线路管理支援系统的制作方法

专利名称：线路管理支援系统的制作方法
技术领域：
本发明，涉及通过对产生于行驶在线路上的车辆的不相同的3个方向 以上的加速度进行检测、将其与基准数据相比较，对线路的状态进行管理 而可以早期发现异常的线路管理支援系统。
背景技术：
现有，已知作为相关于这种线路管理支援系统的技术，能够对搭栽 于列车的计测装置进行远程控制，能够对计测装置进行远程监视的，无需 操作员的列车计测系统(例如，参照特开平10—119780号公报)；作为对 轨道的状态由车辆的振动进行掌握的系统，简单且廉价，并且自动化容易， 而且即使设置空间小亦可的轨道监视装置(例如，参照特开2005—231427 号公报)；采用神经网络，通过简单的操作而能够实时地检测轨道的异常 的铁道用轨道的异常检测装置(例如，参照特许第3624390号公报)等。
可是，在前述的现有例的系统中，存在以下问题点装置构成复杂且 成本高，当采用了 GPS (GlobalPosition System,全球定位系统)时不能 在GPS电波不能到达的隧道内、地铁进行使用。

发明内容
本发明鉴于前述问题点所作出，作为其目的，在于提供以简单的构成 而即使在隧道内、地铁也可以使用的线路管理支援系统。
本发明为了达到前述目的，提出线路管理支援系统，其具备同步于 行驶在预定路线的线路上的车辆的车轴的旋转而旋转，在正交于旋转轴的 方向按等距离所配置且等间隔地配置于旋转方向的多个磁体；在磁体的附 近固定于车辆所i殳置，由缠绕于铁心的第1线圈和对产生于第1线围的电
动势进行整流而蓄电的蓄电部构成，将由蓄电部所蓄积的电力供给于外部
的电力供给装置；与车辆的悬挂机构相比设置于下侧，通过从电力供给装 置所输出的电力进行工作，对分别产生于互相正交的3个方向的加速度进 行检测，将对应于检测到的加速度的电信号输出的加速度传感器；通过从 电力供给装置所输出的电力进行工作，对产生于固定于车辆所设置的第2 线圏的电动势脉沖的个数进行计数，生成基于所计数的计数值的行驶距离 信息并基于从加速度传感器所输出的电信号生成检测加速度信息的运算处 理部；将行驶距离信息和检测加速度信息发送的检测数据发送单元；对从 检测数据发送单元所发送的行^巨离信息和检测加速度信息进行接收的检 测数据接收单元；对应于从路线的运行开始位置的距离而存储在车辆运行 的路线中预先所计测到的加速度信息的存 介物；和将对应于基于通过 检测数据接收单元接收到的行驶距离信息的距离而存储于存,介物的加 速度信息和检测加速度信息进行比较，并按产生于3个方向的每个加速度 而求加速度值之差，当这3个差的值之中的1个以上成为预定的容许范围 以上时作为异常状态进行通知的异常通知单元。
若依照于本发明的线路管理支援系统，则通过由电力供给装置所发电 的电力而驱动加速度传感器和检测数据发送单元。并且，通过对产生于线 圏的电动势脉冲个数进行计数，对车轮的转速进行检测可计算出车辆的行 驶距离。进而，检测分别产生于互相正交的3个方向的加速度，与成为预 先计测各方向的检测加速度信息的基准的加速度信息相比较而检测线路的 异常。
并且，本发明为了达到前述目的，提出线路管理支援系统，其具备 同步于行驶在预定路线的线路上的车辆的车轴的旋转而旋转，在正交于旋 转轴的方向按等距离所配置且等间隔地配置于旋转方向的多个磁体；在磁 体的附近固定于车辆所设置，由缠绕于铁心的线圏和对产生于该线圏的电 动势进行整流而蓄电的蓄电部构成，将通过蓄电部所蓄积的电力供给于外 部的电力供给装置；与车辆的悬挂机构相比设置于下侧，通过从电力供给 装置所输出的电力进行工作，对分别产生于互相正交的3个方向的加速度 进行检测，将对应于检测到的加速度的电信号输出的加速度传感器；通过
从电力供给装置所输出的电力进行工作，对产生于线團的电动势脉沖的个 数进行计数，按预定脉沖数，基于从加速度传感器所输出的电信号生成检 测加速度信息而将加速度信息，通过预定频率的电波进行发送的检测数据
发送单元；对从检测数据发送单元所发送的检测加速度信息进行接收的检 测数据接收单元；将通过检测数据接收单元接收到的检测加速度信息输入， 并对发送了检测加速度信息的位置距运行开始位置的距离进行计算的距离 计算单元；对应于距路线的运行开始位置的距离而存储在车辆运行的路线 中预先所计测的加速度信息的存，介物；和将对应于计算出来的距离而 存储于存 介物的加速度信息和检测加速度信息进行比较，按产生于3 个方向的每个加速度而求加速度值之差，当这3个差的值之中的1个以上 成为预定的容许范围以上时，作为异常状态进行通知的异常通知单元。
若依照于本发明的线路管理支援系统，则通过由电力供给装置所发电 的电力而驱动加速度传感器和检测数据发送单元。并且，通过对产生于线 圈的电动势脉沖个数进行计数，对车轮的转速进行计数可计算出车辆的行 驶距离。进而，检测分别产生于互相正交的3个方向的加速度，将其与成 为预先计测各方向的检测加速度信息的基准的加速度信息相比较，而检测 线路的异常。
若依照于上述本发明的线路管理支援系统，则由于采用加速度传感器 进行现有的靠人的感觉进行的不良处所的检测，能够减少因检查操作员的 身体状况、经验产生的不一致，能有效地进行保养管理。并且，因为具备 发电装置所以不必采用电源，且将旋转检测用的线圏兼用作发电用的线圏， 并且因为能够通过感应于线圏的电动势脉沖对车轮的旋转进行检测，所以 能够不使用GPS而对不良处所的位置进行确定。因此，即使在GPS信号 不能到达的隧道内、地铁等也能够进行利用。
本发明的前述目的和其以外的目的、特征、优点，通过以下的+兌明和 附图而明确。


图l是表示本发明的第1实施方式中的铁道车辆的外观图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的向车辆的装置设置位置的图。 图3是表示本发明的第1实施方式中的向车辆的转向架的装置设置位 置的图。
图4是表示本发明的第1实施方式中的向车辆的转向架的装置设置位 置的图。
图5是对本发明的第1实施方式中的关于旋转检测及发电的构成进行 说明的图。
图6是对本发明的第1实施方式中的脉冲信号的定时进行说明的图。 图7是表示本发明的第1实施方式中的检测装置和监视装置的电系统 电路的框图。
图8是对本发明的第1实施方式中的检测装置的工作进行说明的流程图。
图9是对本发明的第1实施方式中的监视装置的工作进行说明的流程图。
图IO是对本发明的第1实施方式中的检测结果的显示例进行说明的图。
图11是对本发明的第1实施方式中的检测结果的显示例进行说明的图。
图12 ;l—表示本发明的第2实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。
图13是对本发明的第2实施方式中的监视装置的工作进行说明的流程图。
图14是对本发明的第2实施方式中的管理装置的工作进行说明的流程图。
图15是表示本发明的第3实施方式中的向车辆的装置设置位置的图。 图16是表示本发明的第3实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。
图17是表示本发明的第4实施方式中的检测装置和监视装置的电系统 电路的框图。
图18是对本发明的第4实施方式中的脉沖信号的定时进行说明的图。 图19是对本发明的第4实施方式中的检测装置的工作进行说明的流程图。
图20是对本发明的第4实施方式中的监视装置的工作进行说明的流程图。
图21是表示本发明的第5实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。
图22是对本发明的第5实施方式中的监视装置的工作进行说明的流程图。
图23是对本发明的第5实施方式中的管理装置的工作进行说明的流程图。
图24是表示本发明的第6实施方式中的向车辆的装置设置位置的图。 图25是表示本发明的第6实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。图26是对本发明的第7实施方式中的关于旋转检测;SJL电的构成进行 说明的图。
图27是表示本发明的第7实施方式中的向车辆的装置设置位置的图。 图28是表示本发明的第7实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。
图29是对本发明的第7实施方式中的脉冲信号的定时进行说明的图。 图30是对本发明的第7实施方式中的检测装置的工作进行说明的流程图。
具体实施例方式
在以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。 图l至图5表示本发明的第1实施方式，图l是表示第l实施方式中 的铁道车辆的外观图，图2是表示第1实施方式中的向车辆的装置i殳置位 置的图，图3及图4是表示第1实施方式中的向车辆的转向架的装置设置
位置的图，图5是对第1实施方式中的关于旋转检测;sjc电的构成进行说
明的图。在图中，1为行驶在线路2上的车辆，在其转向架IO设置检测装置100， 在驾驶席附近设置监视装置200。转向架IO，具备有未安装电动机的非驱动轮12，在与其悬挂机构即用 于防止来自车轮12的振动直接传递于车体的枕簧(空气弹簧)13相比靠 下侧，通过固定构件15而将检测装置100固定于转向架10，能够直接检 测来自线路2的振动。并且，在车轮12的旋转轴11固定着以旋转轴11为轴的圆板14，圆 板14与旋转轴11 一起进行旋转。进而，在圆板14的周缘部，在距旋转轴 11等距离的位置、在旋转方向上空出预定的等间隔安装多个磁体21。并且， 内装于上述检测装置100的检测线圏101和发电线圏121 4皮配置为其轴正 交于磁体14。线圏101缠绕于铁心101a，由于磁体14通过了线圏101的 附近时的线圏101内的磁通密度变化而在线圏101产生如示于图6中的感 应电动势脉沖a。发电线圏121缠绕于铁心121a，由于磁体14通过了发电 线圏121的附近时的线圏内的磁通密度变化而在线圏121产生感应电动势。图7是表示第1实施方式中的检测装置100和监视装置200的电系统 电路的框图。检测装置100，由检测线圏101，半波整流电路102,电平调整电路103， 3维加速度传感器104,模拟/数字(A/D)变换电路105，运算处理部 106，发送机107，天线108，发电线圏121，全波整流电路122，蓄电电路 123所构成。检测线圏IOI,如前述地配置为缠绕于铁心101a而对向于设置于圆 板14的磁体21。采用了该检测线圏101的磁传感器，与一般的磁传感器(MR元件、霍尔元件)不同，利用了大巴克好森效应产生的磁化反相， 作为其一例，能够举出作为商品名称为"Pulse Perm Sensor" (Nikkoshi 林式公3土)戶斤4^f售的器件(http:〃www.mrsensor.com/ppsprinciple.html)。 该特征，由于即使磁场的反相变得无限地慢也能够进行检测，由此即使在 车轮的起动时等的非常慢的旋转中，也能够对旋转进行检测。半波整流电路102，对感应于检测线圏101的感应电动势脉沖进行半 波整流仅使正的电力通过。
电平调整电路103，如示于图6中地，将对从检测线圏101所输出的 脉冲信号a通过半波整流电路102整流后的脉冲信号b整形为预定电压值 的矩形波脉冲信号c而输出于运算处理部106。
3维加速度传感器104，如示于图1中地，对产生于以车辆1的行进方 向为X轴、相对于X轴互相正交的Y轴(车辆的横向方向的轴)和Z轴 (车辆的上下方向的轴)的各自的方向的加速度进行检测而将表示该加速 度的值的模拟电信号输出。
A/ D变换电路105，将从3维加速度传感器104所输出的分别对应于 XYZ的3轴的模拟信号的值变换为数字值进行输出。
运算处理部106，例如以公知的CPU作为主体所构成，如示于图6中 地，从电平调整电路103输入脉冲信号c，并对该脉冲信号c的个数进行 计数而采用该计数值和预先在工作程序所设定的车轮12的半径的值，对离 开运行开始位置的行^巨离进行计算。进而，从A/D变换电路105输入 分别对应于XYZ的3轴的加速度的数字值，并生成包括这些数字值和上 述计算出的行驶距离的值的预定格式的加速度信息，将该加速度信息通过 发送机107由预定频率的电波从天线108进行发送。
发电线圏121，如前述地配置为缠绕于铁心121a而对向于设置于圆板 14的磁体21。
全波整流电路122，对从发电线圏121所输出的感应电动势脉沖进行 全波整流而输出。
蓄电电路123,将从全波整流电路122所输出的脉冲信号进行平滑处 理并变换为预定的电压值而蓄电于蓄电器或者蓄电池，并将该蓄积的电力 作为驱动电力供给于检测装置100内的各电路。
监视装置200，由天线201,接收机202，运算处理部203，存储部204, 显示部205所构成。
接收机202，通过天线201对v^r测装置100所发送的加速度信息进 行接收，并作为数字数据输出于运算处理部203。
运算处理部203,例如以公知的CPU作为主体所构成，如将要后述地，
当从接收机202输入了加速度信息时，对应于所输入的行驶距离的值将 XYZ轴的各方向的加速度的值存储于存储部204的存储媒介物。进而，运算处理部203,分别对应于X轴、Y轴、Z轴，将横轴作为 以运行开始位置为基点的距离，将预先存储于存储部204的加速度的基准 数据，和通过接收机202接收到的加速度值分別在显示部205进行波形显 示。再进一步，运算处理部203，对预先存储于存储部204的存,介物 的基准数据和从接收机202输入了的检测加速度进行比较，并当检测加速 度的值与基准数据的值之差变成容许范围以上时在显示部205显示异常警 告。存储部204，具有可以重写的非易失性的存储器、磁盘装置等的预定 的存^介物，并在该存^^介物，对应于离开路线的运行开始位置的距 离而预先存储在车辆运行的路线中所预先计测到的加速度信息。接着，对由上述构成形成的检测装置100a视装置200的工作，参 照示于图8及图9中的流程图而进行说明。还有，图8是对检测装置100 中的运算处理部106的工作进行说明的流程图，图9是对监视装置200中 的运算处理部203的工作进行说明的流程图。检测装置100的运算处理部106, —开始进行工作，就进行初始化 (SA1)。在该初始化中，对计时用定时器进行置位(set),并对发送用 的加速度信息进行初始化，进而开始进行所输入的脉冲信号c的计数。接 下来，运算处理部106，对定时器的计时时间是否变成了预定的信息发送 周期的时间进行监视(SA2),当定时器的计时时间变成了前述预定时间 时，对定时器进行复位(SA3)，并在此后，从A/D变换电路105输入 分别对应于XYZ的3轴的加速度的数字值，并采用上述脉冲信号c的计数 值对离开运行开始位置的行驶距离进行计算(SA4)，并生成包括这些数 字值的预定格式的加速度信息作为发送数据(SA5)，将该发送数据通过 发送机107由预定频率的电波从天线108进行发送(SA6)。监M置200的运算处理部203， 一开始进行工作，就进行初始化设 定(SB1)。在该初始化设定中，将行驶距离数据设定为0并将存储着检
测加速度数据的存储区域内的数据全部清除。接着运算处理部203，对是否从检测装置100接收了数据进行判定 (SB2),当接收了数据时取得车辆1的离开运行开始位置(基点)的行 驶距离，并对应于该行驶距离将接收到的检测加速度的数据存储于存储部 204的存储媒介物(SB3 )。此后，运算处理部203，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于 存储部204的基准数据进行比较(SB4)，并将这些数据如示于图10及图 11中地，在显示部205进行波形显示(SB5)。在图10及图11中，分别 显示X轴方向的加速度，Y轴方向的加速度，Z轴方向的加速度各自，关 于各自在上侧显示基准数据的加速度的波形，在下侧显示检测到的加速度 的波形。并且，在正常时如示于图IO中地，在画面下部显示"异常警告 无"的文字；如将要后述地，当检测到异常时，如示于图11中地在画面下 部显示^示产生异常的处所的位置的起点开始的距离和"异常警告有" 的文字，并以与其他的部分不相同的颜色显示产生异常的区域210的波形 的背景色。接下来，运算处理部203，对上述SB4的比较的结果，即对从接收机 202所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部204的存,介物的基 准数据的值的差值是否变成了容许范围以上进行判定(SB6)，当变成了 容许范围以上时，将该异常处所记录于存储部204的存皿介物(SB7) 并在显示部205如前述地显示异常警告(SB8)。如此地，在本实施方式中，因为在管理用车辆或一般车辆安装3维加 速度传感器104，对由于铁道车辆1行驶时的振动而产生的加速度进行采 集，并将其与基准数据的加速度进行比较，所以能够根据该加速度容易地 检测线路2的不良处所。并且，因为将加速度传感器104安装于与空气弹簧13相比、位于下部 的车轮12附近，所以能够更精准地取得振动。进而，因为与将利用车轮12的旋转、通过电磁感应产生的电力供给于 检测装置100的同时，根据感应电动势脉冲的波形对车轮12的旋转进行检 测，并由此对车辆1的行^E巨离(当前位置)进4亍计算，即使不傳现有例
地使用GPS也能够确定不良处所的位置，所以能够构建非常低成本的系 统，并且即使在GPS信号不能到达的隧道内、地铁等也能够进行利用。并且，因为将车辆转速检测用的圆板14安装于驱动轮以外的车轮，所 以能够防止由大多产生于驱动轮的打滑引起的计测距离的误差发生，能够 进行正确的行驶距离的计测。从而，因为能够通过检测装置100和监视装置200进行现有靠人的感 觉进行的线路2的不良处所的检测，所以能够减少因检查操作员的身体状 况、经验产生的异常处所发现的不一致，能够有效地进行保养管理。并且，在本实施方式中，因为在检测装置IOO具备发电装置，所以能 够使检测装置100的电源的保养检查简易化。还有，加速度信号虽然也可以原样不动直接进行使用，但是通过将正 常时的波形作为数据库进行M，与上述方式相比较，则可以进行更精密 的数据采集和分析。进而，若采用FFT( Fast Fourier Transform Algorithm ， 快速傅立叶变换)等，提取由线路2的不良产生的特征性的频率(例如由 裂紋、塌陷产生的脉冲状波形)，则能够进行更细致的异常检测。并且，虽然在本实施方式中以采用了电波的无线方式进行了检测装置 100和监视装置200之间的信息通信，但是也可以将检测装置100和监视 装置200以电缆进行连接，并通过该电缆进行信息通信。接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图12是表示本发明的第2实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。在图中，对与前述的第1实施方式相同的构成部分以相同 符号而表示，并将其说明进行省略。并且，第2实施方式和第1实施方式的不同点，为在第2实施方式 中设置具备有发送机206及可进行发送处理的运算处理部203B的监视装 置200B，并^1置了配置于运行管理中心的管理装置300。运算处理部203B，除了以第1实施方式说明过的处理，还进行将从接 收机202所输入的加速度信息通itiC送机206及天线207发送到管理装置 300的处理。管理装置300，由天线301，接收机302，运算处理部303，存储部304，
显示部305所构成。接收机302，通过天线301对从监视装置200B所发送的加速度信息进 行接收，并作为数字数据输出于运算处理部303。运算处理部303,例如以公知的CPU作为主体所构成，如将要后述地， 当从接收机302输入了加速度信息时，取得车辆1的离开运行开始位置的 距离的值，并对应于距离与该距离的值一起将XYZ轴的各方向的加速度 的值存储于存储部304的存储媒介物。进而，运算处理部303，分别对应于X轴、Y轴、Z轴，将横轴作为 以运行开始位置为基点的距离，将预先存储于存储部304的加速度的基准更进一步，运算处理部303，对预先存储于存储部304的存 介物 的基准数据和从接收机302所输入的检测加速度进行比较，并当检测加速 度的值与基准数据的值之差变成容许范围以上时在显示部305显示异常警 告。存储部304，具有可以重写的非易失性的存储器、磁盘装置等的预定 的存,介物，并在该存,介物，对应于从路线的运行开始位置开始的 距离而预先存储在车辆运行的路线中所预先计测到的加速度信息。由前述的构成形成的监视装置200B中的运算处理部203B的处理工 作，示于图13的流程图中。即，运算处理部203B， 一开始进行工作，就 进行初始化设定(SC1)。在该初始化设定中，将行^巨离数据设定为0 并将存储着检测加速度数据的存储区域内的数据全部清除。接着运算处理部203，对是否从检测装置100接收了数据进行判定 (SC2)，当接收了数据时取得车辆1的离开运行开始位置(基点)的行 驶距离的值，并对应于该行 巨离将接收到的检测加速度的数据存储于存 储部204的存,介物(SC3);并将该接收到的检测加速度的数据通过 发送机206及天线207发送到管理装置300 (SC4)。还有，发送机206 使用的发送电波的频率与检测装置100的发送机107使用的发送电波的频 率并不相同。此后，运算处理部203，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于
存储部204的基准数据进行比较(SC5)，并将这些数据如示于图10及图 11中地，在显示部205进行波形显示(SC6)。接下来，运算处理部203，对上述SC5的比较的结果，即对从接收机 202所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部204的存 介物的基 准数据的值之差是否变成了容许范围以上进行判定(SC7)，当变成了容 许范围以上时，将该异常处所记录于存储部204的存#^介物(SC8)并 在显示部205如前述地显示异常警告(SC9)。并且，管理装置300中的运算处理部303的处理工作示于图14的流程 图中。即，管理装置300的运算处理部303， 一开始进行工作，就进行初 始化设定(SD1)。在该初始化设定中，将行^巨离数据设定为0并将存 储着检测加速度数据的存储区域内的数据全部清除。接着，运算处理部303，对是否从监视装置200B接收了数据进行判定 (SD2)，当接收了数据时取得车辆1的离开运行开始位置(基点)的行 驶距离的值，并对应于该行驶距离将接收到的检测加速度的数据存储于存 储部304的存储媒介物(SD3 )。此后，运算处理部303，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于 存储部304的基准数据进行比较(SD4)，并将这些数据如示于图10及图 11中同样地，在显示部305进行波形显示(SD5)。如示于图10及图11 中地，在显示部305，分别显示X轴方向的加速度，Y轴方向的加速度， Z轴方向的加速度的各自，关于各自在上侧显示基准数据的加ilJL的波形， 在下侧显示检测到的加速度的波形。并且，在正常时与示于图10中同样地， 在画面下部显示"异常警告无"的文字；如将要后述地，当检测到异常 时，与示于图11中同样地在画面下部显示从表示产生异常的处所的位置的 起点开始的距离和"异常警告有"的文字，并以与其他的部分不相同的 颜色显示产生异常的区域210的波形的背景色。接下来，运算处理部303，对上述SD4的比较的结果，即对从接收机 302所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部304的存 介物的基 准数据的值之差是否变成了容许范围以上进行判定(SD6)，当变成了容 许范围以上时，将该异常处所记录于存储部304的存，介物(SD7)，
并在显示部305如前述地显示异常警告(SD8 )。如此地，在本实施方式中，因为在车辆1的驾驶席能够确iU口速度的 状态及异常检测结果，并且在运行管理中心也同样地能够确认车辆1的加 速的状态及异常检测结果，所以能够在运行管理中心将多台车辆1的检测 结果等集中进行管理。并且，在第2实施方式中，也能够得到与前述的第1实施方式同样的 效果。接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。图15及图16是表示第3实施方式的系统构成的图，图15是表示第3 实施方式中的向车辆的装置设置位置的图，图16是表示第3实施方式中的 线路管理支援系统的电系统电路构成的框图。在图中，对与前述的第l及 第2实施方式相同的构成部分以相同符号而表示，并将其说明进行省略。 并且，第3实施方式和第2实施方式的不同点，为在第3实施方式中代 替第2实施方式中的监视装置200B设置有中继装置400。中继装置400，由接收用天线401，接收机402，发送机403，发送用 天线404所构成。接收机402通过接收用天线401对从检测装置100所发送的加速度信 息进行接收，并作为数字数据输出到发送机403。发送机403，将从接收机402所输入的加速度信息的数字数据通it^ 送用天线404发送到管理装置300。通过上述构成，能够仅由运行管理中心对在车辆1中检测到的检测加 速度的信息及异常警告进行管理。在该情况下，也能够得到与前述的第1 实施方式同样的效果。接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。图17是表示第4实施方式中的检测装置100B和监视装置200B的电 系统电路的框图。在图中，对与前述的第l至第3实施方式相同的构成部 分以相同符号而表示，并将其说明进行省略。检测装置100B，由检测线圏IOI，半波整流电路102,计数电路109, 3维加速度传感器104，模拟/数字(A/D)变换电路105，发送信息生 成部lll，发送机107，天线108所构成。计数电路109,如示于图18中地，将从半波整流电路102所输出的脉 沖信号b整形为矩形波脉冲信号c，并对该脉沖个数进行计数，当计数值 变成n ( n为预定的自然数)时将预定脉冲宽度的发送脉冲信号TXp输出。 进而，计数电路109，在将发送脉冲信号TXp输出后经过预定时间ta之后 将复位信号CLp输出，将计数值复位为O。还有，时间ta设定为发送脉冲 信号TXp的脉沖宽度左右。发送信息生成部111，例如由程序工作的微型计算机或者纯硬件所构 成，当从计数电路109输入了发送脉冲信号时，从A/D变换电路105输 入分别对应于XYZ的3轴的加速度的数字值，并生成包括这些数字值的 预定格式的加速度信息，将该加速度信息通itiL送机107由预定频率的电 波从天线108进行发送。监视装置200B，由天线201，接收机202，运算处理部203B，存储部 204，显示部205所构成。运算处理部203B，例如以/〉知的CPU作为主体所构成，如将要后述 地，当从接收机202输入了加速度信息时对车辆1离开运行开始位置的距 离进行计算，并对应于该距离与该距离的值一起将XYZ轴的各方向的加 速度的值存储于存储部204的存储媒介物。进而，运算处理部203B，分别对应于X轴、Y轴、Z轴，将横轴作为 以运行开始位置为基点的距离，将预先存储于存储部204的加速度的基准进而，运算处理部203B，对预先存储于存储部204的存 介物的基 准数据和从接收机202所输入的检测加速度进行比较，并当检测加速度的 值与基准数据的值之差变成容许范围以上时在显示部205显示异常警告。存储部204，具有可以重写的非易失性的存储器、磁盘装置等的预定 的存 介物，并在该存 介物，对应于离开路线的运行开始位置的距 离而预先存储在车辆运行的路线中所预先计测到的加速度信息。进而在存 储部204，存储从由检测装置100B发送加速度信息直到发送下一加速度信 息为止之间的行驶距离的值。
接着，对由上述构成形成的检测装置100B a视装置200B的工作， 参照示于图19及图20中的流程图而进行说明。还有，图19是对检测装置 100B中的发送信息生成部111的工作进行说明的流程图，图20是对监视 装置200B中的运算处理部203B的工作进行说明的流程图。检测装置100B的发送信息生成部111， 一开始进行工作，就对是否从 计数电路109输入了发送脉冲信号TXp进行监视(SE1)，并当输入了发 送脉沖信号TXp时从A / D变换电路105输入分别对应于XYZ的3轴的 加速度的数字值(SE2)，生成包括这些数字值的预定格式的加速度信息 作为发送数据(SE3)，将该发送数据通过发送机107由预定频率的电波 从天线108进行发送(SE4 )。监视装置200B的运算处理部203B, —开始进行工作，就进行初始化 设定(SF1)。在该初始化设定中，将行驶距离数据设定为0并将存储着 检测加速度数据的存储区域内的数据全部清除。接着运算处理部203B，对是否从检测装置100B接收了数据进行判定 (SF2)，当接收了数据时对车辆1离开运行开始位置(基点)的行驶距 离进行计算，并对应于该行驶距离将接收到的检测加速度的数据存储于存 储部204的存储媒介物(SF3 )。此后，运算处理部203B，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于 存储部204的基准数据进行比较(SF4)，并将这些数据与前述同样地， 在显示部205进行波形显示(SF5)。接下来，运算处理部203B，对上述SF4的比较的结果，即对从接收机 202所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部204的存 介物的基 准数据的值之差是否变成了容许范围以上进行判定(SF6),当变成了容 许范围以上时，将该异常处所记录于存储部204的存 介物(SF7)并 在显示部205如前述地显示异常警告(SF8)。如此地，在本实施方式中，因为在管理用车辆或一般车辆安装3维加 速度传感器104，对由于铁道车辆1行驶时的振动而产生的加速度进行采 集，并将其与基准数据的加速度进行比较，所以能够根据该加速度容易地 检测线路2的不良处所。
并且，因为将加速度传感器104安装于与空气弹簧13相比、位于下部 的车轮12附近，所以能够更精准地取得振动。进而，因为与将利用车轮12的旋转通过电磁感应产生的电力供给于检 测装置100的同时，根据感应电动势脉沖的波形对车轮12的旋转进行检测， 并由此对车辆1的行驶距离(当前位置)进行计算，即使不像现有例地使 用GPS也能够确定不良处所的位置，所以能够构建非常低成本的系统，并 且即使在GPS信号不能到达的隧道内、地铁等也能够进行利用。并且，因为将车辆转速检测用的圆板14安装于驱动轮以外的车轮，所 以能够防止由大多产生于驱动轮的打滑引起的计测距离的误差的发生，能 够进行正确的行驶距离的计测。从而，因为能够通过检测装置100B和监视装置200B进行现有的靠人 的感觉进行的线路2的不良处所的检测，所以能够减少因检查操作员的身 体状况、经验产生的异常处所发现的不一致，能够有效地进行保养管理。并且，在本实施方式中，因为在检测装置100B具备发电装置，所以 能够使检测装置100B的电源的保养检查简易化。还有，加速度信号虽然也可以原样不动直接进行使用，但是通过将正 常时的波形作为数据库进行M,并与此相比较，则可以进行更精密的数 据采集和分析。进而，若采用FFT等，提取由线路2的不良产生的特征性 的频率(例如由裂紋、塌陷产生的脉冲状波形)，则能够进行更细致的异 常检测。并且，若在发送信息生成部111中，每次发iO巨运行开始位置的信息 都对信息发送次数进行计数，并在发送信息中包括该计数值，则能够在监 视装置200B中基于该计数值对离开运行开始位置的行to巨离进行计算， 能够防止由信息的未接收导致的距离计算误差的发生。并且，在第4实施方式中，因为能够仅通过硬件构成发送信息生成部 111，能够简化检测装置100B的构成，所以能够谋求成本的削减。在仅通 过硬件构成发送信息生成部111时，只要具备对A/D变换电路的输出数 据进行闩锁的闩锁电路，和将为该闩锁电路的输出的并行数据变换为串行 数据输出到发送机107的并行/串行变换电路即可。并且，在将发送次数
作为信息进行发送时只要设置计数电路，将从该计数电路所输出的并行数 据加到上述的闩锁电路的输出而输入到上述并行/串行变换电路即可。接下来，对本发明的第5实施方式进行说明。图21是表示本发明的第5实施方式中的线路管理支援系统的电系统电 路构成的框图。在图中，对与前述的第1至第4实施方式相同构成部分以 相同符号而表示，并将其说明进行省略。并且，第5实施方式与第4实施方式的不同点，为在第5实施方式 中设置具备有发送机206及可进行发送处理的运算处理部203C的监视装 置200C，并设置了配置于运行管理中心的管理装置300B。运算处理部203C，除了以第4实施方式说明的处理，还进行将从接收 机202所输入的加速度信息通it^送机206及天线207发送到管理装置 300B的处理。管理装置300B，由天线301，接收机302，运算处理部303B,存储部 304，显示部305所构成。运算处理部303B，例如以^>知的CPU作为主体所构成，如将要后述 地，当从接收机302输入了加速度信息时对车辆1离开运行开始位置的距 离进行计算，并对应于距离与该距离的值一起将XYZ轴的各方向的加速 度的值存储于存储部304的存储媒介物。进而，运算处理部303B，分别对应于X轴、Y轴、Z轴，将横轴作为 以运行开始位置为基点的距离，将预先存储于存储部304的加速度的基准进而，运算处理部303B，还对预先存储于存储部304的存 介物的 基准数据和从接收机302所输入的检测加速度进行比较，并当检测加速度 的值与基准数据的值之差变成容许范围以上时在显示部305显示异常警 告。存储部304，具有可以重写的非易失性的存储器、磁盘装置等的预定 的存,介物，并在该存^^介物，对应于离开路线的运行开始位置的距 离而预先存储在车辆运行的路线中所预先计测到的加速度信息。进而在存 储部304，存储从由检测装置100B发￡||>速度信息开始直到发送下一加速
度信息为止之间的行驶3巨离的值。由前述的构成形成的监视装置200C中的运算处理部203C的处理工 作，示于图22的流程图中。即，运算处理部203C， 一开始进行工作，就 进行初始化设定(SG1)。在该初始化设定中，将行驶距离数据设定为0 并将存储着检测加速度数据的存储区域内的数据全部清除。接着运算处理部203C，对是否从检测装置IOOB接收了数据进行判定 (SG2)，当接收了数据时对车辆1离开运行开始位置(基点)的行驶距 离进行计算，并对应于该行驶距离将接收到的检测加速度的数据存储于存 储部204的存 介物(SG3);并将该接收到的检测加速度的数据通过 发送机206及天线207发送到管理装置300B (SG4)。还有，发送机206 使用的发送电波的频率与检测装置100B的发送机107使用的发送电波的 频率并不相同。此后，运算处理部203C，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于 存储部204的基准数据进行比较(SG5)，并将这些数据与前述同样地， 在显示部205进行波形显示(SG6)。接下来，运算处理部203C，对上述SG5的比较的结果，即对从接收 机202所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部204的存 介物的 基准数据的值之差是否变成了容许范围以上进行判定(SG7)，当变成了 容许范围以上时，将该异常处所记录于存储部204的存^f某介物(SG8) 并在显示部205如前述地显示异常警告(SG9)。并且，管理装置300B中的运算处理部303B的处理工作示于图23的 流程图中。即，管理装置300B的运算处理部303B, —开始进行工作，就 进行初始化设定(SH1)。在该初始化设定中，将行驶距离数据设定为0 并将存储着检测加速度数据的存储区域内的数据全部清除，接着，运算处理部303B，对是否从监视装置200C接收了数据进行判 定(SH2)，当接收了数据时对车辆1离开运行开始位置(基点)的行驶 距离进行计算，并对应于该行驶距离将接收到的检测加速度的数据存储于 存储部304的存储媒介物(SH3 )。此后，运算处理部303B，将接收到的检测加速度的数据和预先存储于
存储部304的基准数据进行比较(SH4)，并将这些数据与前述同样地， 在显示部305进行波形显示(SH5)。接下来，运算处理部303B，对上述SH4的比较的结果，即对从接收 机302所输入的检测加速度的值与预先存储于存储部304的存 介物的 基准数据的值之差是否变成了容许范围以上进行判定(SH6)，当变成了 容许范围以上时，将该异常处所记录于存储部304的存储媒介物(SH7) 并在显示部305如前述地显示异常警告(SH8 )。如此地，在本实施方式中，因为在车辆1的驾驶席能够确认加速度的 状态及异常检测结果，并且在运行管理中心也同样地能够确认车辆1的加 速的状态及异常检测结果，所以能够在运行管理中心将多台车辆1的检测 结果等集中进行管理。并且，在第5实施方式中，也能够得到与前述的第4实施方式同样的 效果。接下来，对本发明的第6实施方式进行说明。图24及图25是表示第6实施方式的系统构成的图，图24是表示第6 实施方式中的向车辆的装置设置位置的图，图25是表示第6实施方式中的 线路管理支援系统的电系统电路构成的框图。在图中，对与前述的笫l至 第5实施方式相同的构成部分以相同符号而表示，并将其说明进行省略。 并且，第6实施方式与第5实施方式的不同点，为在第6实施方式中代 替第5实施方式中的监视装置200C而设置了中继装置400。中继装置400,由接收用天线401，接收机402,发送机403，发送用 天线404所构成。接收机402通过接收用天线401对从检测装置100B所发送的加速度 信息进行接收，并作为数字数据输出到发送机403。发送机403，将从接收机402所输入的加速度信息的数字数据通it^ 送用天线404发送到管理装置300B。通过上述构成，能够仅由运行管理中心对在车辆1中检测到的检测加 速度的信息及异常警告进行管理。在该情况下，也能够得到与前述的第1 及第4实施方式同样的效果。
接下来，对本发明的第7实施方式进行说明。图26至图28表示本发明的第7实施方式的线路管理支援系统，图26 是对笫7实施方式中的关于旋转检测;SJL电的构成进行说明的图，图27 是表示第7实施方式中的向车辆的装置设置位置的图，图28是表示第7 实施方式中的线路管理支援系统的电系统电路构成的框图。在图中，对与 前述的第1及第4实施方式相同构成部分以相同符号而表示，并将其说明 进行省略。并且，第7实施方式与第4实施方式的不同点，为在第7实施方式 中，通过车辆1的停车位置修正等能够减少在车轮12反转时产生的行驶距 离的误差。第7实施方式中的检测装置IOOC，如示于图28中地，由2个检测线 圏IOIA、 101B, 2个半波整流电路102A、 102B， 2个电平调整电路103A、 103B， 3维加速度传感器104， A/D变换电路105，发送信息生成部111B， 发送机107，天线108，发电线圏121，全波整流电路122，蓄电电路123 所构成。检测线圏IOIA、 IOIB，如示于图26中地，配置为相邻且轴成为平行。半波整流电路102A，对感应于检测线圏IOIA的感应电动势脉冲进行 半波整流仅使正的电力通过。半波整流电路102B,对感应于检测线圏101B的感应电动势脉沖进行 半波整流仅使正的电力通过。电平调整电路103A，如示于图29中地，将对从检测线圏IOIA所输 出的脉冲信号A通过半波整流电路102A整流过的脉冲信号C整形为预定 电压值的矩形波脉沖信号PA而输出到发送信息生成部111。电平调整电路103B，如示于图29中地，将对从检测线圏101B所输出 的脉沖信号B通过半波整流电路102B整流过的脉冲信号D整形为预定电 压值的矩形波脉冲信号PB而输出到发送信息生成部111。发送信息生成部lll，例如由爿>知的CPU作为主体所构成，如示于图 20中地，从电平调整电路103A、 103B输入脉沖信号PA、 PB，并一边通 过输入该脉冲信号PA、 PB的顺序对旋转方向进行判别一边对脉冲个数进
行计数而对离开基点(车辆的运行开始位置)的行^巨离进行计算，并且每当脉沖个数的计数值变成预定值，就从A/D变换电路105输入分别对 应于XYZ的3轴的加速度的数字值，并生成包括这些数字值的预定格式 的加速度信息，将该加速度信息通it^C送机107由预定频率的电波从天线 108进行发送。还有，按下述方式设定检测线圏101A、 101B的间隔及磁体21的配置 间隔，该方式为使得脉冲信号PA和脉冲信号PB的发生间隔相比较于 脉冲信号PA的发生间隔t2变得充分地小。接着，对由上述构成形成的检测装置100C的工作，参照示于图30中 的流程图而进行说明。还有，图30是对检测装置100C中的发送信息生成 部111的工作进行说明的流程图。还有，监视装置200B的工作与前述第4 实施方式相同。检测装置100C的发送信息生成部111， 一开始进行工作，就进行初始 化设定(SI1)。在该初始化设定中，将计数值设定为O。接着，发送信息生成部lll，对是否在刚从电平调整电路103A、 103B 输入了脉冲信号PA之后紧接着输入了脉冲信号PB进行判定(SI2)，并 对是否在刚输入了脉沖信号PB之后紧接着输入了脉冲信号PA进行判定 (SI3 )，当在刚输入了脉沖信号PA之后紧接着输入了脉冲信号PB时， 判定为车辆1前进而对计数值加上1 (SI4)，当在刚输入了脉沖信号PB 之后紧接着输入了脉冲信号PA时，则判定为车辆1倒退而从计数值减去1(515) 。此后，发送信息生成部111，对计数值是否变成了预定值进行判定(516) ，当不为预定值时，转变为上述SI2的处理，并在计数值变成了预 定值时，将计数值复位为0 (SI7 )，并从A/D变换电路105输入分别对 应于XYZ的3轴的加速度的数字值(SI8)，并生成包括这些数字值的预 定格式的加速度信息作为发送数据(SI9)，将该发送数据通it^送机107 由预定频率的电波从天线108进行发送(SI10 )。通过上述的处理，还考虑车辆l倒退了的情况而能够按预定的4于to巨 离发送检测加速度的数据。
并且，在第7实施方式中，也能够得到与前述的第1及第4实施方式 同样的效果。还有，上述各实施方式的构成为本发明的一具体例而本发明并非仅限 定于上述具体例的构成。也可以构成组合了各实施方式中的构成的系统。并且，虽然在本实施方式中以采用了电波的无线方式而进行了检测装 置100、 100B和监视装置200、 200B、 200C之间的信息通信，但是也可以 将它们之间以电缆进行连接，并通过该电缆而进行信息通信。
权利要求
1.一种线路管理支援系统，其特征在于，具备多个磁体，其同步于行驶在预定路线的线路上的车辆的车轴的旋转而旋转，在正交于旋转轴的方向按等距离配置且在旋转方向按等间隔配置；电力供给装置，其在前述磁体的附近固定于车辆地设置，包括缠绕于铁心的第1线圈和对产生于该第1线圈的电动势进行整流蓄电的蓄电部，将由蓄电部所蓄积的电力供给于外部；加速度传感器，其与前述车辆的悬挂机构相比设置于下侧，通过从前述电力供给装置所输出的电力进行工作，对分别产生于互相正交的3个方向的加速度进行检测，将对应于所检测的加速度的电信号输出；运算处理部，其通过从前述电力供给装置所输出的电力进行工作，对在固定于车辆所设置的第2线圈中通过前述磁体产生的电动势脉冲的个数进行计数，生成基于计数所得到的计数值的行驶距离信息，并基于从前述加速度传感器所输出的电信号生成检测加速度信息；检测数据发送单元，其对前述行驶距离信息和检测加速度信息进行发送；检测数据接收单元，其对从前述检测数据发送单元所发送的行驶距离信息和检测加速度信息进行接收；存储媒介物，其对应于从前述路线的运行开始位置开始的距离而存储在前述车辆运行的路线中预先所计测到的加速度信息；和异常通知单元，其将对应于基于通过前述检测数据接收单元接收到的前述行驶距离信息的距离而存储于前述存储媒介物的加速度信息和前述检测加速度信息进行比较，按产生于前述3个方向的每个加速度而求加速度值之差，当这3个差的值之中的1个以上为预定的容许范围以上时，作为异常状态进行通知。
2. —种线路管理支援系统，其特征在于，具备多个磁体，其同步于行驶在预定路线的线路上的车辆的车轴的旋转而 旋转，在正交于旋转轴的方向按等距离配置JLfc旋转方向按等间隔配置；电力供给装置，其在前i^体的附近固定于车辆所设置，包括缠绕于 铁心的线圏和对产生于该线圏的电动势进行整流蓄电的蓄电部，将蓄积于 蓄电部的电力供给于外部；加速度传感器，其与前述车辆的悬挂机构相比设置于下侧，通过从前 述电力供给装置所输出的电力进行工作，对分别产生于互相正交的3个方 向的加速度进行检测，将对应于该加速度的电信号输出；检测数据发送单元，其通过从前述电力供给装置所输出的电力进行工 作，对在固定于车辆所设置的线圏中通过前述磁体产生的电动势脉冲的个 数进行计数，按预定脉冲数，基于从前述加速度传感器所输出的电信号生 成检测加速度信息，对该加速度信息进行发送；检测数据接收单元，其对从前述检测数据发送单元所发送的检测加速 度信息进行接收；距离计算单元，其将通过前述检测数据接收单元接收到的检测加速度 信息输入，对发送了该检测加速度信息的位置距前述运行开始位置的距离 进行计算；存储媒介物，其对应于从前述路线的运行开始位置开始的距离而存储 在前述车辆运行的路线中预先所计测到的加速度信息；和异常通知单元，其将对应于前述计算出来的距离而存储于前述存 介物的加速度信息和前述检测加速度信息进行比较，按产生于前述3个方 向的每个加速度而求加速度值之差，当这3个差的值之中的1个以上为预 定的容许范围以上时，作为异常状态进行通知。
3. 按照权利要求1或2所述的线路管理支援系统，其特征在于 前述检测数据接收机、前^J巨离运算单元、前述存 介物和前述异常通知单元^t置于前述车辆的驾驶席附近。
4. 按照权利要求1或2所述的线路管理支援系统，其特征在于，具备 传送信息发送单元，其将通过前述检测数据接收装置接收到的检测加速度信息，和通过前^J巨离计算单元计算出来的距离的值的信息，通过预 定频率的电波进行发送；和传送信息接收单元，其对从前述传送信息发送单元所发送的检测加速度信息和距离的值的信息进行接收；前述检测数据接收单元、前iiJ巨离运算单元和前述传送信息发送单元， 设置于前述车辆；前述传送信息接收单元、前述存^^介物和前述异常通知单元，设置 于前述车辆的管理中心。
5. 按照权利要求1或2所述的线路管理支援系统，其特征在于 前述磁体设置为，同步于车辆的驱动轮以外的车轮的旋转而旋转。
6. 按照权利要求4所述的线路管理支援系统，其特征在于 前述检测数据发送机和前述检测数据接收机具有通过预定频率的电波进行信息通信的单元；从前述检测数据发送单元所发送的电波的频率与从前述传送信息发送 单元所发送的电波的频率，设定为不相同的频率。
7. 按照权利要求3所述的线路管理支援系统，其特征在于 在前述车辆的驾驶席附近设置有显示装置，该显示装置对波形进行显示，该波形为将从前述路线的运行开始位置开始的距离作为横轴而将纵 轴作为了前述检测加速度值的波形，和将从前述路线的运行开始位置开始 I、 ' ，' '' ， 、
8. 按照权利要求4所述的线路管理支援系统，其特征在于 在前述管理中心i殳置有显示装置，该显示装置对波形进行显示，该波形为将从前述路线的运行开始位置开始的距离作为横轴而将纵轴作为了 前述检测加速度值的波形，和将从前述路线的运行开始位置开始的距离作 为横轴而将纵轴作为了存储于前述存储媒介物的加速度值的波形。
全文摘要
本发明提供具有简单的构成、即使在隧道内、地铁也可以使用的线路管理支援系统，通过伴随于车辆(1)的车轮的旋转所发电的电力对设置于转向架(10)的检测装置(100)内的3维加速度传感器和检测数据发送机等进行驱动。并且，在设置于驾驶席附近的监视装置(200)中，对来自检测装置(100)的发送电波进行接收，并对车轮的转速进行检测而对车辆(1)的行驶距离进行计算，将通过加速度传感器所检测到的分别产生于互相正交的3个方向的检测加速度和预先所计测的成为基准的加速度信息进行比较而对线路的异常进行检测。
文档编号B61L27/04GK101148174SQ20071015342
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月19日 优先权日2006年9月19日
发明者海老沼利充, 金成大辅 申请人:横滨橡胶株式会社