JPH11222128A - 鉄道車両の振動制御系における異常検知方法 - Google Patents
鉄道車両の振動制御系における異常検知方法Info
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- JPH11222128A JPH11222128A JP4433598A JP4433598A JPH11222128A JP H11222128 A JPH11222128 A JP H11222128A JP 4433598 A JP4433598 A JP 4433598A JP 4433598 A JP4433598 A JP 4433598A JP H11222128 A JPH11222128 A JP H11222128A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 左右動アクチュエータを備えた鉄道車両の振
動制御系の異常をソフト的に検知する。 【解決手段】 鉄道車両の台車と車体間に左右方向の車
体振動を抑制するための左右動アクチュエータを備えた
車体振動制御系において、予め設定した時間内で、左右
動アクチュエータへの制御圧力指令値が予め設定した圧
力基準値を超える回数と、左右方向の振動加速度センサ
値が予め設定した加速度基準値を超える回数をそれぞれ
計測し、両方の計測値が基準値を超えた場合を制御系の
フェールとして、制御動作を停止させる。
動制御系の異常をソフト的に検知する。 【解決手段】 鉄道車両の台車と車体間に左右方向の車
体振動を抑制するための左右動アクチュエータを備えた
車体振動制御系において、予め設定した時間内で、左右
動アクチュエータへの制御圧力指令値が予め設定した圧
力基準値を超える回数と、左右方向の振動加速度センサ
値が予め設定した加速度基準値を超える回数をそれぞれ
計測し、両方の計測値が基準値を超えた場合を制御系の
フェールとして、制御動作を停止させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、左右動アクチュエ
ータを備えた鉄道車両の振動制御系の異常をソフト的に
検知するための異常検知方法に関する。
ータを備えた鉄道車両の振動制御系の異常をソフト的に
検知するための異常検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両は、レールの不整により上下
動、ローリング及びヨーイングの振動加速度を受ける。
これらの振動を制御するため、従来は空気ばねやオイル
ダンパの絞りなどを用いた減衰力発生機構とばねから振
動制御装置が構成されていた。また、改良された振動制
御装置として複動型空気圧シリンダを空気圧サーボ弁で
駆動するものや、アクティブ制御を取り入れ全ての周波
数域で乗り心地の改善を図った振動制御装置が開発され
ている。
動、ローリング及びヨーイングの振動加速度を受ける。
これらの振動を制御するため、従来は空気ばねやオイル
ダンパの絞りなどを用いた減衰力発生機構とばねから振
動制御装置が構成されていた。また、改良された振動制
御装置として複動型空気圧シリンダを空気圧サーボ弁で
駆動するものや、アクティブ制御を取り入れ全ての周波
数域で乗り心地の改善を図った振動制御装置が開発され
ている。
【０００３】前記鉄道車両の振動抑制のための車体振動
制御系においては、車体と台車間の左右変位計、上下変
位計、車体の左右加速度計、上下加速度計など各種セン
サや各種弁が用いられている。
制御系においては、車体と台車間の左右変位計、上下変
位計、車体の左右加速度計、上下加速度計など各種セン
サや各種弁が用いられている。
【０００４】この車体振動制御系では、長期の使用にお
いて各種センサの健全性を保つことが制御の正常な状態
を保証する上で重要な要素である。そのため、車体振動
制御系の各種機器の作動状態や故障を早期に検知する方
法の開発が望まれている。
いて各種センサの健全性を保つことが制御の正常な状態
を保証する上で重要な要素である。そのため、車体振動
制御系の各種機器の作動状態や故障を早期に検知する方
法の開発が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】鉄道車両の左右方向の
振動を抑制する方法として、車体と台車の間に左右動ア
クチュエータを設け、圧縮空気を使用して左右方向の振
動を低減する方向に荷重を発生させる車体振動制御系が
ある。この車体振動制御系においては、何らかの原因で
制御に異常が発生した場合には、速やかにその異常を検
知して制御を停止し、車両の安全走行を図ることが重要
である。
振動を抑制する方法として、車体と台車の間に左右動ア
クチュエータを設け、圧縮空気を使用して左右方向の振
動を低減する方向に荷重を発生させる車体振動制御系が
ある。この車体振動制御系においては、何らかの原因で
制御に異常が発生した場合には、速やかにその異常を検
知して制御を停止し、車両の安全走行を図ることが重要
である。
【０００６】本発明は、前記の要望に答えるため、鉄道
車両の台車と車体間に左右方向の車体振動を抑制するた
めの左右動アクチュエータを備えた車体振動制御系にお
いて、制御の異常をソフト的に検知する鉄道車両の振動
制御系における異常検知方法を提供するものである。
車両の台車と車体間に左右方向の車体振動を抑制するた
めの左右動アクチュエータを備えた車体振動制御系にお
いて、制御の異常をソフト的に検知する鉄道車両の振動
制御系における異常検知方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、種々と研究の結果、走行中の車体の左
右振動を監視し、その振動が異常のパターンと一致すれ
ば制御異常と判断し制御を停止して車両を安全な状態に
すればよいことを知見した。本出願の鉄道車両の振動制
御系における異常検知方法は、前記知見に基づいて、次
のように構成される。
を達成するため、種々と研究の結果、走行中の車体の左
右振動を監視し、その振動が異常のパターンと一致すれ
ば制御異常と判断し制御を停止して車両を安全な状態に
すればよいことを知見した。本出願の鉄道車両の振動制
御系における異常検知方法は、前記知見に基づいて、次
のように構成される。
【０００８】（１） 鉄道車両の台車と車体間に左右方
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内
で、左右動アクチュエータへの制御圧力指令値が予め設
定した圧力基準値を超え、かつ左右方向の振動加速度セ
ンサ値が予め設定した加速度基準値を超える現象が、予
め設定した回数に連続して達した場合を制御系のフェー
ルとして、制御動作を停止させる。
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内
で、左右動アクチュエータへの制御圧力指令値が予め設
定した圧力基準値を超え、かつ左右方向の振動加速度セ
ンサ値が予め設定した加速度基準値を超える現象が、予
め設定した回数に連続して達した場合を制御系のフェー
ルとして、制御動作を停止させる。
【０００９】（２） 鉄道車両の台車と車体間に左右方
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内
で、左右動アクチュエータへの制御圧力指令値と左右方
向の振動加速度センサ値が共に予め設定した基準値を超
え、かつ制御圧力指令値の向きが、そのときの左右方向
の振動加速度センサ値を拡大する方向に左右アクチュエ
ータ力を発生し、ある一定範囲の時間継続する現象を計
測し、連続してある回数の基準値を超えた場合に制御系
のフェールとして、制御動作を停止させる。
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内
で、左右動アクチュエータへの制御圧力指令値と左右方
向の振動加速度センサ値が共に予め設定した基準値を超
え、かつ制御圧力指令値の向きが、そのときの左右方向
の振動加速度センサ値を拡大する方向に左右アクチュエ
ータ力を発生し、ある一定範囲の時間継続する現象を計
測し、連続してある回数の基準値を超えた場合に制御系
のフェールとして、制御動作を停止させる。
【００１０】（３） 鉄道車両の台車と車体間に左右方
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内に
おける左右方向振動加速度の最大値と最小値を求める計
測を複数回繰り返し、その予め設定した複数回の時間枠
内で計測した最大値と最小値を用いて、振れ幅の最大値
を求める演算を行い、その振れ幅の最大値が予め設定し
た基準値を超える回数が複数回続いた場合を制御系のフ
ェールとして、制御動作を停止させる。
向の車体振動を抑制するための左右動アクチュエータを
備えた車体振動制御系において、予め設定した時間内に
おける左右方向振動加速度の最大値と最小値を求める計
測を複数回繰り返し、その予め設定した複数回の時間枠
内で計測した最大値と最小値を用いて、振れ幅の最大値
を求める演算を行い、その振れ幅の最大値が予め設定し
た基準値を超える回数が複数回続いた場合を制御系のフ
ェールとして、制御動作を停止させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施による車体振動制御
系の異常検知は、図１に示す車体の左右方向振動制御の
システムにより、図２に示すプログラム全体のアルゴリ
ズムにおけるフェール検知のルーチンとして行われる。
以下に、そのフェール検知について詳細に説明する。な
お、説明中のフェール検知基準の各数値は一例であり、
車両や軌道あるいは運用の考え方により調整すべきもの
であり、ここで示した値に限定するものではない。そし
て、ソフト的フェール検知として制御状態の異常を、次
の３種類の方法（サブルーチン）で独立して監視するこ
とにより、車体振動制御系としての信頼性を向上させ得
る。
系の異常検知は、図１に示す車体の左右方向振動制御の
システムにより、図２に示すプログラム全体のアルゴリ
ズムにおけるフェール検知のルーチンとして行われる。
以下に、そのフェール検知について詳細に説明する。な
お、説明中のフェール検知基準の各数値は一例であり、
車両や軌道あるいは運用の考え方により調整すべきもの
であり、ここで示した値に限定するものではない。そし
て、ソフト的フェール検知として制御状態の異常を、次
の３種類の方法（サブルーチン）で独立して監視するこ
とにより、車体振動制御系としての信頼性を向上させ得
る。
【００１２】（１） 第１の判定基準は、ｔ1秒間内に
制御圧力指令値（最大値Ｐ−最小値ｐ；ピークｔｏピー
ク）の値が圧力基準値Ｐ1（気圧）より大きく、かつ左
右振動加速度（Ｏ−ｐ；零ｔｏピーク）の値が加速度基
準値Ａ1（Ｇ）より大きい現象がＮ1回連続して発生する
と制御異常と判断する。
制御圧力指令値（最大値Ｐ−最小値ｐ；ピークｔｏピー
ク）の値が圧力基準値Ｐ1（気圧）より大きく、かつ左
右振動加速度（Ｏ−ｐ；零ｔｏピーク）の値が加速度基
準値Ａ1（Ｇ）より大きい現象がＮ1回連続して発生する
と制御異常と判断する。
【００１３】（２） 第２の判定基準は、制御圧力指令
値（Ｐ−ｐ）の値が圧力基準値Ｐ2（気圧）より大き
く、かつ左右振動加速度（Ｏ−ｐ）の値が加速度基準値
Ａ2（Ｇ）より大きく、更に制御圧力指令の向きが、そ
のときの左右振動加速度の大きさを拡大する方向である
状態がｔ2秒以上ｔ3秒以下の間継続する現象がｔ4秒間
内にＮ2回発生すると制御異常と判断する。
値（Ｐ−ｐ）の値が圧力基準値Ｐ2（気圧）より大き
く、かつ左右振動加速度（Ｏ−ｐ）の値が加速度基準値
Ａ2（Ｇ）より大きく、更に制御圧力指令の向きが、そ
のときの左右振動加速度の大きさを拡大する方向である
状態がｔ2秒以上ｔ3秒以下の間継続する現象がｔ4秒間
内にＮ2回発生すると制御異常と判断する。
【００１４】（３） 第３の判定基準は、ｔ5秒間に左
右振動加速度（Ｏ−ｐ）の値が、加速度基準値Ａ
3（Ｇ）より大きい現象がＮ3回発生すると制御異常と判
断する。
右振動加速度（Ｏ−ｐ）の値が、加速度基準値Ａ
3（Ｇ）より大きい現象がＮ3回発生すると制御異常と判
断する。
【００１５】前記（１）のサブルーチン制御異常検知１
のアルゴリズムを図３に基づいて説明する。この検知方
法は、ｔ1秒間における左右振動加速度の最大値を監視
することにより、広範囲の異常振動を発生する空気ばね
共振点以上の高周波の異常振動も検出可能である。その
方法は、まず左右方向の振動加速度センサの値を読み込
み、この左右振動加速度の絶対値を計算し、左右振動加
速度（Ｏ−ｐ）の値の最大値が出れば順次このデータを
更新し、それと同時に圧力指令値の最大値と最小値も更
新する。このようなピーク値を基準値と比較し、圧力指
令の基準値Ｐ1（気圧）を超え、かつ左右振動加速度の
基準値Ａ1（Ｇ）を超えた場合、検知カウンタを１加算
し、同様の現象が後続のｔ1秒間内に連続してＮ1回発生
した場合にエラーコードを設定し、メインルーチンに受
け渡すようにしたアルゴリズムである。
のアルゴリズムを図３に基づいて説明する。この検知方
法は、ｔ1秒間における左右振動加速度の最大値を監視
することにより、広範囲の異常振動を発生する空気ばね
共振点以上の高周波の異常振動も検出可能である。その
方法は、まず左右方向の振動加速度センサの値を読み込
み、この左右振動加速度の絶対値を計算し、左右振動加
速度（Ｏ−ｐ）の値の最大値が出れば順次このデータを
更新し、それと同時に圧力指令値の最大値と最小値も更
新する。このようなピーク値を基準値と比較し、圧力指
令の基準値Ｐ1（気圧）を超え、かつ左右振動加速度の
基準値Ａ1（Ｇ）を超えた場合、検知カウンタを１加算
し、同様の現象が後続のｔ1秒間内に連続してＮ1回発生
した場合にエラーコードを設定し、メインルーチンに受
け渡すようにしたアルゴリズムである。
【００１６】実際の波形例を示すと図６のようになる。
この検知ルーチンの特徴は、図７のような高周波振動の
異常パターンも検知できること、また図８のような片側
に片寄った異常振動のパターンも検出でき、広いパター
ンの異常波形をカバーできる点である。
この検知ルーチンの特徴は、図７のような高周波振動の
異常パターンも検知できること、また図８のような片側
に片寄った異常振動のパターンも検出でき、広いパター
ンの異常波形をカバーできる点である。
【００１７】前記（２）のサブルーチン制御異常検知２
のアルゴリズムを図４に基づいて説明する。この検知方
法は、左右振動加速度がある程度大きくなったとき、加
速度の向きと出力信号の向きを監視し、かつ周波数も監
視して制御しないときの小さな振動を助長して大きくし
てしまう逆制御のような制御異常を検知することにあ
る。その方法は、まず圧力指令値の絶対値が基準値Ｐ2
（気圧）を超え、かつ左右振動加速度の絶対値が基準値
Ａ2（Ｇ）を超え、更に圧力指令値が左右振動加速度を
拡大する方向か否かを制御周期ごとに判断し、左右振動
加速度を大きくする方向の場合は、ｔ2秒以上ｔ3秒以下
の間、前記の条件を満たしていたか、どうかを判断し、
満たしている場合は１回現象が生じたとして検知カウン
ト（Ａ）を１増加させる。ここで、ｔ2秒以上ｔ3秒以下
の時間幅Ｔを設定したのは、ｔ2秒以下の短い瞬間、ノ
イズなどで圧力指令値と加速度の向きが一致しても、空
圧アクチュエータは瞬間的には反応せず、制御に大きな
悪影響はないからであり、またｔ3秒以上の長時間発生
しても、車体と空気ばね系の共振周波数（１〜３Ｈｚ前
後）の振動を助長することはなく、大きな悪影響は及ば
さないからである。すなわち、共振周波数の１〜３Ｈｚ
前後で逆制御する場合を検知対象として抽出する。
のアルゴリズムを図４に基づいて説明する。この検知方
法は、左右振動加速度がある程度大きくなったとき、加
速度の向きと出力信号の向きを監視し、かつ周波数も監
視して制御しないときの小さな振動を助長して大きくし
てしまう逆制御のような制御異常を検知することにあ
る。その方法は、まず圧力指令値の絶対値が基準値Ｐ2
（気圧）を超え、かつ左右振動加速度の絶対値が基準値
Ａ2（Ｇ）を超え、更に圧力指令値が左右振動加速度を
拡大する方向か否かを制御周期ごとに判断し、左右振動
加速度を大きくする方向の場合は、ｔ2秒以上ｔ3秒以下
の間、前記の条件を満たしていたか、どうかを判断し、
満たしている場合は１回現象が生じたとして検知カウン
ト（Ａ）を１増加させる。ここで、ｔ2秒以上ｔ3秒以下
の時間幅Ｔを設定したのは、ｔ2秒以下の短い瞬間、ノ
イズなどで圧力指令値と加速度の向きが一致しても、空
圧アクチュエータは瞬間的には反応せず、制御に大きな
悪影響はないからであり、またｔ3秒以上の長時間発生
しても、車体と空気ばね系の共振周波数（１〜３Ｈｚ前
後）の振動を助長することはなく、大きな悪影響は及ば
さないからである。すなわち、共振周波数の１〜３Ｈｚ
前後で逆制御する場合を検知対象として抽出する。
【００１８】実際の波形例を示すと図９のようになる。
制御出力指令の向きと加速度の向きが逆で、制御出力指
令の向きがそのときの加速度の大きさを拡大する方向に
あり、それぞれが基準値を超えたときの継続時間Ｔを、
ｔ2＜Ｔ＜ｔ3の範囲に限定しているが、例えばｔ2＝
０．１２５秒、ｔ3＝１秒を設定すると、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すように、異常振動の周波数ｆ（＝
１／２Ｔ）は、約０．５Ｈｚ＜ｆ＜４Ｈｚの範囲を検出
することになる。
制御出力指令の向きと加速度の向きが逆で、制御出力指
令の向きがそのときの加速度の大きさを拡大する方向に
あり、それぞれが基準値を超えたときの継続時間Ｔを、
ｔ2＜Ｔ＜ｔ3の範囲に限定しているが、例えばｔ2＝
０．１２５秒、ｔ3＝１秒を設定すると、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すように、異常振動の周波数ｆ（＝
１／２Ｔ）は、約０．５Ｈｚ＜ｆ＜４Ｈｚの範囲を検出
することになる。
【００１９】前記（３）のサブルーチン制御異常検知３
のアルゴリズムを図５に基づいて説明する。この検知方
法は、左右振動加速度の基準値（最大値）が発生する前
に異常振動を検知し制御を停止することにある。その方
法は、まず図１１に示すように、過去３×ｔ5秒での左
右振動加速度の最大値及び最小値を決める。この過去３
×ｔ5秒の３は、２または更に大きな自然数でもよい。
このとき、ピーク値発生時の時刻も記録し、ｔ5秒なる
時間枠の境界で検出したピークを除外し、境界をまたい
で同じピーク値が使用されるのを防止した状態で、各時
間枠内での最大値Ａ、Ｂ、Ｃにおける最大値をＸとし、
また各時間枠内での最小値ａ、ｂ、ｃにおける最小値を
ｘとし、（最大値Ｘ−最小値ａ）と（最大値Ａ−最小値
ｘ）を比較し、大きい方を左右振動加速度（Ｐ−ｐ）値
とする。
のアルゴリズムを図５に基づいて説明する。この検知方
法は、左右振動加速度の基準値（最大値）が発生する前
に異常振動を検知し制御を停止することにある。その方
法は、まず図１１に示すように、過去３×ｔ5秒での左
右振動加速度の最大値及び最小値を決める。この過去３
×ｔ5秒の３は、２または更に大きな自然数でもよい。
このとき、ピーク値発生時の時刻も記録し、ｔ5秒なる
時間枠の境界で検出したピークを除外し、境界をまたい
で同じピーク値が使用されるのを防止した状態で、各時
間枠内での最大値Ａ、Ｂ、Ｃにおける最大値をＸとし、
また各時間枠内での最小値ａ、ｂ、ｃにおける最小値を
ｘとし、（最大値Ｘ−最小値ａ）と（最大値Ａ−最小値
ｘ）を比較し、大きい方を左右振動加速度（Ｐ−ｐ）値
とする。
【００２０】そして、この左右振動加速度（Ｐ−ｐ）値
が基準値Ａ3（Ｇ）を超えたか否かを判断し、基準値Ａ3
（Ｇ）を超えている場合は、検知カウンタを１増加させ
る。すなわち、３×ｔ5秒内でＮ3回、この現象が発生し
たときフェールとみなす。Ｎ3であればエラーコードを
設定する。基準値Ａ3（Ｇ）を超えていない場合は、検
知カウンタを零にリセットする。最後に、最大値Ｂ、最
小値ｂを最大値Ｃ、最小値ｃに、最大値Ａ、最小値ａを
最大値Ｂ、最小値ｂにそれぞれ更新しメインルーチンに
もどる。
が基準値Ａ3（Ｇ）を超えたか否かを判断し、基準値Ａ3
（Ｇ）を超えている場合は、検知カウンタを１増加させ
る。すなわち、３×ｔ5秒内でＮ3回、この現象が発生し
たときフェールとみなす。Ｎ3であればエラーコードを
設定する。基準値Ａ3（Ｇ）を超えていない場合は、検
知カウンタを零にリセットする。最後に、最大値Ｂ、最
小値ｂを最大値Ｃ、最小値ｃに、最大値Ａ、最小値ａを
最大値Ｂ、最小値ｂにそれぞれ更新しメインルーチンに
もどる。
【００２１】このような複数の時間枠（ｔ5）に渡る左
右振動加速度の振れ幅（Ｐ−ｐ）値の決め方を採用した
のは下記の理由による。すなわち、曲線の入口・出口な
どで、左右振動加速度の振動成分に遠心力による定常成
分が付加されるため、図１２（ａ）のような波形が現れ
る。このような場合、例えば検知の時間枠（ｔ5）を一
つのみで最大・最小の振れ幅を決定するとすれば、図１
２（ｂ）の時間枠の場合では（Ｐ−ｐ）値は小さいが、
図１２（ｃ）の時間枠の場合では（Ｐ−ｐ）値は大きく
なり再現性がない。しかし、本発明のようにｔ5の複数
枠で振れ幅を決定すれば、長い時間の最大・最小となる
ので再現性のある値が得られる。
右振動加速度の振れ幅（Ｐ−ｐ）値の決め方を採用した
のは下記の理由による。すなわち、曲線の入口・出口な
どで、左右振動加速度の振動成分に遠心力による定常成
分が付加されるため、図１２（ａ）のような波形が現れ
る。このような場合、例えば検知の時間枠（ｔ5）を一
つのみで最大・最小の振れ幅を決定するとすれば、図１
２（ｂ）の時間枠の場合では（Ｐ−ｐ）値は小さいが、
図１２（ｃ）の時間枠の場合では（Ｐ−ｐ）値は大きく
なり再現性がない。しかし、本発明のようにｔ5の複数
枠で振れ幅を決定すれば、長い時間の最大・最小となる
ので再現性のある値が得られる。
【００２２】
【実施例】本発明の異常検知方法を実施するための鉄道
車両の左右振動制御のシステム構成を図１に示す。車体
８と台車９の間に車体の左右方向に働く左右動アクチュ
エータ１を設置する。この左右動アクチュエータ１には
左右室にそれぞれ通じる流量制御弁２が設けられてい
る。この流量制御弁２の左右室に圧縮空気を供給するた
め、空気元溜３との間を空気配管６により接続されてい
る。そして、制御器５からの制御信号により各流量制御
弁２を開閉して圧縮空気の流れを制御して左右動アクチ
ュエータ１を左右方向に動かすように構成されている。
更に、流量制御弁２と空気元溜３との間を接続する空気
配管６の途中には無加圧時に弁が閉じる締切り電磁弁４
が設けられている。この締切り電磁弁４は制御器５との
間を電気配線７により接続され、流量制御弁の空気の流
れを確実に遮断するためのもので、制御ソフトにより弁
を閉じるようになっている。
車両の左右振動制御のシステム構成を図１に示す。車体
８と台車９の間に車体の左右方向に働く左右動アクチュ
エータ１を設置する。この左右動アクチュエータ１には
左右室にそれぞれ通じる流量制御弁２が設けられてい
る。この流量制御弁２の左右室に圧縮空気を供給するた
め、空気元溜３との間を空気配管６により接続されてい
る。そして、制御器５からの制御信号により各流量制御
弁２を開閉して圧縮空気の流れを制御して左右動アクチ
ュエータ１を左右方向に動かすように構成されている。
更に、流量制御弁２と空気元溜３との間を接続する空気
配管６の途中には無加圧時に弁が閉じる締切り電磁弁４
が設けられている。この締切り電磁弁４は制御器５との
間を電気配線７により接続され、流量制御弁の空気の流
れを確実に遮断するためのもので、制御ソフトにより弁
を閉じるようになっている。
【００２３】車両の振動を抑制するためのシステムは、
車体８に上下方向及び左右方向の振動を計測するための
加速度計１０が設置されており、加速度計１０の計測値
は制御器５に入力され、その振動を抑制するための演算
を実行し、その結果の制御出力を各流量制御弁２に出力
するように構成されている。
車体８に上下方向及び左右方向の振動を計測するための
加速度計１０が設置されており、加速度計１０の計測値
は制御器５に入力され、その振動を抑制するための演算
を実行し、その結果の制御出力を各流量制御弁２に出力
するように構成されている。
【００２４】前記構成からなるシステムを制御するため
のプログラムの全体のアルゴリズムを図２に示す。ま
ず、加速度計１０からの左右振動加速度の検出値を制御
器５に入力してＡ／Ｄ変換し、ローパスフィルタを通し
て前記した本発明の実施によるフェール検知のルーチン
においてフェールが発生したか否かを判断する。フェー
ルがあれば、制御器５からの制御出力により締切り電磁
弁４を閉じ左右動アクチュエータ１への圧力空気の供給
を遮断し、制御を中止する。また、フェールの発生がな
ければ、制御演算を行い、その演算結果を左右の流量制
御弁に出力して左右動アクチュエータの振動を低減させ
る方向に加圧し、振動を低減させる。
のプログラムの全体のアルゴリズムを図２に示す。ま
ず、加速度計１０からの左右振動加速度の検出値を制御
器５に入力してＡ／Ｄ変換し、ローパスフィルタを通し
て前記した本発明の実施によるフェール検知のルーチン
においてフェールが発生したか否かを判断する。フェー
ルがあれば、制御器５からの制御出力により締切り電磁
弁４を閉じ左右動アクチュエータ１への圧力空気の供給
を遮断し、制御を中止する。また、フェールの発生がな
ければ、制御演算を行い、その演算結果を左右の流量制
御弁に出力して左右動アクチュエータの振動を低減させ
る方向に加圧し、振動を低減させる。
【００２５】なお、フェール検知のアルゴリズムは、前
記「発明の実施の形態」において詳記したように、３種
類の制御異常検知の方法があり、その中から少なくとも
１つを選んで制御を実施する。また、２種類あるいは３
種類のサブルーチンを順次行ってフェール検知すること
もできる。
記「発明の実施の形態」において詳記したように、３種
類の制御異常検知の方法があり、その中から少なくとも
１つを選んで制御を実施する。また、２種類あるいは３
種類のサブルーチンを順次行ってフェール検知すること
もできる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、鉄道車両の振動制御装置の制
御演算を行うソフトのルーチンの中に異常検知のための
ルーチンを設け、走行中の車体の左右振動を監視し、そ
の振動が異常パターンと一致すれば、制御異常と判断し
制御を停止するルーチン、また振動の異常と制御出力の
方向をソフト的に監視し、方向が不一致の場合は制御異
常と判断し制御を停止するルーチンを入れ、これらのル
ーチンにより異常を検知した場合、制御に使用する圧縮
空気の供給回路を速やかに遮断して制御を停止させ、車
両の安全走行を確保することができる。
御演算を行うソフトのルーチンの中に異常検知のための
ルーチンを設け、走行中の車体の左右振動を監視し、そ
の振動が異常パターンと一致すれば、制御異常と判断し
制御を停止するルーチン、また振動の異常と制御出力の
方向をソフト的に監視し、方向が不一致の場合は制御異
常と判断し制御を停止するルーチンを入れ、これらのル
ーチンにより異常を検知した場合、制御に使用する圧縮
空気の供給回路を速やかに遮断して制御を停止させ、車
両の安全走行を確保することができる。
【図１】本発明を実施するための鉄道車両の振動制御系
における構成の一例を示す説明図である。
における構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の振動制御系による制御のプログラム全体
のアルゴリズムである。
のアルゴリズムである。
【図３】本発明の実施によるサブルーチン制御異常検知
１のアルゴリズムである。
１のアルゴリズムである。
【図４】本発明の実施によるサブルーチン制御異常検知
２のアルゴリズムである。
２のアルゴリズムである。
【図５】本発明の実施によるサブルーチン制御異常検知
３のアルゴリズムである。
３のアルゴリズムである。
【図６】サブルーチン制御異常検知１の検知波形例を示
す線図で、（ａ）は左右振動加速度、（ｂ）は制御出力
指令である。
す線図で、（ａ）は左右振動加速度、（ｂ）は制御出力
指令である。
【図７】サブルーチン制御異常検知１で検知できる高周
波異常波形例を示す線図で、（ａ）は左右振動加速度、
（ｂ）は制御出力指令である。
波異常波形例を示す線図で、（ａ）は左右振動加速度、
（ｂ）は制御出力指令である。
【図８】サブルーチン制御異常検知１で検知できる片寄
り異常波形例を示す線図で、（ａ）は左右振動加速度、
（ｂ）は制御出力指令である。
り異常波形例を示す線図で、（ａ）は左右振動加速度、
（ｂ）は制御出力指令である。
【図９】サブルーチン制御異常検知２の検知波形例を示
す線図で、（ａ）は左右振動加速度、（ｂ）は制御出力
指令、（ｃ）は制御出力指令の向きがそのときの左右振
動加速度の大きさを拡大する方向になる時間、（ｄ）は
継続時間Ｔ（ｔ2＜Ｔ＜ｔ3）を満足するものである。
す線図で、（ａ）は左右振動加速度、（ｂ）は制御出力
指令、（ｃ）は制御出力指令の向きがそのときの左右振
動加速度の大きさを拡大する方向になる時間、（ｄ）は
継続時間Ｔ（ｔ2＜Ｔ＜ｔ3）を満足するものである。
【図１０】サブルーチン制御異常検知２の検知対象周波
数を示す説明図で、（ａ）は周波数ｆ＝１／２Ｔ（正弦
波）、（ｂ）はｔ2＜Ｔ＜ｔ3（検知基準）である。
数を示す説明図で、（ａ）は周波数ｆ＝１／２Ｔ（正弦
波）、（ｂ）はｔ2＜Ｔ＜ｔ3（検知基準）である。
【図１１】サブルーチン制御異常検知３における左右振
動の最大値・最小値の考え方を示す説明図である。
動の最大値・最小値の考え方を示す説明図である。
【図１２】サブルーチン制御異常検知３の最大・最小値
を決める時間枠を複数化しないときに生じる課題を示す
説明図で、（ａ）は曲線の入口・出口などで現れる波
形、（ｂ）は制御圧力指令（Ｐ−ｐ）値が小さくなる時
間枠の取り方の場合、（ｃ）は制御圧力指令（Ｐ−ｐ）
値が大きくなる時間枠の取り方の場合である。
を決める時間枠を複数化しないときに生じる課題を示す
説明図で、（ａ）は曲線の入口・出口などで現れる波
形、（ｂ）は制御圧力指令（Ｐ−ｐ）値が小さくなる時
間枠の取り方の場合、（ｃ）は制御圧力指令（Ｐ−ｐ）
値が大きくなる時間枠の取り方の場合である。
【符号の説明】 １ アクチュエータ ２ 流量制御弁 ３ 空気元溜 ４ 締切り電磁弁 ５ 制御器 ６ 空気配管 ７ 電気配線 ８ 車体 ９ 台車 １０ 加速度計
フロントページの続き (72)発明者 石原 広一郎 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 玉生 士人 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄道車両の台車と車体間に左右方向の車
体振動を抑制するための左右動アクチュエータを備えた
車体振動制御系において、予め設定した時間内で、左右
動アクチュエータへの制御圧力指令値が予め設定した圧
力基準値を超え、かつ左右方向の振動加速度センサ値が
予め設定した加速度基準値を超える現象が、予め設定し
た回数に連続して達した場合を制御系のフェールとし
て、制御動作を停止させることを特徴とする鉄道車両の
振動制御系における異常検知方法。 - 【請求項２】 鉄道車両の台車と車体間に左右方向の車
体振動を抑制するための左右動アクチュエータを備えた
車体振動制御系において、予め設定した時間内で左右動
アクチュエータへの制御圧力指令値と左右方向の振動加
速度センサ値が共に予め設定した基準値を超え、かつ制
御圧力指令値の向きが、そのときの左右方向の振動加速
度センサ値を拡大する方向に左右動アクチュエータ力を
発生し、ある一定範囲の時間継続する現象を計測し、連
続してある回数の基準値を超えた場合に制御系のフェー
ルとして、制御動作を停止させることを特徴とする鉄道
車両の振動制御系における異常検知方法。 - 【請求項３】 鉄道車両の台車と車体間に左右方向の車
体振動を抑制するための左右動アクチュエータを備えた
車体振動制御系において、予め設定した時間内における
左右方向振動加速度の最大値と最小値を求める計測を複
数回繰り返し、その予め設定した複数回の時間枠内で計
測した最大値と最小値を用いて、振れ幅の最大値を求め
る演算を行い、その振れ幅の最大値が予め設定した基準
値を超える回数が複数回続いた場合を制御系のフェール
として、制御動作を停止させることを特徴とする鉄道車
両の振動制御系における異常検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04433598A JP3338648B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 鉄道車両の振動制御系における異常検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04433598A JP3338648B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 鉄道車両の振動制御系における異常検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11222128A true JPH11222128A (ja) | 1999-08-17 |
| JP3338648B2 JP3338648B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=12688656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04433598A Expired - Lifetime JP3338648B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 鉄道車両の振動制御系における異常検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338648B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005538669A (ja) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | ボンバルディール トランスポーテイション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置 |
| JP2006327529A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 車体振動制御装置及び車体振動制御方法 |
| JP2011136631A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Hitachi Automotive Systems Ltd | サスペンション制御装置診断方法 |
| JP2012502837A (ja) * | 2008-09-19 | 2012-02-02 | ボンバルディア トランスポーテイション ゲーエムベーハー | 特に鉄道車両用の不安定モニタリングデバイスおよびシステム |
| WO2012026102A1 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | 住友金属工業株式会社 | 鉄道車両の振動抑制装置 |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP04433598A patent/JP3338648B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005538669A (ja) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | ボンバルディール トランスポーテイション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置 |
| JP4827412B2 (ja) * | 2002-09-05 | 2011-11-30 | ボンバルディール トランスポーテイション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置 |
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| CN103097224A (zh) * | 2010-08-25 | 2013-05-08 | 新日铁住金株式会社 | 铁路车辆的振动抑制装置 |
| JP5408358B2 (ja) * | 2010-08-25 | 2014-02-05 | 新日鐵住金株式会社 | 鉄道車両の振動抑制装置 |
| KR101388298B1 (ko) * | 2010-08-25 | 2014-04-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 철도 차량의 진동 억제 장치 |
| US8807049B2 (en) | 2010-08-25 | 2014-08-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Vibration suppression device for railway vehicle |
| TWI449642B (zh) * | 2010-08-25 | 2014-08-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Vibration Suppression Device for Railway Vehicles |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3338648B2 (ja) | 2002-10-28 |
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