車輪踏面状態改善装置及び車輪踏面状態改善装置の制御方法
【課題】車輪踏面の状態を改善するための新たな装置等を提供すること。
【解決手段】車輪踏面状態改善装置１において、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８と電極部１６とを有する摺接部１０と、電極部１６を通電する通電回路部２０と、車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるアクチュエータ３０と、制御部４０とが具備されている。そして、制御部４０は、摺接部１０が車輪踏面Ｔに摺接した際に判定部２７により判定された汚損状態に基づいて、摺接部１０の車輪踏面Ｔへの押し付け力を増加させて、研磨子１８による車輪踏面Ｔの研磨を行わせる。
【解決手段】車輪踏面状態改善装置１において、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８と電極部１６とを有する摺接部１０と、電極部１６を通電する通電回路部２０と、車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるアクチュエータ３０と、制御部４０とが具備されている。そして、制御部４０は、摺接部１０が車輪踏面Ｔに摺接した際に判定部２７により判定された汚損状態に基づいて、摺接部１０の車輪踏面Ｔへの押し付け力を増加させて、研磨子１８による車輪踏面Ｔの研磨を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪踏面状態改善装置及び車輪踏面状態改善装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、列車運行の保安装置として、軌道回路を利用して列車の在線を検知する列車在線検知方法が実用化されている。この列車在線検知方法は、軌道回路内に車両が進入した際に、当該車両の車輪及び車軸でなる輪軸によって左右のレール間が短絡されることにより、軌道回路の送端側から送出された電圧の軌道回路の受信側での受電レベルが低下することを利用して、軌道回路内に車両が在線していることを検知する。
【０００３】
従って、上述した列車在線検知方法により軌道回路内の列車を検知するには、輪軸により左右のレール間を確実に短絡させる必要がある。ところが、車輪踏面及びレール頭頂面の表面状態等によっては、左右のレール間の短絡が不十分となり、列車の在線を検知できない場合がある。その理由の１つとして、車輪踏面やレール頭頂面に形成された粉塵、油、錆等の絶縁性の被膜により、車輪踏面とレール間の電気的な接触抵抗が増大し、短絡不良が発生する事象が挙げられる。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、鉄道用車両台車の前位輪軸及び後位輪軸それぞれの車軸の左端部間及び右端部間に所定の電圧を印加することによって、車輪踏面とレール間の接触抵抗を低減させる短絡支援装置が開示されている。また、短絡不良の改善という目的とは異なるが、本願発明に類似する技術として、特許文献２に開示されているような車輪踏面清掃装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２４０７５号公報
【特許文献２】特開２００１−１８０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車輪踏面に形成された絶縁性の被膜については、車輪踏面に高い電圧を印加することにより被膜を破壊する電気的対策（いわゆる絶縁破壊）が有効である。しかし、短絡不良対策として電気的対策では改善しない場合がある。車輪踏面に異物が付着する場合が典型例である。例えば、山間部等では落ち葉が問題となる。気温との温度差に伴って結露したレール上に落下した落ち葉はレール上に貼り付く。そのレール上を車重のかかった車輪が通過することでレール上だけでなく車輪踏面にも落ち葉が貼り付く。そして、車輪回転による繰り返しの加圧によって落ち葉の繊維が車輪踏面に食い込んでいく。車輪踏面に食い込んだ落ち葉による短絡不良を電気的対策によって改善することは非常に困難である。
【０００７】
また、従来の車輪踏面清掃装置は、空転滑走の防止のための車輪踏面の研磨に主眼が置かれた装置であるため、従来の車輪踏面清掃装置を短絡不良の改善のためにそのまま適用することはできない。例えば、ブレーキ時のみ研磨子を車輪踏面に当接させる車輪踏面清掃装置を新幹線のように駅間距離が長い列車に適用すると、長い間車輪踏面の清掃がほとんど行われないことになり、車輪踏面清掃による短絡不良の改善が見込めない。また、研磨子を常時車輪踏面に当接させる車輪踏面清掃装置を流用すると、走行抵抗が増大するだけでなく、研磨子の摩耗が著しくなり、研磨子を頻繁に交換する必要が生ずる。加えて、車輪踏面の劣化も早くなるため、膨大な手間と時間を要する車輪の交換頻度も上昇する。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、車輪踏面状態を改善するための新たな装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するための第１の発明は、
車輪踏面（例えば、図１の車輪踏面Ｔ）に摺接する摺接面側に研磨子（例えば、図３の研磨子１８）と電極部（例えば、図３の電極部１６）とを有する摺接部（例えば、図３の摺接部１０）と、
前記電極部に通電する通電部（例えば、図１の通電部２１）と、
前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部（例えば、図１のアクチュエータ３０）と、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する判定部（例えば、図１の判定部２７）と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御を行う押し付け制御部（例えば、図１の制御部４０）と、
を備えた車輪踏面状態改善装置（例えば、図１の車輪踏面状態改善装置１）である。
【００１０】
また、他の発明として、
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、前記電極部に通電する通電部と、前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部とを備えた車輪踏面状態改善装置の制御方法であって、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する汚損状態判定ステップ（例えば、図１０のステップＡ１９）と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御ステップ（例えば、図１０のステップＡ２１）と、
を含む制御方法を構成してもよい。
【００１１】
この第１の発明等によれば、摺接部が車輪踏面に摺接した際の電極部に対し流入流出する電流、電極部に印加される電圧、その電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて車輪踏面の汚損状態が判定される。そして、車輪踏面の汚損状態に基づいて、押し付け機構部による押し付けが制御される。例えば、車輪踏面の汚損状態が悪いと判定された場合にのみ、押し付け機構部による押し付け力を上げるように制御することで、研磨子による車輪踏面の研磨を必要最小限に抑えることができるようになる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、前記電極部を前記摺接面側の車輪幅方向に複数配置して有し（例えば、図２の電極部１６）、
前記複数の電極部それぞれに通電する前記通電部を備えた、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明によれば、電極部が車輪幅方向に複数配置されているため、車輪の回転と相俟って、満遍なく車輪踏面の汚損状態を検出することが可能となる。また、例えば、各電極部の電極子の車輪踏面との摺接位置が重ならない範囲において、電極部の数を多くし、車輪踏面の車輪幅方向に電極部を隙間無く配置することとしてもよい。その場合には、汚損状態の検出が一層確実になる。
【００１４】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子（例えば、図２の電極子１２）を車輪周方向に並べて配置されてなる車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１５】
この第３の発明によれば、同一の通電回路に係る電極子が車輪周方向に並べて配置されるため、車輪回転方向である車輪周方向に対して電圧が印加されることになる。すなわち、レール頭頂面に接触する範囲を前後に挟むようにして電圧が印加されるため、実際にレール上を走行した場合のレールとの接触状態に近く、汚損状態を適切に検出可能ならしめることができる。
【００１６】
また、第４の発明として、第１又は第２の発明の車両踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、車輪の前後に設けられる両抱き式の機構（例えば、図１１の両抱き式の機構）でなり、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子が前記前後の摺接部に配置され、
前記通電部は、前記前後の摺接部の同一の通電回路に係る電極子間に通電する、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１７】
この第４の発明によれば、電極子が車輪の前後の摺接部に分かれて設けられるため、電極子間の距離が長くなり、電極子間の絶縁確保の点で有利である。
【００１８】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、前記押し付け制御部による押し付け制御の際に弾性変形して、前記電極部が前記車輪踏面に接触するよう前記電極部を押圧する弾性部（例えば、図３のバネ１３）を有し、
前記押し付け制御部は、前記押し付け制御として、前記研磨子を前記車輪踏面に押し付けて前記車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御（例えば、図１０のステップＡ２１、図５）と、前記本押し付け制御の前段階として、前記判定部に前記車輪踏面の汚損状態を判定させるために、前記本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で前記摺接部を前記車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御（例えば、図１０のステップＡ１３、図４）とを行う、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、研磨子を車輪踏面に押し付けて車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、本押し付け制御の前段階として、車輪踏面の汚損状態を判定させるために、本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で摺接部を車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御とが行われる。この際、摺接部は、弾性部の弾性変形によって、車輪踏面に接触するよう電極部を押圧する。その結果、車輪踏面の状態の把握と状態の改善とを分離して管理可能になる。
【００２０】
また、第６の発明として、第５の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記押し付け制御部は、前記予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された前記車輪踏面の汚損状態に基づいて前記本押し付け制御を行うか否かを判定し、肯定判定した場合に前記本押し付け制御を行う（例えば、図１０のステップＡ１９；Ｙｅｓ→Ａ２１）車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００２１】
この第６の発明によれば、予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された車輪踏面の汚損状態に基づいて本押し付け制御を行うか否かが判定される。そして、肯定判定された場合に本押し付け制御が行われる。最初に予備押し付け制御を行って車輪踏面の汚損状態を検出し、汚損状態が悪い場合に、押し付け力を強くして本押し付け制御を行うことで、研磨子及び車輪踏面が必要以上に摩耗することを防止しつつ、車輪踏面の状態を適切に改善することが可能となり、保守の面で有利である。
【００２２】
また、第７の発明として、第５又は第６の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記押し付け制御部は、前記本押し付け制御の際に前記判定部により判定された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了を制御する（例えば、図１０のステップＡ２７；Ｙｅｓ→Ａ３１；Ｙｅｓ→Ａ３３）車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００２３】
この第７の発明によれば、押し付け制御部により、本押し付け制御中に検出された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了が制御される。本押し付け制御によって車輪踏面の汚損状態が改善された場合には、本押し付け制御を終了することで、研磨子及び車輪踏面の摩耗を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】車輪踏面状態改善装置の概略構成を説明するための図。
【図２】摺接部の摺接面を示す図。
【図３】摺接部の断面図。
【図４】予備押し付け制御中における摺接部の断面図。
【図５】本押し付け制御中における摺接部の断面図。
【図６】記憶部に格納されたデータの一例を示す図。
【図７】予備押し付け時間間隔データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】車輪踏面の一部に落ち葉が付着している場合の電気抵抗の時間変化を示す図。
【図９】車輪踏面の全体に錆が付着している場合の電気抵抗の時間変化を示す図。
【図１０】処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】両抱き式の機構の一例を示す図。
【図１２】変形例における摺接部の摺接面を示す図。
【図１３】変形例における電極部の構成を示す図。
【図１４】変形例における予備押し付け時間間隔データの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２６】
１．構成
図１は、本実施形態における車輪踏面状態改善装置１の概略構成を説明するための図である。車輪踏面状態改善装置１は、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）及び電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を有する摺接部１０と、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）間を通電する通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付ける押し付け機構部であるアクチュエータ３０（３０−１，３０−２，３０−３）と、制御部４０とを備えて構成される。尚、本実施形態における車輪踏面状態改善装置１は通電回路部２０を３つ有することとして説明するが、図１では、第１の通電回路部２０−１に係る配線及び電極子１２のみを図示している。また、通電回路部２０それぞれが車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７を有するように図示及び説明するが、制御部４０が判定部２７を有するように構成してもよいし、通電回路部２０とは独立した回路部として構成することとしてもよいことは勿論である。
【００２７】
図２は、摺接部１０を摺接面側から見た図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。摺接部１０は、摺接部本体１１と、車輪幅方向に沿って設けられた３つの電極部１６と、電極部１６を車輪周方向に沿って挟むように上方近傍位置及び下方近傍位置に設けられた一対の研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）とを備えて構成される。
【００２８】
電極部１６は、ブラシ等で構成された一対の電極子１２と、バネ１３と、絶縁部１４とを有する。具体的な配置構成を説明する。摺接部本体１１の摺接面側の車輪周方向中央部には、電極部１６に嵌め込まれる凹部１５が、車輪幅方向に沿って３つ形成されている。そして、それぞれの凹部１５に、ゴム等の絶縁材料で形成された絶縁部１４が嵌め込まれて接着される。
【００２９】
凹部１５に嵌め込まれた絶縁部１４は、前面（摺接側の外面）が摺接部本体１１の前面（摺接側の外面）と同じ面、或いは凹部１５内に位置する寸法形状に形成されている。また、絶縁部１４には、電極子１２を挿抜可能な２つの電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂが車輪周方向に沿って設けられており、電極子１２同士及び電極子１２と摺接部本体１１間を電気的に絶縁した状態で電極子１２を保持する。
【００３０】
電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂには、弾性部であるバネ１３を介して電極子１２が挿入され、バネ１３によって電極子１２の前端部が、車輪踏面Ｔとの接触時に車輪踏面Ｔ側に圧接するように付勢される。尚、電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂ内の滑りを向上させるために、電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂ内に樹脂製の筒体を挿入・接着し、その筒体内に電極子１２を挿入するようにしてもよい。
【００３１】
また、摺接部１０が車輪踏面Ｔに接触していない自然状態において、電極子１２の前端が摺接部本体１１の前面（摺接側の外面）より突出する長さが、研磨子１８の前端が突出する長さよりも十分に長くなるように、電極子１２の寸法形状が規定されている。これは、後述する予備押し付け制御においては電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させるが、研磨子１８については車輪踏面Ｔに接触させないための構成である。
【００３２】
また、１つの絶縁部１４の電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂに挿入される一対の電極子１２は、対応する１つの通電回路部２０と配線によって接続され、この一対の電極子１２と通電回路部２０とで１つの電気回路が構成される。尚、電気配線の図示を省略したが、通電部２１からの配線は摺接部本体１１の背面側から摺接部本体１１を貫通し、凹部１５及び電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂを通って電極子１２に接続されている。
【００３３】
電極部１６が車輪幅方向に複数配置されることで、車輪の回転と相俟って、車輪踏面Ｔの汚損状態を満遍なく検出可能となる。
【００３４】
研磨子１８は、車輪踏面Ｔを研磨する研磨材であり、鋳鉄や焼結合金等の公知の材料によって形成されている。摺接部本体１１の摺接面側において、車輪幅方向に並んで設けられた３つの凹部１５の全幅方向と同じ又はそれよりも長い長さで、凹部１５を挟むようにして凹部１７ａ，１７ｂが設けられている。そして、各凹部１７ａ，１７ｂに、研磨子１８ａ，１８ｂが嵌合・接着される。また、研磨子１８の奥行き方向の長さは凹部１７ａ，１７ｂよりも長く、凹部１７ａ，１７ｂに嵌合された研磨子１８は、摺接部本体１１の摺接面より突出するよう構成されている。
【００３５】
摺接部本体１１は、車輪踏面形状に適合するよう、摺接面が弓状に湾曲した形状を有しており、耐熱性、耐摩耗性を考慮して、例えばクロム、ニッケル等の金属を合成した合成鋳鉄によって構成されている。
【００３６】
本実施形態では、制御部４０は、研磨子１８を車輪踏面Ｔに押し付けて車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、本押し付け制御の前段階として、汚損状態の改善目的ではなく、車輪踏面Ｔの汚損状態の検出のために、本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で電極子１２を車輪踏面Ｔに摺接させる予備押し付け制御とを行う。
【００３７】
図４は、制御部４０により予備押し付け制御が行われている状態の摺接部１０の様子を示す図であり、摺接部１０についてはＡ−Ａ断面を示している。予備押し付け制御中は、制御部４０によるアクチュエータ３０の制御によって、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を車輪踏面Ｔに接触させるとともに、研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）が車輪踏面Ｔに接触しないように調整される。
【００３８】
図５は、制御部４０により本押し付け制御が行われている状態の摺接部１０の様子を示す図であり、摺接部１０についてはＡ−Ａ断面を示している。本押し付け制御中は、制御部４０によるアクチュエータ３０の制御によって、予備押し付け制御時よりも摺接部１０が車輪踏面Ｔ側に押し出され、研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）による車輪踏面Ｔの研磨に十分な圧力が加えられる。この間は、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）及び研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）が車輪踏面Ｔに摺接した状態となる。
【００３９】
通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）は、電極部１６の各電極子１２間に電力を印加するための通電回路であり、通電部２１と、電流検出部２３と、電圧検出部２５と、判定部２７とを備えて構成される。
【００４０】
通電部２１は、予備押し付け制御又は本押し付け制御の際に制御部４０の制御信号に応じて電極部１６の電極子１２間に電力を印加する電力供給装置であり、現在動作中の制御モードを判定部２７に出力する。
【００４１】
一般的に電源装置等の電力供給装置には、定電圧モード（ＣＶモード）と定電流モード（ＣＣモード）との２種類のモードを自動的に切り替える装置が内蔵されている。通電する回路の抵抗が大きい場合には定電圧モードで動作し、抵抗が小さい場合には定電流モードに切り替わる。具体的には、車輪踏面Ｔが汚損していない場合には、通電部２１、電極子１２及び車輪踏面Ｔでなる閉回路の電気抵抗Ｒは極めて小さい。この場合に定電圧モードで動作すると、過大な電流が流れるため、通電部２１は、定電流モードに自動的に切り替える。一方、車輪踏面Ｔが汚損することで閉回路の電気抵抗が大きくなると、通電部２１は、制御モードを定電圧モードに切り替えて動作する。
【００４２】
電流検出部２３は、通電部２１、電極子１２及び車輪踏面Ｔでなる閉回路に流れる通電電流Ｉを検出する電流検出器であり、検出した通電電流Ｉを判定部２７に出力する。
【００４３】
電圧検出部２５は、電極子（１２ａ，１２ｂ）間の電圧Ｖを検出する電圧検出器であり、検出した印加電圧Ｖを判定部２７に出力する。
【００４４】
判定部２７は、電圧検出部２５により検出された電圧Ｖ、電流検出部２３により検出された通電電流Ｉ、電圧Ｖ及び通電電流Ｉから導かれる電気抵抗Ｒ、及び、通電部２１の制御モードのうちの何れかに基づいて車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定器であり、制御部４０の制御信号に応じて判定結果を制御部４０に出力する。
【００４５】
本実施形態では、判定部２７が、電気抵抗Ｒを判定基準として車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する場合を例に挙げて説明する。例えば、判定部２７は、電気抵抗Ｒが所定の閾値を超過している場合に、車輪踏面Ｔの状態を「汚損あり」と判定する。
【００４６】
アクチュエータ３０（３０−１，３０−２，３０−３）は、制御部４０からのアクチュエータ制御信号に従って、車輪径に応じて押し出し量及び押し出し圧を可変して摺接部１０を車輪踏面Ｔに向けて押し出す押し出し機構部であり、空気式、油圧式、電磁式等の公知の駆動装置を用いて構成される。車輪幅方向に沿って形成された複数の電極部１６の押し出し量及び押し出し圧を調整するように、各電極部１６それぞれに対応するアクチュエータ３０が設けられている。
【００４７】
制御部４０は、車輪踏面状態改善装置１を統括的に制御する制御装置であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサやタイマー、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部５０、外部との信号のやりとりをする入出力部６０を備え、制御基板等として構成される。
【００４８】
また、制御部４０は、運転台等から列車の速度信号及び現在時刻を示す時刻信号を入力し、所定条件を満たした場合に予備押し付け制御を行うよう、予備押し付け制御の実行制御を行う。そして、予備押し付け制御中、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から出力された判定結果に基づいて本押し付け制御を実行する。また、制御部４０は、同じく判定部２７から出力された判定結果に基づいて、本押し付け制御を終了する。制御部４０は、予備押し付け制御及び本押し付け制御それぞれの実行をアクチュエータ３０の駆動制御によって行う。
【００４９】
２．データ構成
図６は、記憶部５０に格納されたデータ構成の一例を示す図である。記憶部５０には、予備押し付け時間間隔データ５１と、予備押し付け終了条件５２と、本押し付け開始条件５３と、本押し付け終了条件５４と、押し付けモード５５と、判定結果５６と、車輪径５７とが記憶されている。
【００５０】
図７は、予備押し付け時間間隔データ５１のデータ構成の一例を示す図である。予備押し付け時間間隔データ５１には、走行線区がキロ程を用いて複数の区間５１１に分割され、各区間ごとに、予備押し付け制御を行う時間間隔５１３が定められている。例えば、キロ程が「１００．０ｋｍ〜１５０．０ｋｍ」の区間では、予備押し付け時間間隔が「４分」に定められている。
【００５１】
例えば、山間部では、気温とレールとの温度差によって発生した結露によって落ち葉がレール頭頂面に付着する。その落ち葉を車輪が踏むことにより、車輪踏面にも落ち葉が付着し、さらに車重圧力が車輪回転毎に加わって繊維質の落ち葉が踏面に食い込む。短絡不良が発生する大きな要因の１つに、こういった車輪踏面への異物の付着がある。このように山間部では落ち葉の少ない都市部に比べ、車輪踏面が汚損する可能性が高いため、車輪踏面の状態チェックの頻度及び状態改善の頻度を高く設定すべく、予備押し付け時間間隔が走行区間それぞれに応じて設定されている。
【００５２】
また、列車の運行本数が少ない線区では、多い線区に比べて、降雨や降雪によってレール頭頂面に発生する錆の量が増加すると考えられ、車輪踏面に転移する可能性が高い。そのため、各線区毎の列車の運転密度に応じて予備押し付け時間間隔を設定するとしてもよい。
【００５３】
予備押し付け終了条件５２は、予備押し付け制御を終了するための条件である。例えば、予備押し付け制御を開始してから一定時間内として定められている。制御部４０は、この一定期間内に各通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果に基づいて、本押し付け制御を行うか否かを決定する。一定時間は、例えば、車輪がｎ回転する時間（＝ｎ×車輪径×π／速度）とすることができる。その間に判定部２７からの判定結果を読み取って本押し付け制御を行うか否かを決定することになる。本押し付け制御を実行するための条件は、本押し付け開始条件５３に定められている。尚、予備押し付け終了条件５２を、上記のような時間定義とするのではなく、車輪ｎ回転分の長さといった距離を用いて定義してもよい。
【００５４】
本押し付け開始条件５３は、予備押し付け制御を行った結果、判定部２７から出力される判定結果に基づいて、必要であれば本押し付け制御を開始するための条件である。例えば、（１）予備押し付け制御中に通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果が１回でも「汚損あり」となること、（２）１回の予備押し付け制御中に判定部２７から送られている判定結果のうち、判定結果が「汚損あり」となった割合が所定の閾値を超えること、（３）１回の予備押し付け制御中に判定部２７から送られている判定結果のうち、「汚損あり」の判定結果が一定数連続すること、などが本押し付け開始条件として定められている。但し、（１）の条件を適用した場合や、（２）の条件において割合の閾値を低く設定した場合などには、ノイズを拾い易く、本押し付け制御に移行し易くなるため、条件の設定には十分な配慮が必要である。
【００５５】
本押し付け終了条件５４は、押し付け制御を終了するための条件である。例えば、本押し付け制御の開始後、通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果が最後に「汚損あり」となってから車輪が規定回転数（例えば３回）回転する間に判定結果が「汚損あり」とならない場合に、押し付け制御を終了するものとして定められている。
【００５６】
より具体的には、以下の式（１）が成立した時刻に、押し付け制御を終了する。
（現在時刻−判定結果が最後に「汚損あり」となった時刻）
＞ （車輪径×π×規定回転数）／速度 ・・・（１）
尚、現在時刻及び速度は、制御部４０が運転台から入力する時刻信号及び速度信号で随時取得する。また、（１）式では速度が一定の場合の例を示したが、実際には速度は一定ではないため、列車の走行距離を速度の時間積分として算出し、算出した走行距離に基づいて押し付け制御の終了を判定することにしてもよい。
【００５７】
押し付けモード５５は、現在設定されている押し付けのモードであり、予備押し付け中である場合は「予備押し付け」、本押し付け中である場合は「本押し付け」、それ以外の場合には「ＮＵＬＬ」が記憶される。
【００５８】
判定結果５６は、各通電回路部２０の判定部２７から出力された車輪踏面Ｔの汚損状態の判定結果である。
【００５９】
車輪径５７は、列車の車輪の直径であり、車両検査等で測量された最新の直径が格納される。
【００６０】
図８は、車輪踏面Ｔの一部に落ち葉などが付着している場合に、予備押し付け制御及び本押し付け制御を行った場合の電気抵抗Ｒの時間変化の一例を示す図である。同図において、横軸は時間ｔ、縦軸は電気抵抗Ｒを示している。車輪踏面Ｔの落ち葉が付着している部分において電気抵抗Ｒが極端に大きくなり、パルス形状を示す。
【００６１】
先ず、時刻Ｔ１において予備押し付け制御を開始する。その後、予備押し付け制御が終了する以前の時刻Ｔ２において、電気抵抗Ｒが閾値Ｒθを超えると、判定部２７から「汚損あり」が制御部４０に入力される。例えば、本押し付け開始条件５３が、予備押し付け制御中に判定結果が１回でも「汚損あり」となることとして定められている場合は、時刻Ｔ２において本押し付け制御が開始される。
【００６２】
本押し付け制御を開始すると、摺接部１０の研磨子１８によって車輪踏面Ｔが研磨され、車輪踏面Ｔに付着している落ち葉が次第に除去されていくことから、電気抵抗Ｒのピークは次第に低くなっていく。そして、電気抵抗Ｒが最後に閾値Ｒθを超過した時刻Ｔ３以降、判定部２７から「汚損あり」を入力せずに本押し付け終了条件５４が成立した時刻Ｔ４で押し付け制御を終了する。
【００６３】
図９は、車輪踏面Ｔの全体に亘って錆などが付着している場合に、予備押し付け制御及び本押し付け制御を行った場合の電気抵抗Ｒの時間変化の一例を示す図である。同図において、横軸は時間ｔ、縦軸は電気抵抗Ｒを示している。車輪踏面Ｔの全体に亘って錆が付着していることから、電気抵抗Ｒは車輪踏面全周に亘って大きい。
【００６４】
先ず、時刻Ｔ５において予備押し付け制御を開始する。すると、既に電気抵抗Ｒが閾値Ｒθを超過しているため、すぐに本押し付け制御へと移行する。本押し付け制御を開始すると、摺接部１０の研磨子１８によって車輪踏面Ｔが研磨され、車輪踏面Ｔに付着している錆は次第に除去されていき、電気抵抗Ｒは徐々に減少していく。そして、電気抵抗Ｒが最後に閾値Ｒθを超過した時刻Ｔ６以降、判定部２７から「汚損あり」入力せずに本押し付け終了条件５４が成立した時刻Ｔ７で押し付け制御を終了する。
【００６５】
３．処理の流れ
図１０は、車輪踏面状態改善装置において、列車走行中に制御部４０が行う処理の流れを示すフローチャートである。
電源が投入されると、制御部４０は、最初に初期設定を行う（ステップＡ１）。具体的には、押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」として記憶部５０に記憶させる。また、予備押し付け時間間隔を所定の時間間隔（例えば５分）に設定したり、列車の車輪径５７を設定したりする。
【００６６】
その後、制御部４０は、運転台から速度信号及び時刻信号を入力する（ステップＡ３）。そして、制御部４０は、入力した速度信号及び時刻信号に基づいて、走行中のキロ程５１１を算出する（ステップＡ５）。このキロ程算出は、速度信号及び時刻信号に基づいて行うが、運転台等からキロ程そのものを入力することとしてもよい。
【００６７】
次いで、制御部４０は、記憶部５０の予備押し付け時間間隔データ５１を参照し、算出したキロ程５１１に対応する予備押し付け時間間隔５１３を読み出して設定する（ステップＡ７）。そして、制御部４０は、設定した予備押し付け時間間隔５１３に従って、次回の予備押し付け時刻を判定する（ステップＡ８）。
【００６８】
その後、制御部４０は、予備押し付け時刻になったか否かを判定し（ステップＡ９）、予備押し付け時刻であると判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、記憶部５０に記憶されている押し付けモード５５が「本押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ１１）。そして、「本押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、ステップＡ２９へと処理を移行する。
【００６９】
また、押し付けモード５５が「本押し付け」ではないと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ１３）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「予備押し付け」に設定するとともに、アクチュエータ３０に弱押し付け指令を与える。また、通電部２１に通電指令を与える。
【００７０】
一方、ステップＡ９において予備押し付け時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている押し付けモード５５が「予備押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ１５）。そして、「予備押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ１５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から入力された判定結果５６を記憶部５０に記憶させる（ステップＡ１７）。
【００７１】
その後、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、本押し付け開始条件５３が成立したか否かを判定する（ステップＡ１９）。そして、本押し付け開始条件５３が成立したと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ２１）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「本押し付け」に設定するとともに、アクチュエータ３０に強押し付け指令を与える。
【００７２】
また、ステップＡ１９において本押し付け開始条件５３が成立しなかったと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、予備押し付け終了条件５２が成立したか否かを判定する（ステップＡ２３）。そして、予備押し付け終了条件５２が成立したと判定した場合は（ステップＡ２３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ２５）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」に設定するとともに、アクチュエータ３０に対して押し付けを止める指令を与える。また、通電部２１に対して通電を停止する指令を与える。
【００７３】
一方、ステップＡ１５において押し付けモード５５が「予備押し付け」ではないと判定した場合は（ステップＡ１５；Ｎｏ）、制御部４０は、押し付けモード５５が「本押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ２７）。そして、「本押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ２７；Ｙｅｓ）、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から入力された判定結果５６を記憶部５０に記憶させる（ステップＡ２９）。
【００７４】
次いで、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、本押し付け終了条件５４が成立したか否かを判定する（ステップＡ３１）。そして、本押し付け終了条件５４が成立したと判定した場合は（ステップＡ３１；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ３３）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」に設定するとともに、アクチュエータ３０に対して押し付けを止める指令を与える。また、通電部２１に対して通電を停止する指令を与える。
【００７５】
ステップＡ１３、Ａ２１、Ａ２５、Ａ３３の何れかの処理を行った後、制御部４０は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＡ３５）、終了しないと判定した場合は（ステップＡ３５；Ｎｏ）、ステップＡ３に戻る。また、終了すると判定した場合は（ステップＡ３５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、処理を終了する。尚、明示的に終了条件がなく無限ループ状態とし、電源切断により処理を強制終了することにしてもよい。
【００７６】
４．作用効果
車輪踏面状態改善装置１において、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８と電極部１６とを有する摺接部１０と、電極部１６を通電する通電回路部２０と、車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるアクチュエータ３０と、制御部４０とが具備されている。そして、制御部４０は、摺接部１０が車輪踏面Ｔに摺接した際に判定部２７により判定された汚損状態に基づいて、摺接部１０の車輪踏面Ｔへの押し付け力を増加させて、研磨子１８による車輪踏面Ｔの研磨を行わせる。
【００７７】
具体的には、制御部４０は、最初に研磨子１８を車輪踏面Ｔに接触させずに、電極部１６の電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させる予備押し付け制御を行う。この予備押し付け制御中に判定部２７により車輪踏面Ｔの汚損ありと判定された場合に、制御部４０は、研磨子１８を車輪踏面Ｔにしっかりと接触させて研磨させる本押し付け制御を行う。そして、制御部４０は、研磨子１８による研磨によって車輪踏面Ｔの汚損状態が改善された場合に、押し付け制御を終了する。
【００７８】
車輪踏面Ｔの汚損状態が悪い場合に、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるように制御することで、研磨子１８が常に車輪踏面Ｔに接触していることがなくなり、研磨子１８及び車輪踏面Ｔの摩耗を防止することができる。また、本押し付け制御中は、研磨子１８が車輪踏面Ｔを研磨するため、車輪踏面Ｔに落ち葉のような繊維質の異物が付着している場合であっても車輪踏面Ｔの状態を適切に改善し、短絡不良の発生を防止することができる。
【００７９】
また、電極部１６は、摺接部１０の摺接面側の車輪幅方向に沿って複数配置されており、それぞれの電極部１６が通電回路部２０の通電部２１によって通電され、判定部２７により車輪踏面Ｔの汚損状態が判定されるように構成されている。かかる構成により、車輪回転と相俟って、車輪踏面に対して満遍なく汚損状態を検出することが可能となる。
【００８０】
５．変形例
５−１．両抱き式の機構
摺接部が車輪の前後に設けられる両抱き式の機構によって車輪踏面の状態を改善する車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００８１】
図１１は、この場合における両抱き式の機構の要部を示す図である。
この両抱き式の機構では、車輪の前部に摺接部１００ａ、車輪の後部に摺接部１００ｂが設けられ、一対の摺接部１００が形成されている。また、摺接部１００には、それぞれアクチュエータ（不図示）が接続されている。摺接部１００には、同一の通電回路部２０に接続された電極子１２が接続されており、例えば摺接部１００ａの電極子１２ａが正極、摺接部１００ｂの電極子１２ｂが負極とされる。そして、通電回路部２０の通電部２１が、前後の摺接部１００の電極子１２間に通電する。
【００８２】
制御部４０は、予備押し付け時間間隔に従い、アクチュエータを駆動させることで、摺接部１００の電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させる予備押し付け制御を行う。そして、判定部２７から出力された判定結果が「汚損あり」である場合に、押し付け力を上げるべくアクチュエータを駆動して、摺接部１００の電極子１２及び研磨子１８を車輪踏面Ｔに当接させて、車輪踏面Ｔを研磨する本押し付け制御を行うことで、車輪踏面の状態を改善する。
【００８３】
５−２．電極部の配置
上述した実施形態では、摺接部１０の摺接面において、車輪周方向における位置を略同一として、車輪幅方向に３個の電極部１６を並べて配置するものとして説明したが、電極部１６の個数は３個に限られるものではなく、適宜設定変更可能である。
【００８４】
原理的には、車輪幅方向の長さが可能な限り短い電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を、車輪幅方向に重複せずに隙間なく並べると最も効果が大きくなる。具体的には、例えば図１２に示すように、車輪周方向に電極子１２ａ，１２ｂが配置された電極部を、車輪幅方向に間隔を狭くして敷きつめるように配置すると効果的である。
【００８５】
５−３．電極部の構成
車輪踏面Ｔに大きなフラット部分や剥離箇所が存在すると、車輪踏面Ｔに当接させた電極子１２が破損するおそれがある。これを防止するため、電極子１２を車輪踏面Ｔに直接当接させないように電極部を構成することとしてもよい。
【００８６】
図１３は、この場合の電極部１６０の構成例を示す図である。電極部１６０は、電極子挿入用凹部１９（１９ａ，１９ｂ）の底面から順に、バネ１３（１３ａ，１３ｂ）と、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）と、鋼球１６１（１６１ａ，１６１ｂ）とが配置されて構成されている。また、鋼球１６１が電極子挿入用凹部１９から外部に飛び出すことのないように、絶縁部１４の電極子挿入用凹部１９にかかる開口部分１６３（１６３ａ，１６３ｂ）は、先窄まり形状に形成されている。この結果、バネ１３の付勢力が電極子１２を通じて鋼球１６１に伝えられ、鋼球１６１が、車輪踏面Ｔとの接触時に車輪踏面Ｔ側に圧接される。
【００８７】
また、鋼球１６１と電極子１２とは導電体でなるため、通電部２１による通電時には、通電部２１、電極子１２、鋼球１６１及び車輪踏面Ｔでなる閉回路が構成される。予備押し付け及び本押し付け時には鋼球１６１が車輪踏面Ｔに当接する。また、車輪の回転に従動して鋼球１６１も回転するため、鋼球１６１の車輪踏面Ｔに接している部分が変化することとなる。これにより、車輪踏面Ｔの当面に多少の凹凸が生じていたとしても、鋼球１６１が電極子挿入用凹部１９内で滑らかに移動することが可能となり、欠損が防止される。
【００８８】
尚、電極部の構造はこの例に限らず、例えば、軸受付きの円形導体やベアリング構造としてもよい。
【００８９】
５−４．汚損状態の判定
上述した実施形態では、電気抵抗Ｒに基づいて車輪踏面の汚損状態を検出するものとして説明したが、電流検出部２３により検出された通電電流Ｉに基づいて車輪踏面の汚損状態を判定することとしてもよい。通電部２１を定電圧装置とすると、車輪踏面が汚損している場合は、電極子１２を流れる通電電流Ｉは小さくなる。そのため、通電電流Ｉが所定の閾値以下となった場合に、本押し付け制御を開始することにすればよい。また、通電部２１を定電流装置として、電極子１２間の電圧Ｖを検出し、電圧が所定の閾値以上となった場合に汚損状態を「汚損あり」と判定することとしてもよい。
【００９０】
また、通電部２１の制御モードの状態に基づいて汚損状態を判定してもよい。具体的には、通電部２１の制御モードが定電流モードから定電圧モードに切り替わった場合に、車輪踏面Ｔの汚損により電気抵抗Ｒが増大したものと判断して、車輪踏面Ｔが「汚損あり」と判定するようにする。
【００９１】
また、上述した実施形態では、直流電圧を電極部１６に印加して車輪踏面Ｔの汚損状態を判定するものとして説明したが、交流電圧を電極部１６に印加して汚損状態を判定することとしてもよいことは勿論である。
【００９２】
５−５．予備押し付け時間間隔
上述した実施形態では、キロ程に基づいて予備押し付け時間間隔を設定するものとして説明したが、予備押し付け時間間隔の設定方法は適宜変更可能である。
【００９３】
図１４は、変形例における予備押し付け時間間隔データ５９の一例を示す図である。予備押し付け時間間隔データ５９には、列車種別５９１と、予備押し付け時間間隔５９３とが対応付けて記憶されている。平均走行速度が速く、停車駅が少ない列車種別ほど、予備押し付け時間間隔が短く設定されている。例えば、普通列車では頻繁に力行とブレーキとが繰り返され、車輪踏面状態が改善され易いため、予備押し付け時間間隔が「１５分」であるのに対し、特急列車では高速で惰行する割合が増え、車輪踏面の汚損が進展し易いため、予備押し付け時間間隔が「５分」に設定されている。これにより、本実施形態の車輪踏面状態改善装置を備えた車両の運行列車種別に応じて適切な予備押し付け時間間隔を設定することが可能となる。
【００９４】
また、始発列車については、他の列車よりも予備押し付け時間間隔を短く設定することにしてもよい。これは、列車が運行しない夜間に雨や夜露等の影響によってレール頭頂面に錆が多く存在したり、落ち葉の付着量が多くなることを考慮したものである。また、同じ列車であっても、踏面ブレーキを有する車両と有しない車両とでは、後者の方が車輪踏面の汚損が進展し易いため、後者の予備押し付け時間間隔を短く設定することとしてもよい。Ｍ車とＴ車においても同様である。
【００９５】
また、最初は予備押し付け時間間隔を短く設定しておくが、車輪踏面の状態が良好であると判断した場合は、予備押し付け時間間隔を長くすることとしてもよい。例えば、最初は予備押し付け時間間隔を「１０分」に設定して予備押し付け制御を行い、本押し付け制御によって車輪踏面の状態が改善された後は、予備押し付け時間間隔を「１５分」に変更する。例えば、公知の学習機能を組み込み、データを自動更新させることとしてもよい。また、複雑なシステムにするのではなく、予備押し付け時間間隔をキロ程に左右されずに一定値としてもよい。
【００９６】
５−６．予備押し付け開始条件
上述した実施形態では、記憶部５０に記憶されたデータに従って予備押し付け時間間隔を設定し、設定した予備押し付け時間間隔に従って予備押し付け制御を開始する場合を例に挙げて説明した。この他に、例えば、乗務員が必要に応じてスイッチを操作して予備押し付け制御の開始を指示するマニュアル方式を採用してもよい。また、地上−車上伝送によって地上から予備押し付け制御の開始を指示する信号を与える外部トリガ方式を採用することも可能である。
【００９７】
５−７．本押し付け終了条件
上述した実施形態では、電気抵抗Ｒが最後に所定の閾値Ｒθを超過して以降「汚損あり」を入力せずに本押し付け終了条件が成立した場合に、本押し付け制御を終了するものとして説明したが、他には、例えば本押し付け制御を開始してから十分な時間が経過した場合に、本押し付け制御を終了することとしてもよい。
【００９８】
具体的には、以下の式（２）が成立した時刻に本押し付け制御を終了する。
（現在時刻−本押し付け制御の開始時刻） ＞ 規定した時間 ・・・（２）
【００９９】
５−８．本押し付けの開始タイミングを可変
列車内の複数の輪軸の車輪踏面について同時に本押し付け制御を行うと、あたかもブレーキをかけたかのような効果が発揮されるため、走行性能に影響が生じる可能性がある。そこで、複数の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御のタイミングをずらすことで、走行性能の低下を防止することとしてもよい。
【０１００】
例えば、一の輪軸の車輪踏面について本押し付け開始条件が成立した場合に、同一の車両の他の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御を行っている場合は、当該他の輪軸の車輪踏面についての押し付け制御が終了した後に、当該一の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御を開始するようにする。また、複数の輪軸の車輪踏面について、予備押し付け制御を開始する時間間隔を変えることで、本押し付け制御の作動タイミングをずらすこととしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 車輪踏面状態改善装置
１０ 摺接部
１１ 摺接部本体
１２ 電極子
１３ バネ
１４ 絶縁部
１５ 凹部
１６ 電極部
１７ 凹部
１８ 研磨子
１９ 電極子挿入用凹部
２０ 通電回路部
２１ 通電部
２３ 電流検出部
２５ 電圧検出部
２７ 判定部
３０ アクチュエータ
４０ 制御部
５０ 記憶部
６０ 入出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪踏面状態改善装置及び車輪踏面状態改善装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、列車運行の保安装置として、軌道回路を利用して列車の在線を検知する列車在線検知方法が実用化されている。この列車在線検知方法は、軌道回路内に車両が進入した際に、当該車両の車輪及び車軸でなる輪軸によって左右のレール間が短絡されることにより、軌道回路の送端側から送出された電圧の軌道回路の受信側での受電レベルが低下することを利用して、軌道回路内に車両が在線していることを検知する。
【０００３】
従って、上述した列車在線検知方法により軌道回路内の列車を検知するには、輪軸により左右のレール間を確実に短絡させる必要がある。ところが、車輪踏面及びレール頭頂面の表面状態等によっては、左右のレール間の短絡が不十分となり、列車の在線を検知できない場合がある。その理由の１つとして、車輪踏面やレール頭頂面に形成された粉塵、油、錆等の絶縁性の被膜により、車輪踏面とレール間の電気的な接触抵抗が増大し、短絡不良が発生する事象が挙げられる。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、鉄道用車両台車の前位輪軸及び後位輪軸それぞれの車軸の左端部間及び右端部間に所定の電圧を印加することによって、車輪踏面とレール間の接触抵抗を低減させる短絡支援装置が開示されている。また、短絡不良の改善という目的とは異なるが、本願発明に類似する技術として、特許文献２に開示されているような車輪踏面清掃装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２４０７５号公報
【特許文献２】特開２００１−１８０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車輪踏面に形成された絶縁性の被膜については、車輪踏面に高い電圧を印加することにより被膜を破壊する電気的対策（いわゆる絶縁破壊）が有効である。しかし、短絡不良対策として電気的対策では改善しない場合がある。車輪踏面に異物が付着する場合が典型例である。例えば、山間部等では落ち葉が問題となる。気温との温度差に伴って結露したレール上に落下した落ち葉はレール上に貼り付く。そのレール上を車重のかかった車輪が通過することでレール上だけでなく車輪踏面にも落ち葉が貼り付く。そして、車輪回転による繰り返しの加圧によって落ち葉の繊維が車輪踏面に食い込んでいく。車輪踏面に食い込んだ落ち葉による短絡不良を電気的対策によって改善することは非常に困難である。
【０００７】
また、従来の車輪踏面清掃装置は、空転滑走の防止のための車輪踏面の研磨に主眼が置かれた装置であるため、従来の車輪踏面清掃装置を短絡不良の改善のためにそのまま適用することはできない。例えば、ブレーキ時のみ研磨子を車輪踏面に当接させる車輪踏面清掃装置を新幹線のように駅間距離が長い列車に適用すると、長い間車輪踏面の清掃がほとんど行われないことになり、車輪踏面清掃による短絡不良の改善が見込めない。また、研磨子を常時車輪踏面に当接させる車輪踏面清掃装置を流用すると、走行抵抗が増大するだけでなく、研磨子の摩耗が著しくなり、研磨子を頻繁に交換する必要が生ずる。加えて、車輪踏面の劣化も早くなるため、膨大な手間と時間を要する車輪の交換頻度も上昇する。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、車輪踏面状態を改善するための新たな装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するための第１の発明は、
車輪踏面（例えば、図１の車輪踏面Ｔ）に摺接する摺接面側に研磨子（例えば、図３の研磨子１８）と電極部（例えば、図３の電極部１６）とを有する摺接部（例えば、図３の摺接部１０）と、
前記電極部に通電する通電部（例えば、図１の通電部２１）と、
前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部（例えば、図１のアクチュエータ３０）と、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する判定部（例えば、図１の判定部２７）と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御を行う押し付け制御部（例えば、図１の制御部４０）と、
を備えた車輪踏面状態改善装置（例えば、図１の車輪踏面状態改善装置１）である。
【００１０】
また、他の発明として、
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、前記電極部に通電する通電部と、前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部とを備えた車輪踏面状態改善装置の制御方法であって、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する汚損状態判定ステップ（例えば、図１０のステップＡ１９）と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御ステップ（例えば、図１０のステップＡ２１）と、
を含む制御方法を構成してもよい。
【００１１】
この第１の発明等によれば、摺接部が車輪踏面に摺接した際の電極部に対し流入流出する電流、電極部に印加される電圧、その電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて車輪踏面の汚損状態が判定される。そして、車輪踏面の汚損状態に基づいて、押し付け機構部による押し付けが制御される。例えば、車輪踏面の汚損状態が悪いと判定された場合にのみ、押し付け機構部による押し付け力を上げるように制御することで、研磨子による車輪踏面の研磨を必要最小限に抑えることができるようになる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、前記電極部を前記摺接面側の車輪幅方向に複数配置して有し（例えば、図２の電極部１６）、
前記複数の電極部それぞれに通電する前記通電部を備えた、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明によれば、電極部が車輪幅方向に複数配置されているため、車輪の回転と相俟って、満遍なく車輪踏面の汚損状態を検出することが可能となる。また、例えば、各電極部の電極子の車輪踏面との摺接位置が重ならない範囲において、電極部の数を多くし、車輪踏面の車輪幅方向に電極部を隙間無く配置することとしてもよい。その場合には、汚損状態の検出が一層確実になる。
【００１４】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子（例えば、図２の電極子１２）を車輪周方向に並べて配置されてなる車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１５】
この第３の発明によれば、同一の通電回路に係る電極子が車輪周方向に並べて配置されるため、車輪回転方向である車輪周方向に対して電圧が印加されることになる。すなわち、レール頭頂面に接触する範囲を前後に挟むようにして電圧が印加されるため、実際にレール上を走行した場合のレールとの接触状態に近く、汚損状態を適切に検出可能ならしめることができる。
【００１６】
また、第４の発明として、第１又は第２の発明の車両踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、車輪の前後に設けられる両抱き式の機構（例えば、図１１の両抱き式の機構）でなり、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子が前記前後の摺接部に配置され、
前記通電部は、前記前後の摺接部の同一の通電回路に係る電極子間に通電する、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１７】
この第４の発明によれば、電極子が車輪の前後の摺接部に分かれて設けられるため、電極子間の距離が長くなり、電極子間の絶縁確保の点で有利である。
【００１８】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記摺接部は、前記押し付け制御部による押し付け制御の際に弾性変形して、前記電極部が前記車輪踏面に接触するよう前記電極部を押圧する弾性部（例えば、図３のバネ１３）を有し、
前記押し付け制御部は、前記押し付け制御として、前記研磨子を前記車輪踏面に押し付けて前記車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御（例えば、図１０のステップＡ２１、図５）と、前記本押し付け制御の前段階として、前記判定部に前記車輪踏面の汚損状態を判定させるために、前記本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で前記摺接部を前記車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御（例えば、図１０のステップＡ１３、図４）とを行う、
車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００１９】
この第５の発明によれば、研磨子を車輪踏面に押し付けて車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、本押し付け制御の前段階として、車輪踏面の汚損状態を判定させるために、本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で摺接部を車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御とが行われる。この際、摺接部は、弾性部の弾性変形によって、車輪踏面に接触するよう電極部を押圧する。その結果、車輪踏面の状態の把握と状態の改善とを分離して管理可能になる。
【００２０】
また、第６の発明として、第５の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記押し付け制御部は、前記予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された前記車輪踏面の汚損状態に基づいて前記本押し付け制御を行うか否かを判定し、肯定判定した場合に前記本押し付け制御を行う（例えば、図１０のステップＡ１９；Ｙｅｓ→Ａ２１）車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００２１】
この第６の発明によれば、予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された車輪踏面の汚損状態に基づいて本押し付け制御を行うか否かが判定される。そして、肯定判定された場合に本押し付け制御が行われる。最初に予備押し付け制御を行って車輪踏面の汚損状態を検出し、汚損状態が悪い場合に、押し付け力を強くして本押し付け制御を行うことで、研磨子及び車輪踏面が必要以上に摩耗することを防止しつつ、車輪踏面の状態を適切に改善することが可能となり、保守の面で有利である。
【００２２】
また、第７の発明として、第５又は第６の発明の車輪踏面状態改善装置であって、
前記押し付け制御部は、前記本押し付け制御の際に前記判定部により判定された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了を制御する（例えば、図１０のステップＡ２７；Ｙｅｓ→Ａ３１；Ｙｅｓ→Ａ３３）車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００２３】
この第７の発明によれば、押し付け制御部により、本押し付け制御中に検出された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了が制御される。本押し付け制御によって車輪踏面の汚損状態が改善された場合には、本押し付け制御を終了することで、研磨子及び車輪踏面の摩耗を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】車輪踏面状態改善装置の概略構成を説明するための図。
【図２】摺接部の摺接面を示す図。
【図３】摺接部の断面図。
【図４】予備押し付け制御中における摺接部の断面図。
【図５】本押し付け制御中における摺接部の断面図。
【図６】記憶部に格納されたデータの一例を示す図。
【図７】予備押し付け時間間隔データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】車輪踏面の一部に落ち葉が付着している場合の電気抵抗の時間変化を示す図。
【図９】車輪踏面の全体に錆が付着している場合の電気抵抗の時間変化を示す図。
【図１０】処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】両抱き式の機構の一例を示す図。
【図１２】変形例における摺接部の摺接面を示す図。
【図１３】変形例における電極部の構成を示す図。
【図１４】変形例における予備押し付け時間間隔データの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２６】
１．構成
図１は、本実施形態における車輪踏面状態改善装置１の概略構成を説明するための図である。車輪踏面状態改善装置１は、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）及び電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を有する摺接部１０と、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）間を通電する通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付ける押し付け機構部であるアクチュエータ３０（３０−１，３０−２，３０−３）と、制御部４０とを備えて構成される。尚、本実施形態における車輪踏面状態改善装置１は通電回路部２０を３つ有することとして説明するが、図１では、第１の通電回路部２０−１に係る配線及び電極子１２のみを図示している。また、通電回路部２０それぞれが車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７を有するように図示及び説明するが、制御部４０が判定部２７を有するように構成してもよいし、通電回路部２０とは独立した回路部として構成することとしてもよいことは勿論である。
【００２７】
図２は、摺接部１０を摺接面側から見た図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。摺接部１０は、摺接部本体１１と、車輪幅方向に沿って設けられた３つの電極部１６と、電極部１６を車輪周方向に沿って挟むように上方近傍位置及び下方近傍位置に設けられた一対の研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）とを備えて構成される。
【００２８】
電極部１６は、ブラシ等で構成された一対の電極子１２と、バネ１３と、絶縁部１４とを有する。具体的な配置構成を説明する。摺接部本体１１の摺接面側の車輪周方向中央部には、電極部１６に嵌め込まれる凹部１５が、車輪幅方向に沿って３つ形成されている。そして、それぞれの凹部１５に、ゴム等の絶縁材料で形成された絶縁部１４が嵌め込まれて接着される。
【００２９】
凹部１５に嵌め込まれた絶縁部１４は、前面（摺接側の外面）が摺接部本体１１の前面（摺接側の外面）と同じ面、或いは凹部１５内に位置する寸法形状に形成されている。また、絶縁部１４には、電極子１２を挿抜可能な２つの電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂが車輪周方向に沿って設けられており、電極子１２同士及び電極子１２と摺接部本体１１間を電気的に絶縁した状態で電極子１２を保持する。
【００３０】
電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂには、弾性部であるバネ１３を介して電極子１２が挿入され、バネ１３によって電極子１２の前端部が、車輪踏面Ｔとの接触時に車輪踏面Ｔ側に圧接するように付勢される。尚、電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂ内の滑りを向上させるために、電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂ内に樹脂製の筒体を挿入・接着し、その筒体内に電極子１２を挿入するようにしてもよい。
【００３１】
また、摺接部１０が車輪踏面Ｔに接触していない自然状態において、電極子１２の前端が摺接部本体１１の前面（摺接側の外面）より突出する長さが、研磨子１８の前端が突出する長さよりも十分に長くなるように、電極子１２の寸法形状が規定されている。これは、後述する予備押し付け制御においては電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させるが、研磨子１８については車輪踏面Ｔに接触させないための構成である。
【００３２】
また、１つの絶縁部１４の電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂに挿入される一対の電極子１２は、対応する１つの通電回路部２０と配線によって接続され、この一対の電極子１２と通電回路部２０とで１つの電気回路が構成される。尚、電気配線の図示を省略したが、通電部２１からの配線は摺接部本体１１の背面側から摺接部本体１１を貫通し、凹部１５及び電極子挿入用凹部１９ａ，１９ｂを通って電極子１２に接続されている。
【００３３】
電極部１６が車輪幅方向に複数配置されることで、車輪の回転と相俟って、車輪踏面Ｔの汚損状態を満遍なく検出可能となる。
【００３４】
研磨子１８は、車輪踏面Ｔを研磨する研磨材であり、鋳鉄や焼結合金等の公知の材料によって形成されている。摺接部本体１１の摺接面側において、車輪幅方向に並んで設けられた３つの凹部１５の全幅方向と同じ又はそれよりも長い長さで、凹部１５を挟むようにして凹部１７ａ，１７ｂが設けられている。そして、各凹部１７ａ，１７ｂに、研磨子１８ａ，１８ｂが嵌合・接着される。また、研磨子１８の奥行き方向の長さは凹部１７ａ，１７ｂよりも長く、凹部１７ａ，１７ｂに嵌合された研磨子１８は、摺接部本体１１の摺接面より突出するよう構成されている。
【００３５】
摺接部本体１１は、車輪踏面形状に適合するよう、摺接面が弓状に湾曲した形状を有しており、耐熱性、耐摩耗性を考慮して、例えばクロム、ニッケル等の金属を合成した合成鋳鉄によって構成されている。
【００３６】
本実施形態では、制御部４０は、研磨子１８を車輪踏面Ｔに押し付けて車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、本押し付け制御の前段階として、汚損状態の改善目的ではなく、車輪踏面Ｔの汚損状態の検出のために、本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で電極子１２を車輪踏面Ｔに摺接させる予備押し付け制御とを行う。
【００３７】
図４は、制御部４０により予備押し付け制御が行われている状態の摺接部１０の様子を示す図であり、摺接部１０についてはＡ−Ａ断面を示している。予備押し付け制御中は、制御部４０によるアクチュエータ３０の制御によって、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を車輪踏面Ｔに接触させるとともに、研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）が車輪踏面Ｔに接触しないように調整される。
【００３８】
図５は、制御部４０により本押し付け制御が行われている状態の摺接部１０の様子を示す図であり、摺接部１０についてはＡ−Ａ断面を示している。本押し付け制御中は、制御部４０によるアクチュエータ３０の制御によって、予備押し付け制御時よりも摺接部１０が車輪踏面Ｔ側に押し出され、研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）による車輪踏面Ｔの研磨に十分な圧力が加えられる。この間は、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）及び研磨子１８（１８ａ，１８ｂ）が車輪踏面Ｔに摺接した状態となる。
【００３９】
通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）は、電極部１６の各電極子１２間に電力を印加するための通電回路であり、通電部２１と、電流検出部２３と、電圧検出部２５と、判定部２７とを備えて構成される。
【００４０】
通電部２１は、予備押し付け制御又は本押し付け制御の際に制御部４０の制御信号に応じて電極部１６の電極子１２間に電力を印加する電力供給装置であり、現在動作中の制御モードを判定部２７に出力する。
【００４１】
一般的に電源装置等の電力供給装置には、定電圧モード（ＣＶモード）と定電流モード（ＣＣモード）との２種類のモードを自動的に切り替える装置が内蔵されている。通電する回路の抵抗が大きい場合には定電圧モードで動作し、抵抗が小さい場合には定電流モードに切り替わる。具体的には、車輪踏面Ｔが汚損していない場合には、通電部２１、電極子１２及び車輪踏面Ｔでなる閉回路の電気抵抗Ｒは極めて小さい。この場合に定電圧モードで動作すると、過大な電流が流れるため、通電部２１は、定電流モードに自動的に切り替える。一方、車輪踏面Ｔが汚損することで閉回路の電気抵抗が大きくなると、通電部２１は、制御モードを定電圧モードに切り替えて動作する。
【００４２】
電流検出部２３は、通電部２１、電極子１２及び車輪踏面Ｔでなる閉回路に流れる通電電流Ｉを検出する電流検出器であり、検出した通電電流Ｉを判定部２７に出力する。
【００４３】
電圧検出部２５は、電極子（１２ａ，１２ｂ）間の電圧Ｖを検出する電圧検出器であり、検出した印加電圧Ｖを判定部２７に出力する。
【００４４】
判定部２７は、電圧検出部２５により検出された電圧Ｖ、電流検出部２３により検出された通電電流Ｉ、電圧Ｖ及び通電電流Ｉから導かれる電気抵抗Ｒ、及び、通電部２１の制御モードのうちの何れかに基づいて車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定器であり、制御部４０の制御信号に応じて判定結果を制御部４０に出力する。
【００４５】
本実施形態では、判定部２７が、電気抵抗Ｒを判定基準として車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する場合を例に挙げて説明する。例えば、判定部２７は、電気抵抗Ｒが所定の閾値を超過している場合に、車輪踏面Ｔの状態を「汚損あり」と判定する。
【００４６】
アクチュエータ３０（３０−１，３０−２，３０−３）は、制御部４０からのアクチュエータ制御信号に従って、車輪径に応じて押し出し量及び押し出し圧を可変して摺接部１０を車輪踏面Ｔに向けて押し出す押し出し機構部であり、空気式、油圧式、電磁式等の公知の駆動装置を用いて構成される。車輪幅方向に沿って形成された複数の電極部１６の押し出し量及び押し出し圧を調整するように、各電極部１６それぞれに対応するアクチュエータ３０が設けられている。
【００４７】
制御部４０は、車輪踏面状態改善装置１を統括的に制御する制御装置であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサやタイマー、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部５０、外部との信号のやりとりをする入出力部６０を備え、制御基板等として構成される。
【００４８】
また、制御部４０は、運転台等から列車の速度信号及び現在時刻を示す時刻信号を入力し、所定条件を満たした場合に予備押し付け制御を行うよう、予備押し付け制御の実行制御を行う。そして、予備押し付け制御中、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から出力された判定結果に基づいて本押し付け制御を実行する。また、制御部４０は、同じく判定部２７から出力された判定結果に基づいて、本押し付け制御を終了する。制御部４０は、予備押し付け制御及び本押し付け制御それぞれの実行をアクチュエータ３０の駆動制御によって行う。
【００４９】
２．データ構成
図６は、記憶部５０に格納されたデータ構成の一例を示す図である。記憶部５０には、予備押し付け時間間隔データ５１と、予備押し付け終了条件５２と、本押し付け開始条件５３と、本押し付け終了条件５４と、押し付けモード５５と、判定結果５６と、車輪径５７とが記憶されている。
【００５０】
図７は、予備押し付け時間間隔データ５１のデータ構成の一例を示す図である。予備押し付け時間間隔データ５１には、走行線区がキロ程を用いて複数の区間５１１に分割され、各区間ごとに、予備押し付け制御を行う時間間隔５１３が定められている。例えば、キロ程が「１００．０ｋｍ〜１５０．０ｋｍ」の区間では、予備押し付け時間間隔が「４分」に定められている。
【００５１】
例えば、山間部では、気温とレールとの温度差によって発生した結露によって落ち葉がレール頭頂面に付着する。その落ち葉を車輪が踏むことにより、車輪踏面にも落ち葉が付着し、さらに車重圧力が車輪回転毎に加わって繊維質の落ち葉が踏面に食い込む。短絡不良が発生する大きな要因の１つに、こういった車輪踏面への異物の付着がある。このように山間部では落ち葉の少ない都市部に比べ、車輪踏面が汚損する可能性が高いため、車輪踏面の状態チェックの頻度及び状態改善の頻度を高く設定すべく、予備押し付け時間間隔が走行区間それぞれに応じて設定されている。
【００５２】
また、列車の運行本数が少ない線区では、多い線区に比べて、降雨や降雪によってレール頭頂面に発生する錆の量が増加すると考えられ、車輪踏面に転移する可能性が高い。そのため、各線区毎の列車の運転密度に応じて予備押し付け時間間隔を設定するとしてもよい。
【００５３】
予備押し付け終了条件５２は、予備押し付け制御を終了するための条件である。例えば、予備押し付け制御を開始してから一定時間内として定められている。制御部４０は、この一定期間内に各通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果に基づいて、本押し付け制御を行うか否かを決定する。一定時間は、例えば、車輪がｎ回転する時間（＝ｎ×車輪径×π／速度）とすることができる。その間に判定部２７からの判定結果を読み取って本押し付け制御を行うか否かを決定することになる。本押し付け制御を実行するための条件は、本押し付け開始条件５３に定められている。尚、予備押し付け終了条件５２を、上記のような時間定義とするのではなく、車輪ｎ回転分の長さといった距離を用いて定義してもよい。
【００５４】
本押し付け開始条件５３は、予備押し付け制御を行った結果、判定部２７から出力される判定結果に基づいて、必要であれば本押し付け制御を開始するための条件である。例えば、（１）予備押し付け制御中に通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果が１回でも「汚損あり」となること、（２）１回の予備押し付け制御中に判定部２７から送られている判定結果のうち、判定結果が「汚損あり」となった割合が所定の閾値を超えること、（３）１回の予備押し付け制御中に判定部２７から送られている判定結果のうち、「汚損あり」の判定結果が一定数連続すること、などが本押し付け開始条件として定められている。但し、（１）の条件を適用した場合や、（２）の条件において割合の閾値を低く設定した場合などには、ノイズを拾い易く、本押し付け制御に移行し易くなるため、条件の設定には十分な配慮が必要である。
【００５５】
本押し付け終了条件５４は、押し付け制御を終了するための条件である。例えば、本押し付け制御の開始後、通電回路部２０（２０−１，２０−２，２０−３）の判定部２７から出力される判定結果が最後に「汚損あり」となってから車輪が規定回転数（例えば３回）回転する間に判定結果が「汚損あり」とならない場合に、押し付け制御を終了するものとして定められている。
【００５６】
より具体的には、以下の式（１）が成立した時刻に、押し付け制御を終了する。
（現在時刻−判定結果が最後に「汚損あり」となった時刻）
＞ （車輪径×π×規定回転数）／速度 ・・・（１）
尚、現在時刻及び速度は、制御部４０が運転台から入力する時刻信号及び速度信号で随時取得する。また、（１）式では速度が一定の場合の例を示したが、実際には速度は一定ではないため、列車の走行距離を速度の時間積分として算出し、算出した走行距離に基づいて押し付け制御の終了を判定することにしてもよい。
【００５７】
押し付けモード５５は、現在設定されている押し付けのモードであり、予備押し付け中である場合は「予備押し付け」、本押し付け中である場合は「本押し付け」、それ以外の場合には「ＮＵＬＬ」が記憶される。
【００５８】
判定結果５６は、各通電回路部２０の判定部２７から出力された車輪踏面Ｔの汚損状態の判定結果である。
【００５９】
車輪径５７は、列車の車輪の直径であり、車両検査等で測量された最新の直径が格納される。
【００６０】
図８は、車輪踏面Ｔの一部に落ち葉などが付着している場合に、予備押し付け制御及び本押し付け制御を行った場合の電気抵抗Ｒの時間変化の一例を示す図である。同図において、横軸は時間ｔ、縦軸は電気抵抗Ｒを示している。車輪踏面Ｔの落ち葉が付着している部分において電気抵抗Ｒが極端に大きくなり、パルス形状を示す。
【００６１】
先ず、時刻Ｔ１において予備押し付け制御を開始する。その後、予備押し付け制御が終了する以前の時刻Ｔ２において、電気抵抗Ｒが閾値Ｒθを超えると、判定部２７から「汚損あり」が制御部４０に入力される。例えば、本押し付け開始条件５３が、予備押し付け制御中に判定結果が１回でも「汚損あり」となることとして定められている場合は、時刻Ｔ２において本押し付け制御が開始される。
【００６２】
本押し付け制御を開始すると、摺接部１０の研磨子１８によって車輪踏面Ｔが研磨され、車輪踏面Ｔに付着している落ち葉が次第に除去されていくことから、電気抵抗Ｒのピークは次第に低くなっていく。そして、電気抵抗Ｒが最後に閾値Ｒθを超過した時刻Ｔ３以降、判定部２７から「汚損あり」を入力せずに本押し付け終了条件５４が成立した時刻Ｔ４で押し付け制御を終了する。
【００６３】
図９は、車輪踏面Ｔの全体に亘って錆などが付着している場合に、予備押し付け制御及び本押し付け制御を行った場合の電気抵抗Ｒの時間変化の一例を示す図である。同図において、横軸は時間ｔ、縦軸は電気抵抗Ｒを示している。車輪踏面Ｔの全体に亘って錆が付着していることから、電気抵抗Ｒは車輪踏面全周に亘って大きい。
【００６４】
先ず、時刻Ｔ５において予備押し付け制御を開始する。すると、既に電気抵抗Ｒが閾値Ｒθを超過しているため、すぐに本押し付け制御へと移行する。本押し付け制御を開始すると、摺接部１０の研磨子１８によって車輪踏面Ｔが研磨され、車輪踏面Ｔに付着している錆は次第に除去されていき、電気抵抗Ｒは徐々に減少していく。そして、電気抵抗Ｒが最後に閾値Ｒθを超過した時刻Ｔ６以降、判定部２７から「汚損あり」入力せずに本押し付け終了条件５４が成立した時刻Ｔ７で押し付け制御を終了する。
【００６５】
３．処理の流れ
図１０は、車輪踏面状態改善装置において、列車走行中に制御部４０が行う処理の流れを示すフローチャートである。
電源が投入されると、制御部４０は、最初に初期設定を行う（ステップＡ１）。具体的には、押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」として記憶部５０に記憶させる。また、予備押し付け時間間隔を所定の時間間隔（例えば５分）に設定したり、列車の車輪径５７を設定したりする。
【００６６】
その後、制御部４０は、運転台から速度信号及び時刻信号を入力する（ステップＡ３）。そして、制御部４０は、入力した速度信号及び時刻信号に基づいて、走行中のキロ程５１１を算出する（ステップＡ５）。このキロ程算出は、速度信号及び時刻信号に基づいて行うが、運転台等からキロ程そのものを入力することとしてもよい。
【００６７】
次いで、制御部４０は、記憶部５０の予備押し付け時間間隔データ５１を参照し、算出したキロ程５１１に対応する予備押し付け時間間隔５１３を読み出して設定する（ステップＡ７）。そして、制御部４０は、設定した予備押し付け時間間隔５１３に従って、次回の予備押し付け時刻を判定する（ステップＡ８）。
【００６８】
その後、制御部４０は、予備押し付け時刻になったか否かを判定し（ステップＡ９）、予備押し付け時刻であると判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、記憶部５０に記憶されている押し付けモード５５が「本押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ１１）。そして、「本押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、ステップＡ２９へと処理を移行する。
【００６９】
また、押し付けモード５５が「本押し付け」ではないと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ１３）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「予備押し付け」に設定するとともに、アクチュエータ３０に弱押し付け指令を与える。また、通電部２１に通電指令を与える。
【００７０】
一方、ステップＡ９において予備押し付け時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている押し付けモード５５が「予備押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ１５）。そして、「予備押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ１５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から入力された判定結果５６を記憶部５０に記憶させる（ステップＡ１７）。
【００７１】
その後、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、本押し付け開始条件５３が成立したか否かを判定する（ステップＡ１９）。そして、本押し付け開始条件５３が成立したと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ２１）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「本押し付け」に設定するとともに、アクチュエータ３０に強押し付け指令を与える。
【００７２】
また、ステップＡ１９において本押し付け開始条件５３が成立しなかったと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、予備押し付け終了条件５２が成立したか否かを判定する（ステップＡ２３）。そして、予備押し付け終了条件５２が成立したと判定した場合は（ステップＡ２３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ２５）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」に設定するとともに、アクチュエータ３０に対して押し付けを止める指令を与える。また、通電部２１に対して通電を停止する指令を与える。
【００７３】
一方、ステップＡ１５において押し付けモード５５が「予備押し付け」ではないと判定した場合は（ステップＡ１５；Ｎｏ）、制御部４０は、押し付けモード５５が「本押し付け」であるか否かを判定する（ステップＡ２７）。そして、「本押し付け」であると判定した場合は（ステップＡ２７；Ｙｅｓ）、制御部４０は、通電回路部２０の判定部２７から入力された判定結果５６を記憶部５０に記憶させる（ステップＡ２９）。
【００７４】
次いで、制御部４０は、記憶部５０に記憶されている判定結果５６に基づいて、本押し付け終了条件５４が成立したか否かを判定する（ステップＡ３１）。そして、本押し付け終了条件５４が成立したと判定した場合は（ステップＡ３１；Ｙｅｓ）、制御部４０は、次の処理を行う（ステップＡ３３）。すなわち、記憶部５０の押し付けモード５５を「ＮＵＬＬ」に設定するとともに、アクチュエータ３０に対して押し付けを止める指令を与える。また、通電部２１に対して通電を停止する指令を与える。
【００７５】
ステップＡ１３、Ａ２１、Ａ２５、Ａ３３の何れかの処理を行った後、制御部４０は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＡ３５）、終了しないと判定した場合は（ステップＡ３５；Ｎｏ）、ステップＡ３に戻る。また、終了すると判定した場合は（ステップＡ３５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、処理を終了する。尚、明示的に終了条件がなく無限ループ状態とし、電源切断により処理を強制終了することにしてもよい。
【００７６】
４．作用効果
車輪踏面状態改善装置１において、車輪踏面Ｔに摺接する摺接面側に研磨子１８と電極部１６とを有する摺接部１０と、電極部１６を通電する通電回路部２０と、車輪踏面Ｔの汚損状態を判定する判定部２７と、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるアクチュエータ３０と、制御部４０とが具備されている。そして、制御部４０は、摺接部１０が車輪踏面Ｔに摺接した際に判定部２７により判定された汚損状態に基づいて、摺接部１０の車輪踏面Ｔへの押し付け力を増加させて、研磨子１８による車輪踏面Ｔの研磨を行わせる。
【００７７】
具体的には、制御部４０は、最初に研磨子１８を車輪踏面Ｔに接触させずに、電極部１６の電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させる予備押し付け制御を行う。この予備押し付け制御中に判定部２７により車輪踏面Ｔの汚損ありと判定された場合に、制御部４０は、研磨子１８を車輪踏面Ｔにしっかりと接触させて研磨させる本押し付け制御を行う。そして、制御部４０は、研磨子１８による研磨によって車輪踏面Ｔの汚損状態が改善された場合に、押し付け制御を終了する。
【００７８】
車輪踏面Ｔの汚損状態が悪い場合に、摺接部１０を車輪踏面Ｔに押し付けるように制御することで、研磨子１８が常に車輪踏面Ｔに接触していることがなくなり、研磨子１８及び車輪踏面Ｔの摩耗を防止することができる。また、本押し付け制御中は、研磨子１８が車輪踏面Ｔを研磨するため、車輪踏面Ｔに落ち葉のような繊維質の異物が付着している場合であっても車輪踏面Ｔの状態を適切に改善し、短絡不良の発生を防止することができる。
【００７９】
また、電極部１６は、摺接部１０の摺接面側の車輪幅方向に沿って複数配置されており、それぞれの電極部１６が通電回路部２０の通電部２１によって通電され、判定部２７により車輪踏面Ｔの汚損状態が判定されるように構成されている。かかる構成により、車輪回転と相俟って、車輪踏面に対して満遍なく汚損状態を検出することが可能となる。
【００８０】
５．変形例
５−１．両抱き式の機構
摺接部が車輪の前後に設けられる両抱き式の機構によって車輪踏面の状態を改善する車輪踏面状態改善装置を構成してもよい。
【００８１】
図１１は、この場合における両抱き式の機構の要部を示す図である。
この両抱き式の機構では、車輪の前部に摺接部１００ａ、車輪の後部に摺接部１００ｂが設けられ、一対の摺接部１００が形成されている。また、摺接部１００には、それぞれアクチュエータ（不図示）が接続されている。摺接部１００には、同一の通電回路部２０に接続された電極子１２が接続されており、例えば摺接部１００ａの電極子１２ａが正極、摺接部１００ｂの電極子１２ｂが負極とされる。そして、通電回路部２０の通電部２１が、前後の摺接部１００の電極子１２間に通電する。
【００８２】
制御部４０は、予備押し付け時間間隔に従い、アクチュエータを駆動させることで、摺接部１００の電極子１２を車輪踏面Ｔに接触させる予備押し付け制御を行う。そして、判定部２７から出力された判定結果が「汚損あり」である場合に、押し付け力を上げるべくアクチュエータを駆動して、摺接部１００の電極子１２及び研磨子１８を車輪踏面Ｔに当接させて、車輪踏面Ｔを研磨する本押し付け制御を行うことで、車輪踏面の状態を改善する。
【００８３】
５−２．電極部の配置
上述した実施形態では、摺接部１０の摺接面において、車輪周方向における位置を略同一として、車輪幅方向に３個の電極部１６を並べて配置するものとして説明したが、電極部１６の個数は３個に限られるものではなく、適宜設定変更可能である。
【００８４】
原理的には、車輪幅方向の長さが可能な限り短い電極子１２（１２ａ，１２ｂ）を、車輪幅方向に重複せずに隙間なく並べると最も効果が大きくなる。具体的には、例えば図１２に示すように、車輪周方向に電極子１２ａ，１２ｂが配置された電極部を、車輪幅方向に間隔を狭くして敷きつめるように配置すると効果的である。
【００８５】
５−３．電極部の構成
車輪踏面Ｔに大きなフラット部分や剥離箇所が存在すると、車輪踏面Ｔに当接させた電極子１２が破損するおそれがある。これを防止するため、電極子１２を車輪踏面Ｔに直接当接させないように電極部を構成することとしてもよい。
【００８６】
図１３は、この場合の電極部１６０の構成例を示す図である。電極部１６０は、電極子挿入用凹部１９（１９ａ，１９ｂ）の底面から順に、バネ１３（１３ａ，１３ｂ）と、電極子１２（１２ａ，１２ｂ）と、鋼球１６１（１６１ａ，１６１ｂ）とが配置されて構成されている。また、鋼球１６１が電極子挿入用凹部１９から外部に飛び出すことのないように、絶縁部１４の電極子挿入用凹部１９にかかる開口部分１６３（１６３ａ，１６３ｂ）は、先窄まり形状に形成されている。この結果、バネ１３の付勢力が電極子１２を通じて鋼球１６１に伝えられ、鋼球１６１が、車輪踏面Ｔとの接触時に車輪踏面Ｔ側に圧接される。
【００８７】
また、鋼球１６１と電極子１２とは導電体でなるため、通電部２１による通電時には、通電部２１、電極子１２、鋼球１６１及び車輪踏面Ｔでなる閉回路が構成される。予備押し付け及び本押し付け時には鋼球１６１が車輪踏面Ｔに当接する。また、車輪の回転に従動して鋼球１６１も回転するため、鋼球１６１の車輪踏面Ｔに接している部分が変化することとなる。これにより、車輪踏面Ｔの当面に多少の凹凸が生じていたとしても、鋼球１６１が電極子挿入用凹部１９内で滑らかに移動することが可能となり、欠損が防止される。
【００８８】
尚、電極部の構造はこの例に限らず、例えば、軸受付きの円形導体やベアリング構造としてもよい。
【００８９】
５−４．汚損状態の判定
上述した実施形態では、電気抵抗Ｒに基づいて車輪踏面の汚損状態を検出するものとして説明したが、電流検出部２３により検出された通電電流Ｉに基づいて車輪踏面の汚損状態を判定することとしてもよい。通電部２１を定電圧装置とすると、車輪踏面が汚損している場合は、電極子１２を流れる通電電流Ｉは小さくなる。そのため、通電電流Ｉが所定の閾値以下となった場合に、本押し付け制御を開始することにすればよい。また、通電部２１を定電流装置として、電極子１２間の電圧Ｖを検出し、電圧が所定の閾値以上となった場合に汚損状態を「汚損あり」と判定することとしてもよい。
【００９０】
また、通電部２１の制御モードの状態に基づいて汚損状態を判定してもよい。具体的には、通電部２１の制御モードが定電流モードから定電圧モードに切り替わった場合に、車輪踏面Ｔの汚損により電気抵抗Ｒが増大したものと判断して、車輪踏面Ｔが「汚損あり」と判定するようにする。
【００９１】
また、上述した実施形態では、直流電圧を電極部１６に印加して車輪踏面Ｔの汚損状態を判定するものとして説明したが、交流電圧を電極部１６に印加して汚損状態を判定することとしてもよいことは勿論である。
【００９２】
５−５．予備押し付け時間間隔
上述した実施形態では、キロ程に基づいて予備押し付け時間間隔を設定するものとして説明したが、予備押し付け時間間隔の設定方法は適宜変更可能である。
【００９３】
図１４は、変形例における予備押し付け時間間隔データ５９の一例を示す図である。予備押し付け時間間隔データ５９には、列車種別５９１と、予備押し付け時間間隔５９３とが対応付けて記憶されている。平均走行速度が速く、停車駅が少ない列車種別ほど、予備押し付け時間間隔が短く設定されている。例えば、普通列車では頻繁に力行とブレーキとが繰り返され、車輪踏面状態が改善され易いため、予備押し付け時間間隔が「１５分」であるのに対し、特急列車では高速で惰行する割合が増え、車輪踏面の汚損が進展し易いため、予備押し付け時間間隔が「５分」に設定されている。これにより、本実施形態の車輪踏面状態改善装置を備えた車両の運行列車種別に応じて適切な予備押し付け時間間隔を設定することが可能となる。
【００９４】
また、始発列車については、他の列車よりも予備押し付け時間間隔を短く設定することにしてもよい。これは、列車が運行しない夜間に雨や夜露等の影響によってレール頭頂面に錆が多く存在したり、落ち葉の付着量が多くなることを考慮したものである。また、同じ列車であっても、踏面ブレーキを有する車両と有しない車両とでは、後者の方が車輪踏面の汚損が進展し易いため、後者の予備押し付け時間間隔を短く設定することとしてもよい。Ｍ車とＴ車においても同様である。
【００９５】
また、最初は予備押し付け時間間隔を短く設定しておくが、車輪踏面の状態が良好であると判断した場合は、予備押し付け時間間隔を長くすることとしてもよい。例えば、最初は予備押し付け時間間隔を「１０分」に設定して予備押し付け制御を行い、本押し付け制御によって車輪踏面の状態が改善された後は、予備押し付け時間間隔を「１５分」に変更する。例えば、公知の学習機能を組み込み、データを自動更新させることとしてもよい。また、複雑なシステムにするのではなく、予備押し付け時間間隔をキロ程に左右されずに一定値としてもよい。
【００９６】
５−６．予備押し付け開始条件
上述した実施形態では、記憶部５０に記憶されたデータに従って予備押し付け時間間隔を設定し、設定した予備押し付け時間間隔に従って予備押し付け制御を開始する場合を例に挙げて説明した。この他に、例えば、乗務員が必要に応じてスイッチを操作して予備押し付け制御の開始を指示するマニュアル方式を採用してもよい。また、地上−車上伝送によって地上から予備押し付け制御の開始を指示する信号を与える外部トリガ方式を採用することも可能である。
【００９７】
５−７．本押し付け終了条件
上述した実施形態では、電気抵抗Ｒが最後に所定の閾値Ｒθを超過して以降「汚損あり」を入力せずに本押し付け終了条件が成立した場合に、本押し付け制御を終了するものとして説明したが、他には、例えば本押し付け制御を開始してから十分な時間が経過した場合に、本押し付け制御を終了することとしてもよい。
【００９８】
具体的には、以下の式（２）が成立した時刻に本押し付け制御を終了する。
（現在時刻−本押し付け制御の開始時刻） ＞ 規定した時間 ・・・（２）
【００９９】
５−８．本押し付けの開始タイミングを可変
列車内の複数の輪軸の車輪踏面について同時に本押し付け制御を行うと、あたかもブレーキをかけたかのような効果が発揮されるため、走行性能に影響が生じる可能性がある。そこで、複数の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御のタイミングをずらすことで、走行性能の低下を防止することとしてもよい。
【０１００】
例えば、一の輪軸の車輪踏面について本押し付け開始条件が成立した場合に、同一の車両の他の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御を行っている場合は、当該他の輪軸の車輪踏面についての押し付け制御が終了した後に、当該一の輪軸の車輪踏面について本押し付け制御を開始するようにする。また、複数の輪軸の車輪踏面について、予備押し付け制御を開始する時間間隔を変えることで、本押し付け制御の作動タイミングをずらすこととしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 車輪踏面状態改善装置
１０ 摺接部
１１ 摺接部本体
１２ 電極子
１３ バネ
１４ 絶縁部
１５ 凹部
１６ 電極部
１７ 凹部
１８ 研磨子
１９ 電極子挿入用凹部
２０ 通電回路部
２１ 通電部
２３ 電流検出部
２５ 電圧検出部
２７ 判定部
３０ アクチュエータ
４０ 制御部
５０ 記憶部
６０ 入出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、
前記電極部に通電する通電部と、
前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部と、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する判定部と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御を行う押し付け制御部と、
を備えた車輪踏面状態改善装置。
【請求項２】
前記摺接部は、前記電極部を前記摺接面側の車輪幅方向に複数配置して有し、
前記複数の電極部それぞれに通電する前記通電部を備えた、
請求項１に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項３】
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子を車輪周方向に並べて配置されてなる請求項１又は２に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項４】
前記摺接部は、車輪の前後に設けられる両抱き式の機構でなり、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子が前記前後の摺接部に配置され、
前記通電部は、前記前後の摺接部の同一の通電回路に係る電極子間に通電する、
請求項１又は２に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項５】
前記摺接部は、前記押し付け制御部による押し付け制御の際に弾性変形して、前記電極部が前記車輪踏面に接触するよう前記電極部を押圧する弾性部を有し、
前記押し付け制御部は、前記押し付け制御として、前記研磨子を前記車輪踏面に押し付けて前記車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、前記本押し付け制御の前段階として、前記判定部に前記車輪踏面の汚損状態を判定させるために、前記本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で前記摺接部を前記車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御とを行う、
請求項１〜４の何れか一項に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項６】
前記押し付け制御部は、前記予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された前記車輪踏面の汚損状態に基づいて前記本押し付け制御を行うか否かを判定し、肯定判定した場合に前記本押し付け制御を行う請求項５に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項７】
前記押し付け制御部は、前記本押し付け制御の際に前記判定部により判定された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了を制御する請求項５又は６に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項８】
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、前記電極部に通電する通電部と、前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部とを備えた車輪踏面状態改善装置の制御方法であって、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する汚損状態判定ステップと、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御ステップと、
を含む制御方法。
【請求項１】
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、
前記電極部に通電する通電部と、
前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部と、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する判定部と、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御を行う押し付け制御部と、
を備えた車輪踏面状態改善装置。
【請求項２】
前記摺接部は、前記電極部を前記摺接面側の車輪幅方向に複数配置して有し、
前記複数の電極部それぞれに通電する前記通電部を備えた、
請求項１に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項３】
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子を車輪周方向に並べて配置されてなる請求項１又は２に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項４】
前記摺接部は、車輪の前後に設けられる両抱き式の機構でなり、
前記電極部は、同一の通電回路に係る電極子が前記前後の摺接部に配置され、
前記通電部は、前記前後の摺接部の同一の通電回路に係る電極子間に通電する、
請求項１又は２に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項５】
前記摺接部は、前記押し付け制御部による押し付け制御の際に弾性変形して、前記電極部が前記車輪踏面に接触するよう前記電極部を押圧する弾性部を有し、
前記押し付け制御部は、前記押し付け制御として、前記研磨子を前記車輪踏面に押し付けて前記車輪踏面の汚損状態を改善させる本押し付け制御と、前記本押し付け制御の前段階として、前記判定部に前記車輪踏面の汚損状態を判定させるために、前記本押し付け制御時よりも弱い押し付け力で前記摺接部を前記車輪踏面に摺接させる予備押し付け制御とを行う、
請求項１〜４の何れか一項に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項６】
前記押し付け制御部は、前記予備押し付け制御の際に前記判定部により判定された前記車輪踏面の汚損状態に基づいて前記本押し付け制御を行うか否かを判定し、肯定判定した場合に前記本押し付け制御を行う請求項５に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項７】
前記押し付け制御部は、前記本押し付け制御の際に前記判定部により判定された汚損状態に基づいて当該本押し付け制御の終了を制御する請求項５又は６に記載の車輪踏面状態改善装置。
【請求項８】
車輪踏面に摺接する摺接面側に研磨子と電極部とを有する摺接部と、前記電極部に通電する通電部と、前記摺接部を前記車輪踏面に押し付ける押し付け機構部とを備えた車輪踏面状態改善装置の制御方法であって、
前記摺接部が前記車輪踏面に摺接した際の前記電極部に対し流入流出する電流、前記電極部に印加される電圧、前記電流及び電圧から求められる電気抵抗、及び、前記通電部の制御モードのうちの何れかに基づいて前記車輪踏面の汚損状態を判定する汚損状態判定ステップと、
前記車輪踏面の汚損状態に基づいて、前記押し付け機構部による押し付けを制御する押し付け制御ステップと、
を含む制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２０８０００（Ｐ２０１０−２０８０００Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９５８５（Ｐ２００９−５９５８５）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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