センサ誤取付判断システム
【課題】鉄道車両に用いられている加速度センサが誤った向きに取付けられているか否かを判断することができるセンサ誤取付判断システムを提供すること。
【解決手段】センサ誤取付判断システム５０は、鉄道車両１に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の加速度を、センサ左右加速度αｙ、センサ前後加速度αｘ、及びセンサ上下加速度αｚとしてそれぞれ検出可能な三軸加速度センサ５１と、センサ上下加速度αｚの符号が設定される重力加速度Ｇの符号と一致しているか否か、及び鉄道車両１が走行し始めるときにセンサ前後加速度αｘが積分されたセンサ前後速度Ｖｘの符号が設定される車両進行方向の符号Ａに一致しているか否かを判定して、少なくとも一方が一致していない場合に三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する取付状態判断部６２と、備える。
【解決手段】センサ誤取付判断システム５０は、鉄道車両１に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の加速度を、センサ左右加速度αｙ、センサ前後加速度αｘ、及びセンサ上下加速度αｚとしてそれぞれ検出可能な三軸加速度センサ５１と、センサ上下加速度αｚの符号が設定される重力加速度Ｇの符号と一致しているか否か、及び鉄道車両１が走行し始めるときにセンサ前後加速度αｘが積分されたセンサ前後速度Ｖｘの符号が設定される車両進行方向の符号Ａに一致しているか否かを判定して、少なくとも一方が一致していない場合に三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する取付状態判断部６２と、備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉄道車両に用いられる加速度センサの取付状態を判断するセンサ誤取付判断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両において、ダンパ装置を積極的に制御する制振制御システム、部品の状態又は乗り心地を監視する状態監視システム等に、加速度センサが用いられている。例えば、制振制御システムでは、加速度センサが車体に作用する振動加速度を検出し、制御手段が検出された振動加速度に基づいてダンパ装置が発生させる減衰力を適切に決定して、アクティブ又はセミアクティブダンパ制御が実行される。
【０００３】
上記した制振制御システムは、例えば、下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載されている制振制御システムでは、制御手段が、通常時、上述したようにセミアクティブダンパ制御を実行するが、検出された振動加速度がしきい値を超えた場合には、制御システムが異常状態であると判断してセミアクティブダンパ制御を中止するように構成されている。これにより、車体に過度の振動が生じているときには、セミアクティブダンパ制御の実行により却って乗り心地が悪化することが防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載されている制振制御システムでは、加速度センサが正しい向きに取付けられているという前提の下で、検出された振動加速度に基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されていて、加速度センサが誤った向きに取付けられている場合が考慮されていない。即ち、取付ミスにより加速度センサが誤った向きに取付けられている場合には、符号が逆である加速度センサの信号に基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されなくなる。従って、先ず加速度センサが、誤った向きに取付けられているか否かを判断することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべく、鉄道車両に用いられている加速度センサが誤った向きに取付けられているか否かを判断することができるセンサ誤取付判断システム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】
本発明に係るセンサ誤取付判断システムは、鉄道車両に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサと、前記三軸加速度センサにより検出された左右方向加速度、前後方向加速度、及び上下方向加速度のうち少なくとも二つの加速度に基づく信号の符号が、それぞれ対応する各方向において設定される符号に一致しているか否かを判定して、何れか一つの符号でも一致していないと判定した場合に前記三軸加速度センサが誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する判断手段と、を備えることに特徴がある。
【０００８】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、前記三軸加速度センサにより検出された上下方向加速度の符号が、設定される重力加速度の符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、前記鉄道車両が走行し始めるときに、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、設定される車両進行方向の符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記鉄道車両の前後方向速度を検出する速度センサが設けられていて、前記判断手段は、前記鉄道車両の走行中に、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、前記速度センサにより検出された前後方向速度を用いて設定される符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、一致していない判定が所定回数成立した場合に、前記誤取付状態であると判断することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、前記判断手段は、前記誤取付状態であると判断したとき、前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、前記判断手段は、前記三軸加速度センサが左右方向に逆向きに取付けられていると判断したとき、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度の逆符号の値に基づいて前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
よって、本発明によれば、三軸加速度センサ及び判断手段により、三軸加速度センサが正しい向きに取付けられている正取付状態又は三軸加速度センサが誤った向きに取付られている誤取付状態を判断することができる。この結果、例えば、三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段がアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行する場合に、正取付状態であると判断したときにはアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断したときにはアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態において、センサ誤取付判断システムが適用されている鉄道車両を概念的に示した正面図である。
【図２】図１に示した電子制御装置と、ダンパ装置と、三軸加速度センサと、報知手段との関係を示した拡大図である。
【図３】三軸加速度センサがｘ、ｙ、ｚ軸方向に正しい向きに取付けられている正取付状態を示した斜視図である。
【図４】三軸加速度センサがｙ、ｚ軸方向、又はｘ、ｙ軸方向に誤った向きに取付けられている誤取付状態を示した斜視図である。
【図５】図１に示した電子制御装置（取付状態判断部）が実行するプログラムのフローチャートである。
【図６】第２実施形態において、センサ誤取付判断システムが適用されている鉄道車両を概念的に示した正面図である。
【図７】図６に示した電子制御装置（取付状態判断部）が実行するプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明に係るセンサ誤取付判断システムの各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、センサ誤取付判断システム５０が適用されている鉄道車両１を概念的に示した正面図である。この鉄道車両１において、前後方向に二台設けられた台車１０に空気バネ２０を介して車体３０が搭載されていて、車体３０に作用する左右振動を減衰させるダンパ装置４０が設けられている。ダンパ装置４０は、電子制御装置６０から入力されるダンパ制御指令値Ｆにより、図示しない電磁弁の開き量が切り替わるように調節されて、発生する減衰力を調整できるように構成されている。即ち、この鉄道車両１においては、減衰力を切り替える電磁弁にのみ動力源を用いるセミアクティブダンパ制御が実行されている。
【００１７】
センサ誤取付判断システム５０は、加速度センサの取付状態を判断するものである。このセンサ誤取付判断システム５０は、図１に示したように、三軸方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサ５１と、上述した電子制御装置６０とを備えた構成になっている。三軸加速度センサ５１は、車体３０に作用する左右方向加速度をセンサ左右加速度αｙとして、車体３０に作用する前後方向加速度をセンサ前後加速度αｘとして、車体３０に作用する上下方向加速度をセンサ上下加速度αｚとしてそれぞれ検出するものである。ここで、図３に示したｙ軸方向が車両左右方向に対応し、ｘ軸方向が車両前後方向に対応し、ｚ軸方向が車両上下方向に対応する。
【００１８】
また、三軸加速度センサ５１は、セミアクティブダンパ制御を実行するために設けられていて、車体３０に作用する左右方向加速度、即ち振動加速度をセンサ左右加速度αｙとして、電子制御装置６０に出力するものである。この三軸加速度センサ５１は、車体３０に取付けられていて、例えば、ピエゾ抵抗効果を利用したピエゾ抵抗型の三軸加速度センサである。なお、三軸加速度センサは、ピエゾ抵抗型に限定されるものではなく、静電容量型、圧電型等、適宜変更可能である。
【００１９】
ここで、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向に正しい向きに取付けられている状態（以下、「正取付状態」と呼ぶ）について説明する。先ず、図３に示したように、車両左右方向を車両左右ベクトルＴｙで表し、車両前後方向を車両前後ベクトルＴｘで表し、車両上下方向を車両上下ベクトルＴｚで表すことにする。そして、三軸加速度センサ５１において、ｙ軸方向をセンサ左右ベクトルＳｙで表し、ｘ軸方向をセンサ前後ベクトルＳｘで表し、ｚ軸方向をセンサ上下ベクトルＳｚで表すことにする。これにより、図３に示したように、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが一致し、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが一致し、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが一致しているとき、正取付状態とする。このとき、三軸加速度センサ５１は、センサ左右加速度αｙ、センサ前後加速度αｘ、及びセンサ上下加速度αｚを正しい符号で検出することができる。
【００２０】
次に、三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられている状態（以下、「誤取付状態」と呼ぶ）について説明する。誤取付状態は、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向のうち少なくとも二つの方向で誤った向きに取付けられている状態をいう。なお、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向の一つの方向にのみ誤った向きに取付られている状態は存在しない。
【００２１】
例えば、図４（ａ）に示したように、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが一致しているが、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが逆であり、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが逆であるとき、誤取付状態である。言い換えると、この誤取付状態は、図３に示した三軸加速度センサ５１がｘ軸周りに１８０度回転している状態である。このとき、三軸加速度センサ５１は、ｘ軸方向に正しい向きに取付られているため、センサ前後加速度αｘを正しい符号で検出することができるが、ｙ軸方向及びｚ軸方向に誤った向きに取付けられているため、センサ左右加速度αｙ及びセンサ上下加速度αｚを誤った符号（逆の符号）で検出することになる。
【００２２】
また、例えば、図４（ｂ）に示したように、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが一致しているが、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが逆であり、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが逆であるとき、誤取付状態である。言い換えると、この誤取付状態は、図３に示した三軸加速度センサ５１がｚ軸周りに１８０度回転している状態である。このとき、三軸加速度センサ５１は、ｚ軸方向に正しい向きに取付けられているため、センサ上下加速度αｚを正しい符号で検出することができるが、ｙ軸方向及びｘ軸方向に誤った向きに取付けられているため、センサ左右加速度αｙ及びセンサ前後加速度αｘを誤った符号（逆の符号）で検出することになる。
【００２３】
次に電子制御装置６０の構成について説明する。電子制御装置６０には、図２に示したように、ダンパ装置４０にセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部としての制御指令値演算部６１が設けられている。制御指令値演算部６１は、車体３０に左右振動が生じているとき、三軸加速度センサ５１から入力するセンサ左右加速度αｙに基づいて最適なダンパ制御指令値Ｆを演算し、このダンパ制御指令値Ｆをダンパ装置４０に出力する。これにより、ダンパ装置４０が発生させる減衰力が調整されて、セミアクティブダンパ制御が実行される。
【００２４】
ところで、図３に示したように、正取付状態であるときには、正確な符号であるセンサ左右加速度αｙに基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されて、乗り心地の向上が図られる。しかし、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように、仮に誤取付状態であるときには、誤った符号（逆の符号）であるセンサ左右加速度αｙに基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されず、乗り心地が却って悪化するおそれがある。従って、三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられているときには、セミアクティブダンパ制御を実行しないことが望ましい。
【００２５】
そこで、この実施形態においては、誤取付状態であるか否かを判断するために、図２に示したように、電子制御装置６０に判断手段としての取付状態判断部６２が設けられている。この取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断するものである。言い換えると、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１のｘ軸方向及びｚ軸方向を監視して、ｙ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するものである。
【００２６】
次に、取付状態判断部６２の制御内容について、図５のフローチャートを用いて説明する。取付状態判断部６２は、例えば、運転士が運転を開始するとき図示しないスイッチをオンにすることで、図５に示した取付状態判断プログラムＰｒ１を所定時間（例えば、５ｍｓｅｃ）の経過毎に開始・実行する。
【００２７】
ステップ７０では、取付状態判断部６２が三軸加速度センサ５１により検出されたセンサ前後加速度αｘ及びセンサ上下加速度αｚを入力する。なお、三軸加速度センサ５１により検出されたセンサ左右加速度αｙは、所定時間の経過毎に制御指令値演算部６１に入力される。ステップ７１は、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するためのステップであり、このステップ７１では、センサ上下加速度αｚの符号が設定される重力加速度Ｇの符号に一致するか否かが判定される。これにより、重力加速度Ｇを−１ｇ（−９．８ｍ／ｓ2）に設定しておく場合に、センサ上下加速度αｚの符号がマイナスであるとき、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７２以降の処理がなされる。一方、センサ上下加速度αｚの符号がプラスであるとき、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００２８】
このため、ステップ７１では、図３に示した正取付状態であるとき、及び図４（ｂ）に示した誤取付状態であるとき、センサ上下加速度αｚの符号はマイナスになり、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断される。一方、図４（ａ）に示した誤取付状態であるとき、センサ上下加速度αｚの符号はプラスになり、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断される。従って、重力加速度Ｇの符号を用いて判定することで、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを走行する前から判断することができる。
【００２９】
ステップ７２では、鉄道車両１が走行を開始し始めたときか否かが判定される。ここで、走行を開始し始めたときとは、鉄道車両１が停止状態から走行状態に変化したときをいう。従って、走行を開始し始めたときには、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７３以降の処理がなされる。一方、鉄道車両１が停止しているとき、鉄道車両１の通常走行時等には、「Ｎｏ」と判定され、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。これは、この第１実施形態において、走行を開始し始めているときにのみ、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断できるためである。
【００３０】
ステップ７３では、センサ前後加速度αｘを積分してセンサ前後速度Ｖｘ（加速度に基づく信号）を演算する。ステップ７４は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するためのステップであり、このステップ７４では、走行を開始し始めたときのセンサ前後速度Ｖｘの符号が、設定される車両進行方向の符号Ａに一致しているか否かが判定される。
【００３１】
ここで、設定される車両進行方向の符号Ａについて説明する。鉄道車両１は自動車と異なり前方側と後方側を換えて往復移動するものであるため、三軸加速度センサ５１から得られる走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘは、往路と復路とで符号が異なる。このため、この第１実施形態では、図３に示した正取付状態であるときに、往路で、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がプラスなり、復路で、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスになる場合を想定する。この場合には、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するために、往路の車両進行方向を基準として、往路で車両進行方向の符号Ａをプラスに設定しておき、復路で車両進行方向の符号Ａをマイナスに設定しておく。この第１実施形態では、分かり易くするため、往路を走行する場合について説明する。
【００３２】
上述した理由に基づき、この第１実施形態（往路を走行する場合）では、車両進行方向の符号Ａがプラスに設定されている。これにより、ステップ７４では、センサ前後速度Ｖｘの符号がプラスであるとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７５以降の処理がなされる。一方、センサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスであるとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００３３】
このため、ステップ７４では、図３に示した正取付状態であるとき、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号はプラスになり、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断される。一方、図４（ｂ）に示した誤取付状態であるとき、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスとなり、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断される。なお、図４（ａ）に示した誤取付状態であるとき、既に上述したステップ７１で「Ｎｏ」と判定されるため、ステップ７４に進むことがない。
【００３４】
次に、ステップ７５、７６、７７と、ステップ７８、７９、８０について説明する。ステップ７５、７６、７７は、上述したステップ７１及びステップ７４で、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断されたため、正取付状態であると判断するためのステップである。一方、ステップ７８、７９、８０は、上述したステップ７１又はステップ７４で、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向又はｘ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断されたため、誤取付状態であると判断するためのステップである。
【００３５】
しかし、三軸加速度センサ５１は、ノイズ等の影響により一時的に誤った符号の値を出力するおそれがあるため、上述したステップ７１及びステップ７４の一回の判定では、正取付状態又は誤取付状態の判断が正確でないおそれがある。そこで、この第１実施形態では、ステップ７１及びステップ７４で「Ｙｅｓ」と判定された回数Ｎが所定回数Ｎａ（例えば１０回）以上であるとき、正取付状態であると判断し、ステップ７１又はステップ７４で「Ｎｏ」と判定された回数Ｍが所定回数Ｍａ（例えば１０回）以上であるとき、誤取付状態であると判断するようになっている。
【００３６】
これにより、ステップ７５では、回数Ｎが現在値から１を足した値になる。そして、ステップ７６では、回数Ｎが所定回数Ｎａ以上であるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ７７に進み、「Ｎｏ」と判定されたときには、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。ステップ７７では、取付状態判断部６２が報知手段９０（図１及び図２参照）に正取付信号βを出力するようになっている。この正取付信号βに基づいて、報知手段９０は、例えば青ランプを点灯させることにより、運転士等に正取付状態であることを報知する。
【００３７】
一方、ステップ７８では、回数Ｍが現在値から１を足した値になる。そして、ステップ７９では、回数Ｍが所定回数Ｍａ以上であるか否かが判断され、「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ８０に進み、「Ｎｏ」と判定されたときには、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。ステップ８０では、取付状態判断部６２が報知手段９０に誤取付信号γを出力するようになっている。この誤取付信号γに基づいて、報知手段９０は、例えば赤ランプを点灯させることにより、運転士等に誤取付状態であることを報知する。なお、赤ランプが点灯した場合には、正取付状態となるように三軸加速度センサ５１が改めて取付けられる。
【００３８】
そして、ステップ８１では、取付状態判断部６２が、制御指令値演算部６１にＯＦＦ信号ε（図２参照）を出力する。このＯＦＦ信号εに基づいて、制御指令値演算部６１は、セミアクティブダンパ制御を中止するようにダンパ制御指令値Ｆを「０」にして、ダンパ装置４０がパッシブ状態となる。
【００３９】
上述したように構成した第１実施形態の作用効果について、説明する。
図３に示した正取付状態であるときには、取付状態判断部６２が正取付信号βを報知手段９０に出力し（ステップ７７）、運転士等に正取付状態であることが報知される。このときには、正しい符号であるセンサ左右加速度αｙに基づいて最適なダンパ制御指令値Ｆが演算され、セミアクティブダンパ制御が実行されて、乗り心地を向上させることができる。
一方、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した誤取付状態であるときには、取付状態判断部６２が誤取付信号γを報知手段９０に出力し（ステップ８０）、運転士等に誤取付状態であることが報知される。このときには、取付状態判断部６２が制御指令値演算部６１にＯＦＦ信号εを出力して（ステップ８１）、ダンパ装置４０がパッシブ状態になり、セミアクティブダンパ制御の実行により却って乗り心地が悪化することを防止できる。
【００４０】
なお、この第１実施形態において、三軸加速度センサ５１が、ｙ軸方向に正しい向きで取付けられていてｘ軸方向及びｚ軸方向に誤った向きに取付けられている場合には、即ち図３に示した三軸加速度センサ５１がｙ軸周りに１８０度回転している場合には、センサ左右加速度αｙの符号は正しい符号として検出されることになる。しかし、この場合でも、取付状態判断部６２により誤取付状態であると判断され、セミアクティブダンパ制御が中止される。
【００４１】
次に、第２実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６は、鉄道車両１を概念的に示した正面図であり、この第２実施形態では、鉄道車両１の前後方向速度Ｖｒ（以下、「実前後速度Ｖｒ」と呼ぶ）を検出する速度センサ９１が設けられている。この速度センサ９１は、検出した実前後速度Ｖｒを電子制御装置６０（取付状態判断部６２）に出力する。ここで、速度センサ９１は、既存の構成部材として鉄道車両１に通常用いられている速度センサで良く、新たに設けなくても良い。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図７は、第２実施形態において、取付状態判断部６２が開始・実行する取付状態判断プログラムＰｒ２のフローチャートである。以下、第１実施形態の取付状態判断プログラムＰｒ１と異なる部分についてのみ、説明する。ステップ８２では、取付状態判断部６２がセンサ前後加速度αｘ及びセンサ上下加速度αｚを入力するとともに、速度センサ９１により検出された実前後速度Ｖｒを入力する。
【００４３】
そして、ステップ８３では、走行中、即ち実前後速度Ｖｒが０であるか否かが判定される。従って、走行中であるときには、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７３以降の処理がなされる。一方、走行中でないときには、「Ｎｏ」と判定され、このプログラムＰｒ２が直ちに終了する。これは、第２実施形態において、走行中であるときにのみ、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断できるためである。
【００４４】
ステップ８４では、センサ前後速度Ｖｘの符号と実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂが一致するか否かが判定される。ここで、実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂとは、上述したように、往路を基準としていて、往路では実前後速度Ｖｒの符号そのものであり、復路では実前後速度Ｖｒ×「−１」の符号である。これにより、センサ前後速度Ｖｘの符号と上記した符号Ｂが一致するとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７５以降の処理がなされる。一方、センサ前後速度Ｖｘの符号と上記した符号Ｂが一致しないとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００４５】
よって、この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、走行を開始し始めたときだけでなく走行中に、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断することができる。その他の作用効果は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
以上、本発明に係るセンサ誤取付判断システムについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第２実施形態において、走行中に、センサ前後加速度αｘが積分されたセンサ前後速度Ｖｘの符号と、実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂが一致するかを判定したが、センサ前後加速度αｘの符号と、実前後速度Ｖｒが微分された実前後加速度を用いて設定される符号が一致するかを判定しても良い。
【００４７】
また、各実施形態において、取付状態判断部６２は、誤取付状態であると判断したとき、ＯＦＦ信号εにより、制御指令値演算部６１にセミアクティブダンパ制御を中止させたが、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｙ軸方向に逆向き（誤った向き）に取付けられていると判断したとき、逆転信号により、センサ左右加速度αｙの逆符号の値に基づいて制御指令値演算部６１にセミアクティブダンパ制御を実行させても良い。この場合には、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、ｘ軸方向及びｚ軸方向の何れか一方向にのみ逆向きに取付けられていると判断したとき、三軸加速度センサ５１がｙ軸方向に逆向きに取付けられていると判断すれば良い。
【００４８】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断したが、三軸加速度センサがｘ軸方向及びｙ軸方向、又はｙ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断しても良い。この場合には、鉄道車両１に作用する左右方向加速度を検出可能な加速度センサ、又は左右方向速度を検出可能な速度センサを新たに設けて、検出した符号が一致するか否かを判定すれば良い。
【００４９】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、ｘ軸方向とｚ軸方向の二方向において、符号が一致するか否かを判定したが、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の三方向において、符号が一致するか否かを判定しても良い。
【００５０】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、制振制御システムに用いられる三軸加速度センサ５１が誤取付状態になっているか否かを判断するように構成したが、センサ誤取付判断システムは、鉄道車両の部品の状態又は乗り心地を監視する状態監視システムに用いられている三軸加速度センサが誤取付状態になっているか否かを判断するように構成しても良い。
また、各実施形態において、三軸加速度センサ５１は車体３０に取付けられているが、鉄道車両１のうち何れの部位に取付けられていても良い。
【００５１】
また、各実施形態において、セミアクティブダンパ制御が実行されるようにダンパ装置４０を構成した場合に、正取付状態であると判断されたときセミアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断されたときセミアクティブダンパ制御を中止した。しかし、アクティブダンパ制御が実行されるようにダンパ装置４０を構成した場合に、正取付状態であると判断されたときアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断されたときアクティブダンパ制御を中止しても良い。なお、上記したアクティブダンパ制御は、ダンパ装置４０が発生する減衰力を例えばモータ等の動力源によって積極的に調整する制御を意味する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 鉄道車両
１０ 台車
２０ 空気バネ
３０ 車体
４０ ダンパ装置
５０ センサ誤取付判断システム
５１ 三軸加速度センサ
６０ 電子制御装置
６１ 制御指令値演算部
６２ 取付状態判断部
９０ 報知手段
９１ 速度センサ
【技術分野】
【０００１】
鉄道車両に用いられる加速度センサの取付状態を判断するセンサ誤取付判断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両において、ダンパ装置を積極的に制御する制振制御システム、部品の状態又は乗り心地を監視する状態監視システム等に、加速度センサが用いられている。例えば、制振制御システムでは、加速度センサが車体に作用する振動加速度を検出し、制御手段が検出された振動加速度に基づいてダンパ装置が発生させる減衰力を適切に決定して、アクティブ又はセミアクティブダンパ制御が実行される。
【０００３】
上記した制振制御システムは、例えば、下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載されている制振制御システムでは、制御手段が、通常時、上述したようにセミアクティブダンパ制御を実行するが、検出された振動加速度がしきい値を超えた場合には、制御システムが異常状態であると判断してセミアクティブダンパ制御を中止するように構成されている。これにより、車体に過度の振動が生じているときには、セミアクティブダンパ制御の実行により却って乗り心地が悪化することが防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載されている制振制御システムでは、加速度センサが正しい向きに取付けられているという前提の下で、検出された振動加速度に基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されていて、加速度センサが誤った向きに取付けられている場合が考慮されていない。即ち、取付ミスにより加速度センサが誤った向きに取付けられている場合には、符号が逆である加速度センサの信号に基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されなくなる。従って、先ず加速度センサが、誤った向きに取付けられているか否かを判断することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決すべく、鉄道車両に用いられている加速度センサが誤った向きに取付けられているか否かを判断することができるセンサ誤取付判断システム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】
本発明に係るセンサ誤取付判断システムは、鉄道車両に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサと、前記三軸加速度センサにより検出された左右方向加速度、前後方向加速度、及び上下方向加速度のうち少なくとも二つの加速度に基づく信号の符号が、それぞれ対応する各方向において設定される符号に一致しているか否かを判定して、何れか一つの符号でも一致していないと判定した場合に前記三軸加速度センサが誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する判断手段と、を備えることに特徴がある。
【０００８】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、前記三軸加速度センサにより検出された上下方向加速度の符号が、設定される重力加速度の符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、前記鉄道車両が走行し始めるときに、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、設定される車両進行方向の符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記鉄道車両の前後方向速度を検出する速度センサが設けられていて、前記判断手段は、前記鉄道車両の走行中に、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、前記速度センサにより検出された前後方向速度を用いて設定される符号に一致しているか否かを判定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記判断手段は、一致していない判定が所定回数成立した場合に、前記誤取付状態であると判断することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、前記判断手段は、前記誤取付状態であると判断したとき、前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るセンサ誤取付判断システムにおいて、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、前記判断手段は、前記三軸加速度センサが左右方向に逆向きに取付けられていると判断したとき、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度の逆符号の値に基づいて前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
よって、本発明によれば、三軸加速度センサ及び判断手段により、三軸加速度センサが正しい向きに取付けられている正取付状態又は三軸加速度センサが誤った向きに取付られている誤取付状態を判断することができる。この結果、例えば、三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段がアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行する場合に、正取付状態であると判断したときにはアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断したときにはアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態において、センサ誤取付判断システムが適用されている鉄道車両を概念的に示した正面図である。
【図２】図１に示した電子制御装置と、ダンパ装置と、三軸加速度センサと、報知手段との関係を示した拡大図である。
【図３】三軸加速度センサがｘ、ｙ、ｚ軸方向に正しい向きに取付けられている正取付状態を示した斜視図である。
【図４】三軸加速度センサがｙ、ｚ軸方向、又はｘ、ｙ軸方向に誤った向きに取付けられている誤取付状態を示した斜視図である。
【図５】図１に示した電子制御装置（取付状態判断部）が実行するプログラムのフローチャートである。
【図６】第２実施形態において、センサ誤取付判断システムが適用されている鉄道車両を概念的に示した正面図である。
【図７】図６に示した電子制御装置（取付状態判断部）が実行するプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明に係るセンサ誤取付判断システムの各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、センサ誤取付判断システム５０が適用されている鉄道車両１を概念的に示した正面図である。この鉄道車両１において、前後方向に二台設けられた台車１０に空気バネ２０を介して車体３０が搭載されていて、車体３０に作用する左右振動を減衰させるダンパ装置４０が設けられている。ダンパ装置４０は、電子制御装置６０から入力されるダンパ制御指令値Ｆにより、図示しない電磁弁の開き量が切り替わるように調節されて、発生する減衰力を調整できるように構成されている。即ち、この鉄道車両１においては、減衰力を切り替える電磁弁にのみ動力源を用いるセミアクティブダンパ制御が実行されている。
【００１７】
センサ誤取付判断システム５０は、加速度センサの取付状態を判断するものである。このセンサ誤取付判断システム５０は、図１に示したように、三軸方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサ５１と、上述した電子制御装置６０とを備えた構成になっている。三軸加速度センサ５１は、車体３０に作用する左右方向加速度をセンサ左右加速度αｙとして、車体３０に作用する前後方向加速度をセンサ前後加速度αｘとして、車体３０に作用する上下方向加速度をセンサ上下加速度αｚとしてそれぞれ検出するものである。ここで、図３に示したｙ軸方向が車両左右方向に対応し、ｘ軸方向が車両前後方向に対応し、ｚ軸方向が車両上下方向に対応する。
【００１８】
また、三軸加速度センサ５１は、セミアクティブダンパ制御を実行するために設けられていて、車体３０に作用する左右方向加速度、即ち振動加速度をセンサ左右加速度αｙとして、電子制御装置６０に出力するものである。この三軸加速度センサ５１は、車体３０に取付けられていて、例えば、ピエゾ抵抗効果を利用したピエゾ抵抗型の三軸加速度センサである。なお、三軸加速度センサは、ピエゾ抵抗型に限定されるものではなく、静電容量型、圧電型等、適宜変更可能である。
【００１９】
ここで、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向に正しい向きに取付けられている状態（以下、「正取付状態」と呼ぶ）について説明する。先ず、図３に示したように、車両左右方向を車両左右ベクトルＴｙで表し、車両前後方向を車両前後ベクトルＴｘで表し、車両上下方向を車両上下ベクトルＴｚで表すことにする。そして、三軸加速度センサ５１において、ｙ軸方向をセンサ左右ベクトルＳｙで表し、ｘ軸方向をセンサ前後ベクトルＳｘで表し、ｚ軸方向をセンサ上下ベクトルＳｚで表すことにする。これにより、図３に示したように、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが一致し、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが一致し、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが一致しているとき、正取付状態とする。このとき、三軸加速度センサ５１は、センサ左右加速度αｙ、センサ前後加速度αｘ、及びセンサ上下加速度αｚを正しい符号で検出することができる。
【００２０】
次に、三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられている状態（以下、「誤取付状態」と呼ぶ）について説明する。誤取付状態は、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向のうち少なくとも二つの方向で誤った向きに取付けられている状態をいう。なお、三軸加速度センサ５１がｘ，ｙ，ｚ軸方向の一つの方向にのみ誤った向きに取付られている状態は存在しない。
【００２１】
例えば、図４（ａ）に示したように、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが一致しているが、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが逆であり、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが逆であるとき、誤取付状態である。言い換えると、この誤取付状態は、図３に示した三軸加速度センサ５１がｘ軸周りに１８０度回転している状態である。このとき、三軸加速度センサ５１は、ｘ軸方向に正しい向きに取付られているため、センサ前後加速度αｘを正しい符号で検出することができるが、ｙ軸方向及びｚ軸方向に誤った向きに取付けられているため、センサ左右加速度αｙ及びセンサ上下加速度αｚを誤った符号（逆の符号）で検出することになる。
【００２２】
また、例えば、図４（ｂ）に示したように、センサ上下ベクトルＳｚと車両上下ベクトルＴｚの向きが一致しているが、センサ左右ベクトルＳｙと車両左右ベクトルＴｙの向きが逆であり、センサ前後ベクトルＳｘと車両前後ベクトルＴｘの向きが逆であるとき、誤取付状態である。言い換えると、この誤取付状態は、図３に示した三軸加速度センサ５１がｚ軸周りに１８０度回転している状態である。このとき、三軸加速度センサ５１は、ｚ軸方向に正しい向きに取付けられているため、センサ上下加速度αｚを正しい符号で検出することができるが、ｙ軸方向及びｘ軸方向に誤った向きに取付けられているため、センサ左右加速度αｙ及びセンサ前後加速度αｘを誤った符号（逆の符号）で検出することになる。
【００２３】
次に電子制御装置６０の構成について説明する。電子制御装置６０には、図２に示したように、ダンパ装置４０にセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部としての制御指令値演算部６１が設けられている。制御指令値演算部６１は、車体３０に左右振動が生じているとき、三軸加速度センサ５１から入力するセンサ左右加速度αｙに基づいて最適なダンパ制御指令値Ｆを演算し、このダンパ制御指令値Ｆをダンパ装置４０に出力する。これにより、ダンパ装置４０が発生させる減衰力が調整されて、セミアクティブダンパ制御が実行される。
【００２４】
ところで、図３に示したように、正取付状態であるときには、正確な符号であるセンサ左右加速度αｙに基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されて、乗り心地の向上が図られる。しかし、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように、仮に誤取付状態であるときには、誤った符号（逆の符号）であるセンサ左右加速度αｙに基づいてセミアクティブダンパ制御が実行されるため、制振制御が適切に実行されず、乗り心地が却って悪化するおそれがある。従って、三軸加速度センサ５１が誤った向きに取付けられているときには、セミアクティブダンパ制御を実行しないことが望ましい。
【００２５】
そこで、この実施形態においては、誤取付状態であるか否かを判断するために、図２に示したように、電子制御装置６０に判断手段としての取付状態判断部６２が設けられている。この取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断するものである。言い換えると、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１のｘ軸方向及びｚ軸方向を監視して、ｙ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するものである。
【００２６】
次に、取付状態判断部６２の制御内容について、図５のフローチャートを用いて説明する。取付状態判断部６２は、例えば、運転士が運転を開始するとき図示しないスイッチをオンにすることで、図５に示した取付状態判断プログラムＰｒ１を所定時間（例えば、５ｍｓｅｃ）の経過毎に開始・実行する。
【００２７】
ステップ７０では、取付状態判断部６２が三軸加速度センサ５１により検出されたセンサ前後加速度αｘ及びセンサ上下加速度αｚを入力する。なお、三軸加速度センサ５１により検出されたセンサ左右加速度αｙは、所定時間の経過毎に制御指令値演算部６１に入力される。ステップ７１は、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するためのステップであり、このステップ７１では、センサ上下加速度αｚの符号が設定される重力加速度Ｇの符号に一致するか否かが判定される。これにより、重力加速度Ｇを−１ｇ（−９．８ｍ／ｓ2）に設定しておく場合に、センサ上下加速度αｚの符号がマイナスであるとき、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７２以降の処理がなされる。一方、センサ上下加速度αｚの符号がプラスであるとき、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００２８】
このため、ステップ７１では、図３に示した正取付状態であるとき、及び図４（ｂ）に示した誤取付状態であるとき、センサ上下加速度αｚの符号はマイナスになり、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断される。一方、図４（ａ）に示した誤取付状態であるとき、センサ上下加速度αｚの符号はプラスになり、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断される。従って、重力加速度Ｇの符号を用いて判定することで、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを走行する前から判断することができる。
【００２９】
ステップ７２では、鉄道車両１が走行を開始し始めたときか否かが判定される。ここで、走行を開始し始めたときとは、鉄道車両１が停止状態から走行状態に変化したときをいう。従って、走行を開始し始めたときには、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７３以降の処理がなされる。一方、鉄道車両１が停止しているとき、鉄道車両１の通常走行時等には、「Ｎｏ」と判定され、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。これは、この第１実施形態において、走行を開始し始めているときにのみ、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断できるためである。
【００３０】
ステップ７３では、センサ前後加速度αｘを積分してセンサ前後速度Ｖｘ（加速度に基づく信号）を演算する。ステップ７４は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するためのステップであり、このステップ７４では、走行を開始し始めたときのセンサ前後速度Ｖｘの符号が、設定される車両進行方向の符号Ａに一致しているか否かが判定される。
【００３１】
ここで、設定される車両進行方向の符号Ａについて説明する。鉄道車両１は自動車と異なり前方側と後方側を換えて往復移動するものであるため、三軸加速度センサ５１から得られる走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘは、往路と復路とで符号が異なる。このため、この第１実施形態では、図３に示した正取付状態であるときに、往路で、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がプラスなり、復路で、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスになる場合を想定する。この場合には、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断するために、往路の車両進行方向を基準として、往路で車両進行方向の符号Ａをプラスに設定しておき、復路で車両進行方向の符号Ａをマイナスに設定しておく。この第１実施形態では、分かり易くするため、往路を走行する場合について説明する。
【００３２】
上述した理由に基づき、この第１実施形態（往路を走行する場合）では、車両進行方向の符号Ａがプラスに設定されている。これにより、ステップ７４では、センサ前後速度Ｖｘの符号がプラスであるとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７５以降の処理がなされる。一方、センサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスであるとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００３３】
このため、ステップ７４では、図３に示した正取付状態であるとき、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号はプラスになり、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断される。一方、図４（ｂ）に示した誤取付状態であるとき、走行開始時のセンサ前後速度Ｖｘの符号がマイナスとなり、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断される。なお、図４（ａ）に示した誤取付状態であるとき、既に上述したステップ７１で「Ｎｏ」と判定されるため、ステップ７４に進むことがない。
【００３４】
次に、ステップ７５、７６、７７と、ステップ７８、７９、８０について説明する。ステップ７５、７６、７７は、上述したステップ７１及びステップ７４で、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられていると判断されたため、正取付状態であると判断するためのステップである。一方、ステップ７８、７９、８０は、上述したステップ７１又はステップ７４で、三軸加速度センサ５１がｚ軸方向又はｘ軸方向に誤った向きに取付けられていると判断されたため、誤取付状態であると判断するためのステップである。
【００３５】
しかし、三軸加速度センサ５１は、ノイズ等の影響により一時的に誤った符号の値を出力するおそれがあるため、上述したステップ７１及びステップ７４の一回の判定では、正取付状態又は誤取付状態の判断が正確でないおそれがある。そこで、この第１実施形態では、ステップ７１及びステップ７４で「Ｙｅｓ」と判定された回数Ｎが所定回数Ｎａ（例えば１０回）以上であるとき、正取付状態であると判断し、ステップ７１又はステップ７４で「Ｎｏ」と判定された回数Ｍが所定回数Ｍａ（例えば１０回）以上であるとき、誤取付状態であると判断するようになっている。
【００３６】
これにより、ステップ７５では、回数Ｎが現在値から１を足した値になる。そして、ステップ７６では、回数Ｎが所定回数Ｎａ以上であるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ７７に進み、「Ｎｏ」と判定されたときには、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。ステップ７７では、取付状態判断部６２が報知手段９０（図１及び図２参照）に正取付信号βを出力するようになっている。この正取付信号βに基づいて、報知手段９０は、例えば青ランプを点灯させることにより、運転士等に正取付状態であることを報知する。
【００３７】
一方、ステップ７８では、回数Ｍが現在値から１を足した値になる。そして、ステップ７９では、回数Ｍが所定回数Ｍａ以上であるか否かが判断され、「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ８０に進み、「Ｎｏ」と判定されたときには、このプログラムＰｒ１が直ちに終了する。ステップ８０では、取付状態判断部６２が報知手段９０に誤取付信号γを出力するようになっている。この誤取付信号γに基づいて、報知手段９０は、例えば赤ランプを点灯させることにより、運転士等に誤取付状態であることを報知する。なお、赤ランプが点灯した場合には、正取付状態となるように三軸加速度センサ５１が改めて取付けられる。
【００３８】
そして、ステップ８１では、取付状態判断部６２が、制御指令値演算部６１にＯＦＦ信号ε（図２参照）を出力する。このＯＦＦ信号εに基づいて、制御指令値演算部６１は、セミアクティブダンパ制御を中止するようにダンパ制御指令値Ｆを「０」にして、ダンパ装置４０がパッシブ状態となる。
【００３９】
上述したように構成した第１実施形態の作用効果について、説明する。
図３に示した正取付状態であるときには、取付状態判断部６２が正取付信号βを報知手段９０に出力し（ステップ７７）、運転士等に正取付状態であることが報知される。このときには、正しい符号であるセンサ左右加速度αｙに基づいて最適なダンパ制御指令値Ｆが演算され、セミアクティブダンパ制御が実行されて、乗り心地を向上させることができる。
一方、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した誤取付状態であるときには、取付状態判断部６２が誤取付信号γを報知手段９０に出力し（ステップ８０）、運転士等に誤取付状態であることが報知される。このときには、取付状態判断部６２が制御指令値演算部６１にＯＦＦ信号εを出力して（ステップ８１）、ダンパ装置４０がパッシブ状態になり、セミアクティブダンパ制御の実行により却って乗り心地が悪化することを防止できる。
【００４０】
なお、この第１実施形態において、三軸加速度センサ５１が、ｙ軸方向に正しい向きで取付けられていてｘ軸方向及びｚ軸方向に誤った向きに取付けられている場合には、即ち図３に示した三軸加速度センサ５１がｙ軸周りに１８０度回転している場合には、センサ左右加速度αｙの符号は正しい符号として検出されることになる。しかし、この場合でも、取付状態判断部６２により誤取付状態であると判断され、セミアクティブダンパ制御が中止される。
【００４１】
次に、第２実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６は、鉄道車両１を概念的に示した正面図であり、この第２実施形態では、鉄道車両１の前後方向速度Ｖｒ（以下、「実前後速度Ｖｒ」と呼ぶ）を検出する速度センサ９１が設けられている。この速度センサ９１は、検出した実前後速度Ｖｒを電子制御装置６０（取付状態判断部６２）に出力する。ここで、速度センサ９１は、既存の構成部材として鉄道車両１に通常用いられている速度センサで良く、新たに設けなくても良い。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図７は、第２実施形態において、取付状態判断部６２が開始・実行する取付状態判断プログラムＰｒ２のフローチャートである。以下、第１実施形態の取付状態判断プログラムＰｒ１と異なる部分についてのみ、説明する。ステップ８２では、取付状態判断部６２がセンサ前後加速度αｘ及びセンサ上下加速度αｚを入力するとともに、速度センサ９１により検出された実前後速度Ｖｒを入力する。
【００４３】
そして、ステップ８３では、走行中、即ち実前後速度Ｖｒが０であるか否かが判定される。従って、走行中であるときには、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７３以降の処理がなされる。一方、走行中でないときには、「Ｎｏ」と判定され、このプログラムＰｒ２が直ちに終了する。これは、第２実施形態において、走行中であるときにのみ、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断できるためである。
【００４４】
ステップ８４では、センサ前後速度Ｖｘの符号と実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂが一致するか否かが判定される。ここで、実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂとは、上述したように、往路を基準としていて、往路では実前後速度Ｖｒの符号そのものであり、復路では実前後速度Ｖｒ×「−１」の符号である。これにより、センサ前後速度Ｖｘの符号と上記した符号Ｂが一致するとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられていることになり、「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ７５以降の処理がなされる。一方、センサ前後速度Ｖｘの符号と上記した符号Ｂが一致しないとき、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に誤った向きに取付けられていることになり、「Ｎｏ」と判定され、ステップ７８以降の処理がなされる。
【００４５】
よって、この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、走行を開始し始めたときだけでなく走行中に、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断することができる。その他の作用効果は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００４６】
以上、本発明に係るセンサ誤取付判断システムについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第２実施形態において、走行中に、センサ前後加速度αｘが積分されたセンサ前後速度Ｖｘの符号と、実前後速度Ｖｒを用いて設定される符号Ｂが一致するかを判定したが、センサ前後加速度αｘの符号と、実前後速度Ｖｒが微分された実前後加速度を用いて設定される符号が一致するかを判定しても良い。
【００４７】
また、各実施形態において、取付状態判断部６２は、誤取付状態であると判断したとき、ＯＦＦ信号εにより、制御指令値演算部６１にセミアクティブダンパ制御を中止させたが、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｙ軸方向に逆向き（誤った向き）に取付けられていると判断したとき、逆転信号により、センサ左右加速度αｙの逆符号の値に基づいて制御指令値演算部６１にセミアクティブダンパ制御を実行させても良い。この場合には、取付状態判断部６２は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、ｘ軸方向及びｚ軸方向の何れか一方向にのみ逆向きに取付けられていると判断したとき、三軸加速度センサ５１がｙ軸方向に逆向きに取付けられていると判断すれば良い。
【００４８】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、三軸加速度センサ５１がｘ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断したが、三軸加速度センサがｘ軸方向及びｙ軸方向、又はｙ軸方向及びｚ軸方向に正しい向きに取付けられているか否かを判断して、正取付状態であるか否かを判断しても良い。この場合には、鉄道車両１に作用する左右方向加速度を検出可能な加速度センサ、又は左右方向速度を検出可能な速度センサを新たに設けて、検出した符号が一致するか否かを判定すれば良い。
【００４９】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、ｘ軸方向とｚ軸方向の二方向において、符号が一致するか否かを判定したが、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の三方向において、符号が一致するか否かを判定しても良い。
【００５０】
また、各実施形態において、センサ誤取付判断システム５０は、制振制御システムに用いられる三軸加速度センサ５１が誤取付状態になっているか否かを判断するように構成したが、センサ誤取付判断システムは、鉄道車両の部品の状態又は乗り心地を監視する状態監視システムに用いられている三軸加速度センサが誤取付状態になっているか否かを判断するように構成しても良い。
また、各実施形態において、三軸加速度センサ５１は車体３０に取付けられているが、鉄道車両１のうち何れの部位に取付けられていても良い。
【００５１】
また、各実施形態において、セミアクティブダンパ制御が実行されるようにダンパ装置４０を構成した場合に、正取付状態であると判断されたときセミアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断されたときセミアクティブダンパ制御を中止した。しかし、アクティブダンパ制御が実行されるようにダンパ装置４０を構成した場合に、正取付状態であると判断されたときアクティブダンパ制御を実行し、誤取付状態であると判断されたときアクティブダンパ制御を中止しても良い。なお、上記したアクティブダンパ制御は、ダンパ装置４０が発生する減衰力を例えばモータ等の動力源によって積極的に調整する制御を意味する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 鉄道車両
１０ 台車
２０ 空気バネ
３０ 車体
４０ ダンパ装置
５０ センサ誤取付判断システム
５１ 三軸加速度センサ
６０ 電子制御装置
６１ 制御指令値演算部
６２ 取付状態判断部
９０ 報知手段
９１ 速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサと、
前記三軸加速度センサにより検出された左右方向加速度、前後方向加速度、及び上下方向加速度のうち少なくとも二つの加速度に基づく信号の符号が、それぞれ対応する各方向において設定される符号に一致しているか否かを判定して、何れか一つの符号でも一致していないと判定した場合に前記三軸加速度センサが誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する判断手段と、を備えることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項２】
請求項１に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、前記三軸加速度センサにより検出された上下方向加速度の符号が、設定される重力加速度の符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、前記鉄道車両が走行し始めるときに、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、設定される車両進行方向の符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記鉄道車両の前後方向速度を検出する速度センサが設けられていて、
前記判断手段は、前記鉄道車両の走行中に、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、前記速度センサにより検出された前後方向速度を用いて設定される符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、一致していない判定が所定回数成立した場合に、前記誤取付状態であると判断することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、
前記判断手段は、前記誤取付状態であると判断したとき、前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止させることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、
前記判断手段は、前記三軸加速度センサが左右方向に逆向きに取付けられていると判断したとき、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度の逆符号の値に基づいて前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項１】
鉄道車両に作用する左右方向、前後方向、及び上下方向の各加速度を検出可能な三軸加速度センサと、
前記三軸加速度センサにより検出された左右方向加速度、前後方向加速度、及び上下方向加速度のうち少なくとも二つの加速度に基づく信号の符号が、それぞれ対応する各方向において設定される符号に一致しているか否かを判定して、何れか一つの符号でも一致していないと判定した場合に前記三軸加速度センサが誤った向きに取付けられている誤取付状態であると判断する判断手段と、を備えることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項２】
請求項１に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、前記三軸加速度センサにより検出された上下方向加速度の符号が、設定される重力加速度の符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、前記鉄道車両が走行し始めるときに、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、設定される車両進行方向の符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記鉄道車両の前後方向速度を検出する速度センサが設けられていて、
前記判断手段は、前記鉄道車両の走行中に、前記三軸加速度センサにより検出された前後方向加速度を積分した前後方向速度の符号が、前記速度センサにより検出された前後方向速度を用いて設定される符号に一致しているか否かを判定することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記判断手段は、一致していない判定が所定回数成立した場合に、前記誤取付状態であると判断することを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、
前記判断手段は、前記誤取付状態であると判断したとき、前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を中止させることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載するセンサ誤取付判断システムにおいて、
前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度に基づいてダンパ手段にアクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させる制御部が設けられていて、
前記判断手段は、前記三軸加速度センサが左右方向に逆向きに取付けられていると判断したとき、前記三軸加速度センサにより検出される左右方向加速度の逆符号の値に基づいて前記制御部に前記アクティブ又はセミアクティブダンパ制御を実行させることを特徴とするセンサ誤取付判断システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７６６３７（Ｐ２０１２−７６６３７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４６８４（Ｐ２０１０−２２４６８４）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
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