特開 2024-172244 鉄道車両

(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】P2024172244

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   B61K 9/04 20060101AFI20241205BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20241205BHJP

   G08C 17/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B61K9/04

G08C17/00 A

G08C17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089829

(22)【出願日】2023-05-31

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(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】内川 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】吉信 皓章

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073AA02

2F073AA11

2F073AA19

2F073AA31

2F073AA40

2F073AB01

2F073AB04

2F073AB07

2F073BB01

2F073BC02

2F073CC12

2F073CD11

2F073DD02

2F073DE02

2F073DE06

2F073EE01

2F073EE11

2F073FF01

2F073FG01

2F073FG02

2F073GG01

2F073GG05

2F073GG07

2F073GG08

2F073GG09

(57)【要約】

【課題】車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置を備えた鉄道車両を提供すること。
【解決手段】発熱部１２における温度異常を監視するモニタリング装置２を備えた鉄道車両１０である。モニタリング装置は、発熱部に装着した熱電発電部２１と、熱電発電部が発電した電力を蓄電する蓄電部２２と、蓄電部に蓄電した蓄電量が所定値に達したときに放電指令する放電制御部２３と、放電された電力によって送信信号を送信する送信部２４と、を有する子機２ａと、送信部から送信された送信信号を受信する受信部２５と、受信部が送信信号を一定時間内に受信した通信頻度に基づいて、発熱部の温度異常の有無を判定する演算・判定部２６と、を備えた。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を監視するモニタリング装置を備えた鉄道車両であって、
前記モニタリング装置は、
前記発熱部の外表面に装着した熱電変換素子からなる熱電発電部と、
前記熱電発電部が発電した電力を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部に蓄電した蓄電量が所定値に達したときに放電指令する放電制御部と、前記放電制御部の放電指令に基づいて前記蓄電部から放電された電力によって送信信号を送信する送信部と、を有する子機と、
前記送信部から送信された前記送信信号を受信する受信部と、前記受信部が前記送信信号を一定時間内に受信した通信頻度に基づいて、前記発熱部の温度異常の有無を判定する演算・判定部と、を有する親機と、
を備えたことを特徴とする鉄道車両。

【請求項2】

請求項１に記載された鉄道車両において、
前記演算・判定部は、
前記通信頻度が高温側異常しきい値より大きいと認定した場合、前記発熱部の温度は高温側異常と判定することを特徴とする鉄道車両。

【請求項3】

請求項１に記載された鉄道車両において、
前記演算・判定部は、
前記通信頻度が低温側異常しきい値より小さいと認定し、かつ車両速度が速度しきい値より大きいと認定した場合、前記発熱部の温度は低温側異常と判定することを特徴とする鉄道車両。

【請求項4】

請求項１に記載された鉄道車両において、
前記親機は、前記演算・判定部が判定した判定結果を出力するモニタ・表示部を備え、前記モニタ・表示部は、期間又は走行距離に対する前記通信頻度の推移グラフと、前記発熱部の温度異常との相関図を表示することを特徴とする鉄道車両。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された鉄道車両において、
前記子機には、前記送信部が送信する前記送信信号に対して、前記熱電発電部を装着した前記発熱部の所在地又は名称を付与するアドレス付与部を備えたことを特徴とする鉄道車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両に関し、より詳しくは、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を監視するモニタリング装置を備えた鉄道車両に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉄道車両の走行時における安全性、安定性、快適性等をより高めるため、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を監視するモニタリング装置を備えた鉄道車両が、注目されている。例えば、特許文献１には、鉄道車両における輪軸の軸受温度を監視する軸受監視装置が開示されている。この軸受監視装置は、軸箱を通じて軸受の温度を検知する温度センサと、発信機能を含む制御回路と、を備えている。また、軸箱の外表面に装着された熱電交換素子及び蓄電池から成る電源装置を備え、当該電源装置から軸受監視装置に電力が供給され、温度センサによって得られた所要の検知信号が、制御回路から無線で運転台のモニタ等に伝送されるシステムになっている。

【0003】

この鉄道車両の軸受監視装置によれば、輪軸の回転に伴って発熱した軸箱の温度と、雰囲気の温度との温度差を利用して、熱電交換素子が発電した電力を蓄電池に蓄電し、その電力を利用して制御回路を作動させることができる。そして、温度センサによって得られた所要の検知信号が、制御回路から無線で運転台のモニタ等に伝送されるので、軸受の温度異常を運転台のモニタ等で監視でき、軸受監視装置に対して、わざわざ、他から電力を供給する必要がないという効果があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－６９４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載された軸受監視装置では、以下のような問題があった。すなわち、温度センサの検知信号は、温度センサが装着された部位における軸箱の外表面の温度であり、温度センサの装着部位や外気温等の影響を受けやすく、発熱部である軸受の温度異常を反映しにくいという問題があった。また、温度センサが検知した温度は、その時点での温度データを表し、時間経過に伴う温度推移が分からず、故障に対する予兆を把握しにくいという問題があった。さらに、上記軸受監視装置は、温度センサと熱電交換素子とを備えているので、広い設置スペースが必要となると共に、コストが嵩むという問題もあった。

【0006】

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置を備えた鉄道車両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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道車両は、以下の構成を備えている。
（１）車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を監視するモニタリング装置を備えた鉄道車両であって、
前記モニタリング装置は、
前記発熱部の外表面に装着した熱電変換素子からなる熱電発電部と、
前記熱電発電部が発電した電力を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部に蓄電した蓄電量が所定値に達したときに放電指令する放電制御部と、前記放電制御部の放電指令に基づいて前記蓄電部から放電された電力によって送信信号を送信する送信部と、を有する子機と、
前記送信部から送信された前記送信信号を受信する受信部と、前記受信部が前記送信信号を一定時間内に受信した通信頻度に基づいて、前記発熱部の温度異常の有無を判定する演算・判定部と、を有する親機と、
を備えたことを特徴とする。

【0008】

本発明においては、モニタリング装置は、発熱部の外表面に装着した熱電変換素子からなる熱電発電部と、熱電発電部が発電した電力を蓄電する蓄電部と、を備えているので、熱電変換素子が装着された発熱部の外表面の温度と雰囲気の温度との温度差に略比例して、熱電発電部が発電して蓄電部に蓄電する蓄電量が、増加する。具体的には、熱電変換素子が装着された発熱部の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が増大するほど、熱電発電部が発電して蓄電部に蓄電する蓄電量の増加スピードが速くなる。また、熱電変換素子が装着された発熱部の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が減少するほど、熱電発電部が発電して蓄電部に蓄電する蓄電量の増加スピードが遅くなる。

【0009】

ところで、発熱部の外表面は、外気に接しているので、発熱部の外表面の温度自体は、雰囲気の温度の影響を受けて変動するが、発熱部の外表面の温度と雰囲気の温度との温度差は、雰囲気の温度の影響を受けにくい。したがって、熱電発電部が発電して蓄電部に蓄電する蓄電量の増加スピードは、雰囲気の温度の影響を受けにくく、発熱部の温度の変動を反映しやすい。

【0010】

そして、放電制御部は、蓄電部の蓄電量が所定値に達したときに放電指令し、送信部は、放電指令に基づいて蓄電部から放電された電力によって、送信信号を受信部に送信する。そのため、受信部が送信信号を一定時間内に受信する通信頻度は、発熱部の温度の変動を反映して、増減する。また、通信頻度は、発熱部の時間経過に伴う温度変化を表している。また、発熱部の温度異常を温度センサを用いることなく、推定することができ、コスト低減や設置スペースの低減に寄与できる。

【0011】

また、演算・判定部は、受信部が送信信号を一定時間内に受信した通信頻度に基づいて、発熱部の温度異常の有無を判定する。そのため、演算・判定部の判定結果によって、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部の故障に対する予兆を把握しやすい。

【0012】

よって、本発明によれば、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置を備えた鉄道車両を提供することができる。

【0013】

（２）（１）に記載された鉄道車両において、
前記演算・判定部は、
前記通信頻度が高温側異常しきい値より大きいと認定した場合、前記発熱部の温度は高温側異常と判定することを特徴とする。

【0014】

本発明においては、演算・判定部は、通信頻度が高温側異常しきい値より大きいと認定した場合、発熱部の温度は高温側異常と判定するので、通信頻度が高温側異常しきい値より大きい場合、発熱部の温度を、温度が過大となる高温側異常として判定でき、発熱部における高温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部の高温に伴う故障を未然に防止して、鉄道車両の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0015】

（３）（１）又は（２）に記載された鉄道車両において、
前記演算・判定部は、
前記通信頻度が低温側異常しきい値より小さいと認定し、かつ車両速度が速度しきい値より大きいと認定した場合、前記発熱部の温度は低温側異常と判定することを特徴とする。

【0016】

本発明においては、演算・判定部は、通信頻度が低温側異常しきい値より小さいと認定し、かつ車両速度が速度しきい値より大きいと認定した場合、発熱部の温度は低温側異常と判定するので、発熱部の温度を、温度が過少となる低温側異常として判定でき、発熱部における低温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。

【0017】

そのため、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部の低温に伴う故障を未然に防止して、鉄道車両の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。なお、通信頻度が低温側異常しきい値より小さいと認定し、かつ車両速度が速度しきい値より大きいと認定した場合、発熱部の温度は低温側異常と判定することによって、発熱部における潤滑油の油抜け等の不具合を推定できる。

【0018】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された鉄道車両において、
前記親機は、前記演算・判定部が判定した判定結果を出力するモニタ・表示部を備え、前記モニタ・表示部は、期間又は走行距離に対する前記通信頻度の推移グラフと、前記発熱部の温度異常との相関図を表示することを特徴とする。

【0019】

本発明においては、親機は、演算・判定部が判定した判定結果を出力するモニタ・表示部を備え、モニタ・表示部は、期間又は走行距離に対する通信頻度の推移グラフと、発熱部の温度異常との相関図を表示するので、通信頻度の推移グラフに反映される発熱部の温度状況の変化を、期間又は走行距離に対応して確認することができ、発熱部の故障の予兆をより一層正確に把握することができる。そのため、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部の故障を未然に防止して、鉄道車両の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0020】

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載された鉄道車両において、
前記子機には、前記送信部が送信する前記送信信号に対して、前記熱電発電部を装着した前記発熱部の所在地又は名称を付与するアドレス付与部を備えたことを特徴とする。

【0021】

本発明においては、子機には、送信部が送信する送信信号に対して、熱電発電部を装着した発熱部の所在地又は名称を付与するアドレス付与部を備えたので、発熱部の所在地毎又は名称毎の温度異常を判定して、それぞれの発熱部におけるメンテナンスに対する優先度等を検討することができる。そのため、熱電発電部を装着した発熱部の所在地又は名称に対応した処置を計画的に進め、より効率的なメンテナンスを行うことができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置を備えた鉄道車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態の一態様に係る鉄道車両の概略部分側面図である。

【図2】図１に示す鉄道車両における車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部をＡ矢視方向から見た概略正面図である。

【図3】図１に示す鉄道車両におけるモニタリング装置の回路構成の一例を表すブロック図である。

【図4】図１に示す鉄道車両におけるモニタリング装置の動作状況の概念図であって、（Ａ）は車両速度の推移図を示し、（Ｂ）は熱電変換素子を装着した発熱部の温度の推移図を示し、（Ｃ）は蓄電部に蓄電した蓄電量の推移図と、受信部が送信信号を一定時間内に受信した通信頻度を示す。

【図5】図３に示す演算・判定部における判定手順の一例を表すフローチャート図である。

【図6】図３に示すモニタ・表示部にて表示する判定結果の一例であって、通信頻度の推移グラフと発熱部の温度異常との相関図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

＜本鉄道車両の構成＞
次に、本発明の実施形態の一態様に係る鉄道車両について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本発明の実施形態の一態様に係る鉄道車両の概略部分側面図を示す。図２に、図１に示す鉄道車両における車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部をＡ矢視方向から見た概略正面図を示す。図３に、図１に示す鉄道車両におけるモニタリング装置の回路構成の一例を表すブロック図を示す。図４に、図１に示す鉄道車両におけるモニタリング装置の動作状況の概念図を示す。図４（Ａ）に、車両速度の推移図を示し、図４（Ｂ）に、熱電変換素子を装着した発熱部の温度の推移図を示し、図４（Ｃ）に、蓄電部に蓄電した蓄電量の推移図と、受信部が送信信号を一定時間内に受信した通信頻度を示す。図５に、図３に示す演算・判定部における判定手順の一例を表すフローチャート図を示す。図６に、図３に示すモニタ・表示部にて表示する判定結果の一例であって、通信頻度の推移グラフと発熱部の温度異常との相関図を示す。

【0025】

図１、図２に示すように、本態様の鉄道車両１０は、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２における温度異常を監視するモニタリング装置２を備えた鉄道車両１０である。なお、発熱部１２は、本鉄道車両１０の台車ＤＳに装着され、レールＲＬ上を走行する車輪１１の回転運動に関与して発熱する装置を意味し、例えば、左右の車輪１１を連結する輪軸１３の枕木方向端部１３１を回転可能に支持する軸箱１２１、１２２や、輪軸１３の中間部１３２に装着され、主電動機（図示しない）の動力を伝達する歯車装置１２３や、主電動機等が該当する。軸箱１２１、１２２は、台車ＤＳのフレームを構成する台車枠ＤＳＷに軸ばね１４を介して連結されている。ここでは、左右の軸箱１２１、１２２のケース外表面と、歯車装置１２３のケース外表面に、後述するモニタリング装置２における熱電発電部２１と送信機能を有する子機２ａとが、それぞれ装着されているが、特定の発熱部１２を選定して熱電発電部２１と子機２ａとを装着しても良い。なお、熱電発電部２１と子機２ａとは、有線で電気的に接続されている。

【0026】

また、本鉄道車両１０は、台車ＤＳに空気ばねＫＢを介して支持される台枠ＤＷと、台枠ＤＷの車両幅方向の両端部から上方に起立する側構体ＧＫと、台枠ＤＷの車両長手方向の両端部から上方に起立する妻構体ＴＫと、側構体ＧＫ及び妻構体ＴＫの上端部に接続された屋根構体ＹＫと、を備えている。また、側構体ＧＫには、乗客が乗降する乗客用側扉ＧＴ１と、乗務員が乗降する乗務員用側扉ＧＴ２と、各種大きさの側窓ＧＭと、が形成されている。また、乗務員用側扉ＧＴ２は、運転室ＵＴ側の側構体ＧＫに形成され、運転室ＵＴには、後述するモニタリング装置２における受信機能を有する親機２ｂが配置されている。子機２ａと親機２ｂとは、無線で電気的に接続されている。

【0027】

また、図２、図３、図４に示すように、モニタリング装置２は、発熱部１２の外表面に装着した熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１と、熱電発電部２１が発電した電力を蓄電する蓄電部２２と、蓄電部２２に蓄電した蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に達したときに放電指令する放電制御部２３と、放電制御部２３の放電指令に基づいて蓄電部２２から放電された電力によって送信信号ＳＳＧを送信する送信部２４と、を有する子機２ａと、送信部２４から送信された送信信号ＳＳＧを受信する受信部２５と、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒに基づいて、発熱部１２の温度異常の有無を判定する演算・判定部２６と、を有する親機２ｂと、を備えている。親機２ｂの受信部２５は、複数の子機２ａの送信部２４から送信する送信信号ＳＳＧを受信することができる。

【0028】

すなわち、モニタリング装置２は、発熱部１２の外表面に装着した熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１を備えている。熱電変換素子２１Ｎは、例えば、２種類の異なる半導体（ｎ型半導体とｐ型半導体）を接合して高温部と低温部とを形成し、両者の間に温度差を生じさせると起電力が生じるゼーベック効果を利用する公知の熱電素子である。熱電発電部２１は、熱電変換素子２１Ｎの高温部を発熱部１２の外表面に当接して装着し、発熱部１２の温度Ｑと雰囲気の温度との温度差を利用して発電する。

【0029】

また、モニタリング装置２の子機２ａは、熱電発電部２１が発電した電力を蓄電する蓄電部２２を有する。ここで、熱電発電部２１が発電した電力は、微小であるため、ＤＣ－ＤＣコンバータからなる昇圧部２２１を介して電圧を増幅して蓄電部２２に蓄電すると良い。蓄電部２２は、所定量の電力を蓄電し、かつ放電できるコンデンサや、電気二重層、二次電池等を用いることができる。

【0030】

上記熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１と蓄電部２２とを備えているので、熱電変換素子２１Ｎが装着された発熱部１２の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が増大するほど、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードが速くなる。また、熱電変換素子２１Ｎが装着された発熱部１２の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が減少するほど、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードが遅くなる。

【0031】

なお、発熱部１２の外表面は、外気に接しているので、発熱部１２の外表面の温度自体は、雰囲気の温度の影響を受けて変動するが、発熱部１２の外表面の温度と雰囲気の温度との温度差は、雰囲気の温度の影響を受けにくい。したがって、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードは、雰囲気の温度の影響を受けにくく、発熱部１２の温度Ｑの上昇・下降（即ち、発熱部１２での摩擦等に伴う発熱量の増減）を反映しやすい。

【0032】

また、モニタリング装置２の子機２ａは、蓄電部２２に蓄電した蓄電量Ｐが所定値Ｐ１（例えば、所定の情報を送信できる電力が供給可能な蓄電量以上で予め設定された値）に達したときに放電指令する放電制御部２３と、放電制御部２３の放電指令に基づいて蓄電部２２から放電された電力によって送信信号ＳＳＧを送信する送信部２４と、を有する。なお、送信部２４は、例えば、放電制御部２３の放電指令に基づいて送信信号ＳＳＧを所定時間ｔだけ送信しても良いし、例えば、放電制御部２３の放電指令に基づいて送信信号ＳＳＧの送信を開始し、蓄電部２２に送信に必要な電力が無くなったら自動的に送信を停止しても良い。

【0033】

また、モニタリング装置２の親機２ｂは、送信部２４から送信された送信信号ＳＳＧを受信する受信部２５と、受信部２５が受信した送信信号ＳＳＧを記憶部２６１に記憶するとともに、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒに基づいて、発熱部１２の温度異常の有無を判定する演算・判定部２６と、を有する。なお、通信頻度Ｒは、通信の頻繁さの程度を意味し、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した累積通信回数及び累積通信時間を含む概念であるが、ここでは、通信頻度Ｒを累積通信回数の意味で説明する。また、親機２ｂは、演算・判定部２６が判定した判定結果を出力するモニタ・表示部２７を備えていることが好ましい。モニタ・表示部２７は、例えば、運転室ＵＴの運転台に配置され、画像、文字、音声等、又はこれらの組み合わせを出力する。これによって、運転士が発熱部の温度異常を常に監視することができる。

【0034】

モニタリング装置２は、上記構成を有するので、発熱部１２の温度Ｑが高く、蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に達する時間が短くなると、一定時間ΔＴ内に、送信部２４が送信信号ＳＳＧを送信する送信回数が増加する。そして、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒが増加する。これに対して、発熱部１２の温度Ｑが低く、蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に達する時間が長くなると、一定時間ΔＴ内に、送信部２４が送信信号ＳＳＧを送信する送信回数が減少する。そして、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒが減少する。この通信頻度Ｒの増減に基づいて、発熱部１２の温度異常の有無を判定することができる。

【0035】

例えば、図４（Ａ）に示すように、本鉄道車両１０が時間Ｔ１～Ｔ２と時間Ｔ３～Ｔ４まで車両速度Ｖ２にて走行した場合、図４（Ｂ）に示すように、車輪１１の回転運動に伴って発熱する発熱部１２の温度Ｑは、正常（ＳＦ）な温度Ｑ２まで上昇する。この発熱部１２の温度Ｑ２への温度上昇に伴って、図４（Ｃ）に示すように、蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが所定値Ｐ１まで到達すると、放電制御部２３の放電指令に基づいて蓄電部２２から放電された電力によって、送信部２４は送信信号ＳＳＧを、例えば、所定時間ｔだけ送信する。放電した蓄電部２２には、再度同一のスピードで蓄電され、蓄電量Ｐが所定値Ｐ１まで到達すると放電し、この充放電を所定のピッチで連続的に繰り返す。そして、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒは、正常範囲（例えば、通信頻度Ｒ＝３回）に維持される。この通信頻度Ｒが正常範囲にある場合、発熱部１２の温度Ｑは正常（ＳＦ）であると判定する。

【0036】

これに対して、図４（Ａ）に示すように、本鉄道車両１０が時間Ｔ４～Ｔ５まで車両速度Ｖ２にて走行した場合、図４（Ｂ）に示すように、発熱部１２の温度Ｑは、高温側異常（ＨＮ）の温度Ｑ３まで上昇すると仮定する。この発熱部１２の温度Ｑ３への過大な温度上昇に伴って、図４（Ｃ）に示すように、蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが、発熱部１２の温度Ｑが正常（ＳＦ）の場合より短時間で所定値Ｐ１まで到達する。蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に到達すると放電し、この充放電を短時間で繰り返す。そして、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒは、過大範囲（例えば、通信頻度Ｒ＝７回）に増加する。この通信頻度Ｒが過大範囲にある場合、発熱部１２の温度Ｑは高温側異常（ＨＮ）であると判定する。

【0037】

さらに、図４（Ａ）に示すように、本鉄道車両１０が時間Ｔ５～Ｔ６まで車両速度Ｖ２にて走行した場合、図４（Ｂ）に示すように、発熱部１２の温度Ｑは、低温側異常（ＬＮ）の温度Ｑ１まで低下すると仮定する。この発熱部１２の温度Ｑ１への温度低下に伴って、図４（Ｃ）に示すように、蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが、発熱部１２の温度Ｑが正常（ＳＦ）の場合より長時間かけて所定値Ｐ１まで到達する。蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に到達すると放電し、この充放電を長時間かけて繰り返す。そして、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒは、過少範囲（例えば、通信頻度Ｒ＝２回）に減少する。この通信頻度Ｒが過少範囲にある場合、発熱部１２の温度Ｑは低温側異常（ＬＮ）であると判定する。なお、車両速度Ｖがゼロに近い速度しきい値Ｖ１以下で走行した場合、発熱部１２の車輪１１の回転運動に伴って発熱する熱量が低下するため、発熱部１２の温度Ｑは、低温側異常（ＬＮ）の温度Ｑ１まで低下するが、これは異常ではないと判定する。

【0038】

以上のように、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信する通信頻度Ｒは、発熱部１２の温度Ｑの変動を反映して、増減する。また、通信頻度Ｒは、発熱部１２の時間経過に伴う温度変化を表している。また、発熱部１２の温度異常を温度センサを用いることなく、推定することができ、コスト低減や設置スペースの低減に寄与できる。したがって、演算・判定部２６の判定結果によって、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部１２の故障に対する予兆を把握しやすい。

【0039】

よって、本鉄道車両１０によれば、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部１２の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置２を備えた鉄道車両１０を提供することができる。

【0040】

また、本鉄道車両１０においては、図４、図５、図６に示すように、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ３は高温側異常（ＨＮ）と判定することが好ましい。

【0041】

この場合、通信頻度Ｒが過大となる高温側異常しきい値Ｒ４を発熱部１２の発熱特性に応じて設定することによって、発熱部１２の温度Ｑを、温度が過大となる高温側異常（ＨＮ）として判定でき、発熱部１２における高温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の高温に伴う故障を未然に防止して、本鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0042】

また、本鉄道車両１０においては、図４、図５、図６に示すように、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ１は低温側異常（ＬＮ）と判定することが好ましい。

【0043】

この場合、通信頻度Ｒが過小となる低温側異常しきい値Ｒ１を発熱部１２の発熱特性に応じて設定することによって、発熱部１２の温度Ｑを、温度が過小となる低温側異常（ＬＮ）として判定でき、発熱部１２における低温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の低温に伴う故障を未然に防止して、本鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0044】

具体的には、図５に示すように、演算・判定部２６は、第１比較ステップＳ１と、第２比較ステップＳ２と、判定ステップＳ３とを備え、以下の手順に従って、発熱部１２の温度異常の有無を判定する。

【0045】

まず、第１比較ステップＳ１にて、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４より大きいか否かを認定する。通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４より大きいと認定した場合は、判定ステップＳ３の第１ステップＳ３１にて、発熱部１２の温度Ｑを、温度が過大となる高温側異常（ＨＮ）と判定する。

【0046】

次に、第１比較ステップＳ１にて、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４以下であると認定した場合、第２比較ステップＳ２にて、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいか否かと、車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいか否かと、を認定する。通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合は、判定ステップＳ３の第２ステップＳ３２にて、発熱部１２の温度Ｑを、温度が過小となる低温側異常（ＬＮ）と判定する。そして、判定ステップＳ３の第１ステップＳ３１及び第２ステップＳ３２にて発熱部１２の温度Ｑを高温側異常（ＨＮ）及び低温側異常（ＬＮ）と判定しない場合、判定ステップＳ３の第３ステップＳ３３にて発熱部１２の温度Ｑ２は正常（ＳＦ）と判定する。

【0047】

これによって、発熱部１２の温度Ｑを、通信頻度Ｒの高温側異常しきい値Ｒ４及び低温側異常しきい値Ｒ１を基準にして、温度が過大となる高温側異常（ＨＮ）と、温度が過少となる低温側異常（ＬＮ）とに区別して判定でき、発熱部１２における温度異常の程度や原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の故障を未然に防止して、鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0048】

なお、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ１は低温側異常（ＬＮ）と判定することによって、発熱部１２における潤滑油の油抜け等の不具合を推定できる。また、発熱部１２における潤滑油は、通常、発熱部１２の下部に貯留されるため、熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１を発熱部１２の下部に装着することによって、発熱部１２における潤滑油の油抜け不具合を監視しやすくなる。

【0049】

また、本鉄道車両１０においては、図６に示すように、モニタ・表示部２７は、期間又は走行距離に対する通信頻度Ｒの推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３と、発熱部１２の温度異常の有無との相関図を表示することが好ましい。期間又は走行距離は、任意に設定することができる。例えば、日毎又は月毎に通信頻度Ｒを集計して、その平均値ＨＲを推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３として表示しても良い。ここでは、推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、発熱部１２の所在地又は名称毎に作成されている。推移グラフＫ１は、車両左方の軸箱１２１に対応し、推移グラフＫ２は、車両右方の軸箱１２２に対応し、推移グラフＫ３は、歯車装置１２３に対応する。また、図６に示す推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、折れ線グラフとして作成されているが、推移グラフの作成形態はこれに限る必要はない。

【0050】

この場合、通信頻度Ｒの推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３に反映される発熱部１２の温度状況の変化を、期間又は走行距離に対応して確認することができ、発熱部１２の故障の予兆をより一層正確に把握することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の故障を未然に防止して、鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0051】

また、本鉄道車両１０においては、図３に示すように、子機２ａには、送信部２４が送信する送信信号ＳＳＧに対して、熱電発電部２１を装着した発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３を付与するアドレス付与部２４１を備えることが好ましい。所在地又は名称１２１、１２２、１２３は、熱電発電部２１を装着した発熱部１２を他の発熱部１２と区別できれば、どのような形態で付与しても良い。

【0052】

この場合、発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３毎の温度異常を判定して、それぞれの発熱部１２におけるメンテナンスに対する優先度等を検討することができる。そのため、熱電発電部２１を装着した発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３に対応した処置を計画的に進め、より効率的なメンテナンスを行うことができる。また、同一種類の発熱部１２の温度状況の変化を、時系列に沿って確認して、その特異性を把握することによって、特有の問題がないか検討することができる。

【0053】

＜変形例＞
なお、本鉄道車両１０は、本発明の要旨を変更しない範囲で、各種形態に変更できることは言うまでもない。例えば、本鉄道車両１０においては、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ３は高温側異常（ＨＮ）と判定し、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ１は低温側異常（ＬＮ）と判定し、高温側異常（ＨＮ）及び低温側異常（ＬＮ）と判定しない場合、発熱部１２の温度Ｑ２は正常（ＳＦ）と判定する。しかし、演算・判定部２６は、必ずしも上記構成に限定される必要はない。

【0054】

例えば、図６に示すように、発熱部１２の正常（ＳＦ）な温度範囲の下限に対応して、通信頻度Ｒの正常下限しきい値Ｒ２を、低温側異常しきい値Ｒ１より大きく設定し、また、発熱部１２の正常（ＳＦ）な温度範囲の上限に対応して、通信頻度Ｒの正常上限しきい値Ｒ３を、高温側異常しきい値Ｒ４より小さく設定しても良い。

【0055】

そして、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが正常下限しきい値Ｒ２と正常上限しきい値Ｒ３との間にあると認定した場合に、発熱部１２の温度Ｑは、正常（ＳＦ）であると判定し、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１と正常下限しきい値Ｒ２との間にあると認定した場合に、発熱部１２の温度Ｑは、下限側の要注意（ＡＴ２）であると判定し、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４と正常上限しきい値Ｒ３との間にあると認定した場合に、発熱部１２の温度Ｑは、上限側の要注意（ＡＴ１）であると判定しても良い。この場合、発熱部１２の温度状況の変化を、要注意（ＡＴ１、ＡＴ２）の範囲において確認することができ、発熱部１２の故障をより一層確実に防止することができる。

【0056】

＜作用効果＞
以上、詳細に説明した本実施形態に係る鉄道車両１０によれば、モニタリング装置２は、発熱部１２の外表面に装着した熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１と、熱電発電部２１が発電した電力を蓄電する蓄電部２２と、蓄電部２２に蓄電した蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に達したときに放電指令する放電制御部２３と、放電制御部２３の放電指令に基づいて蓄電部２２から放電された電力によって送信信号ＳＳＧを送信する送信部２４と、を有する子機２ａと、送信部２４から送信された送信信号ＳＳＧを受信する受信部２５と、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間内に受信した通信頻度Ｒに基づいて、発熱部１２の温度異常の有無を判定する演算・判定部２６と、を有する親機２ｂと、を備えている。

【0057】

すなわち、本鉄道車両１０のモニタリング装置２は、発熱部１２の外表面に装着した熱電変換素子２１Ｎからなる熱電発電部２１と、熱電発電部２１が発電した電力を蓄電する蓄電部２２と、を備えているので、熱電変換素子２１Ｎが装着された発熱部１２の外表面の温度と雰囲気の温度との温度差に略比例して、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐが、増加する。具体的には、熱電変換素子２１Ｎが装着された発熱部１２の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が増大するほど、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードが速くなる。また、熱電変換素子２１Ｎが装着された発熱部１２の外表面の温度と、雰囲気の温度との温度差が減少するほど、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードが遅くなる。

【0058】

ところで、発熱部１２の外表面は、外気に接しているので、発熱部１２の外表面の温度自体は、雰囲気の温度の影響を受けて変動するが、発熱部１２の外表面の温度と雰囲気の温度との温度差は、雰囲気の温度の影響を受けにくい。したがって、熱電発電部２１が発電して蓄電部２２に蓄電する蓄電量Ｐの増加スピードは、雰囲気の温度の影響を受けにくく、発熱部１２の温度Ｑの上昇・下降（即ち、発熱部１２での摩擦等に伴う発熱量の増減）を反映しやすい。

【0059】

そして、放電制御部２３は、蓄電部２２の蓄電量Ｐが所定値Ｐ１に達したときに放電指令し、送信部２４は、放電指令に基づいて蓄電部２２から放電された電力によって、送信信号ＳＳＧを、例えば、所定時間ｔだけ受信部２５に送信する。そのため、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信する通信頻度Ｒは、発熱部１２の温度Ｑの変動を反映して、増減する。また、通信頻度Ｒは、発熱部１２の時間経過に伴う温度変化を表している。また、発熱部１２の温度異常を温度センサを用いることなく、推定することができ、コスト低減や設置スペースの低減に寄与できる。

【0060】

また、演算・判定部２６は、受信部２５が送信信号ＳＳＧを一定時間ΔＴ内に受信した通信頻度Ｒに基づいて、発熱部１２の温度異常の有無を判定する。そのため、演算・判定部２６の判定結果によって、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部１２の故障に対する予兆を把握しやすい。

【0061】

よって、本実施形態によれば、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２における温度異常を簡単且つ効率的に監視でき、発熱部１２の故障に対する予兆を把握しやすいモニタリング装置２を備えた鉄道車両１０を提供することができる。

【0062】

また、本実施形態によれば、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが高温側異常しきい値Ｒ４より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ３は高温側異常（ＨＮ）と判定するので、通信頻度Ｒが過大となる高温側異常しきい値Ｒ４を発熱部１２の発熱特性に応じて設定することによって、通信頻度が高温側異常しきい値より大きい場合、発熱部の温度を、温度が過大となる高温側異常として判定でき、発熱部における高温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部の高温に伴う故障を未然に防止して、鉄道車両の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0063】

また、本実施形態によれば、演算・判定部２６は、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ１は低温側異常（ＬＮ）と判定するので、通信頻度Ｒが過小となる低温側異常しきい値Ｒ１を発熱部１２の発熱特性に応じて設定することによって、発熱部１２の温度Ｑを、温度が過小となる低温側異常（ＬＮ）として判定でき、発熱部１２における低温側の温度異常の原因を、より迅速かつ正確に推定することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の低温に伴う故障を未然に防止して、本鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。なお、通信頻度Ｒが低温側異常しきい値Ｒ１より小さいと認定し、かつ車両速度Ｖが速度しきい値Ｖ１より大きいと認定した場合、発熱部１２の温度Ｑ１は低温側異常（ＬＮ）と判定することによって、発熱部１２における潤滑油の油抜け等の不具合を推定できる。

【0064】

また、本実施形態によれば、モニタ・表示部２７は、期間又は走行距離に対する通信頻度Ｒの推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３と、発熱部１２の温度異常との相関図を表示するので、通信頻度Ｒの推移グラフＫ１、Ｋ２、Ｋ３に反映される発熱部１２の温度状況の変化を、期間又は走行距離に対応して確認することができ、発熱部１２の故障の予兆をより一層正確に把握することができる。そのため、車輪１１の回転運動に関与して発熱する発熱部１２の故障を未然に防止して、鉄道車両１０の走行時における安全性、安定性、快適性等をより一層高めることができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、子機２ａには、送信部２４が送信する送信信号ＳＳＧに対して、熱電発電部２１を装着した発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３を付与するアドレス付与部２４１を備えたので、発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３毎の温度異常を判定して、それぞれの発熱部１２におけるメンテナンスに対する優先度等を検討することができる。そのため、熱電発電部２１を装着した発熱部１２の所在地又は名称１２１、１２２、１２３に対応した処置を計画的に進め、より効率的なメンテナンスを行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、車輪の回転運動に関与して発熱する発熱部における温度異常を監視するモニタリング装置を備えた鉄道車両として利用できる。

【符号の説明】

【0067】

２ モニタリング装置
２ａ 子機
２ｂ 親機
１０ 鉄道車両
１１ 車輪
１２ 発熱部
２１ 熱電発電部
２１Ｎ 熱電変換素子
２２ 蓄電部
２３ 放電制御部
２４ 送信部
２５ 受信部
２６ 演算・判定部
２７ モニタ・表示部
１２１、１２２ 軸箱（所在地又は名称）
１２３ 歯車装置（所在地又は名称）
２４１ アドレス付与部
ＨＮ 高温側異常
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ 推移グラフ
ＬＮ 低温側異常
Ｐ 蓄電量
Ｐ１ 所定値
Ｑ 温度
Ｒ 通信頻度
Ｒ１ 低温側異常しきい値
Ｒ４ 高温側異常しきい値
ＳＦ 正常
ＳＳＧ 送信信号
ｔ 所定時間
ΔＴ 一定時間
Ｖ 車両速度
Ｖ１ 速度しきい値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】