特開 2023-84752 鉄道台車の点検方法

(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】P2023084752

(43)【公開日】2023-06-20

(54)【発明の名称】鉄道台車の点検方法

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/00 20060101AFI20230613BHJP

【ＦＩ】

B61F5/00 D

B61F5/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021199009

(22)【出願日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】下川 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】亀甲 智

(72)【発明者】

【氏名】牧野 泰三

(72)【発明者】

【氏名】横関 耕一

(72)【発明者】

【氏名】谷峰 輝彦

(72)【発明者】

【氏名】渡里 宏二

(72)【発明者】

【氏名】冨永 知徳

(72)【発明者】

【氏名】山崎 陽介

(72)【発明者】

【氏名】加藤 孝憲

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 翔一

(72)【発明者】

【氏名】水野 将明

(72)【発明者】

【氏名】近藤 修

(57)【要約】

【課題】疲労損傷に関して、定期点検時に、検査精度を確保しつつ、検査効率を向上できる鉄道台車の点検方法を提供する。
【解決手段】点検方法は、各々が台車枠を備える複数の鉄道台車の点検方法である。複数の台車は、同一の寸法形状を有し且つ同一の路線で使用される。当該点検方法は、設定工程（＃１０）と、使用工程（＃２０）と、検査工程（＃３０）と、を備える。設定工程（＃１０）では、複数の鉄道台車を第１台車及び第２台車のいずれかに割り付ける。第１台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に劣る第１台車枠であり、第２台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に優れる第２台車枠である。検査工程（＃３０）では、路線で使用された第１台車及び第２台車を定期点検する。検査工程（＃３０）では、第１台車枠の全面を非破壊検査し、第２台車枠について設計上の重要点検箇所を非破壊検査する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が台車枠を備え、同一の寸法形状を有し且つ同一の路線で使用される複数の鉄道台車の点検方法であって、
前記複数の鉄道台車を第１台車及び第２台車のいずれかに割り付ける設定工程であって、前記第１台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に劣る第１台車枠であり、前記第２台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に優れる第２台車枠である、前記設定工程と、
前記第１台車及び前記第２台車を前記路線で使用する使用工程と、
前記第１台車及び前記第２台車を定期点検する検査工程であって、前記第１台車枠の全面を非破壊検査し、前記第２台車枠について設計上の重要点検箇所を非破壊検査する、前記検査工程と、を備える、鉄道台車の点検方法。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄道台車の点検方法であって、
前記第１台車枠は、前記設定工程でメッキを施された前記台車枠である、鉄道台車の点検方法。

【請求項3】

請求項１に記載の鉄道台車の点検方法であって、
前記第２台車枠は、前記設定工程でショットピーニング又は溶射を施された前記台車枠である、鉄道台車の点検方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道台車の点検方法であって、
前記設定工程にて、前記第１台車枠にひずみセンサを取り付け、
前記使用工程にて、前記ひずみセンサの検出値より前記第１台車枠の状態を監視する、鉄道台車の点検方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鉄道台車（以下、単に「台車」とも言う。）の点検方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、１つの鉄道路線で、多数の列車が運行する。通常、列車は複数の車両から構成され、各車両は２つの台車を備える。つまり、１つの路線で、例えば１００台以上の多数の台車が繰り返し使用される。列車の安全な走行を維持するためには、台車の定期点検は欠かせない。定期点検時、台車の疲労損傷を確認するため、非破壊検査が行われる。台車のうちで台車枠の占める範囲は広い。このため、各台車枠を全面にわたって非破壊検査することは、多大な労力を要する。

【0003】

例えば特開２００５－１６４２４７号公報（特許文献１）は、疲労センサに関する技術を開示する。特許文献１に開示される疲労センサは、箔状であり、数ミリ角の大きさを有する。特許文献１には、疲労センサを台車枠に貼り付けることにより、鉄道台車の使用中に台車枠の疲労損傷を検知できることが示唆されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－１６４２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

疲労センサは、特定の一方向に発生する疲労損傷を検知できる。しかしながら、台車枠には、様々な荷重が複雑に作用する。そのため、台車枠において、疲労が蓄積する位置や方向は不確かである。さらに、どのような疲労損傷が発生するのかも不確かである。そうすると、疲労センサを貼り付ける位置や方向を特定することは困難である。この場合、疲労センサのみによって疲労損傷を精度よく検知できるとは言えない。したがって、特許文献１に記載された技術では、依然として、定期点検時に、各台車枠を全面にわたって非破壊検査することが必要になる。

【0006】

本開示の目的は、疲労損傷に関して、定期点検時に、検査精度を確保しつつ、検査効率を向上できる鉄道台車の点検方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る鉄道台車の点検方法は、各々が台車枠を備える複数の鉄道台車の点検方法である。複数の鉄道台車は、同一の寸法形状を有し且つ同一の路線で使用される。当該点検方法は、設定工程と、使用工程と、検査工程と、を備える。設定工程では、複数の鉄道台車を第１台車及び第２台車のいずれかに割り付ける。第１台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に劣る第１台車枠であり、第２台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に優れる第２台車枠である。使用工程では、第１台車及び第２台車を路線で使用する。検査工程では、第１台車及び第２台車を定期点検する。検査工程では、第１台車枠の全面を非破壊検査し、第２台車枠について設計上の重要点検箇所を非破壊検査する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る鉄道台車の点検方法によれば、疲労損傷に関して、定期点検時に、検査精度を確保しつつ、検査効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態に係る鉄道台車の点検方法を示すフロー図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る点検方法の適用条件の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本開示はそれらの例示に限定されない。

【0011】

本実施形態に係る鉄道台車の点検方法は、各々が台車枠を備える複数の鉄道台車の点検方法である。複数の鉄道台車は、同一の寸法形状を有し且つ同一の路線で使用される。当該点検方法は、設定工程と、使用工程と、検査工程と、を備える。設定工程では、複数の鉄道台車を第１台車及び第２台車のいずれかに割り付ける。第１台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に劣る第１台車枠であり、第２台車が備える台車枠は、相対的に疲労強度に優れる第２台車枠である。使用工程では、第１台車及び第２台車を路線で使用する。検査工程では、第１台車及び第２台車を定期点検する。検査工程では、第１台車枠の全面を非破壊検査し、第２台車枠について設計上の重要点検箇所を非破壊検査する（第１の構成）。

【0012】

第１の構成の点検方法では、複数の台車は、第１台車及び第２台車から構成され、同一の寸法形状を有し、且つ同一の路線で使用される。つまり、第１台車及び第２台車は、同一の条件で使用される。この場合、第１台車と第２台車の間で、疲労損傷に関する傾向が一致する。ただし、第１台車の第１台車枠は相対的に疲労強度に劣り、第２台車の第２台車枠は相対的に疲労強度に優れる。つまり、第１台車枠の疲労強度は、第２台車枠の疲労強度よりも低い。この場合、疲労損傷は、第２台車枠よりも早い時期に第１台車枠で発生することになる。そうすると、定期点検する検査工程にて、第１台車枠を集中的に非破壊検査すれば、第１台車枠の検査結果で第２台車枠の品質を保証できる。本明細書において、台車枠（第１台車枠及び第２台車枠）の全面は、走行に無関係な付加物（例：台車吊り金具）を含まなくてもよいし、含んでもよい。

【0013】

したがって、第２台車枠については設計上の重要点検箇所といった一部を非破壊検査すれば、複数の鉄道台車すべての検査精度を確保できる。この場合、第２台車枠の非破壊検査は、全面ではなくて一部で十分となる。このため、検査効率を向上できる。

【0014】

複数の台車のうちの第１台車の数、すなわち第１台車枠の数は、少なくとも１つあればよい。第１台車枠の非破壊検査は全面に行う必要があるため、第１台車枠の数が少ないほど、検査効率を高めることができる。

【0015】

典型的な例では、１つの列車において、第１台車枠の数は１つであり、第１台車枠以外の残りの台車枠が第２台車枠である。１つの列車において、第１台車枠の数が２つ又はそれ以上であってもよい。また、複数の列車において、第１台車枠の数が１つであってもよい。つまり、複数の列車のうちの１つの列車が第１台車枠を有していれば、第１台車枠を有さずに第２台車枠のみを有する列車があってもよい。

【0016】

第１の構成の点検方法において、好ましくは、第１台車枠は、設定工程でメッキを施された台車枠である（第２の構成）。メッキを施された台車枠の疲労強度は、メッキを施されていない台車枠の疲労強度と比較して、低下する。このため、台車枠にメッキを施せば、第１台車枠を作製することができる。この場合、台車枠に、設計仕様以外の表面処理を施さなければ、その台車枠はそのまま第２台車枠と扱うことができる。ここで設計仕様では、台車枠にメッキは施されない。

【0017】

検査効率を高める観点では、上記の通り、第１台車枠の数は少ないほどよい。第２の構成の場合、第１台車枠の数が少なければ、設定工程で表面処理（メッキ）の工数が少なくて済み、設定工程が簡素になる。したがって、第２の構成の点検方法は、設定工程の作業効率が高い点で有用である。

【0018】

第１の構成の点検方法において、第２台車枠は、設定工程でショットピーニング又は溶射を施された台車枠であってもよい（第３の構成）。ショットピーニングを施された台車枠の疲労強度は、ショットピーニングを施されていない台車枠の疲労強度と比較して、上昇する。このため、台車枠にショットピーニングを施せば、第２台車枠を作製することができる。この場合、台車枠に、設計仕様以外の表面処理を施さなければ、その台車枠はそのまま第１台車枠と扱うことができる。溶射の場合もショットピーニングの場合と同様のことが言える。ここで設計仕様では、台車枠にショットピーニングも溶射も施されない。

【0019】

検査効率を高める観点では、上記の通り、第１台車枠の数は少ないほどよい。この点、第３の構成の場合、第１台車枠の数が少なければ、第２台車枠の数が多くなり、設定工程で表面処理（ショットピーニングや溶射）の工数が多くなる。このため、設定工程が複雑になることは否めない。もっとも、いずれの台車枠（第１台車枠及び第２台車枠）も疲労強度が低下しない。したがって、第３の構成の点検方法は、安全性が高い点で有用である。

【0020】

第１の構成から第３の構成のいずれか１つの点検方法において、好ましくは、設定工程にて、第１台車枠にひずみセンサを取り付け、使用工程にて、ひずみセンサの検出値より第１台車枠の状態を監視する（第４の構成）。第４の構成の点検方法の場合、使用工程において、相対的に疲労強度が劣る第１台車枠に仮に異常が発生しても、その異常を検知することができる。これにより、使用工程での第１台車枠の信頼性を保証することができ、その結果として、使用工程で全ての台車枠の信頼性を担保することができる。

【0021】

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る鉄道台車の点検方法の具体例を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0022】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る鉄道台車の点検方法を示すフロー図である。図１を参照して、本実施形態の点検方法は、大きくは、設定工程（＃１０）と、使用工程（＃２０）と、検査工程（＃３０）と、を含む。図１に示す本実施形態の点検方法のフローは、後述する各実施形態に共通する。

【0023】

図２は、本実施形態に係る点検方法の適用条件の一例を示す模式図である。本実施形態の点検方法は、複数の鉄道台車１の点検方法である。これらの台車１の各々は、台車枠２を含む。各台車１は、さらに車軸、車輪、軸箱、歯車装置、電動機（例：電動モータ）、牽引装置、ボルスタ、及び車体支持用ばね（例：空気ばね）等を含む。各台車１は、同一の寸法形状を有し、同一の設計仕様で製造されたものである。

【0024】

台車１は、例えば、車体３の前部と後部にそれぞれ配置される。つまり、１つの車体３と２つの台車１によって１つの車両４が構成される。複数の車両４が連結されて、１つの列車５が構成される。列車５は、ターミナル駅同士の間の同一の路線Ｌを繰り返し走行する。また、同じように構成された複数の列車５が同一の路線Ｌを繰り返し走行する。この場合、各台車１は、同一の路線Ｌで使用される。このため、各台車１は、同一の条件で使用される。図２に示す例では、列車５が６つの台車１を備える。

【0025】

図１及び図２を参照して、本実施形態の点検方法について説明を続ける。上記の通り、本実施形態の点検方法は、設定工程（＃１０）と、使用工程（＃２０）と、検査工程（＃３０）と、を含む。本実施形態の点検方法では、実際に列車５が路線Ｌを走行する前に、すなわち各台車１が使用される前に、設定工程（＃１０）が実施される。つまり、設定工程（＃１０）の後、使用工程（＃２０）が実施される。そして、使用工程（＃２０）の後、定期点検として検査工程（＃３０）が実施される。

【0026】

設定工程（＃１０）では、複数の台車１を第１台車１１及び第２台車１２のいずれかに割り付ける。図２に示す例では、６つの台車１が、１つの第１台車１１と、５つの第２台車１２に割り付けられている。第１台車１１が備える台車枠２は、第２台車１２が備える台車枠２と異なる疲労強度を有する。第１台車１１の台車枠２は第１台車枠２１であり、第１台車枠２１の疲労強度は相対的に低い。第２台車１２の台車枠２は第２台車枠２２であり、第２台車枠２２の疲労強度は相対的に高い。つまり、第１台車枠２１の疲労強度は、第２台車枠２２の疲労強度よりも低い。第１台車枠２１の数は１つであり、第２台車枠２２の数は５つである。

【0027】

第１台車枠２１は、メッキを施された台車枠２である。第２台車枠２２は、メッキを施されていない台車枠２である。ここで、設計仕様では、台車枠２にメッキは施されない。したがって、第２台車枠２２は、設計仕様以外の表面処理を施されていない設計仕様ままの台車枠２である。メッキを施された台車枠２（第１台車枠２１）の疲労強度は、メッキを施されていない台車枠２（第２台車枠２２）の疲労強度と比較して、低下する。この場合、疲労強度の低下量は３０％程度である。

【0028】

次に、使用工程（＃２０）では、第１台車１１（第１台車枠２１）及び第２台車１２（第２台車枠２２）を備える列車５を路線Ｌで走行させる。この場合、第１台車１１及び第２台車１２は、同一の路線Ｌで使用される。このため、第１台車１１及び第２台車１２は、同一の条件で使用される。定期点検の時期が来るまで、このような第１台車１１及び第２台車１２の使用は繰り返される。

【0029】

検査工程（＃３０）では、第１台車１１及び第２台車１２を定期点検する。このとき、第１台車枠２１の全面を非破壊検査する。一方、第２台車枠２２について設計上の重要点検箇所を非破壊検査する。重点点検箇所は、設計仕様で定められている。

【0030】

非破壊検査の方法は特に限定されない。非破壊検査の方法として、鉄道台車の定期点検で用いられる周知の方法を適用できる。例えば、非破壊検査の方法として、目視検査、超音波探傷試験、渦電流探傷試験、磁粉探傷試験、及び浸透探傷試験等を適用できる。

【0031】

なお、検査工程（＃３０）では、第１台車枠２１及び第２台車枠２２それぞれの非破壊検査とともに、第１台車１１及び第２台車１２それぞれを構成する各要素（車軸、車輪、軸箱、歯車装置、電動機、牽引装置、ボルスタ、及び車体支持用ばね等）の検査も実施される。

【0032】

［効果］
本実施形態の点検方法では、使用工程（＃２０）において、第１台車１１及び第２台車１２は、同一の条件で使用される。この場合、第１台車１１と第２台車１２の間で、疲労損傷に関する傾向が一致する。つまり、第１台車枠２１と第２台車枠２２の間で、疲労が蓄積する位置や方向が一致し、疲労損傷が発生する位置が一致する。ただし、第１台車枠２１の疲労強度は、第２台車枠２２の疲労強度よりも低い。この場合、疲労損傷は、第２台車枠２２よりも早い時期に第１台車枠２１で発生することになる。そうすると、定期点検する検査工程（＃２０）にて、第１台車枠２１を集中的に全面にわたって非破壊検査すれば、第１台車枠２１の検査結果で第２台車枠２２の品質を保証できる。

【0033】

したがって、第２台車枠２２については設計上の重要点検箇所といった一部を非破壊検査すれば、複数の鉄道台車１すべての検査精度を確保できる。この場合、第２台車枠２２の非破壊検査は、全面ではなくて一部で十分となる。例えば、第１台車枠２１の非破壊検査で疲労損傷が確認されなかった場合、第２台車枠２２の非破壊検査は、重要点検箇所のみで行えば十分である。仮に第１台車枠２１の非破壊検査で疲労損傷が確認された場合、第２台車枠２２の非破壊検査は、重要点検箇所に加えて、第１台車枠２１の疲労損傷が確認された位置で行えば十分である。このため、検査効率を向上できる。要するに、疲労損傷に関して、定期点検時に、検査精度を確保しつつ、検査効率を向上することができる。

【0034】

本実施形態では、１つの列車５において、第１台車枠２１の数は１つであり、第２台車枠２２の数は５つである。第１台車枠２１の数は、少なくとも１つあればよい。第１台車枠２１の非破壊検査は全面に行う必要があるため、第１台車枠２１の数が少ないほど、検査効率を高めることができる。換言すれば、第２台車枠２２の数が相対的に多いほど、検査効率を高めることができる。

【0035】

検査効率を高める観点では、上記の通り、第１台車枠２１の数は少ないほどよい。第１台車枠２１の数が少なければ、設定工程（＃１０）で表面処理（メッキ）の工数が少なくて済む。数の多い第２台車枠２２に表面処理は行わない。このため、設定工程（＃１０）が簡素になり、設定工程（＃１０）の作業効率が高い。

【0036】

［第２実施形態］
第２実施形態の点検方法は、上記した第１実施形態における設定工程（＃１０）を変更したものである。以下、上記の図１及び図２を参照して、本実施形態の点検方法を説明する。

【0037】

設定工程（＃１０）において、第２台車枠２２は、ショットピーニングを施された台車枠２である。第１台車枠２１は、ショットピーニングを施されていない台車枠２である。ここで、設計仕様では、台車枠２にショットピーニングも溶射も施されない。したがって、第１台車枠２１は、設計仕様以外の表面処理を施されていない設計仕様ままの台車枠２である。ショットピーニングを施された台車枠２（第２台車枠２２）の疲労強度は、ショットピーニングを施されていない台車枠２（第１台車枠２１）の疲労強度と比較して、上昇する。つまり、上記した第１実施形態と同様に、第１台車枠２１の疲労強度は、第２台車枠２２の疲労強度よりも低い。

【0038】

さらに、使用工程（＃２０）及び検査工程（＃３０）は、上記した第１実施形態と同様である。したがって、上記した第１実施形態と同様に、疲労損傷に関して、定期点検時に、検査精度を確保しつつ、検査効率を向上することができる。

【0039】

また、第１実施形態と同様に、検査効率を高める観点では、第１台車枠２１の数は少ないほどよい。この点、本実施形態の場合、第１台車枠２１の数が少なければ、設定工程（＃１０）で表面処理（ショットピーニング）の工数が多くなる。第２台車枠２２の数が多くなるからである。そうすると、設定工程（＃１０）が複雑になることは否めない。もっとも、いずれの台車枠２（第１台車枠２１及び第２台車枠２２）も疲労強度が低下しない。このため、安全性が高い。

【0040】

本実施形態では、ショットピーニングに代えて溶射を採用することができる。ショットピーニングの場合と同様に、溶射を施された台車枠２（第２台車枠２２）の疲労強度は、溶射を施されていない台車枠２（第１台車枠２１）の疲労強度と比較して、上昇するからである。

【0041】

［第３実施形態］
第３実施形態の点検方法は、上記した第１実施形態における設定工程（＃１０）及び使用工程（＃２０）を変更したものである。以下、上記の図１及び図２を参照して、本実施形態の点検方法を説明する。

【0042】

設定工程（＃１０）では、さらに、第１台車枠２１にひずみセンサ（図示略）を取り付ける。ひずみセンサの取付け位置や数は、特に限定されない。ただし、ひずみセンサは、設計上で応力が集中しやすい部分（例：重点点検箇所）に取り付けられるのが好ましい。一方、第２台車枠２２にひずみセンサを取り付ける必要はない。

【0043】

使用工程（＃２０）では、ひずみセンサの検出値より第１台車枠２１の状態を監視する。具体的には、列車５の走行中、ひずみセンサからの検出値が鉄道路線の管理センタに送信され、管理センタにて検出値の変動が監視される。これにより、第１台車枠２１の状態を監視できる。

【0044】

本実施形態では、上記した第１実施形態と同様に、第１台車枠２１の疲労強度が相対的に劣る。このため、第１台車枠２１の信頼性が危惧されるかもしれない。しかしながら、使用工程（＃２０）において、第１台車枠２１に仮に異常が発生しても、その異常を検知することができる。これにより、使用工程（＃２０）での第１台車枠２１の信頼性を保証することができ、その結果として、使用工程（＃２０）で全ての台車枠２の信頼性を担保することができる。

【0045】

なお、本実施形態の点検方法は、第２実施形態に適用しても構わない。

【符号の説明】

【0046】

１：台車
１１：第１台車
１２：第２台車
２：台車枠
２１：第１台車枠
２２：第２台車枠
３：車体
４：車両
５：列車
Ｌ：路線

【図1】

【図2】