JP6886369B2 - 鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット及びそのセット - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の制輪子に取り付けられ、前記制輪子の摩耗を検知する制輪子摩耗検知ユニット及びそのセットに関する。

従来、鉄道車両の制輪子の摩耗限度位置にトランスポンダを取り付けた摩耗検知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、制輪子が摩耗限度まで摩耗したときにトランスポンダが破壊されるため、送受信機がトランスポンダからの識別信号を受信できないときに、制輪子の摩耗が摩耗限度に達したと判定できる。

特開２００２−２５０３８３号公報

しかし、制輪子は車輪との摩擦により制動を行うため、制輪子は制動のたびに昇温し、トランスポンダには再三にわたり熱負荷が掛かることになる。即ち、送受信機がトランスポンダからの識別番号を受信できない場合でも、トランスポンダが熱損傷しているだけで、制輪子が摩耗限度まで摩耗していない可能性がある。また、小石等の衝突によりトランスポンダが破壊されている可能性もあるし、トランスポンダが制輪子から脱落している可能性もある。このように、制輪子の摩耗検知には種々の外乱が発生しえるため、摩耗検知の精度が不十分であるとの問題がある。

そこで本発明は、鉄道車両の制輪子の摩耗を高精度に検知できる構成を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニットは、鉄道車両用踏面ブレーキの制輪子に取り付けられ、前記制輪子の摩耗を検知するユニットであって、前記制輪子の摩耗限度又は前記摩耗限度よりも制動面側の位置に取り付けられる少なくとも１つの摩耗検知ＲＦタグと、前記制輪子の前記摩耗限度を超えた位置に取り付けられる参照ＲＦタグと、を備える。

前記構成によれば、参照ＲＦタグからの信号がリーダで正常に読み取られ且つ摩耗検知ＲＦタグからの信号のデータでの読み取りが欠落した場合に、摩耗検知ＲＦタグが取り付けられた制輪子に所定の摩耗が生じたと判定できる一方、参照ＲＦタグ及び摩耗検知タグの両方からの信号のリーダでの読み取りが欠落した場合に、摩耗検知ＲＦタグにエラーが発生したと判定できる。よって、摩耗検知ＲＦタグからリーダで読み取る信号の欠落要因が、制輪子の摩耗の進行によるものであるか又は摩耗検知タグのエラーによるものであるかを判別でき、鉄道車両の制輪子の摩耗を高精度に検知できる。

本発明によれば、鉄道車両の制輪子の摩耗を高精度に検知できる構成を提供できる。

実施形態に係る鉄道車両の制輪子摩耗検知システムの模式図である。 図１に示す鉄道車両の台車の車幅方向から見た側面図である。 図２に示す台車における制輪子摩耗検知ユニットが取り付けられた制輪子の車幅方向から見た側面図である。 図３に示す制輪子摩耗検知ユニットの車幅方向から見た平面図である。 図３のV−V線断面図である。 図１に示す鉄道車両の車体ＲＦタグ及び制輪子摩耗検知ユニットの配置図である。 図１に示す鉄道車両がリーダを通過する際の制輪子摩耗検知ユニットとリーダとの関係を示す模式図である。 図１に示すデータ処理装置のデータ取得のフローチャートである。 図８に示す読取時間表の一例を示す図面である。 図１に示すサーバの摩耗特性解析のフローチャートである。 第１変形例の制輪子摩耗検知ユニットを示す図５相当の図面である。 第２変形例の制輪子摩耗検知ユニットを示す平面図である。 第３変形例の制輪子摩耗検知ユニットを制輪子に取り付けた状態を車両長手方向から見た正面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる方向が車両長手方向（前後方向）であり、それに直交する横方向が車幅方向（左右方向）である。

図１は、実施形態に係る鉄道車両の制輪子摩耗検知システム１の模式図である。図１に示すように、鉄道車両１０は、複数の車両が連結されてなる編成車両であり、各車両は、車体１１及び台車１２を備える。台車１２は、車輪１６の踏面に制輪子２０を押圧して生じる摩擦によりブレーキを作動させる踏面ブレーキ装置を有する。制輪子摩耗検知システム１は、ＲＦＩＤ（Radio frequency identifier）を利用して鉄道車両１０の制輪子２０の摩耗を自動で検知し、制輪子の保守負担を軽減するためのシステムである。制輪子摩耗検知システム１は、多数の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄと、車体ＲＦタグ３と、４つのリーダ４Ａ〜Ｄと、データ処理装置５と、サーバ６と、データベース７とを備える。

制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄは、複数のＲＦタグを有し、鉄道車両１０の制輪子２０に取り付けられるもので、詳細な構成は後述する。車体ＲＦタグ３は、鉄道車両１０の車体１１に取り付けられるもので、例えば床下面に貼り付けられる。リーダ４Ａ〜Ｄは、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄの各ＲＦタグの識別情報を含む信号を非接触で読み取る。リーダ４Ａ〜Ｄは、レール８Ａ，８Ｂの近傍に設置されており、一例として、車庫の入口に配置される。なお、リーダ４Ａ〜Ｄは車庫の入口だけでなく、営業線に設置されてもよく、設置場所は特に限定されない。リーダ４Ａ〜Ｄのうち何れか（例えば、リーダ４Ｂ）は、車体ＲＦタグ３の識別情報を含む信号も非接触で読み取る。なお、車体ＲＦタグ３の識別情報を含む信号を読み取るリーダをリーダ４Ａ〜Ｄとは別に専用に設けてもよい。

具体的には、リーダ４Ａは、レール８Ａの車幅方向外側に設置され、リーダ４Ｂは、一対のレール８Ａ，８Ｂの間においてレール８Ａ寄りに設置され、リーダ４Ｃは、一対のレール８Ａ，８Ｂの間においてレール８Ｂ寄りに設置され、リーダ４Ｄは、レール８Ｂの車幅方向外側に設置される。なお、リーダ４Ｂ，４Ｃの代わりに、レール８Ａ，８Ｂ間の中央に１つのリーダを設置してもよい。リーダ４Ａ〜Ｄは、対応する制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄにリーダ４Ａ〜Ｄの通信面の法線が向くように水平面に対して傾斜した状態で設置される。

データ処理装置５は、各リーダ４Ａ〜Ｄが読み取った信号を処理し、ネットワーク（例えば、インターネット）を介してサーバ６に送信する。即ち、本実施形態では、コンピュータが、ネットワークを介してデータ処理装置５とサーバ６とに分散されている。なお、ネットワークはインターネットに限定されるものでなく、ＬＡＮやＷＡＮ、衛星通信回線、携帯電話網など、その他各種通信ネットワークでもよい。サーバ６は、データ処理装置５から受信した信号のデータを解析し、その解析データに基づいて制輪子２０の保守計画を作成して保守管理センター（図示せず）に送信する。サーバ６の解析データ等は、データベース７に過去情報として蓄積保存される。

データ処理装置５は、車体ＲＦタグ３からリーダ４Ｂで読み取られた信号のデータに基づいて、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄからリーダ４Ａ〜Ｄで読み取られた信号に対応する車両特定情報を決定する。ここで、車両特定情報とは、車両番号や編成番号、台車等、当該制輪子と対応付けることができるような情報である。リーダ４Ａ〜Ｄの通信エリア内には、据え置き型のテストＲＦタグ（図示せず）を設定しておき、当該テストＲＦタグから正しく信号を受信できなくなると、データ処理装置５がリーダ４Ａ〜Ｄに異常が発生したと判定する。

図２は、図１に示す鉄道車両１０の台車１２の車幅方向から見た側面図である。図２に示すように、台車１２は、二次サスペンション１３（例えば、空気バネ）を介して車体１１を支持する台車枠１４を備える。台車枠１４の車両長手方向の両側には、車幅方向に沿って延びた車軸１５が配置されている。車軸１５の車幅方向両側の部分には、車輪１６が夫々固定されている。車軸１５の車幅方向の両端部は、軸受（図示せず）を介して軸箱１７に収容されている。軸箱１７は、軸梁１８を介して台車枠１４に連結されている。台車枠１４と軸箱１７との間には、一次サスペンション１９（例えば、コイルバネ）が介設されている。車輪１６の踏面に対向する位置には、制輪子２０が配置されている。制輪子２０は、アクチュエータ（図示せず）に駆動されて車輪１６の踏面に接触又は離反する。

図３は、図２に示す台車１２における制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄが取り付けられた制輪子２０の車幅方向から見た側面図である。図４は、図３に示す制輪子摩耗検知ユニット２Ａの車幅方向から見た平面図である。図５は、図３のV−V線断面図である。図３乃至５に示すように、制輪子２０は、金属又は樹脂からなる摩擦材で形成された制輪子本体２１と、制輪子本体２１の背面に固定された台金２２と、台金２２の背面に設けられた取付板２３とを備える。制輪子本体２１の制動面２１ａは、車幅方向から見て車輪１６の踏面に沿った円弧形状を有する。

制輪子摩耗検知ユニット２Ａ（第１の制輪子摩耗検知ユニット）は、制輪子２０のうち車幅方向外側に向いた外側面２０ａの下部に取り付けられ、制輪子摩耗検知ユニット２Ｂ（第２の制輪子摩耗検知ユニット）は、制輪子２０のうち車幅方向内側に向いた内側面２０ｂの上部に取り付けられる。即ち、制輪子２０の外側面２０ａのうち上部は、台車１２の車幅方向外側から見て制輪子２０以外の台車部品（軸梁１８等）により覆われるため（図１参照）、制輪子摩耗検知ユニット２Ａは、制輪子２０の外側面２０ａのうち車幅方向外側に向けて露出した下部に取り付けられる。各制輪子２０に取り付けられる制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄの構成は、基本的には同じであるため、以下、代表して制輪子摩耗検知ユニット２Ａについて説明する。

制輪子摩耗検知ユニット２Ａは、初期摩耗検知ＲＦタグ３１（第１摩耗検知ＲＦタグ）と、限度摩耗検知ＲＦタグ３２（第２摩耗検知ＲＦタグ）と、参照ＲＦタグ３３と、ベースシート３４とを備える。ＲＦタグ３１〜３３は、例えば基材、アンテナ、ＩＣチップ等から構成されるが、アンテナはＲＦタグから離れた位置にあってもよい。各ＲＦタグ３１〜３３は、その長手方向が制輪子２０の厚さ方向に直交する向きに配置されている。初期摩耗検知ＲＦタグ３１は、制輪子２０の摩耗限度２４よりも制動面２１ａ側の位置に取り付けられ、それ自身が破壊されることにより制輪子の摩耗の進展を検知できる。

限度摩耗検知ＲＦタグ３２は、制輪子２０の摩耗限度２４の位置に取り付けられ、初期摩耗検知ＲＦタグ３１と同様にそれ自身が破壊されることにより制輪子の摩耗の進展を検知できる。参照ＲＦタグ３３は、制輪子２０の摩耗限度２４を超えた位置、即ち、摩耗限度２４から背面側（制動面２１ａとは反対側）に離れた位置に取り付けられる。参照ＲＦタグ３３は、上記のＲＦタグ３１，３２とは異なり、それ自身が破壊されることによって制輪子の摩耗の進展を検知するものではなく、破壊されていないことにより制輪子摩耗検知システム１が正常に動作していることを示す。

この構成によれば、データ処理装置５は、限度摩耗検知ＲＦタグ３２及び参照ＲＦタグ３３からの信号がリーダ４Ａで正常に読み取られ且つ初期摩耗検知ＲＦタグ３１からの信号のデータをリーダ４Ａでの読み取りが欠落した場合に、制輪子２０に初期摩耗検知ＲＦタグ３１が取り付けられた部位まで摩耗が生じたと判定できる。ここで、欠落とは、ＩＣチップの破損だけでなく、アンテナの破損による信号途絶の場合も含まれる。また、データ処理装置５は、参照ＲＦタグ３３からの信号がリーダ４Ａで正常に読み取られ且つ第１及び第２摩耗検知ＲＦタグ３１，３２からの各信号のリーダ４Ａでの読み取りが欠落した場合に、制輪子２０に摩耗限度２４に達する摩耗が生じたと判定できる。

他方、データ処理装置５は、第１及び／又は第２摩耗検知タグ３１，３２からの信号だけでなく参照ＲＦタグ３３からの信号のリーダ４Ａでの読み取りも欠落した場合に、第１及び第２摩耗検知ＲＦタグ３１，３２にエラーが発生したと判定できる。よって、摩耗検知ＲＦタグ３１，３２からリーダ４Ａで読み取る信号の欠落要因が、制輪子２０の摩耗の進行によるものであるか又は摩耗検知タグ３１，３２のエラーによるものであるかを判別でき、制輪子２０の摩耗を高精度に検知できる。

また、初期摩耗検知ＲＦタグ３１が制輪子２０の摩耗限度２４よりも制動面２１ａ側の位置に取り付けられ、限度摩耗検知ＲＦタグ３２が摩耗限度２４の位置に取り付けられるので、制輪子２０の摩耗の進行具合を段階的に把握することができる。よって、サーバ６は、制輪子２０の摩耗進行の傾向を知ることができると共に、制輪子２０の保守計画を事前かつタイムリーに立てることができる。

ベースシート３４には、初期摩耗検知ＲＦタグ３１、限度摩耗検知ＲＦタグ３２及び参照ＲＦタグ３３が互いに径方向（車輪１６の径方向）に所定間隔をあけて一列に配設されており、例えば一枚のシール状に形成されている。ベースシート３４の表面３４ａには、各ＲＦタグ３１〜３３が設けられている。即ち、各ＲＦタグ３１〜３３の裏面がベースシート３４の表面３４ａに固定され、各ＲＦタグ３１〜３３の表面（裏面の反対面）が通信面である。ベースシート３４の裏面３４ｂには、制輪子２０に貼り付けられる接着層が形成されている。制輪子摩耗検知ユニット２Ａを制輪子２０に貼り付ける前の保管時には、ベースシート３４の裏面３４ｂの接着層は剥離紙（図示せず）により保護されている。

この構成によれば、初期摩耗検知ＲＦタグ３１、限度摩耗検知ＲＦタグ３２及び参照ＲＦタグ３３のハンドリングが容易になる。また、ベースシート３４上の各ＲＦタグ３１〜３３の間隔を制輪子２０上の取付間隔と合致させておき、ベースシート３４を制輪子２０に貼り付けることで、ベースシート３４と共に各ＲＦタグ３１〜３３をワンタッチで制輪子に取り付けることができ、取付作業性が向上する。また、各ＲＦタグ３１〜３３と制輪子２０との間にベースシート３４が介在するため、制輪子２０からの熱が各ＲＦタグ３１〜３３に直接伝達されず、各ＲＦタグ３１〜３３への熱負荷を低減できる。また、平面視においてベースシート３４の面積は各ＲＦタグ３１〜３３の合計面積よりも大きいので、ベースシート３４によって放熱性が高まり、各ＲＦタグ３１〜３３への熱負荷を低減できる。

ベースシート３４には、耐熱性材料を用いた耐熱性シートを用いると好ましい。その耐熱性材料としては、例えば、フッ素樹脂やポリイミド樹脂等を用いることができる。こうすれば、制輪子２０から各ＲＦタグ３１〜３３への熱伝達がベースシート３４により抑制されるため、高価な耐熱性のＲＦタグを用いずともＲＦタグの熱損傷を防止できる。

ベースシート３４には、初期摩耗検知ＲＦタグ３１と限度摩耗検知ＲＦタグ３２との間において第１破断予定部３５が形成されており、限度摩耗検知ＲＦタグ３２と参照ＲＦタグ３３との間において第２破断予定部３６が形成されている。第１及び第２破断予定部３５，３６は、ベースシート３４の他の部位に比べて破断し易いように構成されている。例えば、第１及び第２破断予定部３５，３６は、ベースシート３４にミシン目のように複数の孔を互いに間隔をあけて一列に設けた構成とされうる。また、第１及び第２破断予定部３５，３６は、ベースシート３４の他の部分よりも薄肉とすることで構成されてもよい。

この構成によれば、制輪子２０の摩耗により初期摩耗検知ＲＦタグ３１が破壊されるとき、その破壊時の荷重でベースシート３４が第１破断予定部３５において破断されるため、当該荷重が限度摩耗検知ＲＦタグ３２及び参照ＲＦタグ３３に伝達されることを防止できる。また同様に、制輪子２０の摩耗により限度摩耗検知ＲＦタグ３２が破壊されるときにも、その破壊時の荷重でベースシート３４が第２破断予定部３６において破断されるため、当該荷重が参照ＲＦタグ３３に伝達されることを防止できる。

なお、第１及び第２破断予定部３５，３６のそれぞれに隣接するようにミシン目をさらに設けて、初期摩耗検知ＲＦタグ３１と限度摩耗検知ＲＦタグ３２との間のベースシート３４、及び、限度摩耗検知ＲＦタグ３２と参照ＲＦタグ３３との間のベースシート３４を取り除く構成としてもよい。これにより、破壊時の荷重が限度摩耗検知ＲＦタグ３２や参照ＲＦタグ３３に伝達されることを防止できる。

ベースシート３４には、制輪子２０の厚さ方向（車輪の径方向）に並ぶ目盛３７が付されている。本実施形態では、ベースシート３４において、制輪子２０の摩耗限度２４の位置に配置される限度摩耗検知ＲＦタグ３２に対応する位置に目盛３７のゼロ点が付され、当該ゼロ点から参照ＲＦタグ３３側に向けて昇順に参照ＲＦタグ３３を越える位置まで目盛３７が付されている。例えば、摩耗限度２４の位置が制輪子２０の背面側の端縁からの距離で定義されている場合、当該距離と同じ値を示す目盛３７上の位置が制輪子２０の背面側の端縁に一致させた状態でベースシート３４を制輪子２０に貼れば、限度摩耗検知ＲＦタグ３２が摩耗限度２４の位置に一致する。なお、制輪子２０から食み出す部分（図４の斜線部分）がある場合には、当該食み出し部分をハサミ等で除去すればよい。

この構成によれば、ベースシート３４の目盛３７を見るだけで各ＲＦタグ３１〜３３を制輪子２０上の所定の位置に取り付けることができる。よって、制輪子摩耗検知ユニット２Ａとは別に定規等を使用する必要が無く、取付作業性や取付精度が向上する。また、目盛３７のゼロ点が制輪子２０の摩耗限度２４に対応する位置に付されているので、摩耗限度２４の位置が異なる制輪子に対しても制輪子摩耗検知ユニット２Ａを共用でき、制輪子摩耗検知ユニット２Ａの品種を低減できる。なお、制輪子摩耗検知ユニット２Ａを制輪子の種別ごと用意する場合には、目盛３７は設けられなくてもよい。

参照ＲＦタグ３３の識別番号は、第１法則に従って決められ、限度摩耗検知ＲＦタグ３２の識別番号は、第１法則とは異なる第２法則に従って決められ、初期摩耗検知ＲＦタグ３１の識別番号は、第１及び第２法則とは異なる第３法則に従って決められている。例えば、参照ＲＦタグ３３の識別番号は「３ｎ」（ｎは自然数）とし、限度摩耗検知ＲＦタグ３２の識別番号は「３ｎ−１」とし、初期摩耗検知ＲＦタグ３１の識別番号は「３ｎ−２」としえる。

このようにすれば、リーダ４Ａで読み取った識別番号が第１〜第３法則の何れに属するものであるかを見るだけで、当該識別番号が、初期摩耗検知ＲＦタグ３１のものであるか、限度摩耗検知ＲＦタグ３２のものであるか、参照ＲＦタグ３３のものであるかを簡単に判別できる。よって、第１及び第２摩耗検知ＲＦタグ３１，３２及び参照ＲＦタグ３３の各識別番号を事前にデータベース７に登録しておかずに済み、システムの導入作業を簡素化できる。

図６は、図１に示す鉄道車両の車体ＲＦタグ及び制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄの配置図である。図７は、図１に示す鉄道車両１０がリーダ４Ａ〜Ｄを通過する際の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄとリーダ４Ａ〜Ｄとの関係を示す模式図である。図８は、図１に示すデータ処理装置５のデータ取得のフローチャートである。図９は、図８に示す読取時間表の一例を示す図面である。なお、図６及び７において、各制輪子摩耗検知ユニット２Ａ〜Ｄの符号に付した下付き数字は、数字「１」が鉄道車両１０の進行方向の先頭に位置する制輪子を意味し、その数字が大きくなるほど進行方向に対して後側に位置する制輪子を意味する。また、図６において、第１車両１０Ａ（ＩＤ＝５００１）の車両長手方向両端部（即ち台車近傍）に設けられた車体ＲＦタグを３Ａとし、第２車両１０Ｂ（ＩＤ＝５００２）の車両長手方向両端部（即ち台車近傍）に設けられた車体ＲＦタグを３Ｂとする。

以下、図６，７及び９を適宜参照しながら図８の流れに沿ってデータ取得の流れについて説明する。鉄道車両１０がリーダ４Ａ〜Ｄを通過すると、鉄道車両１０の多数の制輪子２０に夫々取り付けられた多数の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_nからの各信号がリーダ４Ａ〜Ｄにて時間間隔をあけて順番に読み取られる（ステップＳ１）。具体的には、先ず検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_n（ｎは自然数）の各ＲＦタグ３１〜３３からの信号（ＩＤ）が読み取れたら（ステップＳ２：ＹＥＳ）、車体ＲＦタグ３Ａからの信号（車体ＩＤ）がリーダ４Ｂにて読み取られる（ステップＳ３）。そして、データ処理装置５は、当該信号の車体ＩＤに変化があれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、その車体ＩＤと共に各制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_nの各ＲＦタグ３１〜３３のＩＤを保存し、図９に示す読取時間表５０を作成する（ステップＳ６）。当該信号の車体ＩＤに変化がなければ（ステップＳ４：ＮＯ）、車体ＩＤを更新したうえで（ステップＳ５）、ステップＳ６に進む。

このように、データ処理装置５は、複数の制輪子２０に夫々取り付けられた複数の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_n（ｎは自然数）の各ＲＦタグ３１〜３３からの各信号がリーダ４Ａ〜Ｄで読み取られた時間の順番に基づいて、各信号と各制輪子２０との間の対応関係を決定して読取時間表５０を作成する。即ち、データ処理装置５は、リーダ４Ａが最初に読み取った３つの信号を、先頭から１番目の輪軸（第１軸）の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ₁の各ＲＦタグ３１〜３３からの信号であると決定する。

そして、データ処理装置５は、それから時間をあけてリーダ４Ａが読み取った３つの信号を、先頭から２番目の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ₂の各ＲＦタグ３１〜３３からの信号であると決定する。以降も同様にして、データ処理装置５は、受信した信号が先頭から何番目の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_nからの信号であるかを決定する。このようにすれば、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_nの各ＲＦタグ３１〜３３と各制輪子２０のロケーションとの対応関係を予め把握しておく必要がなくなり、システムの導入及び管理を大幅に簡素化できる。

また、データ処理装置５は、車体ＲＦタグ３Ａ，Ｂからリーダ４Ｂで読み取られた信号のデータに基づいて、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_nの各ＲＦタグ３１〜３３からリーダ４Ａ〜Ｄで読み取られた各信号に対応する編成番号又は車両番号も決定して読取時間表５０を作成する。このようにすれば、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ_n〜Ｄ_nの各ＲＦタグ３１〜３３と編成番号又は車両番号との対応関係を予め把握しておく必要がなくなり、システムの導入及び管理を更に簡素化できる。

そして、データ処理装置５は、図９のＸ₁箇所に示すように参照ＲＦタグ３３からの信号に欠落があった場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、その制輪子摩耗検知ユニット２Ａ₄に異常（例えば、意図しない破損等）があるとして、エラーを発報する（ステップＳ８）。

また、データ処理装置５は、図９のＸ₂箇所に示すように制輪子摩耗検知ユニット２Ａ₈の限度摩耗検知ＲＦタグ３２からの信号に欠落があった場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、その制輪子の摩耗が摩耗限度２４に達したとして、制輪子交換を発報する（ステップＳ１０）。

図１０は、図１に示すサーバ６の摩耗特性解析のフローチャートである。以下、図１及び３を適宜参照しながら図１０の流れに沿って、サーバ６による制輪子２０の摩耗特性の解析について説明する。先ず、サーバ６では、解析対象とする制輪子に関する車体ＩＤ、左右位置及び軸位が指定される（ステップＳ１１）。そして、サーバ６は、指定の制輪子２０の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの各ＲＦタグ３１〜３３の取得データを読取時間表５０から抽出する（ステップＳ１２）。

そして、サーバ６は、指定の制輪子２０の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの各ＲＦタグ３１〜３３のＩＤの組合せを最初に検知した時刻ｔ１を抽出する（ステップＳ１３）。次いで、その指定の制輪子２０の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの初期摩耗検知ＲＦタグ３１からの信号（ＩＤ）が最初に欠落した時刻ｔ２を抽出する（ステップＳ１４）。

そして、サーバ６は、指定の制輪子２０の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの各ＲＦタグ３１〜３３のＩＤの組合せを最初に検知した時点ｔ１と、その時点ｔ１よりも後においてその指定の制輪子２０の制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの初期摩耗検知ＲＦタグ３１からの信号（ＩＤ）が最初に欠落した時点ｔ２との間の時間差Δｔ１（＝ｔ２−ｔ１）を算出し、制輪子２０の初期の制動面２１ａから初期摩耗検知ＲＦタグ３１の位置までの距離（基準摩耗量Ｌ）を時間差Δｔ１で除算することで摩耗速度Ｖ（＝Ｌ／Δｔ１）を算出する（ステップＳ１５）。

また、サーバ６は、初期摩耗検知ＲＦタグ３１の位置から摩耗限度２４の位置までの距離Ｌ２を摩耗速度Ｖで除算することで、制輪子２０の摩耗が摩耗限度２４に達するまでの残寿命時間Ｔ_rem（＝Ｌ２／Ｖ）を求める（ステップＳ１５）。これによれば、サーバ６が、制輪子２０の摩耗が摩耗限度２４に至る前に制輪子交換の作業計画を事前に作成して制輪子の保守管理者に送信することができ、保守作業の効率が向上する。

また、制輪子摩耗検知ユニット２Ａは、制輪子２０の車幅方向外側を向いた外側面２０ａに取り付けられ、制輪子摩耗検知ユニット２Ｂは、制輪子２０の車幅方向内側を向いた内側面２０ｂに取り付けられている。更に、制輪子摩耗検知ユニット２Ａは、制輪子２０の周方向一方側（下側）の位置に取り付けられ、制輪子摩耗検知ユニット２Ｂは、制輪子２０の周方向他方側（上側）の位置に取り付けられる。

サーバ６は、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの各初期摩耗検知ＲＦタグ３１からリーダ４Ａ，Ｂが読み取る各信号が最初に欠落した各時刻のうち早い方の時刻ｔ２と、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの各初期摩耗検知ＲＦタグ３１からリーダ４Ａ，Ｂが読み取る各信号が最初に欠落した各時刻のうち遅い方の時刻ｔ３との間の時間差Δｔ２（＝ｔ３−ｔ２）から、制輪子２０の車幅方向及び周方向の偏摩耗量Δｈ１（＝Ｖ・Δｔ２）を求めると共に、その偏摩耗速度ΔＶ１（＝Δｈ１／Ｌ）を求める（ステップＳ１６）。

制輪子摩耗検知ユニット２Ａ及び制輪子摩耗検知ユニット２Ｂを前記のような位置に取り付けることで、１つの制輪子２０あたりの制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，２Ｂの数の増加を抑制しながらも、制輪子２０の車幅方向及び周方向における偏摩耗の傾向把握が可能になる。また、制輪子２０の摩耗が摩耗限度まで達したときも前記同様に、制輪子摩耗検知ユニット２Ａの限度摩耗検知ＲＦタグ３２の破損時期と制輪子摩耗検知ユニット２Ｂの限度摩耗検知ＲＦタグ３２の破損時期とから制輪子２０の偏摩耗量及び偏摩耗速度が求められる。なお、制輪子摩耗検知ユニット２Ａに対して同一面上の周方向反対側の位置に設ける制輪子摩耗検知ユニットと、制輪子摩耗検知ユニット２Ａに対して車幅方向反対面の周方向同一位置に設ける制輪子摩耗検知ユニットとを用い、車幅方向の偏摩耗と周方向の偏摩耗とを別々に検出してもよい。

そして、サーバ６は、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの初期摩耗検知ＲＦタグ３１からリーダ４Ａ，Ｂが最初に信号を読み取った時刻ｔ１と、制輪子摩耗検知ユニット２Ａ，Ｂの何れかの限度摩耗検知ＲＦタグ３２からリーダ４Ａ，Ｂが読み取る信号が最初に欠落した時点ｔ４との間の時間差Δｔ３を算出し、その時間差Δｔ３を制輪子２０のトータル寿命Ｔ_totalとしてデータベース７に保存する（ステップＳ１７）。

また、サーバ６は、リーダ４Ａ〜Ｄから受信した各データ及びその各データに基づく前述した演算結果の過去情報をデータベース７に保存する。そして、サーバ６は、前述した残寿命時間Ｔ_remを求める際には、データベース７に保存された過去情報に基づいて残寿命時間Ｔ_remを補正する。一例として、過去情報が、車種の特性により通常よりも速く摩耗する傾向が把握されている場合には、残寿命時間Ｔ_remを短縮するように補正する。他例として、過去情報が、冬季は夏季よりも遅く摩耗する傾向が把握されている場合には、冬季には夏季よりも残寿命時間Ｔ_remを延ばすように補正する。このように個別要因を反映した過去の実績を利用した補正を行うことで、高精度な寿命推定を行うことが可能となる。

また、サーバ６は、１つの制輪子摩耗検知ユニット２Ａの初期摩耗検知ＲＦタグ３１（又は限度摩耗検知ＲＦタグ３２）からリーダ４Ａが読み取る信号が欠落した後に、同一の初期摩耗検知ＲＦタグ３１（又は限度摩耗検知ＲＦタグ３２）から正常に信号が読み取られた場合には、その初期摩耗検知ＲＦタグ３１（又は限度摩耗検知ＲＦタグ３２）からの信号の読み取りの欠落が誤りであると判定する。これにより、初期摩耗検知ＲＦタグ３１（又は限度摩耗検知ＲＦタグ３２）からの信号の欠落が、一時的要因（例えば、雨）によるものである場合に、サーバ６が当該信号の欠落の情報を訂正し、初期摩耗検知ＲＦタグ３１（又は限度摩耗検知ＲＦタグ３２）が未だ破壊されていないと把握することができる。

なお、前述した実施形態では、データ処理装置５が読取時間表を作成してサーバ６が摩耗特性を解析することで、読取時間表の作成と摩耗特性の解析とを別々のロケーションに分散させたが、データ処理装置５又はサーバ６の何れか一方のみが読取時間表の作成と摩耗特性の解析との両方を行ってもよい。即ち、読取時間表の作成と摩耗特性の解析とを行うコンピュータがあればよい。

（第１変形例）
図１１は、第１変形例の制輪子摩耗検知ユニット１０２を示す図５相当の図面である。図１１に示すように、制輪子摩耗検知ユニット１０２では、初期摩耗検知ＲＦタグ３１、限度摩耗検知ＲＦタグ３２及び参照ＲＦタグ３３のうち制輪子２０に対向する裏面に、制輪子２０に貼り付けられる接着層が形成され、ベースシート１３４の裏面には、各ＲＦタグ３１〜３３の表面に着脱自在に貼り付けられる粘着層が形成されている。制輪子摩耗検知ユニット１０２を制輪子２０に貼り付ける前の保管時には、各ＲＦタグ３１〜３３の裏面の接着層は剥離紙（図示せず）により保護されている。

この構成によれば、ベースシート１３４と共に各ＲＦタグ３１〜３３の裏面を制輪子２０に貼り付けた後に、ベースシート１３４を各ＲＦタグ３１〜３３から剥がして取り除くことができる。よって、制輪子２０の摩耗により第１又は第２摩耗検知ＲＦタグ３１，３２が破壊されるときの荷重がベースシート１３４を介して参照ＲＦタグ３３に伝達されることを確実に防止できる。

（第２変形例）
図１２は、第２変形例の制輪子摩耗検知ユニット２０２を示す平面図である。図１２に示すように、制輪子摩耗検知ユニット２０２では、ベースシート３４上において、各ＲＦタグ３１〜３３は、その長手方向が制輪子２０の厚さ方向に向くように配置されている。これによれば、制輪子２０の周方向において各ＲＦタグ３１〜３３の位置を互いにずらし、制輪子２０の厚さ方向において各ＲＦタグ３１〜３３同士を重ねるように配置することが可能となる。よって、制輪子摩耗検知ユニット２０２は、厚さ方向寸法の小さい制輪子に適用しやすい。

（第３変形例）
図１３は、第３変形例の制輪子摩耗検知ユニット３０２Ａ，３０２Ｂを制輪子２０に取り付けた状態を車両長手方向から見た正面図である。図１３に示すように、制輪子摩耗検知ユニット３０２Ａ，３０２Ｂが制輪子２０に取り付けられた状態において、各ＲＦタグ３１〜３３の通信面の法線が鉛直方向下向き成分を有するように構成されている。例えば、各ＲＦタグ３１〜３３は、ベースシート３４に対して所定の角度（例えば、９０°）を形成するように固定されている。この構成によれば、各ＲＦタグ３１〜３３から信号を読み取るリーダ４Ａ，４Ｂが制輪子２０よりも低い位置に設置された場合に、良好な感度で信号を読み取ることができる。

１ 制輪子摩耗検知システム
２Ａ〜Ｄ，１０２，２０２，３０２Ａ，３０２Ｂ 制輪子摩耗検知ユニット
３ 車体ＲＦタグ
４Ａ〜Ｄ リーダ
５ データ処理装置（コンピュータ）
６ サーバ（コンピュータ）
７ データベース
１０ 鉄道車両
２０ 制輪子
２１ａ 制動面
２４ 摩耗限度
３１ 初期摩耗検知ＲＦタグ
３２ 限度摩耗検知ＲＦタグ
３３ 参照ＲＦタグ
３４ ベースシート
３５ 第１破断予定部
３６ 第２破断予定部
３７ 目盛

Claims (12)

1. 鉄道車両用踏面ブレーキの制輪子に取り付けられ、前記制輪子の摩耗を検知するユニットであって、
   前記制輪子の摩耗限度又は前記摩耗限度よりも制動面側の位置に取り付けられる少なくとも１つの摩耗検知ＲＦタグと、
   前記制輪子の前記摩耗限度を超えた位置に取り付けられる参照ＲＦタグと、を備える、鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
2. 前記制輪子の側面に取り付けられる制輪子摩耗検知ユニットであって、
   前記少なくとも１つの摩耗検知ＲＦタグ及び前記参照ＲＦタグが互いに前記制輪子の厚み方向の異なる位置設けられたベースシートを更に備える、請求項１に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
3. 前記ベースシートの表面に、前記摩耗検知ＲＦタグ及び前記参照ＲＦタグが設けられ、
   前記ベースシートの裏面に、前記制輪子に貼り付けられる接着層が形成されている、請求項２に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
4. 前記ベースシートは、耐熱性シートである、請求項３に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
5. 前記ベースシートには、前記摩耗検知ＲＦタグと前記参照ＲＦタグとの間に破断予定部が形成されている、請求項３又は４のいずれか１項に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
6. 前記摩耗検知ＲＦタグ及び前記参照ＲＦタグの裏面に、前記制輪子に貼り付けられる接着層が形成され、
   前記ベースシートの裏面には、前記摩耗検知ＲＦタグ及び前記参照ＲＦタグの表面に着脱自在に貼り付けられる粘着層が形成されている、請求項２に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
7. 前記ベースシートには、前記制輪子の厚さ方向に並ぶ目盛が付されている、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
8. 前記少なくとも１つの摩耗検知ＲＦタグは、前記制輪子の前記摩耗限度よりも前記制動面側の位置に取り付けられる第１摩耗検知ＲＦタグと、前記制輪子の前記摩耗限度の位置に取り付けられる第２摩耗検知ＲＦタグとを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
9. 前記参照ＲＦタグの識別番号は、第１法則に従って決められる番号であり、
   前記摩耗検知ＲＦタグの識別番号は、前記第１法則とは異なる第２法則に従って決められる番号である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
10. 前記摩耗検知ＲＦタグ及び前記参照ＲＦタグの通信面の法線は、前記制輪子に取り付けられた状態で鉛直方向下向き成分を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニット。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の複数の制輪子摩耗検知ユニットを備える制輪子摩耗検知ユニットセットであって、
    前記複数の制輪子摩耗検知ユニットは、第１制輪子摩耗検知ユニット及び第２制輪子摩耗検知ユニットを含み、
    前記第１制輪子摩耗検知ユニットは、前記制輪子の周方向一方側の位置に取り付けられ、
    前記第２制輪子摩耗検知ユニットは、前記制輪子の周方向他方側の位置に取り付けられる、鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニットセット。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の複数の制輪子摩耗検知ユニットを備える制輪子摩耗検知ユニットセットであって、
    前記複数の制輪子摩耗検知ユニットは、第１制輪子摩耗検知ユニット及び第２制輪子摩耗検知ユニットを含み、
    前記第１制輪子摩耗検知ユニットは、前記制輪子の車幅方向一方側の面に取り付けられ、
    前記第２制輪子摩耗検知ユニットは、前記制輪子の車幅方向他方側の面に取り付けられる、鉄道車両の制輪子摩耗検知ユニットセット。

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