特許ウォッチ

公開番号2025091868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207390
出願日2023-12-08
発明の名称鉄道車両の脱線検知装置
出願人東日本旅客鉄道株式会社
代理人弁理士法人光陽国際特許事務所
主分類B61K 13/00 20060101AFI20250612BHJP(鉄道)
要約【課題】脱線を検知するまでの時間的ロスを短縮することができる鉄道車両の脱線検知装置を提供する。
【解決手段】加速度センサから取得した上下方向振動の加速度検出値と所定の第1閾値とを比較して着地に伴う衝撃を検出する手段と、所定の時間幅で加速度実効値を算出する手段と、算出された加速度実効値のうち所定時間内での実効値に基づいて脱線検知のための第2閾値を算出する閾値算出手段と、算出された加速度実効値と第2閾値とを比較して脱線が発生したか否かを判定する脱線判定手段とを備え、閾値算出手段は通常レール走行時に発生する振動による加速度を計測してその実効値を算出し、当該実効値について所定の速度範囲内での実効値に対して余裕係数を乗じた値を脱線検知のための第2閾値として算出して記憶しておき、加速度実効値がそのときの車両速度に対応した第2閾値を超えている状態が所定時間以上継続した場合に脱線発生と判定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
車両速度検出手段を備え鉄道軌道上を走行する車両に搭載され、１つの台車枠に設置された複数の加速度センサから取得したデータに基づいて脱線検知を行う鉄道車両の脱線検知装置であって、
前記加速度センサから取得した上下方向振動の加速度検出値と予め設定された所定の第１閾値とを比較して、車輪の軌道上への着地に伴う衝撃を検出する衝撃検出手段と、
前記加速度センサから取得した上下方向振動の加速度検出値に基づいて所定の時間幅で加速度実効値を算出する実効値算出手段と、
前記実効値算出手段により算出された加速度実効値のうち予め設定された第１所定時間内での実効値に基づいて脱線検知のための第２閾値を算出する閾値算出手段と、
前記実効値算出手段により算出された加速度実効値と前記閾値算出手段により算出された第２閾値とを比較して、脱線が発生したか否かを判定する脱線判定手段と、を備え、
前記閾値算出手段は、通常レール走行時に発生する振動による加速度を計測してその実効値を算出し、当該実効値について、所定の速度範囲内での実効値に対して余裕係数を乗じた値を、前記脱線検知のための第２閾値として算出し、前記車両速度検出手段から取得した速度データと関連させて記憶しておき、
前記実効値算出手段は前記衝撃検出手段が衝撃を検出してから所定時間後に実効値の算出処理を停止し、
前記脱線判定手段は、前記実効値算出手段により算出された加速度実効値がそのときの車両速度に対応した前記第２閾値を超えている状態が第２所定時間以上継続した場合に脱線発生と判定することを特徴とする鉄道車両の脱線検知装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記閾値算出手段は、前記余裕係数を、通常走行時の加速度実効値と脱線時の加速度実効値とを明確に識別できる値に決定することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項３】
前記加速度センサは、台車枠に設置された加速度センサであり、
前記衝撃検出手段は、前記加速度センサが検出した加速度の値と前記第１閾値とを比較して車輪の着地に伴う衝撃を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項４】
前記加速度センサから取得したデータに対して衝撃加速度導出のためのフィルタ処理を行う第１フィルタ手段と、
前記加速度センサから取得したデータに対して実効値導出のためのフィルタ処理を行う第２フィルタ手段と、を備え、
前記衝撃検出手段は、前記第１フィルタ手段によりフィルタ処理されたデータに基づいて車輪の着地に伴う衝撃を検出し、
前記実効値算出手段は、前記第２フィルタ手段によりフィルタ処理されたデータに基づいて加速度実効値を算出することを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項５】
前記第２所定時間は、通常走行中にレール継ぎ目が連続する箇所または分岐器にて事前に取得した衝撃が継続する時間に基づいて設定されることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両の脱線検知装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の脱線検知装置に関し、特に加速度センサから取得した上下方向振動の加速度データに基づいて軌道上を走行する鉄道車両の脱線を検知する脱線検知装置に利用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
走行中の鉄道車両が脱線した場合、重大事故に発展する前に車両を減速させることが有効であり、そのためには脱線発生後速やかに脱線を検知することが必要である。従来、鉄道車両の脱線検知方法や脱線検知装置に関する発明としては、例えば特許文献１や２に記載されているものがある。
【０００３】
このうち、特許文献１に記載されている脱線検知方法は、台車ばねより上の部位の上下方向加速度を二重積分して上下方向変位量を求め、一定時間当たりの上下方向変位量が負でかつその絶対値が所定値以上であるとき、脱線したと検知するようにしたものである。また、特許文献２に記載されている脱線検知装置は、加速度検出手段の出力信号から特定周波数帯の信号を抽出し、特定周波数帯の信号を所定時間ごとに繰り返して積分して、車両振動に応じた積分値を取得し、積分値と所定時間前の積分値との差が所定値を超えたことに基づいて車両の脱線を判定するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第３４５８８７２号公報
特許第３４９９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている脱線検知方法は、台車ばねより上の部位の上下の揺れに着目して脱線を検知するものであるため、地震等脱線に至らずに台車ばねより上の部位が上下方向に大きく変位した場合にも、脱線と誤検知するおそれがある。そのため、脱線と誤判断して急ブレーキをかけることによって車内を移動中の乗客が転倒して怪我をするなど、結果としてブレーキをかけなかった場合よりも大きな事故が発生するおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載されている脱線検知装置は、所定時間ごとに車両振動に応じた積分値を取得し、取得した積分値と所定時間前の積分値との差を算出して所定値を超えたか否か判定することで車両の脱線を検知するもので、所定時間を例えば１秒とすると、検知精度を上げるには、１秒前の所定時間の積分値との差分の算出と比較、２秒前の所定時間の積分値との差分の算出と比較、３秒前の所定時間の積分値との差分の算出と比較、を繰り返し実行する必要がある。その結果、脱線を検知するまでに比較的大きな時間的ロスが発生することがある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、脱線を検知するまでの時間的ロスを短縮することができる鉄道車両の脱線検知装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、誤検知を回避しつつ高い精度で脱線を検知することができる鉄道車両の脱線検知装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、大幅なコストアップを招くことなく脱線検知の機能を車両に装備することができる鉄道車両の脱線検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するため、
車両速度検出手段を備え鉄道軌道上を走行する車両に搭載され、１つの台車枠に設置された複数の加速度センサから取得したデータに基づいて脱線検知を行う鉄道車両の脱線検知装置において、
前記加速度センサから取得した上下方向振動の加速度検出値と予め設定された所定の第１閾値とを比較して、車輪の軌道上への着地に伴う衝撃を検出する衝撃検出手段と、
前記加速度センサから取得した上下方向振動の加速度検出値に基づいて所定の時間幅で加速度実効値を算出する実効値算出手段と、
前記実効値算出手段により算出された加速度実効値のうち予め設定された第１所定時間内での実効値に基づいて脱線検知のための第２閾値を算出する閾値算出手段と、
前記実効値算出手段により算出された加速度実効値と前記閾値算出手段により算出された第２閾値とを比較して、脱線が発生したか否かを判定する脱線判定手段と、を備え、
前記閾値算出手段は、通常レール走行時に発生する振動による加速度を計測してその実効値を算出し、当該実効値について、所定の速度範囲内での実効値に対して余裕係数を乗じた値を、前記脱線検知のための第２閾値として算出し、前記車両速度検出手段から取得した速度データと関連させて記憶しておき、
前記実効値算出手段は前記衝撃検出手段が衝撃を検出してから所定時間後に実効値の算出処理を停止し、
前記脱線判定手段は、前記実効値算出手段により算出された加速度実効値がそのときの車両速度に対応した前記第２閾値を超えている状態が第２所定時間以上継続した場合に脱線発生と判定するように構成したものである。
【０００９】
上記構成を有する鉄道車両の脱線検知装置によれば、脱線が発生してから短時間のうちに、脱線検知の判定を出すことができる。また、誤検知を回避しつつ高い精度で脱線等の車両異常を検知することができる。さらに、車両に搭載されている既存の台車モニタリング装置により収集した加速度データに基づいて脱線検知をすることで、大幅なコストアップを招くことなく脱線検知の機能を車両に装備させることができる。
【００１０】
また、望ましくは、前記閾値算出手段は、前記余裕係数を、通常走行時の加速度実効値と脱線時の加速度実効値とを明確に識別できる値に決定するように構成する。
かかる構成によれば、通常レール走行時の加速度実効値に対して余裕を持たせた閾値で脱線検知の判定をすることができるため、通常レール走行中にレール継ぎ目が連続する箇所または分岐器を走行することで加速度センサから取得した値が大きくなったとしても、誤って脱線と判定するのを回避することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許