that detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity of a running train, and predicts time based on a history of the roll angular velocity.
  • the control device When a predicted value of the roll angular velocity after the lapse of time is calculated and the pitch angular velocity of the carriage detected by the detection unit and the predicted value of the roll angular velocity exceed a predetermined threshold value, respectively, a derailment sign of the train If it is determined that it is a derailment sign, the control device notifies the derailment sign detection to the outside.
  • the present invention may be specified as the derailment sign detection system or the derailment sign detection method executed by the control device.
  • a computer is provided in a train, and a roll angular velocity of a carriage detected by a detection unit that detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity of a running train is stored in a storage device, and based on a history of the roll angular velocity.
  • the present invention can also be specified as a derailment prediction detection program that can be executed by the derailment sign detection system or the control device described above.
  • the present invention detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity of a running train, stores a roll angular velocity of a carriage detected by a detection unit provided in the train in a storage device, and predicts based on a history of the roll angular velocity.
  • a predicted value calculation step for calculating a predicted value of the roll angular velocity after the elapse of time, a pitch angular velocity of the carriage detected by the detection unit, and a predicted value of the roll angular velocity calculated in the predicted value calculation step,
  • a process including: a sign determination step for determining a derailment sign of the train when a predetermined threshold value is exceeded, and a notification step for notifying the outside of a derailment sign when the sign determination step determines that a derailment sign is detected Is a derailment sign detection program that causes a computer to execute.
  • the present invention may be a computer-readable recording medium that records the program.
  • a computer-readable recording medium is a recording medium that accumulates information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read from a computer or the like.
  • FIG. 1A shows a side view of a train.
  • FIG. 1B shows an outline of the configuration of the derailment sign detection system according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of a sensor installation example in the derailment sign detection system according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a side view of a sensor installation example in the derailment sign detection system according to the embodiment.
  • FIG. 3 shows a derailment sign detection algorithm.
  • FIG. 4 shows a flow of determination processing for derailment sign detection according to the embodiment.
  • FIG. 5 shows an example of a graph of the relationship between the change amount and time.
  • FIG. 6 shows an example of a threshold database.
  • FIG. 7 shows an example of the prediction effect in the roll angular velocity moving average.
  • FIG. 1A shows a side view of a train.
  • FIG. 1B shows an outline of the configuration of the derailment sign detection system according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of a sensor installation example in
  • FIG. 8 shows an example of the prediction effect on the pitch angular velocity.
  • FIG. 9 shows the parameter values of the simulation.
  • FIG. 10 shows the detection time verification result (1).
  • FIG. 11 shows the detection time verification result (2).
  • FIG. 12 shows the detection time verification result (3).
  • FIG. 13 shows the detection time verification result (4).
  • FIG. 14 shows the detection time verification result (5).
  • FIG. 15 shows the detection time verification result (6).
  • FIG. 16 shows a verification result (7) of the detection time.
  • FIG. 17 shows the detection time verification result (8).
  • FIG. 18 shows the detection time verification result (9).
  • FIG. 19 shows the detection time verification result (10).
  • the derailment sign detection system 1 is a system configured by various electronic devices and various sensors provided on a train 2, and includes an ECU 3, a speed sensor 4, an angular velocity.
  • a sensor 5 is provided.
  • the train 2 includes a vehicle body 21 and a carriage 22 that is connected to the lower portion of the vehicle body 21 and supports the vehicle body 21.
  • the carriage 22 includes a bogie frame (not shown in FIG. 1A).
  • An axle 23 is provided on the bogie frame so as to straddle the bogie frame, and wheels 24 in contact with the rails are connected to both ends of the axle 23.
  • the derailment sign detection system 1 may further include at least one of the abnormality reporting unit A (the monitor 6 and the speaker 7) and the abnormality avoiding unit B (the brake device 8 and the watering device 9).
  • the ECU (Electronic Control Unit) 3 corresponds to the control device of the present invention, and includes a CPU (Central Processing Unit) 31 and a memory 32.
  • the ECU 3 is electrically connected to the speed sensor 4, the angular velocity sensor 5, the abnormality notification means A (monitor 6, speaker 7), and the abnormality avoidance means B (brake device 8, watering device 9).
  • the CPU 31 calculates a roll angular velocity prediction value, determines a train derailment sign, and the like according to a program stored in the memory 32. Further, the CPU 31 controls the abnormality reporting means A (the monitor 6 and the speaker 7), the abnormality avoiding means B (the brake device 8 and the watering device 9), and the like. Details of the processing executed by the ECU 3 will be described later.
  • the speed sensor 4 detects the traveling speed of the train 2.
  • the speed sensor 4 is provided, for example, on the axle 23 and outputs the traveling speed of the train 2 to the ECU 3 by detecting the number of rotations of the wheels 24 per hour and outputting it to the ECU 3.
  • the angular velocity sensor 5 is provided in the bogie frame 25 of the carriage 22 at a substantially central portion in the front-rear direction of the train 2 and a side portion in the width direction of the train 2, and detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity.
  • the pitch angular velocity is an angular velocity of a pitch (rotation (or inclination) about the width direction of the train)
  • the roll angular velocity is a roll (rotation (or inclination) about the longitudinal direction of the train).
  • an existing sensor such as a so-called gyroscope can be used as appropriate.
  • the monitor 6 is controlled by the ECU 3 and displays the derailment sign detection state.
  • the monitor 6 is an example of the output unit of the present invention, and can be installed near the driver's seat of the train 2, for example.
  • the speaker 7 When the ECU 3 determines that the derailment sign is detected, the speaker 7 outputs a derailment sign detection state by voice under the control of the ECU 3.
  • the speaker 7 is an example of the output unit of the present invention, and can be installed near the driver's seat of the train 2, for example.
  • the water sprinkler 9 is controlled by the ECU 3, and for example, when a derailment sign is detected, the train 2 is sprinkled to sprinkle the rail and the wheel flange contact portion to reduce the friction coefficient. Moreover, the brake device 8 is controlled by the ECU 3 to stop the train.
  • FIG. 3 shows a derailment sign detection algorithm.
  • FIG. 4 shows a flow of derailment sign determination processing according to the embodiment. The derailment sign determination process is executed by the CPU 31 of the ECU 3 reading a program stored in the memory 32.
  • step S01 the CPU 31 acquires information necessary for the derailment sign determination process.
  • This information includes the traveling speed, pitch angular speed, and roll angular speed of the train 2.
  • the CPU 31 can detect the traveling speed of the train 2 with the speed sensor 4.
  • the CPU 31 can detect the pitch angular velocity and the roll angular velocity with the angular velocity sensor 5 provided on the bogie frame 25 of the carriage 22.
  • the acquired traveling speed, pitch angular speed, and roll angular speed are stored in the memory 32.
  • the CPU 31 can detect the train traveling speed, the pitch angular speed, and the roll angular speed, for example, every 0.005 sec. The timing of this detection is an example and can be set as appropriate.
  • the traveling speed, the pitch angular speed, and the roll angular speed acquired every 0.005 sec are sequentially stored in the memory 32, thus creating a history of the traveling speed, the pitch angular speed, and the roll angular speed.
  • Incorporate logic that corrects to eliminate the influence of the cant based on the roll angular velocity and logic that corrects to eliminate the influence of the rail joint based on the pitch angular velocity into the judgment logic when performing the derailment sign judgment processing.
  • step S02 the CPU 31 calculates a predicted value of the roll angular velocity after a predetermined time has elapsed based on the roll angular velocity history. For example, the CPU 31 accesses an area of the memory 32 in which the roll angular velocity is stored, and obtains a predetermined number of roll angular velocities in order from the latest to the oldest stored among the roll angular velocities stored in the memory 32.
  • Equation 1 shows a formula for calculating the predicted value of the roll angular velocity.
  • the current moving average value can be calculated by Equation 2.
  • FIG. 5 shows an example of a graph of the relationship between the change amount and time.
  • the variation of the roll angular velocity ⁇ of the 5 time points included in the inclination measurement time Delta] t p (displacement, i.e., d? / Delta] t p) recent average slope ⁇ is determined from the most recent average slope Is assumed to be constant, the moving average predicted value ⁇ p of the roll angular velocity after the predicted time T p has elapsed is calculated.
  • the moving average predicted value of the roll angular velocity calculated in this way is stored in the memory 32. When the moving average predicted value of the roll angular velocity is thus calculated, the process proceeds to the next step.
  • step S03 the CPU 31 determines whether or not there is a derailment sign.
  • the CPU 31 determines that it is a derailment sign.
  • the pitch angular velocity is acquired by the CPU 31 accessing an area of the memory 32 in which the pitch angular velocity is stored. At this time, the CPU 31 acquires the latest pitch angular velocity stored in the memory 32. Although the case where the pitch angular velocity stored in the memory 32 is acquired will be described here, the CPU 31 may acquire the pitch angular velocity output from the angular velocity sensor 5.
  • the predicted value of the roll angular velocity is acquired by the CPU 31 accessing the area of the memory 32 in which the predicted value of the roll angular velocity is stored.
  • the threshold values of the pitch angular velocity and the roll angular velocity are predetermined for each traveling speed and can be stored in the memory 32 in advance. Therefore, the CPU 31 accesses an area of the memory 32 in which the threshold value is stored, and acquires each threshold value corresponding to the traveling speed.
  • Each threshold value can be calculated by an experiment or simulation in which train speed and train attribute parameters are appropriately set. Examples of attribute parameters include the weight of the train, the number of axles, and the wheel diameter.
  • the threshold value can be set as the minimum value of the physical quantity immediately after the wheel rides on the rail in consideration of detection omission and erroneous detection. For example, each threshold value is set for each vehicle condition and traveling condition such that the amount of increase in the left wheel of the first axle is 10 mm, the traveling speed is 10 km / h, and the rotation of the wheel until the amount of increase in the wheel reaches 10 mm. can do.
  • step S04 the CPU 31 determines that it is a derailment sign. In this case, the process proceeds to step S04. On the other hand, if it is not determined that the derailment sign is detected, the process returns to step S01 again. Then, the CPU 31 acquires the traveling speed, pitch angular speed, and roll angular speed of the train 2 in step S01, recalculates and updates the moving average predicted value ⁇ p of the roll angular speed in step S02, and determines the determination in step S03. carry out.
  • step S04 the CPU 31 controls the watering device 9 to return the train 2 or controls the brake device 8 to stop the train 2. Further, the CPU 31 displays a warning on the monitor 6 that the derailment sign has been detected. Further, the CPU 31 outputs a voice through the speaker 7 to warn that the derailment sign has been detected.
  • FIG. 7 shows the prediction effect when the tilt measurement time is 0.05 sec and the prediction time is 0.20 sec, and corresponds to the experiment number 4 (FIG. 13) of the simulation described later.
  • the time for detecting the derailment sign is shortened from point A to point B by about 100 ms.
  • FIG. 9 shows the parameter values of the simulation
  • FIGS. 10 to 18 show the detection times verification results (1) to (9), and show the detection times when there is a roll angular velocity moving average prediction.
  • the simulation was executed by assuming an actual train and verifying the optimum inclination measurement time and prediction time by changing the respective parameter values as shown in FIG. 10 for the inclination measurement time and prediction time in the prediction prediction detection. As shown in FIGS. 10 to 18, it can be confirmed that the detection time is slightly reduced by reducing the tilt measurement time, and the detection time is reduced by increasing the prediction time.
  • the detection time is substantially the same as the detection time required to detect the derailment sign by the pitch angular velocity.
  • the estimated time and the inclination measuring time are approximately the same as the detection time required for detecting the derailment sign by the pitch angular velocity, using the predicted value of the roll angular velocity. It is preferable to set as follows.
  • a roll angular velocity prediction value is calculated, and a derailment sign is detected using the roll angular velocity prediction value.
  • the pitch angular velocity after the predetermined time has elapsed based on the history of the pitch angular velocity.
  • a predicted value may be calculated and used for detection of a derailment sign.
  • the CPU 31 accesses the area of the memory 32 in which the pitch angular velocity is stored, acquires a predetermined number of pitch angular velocities in order from the latest to the oldest, The most recent average slope is obtained by integrating the pitch angular velocity and calculating the amount of change in the tilt measurement time, and it is assumed that the calculated average slope will change with this change even after the lapse of the predetermined time.
  • a predicted value of the pitch angular velocity can be calculated.
  • FIG. 8 shows an example of the prediction effect on the pitch angular velocity.
  • FIG. 8 shows the prediction effect when the tilt measurement time is 0.05 sec and the prediction time is 0.20 sec, and corresponds to simulation experiment number 4 (FIG. 19).
  • FIG. 19 simulation experiment number 4
  • FIG. 19 shows the detection time verification result (10), and shows the detection time when the pitch angular velocity is predicted.
  • the time for detecting the derailment sign is shortened from point A to point B by about 50 ms.
  • a detection unit (angular velocity sensor 5) that is provided in the train and detects a pitch angular velocity and a roll angular velocity of the running train,
  • the roll angular velocity detected by the detection unit is stored in a storage device (memory 32), and the predicted value ( ⁇ p ) of the roll angular velocity after the predicted time (T p ) has elapsed based on the roll angular velocity history,
  • a control device ECU3 that determines that the train is derailed
  • a derailment sign detection system comprising: an output unit (abnormality reporting means A) for notifying the outside of a derailment sign when the control device determines that it is a derailment sign.
  • the control device calculates a change amount of the roll angular velocity during the tilt measurement time ( ⁇ t p ), assumes that the roll angular velocity changes with the change even after the prediction time has elapsed, and rolls after the prediction time has elapsed.
  • the derailment sign detection system according to [1] which calculates a predicted value of angular velocity.
  • the control device stores the pitch angular velocity detected by the detection unit in a storage device, calculates a predicted value of the pitch angular velocity after the prediction time has elapsed based on the history of the pitch angular velocity, and predicts the pitch angular velocity.
  • the derailment sign detection system according to any one of [1] to [3], in which a value and a predicted value of the roll angular velocity exceed a predetermined threshold value, respectively, and are determined as a derailment sign of the train.
  • the roll angular velocity of the carriage (22) detected by the detection unit (angular velocity sensor 5) provided on the train and detecting the pitch angular velocity and the roll angular velocity of the running train is stored in the storage device (memory 32).
  • a predicted value of the roll angular velocity after the prediction time (T p ) has elapsed is calculated based on the history of the roll angular velocity, and the pitch angular velocity of the carriage detected by the detection unit and the predicted value of the roll angular velocity are predetermined.
  • a control device (ECU3) that determines that a derailment sign of the train is exceeded when the threshold value is exceeded, and that a derailment sign is detected when it is determined as a derailment sign.
  • the computer (ECU 3)
  • the roll angular velocity of the carriage (22) detected by the detection unit (angular velocity sensor 5) provided on the train and detecting the pitch angular velocity and roll angular velocity of the running train is stored in the storage device (memory 32),
  • a predicted value calculating step (step S02) for calculating a predicted value of the roll angular velocity after elapse of the predicted time (T p ) based on the history;
  • the pitch angular velocity of the carriage detected by the detection unit and the predicted value of the roll angular velocity calculated in the predicted value calculating step each exceed a predetermined threshold value, it is determined as a derailment sign of the train.
  • a sign determination step (step S03); A derailment sign detection method for executing a process including a notification step of notifying a derailment sign to the outside (step S04) when it is determined as a derailment sign in the sign determination step.
  • the pitch angular velocity and the roll angular velocity of the running train are detected, and the roll angular velocity of the carriage (22) detected by the detection unit (angular velocity sensor 5) provided in the train is stored in the storage device (memory 32).
  • a predicted value calculating step for calculating a predicted value of the roll angular velocity after the predicted time (T p ) has elapsed based on the roll angular velocity history; In a case where the pitch angular velocity of the carriage detected by the detection unit and the predicted value of the roll angular velocity calculated in the predicted value calculating step exceed a predetermined threshold, respectively, it is determined that the train is derailed.
  • a sign determination step (step S03);
  • a derailment sign detection program for causing a computer (ECU 3) to execute a process including a notification step (step S04) of notifying a derailment sign to the outside when it is determined as a derailment sign in the sign determination step.
  • a sign of derailment can be determined earlier.
  • the present invention that exhibits this effect is useful in the fields related to the derailment sign detection system, the control device, the derailment sign detection method, and the derailment sign detection program.

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Abstract

　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する角速度センサ（５）で検知された台車のピッチ角速度及び台車のロール角速度をメモリ（３２）に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて所定時間経過後のロール角速度の予測値を算出し、角速度センサで検知された前記台車のピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値が、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定し、脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する。

Description

脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラム
　本発明は、脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラムに関する。
　鉄道列車の脱線の予兆を検知する技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、本発明者らによるもので、走行中の台車のピッチ角速度およびロール角速度を、台車枠に取り付けたセンサによって検出し、検出した台車ピッチ角速度または台車ピッチ角速度の積算値が予め設定した閾値よりも大きくなったこと、および検出した台車ロール角速度または台車ロール角速度の積算値が予め設定した閾値よりも大きくなったことを条件として脱線予兆と判定するものである。
国際公開第２０１０／０６４４５３号
　上記特許文献１に記載の技術によれば、予め危険な状態を把握できるので、列車走行時の安全性を向上することができる。また、低速走行において脱線を未然に防ぐことができ、その結果、列車や線路の破損を防止できる。一方で、過去の事故調査の分析を更に進めた結果、脱線の予兆である所謂乗り上がり開始から脱線に至るまでの時間が従来想定していた時間よりも更に短い場合が想定されることが確認された。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、脱線の予兆をより早く判定可能な技術を提供することを課題とする。
　本発明では、上記課題を解決するため、走行中の台車のロール角速度に着目し、ロール角速度の予測値に基づいて脱線予兆を判定することとした。
　より詳細には、本発明は、脱線予兆検知システムに関し、列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部と、前記検知部で検知されたロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出し、前記検知部で検知された前記ピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する制御装置と、前記制御装置が脱線予兆と判定した場合、脱線予兆を外部に通知する出力部と、を備える。
　本発明では、ロール角速度の予測値を算出し、ロール角速度の予測値に基づいて列車の脱線予兆を判定することで、ロール角速度が既定された閾値を上回るまでの時間を従来よりも短縮することができる。これにより、脱線の予兆をより早く判定することができる。その結果、予め危険な状態をより早く把握できるので、列車走行時の安全性をより向上することができる。また、列車の脱線を未然に防ぐことができ、列車や線路の破損を防止できる。
　例えば特許文献１に記載の技術では、台車ピッチ角速度または台車ピッチ角速度の積算値が予め設定された閾値よりも大きくなったこと、および検出した台車ロール角速度または台車ロール角速度の積算値が予め設定された閾値よりも大きくなったことを条件として脱線予兆と判定する。そして、検出した台車ロール角速度または台車ロール角速度の積算値が予め設定された閾値よりも大きくなるまでの時間Ｔ１は、台車ピッチ角速度または台車ピッチ角速度の積算値が予め設定された閾値よりも大きくなるまでの時間Ｔ２よりも長くなっていた（Ｔ１＞Ｔ２）。本発明では、相対的に判定時間が多く必要とされたロール角速度に着目し、ロール角速度が既定された閾値を上回るまでの時間を従来よりも短縮できるよう、実測のロール角速度に変えてロール角速度の予測値を用いることとした。
　既定された閾値は、列車の速度、列車の属性パラメータが適宜設定された実験やシミュレーションにより算出することができる。脱線予兆の通知には、音声による通知、表示による通知が例示される。なお、制御装置は、脱線予兆と判定した場合、例えば、散水装置を起動させ、レールと車輪のフランジ接触部分に散水することで摩擦係数を低減するようにしてもよい。これにより、列車を復線させることができ、脱線を防止することが出来る。また、制御装置は、列車を停止させるようにしてもよい。
　また、前記制御装置は、傾斜計測時間におけるロール角速度の変化量を算出し、前記ロール角速度が前記予測時間経過後もこの変化で推移すると仮定して、前記予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出してもよい。これにより、ロール角速度がロール角速度の既定された閾値を実際に上回る時間よりも早い段階で、脱線予兆と判定することが可能となる。
　また、前記予測時間及び前記傾斜計測時間は、前記ピッチ角速度が当該ピッチ角速度の既定された閾値を上回るために要する時間に基づいて設定されることが望ましい。ピッチ角速度が当該ピッチ角速度の既定された閾値を上回るために要する時間は、列車の速度、列車の属性パラメータが適宜設定された実験やシミュレーションにより算出することができる。予測時間は、前記ピッチ角速度が当該ピッチ角速度の既定された閾値を上回るために要する時間との差分が少なくなるように設定されることが好ましい。
　また、前記制御装置は、前記検知部で検知されたピッチ角速度を記憶装置に記憶させ、ピッチ角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のピッチ角速度の予測値を算出し、前記ピッチ角速度の予測値と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定することができる。
　ここで、本発明は、上述した脱線予兆検知システムにおける制御装置として特定されてもよい。例えば、本発明は、列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出し、前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定し、脱線予兆と判定された場合、脱線予兆検知を外部に通知する、制御装置である。
　また、本発明は、上述した脱線予兆検知システム、又は制御装置で実行される脱線予兆検知方法として特定してもよい。例えば、本発明は、コンピュータが、列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップと、前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップと、前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップと、を含む処理を実行する脱線予兆検知方法である。
　また、本発明は、上述した脱線予兆検知システム、又は制御装置で実行可能な脱線予測検知プログラムとして特定することもできる。例えば、本発明は、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する、列車に設けられた検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップと、前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップと、前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる脱線予兆検知プログラムである。更に、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。この場合、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。なお、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、又は化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。
　本発明によれば、脱線の予兆をより早く判定可能な技術を提供することができる。
図１Ａは、列車の側面図を示す。 図１Ｂは、実施形態に係る脱線予兆検知システムの構成の概要を示す。 図２Ａは、実施形態に係る脱線予兆検知システムにおけるセンサの設置例の平面図を示す。 図２Ｂは、実施形態に係る脱線予兆検知システムにおけるセンサの設置例の側面図を示す。 図３は、脱線予兆検知のアルゴリズムを示す。 図４は、実施形態に係る脱線予兆検知の判定処理のフローを示す。 図５は、変化量と時間との関係のグラフの一例を示す。 図６は、閾値のデータベースの一例を示す。 図７は、ロール角速度移動平均における予測効果の一例を示す。 図８は、ピッチ角速度における予測効果の一例を示す。 図９は、シミュレーションのパラメータ値を示す。 図１０は、検知時間の検証結果（１）を示す。 図１１は、検知時間の検証結果（２）を示す。 図１２は、検知時間の検証結果（３）を示す。 図１３は、検知時間の検証結果（４）を示す。 図１４は、検知時間の検証結果（５）を示す。 図１５は、検知時間の検証結果（６）を示す。 図１６は、検知時間の検証結果（７）を示す。 図１７は、検知時間の検証結果（８）を示す。 図１８は、検知時間の検証結果（９）を示す。 図１９は、検知時間の検証結果（１０）を示す。
　次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。但し、以下に説明する事項は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。
　＜実施形態＞
　＜＜構成＞＞
　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、実施形態に係る脱線予兆検知システム１は、列車２に設けられた各種の電子機器及び各種のセンサによって構成されるシステムであり、ＥＣＵ３、速度センサ４、角速度センサ５を備える。列車２は、車体２１と、車体２１の下部に接続され、車体２１を支持する台車２２を備える。台車２２は、ボギーフレーム（図１Ａでは図示せず）を備える。ボギーフレームには、ボギーフレームを跨ぐように車軸２３が設けられ、車軸２３の両端にはレールと接する車輪２４が接続されている。なお、脱線予兆検知システム１は、異常通報手段Ａ（モニタ６、スピーカ７）、又は異常回避手段Ｂ（ブレーキ装置８、散水装置９）のうち少なくとも何れか一方を更に含む構成でもよい。
　ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）３は、本発明の制御装置に相当し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、メモリ３２を備える。ＥＣＵ３は、速度センサ４、角速度センサ５、異常通報手段Ａ（モニタ６、スピーカ７）、異常回避手段Ｂ（ブレーキ装置８、散水装置９）と電気的に接続されている。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納されたプログラムに従って、ロール角速度の予測値の算出、列車の脱線予兆の判定等を行う。また、ＣＰＵ３１は、異常通報手段Ａ（モニタ６、スピーカ７）、異常回避手段Ｂ（ブレーキ装置８、散水装置９）等の制御を行う。ＥＣＵ３で実行される処理の詳細については後述する。
　速度センサ４は、列車２の走行速度を検知する。速度センサ４は、例えば車軸２３に設けられ、車輪２４の時間当たりの回転数を検知しＥＣＵ３に出力することにより、列車２の走行速度をＥＣＵ３に出力する。
　角速度センサ５は、台車２２のボギーフレーム２５における、列車２の前後方向のほぼ中央部かつ、列車２の幅方向の側部に設けられ、ピッチ角速度、ロール角速度を検知する。ピッチ角速度は、ピッチ（列車の幅方向を軸とした回転（又は傾斜））の角速度であり、ロール角速度は、ロール（列車の前後方向を軸とした回転（又は傾斜））である。角速度センサ５には、所謂ジャイロスコープなど、既存のセンサを適宜用いることができる。
　モニタ６は、ＥＣＵ３が脱線予兆と判定した場合、ＥＣＵ３によって制御され、脱線予兆検知状態を表示する。モニタ６は、本発明の出力部の一例であり、例えば列車２の運転席付近に設置することができる。
　スピーカ７は、ＥＣＵ３が脱線予兆と判定した場合、ＥＣＵ３の制御の下、脱線予兆検知状態を音声で出力する。スピーカ７は、本発明の出力部の一例であり、例えば列車２の運転席付近に設置することができる。
　散水装置９は、ＥＣＵ３によって制御され、例えば、脱線予兆が検知された場合に、列車２を復線させるため、レールと車輪のフランジ接触部分に散水し、摩擦係数を低減させる。また、ブレーキ装置８は、ＥＣＵ３によって制御され、列車を停止させる。
　＜＜脱線予兆の判定処理＞＞
　次に脱線予兆の判定処理について説明する。図３は、脱線予兆検知のアルゴリズムを示す。また、図４は、実施形態に係る脱線予兆の判定処理のフローを示す。脱線予兆の判定処理は、ＥＣＵ３のＣＰＵ３１がメモリ３２に格納されたプログラムを読み込むことで実行される。
　ステップＳ０１では、ＣＰＵ３１は、脱線予兆の判定処理に必要な情報を取得する。この情報には、列車２の走行速度、ピッチ角速度、ロール角速度が含まれる。ＣＰＵ３１は、列車２の走行速度を速度センサ４によって検知することができる。ＣＰＵ３１は、ピッチ角速度及びロール角速度を台車２２のボギーフレーム２５に設けられた角速度センサ５で検知することができる。取得した走行速度、ピッチ角速度、及びロール角速度は、メモリ３２に記憶される。ＣＰＵ３１は、列車の走行速度、ピッチ角速度、及びロール角速度を、例えば、０．００５ｓｅｃ毎に検知することができる。この検知のタイミングは、一例であり、適宜設定することができる。このため、０．００５ｓｅｃ毎に取得される走行速度、ピッチ角速度、及びロール角速度が、メモリ３２に逐次記憶され、こうして走行速度、ピッチ角速度、及びロール角速度の履歴が作成される。ロール角速度に基づいてカントの影響を排除するよう補正するロジックと、ピッチ角速度に基づいてレール継ぎ目の影響を排除するよう補正するロジックとを、脱線予兆の判定処理を行う際の判定ロジックに組み込むことで、軌道不整が脱線予兆の判定処理に与える影響を排除することができる。その結果、列車２が直線状のレールを走行中の脱線予兆だけでなく、列車２が曲線状のレールを走行中の脱線予兆も判定することができる。脱線予兆の判定処理に必要な情報が取得されると、次のステップへ進む。
　ステップＳ０２では、ＣＰＵ３１は、ロール角速度の履歴に基づいて所定時間経過後のロール角速度の予測値を算出する。例えば、ＣＰＵ３１は、ロール角速度が記憶されたメモリ３２の領域にアクセスし、メモリ３２に記憶されたロール角速度のうち、記憶された時期が最新のものから古いものにかけて順に所定数のロール角速度を取得し（図５は、傾斜計測時間Δｔｐに含まれる５つの時点におけるロール角速度Φを取得することを示している。）、これらのロール角速度を積分して傾斜計測時間の変化量（変位量）を算出することで直近の平均傾きΔΦを求め、直近の平均傾きが一定で推移すると仮定して、予測時間Ｔｐ経過後のロール角速度の移動平均予測値Φｐを算出する。数１は、ロール角速度の予測値の算出式を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、現在の移動平均値は、数２によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　以上をグラフに表すと図５のようになる。図５は、変化量と時間との関係のグラフの一例を示す。図５に示すように、傾斜計測時間Δｔｐに含まれる５つの時点におけるロール角速度Φの変化量（変位量、すなわち、ｄΦ／Δｔｐ）から直近の平均傾きΔΦが求められ、直近の平均傾きが一定で推移すると仮定することで、予測時間Ｔｐ経過後のロール角速度の移動平均予測値Φｐが算出される。このように算出されたロール角速度の移動平均予測値は、メモリ３２に記憶される。こうしてロール角速度の移動平均予測値が算出されると、次のステップへ進む。
　ステップＳ０３では、ＣＰＵ３１は、脱線予兆の有無を判定する。ＣＰＵ３１は、ピッチ角速度と、ロール角速度の予測値が、夫々既定された閾値を上回った場合、脱線予兆と判定する。ピッチ角速度は、ピッチ角速度が記憶されたメモリ３２の領域にＣＰＵ３１がアクセスして取得される。このとき、ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されたピッチ角速度のうち最新のものを取得する。尚、ここでは、メモリ３２に記憶されたピッチ角速度を取得する場合について説明するが、ＣＰＵ３１は、角速度センサ５から出力されたピッチ角速度を取得するようにしてもよい。
　他方、ロール角速度の予測値は、ロール角速度の予測値が記憶されたメモリ３２の領域にＣＰＵ３１がアクセスして取得される。ピッチ角速度、及びロール角速度の閾値は、図６に示すように、走行速度毎に既定され、メモリ３２に予め記憶することができる。従って、ＣＰＵ３１は、閾値が記憶されたメモリ３２の領域にアクセスして、走行速度に対応する各閾値を取得する。
　各閾値は、列車の速度、列車の属性パラメータが適宜設定された実験やシミュレーションにより算出することができる。属性パラメータには、列車の重量、車軸数、車輪の径などが例示される。閾値は、検知漏れや誤検知を考慮して、車輪がレールに乗り上げた直後の物理量の最低値として設定することができる。例えば、各閾値は、第一車軸の左側の車輪の上昇量を１０ｍｍ、走行速度１０ｋｍ／ｈ、車輪の上昇量が１０ｍｍに至るまでの車輪の回転を１回転といった車両条件、走行条件毎に設定することができる。
　ＣＰＵ３１は、ピッチ角速度がピッチ角速度の閾値を上回り、かつ、ロール角速度の予測値が、ロール角速度の閾値を上回った場合、脱線予兆と判定する。この場合、ステップＳ０４へ進む。一方、脱線予兆検知と判定されなかった場合、再度ステップＳ０１へ戻る。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ０１にて列車２の走行速度、ピッチ角速度、ロール角速度を取得し、ステップＳ０２にてロール角速度の移動平均予測値Φｐを再度算出して更新し、ステップＳ０３の判定を実施する。
　ステップＳ０４では、ＣＰＵ３１は、散水装置９を制御し列車２を復線させ、又はブレーキ装置８を制御し、列車２を停止させる。また、ＣＰＵ３１は、脱線予兆検知したことをモニタ６に表示させ、警告する。また、ＣＰＵ３１は、脱線予兆検知したことをスピーカ７を通じて音声出力し、警告する。
　＜＜効果＞＞
　第一実施形態に係る脱線予兆検知システム１では、ロール角速度の予測値を算出し、ロール角速度の予測値に基づいて列車２の脱線予兆を判定することで、ロール角速度が既定した閾値を上回るまでの時間を従来よりも短縮することができる。これにより、脱線の予兆をより早く検知することができる。その結果、予め危険な状態を把握できるので、列車２が走行する際の安全性を向上することができる。その結果、列車２の脱線を未然に防ぐことができ、列車２や線路の破損を防止できる。その効果の例を図７に示す。図７は、傾斜計測時間を０．０５ｓｅｃ、予測時間を０．２０ｓｅｃとした場合の予測効果を示し、後述するシミュレーションの実験番号４（図１３）に対応する。図７では、ロール角速度の予測値を用いることで、脱線予兆を検知する時間がＡ点からＢ点へ約１００ｍｓ短縮されている。
　＜シミュレーション＞
　図９は、シミュレーションのパラメータ値を示し、図１０から図１８は、検知時間の検証結果（１）から（９）であり、ロール角速度移動平均予測有りの場合の検知時間を示す。シミュレーションは、実際の列車を想定し、予兆予測検知における傾斜計測時間と予測時間を図１０の通り、夫々のパラメータ値を変化させ、最適な傾斜計測時間及び予測時間を検証することで実行した。図１０から図１８に示すように、傾斜計測時間を減らすことにより、検知時間は微減し、予測時間を増やすことにより、検知時間が減少することが確認できる。傾斜計測時間を５０［ｍｓ］とし、予測時間を２００［ｍｓ］に設定した場合が、ピッチ角速度によって脱線予兆を検知するために要する検知時間とほぼ同じとなることが確認できる。このように、予測時間及び傾斜計測時間は、ロール角速度の予測値を用いて脱線予兆を検知するために要する検知時間が、ピッチ角速度によって脱線予兆を検知するために要する検知時間と同程度になるように設定されることが好ましい。
　＜変形例＞
　第一実施形態では、ロール角速度の予測値を算出し、ロール角速度の予測値を用いて、脱線予兆を検知したが、ピッチ角速度についてもピッチ角速度の履歴に基づいて所定時間経過後のピッチ角速度の予測値を算出し、その予測値を脱線予兆の検知に用いるようにしてもよい。ピッチ角速度の予測値は、例えば、ＣＰＵ３１が、ピッチ角速度が記憶されたメモリ３２の領域にアクセスし、記憶された時期が最新のものから古いものにかけて順に所定数のピッチ角速度を取得し、これらのピッチ角速度を積分して傾斜計測時間の変化量を算出することで直近の平均傾きを求め、算出した直近の平均傾きが所定時間経過後もこの変化で推移すると仮定して、所定時間経過後のピッチ角速度の予測値を算出することができる。図８は、ピッチ角速度における予測効果の一例を示す。図８は、傾斜計測時間を０．０５ｓｅｃ、予測時間を０．２０ｓｅｃとした場合の予測効果を示し、シミュレーションの実験番号４（図１９）に対応する。図１９は、検知時間の検証結果（１０）であり、ピッチ角速度の予測有りの場合の検知時間を示す。図８では、ピッチ角速度の予測値を用いることで、脱線予兆を検知する時間がＡ点からＢ点へ約５０ｍｓ短縮されている。
　なお、上記した種々の内容は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に於いて可能な限り組合せることができる。
　ここで、上述した本発明に係る脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部（角速度センサ５）と、
　前記検知部で検知されたロール角速度を記憶装置（メモリ３２）に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間（Ｔｐ）経過後のロール角速度の予測値（Φｐ）を算出し、前記検知部で検知された前記ピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する制御装置（ＥＣＵ３）と、
　前記制御装置が脱線予兆と判定した場合、脱線予兆を外部に通知する出力部（異常通報手段Ａ）と、を備える脱線予兆検知システム。
［２］　前記制御装置は、傾斜計測時間（Δｔｐ）におけるロール角速度の変化量を算出し、前記ロール角速度が予測時間経過後もこの変化で推移すると仮定して、前記予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する、［１］に記載の脱線予兆検知システム。
［３］　前記予測時間及び前記傾斜計測時間は、前記ピッチ角速度が当該ピッチ角速度の既定された閾値を上回るために要する時間に基づいて設定される、［２］に記載の脱線予兆検知システム。
［４］　前記制御装置は、前記検知部で検知されたピッチ角速度を記憶装置に記憶させ、ピッチ角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のピッチ角速度の予測値を算出し、前記ピッチ角速度の予測値と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する［１］から［３］のいずれか１項に記載の脱線予兆検知システム。
［５］　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部（角速度センサ５）で検知された台車（２２）のロール角速度を記憶装置（メモリ３２）に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間（Ｔｐ）経過後のロール角速度の予測値を算出し、前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定し、脱線予兆と判定された場合、脱線予兆検知を外部に通知する、制御装置（ＥＣＵ３）。
［６］　コンピュータ（ＥＣＵ３）が、
　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部（角速度センサ５）で検知された台車（２２）のロール角速度を記憶装置（メモリ３２）に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間（Ｔｐ）経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップ（ステップＳ０２）と、
　前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップ（ステップＳ０３）と、
　前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップ（ステップＳ０４）と、を含む処理を実行する脱線予兆検知方法。
［７］　走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する、列車に設けられた検知部（角速度センサ５）で検知された台車（２２）のロール角速度を記憶装置（メモリ３２）に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間（Ｔｐ）経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップ（ステップＳ０２）と、
　前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップ（ステップＳ０３）と、
　前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップ（ステップＳ０４）と、を含む処理をコンピュータ（ＥＣＵ３）に実行させる脱線予兆検知プログラム。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2013年5月29日出願の日本特許出願（特願2013－113265）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、脱線の予兆をより早く判定することができる。この効果を奏する本発明は、脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラムに関する分野において有用である。
１・・・脱線予兆検知システム
２・・・列車
３・・・ＥＣＵ
４・・・速度センサ
５・・・角速度センサ
Ａ・・・異常通報手段
Ｂ・・・異常回避手段

Claims (7)

  1. 　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部と、
    　前記検知部で検知されたロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出し、前記検知部で検知された前記ピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する制御装置と、
    　前記制御装置が脱線予兆と判定した場合、脱線予兆を外部に通知する出力部と、を備える脱線予兆検知システム。
  2. 　前記制御装置は、傾斜計測時間におけるロール角速度の変化量を算出し、前記ロール角速度が予測時間経過後もこの変化で推移すると仮定して、前記予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する、請求項１に記載の脱線予兆検知システム。
  3. 　前記予測時間及び前記傾斜計測時間は、前記ピッチ角速度が当該ピッチ角速度の既定された閾値を上回るために要する時間に基づいて設定される、請求項２に記載の脱線予兆検知システム。
  4. 　前記制御装置は、前記検知部で検知されたピッチ角速度を記憶装置に記憶させ、ピッチ角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のピッチ角速度の予測値を算出し、前記ピッチ角速度の予測値と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する請求項１から３のいずれか１項に記載の脱線予兆検知システム。
  5. 　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出し、前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定し、脱線予兆と判定された場合、脱線予兆検知を外部に通知する、制御装置。
  6. 　コンピュータが、
    　列車に設けられ、走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップと、
    　前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップと、
    　前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップと、を含む処理を実行する脱線予兆検知方法。
  7. 　走行中の列車のピッチ角速度及びロール角速度を検出する、列車に設けられた検知部で検知された台車のロール角速度を記憶装置に記憶させ、ロール角速度の履歴に基づいて予測時間経過後のロール角速度の予測値を算出する予測値算出ステップと、
    　前記検知部で検知された前記台車のピッチ角速度と、前記予測値算出ステップで算出された前記ロール角速度の予測値とが、夫々既定された閾値を上回った場合、前記列車の脱線予兆と判定する予兆判定ステップと、
    　前記予兆判定ステップで脱線予兆と判定された場合、脱線予兆を外部に通知する通知ステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる脱線予兆検知プログラム。
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