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 鉄道総合技術研究所(鉄道総研)と東芝は、振動発電を利用して鉄道車両の台車の状態を監視する「台車状態監視モジュール」を共同で開発し、「鉄道総研技術フォーラム2018(東京開催、2018年9月6・7日)」にパネルで展示した。東芝は同会場で、サブシステムである振動発電モジュールの試作品を出展(プレスリリース)。台車と車体の間に配線を設けることなく、台車の状態についての情報を車上の装置に伝えられる。台車側の装置は、振動発電モジュールの電力でほぼ自律動作する。

5分に1回振動を判定し結果のみを伝送

 開発した台車監視モジュールは、台車の軸箱内部にある軸受の状況を監視対象とする。台車の枠に監視モジュール子機と振動発電モジュール、軸箱に加速度センサーと温度センサーを取り付ける(図1)。加速度センサーからの上下加速度のデータを5分おきに監視モジュールで判定し、その結果を無線で車上装置に伝える。温度は常時監視し、急激に上昇したときに車上装置を経て上位システムに伝達する。

図1 台車状態監視モジュールの構成
図1 台車状態監視モジュールの構成
車体と台車の間にケーブルを配線する必要がない。(鉄道総合技術研究所の資料を基に日経 xTECHが作成)
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 電力を節約するために、加速度データをFFT(高速フーリエ変換)で処理するのを5分に1回とした。実用上は「もっと長くても構わないことが多いと思う」(鉄道総研)という。FFTの結果は、その時の速度と照らし合わせて、特定の周波数成分とその倍数の成分が大きくないかで異常を判定する。軸受の転動体に傷がついた場合、例えば90km/時で走行しているときには75Hzの振動が生じるため、75Hzとその倍数の成分の大きさを見る。無線での伝送にも比較的大きな電力が必要なので、振動のデータは全部送るのではなく、OK/NGの判定結果のみを送る。

 温度については、センサーの動作と監視にあまり電力を消費しないため、常時監視する。あるしきい値を超えたところで通知を開始する。