特許 6444215 空気ばね異常検知システム、鉄道車両、および空気ばね異常検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6444215

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】空気ばね異常検知システム、鉄道車両、および空気ばね異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/10 20060101AFI20181217BHJP

   B60G 17/052 20060101ALI20181217BHJP

   B60G 17/018 20060101ALI20181217BHJP

   B60L 3/00 20060101ALI20181217BHJP

   G01M 17/007 20060101ALI20181217BHJP

   B60G 99/00 20100101ALN20181217BHJP

   G01M 17/04 20060101ALN20181217BHJP

【ＦＩ】

   B61F5/10 C

   B60G17/052

   B60G17/018

   B60L3/00 N

   G01M17/007 J

   !B60G99/00

   !G01M17/04

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-36910(P2015-36910)

(22)【出願日】2015年2月26日

(65)【公開番号】特開2016-159643(P2016-159643A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2017年12月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】特許業務法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯島 仁

(72)【発明者】

【氏名】今井 直人

【審査官】 伊藤 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３１１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１６４３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０１５１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５５８２８９２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｆ ５／１０

Ｇ０１Ｍ １７／００

Ｂ６０Ｇ １７／０１８

Ｂ６０Ｇ １７／０５２

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｇ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車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、
前記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、
前記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、
前記空気ばねが異常であるか否か判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段によって空気ばねが異常であると判定された場合に異常報知信号を出力する信号出力手段と、を備え、
前記第一判断手段は、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、の差である対角圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一対角閾値を上回る場合に、あるいは、当該対角圧力差が所定の第二対角閾値を上回る場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記第二判断手段は、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、の差である左右圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一左右閾値を上回る場合に、あるいは、当該左右圧力差が所定の第二左右閾値を上回る場合に、前記左右方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記異常判定手段は、
前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きくないと判断された場合と、前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きいと判断され、かつ、前記第二判断手段によって左右方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定することを特徴とする空気ばね異常検知システム。

【請求項2】

前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記第三判断手段によって対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定することを特徴とする請求項１に記載の空気ばね異常検知システム。

【請求項3】

前記車体の走行速度が所定の低速範囲内であるか否か判断する第四判断手段と、
前記対角アンバランス状態が前記アンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第五判断手段と、を備え、
前記異常判定手段は、
前記第四判断手段によって車体の走行速度が前記低速範囲内であると判断され、かつ、前記第五判断手段によって対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定することを特徴とする請求項２に記載の空気ばね異常検知システム。

【請求項4】

停車中であるか否か判断する第六判断手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記第六判断手段によって停車中であると判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の空気ばね異常検知システム。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一項に記載の空気ばね異常検知システムと、
前記信号出力手段からの異常報知信号を受信した場合に、前記空気ばねの異常を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする鉄道車両。

【請求項6】

車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車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方法であって、
前記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工程と、
前記第一判断工程で対角方向のアンバランスが大きくないと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第一判定工程と、
前記第一判断工程で対角方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記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工程と、
前記第二判断工程で左右方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第二判定工程と、を有し、
前記第一判断工程では、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、の差である対角圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一対角閾値を上回る場合に、あるいは、当該対角圧力差が所定の第二対角閾値を上回る場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記第二判断工程では、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、の差である左右圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一左右閾値を上回る場合に、あるいは、当該左右圧力差が所定の第二左右閾値を上回る場合に、前記左右方向のアンバランスが大きいと判断することを特徴とする空気ばね異常検知方法。

【請求項7】

前記第二判断工程で左右方向のアンバランスが大きくないと判断された場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断工程と、
前記第三判断工程で対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第三判定工程と、を有することを特徴とする請求項６に記載の空気ばね異常検知方法。

【請求項8】

前記第三判断工程で対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続したと判断された場合に、前記車体の走行速度が所定の走行閾値を上回るか否か判断する第四判断工程と、
前記第四判断工程で車体の走行速度が前記走行閾値を上回ると判断された場合に、前記空気ばねが異常であると判定する第四判定工程と、
前記第四判断工程で車体の走行速度が前記走行閾値を上回らないと判断された場合に、停車中であるか否か判断する第五判断工程と、
前記第五判断工程で停車中であると判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第五判定工程と、を有することを特徴とする請求項７に記載の空気ばね異常検知方法。

【請求項9】

前記第五判断工程で停車中でないと判断された場合に、前記対角アンバランス状態が前記アンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第六判断工程と、
前記第六判断工程で対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第六判定工程と、
前記第六判断工程で対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続したと判断された場合に、前記空気ばねが異常であると判定する第七判定工程と、を有することを特徴とする請求項８に記載の空気ばね異常検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車それぞれの左右に設けられた空気ばねに対し、空気ばねの異常を検知する空気ばね異常検知システム、当該空気ばね異常検知システムを備えた鉄道車両、および空気ばねの異常を検知する空気ばね異常検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両は、車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車それぞれの左右に設けられ、当該車体を支持する空気ばねを備えている。空気ばねの異常（具体的には、空気ばねの高さを調整する高さ調整機構の異常、片側空気ばねのパンク、輪重バランスの異常等）が発生すると、車体バランスが崩れるため脱線の危険性が高くなる。
鉄道車両において、鉄道車両の速度が停止状態から所定の値となったときの、左右の車輪に加わる平均輪重である初期平均輪重を算出する初期輪重算出工程と、鉄道車両の速度が所定の値以上で走行中に、左右の車輪に加わる走行輪重差を算出する走行輪重差算出工程と、初期平均輪重に対する走行輪重差の比率である危険率を算出する危険率算出工程と、により鉄道車両の危険率を算出する鉄道車両走行安全システム（特許文献１参照）のように、左右の空気ばねを比較して左右差が大きい場合に空気ばねが異常であると判定することによって、空気ばねの異常を検知することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５８２８９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、左右の空気ばねを比較して左右差が大きい場合に空気ばねが異常であると判定すると、軌道の形状によっては車体に遠心力が働き、それによって左右差が生じたような場合、空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうおそれがある。
例えば、図２に示すように、前側台車の左空気ばねを「ＡＳ１」、前側台車の右空気ばねを「ＡＳ２」、後側台車の左空気ばねを「ＡＳ３」、後側台車の右空気ばねを「ＡＳ４」とした場合、表１（ａ）に示すように、「ＡＳ１」が異常で「ＡＳ２」〜「ＡＳ４」が正常である状態において、直線走行中の左右空気ばねの圧力差、具体的には「ＡＳ１」と「ＡＳ２」との圧力差は１１３〜１２５ｋＰａとなり、「ＡＳ３」と「ＡＳ４」との圧力差は１０８〜１１５ｋＰａとなる。

【0005】

一方、表１（ｂ）に示すように、「ＡＳ１」〜「ＡＳ４」の全てが正常である状態における左右空気ばねの圧力差は、直線走行中は７４ｋＰａであるものの、円曲線走行中は１７０ｋＰａ、緩和曲線走行中は１６０ｋＰａ、緩和曲線停車中は１２０ｋＰａとなる。すなわち、円曲線路や緩和曲線路を走行している時や緩和曲線路で停車している時には、空気ばねが正常であっても、左右空気ばねの圧力差が、空気ばねが異常である場合の圧力差範囲に含まれるか、あるいは、空気ばねが異常である場合の圧力差を上回る。よって、単に左右の空気ばねを比較して左右差が大きい場合に空気ばねが異常であると判定すると、軌道の形状によっては、空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうことがある。

【表1】

【0006】

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、空気ばねの異常を的確に検知することが可能な空気ばね異常検知システム、当該空気ばね異常検知システムを備えた鉄道車両、および空気ばねの異常を的確に検知するための空気ばね異常検知方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明の空気ばね異常検知システムは、
車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車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、
前記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、
前記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、
前記空気ばねが異常であるか否か判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段によって空気ばねが異常であると判定された場合に異常報知信号を出力する信号出力手段と、を備え、
前記第一判断手段は、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、の差である対角圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一対角閾値を上回る場合に、あるいは、当該対角圧力差が所定の第二対角閾値を上回る場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記第二判断手段は、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、の差である左右圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一左右閾値を上回る場合に、あるいは、当該左右圧力差が所定の第二左右閾値を上回る場合に、前記左右方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記異常判定手段は、
前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きくないと判断された場合と、前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きいと判断され、かつ、前記第二判断手段によって左右方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定するように構成されている。

【0008】

したがって、空気ばねの左右差だけでなく対角差も算出して空気ばねの異常を判定するので、軌道の形状によっては空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうような誤判定を抑制することができ、空気ばねの異常を的確に検知することが可能となる。

【0009】

好ましくは、
前記第一判断手段によって対角方向のアンバランスが大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記第三判断手段によって対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0010】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間を走行中である場合や分岐器上を走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0011】

好ましくは、
前記車体の走行速度が所定の低速範囲内であるか否か判断する第四判断手段と、
前記対角アンバランス状態が前記アンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第五判断手段と、を備え、
前記異常判定手段は、
前記第四判断手段によって車体の走行速度が前記低速範囲内であると判断され、かつ、前記第五判断手段によって対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0012】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間を低速で走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0013】

好ましくは、
停車中であるか否か判断する第六判断手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記第六判断手段によって停車中であると判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0014】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間で停車中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0015】

本発明の鉄道車両は、
前記空気ばね異常検知システムと、
前記信号出力手段からの異常報知信号を受信した場合に、前記空気ばねの異常を報知する報知手段と、を備えるように構成されている。

【0016】

したがって、空気ばねの異常を的確に検知して報知することが可能となる。

【0017】

本発明の空気ばね異常検知方法は、
車体の前側に配置された前側台車および当該車体の後側に配置された後側台車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方法であって、
前記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工程と、
前記第一判断工程で対角方向のアンバランスが大きくないと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第一判定工程と、
前記第一判断工程で対角方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記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工程と、
前記第二判断工程で左右方向のアンバランスが大きいと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第二判定工程と、を有し、
前記第一判断工程では、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、の差である対角圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一対角閾値を上回る場合に、あるいは、当該対角圧力差が所定の第二対角閾値を上回る場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断し、
前記第二判断工程では、
前記前側台車の左空気ばねの内圧と前記後側台車の左空気ばねの内圧との和と、前記前側台車の右空気ばねの内圧と前記後側台車の右空気ばねの内圧との和と、の差である左右圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一左右閾値を上回る場合に、あるいは、当該左右圧力差が所定の第二左右閾値を上回る場合に、前記左右方向のアンバランスが大きいと判断するように構成されている。

【0018】

したがって、空気ばねの左右差だけでなく対角差も算出して空気ばねの異常を判定するので、軌道の形状によっては空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうような誤判定を抑制することができ、空気ばねの異常を的確に検知することが可能となる。

【0019】

好ましくは、
前記第二判断工程で左右方向のアンバランスが大きくないと判断された場合に、前記対角方向のアンバランスが大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断工程と、
前記第三判断工程で対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第三判定工程と、を有するように構成することが可能である。

【0020】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間を走行中である場合や分岐器上を走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0021】

好ましくは、
前記第三判断工程で対角アンバランス状態が前記アンバランス時間以上継続したと判断された場合に、前記車体の走行速度が所定の走行閾値を上回るか否か判断する第四判断工程と、
前記第四判断工程で車体の走行速度が前記走行閾値を上回ると判断された場合に、前記空気ばねが異常であると判定する第四判定工程と、
前記第四判断工程で車体の走行速度が前記走行閾値を上回らないと判断された場合に、停車中であるか否か判断する第五判断工程と、
前記第五判断工程で停車中であると判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第五判定工程と、を有するように構成することが可能である。

【0022】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間で停車中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0023】

好ましくは、
前記第五判断工程で停車中でないと判断された場合に、前記対角アンバランス状態が前記アンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第六判断工程と、
前記第六判断工程で対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、前記空気ばねが異常でないと判定する第六判定工程と、
前記第六判断工程で対角アンバランス状態が前記第二アンバランス時間以上継続したと判断された場合に、前記空気ばねが異常であると判定する第七判定工程と、を有するように構成することが可能である。

【0024】

かかる構成によれば、車体が緩和曲線路のうち左右方向のアンバランスが小さくなる区間を低速で走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、空気ばねの異常を的確に検知することが可能な空気ばね異常検知システム、当該空気ばね異常検知システムを備えた鉄道車両、および空気ばねの異常を的確に検知するための空気ばね異常検知方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】（ａ）は本実施形態の鉄道車両の構成の一例を示す側面図であり、（ｂ）は本実施形態の鉄道車両および空気ばね異常検知システムの概略構成の一例を示す模式図である。

【図2】空気ばねの位置を説明するための図である。

【図3】本実施形態の空気ばね異常検知方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】圧力データの平滑化を説明するための図である。

【図5】除外条件を説明するための図である。

【図6】除外条件を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図面を参照しつつ、本発明にかかる空気ばね異常検知システム、鉄道車両、および空気ばね異常検知方法の実施形態について説明する。なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

【0028】

図１（ａ）は、本実施形態の鉄道車両１の構成の一例を示す側面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態の鉄道車両１および空気ばね異常検知システム４０の概略構成の一例を示す模式図である。また、図２は、空気ばねの位置を説明するための図である。鉄道車両１の進行方向を前後方向、鉄道車両１の高さ方向を上下方向とし、前後方向および上下方向の双方に直交する方向を左右方向とする。

【0029】

本実施形態の鉄道車両１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、車体１０と、車体１０の前側に配置された前側台車２０と、車体１０の後側に配置された後側台車３０と、前側台車２０および後側台車３０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４０と、空気ばねの異常を報知する報知装置５０と、を主に備えて構成される。

【0030】

鉄道車両１は、図２に示すように、空気ばねとして、前側台車２０の左空気ばね（以下「前左空気ばね」という。）ＡＳ１と、前側台車２０の右空気ばね（以下「前右空気ばね」という。）ＡＳ２と、後側台車３０の左空気ばね（以下「後左空気ばね」という。）ＡＳ３と、後側台車３０の右空気ばね（以下「後右空気ばね」という。）ＡＳ４と、を備えている。

【0031】

空気ばね異常検知システム４０は、図１（ｂ）に示すように、空気ばねＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４それぞれに対応して設けられ、対応する空気ばねの内圧（空気圧）を測定する圧力センサ４１と、空気ばね異常検知システム４０全体を統括的に制御する制御部４２と、を主に備えて構成される。

【0032】

圧力センサ４１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。
制御部４２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である。ＲＯＭには、各種データおよびプログラムが記憶されている。ＣＰＵが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とＣＰＵとの協働によって、制御部４２が各種処理を行う。

【0033】

具体的には、制御部４２は、例えば図３に示す空気ばね異常検知処理を行う。
図３は、本実施形態の空気ばね異常検知方法の一例を示すフローチャートである。
空気ばね異常検知処理において、制御部４２は、まず、４つの圧力センサ４１からの圧力データをそれぞれ平滑化する（ステップＳ１）。
圧力データの平滑化の手法は、適宜選択可能であり、例えば、一の圧力センサ４１からの圧力データ（図４（ａ）参照）を、所定の遮断周波数（例えば０．５Ｈｚ以下）を有するローパスフィルタを用いて平滑化すること（図４（ｂ）参照）も可能であるし、所定期間（例えば１秒以上）分の圧力データを用い移動平均処理を行って平滑化すること（図４（ｃ）参照）も可能である。

【0034】

次いで、制御部４２は、平滑化した４つの圧力データに基づいて、車体１０の対角方向のアンバランス（対角アンバランス）が大きいか否か判断する（ステップＳ２、第一判断工程）。この対角アンバランスは、輪重バランスに大きく影響する。
具体的には、制御部４２は、下記の式（１）に示すように、前左空気ばねＡＳ１の内圧と後右空気ばねＡＳ４の内圧との和と、前右空気ばねＡＳ２の内圧と後左空気ばね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した値が所定の第一対角閾値（例えば０．２）を上回る場合に、対角アンバランスが大きいと判断する。
あるいは、下記の式（２）に示すように、前左空気ばねＡＳ１の内圧と後右空気ばねＡＳ４の内圧との和と、前右空気ばねＡＳ２の内圧と後左空気ばねＡＳ３の内圧との和と、の差である対角圧力差が所定の第二対角閾値（例えば２００）を上回る場合に、対角アンバランスが大きいと判断する。
すなわち、制御部４２が、車体１０の対角方向のアンバランス（対角アンバランス）が大きいか否か判断する第一判断手段をなす。なお、第一対角閾値は、０．２に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、第二対角閾値は、２００に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【数1】

【数2】

【0035】

ステップＳ２で、対角アンバランスが大きくないと判断した場合（ステップＳ２；ＮＯ）には、制御部４２は、４つの空気ばねは正常であると判定して（ステップＳ９、第一判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
直線路にはカントが設けられていないため、軌道はねじれていない。したがって、４つの空気ばねが正常であれば、直線走行中や直線停車中は、車体１０の対角方向のバランスは崩れない。また、円曲線路にはカントが設けられているがカント量が一定であるため、軌道はねじれていない。したがって、４つの空気ばねが正常であれば、円曲線走行中や円曲線停車中は、車体１０の対角方向のバランスは崩れない。
一方、緩和曲線路にはカントが設けられており、円曲線路に向けて徐々にカント量が増加していくため、軌道はねじれている。したがって、４つの空気ばねが正常であっても、緩和曲線走行中や緩和曲線停車中は、車体１０の対角方向のバランスは崩れる。
そこで、本実施形態では、式（１）を用いて判断する場合には第一対角閾値を適宜設定することにより、式（２）を用いて判断する場合には第二対角閾値を適宜設定することにより、ステップＳ２の処理によって、直線路を走行中や停車中である場合だけでなく、円曲線路を走行中や停車中である場合にも、空気ばねが正常であることを判定することができる。

【0036】

一方、ステップＳ２で、対角アンバランスが大きいと判断した場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）には、制御部４２は、平滑化した４つの圧力データに基づいて、車体１０の左右方向のアンバランス（左右アンバランス）が大きいか否か判断する（ステップＳ３、第二判断工程）。
具体的には、制御部４２は、下記の式（３）に示すように、前左空気ばねＡＳ１の内圧と後左空気ばねＡＳ３の内圧との和と、前右空気ばねＡＳ２の内圧と後右空気ばねＡＳ４の内圧との和と、の差である左右圧力差を、これら４つの内圧の総和で除した値が所定の第一左右閾値（例えば０．０２）を上回る場合に、左右アンバランスが大きいと判断する。
あるいは、下記の式（４）に示すように、前左空気ばねＡＳ１の内圧と後左空気ばねＡＳ３の内圧との和と、前右空気ばねＡＳ２の内圧と後右空気ばねＡＳ４の内圧との和と、の差である左右圧力差が所定の第二左右閾値（例えば２０）を上回る場合に、左右アンバランスが大きいと判断する。
すなわち、制御部４２が、車体１０の左右方向のアンバランス（左右アンバランス）が大きいか否か判断する第二判断手段をなす。なお、第一左右閾値は、０．０２に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、第二左右閾値は、２０に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【数3】

【数4】

【0037】

ステップＳ３で、左右アンバランスが大きいと判断した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）には、制御部４２は、４つの空気ばねは正常であると判定して（ステップＳ９、第二判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
緩和曲線路では軌道のねじれによって、４つの空気ばねが正常であっても、車体１０の対角方向のバランスが崩れる。さらにカントによって、車体１０の左右方向のバランスも崩れる。そして、速度が低くカント大きい場合と速度が高くカントが小さい場合に、左右方向のバランスの崩れ度合いが大きくなる。すなわち、緩和曲線路を走行中や停車中である場合には速度とカントの関係によってバランスの崩れ度合いは変化する。そのため、緩和曲線路での判定（空気ばねが正常か否かの判定）は困難である。
そこで、本実施形態では、式（３）を用いて判断する場合には第一左右閾値を適宜設定することにより、式（４）を用いて判断する場合には第二左右閾値を適宜設定することにより、ステップＳ３の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくなる区間を走行中や停車中である場合を除外する。

【0038】

具体的には、例えば図５（ａ）に示すように、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回る場合であって、式（３）を用いて算出した左右アンバランスが第一左右閾値を上回らない場合や、例えば図５（ｂ）に示すように、式（２）を用いて算出した対角アンバランスが第二対角閾値を上回る場合であって、式（４）を用いて算出した左右アンバランスが第二左右閾値を上回らない場合には、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくなる区間を走行中や停車中でないとして、ステップＳ３の処理では除外しない。

【0039】

一方、ステップＳ３で、左右アンバランスが大きくないと判断した場合（ステップＳ３；ＮＯ）には、制御部４２は、対角アンバランスが大きい状態（対角アンバランス状態）が１０秒以上継続したか否か判断する（ステップＳ４、第三判断工程）。
すなわち、制御部４２が、第一判断手段によって対角方向のアンバランス（対角アンバランス）が大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間（本実施形態の場合１０秒）以上継続したか否か判断する第三判断手段をなす。なお、アンバランス時間は、１０秒に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【0040】

ステップＳ４で、対角アンバランス状態が１０秒以上継続しなかったと判断した場合（ステップＳ４；ＮＯ）には、制御部４２は、４つの空気ばねは正常であると判定して（ステップＳ９、第三判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
ステップＳ３の処理では、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を走行中や停車中である場合を除外することができない。また、分岐器上を走行中である場合も、車体１０の対角方向のバランスや左右方向のバランスが崩れるが、この場合も、バランスの崩れ度合いに限度がある。すなわち、ステップＳ３の処理では、分岐器上を走行中である場合も除外することができない。
左右アンバランスが大きくならない区間や分岐器上を通過した後に対角アンバランス状態が解消されれば、４つの空気ばねが正常であると判定できる。通過に要する時間を考慮してアンバランス時間を設定し、対角アンバランス状態の継続時間が設定したアンバランス時間未満である場合には、左右アンバランスが大きくならない区間や分岐器上を走行中であったとして除外する。
すなわち、本実施形態では、アンバランス時間を適宜設定することにより、ステップＳ４の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を走行中である場合や分岐器上を走行中である場合を除外する。

【0041】

一方、ステップＳ４で、対角アンバランス状態が１０秒以上継続したと判断した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）には、制御部４２は、車体１０が中高速域を走行中か否か判断する（ステップＳ５、第四判断工程）。
ステップＳ５で、中高速域を走行中であると判断した場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、すなわち車体１０の走行速度が所定の走行閾値（例えば２０ｋｍ／ｈ）を上回る場合には、制御部４２は、４つの空気ばねのうちの何れかが異常であると判定して（ステップＳ８、第四判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
一方、ステップＳ５で、中高速域を走行中でないと判断した場合（ステップＳ５；ＮＯ）、すなわち車体１０の走行速度が所定の走行閾値を上回らない場合には、制御部４２は、停車中（例えば車体１０の走行速度が５ｋｍ／ｈ以下）であるか否か判断する（ステップＳ６、第五判断工程）。
すなわち、制御部４２が、停車中であるか否か判断する第六判断手段をなす。なお、走行閾値は、２０ｋｍ／ｈに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【0042】

ステップＳ６で、停車中であると判断した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）には、制御部４２は、４つの空気ばねは正常であると判定して（ステップＳ９、第五判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
ステップＳ４の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を走行中である場合を除外することができる。しかし、当該区間で停車している際には、当該区間をアンバランス時間（本実施形態の場合１０秒）未満で通過することができない場合があり、その場合は、ステップＳ４の処理によって除外することができない。
そこで、本実施形態では、ステップＳ６の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間で停車中である場合を除外する。

【0043】

一方、ステップＳ６で、停車中でないと判断した場合（ステップＳ６；ＮＯ）には、制御部４２は、対角アンバランス状態が６０秒以上継続したか否か判断する（ステップＳ７、第六判断工程）。
すなわち、制御部４２が、車体１０の走行速度が所定の低速範囲内である（すなわち、走行速度が所定の走行閾値以下であって停車中でない）か否か判断する第四判断手段と、対角アンバランス状態がアンバランス時間（本実施形態の場合１０秒）よりも長い所定の第二アンバランス時間（本実施形態の場合６０秒）以上継続したか否か判断する第五判断手段と、をなす。なお、第二アンバランス時間は、６０秒に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

【0044】

ステップＳ７で、対角アンバランス状態が６０秒以上継続しなかったと判断した場合（ステップＳ７；ＮＯ）には、制御部４２は、４つの空気ばねは正常であると判定して（ステップＳ９、第六判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
一方、ステップＳ７で、対角アンバランス状態が６０秒以上継続したと判断した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）には、制御部４２は、４つの空気ばねのうちの何れかが異常であると判定して（ステップＳ８、第七判定工程）、ステップＳ１の処理に戻る。
ステップＳ４の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を走行中である場合を除外することができる。しかし、当該区間を低速で走行している際には、当該区間をアンバランス時間（本実施形態の場合１０秒）未満で通過することができない場合があり、その場合は、ステップＳ４の処理によって除外することができない。そこで、低速走行時の通過に要する時間を考慮して第二アンバランス時間を設定し、対角アンバランス状態の継続時間が設定した第二アンバランス時間未満である場合には、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を低速で走行中であったとして除外する。
すなわち、本実施形態では、第二アンバランス時間を適宜設定することにより、ステップＳ７の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を低速で走行中である場合を除外する。

【0045】

このように、
（ア）ステップＳ２の処理によって、直線路を走行中や停車中である場合だけでなく、円曲線路を走行中や停車中である場合にも、空気ばねが正常であるか否かを精度よく判定することができ、
（イ）ステップＳ３の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくなる区間を走行中や停車中である場合を除外することができ、
（ウ）ステップＳ４の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を中高速で走行中である場合や分岐器上を走行中である場合を除外することができ、
（エ）ステップＳ６の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間で停車中である場合を除外することができ、
（オ）ステップＳ７の処理によって、緩和曲線路のうち左右アンバランスが大きくならない区間を低速で走行中である場合を除外することができる。
すなわち、直線路を走行中や停車中である場合だけでなく、円曲線路を走行中や停車中である場合にも、空気ばねが正常であるか否かを精度よく判定することができるとともに、緩和曲線路を走行中や停車中である場合を検知対象から除外することができるので、軌道の形状によっては空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうような誤判定を防止することができる。

【0046】

ここで、４つの空気ばねが正常である場合に、例えば図６に示すような結果が得られたとする。
期間Ａでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回らないので、ステップＳ２の処理で除外される。
期間Ｂでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回るが、式（３）を用いて算出した左右アンバランスが第一左右閾値を上回るので、ステップＳ３の処理で除外される。
期間Ｃでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回り、式（３）を用いて算出した左右アンバランスが第一左右閾値を上回らず、対角アンバランス状態の継続時間が１０秒以上であり、中高速域でも停車中でもないが、対角アンバランス状態の継続時間が６０秒未満であるので、ステップＳ７の処理で除外される。
期間Ｄでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回り、式（３）を用いて算出した左右アンバランスが第一左右閾値を上回らないが、対角アンバランス状態の継続時間が１０秒未満であるので、ステップＳ４の処理で除外される。
期間Ｅでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回るが、式（３）を用いて算出した左右アンバランスが第一左右閾値を上回るので、ステップＳ３の処理で除外される。
期間Ｆでは、式（１）を用いて算出した対角アンバランスが第一対角閾値を上回らないので、ステップＳ２の処理で除外される。

【0047】

そして、制御部４２は、４つの空気ばねのうちの何れかが異常であると判定した場合（ステップＳ８）に、報知装置５０に対して、異常報知信号を出力するよう構成されている。報知装置５０は、例えば運転台に設置されている表示器であり、制御部４２からの異常報知信号を受信した場合に、空気ばねの異常を報知するための報知表示を行う。これにより、運転士や車掌などに空気ばねの異常が報知される。
すなわち、制御部４２が、空気ばねが異常であるか否か判定する異常判定手段と、異常判定手段によって空気ばねが異常であると判定された場合に異常報知信号を出力する信号出力手段と、をなす。
また、報知装置５０が、信号出力手段（制御部４２）からの異常報知信号を受信した場合に、空気ばねの異常を報知する報知手段をなす。

【0048】

以上説明した本実施形態の空気ばね異常検知システム４０によれば、空気ばねの左右差だけでなく対角差も算出して空気ばねの異常を判定するので、軌道の形状によっては空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうような誤判定を抑制することができ、空気ばねの異常を的確に検知することが可能となる。
なお、左右アンバランスが大きいか否かの判断のタイミングは適宜変更可能であり、例えば、対角アンバランスが大きいか否かの判断よりも前に行ってもよい。

【0049】

また、本実施形態の空気ばね異常検知システム４０によれば、第一判断手段（制御部４２）によって対角方向のアンバランス（対角アンバランス）が大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断手段（制御部４２）を備え、異常判定手段（制御部４２）は、第三判断手段（制御部４２）によって対角アンバランス状態がアンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0050】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間（左右アンバランスが大きくならない区間）を走行中である場合や分岐器上を走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。
なお、対角アンバランス状態がアンバランス時間以上継続したか否かの判断のタイミングは適宜変更可能であり、例えば、左右アンバランスが大きいか否かの判断よりも前に行ってもよい。

【0051】

また、本実施形態の空気ばね異常検知システム４０によれば、車体１０の走行速度が所定の低速範囲内であるか否か判断する第四判断手段（制御部４２）と、対角アンバランス状態がアンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第五判断手段（制御部４２）と、を備え、異常判定手段（制御部４２）は、第四判断手段（制御部４２）によって車体１０の走行速度が低速範囲内であると判断され、かつ、第五判断手段（制御部４２）によって対角アンバランス状態が第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0052】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間を低速で走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。
なお、対角アンバランス状態が第二アンバランス時間以上継続したか否かの判断のタイミングは適宜変更可能であり、例えば、左右アンバランスが大きいか否かの判断よりも前に行ってもよい。

【0053】

また、本実施形態の空気ばね異常検知システム４０によれば、停車中であるか否か判断する第六判断手段（制御部４２）を備え、異常判定手段（制御部４２）は、第六判断手段（制御部４２）によって停車中であると判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定するように構成することが可能である。

【0054】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間で停車中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。
なお、停車中であるか否かの判断のタイミングは適宜変更可能である。例えば、停車中であるか否かの判断は、対角アンバランス状態が第二アンバランス時間以上継続したか否かの判断よりも後に行ってもよい。また、停車中は異常検知が困難なため、停車中は正常と判定して走行開始後に異常検知を開始するよう構成しても、すなわち、停車中であるか否かの判断を、対角アンバランスや左右アンバランスの判断よりも前に行ってもよい。

【0055】

以上説明した本実施形態の鉄道車両１によれば、空気ばね異常検知システム４０と、信号出力手段（制御部４２）からの異常報知信号を受信した場合に、空気ばねの異常を報知する報知手段（報知装置５０）と、を備えるように構成されているため、空気ばねの異常を的確に検知して報知することが可能となる。

【0056】

以上説明した本実施形態の空気ばね異常検知方法によれば、空気ばねの左右差だけでなく対角差も算出して空気ばねの異常を判定するので、軌道の形状によっては空気ばねが正常であるにもかかわらず異常であると判定してしまうような誤判定を抑制することができ、空気ばねの異常を的確に検知することが可能となる。

【0057】

また、本実施形態の空気ばね異常検知方法によれば、第二判断工程（ステップＳ３）で左右方向のアンバランス（左右アンバランス）が大きくないと判断された場合に、対角方向のアンバランス（対角アンバランス）が大きいと判断される対角アンバランス状態が所定のアンバランス時間以上継続したか否か判断する第三判断工程（ステップＳ４）と、第三判断工程（ステップＳ４）で対角アンバランス状態がアンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定する第三判定工程（ステップＳ９）と、を有するように構成することが可能である。

【0058】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間を走行中である場合や分岐器上を走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0059】

また、本実施形態の空気ばね異常検知システム４０によれば、第三判断工程（ステップＳ４）で対角アンバランス状態がアンバランス時間以上継続したと判断された場合に、車体１０の走行速度が所定の走行閾値を上回るか否か判断する第四判断工程（ステップＳ５）と、第四判断工程（ステップＳ５）で車体１０の走行速度が走行閾値を上回ると判断された場合に、空気ばねが異常であると判定する第四判定工程（ステップＳ８）と、第四判断工程（ステップＳ５）で車体１０の走行速度が走行閾値を上回らないと判断された場合に、停車中であるか否か判断する第五判断工程（ステップＳ６）と、第五判断工程（ステップＳ６）で停車中であると判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定する第五判定工程（ステップＳ９）と、を有するように構成することが可能である。

【0060】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間で停車中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0061】

また、本実施形態の空気ばね異常検知方法によれば、第五判断工程（ステップＳ６）で停車中でないと判断された場合に、対角アンバランス状態がアンバランス時間よりも長い所定の第二アンバランス時間以上継続したか否か判断する第六判断工程（ステップＳ７）と、第六判断工程（ステップＳ７）で対角アンバランス状態が第二アンバランス時間以上継続しなかったと判断された場合に、空気ばねが異常でないと判定する第六判定工程（ステップＳ９）と、第六判断工程（ステップＳ７）で対角アンバランス状態が第二アンバランス時間以上継続したと判断された場合に、空気ばねが異常であると判定する第七判定工程（ステップＳ８）と、を有するように構成することが可能である。

【0062】

このように構成することによって、車体１０が緩和曲線路のうち左右アンバランスが小さくなる区間を低速で走行中である場合も除外することができるので、空気ばねの異常をより的確に検知することが可能となる。

【0063】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。また、前述の実施形態の各構成を組み合わせて適用しても良い。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0064】

１ 鉄道車両
１０ 車体
２０ 前側台車
３０ 後側台車
４０ 空気ばね異常検知システム
４２ 制御部（第一判断手段、第二判断手段、第三判断手段、第四判断手段、第五判断手段、第六判断手段、異常判定手段、信号出力手段）
５０ 報知装置（報知手段）
ＡＳ１ 前左空気ばね（前側台車の左空気ばね）
ＡＳ２ 前右空気ばね（前側台車の右空気ばね）
ＡＳ３ 後左空気ばね（後側台車の左空気ばね）
ＡＳ４ 後右空気ばね（後側台車の右空気ばね）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】