JPH0329603B2

JPH0329603B2 -

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Publication number: JPH0329603B2
Application number: JP61004075A
Authority: JP
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1991-04-24
Also published as: JPS62163810A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は空気入りタイヤによつて軌道上を走
行する車両のタイヤパンクを検知するタイヤパン
ク検知装置に関するものである。

（従来技術）従来、軌道車両におけるタイヤパンク検知装置
として、 (イ) 例えば特公昭58−51483号公報に示されてい
るように、タイヤの内圧低下に伴つて生じるタ
イヤトレツド部の接地長さの増大を検知する方
式をとるもの(ロ) タイヤの荷重ピーク値の変化
を検知する方式をとるものが知られている。

しかし、上記(イ)のタイヤ接地長さを検知する方
式の場合は、計測時間が10〜200msと広いにもか
かわらず、内圧低下検知としてそれの20％程度の
差を読取る必要があるため、荷重検知器および増
幅器には高精度、高分解能、高安定性のものが要
求される。このため、装置が複雑かつ高価となる
欠点がある。また、タイヤ接地長さのみを検知す
るこの方式では、その接地長さの増加が、パンク
によるものか、輪重の増加によるものかの判別が
しにくく、正確な対応ができない。

さらに荷重検知器からの信号を取出すトリガー
レベルが判定のための要素となつているために荷
重レベルは充分な低い値に設定する必要がある。

一方、(ロ)の荷重ピーク値のみを検出する方式で
は、タイヤのパンクと、単なる輪重の減少との混
同のおそれがあり、やはり正確な対応ができな
い。

また、上記(イ)，(ロ)両方式の組合わせ論理方式を
とつたものとして、例えば特開昭59−202913号公
報に示さるように、荷重検知器からの荷重信号を
受けてそれが正常タイヤにより波形か、パンクし
たタイヤによる波形かを判別するようにしたもの
も知られている。この場合は、信号処理をスター
トさせるために、あるレベルで荷重信号をトリガ
ーとしてタイヤが存在することを判定する必要が
あるため、そのレベルはパンク時に確実に動作さ
せられるように十分に低い値に設定する必要があ
る。ところが、低いトリガーレベルで信号処理を
スタートさせる場合には、所定のタイヤ以外の異
物、例えば作業用台車、点検車、作業者等が載つ
ても信号処理がスタートし、当然荷重信号の波形
は正常なタイヤと異なることになるため、誤検
知、誤警報となつて大きな障害となる。また車両
が通過中に発生する振動によつても誤動作するお
それがある。このような理由のために、トリガー
レベルを実質的に低くすることができず、そのた
めパンク検知の確実性の確保や高精度化が困難と
なつている。

（発明の目的）この発明はこのような従来の欠点を解消するた
めになされたものであり、信号処理の基礎となる
トリガーレベルを充分に低い値に設定してパンタ
検知の確実性や高精度化を実現し、しかも異物に
よる誤動作を確実に防止することができるタイヤ
パンク検知装置を提供するものである。

（発明の構成）この発明は、同軸左右両側の空気入りタイヤに
よる荷重を検知する荷重検知器と、この荷重検知
器からの信号のうちタイヤパンク時の最小荷重付
近に設定された第１レベル以上の第１信号を取出
す第１の信号発生手段と、上記荷重検知器からの
信号のうちタイヤパンク時のピーク荷重の最小値
より小さく異物の最大荷重より大きい範囲内に設
定された第２レベル以上の第２信号を取出す第２
の信号発生手段と、上記第１の信号発生手段から
の信号を処理してタイヤパンクを判定、表示する
判定、表示手段と、上記第１信号の発生中に第２
信号が発生しない場合に第１信号の処理を中止さ
せるリセツト信号発生回路とを有するものであ
る。

上記構成では、充分に低いレベルの第１信号に
よつて信号処理を開始するようにしているため
に、確実かつ高精度にタイヤパンク検知を行うこ
とができ、しかもタイヤパンクのピーク値の最小
値より大きな信号が発生しない場合には第１信号
の処理を中止するようにしているために、誤動作
を確実に防止することができる。

（実施例）第１図において、１は同軸左右両側の空気入り
タイヤのうち例えば左側タイヤによる荷重を検知
する左側荷重検知器、２は同右側タイヤによる荷
重を検知する右側荷重検知器で、この両検知器
１，２としては荷重信号を時系列的に取出すこと
ができるセンサであればよく、通常はロードセ
ル、感圧スイツチ、圧電素子等を用い、これを車
両軌道のタイヤ転走面に設置して用いる。この両
検知器１，２は、両側タイヤの内圧が正常の場合
には、第２図Ａ，Ｂに示すようにタイヤ接地長さ
t₁，t₂および荷重ピーク値p₁，p₂ともに大差のな
いほぼ同様な波形信号Ａ，Ｂを出力する。これに
対し、異常な（パンク状態の）タイヤの場合に
は、異常タイヤ側の検知信号に大きな変化が生じ
る。第２図Ｃ〜Ｅには右側タイヤのパンクによつ
て右側検知器２の出力信号に変化が生じた場合を
示している。Ｃはパンク当初等の、タイヤに内蔵
あるいは同軸に取付けられた補助輪がまだ検知器
２に接触しない程度のタイヤ内圧が保たれた状態
での出力信号B₁を示している。このときの出力
信号B₁は、正常信号（左側検知器１の出力信号）
Ａと比較して、タイヤ接地長さt₂が大きく、かつ
荷重ピーク値p₂が小さくなる。またＤはこれより
内圧低下が進んで補助輪が検知器２に当り、これ
によつてタイヤ通過の中間部で荷重ピーク値p₂が
突出し、正常なピーク値であるp₁にほぼ相当する
出力信号B₂を示し、Ｅは補助輪による荷重伝達
がさらに増大して上記荷重ピーク値p₂の突出量が
増加した出力信号B₃を示している。

このような両検知器１，２からの出力信号は、
第１図の波形合成器３によつて引算となるように
合成される。この合成器３による合成波形を第２
図に対応して第３図に示している。第２図Ａ，Ｂ
のタイヤ正常域では、第３図Ａ，Ｂに示すよう
に、左タイヤ側信号Ａと右タイヤ側信号Ｂのタイ
ヤ接地長さt₁，t₂および荷重ピーク値p₁，p₂のわ
ずかの差によつて、この第２図の例の場合には、
ほぼ負側のみに信号Ｃ，Ｄが取出される。これに
対し右タイヤがパンクした第２図Ｃ〜Ｅの異常域
では、第３図Ｃ〜Ｅに示すように正，負両側に跨
る波形信号Ｅ，Ｆ，Ｇが取出される。

この波形合成器３からの出力信号Ｃ〜Ｇは、第
１図の正および負レベル比較器４，５に入力さ
れ、ここで、予め設定された正および負レベルの
基準値（第３図の＋Ｌ、−Ｌ）と比較され、合成
波形信号がこの基準値＋Ｌ，−Ｌを超える場合に、
第４図に示すようにその超える部分（回数）に対
応するパルス信号が出力される。すなわち、第３
図Ａ，Ｂの合成波形信号Ｃ，Ｄの場合には２個の
負側パルス信号C₁，C₂およびD₁，D₂が出力され
る。そして、パンク信号である第３図Ｃの合成波
形信号Ｅの場合には正側１個、負側２個、計３個
のパルス信号E₁，E₂，E₃，Ｄの合成波形信号Ｆ
の場合には正、負各２個、計４個のパルス信号
F₁〜F₄、Ｅの合成波形信号Ｇの場合には正側２
個、負側３個、計５個のパルス信号G₁〜G₅が出
力される。

上記のようにタイヤパンク時には、正，負レベ
ル比較器４，５から、合わせて３個以上のパルス
信号が出力される。このパルス信号は論理部１４
を通してカウンタ６，７に送られてカウンタ６，
７でカウントされ、ついで半定器８によつて上記
カウントされたパルス総数（合成波形が正，負の
基準値＋Ｌ，−Ｌを超える回数）と、予め設定さ
れた基準パルス数（２個）とを比較し、パルス数
がこの基準値を超える（３個以上）場合に異常
（パンク）と判定されて、後述するリセツト信号
Rsが入力されている間に、上記異常信号がこの
判定器８から表示灯等を備えた表示部９に入力さ
れる。なお、判定器８では、両カウンタ６，７の
双方からパルスが出力されたことを条件として異
常と判定し、一方のみからパルスが出力された場
合〔第４図Ａ，Ｂの場合等〕には、そのパルス数
が多くても異常とは判定しない。

また、第１図の荷重検知器１，２からの出力信
号Ａ，Ｂはトリガー回路１１，１２にも送られ、
この信号が所定のトリガーレベルL₁を超える場
に、第５図Ａ，Ｂに示パルス信号ａ，ｂが出力さ
れる。このレベル（第１レベル）L₁は、検知精
度を向上させるために、荷重検知器１，２の零点
の誤差に影響されない範囲で小さな値に設定され
ている。このパルス信号（第１信号）ａ，ｂは、
オア回路１３に入力されて、リセツト信号Ｒが出
力され、このリセツト信号Ｒが論理部１４に、比
較器４，５の出力信号とともに入力される。

論理部１４は、第６図に示すように、比較器
４，５の出力信号を一方の入力とするオア回路１
５，１６と、この信号を反転させるノツト回路１
７，１８と、このノツト回路１７，１８およびオ
ア回路１５，１６の出力信号を入力する第１アン
ド回路１９，２０と、さらにこのアンド回路１
９，２０の出力信号と前記リセツト信号とのアン
ドをとる第２アンド回路２１，２２とからなつて
いる。なお、第２アンド回路２１，２２の出力信
号は、オア回路１５，１６にも入力される。こに
論理部１４は、基本原理として、合成波形の、 (イ) 正基準値＋Ｌ超え→負基準値−Ｌ超え (ロ) 負基準値−Ｌ超え→正基準値＋Ｌ超えの相互の挙動をカウントするものである。すなわ
ち比較器４のみから信号が発生している場合に
は、その信号はオア回路１５を通つてアンド回路
１９に送られ、この際アンド回路１９には比較器
５からの信号がないために、ノア回路１７側がオ
ンとなつて、第１アンド回路２１に信号が送ら
れ、ここではリセツト信号Ｒも送られているため
に、カウンタ６へ信号が送られる。同様に比較器
５のみから信号が発生している場合にはカウンタ
７へ信号が送られる。

上記論理部１４の出力信号は、カウンタ６，７
および加算回路２３を経て判定部８に取り込まれ
る。またカウンタ６，７の出力および上記リセツ
ト信号Ｒは比較器２４に入力され、正、負いずれ
の側の入力パルス数が多いかによつてパンクタイ
ヤが右か左かが判別される。

また上記検知器１，２からの信号Ａ，Ｂは、ト
リガー回路３１，３２にも送られ、この信号が所
定のトリガーレベルL₂を越える場合に、その信
号がアンド回路３３に送られる。このレベル（第
２レベル）L₂は第７図に示すように、パンク時
の荷重ピーク値（第２図の信号B₁，B₂のピーク
値）のうちの予想される最小値と、異物により発
生する最大荷重との中間に設定されている。上記
L₂以上の信号（第２信号）がトリガー回路３１，
３２の両方から送られた場合に、アンド回路３３
から信号Ｐがリセツト信号発生回路３４に送ら
れ、ここからリセツト信号Rsが上記比較器２４
および判定器８に送られる。またリセツト信号発
生回路３４には上記オア回路１３からのリセツト
信号Ｒも入力される。

リセツト信号発生回路３４は、第８図に示すよ
うに構成されている。すなわちアンド回路３３か
らの信号Ｐを一方の入力とするオア回路３５と、
この信号を一方の入力とするアンド回路３６と、
この信号Ｘを入力するオフデイレイ３７と、この
信号Ｙを一方の入力とするオア回路３８と、この
信号を一方の入力とするアンド回路３９と、上記
オア回路１３からの信号を入力とするノツト回路
４０とを有し、このノツト回路４０の出力はアン
ド回路３９の他方に入力れ、またアンド回路３９
の出力はオア回路３８の他方に入力され、さらに
アンド回路３６の出力はオア回路３５の他方に入
力されるように構成されている。上記オフデレイ
３７は論理素子の動作をある時間だけ保持するた
めのものであり、ハードウエアとしては、コンデ
ンサと抵抗とを用いた回路素子、ないしはオデイ
レイタイマを用いて構成すればよい。なお、その
保持時間tdは次段の論理素子を動作させるのに必
要なだけでよく、通常数msec〜数＋msecであ
る。

第９図はリセツト信号発生系の動作を示し、タ
イヤの検知によりL₁のトリガーレベルを越える
リセツト信号Ｒが発生し、ついでL₂のトリガー
レベルによる信号Ｐが発生する。この信号ＲとＰ
との発生によりアンド回路３６からの信号Ｘによ
りオフデイレイ３７がオンとなり、直ちにその出
力側もオンとなつて出力Ｙがオア回路３８に送ら
れる。この時、アンド回路３９の他方の入力側に
はノツト回路４０によつて信号が送られていない
ためにアンド回路３９から出力は発生しない。タ
イヤが通過してＲがオフになるとノツト回路４０
によつてアンド回路３９の他方がオンにされ、こ
の際一方の入力側もオフデイレイ３７によつて出
力Ｙが一定時間保持されているために、アンド回
路３９は入力Ｘのオフ後、一定時間だけオン状態
に保たれる。このためアンド回路３９がオンとな
つてリセツト信号Rsが出力され、この出力時間
Tsだけ上記比較器２４および加算回路２３がカ
ウンタ６，７からの信号の処理を行う。このよう
にレベルL₁以上の検知信号があつても、タイヤ
の通過を示す検知信号（レベルL₂を越えた信号）
が発発生した場合のみタイヤの通過信号として処
理するようにしているために、異物による誤動作
は確実に防止することができる。

また、この発明は補助輪をもたないタイヤ車両
にも適用することができる。この場合には、第２
図〜第４図のＣの信号によつてタイヤパンクを判
定することとなる。

なお、タイヤパンクが車両の何番目の車軸に存
在するかについては、例えば検知器１，２のタイ
ヤ検知信号に基づいて通過車軸数をカウンタによ
つて計数してこのカウント信号を表示部９に送る
こと等によつて判別することができる。また、カ
ウンタ６，７および判定器８のリセツトは、検知
器１，２のタイヤ検知信号に基づいて、左右のタ
イヤの通過完了を条件として行なうことができ
る。

第１０図はこの発明の別の実施例を示し、同一
の装置が左右のタイヤについて別々に構成されて
いる。１は左側または右側の空気入りタイヤによ
る荷重を検知する荷重検知器で、この荷重検知器
１からの荷重信号を第１１図に示している。同図
において、Ａに示す信号Ａがタイヤ内圧正常時の
信号、Ｂ〜Ｄに示す信号B₁〜B₃がタイヤ内圧異
常時（パンク時）の信号をそれぞれ示す。第１１
図Ｂの異常信号B₁は、パンク当初等の、タイヤ
に内蔵され、あるいは同軸に取付けられた補助輪
がまだ検知器１に接触しない程度のタイヤ内圧が
保たれた状態での出力信号を示している。このと
きの異常信号B₁は、正常信号Ａと比較して、タ
イヤ接地時間Tbが長く、かつ荷重ピーク値Pbが
小さくなる。Taは正常信号Ａのタイヤ接地時間、
Paは正常タイヤの荷重ピーク値を示す。また、
第１１図Ｃに示す異常信号B₂は、内圧低下が進
んで補助輪が検知器１に当たり、これによつてタ
イヤ通過の中間部で荷重ピーク値Pbが突出した
状態の信号を示し、Ｄの異常信号B₃は、補助輪
による荷重伝達がさらに増大して上記荷重ピーク
値Pbの突出量が増加した状態の信号を示してい
る。

ここで、各異常信号B₁〜B₃に共通の現象とし
て、（）タイヤ接地時間Tbが正常の場合の接地
時間Taよりも長くなること（）タイヤパンク時に、補助輪がまだ荷重を
負担しない第１１図Ｂの信号B₁における荷
重ピーク値Pbとなるタイヤ内圧の最大値（タ
イヤ内圧異常レベル）L₃以上の信号の継続時
間t₃が、正常の場合の継続時間t₃よりも短くな
ること〔第１１図Ｂの異常信号B₁では零と
なる〕の二点が挙げられる。したがつて、タイヤパンク
時特有のこの荷重波形特性を把握することによつ
てタイヤパンクをとらえることができる。

そこでこの装置においては、上記特性を把握す
るために、荷重検知器１からの荷重信号を、ま
ず、第１０図の第１および第２両トリガ回路５
２，５３に入力し、ここで上記タイヤ荷重検知レ
ベルL₁以上の信号と、タイヤ内圧異常レベルL₃
以上の信号とに分け、この両信号それぞれの継続
時間をタイマ（時間計測手段）５４，５５で計測
するようにしている。

すなわち、第１トリガ回路５２のトリガレベル
は、タイヤ荷重を検知したことを示す基礎レベル
L₁に設定している。したがつて、タイヤ内圧の
正常、異常に関係なく、タイヤ荷重の検知信号が
あればタイマ５４がトリガされる。一方、第２ト
リガ回路５３のトリガレベルは、前記タイヤ内圧
異常レベルL₃に設定され、上記基礎レベルL₁以
上の信号（以下、基礎信号と称す）のうち、この
異常レベL₃以上の信号（以下、高レベル信号と
称す）のみによつてタイマ５５がトリガされる。
こうして、このタイマ５４，５５によつて基礎信
号および高レベル信号の継続時間t₁，t₃が計測さ
れる。第１２図Ａ〜Ｄにはこの計測される時間の
長さを示しており、タイマ５４，５５からはこれ
に対応し電圧や計時カウント数としての出力信号
が出力される。これらの時間の長さは、第１１図
Ａ〜Ｄの荷重信号ＡおよびB₁〜B₃と対応してい
る。これら出力信号、すなわち計測された信号継
続時間（以下、これらを計測時間と称す）t₁，t₃
の信号は演算部５６に入力され、ここで、両計測
時間t₁，t₃の比、すなわち基礎信号の計測時間t₁
に占める高レベル信号の計測時間t₃の割合が演算
される。

この計測時間の比t₃／t₁は、第１１図Ａの正常
信号Ａの場合に１に近い最大の値となり、異常信
号B₁〜B₃の場合に小さくなる。すなわち、第１
１図Ｂの異常信号B₁の場合は、高レベル信号の
計測時間t₃そのものが零（タイヤによつては零に
近い値）となつて上記比t₃／t₁の値は零（もしく
はほぼ零）となり、Ｃ，Ｄの異常信号B₂，B₃の
場合はこれよりも大きいが正常の場合よりは遥か
に小さい値（実験によると0.2〜0.3）となる。

また上記検知器１からの信号は、トリガー回路
４１に送られ、この信号が所定のトリガーレベル
L₂を越える場合に、その信号がアンド回路４３
に送られる。同様に図示しない左右の反対側の荷
重検知器からの信号もトリガー回路を通してアン
ド回路４３の他方の側に送られる。このレベル
L₂も上記同様に第７図に示すパンク時の荷重ピ
ーク値のうちの予想される最小値と、異物により
発生する最大荷重との中間に設定されている。上
記L₂以上の信号がトリガー回路の両方から送ら
れた場合に、アンド回路４３から信号Ｐがリセツ
ト信号発生回路４４に送られ、ここからリセツト
信号Rsが上記比較器５７に送られ、その間だけ
比較器５７に処理をさせる。

演算部５６の出力値（t₃／t₁の値）は、比較器
５７に入力され、ここで予め設定された基準値Ｓ
（例えば0.3以上）と比較され、出力値が基準値Ｓ
より小さい場合に、この比較器５７からタイヤ内
圧の異常を示す信号が、表示灯等を備えた表示部
８に入力されて、タイヤのパンクが表示される。
なお、この比較器５７による信号の処理も上記同
様にリセツト信号Rsが入力されている間だけ行
われ、リセツト信号Rsも上記第８図および第９
図に示したものと同様に入力される。

上記の機能はコンピユータによるソフト上で行
うことも可能であり、その場合の処理の例を第１
３図に示している。同図において、次列車の波形
入力によりステツプS₁で軸カウントＮ＝Ｏとさ
れ、その信号がレベルL₁を越えたか歪かがステ
ツプS₂で判別され、越えていればステツプS₃でt₁
の計時スタートをし、ついでステツプS₄でレベル
L₂を越えたか歪かを判別する。レベルL₂を越え
ていれば、所定の車両であるから、ステツプS₅で
軸カウントしてＮ＝Ｎ＋１とし、ステツプS₆でレ
ベルL₁より低下したか歪かを判別し、低下して
いれば車両が通過したことになるからステツプS₇
でt₁の計時をストツプして列車通過検知の処理ま
たはパンク検知の処理を行う。なお、ステツプS₂
でレベルL₁を越えていいなければ、ステツプS₂
での処理を繰返す。またステツプS₄でレベルL₂
を越えない場合は所定の車両でないから、ステツ
プS₈でレベルL₁より低下したか歪かを判別し、
低下していなければステツプS₄に戻り、低下して
いればステツプS₉で処理のリセツトを行い、ステ
ツプS₂に戻る。上記方法においては、オフデイレ
イが不要となり、YES，NOの判定論理によつて
処理することができるという利点がある。

（発明の効果）以上説明したように、この発明は充分に低いレ
ベルの第１信号によつて信号処理を開始するよう
にしているために、確実かつ高精度にタイヤパン
ク検知を行うことができ、しかもタイヤパンクの
ピーク値の最小値より大きな第２信号が発生しな
い場合には第１信号の処理を中止するようにして
いるために、誤動作を確実に防止することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、
第２図Ａ〜Ｅは荷重検知器の出力波形図、第３図
Ａ〜Ｅはその出力に対応する合成波形図、第４図
Ａ〜Ｅは正、負レベル比較器からの出力波形図、
第５図は第１図の論理部の回路構成図、第６図Ａ
〜Ｃはトリガー回路の出力波形図、第７図は高低
のトリガーレベルの説明図、第８図は第１図のリ
セツト信号発生回路の回路図、第９図はリセツト
信号発生系の動作説明図、第１０図はこの発明の
別の実施例を示すブロツク図、第１１図〜Ｄはこ
の装置における検知器の出力波形図、第１２図Ａ
〜Ｄはその出力に対応する信号の説明図、第１１
３図は検知信号をソフト上で処理する例を示すフ
ロータチヤートである。１，２……荷重検知器、９……表示部、１１，
１２，３１，３２，４１……トリガー回路、２３
……判定器、２４，５７……比較器、３４，４４
……リセツト信号発生回路、L₁……第１レベル、
L₂……第２レベル、Ｒ，Rs……リセツト信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１同軸左右両側の空気入りタイヤによる荷重を
検知する荷重検知器と、この荷重検知器からの信
号のうちタイヤパンク時の最小荷重付近に設定さ
れた第１レベル以上の第１信号を取出す第１の信
号発生手段と、上記荷重検知器からの信号のうち
タイヤパンク時のピーク荷重の最小値より小さく
異物の最大荷重より大きい範囲内に設定された第
２レベル以上の第２信号を取出す第２の信号発生
手段と、上記第１の信号発生手段からの信号を処
理してタイヤパンクを判定、表示する判定、表示
手段と、上記第１信号の発生中に第２信号が発生
しない場合に第１信号の処理を中止させるリセツ
ト信号発生回路とを有することを特徴とするタイ
ヤパンク検知装置。