特開 2018-98963 鉄道車両転覆検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-98963(P2018-98963A)

(43)【公開日】2018年6月21日

(54)【発明の名称】鉄道車両転覆検知装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20060101AFI20180525BHJP

   B61L 25/04 20060101ALI20180525BHJP

   B61K 13/00 20060101ALI20180525BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 N

   B61L25/04

   B61K13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-243431(P2016-243431)

(22)【出願日】2016年12月15日

(71)【出願人】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信之

(72)【発明者】

【氏名】笹内 崇宏

(72)【発明者】

【氏名】山田 幸一

(72)【発明者】

【氏名】森本 栄一

(72)【発明者】

【氏名】大庭 拓也

(72)【発明者】

【氏名】中川 博史

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA05

5H125CD00

5H125CD02

5H125EE53

5H125EE54

(57)【要約】

【課題】転覆検知精度を向上させることができ、設置コストが安い鉄道車両転覆検知装置を提供すること。
【解決手段】左右加速度を測定する加速度センサ５を鉄道車両１に１個設ける。判定ユニット６は、加速度センサ５により測定された左右加速度が、鉄道車両１の転覆を検知するための左右加速度しきい値を超えても（Ｓ３：ＹＥＳ）、左右加速度の変化であるジャークが、加速度センサ５の故障を検知するためのジャークしきい値未満である場合には（Ｓ４：ＮＯ）、加速度センサ５が故障しているので、転覆検知信号を出力しない。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のレールに沿って走行する鉄道車両の転覆を検知する鉄道車両転覆検知装置において、
前記鉄道車両に設置され、左右加速度を測定する加速度センサと、
前記加速度センサにより測定された左右加速度が、前記鉄道車両の転覆を検知するための所定の左右加速度しきい値を超える条件（ａ）と、前記左右加速度の変化であるジャークが、前記加速度センサの故障を検知するための所定のジャークしきい値未満である条件（ｂ）を満たす場合に、転覆が発生したと判定する判定手段とを有すること
を特徴とする鉄道車両転覆検知装置。

【請求項2】

請求項１に記載する鉄道車両転覆検知装置において、
前記判定手段は、前記条件（ａ）と前記条件（ｂ）に加え、更に、前記左右加速度が、前記加速度センサの測定範囲の限界値であるオーバーレンジしきい値未満である条件（ｃ）を満たした場合に、転覆が発生したと判定すること
を特徴とする鉄道車両転覆検知装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両転覆検知装置において、
前記左右加速度しきい値は、前記鉄道車両の重心が軌間から外れる場合の左右加速度を含むこと
を特徴とする鉄道車両転覆検知装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する鉄道車両転覆検知装置において、
転覆が発生したと前記判定手段が判定した場合に、緊急防護無線を自動的に発報する自動発報装置に転覆検知信号を出力する転覆検知信号出力手段を有すること、
を特徴とする鉄道車両転覆検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の転覆を検知する鉄道車両転覆検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の転覆とは、何らかの原因により、車体に著しい横方向力が加わり、左右何れか一方の車輪にのみ荷重がかかる状態になり、安定限界を超して、鉄道車両が横転することをいう。鉄道車両には、転覆事故が発生したときに乗務員が速やかに列車防護できない場合でも併発事故を防止できるように、鉄道車両の転覆を検知して緊急防護無線を自動で発報する防護無線自動発報装置が搭載されている。緊急防護無線が発報されると、その近くを走行する列車は緊急停止する。そのため、転覆検知精度は、列車の円滑な運行を確保する上で重要である。転覆等の異常を検知する技術は、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、各鉄道車両に２つ以上のセンサユニットが取り付けられており、各センサユニットの測定値データがＡＮＤ論理で処理され、各センサユニットの測定値が共にしきい値以上の値であることが一定時間継続していると判断されるときに、異常と判定することが記載されている。

【0004】

また例えば、特許文献２には、各車両の上下方向、左右方向及び前後方向の加速度で異常加速度が測定された場合に、その測定時点の上下方向、左右方向及び前後方向の加速度を一定時間、メモリに記憶し、このデータに基づいて事故の発生前後の異常の解析を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５４２４７０１号公報

【特許文献2】特許第４９３１７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の特許文献１及び特許文献２記載の技術には、以下の問題があった。
特許文献１記載の技術は、センサ故障による誤検知防止のために、各鉄道車両にセンサユニットを２個以上取り付ける必要があり、センサユニットの設置コストが高かった。しかも、特許文献１記載の技術は、センサユニット毎に測定値としきい値とを比較しており、センサユニットの故障を検知する方法が何も考慮されていなかった。
また、特許文献２記載の技術は、異常加速度に基づいて異常を自動的に判定する方法の記載がなく、測定装置としては良いが鉄道車両の転覆検知装置としては不十分であった。

【0007】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、転覆検知精度を向上させることができ、設置コストが安い鉄道車両転覆検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、次のような構成を有している。
（１）一対のレールに沿って走行する鉄道車両の転覆を検知する鉄道車両転覆検知装置において、前記鉄道車両に設置され、左右加速度を測定する加速度センサと、前記加速度センサにより測定された左右加速度が、前記鉄道車両の転覆を検知するための所定の左右加速度しきい値を超える条件（ａ）と、前記左右加速度の変化であるジャークが、前記加速度センサの故障を検知するための所定のジャークしきい値未満である条件（ｂ）を満たす場合に、転覆が発生したと判定する判定手段とを有することを特徴とする。

【0009】

上記構成では、加速度センサが一対のレールに沿って走行する鉄道車両の左右方向（車幅方向）の加速度（左右加速度）を測定する。加速度センサにより測定される左右加速度と、転覆を検知するための左右加速度しきい値のみで比較して、転覆を検知すると、加速度センサが故障した場合に、転覆を誤検知する恐れがある。加速度センサは、センサ出力部のアンプがショートする等の故障を発生すると、多くの場合、測定値が急変する。上記構成では、加速度センサにより測定される左右加速度が、鉄道車両の転覆を検知するための左右加速度しきい値を超える条件（ａ）を満たしても、左右加速度の変化であるジャークが、加速度センサの故障を検知するためのジャークしきい値以上であり、条件（ｂ）を満たさない場合には、判定手段は転覆が発生したと判定しないので、加速度センサの故障に起因する転覆の誤検知が防止される。よって、上記構成によれば、転覆検知精度を向上させることができる。また、上記構成の鉄道車両転覆検知装置によれば、１個の加速度センサが測定する左右加速度に基づいて鉄道車両の転覆と加速度センサの故障を判断するので、加速度センサを各鉄道車両に１個ずつ設ければ良く、設置コストを安くできる。

【0010】

（２）（１）に記載の構成において、前記判定手段は、前記条件（ａ）と前記条件（ｂ）に加え、更に、前記左右加速度が、前記加速度センサの測定範囲の限界値であるオーバーレンジしきい値未満である条件（ｃ）を満たした場合に、転覆が発生したと判定することが好ましい。

【0011】

例えば、加速度センサは、センサ出力部のアンプがショートする等の故障を発生すると、出力が最大値側に振り切れる。上記構成では、左右加速度が左右加速度しきい値を超える条件（ａ）と、ジャークがジャークしきい値未満である条件（ｂ）を満たす場合でも、左右加速度が、加速度センサの測定範囲の限界値であるオーバーレンジしきい値以上である場合には、判定手段は転覆が発生したと判定しないので、加速度センサの故障に起因する転覆の誤検知が防止される。よって、上記構成によれば、転覆検知精度を向上させることができる。また、加速度センサが測定する左右加速度に基づいて加速度センサの故障を判断するので、転覆検知精度を安価に向上させることができる。

【0012】

（３）（１）又は（２）に記載の構成において、前記左右加速度しきい値は、前記鉄道車両の重心が軌間から外れる場合の左右加速度を含むことが好ましい。

【0013】

一般的に、鉄道車両の転覆限界は、重心に加わる重力と左右方向に加わる横方向力との合力の向きが、レールの垂線を横切るときとされている。しかし、横方向力になる横風が発生しても、鉄道車両は、車体姿勢が変わらない限り、転覆時の左右加速度が発生しない。そのため、上記構成では、横方向力が０で転覆する限界の左右加速度として、鉄道車両の重心が軌間から外れる場合の左右加速度を、内側転覆を検知するための左右加速度しきい値とする。よって、上記構成によれば、停止している鉄道車両の転覆を検知するための左右加速度しきい値を簡単に設定できる。

【0014】

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、転覆が発生したと前記判定手段が判定した場合に、緊急防護無線を自動的に発報する自動発報装置に転覆検知信号を出力する転覆検知信号出力手段を有することが好ましい。

【0015】

上記構成では、転覆の誤検知により緊急防護無線が発報されることが少なくなり、列車を円滑に運行させることができる。

【発明の効果】

【0016】

従って、本発明によれば、転覆検知精度を向上させることができ、設置コストが安い鉄道車両転覆検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る鉄道車両転覆検知装置を適用した鉄道車両を示す図である。

【図2】判定ユニットのブロック図である。

【図3】転覆検知回路の動作を示すフロー図である。

【図4】外側転覆時の左右加速度しきい値の決め方を説明する図である。

【図5】内側転覆時の左右加速度しきい値の決め方を説明する図である。

【図6】通常走行パターンを示す波形図である。

【図7】転覆検知パターンを示す波形図である。

【図8】第１故障パターンを示す波形図である。

【図9】第２故障パターンを示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明に係る鉄道車両転覆検知装置の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る鉄道車両転覆検知装置４（以下「転覆検知装置４」ともいう。）を適用した鉄道車両１を示す図である。以下の説明において、図中右側を車両進行方向に対して右側、図中左側を車両進行方向に対して左側とする。そして、車両左側の車輪３３Ａが車両左側のレール１０Ａに接する位置を第１車輪接触点Ａといい、車両右側の車輪３３Ｂが車両右側のレール１０Ｂに接する位置を第２車輪接触点Ｂといい、第１車輪接触点Ａと第２車輪接触点Ｂとの間の間隔を、軌間Ｇという。

【0020】

鉄道車両１は、車体２の前後に台車３がそれぞれ回転自在に配置されている。台車３は、台車枠３１の車幅方向に車軸３２が架設され、その車軸３２の左右両端部に車輪３３Ａ，３３Ｂが取り付けられている。鉄道車両１は、レール１０Ａ，１０Ｂに沿って走行する際に発生する上下方向の振動が、台車３の枕ばね３４Ａ，３４Ｂと軸ばね３５Ａ，３５Ｂにより吸収される。

【0021】

鉄道車両１には、転覆検知装置４と自動発報装置７が設けられている。転覆検知装置４は、加速度センサ５と判定ユニット（判定手段、転覆検知信号出力手段の一例）６を備える。加速度センサ５は、各鉄道車両１に１個ずつ設置されている。加速度センサ５は、前後いずれか一方の台車３に対応する位置に配設され、鉄道車両１が左右に振動するときの左右加速度を所定のサンプリング間隔で測定する。判定ユニット６は、加速度センサ５により測定された左右加速度を入力し、転覆が発生したか否かを判定する。判定ユニット６は、転覆が発生したと判定すると、自動発報装置７に転覆検知信号を出力する。自動発報装置７は、判定ユニット６から転覆検知信号を入力すると、緊急防護無線を自動的に発報し、付近を走行する列車を緊急停止させる。

【0022】

図２は、判定ユニット６のブロック図である。判定ユニット６は、ローパスフィルタ回路６１と、第１絶対値処理回路６２と、ジャーク算出回路６３と、第２絶対値処理回路６４と、転覆検知回路６５とを備える。

【0023】

ローパスフィルタ回路６１は、加速度センサ５から左右加速度のアナログ信号を入力して、所定周波数以下の成分を抽出する。

【0024】

第１絶対値処理回路６２は、ローパスフィルタ回路６１を通過した左右加速度を絶対値化する。加速度センサ５は、例えば右方向の加速度を正方向の加速度、左方向の加速度を負方向の加速度として検出するので、絶対値処理は、加速度センサ５により測定された左右加速度と左右加速度しきい値とを符号なしで比較するために行う。

【0025】

ジャーク算出回路６３は、ローパスフィルタ回路６１を通過した左右加速度の一定時間内における変化（ジャーク）を算出する。加速度センサ５は、故障したときの多くが、測定値を急変させる。よって、ジャークに基づいて加速度センサ５の故障を検知することができるので、ジャーク算出回路６３を設けてジャークを算出する。

【0026】

第２絶対値処理回路６４は、ジャーク算出回路６３が算出したジャークを絶対値化する。第１絶対値処理回路６２と同様に、ジャークとジャークしきい値との比較を符号無しで行うためである。

【0027】

転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値とジャーク絶対値を用いて転覆が発生したか否かを判定し、転覆が発生したと判定した場合に転覆検知信号を自動発報装置７（図１参照）に出力する。

【0028】

転覆検知回路６５の動作を図３に基づいて具体的に説明する。図３は、転覆検知回路６５の動作を示すフロー図である。
転覆検知回路６５は、ステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）、左右加速度絶対値を第１絶対値処理回路６２から入力して取得する。そして、Ｓ２において、転覆検知回路６５は、ジャーク絶対値を第２絶対値処理回路６４から入力して取得する。

【0029】

そして、Ｓ３において、転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値が左右加速度しきい値を超えるか否かを判断する。ここで、左右加速度しきい値とは、鉄道車両１の転覆を検知するための左右加速度をいう。

【0030】

左右加速度しきい値の決め方を説明する。図４は、外側転覆を説明する図である。図５は、内側転覆を説明する図である。鉄道車両１の転覆は、著しく大きな風圧力や超過遠心力などの横方向力が車体２に加わった場合に、左右一方の車輪（図４では車輪３３Ｂ、図５では車輪３３Ａ）にのみ荷重がかかる状態になり、安全限界を超えて、鉄道車両１が横転する現象をいう。そのため、転覆が発生するかどうかの限界は、鉄道車両１の重心Ｒ１に加わる重力と横方向力との合力の方向が軌間Ｇに収まるか否かによって決定する。すなわち、重心Ｒ１に加わる合力の方向が軌間Ｇより外側に向けば、その方向に鉄道車両１が横転する。よって、転覆の安全限界は、合力の方向（合力の方向がレール面Ｆと交わる作用点Ｅ）が、レールの垂線の上｛図４ではレール１０Ｂ（又は第２車輪接触点Ｂ）、図５ではレール１０Ａ（第１車輪接触点Ａ）｝を横切る時となる。尚、重心Ｒ１は、枕ばね３４Ａ，３４Ｂや軸ばね３５Ａ，３５Ｂのバネ力を考慮して、鉄道車両１の実際の重心Ｒの高さＨに対して１．２５倍の高さ１．２５Ｈとする。

【0031】

重心Ｒ１に加わる重力は、車体２や台車３の質量や乗客によるものであり、変動が小さい。一方、横方向力は、鉄道車両１の走行速度や、横風の風圧力により、大きく変動する。そのため、合力の方向は、主に、横方向力の大きさによって変位する。横方向力の大きさは、左右加速度（左右加速度の絶対値）により認識できる。

【0032】

例えば図４に示すように、鉄道車両１がカーブを走行する場合、鉄道車両１の重心Ｒ１には、カーブ外側（図中右側）に向かって水平面Ｉと平行に、遠心力（横方向力の一例）が加わる。遠心加速度をａ、レール面の傾斜角をθとした場合、鉄道車両１の重心Ｒ１には、レール面Ｆと平行に、大きさがａ×ｃｏｓθの力がカーブ外側に向かって加わる。一方、カーブには、遠心力を抑制するために、カーブ外側のレール１０Ｂをカーブ内側のレール１０Ａより高くしてカントＣが設けられている。そのため、重心Ｒ１には、重心Ｒ１に加わる重力Ｗを１とした場合、大きさが１×ｓｉｎθの力が、レール面Ｆと平行にカーブ内側に向かって加わる。よって、鉄道車両１に加わる超過遠心加速度は、ａ×ｃｏｓθ−１×ｓｉｎθとなる。これより、加速度センサ５が測定する左右加速度が大きくなるほど、遠心加速度ａが大きくなることが分かる。遠心加速度ａが大きくなると、転覆角度（重心Ｒ１と軌間Ｇの中心ＧＡとを結ぶ線Ｌと、重力Ｗと遠心加速度ａとの合力とがなす角度）αが大きくなり、鉄道車両１は、作用点Ｅが第２車輪接触点Ｂ側に移動し、第２車輪接触点Ｂにかかる荷重が第１車輪接触点Ａにかかる荷重より大きくなる。作用点Ｅが第２車輪接触点Ｂよりカーブ外側（軌間Ｇの外側）に移動すると、鉄道車両１は、車輪３３Ａをレール１０Ａ（図１参照）から浮き上がらせ、図中Ｍ１方向に横転し、カーブ外側に転覆する。

【0033】

よって、外側転覆時の左右加速度しきい値は、左右加速度が、重心Ｒ１に加わる重力Ｗと鉄道車両１の図中右方向に加わる遠心加速度ａ（横方向力の一例）との合力の向きが軌間Ｇ（レール１０Ｂの第２車輪接触点Ｂ）より外側（カーブ外向きの外側）に外れるときの左右加速度に決めることができる。尚、外側転覆時の左右加速度しきい値は、地点毎に設定することが望ましい。地点によって転覆する遠心加速度ａが変わるからである。

【0034】

一方、鉄道車両１がカーブで停車し（走行速度が０）、遠心力が発生しない場合に、カーブ外側から鉄道車両１に横風の風圧力が加えられると、図４に示す遠心加速度ａと反対向き（図中左向き）の横方向力が重心Ｒ１に加わる。この場合、重心Ｒ１には、重力Ｗを１とした場合、レール面Ｆと平行に、レール面の傾斜角θによるカーブ内向きの力（１×ｓｉｎθ）と、横風による横方向力とを合わせた力（ａ×ｃｏｓθ）が作用する。この合わせた力（ａ×ｃｏｓθ＋１×ｓｉｎθ）と重力Ｗとの合力の向きがレール１０Ａ（第１車輪接触点Ａ）よりレール内側（図中左側）にずれると、鉄道車両１は、レール内側に向かって横転し、転覆する。

【0035】

よって、内側転覆時の左右加速度しきい値は、左右加速度が、重心Ｒ１に加わる重力Ｗと横風の風圧力（横方向力の一例）との合力の向きが軌間Ｇ（レール１０Ａの第１車輪接触点Ａ）よりカーブ内側に外れるときの左右加速度に決めることができる。

【0036】

以上より、鉄道車両１の重心Ｒ１に加わる重力Ｗと鉄道車両１の左右方向に加わる横方向力との合力の向きが軌間Ｇから外れるときの左右加速度を、鉄道車両１の転覆を検知するための左右加速度しきい値に決めることができる。

【0037】

ここで、横風が発生しても、停車中の鉄道車両１は、車体２の姿勢が図中Ｍ２方向に変わらない限り、左右加速度が発生しない。そのため、内側転覆の左右加速度しきい値は、最終的に、横方向の力が０で転覆する場合の左右加速度と考えることができる。すなわち、図５に示すように、重心Ｒ１が軌間Ｇ（レール１０Ａの第１車輪接触点Ａ）よりカーブ内側に外れる場合の左右加速度を内側転覆時の左右加速度しきい値にすることができる。これによれば、横方向力に関係なく、内側転覆時の左右加速度しきい値を設定することができる。

【0038】

図３に示すように、転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値が左右加速度しきい値以下である場合には（Ｓ３：ＮＯ、図６参照）、正常に走行しているので、Ｓ１に戻る。つまり、転覆検知回路６５は転覆検知信号を出力しない。

【0039】

一方、転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値が左右加速度しきい値を超える場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ４において、ジャーク絶対値がジャークしきい値未満か否かを判断する。ここで、ジャークしきい値とは、加速度センサの故障を検知するためのジャークをいう。加速度センサ５は、正常時には左右加速度が緩やかに変化し、故障時には左右加速度が急変する。そこで、加速度センサ５の故障を検知するために、ジャーク絶対値とジャークしきい値とを比較する。転覆検知回路６５は、ジャーク絶対値がジャークしきい値以上である場合には（Ｓ４：ＮＯ、図８参照）、加速度センサが故障していると考えられるので、Ｓ１に戻る。つまり、転覆検知回路６５は加速度センサ５の故障に起因して転覆検知信号を出力しない。

【0040】

一方、ジャーク絶対値がジャークしきい値未満である場合には、転覆検知回路６５は、Ｓ５において、左右加速度絶対値がオーバーレンジしきい値未満か否かを判断する。ここで、オーバーレンジしきい値とは、加速度センサ５が左右加速度を測定できる測定範囲の限界値をいう。加速度センサ５は、例えばセンサ出力部のアンプがショートすると、出力が最大値側に振り切れ、測定範囲の限界値（上限値）を超える左右加速度を測定する。そこで、加速度センサ５の故障を検知するために、左右加速度絶対値をオーバーレンジしきい値と比較する。転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値がオーバーレンジしきい値以上である場合には（Ｓ５：ＮＯ、図９参照）、加速度センサ５のアンプ等が故障したと考えられるので、Ｓ１に戻る。つまり、転覆検知回路６５は加速度センサ５の故障に起因して転覆検知信号を出力しない。

【0041】

これに対して、転覆検知回路６５は、左右加速度絶対値がオーバーレンジしきい値未満である場合には（Ｓ５：ＹＥＳ、図７参照）、加速度センサ５が故障していない状態で転覆を検知しているので、Ｓ６において、転覆検知信号を自動発報装置７に出力し、処理を終了する。

【0042】

自動発報装置７は、転覆検知信号を入力すると、緊急防護無線を自動的に発報する。緊急防護無線が発報されると、付近を走行する列車が緊急停止し、併発事故が防止される。転覆検知回路６５が、ジャーク絶対値とジャークしきい値との比較、及び、左右加速度絶対値とオーバーレンジしきい値との比較を行うことにより、加速度センサ５の故障に起因する転覆の誤検知を防止するので、付近を走行する列車は、転覆の誤検知により緊急停止しない。

【0043】

以上説明した本実施形態の転覆検知装置４は、一対のレール１０Ａ，１０Ｂに沿って走行する鉄道車両１の転覆を検知する転覆検知装置４において、鉄道車両１に設置され、左右加速度を測定する加速度センサ５と、加速度センサ５により測定された左右加速度（左右加速度絶対値）が、鉄道車両１の転覆を検知するための所定の左右加速度しきい値を超える条件（ａ）（図３のＳ３）と、左右加速度の変化であるジャーク（ジャーク絶対値）が、前記加速度センサの故障を検知するための所定のジャークしきい値未満である条件（ｂ）（図３のＳ４）を満たす場合に（図７参照）、転覆が発生したと判定する判定ユニット６（判定手段の一例）とを有する。

【0044】

本実施形態の転覆検知装置４では、加速度センサ５が一対のレール１０Ａ，１０Ｂに沿って走行する鉄道車両１の左右方向（車幅方向）の加速度（左右加速度）を測定する。加速度センサ５により測定される左右加速度と、転覆を検知するための左右加速度しきい値のみで比較して、転覆を検知すると、加速度センサ５が故障した場合に、転覆を誤検知する恐れがある。加速度センサ５は、センサ出力部のアンプがショートする等の故障を発生すると、多くの場合、測定値が急変する。本実施形態の転覆検知装置４では、加速度センサ５により測定される左右加速度が、鉄道車両１の転覆を検知するための左右加速度しきい値を超える条件（ａ）を満たしても（図３のＳ３：ＹＥＳ）、左右加速度の変化であるジャークが、加速度センサ５の故障を検知するためのジャークしきい値以上であり、条件（ｂ）を満たさない場合には（図３のＳ４：ＮＯ）、判定ユニット６（判定手段の一例）は転覆が発生したと判定しないので、加速度センサ５の故障に起因する転覆の誤検知が防止される。よって、本実施形態の転覆検知装置４によれば、転覆検知精度を向上させることができる。また、本実施形態の転覆検知装置４によれば、１個の加速度センサ５が測定する左右加速度に基づいて鉄道車両１の転覆と加速度センサ５の故障を判断するので、加速度センサ５を各鉄道車両に１個ずつ設ければ良く、設置コストを安くできる。

【0045】

また、本実施形態の転覆検知装置４では、判定ユニット６は、上記条件（ａ）と上記条件（ｂ）に加え、更に、左右加速度（左右加速度絶対値）が、加速度センサ５の測定範囲の限界値であるオーバーレンジしきい値未満である条件（ｃ）（図３のＳ５）を満たした場合に、転覆が発生したと判定する。例えば、加速度センサ５は、センサ出力部のアンプがショートする等の故障を発生すると、出力が最大値側に振り切れる。本実施形態では、左右加速度（の絶対値）が左右加速度しきい値を超える条件（ａ）と、ジャーク（の絶対値）がジャークしきい値未満である条件（ｂ）を満たす場合でも（図３のＳ３：ＹＥＳ、Ｓ４：ＹＥＳ）、左右加速度が、加速度センサの測定範囲の限界値であるオーバーレンジしきい値以上である場合には（図３のＳ５：ＮＯ）、判定ユニット６は転覆が発生したと判定しないので、加速度センサ５の故障に起因する転覆の誤検知が防止される。よって、本実施形態の転覆検知装置４によれば、転覆検知精度を向上させることができる。また、加速度センサ５が測定する左右加速度に基づいて加速度センサ５の故障を判断するので、転覆検知精度を安価に向上させることができる。

【0046】

また、本実施形態の転覆検知装置４は、左右加速度しきい値は、鉄道車両１の重心Ｒ１が軌間Ｇから外れる場合の左右加速度を含む（図５参照）。かかる転覆検知装置４は、停止している鉄道車両１の転覆を検知するための左右加速度しきい値を簡単に設定できる。

【0047】

また、本実施形態の転覆検知装置４は、転覆が発生したと判定した場合に、緊急防護無線を自動的に発報する自動発報装置７に転覆検知信号を出力する判定ユニット６（転覆検知信号出力手段の一例）を有するので（図３のＳ３：ＹＥＳ、Ｓ４：ＹＥＳ、Ｓ５：ＹＥＳ、Ｓ６参照）、転覆の誤検知により緊急防護無線が発報されることが少なくなり、列車を円滑に運行させることができる。

【0048】

従って、本実施形態によれば、転覆検知精度を向上させることができ、設置コストが安い転覆検知装置４を提供することができる。

【0049】

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、加速度センサ５を各鉄道車両１に１個ずつ設置したが、鉄道車両１の前後台車位置に１個ずつ設置して各鉄道車両１に２個ずつ設けても良い。転覆検知装置４は、加速度センサ５が２個になれば、各加速度センサ５の測定値に基づいて転覆を判定する判定結果を比較し、より一層転覆検知精度を向上させることができる。
例えば、転覆検知回路６５は、条件（ｃ）の判断（図３のＳ５）を省略しても良い。
例えば、判定ユニット６は第１及び第２絶対値処理回路６２，６４を省略しても良い。
例えば、鉄道車両１が他の鉄道車両１と連結されて列車を編成する場合には、各鉄道車両１の加速度センサ５を１個の判定ユニット６に接続しても良い。この場合、判定ユニット６は、各加速度センサ５から左右加速度を異なるタイミングで入力し、転覆を検知すると良い。この場合、判定ユニット６を共通化して転覆検知装置４の設置コストを更に安くできる。

【符号の説明】

【0050】

１ 鉄道車両
４ 鉄道車両転覆検知装置
５ 加速度センサ
６ 判定ユニット（判定手段、転覆検知信号出力手段の一例）
７ 自動発報装置
１０Ａ，１０Ｂ レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】