車體傾斜控制裝置的異常檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使鐵道車輛的車體傾斜的車體傾斜控制裝置的異常檢測方法。
【背景技術】
[0002] 作為改善正在通過軌道的曲線區(qū)間的鐵道車輛的乘坐舒適性的裝置，已知有車體 傾斜控制裝置。車體傾斜控制裝置通過控制針對配置在車輛所具有的車體與一對轉(zhuǎn)向架之 間的四個空氣彈簧的供排氣來使車體傾斜。
[0003] 具體地說，在車輛正在通過軌道的曲線區(qū)間時，車體傾斜控制裝置對外軌側(cè)配置 的空氣彈簧供氣來升高該空氣彈簧的高度、且使內(nèi)軌側(cè)配置的空氣彈簧排氣來降低該空氣 彈簧的高度。由此，使車體朝向曲線區(qū)間的內(nèi)側(cè)傾斜。
[0004] 例如，專利文獻1(專利第5182239號公報)提出了一種車體傾斜控制裝置，該車體 傾斜控制裝置在各空氣彈簧中具備滑閥型流量比例閥、供氣側(cè)斷流閥（電磁閥）以及排氣側(cè) 斷流閥（電磁閥）?；y型流量比例閥使滑閥滑動來改變其停止位置，由此控制針對各空氣 彈簧的供排氣流量。供氣側(cè)斷流閥被設置在將滑閥型流量比例閥和氣壓源(初壓箱)連接的 配管，控制向滑閥型流量比例閥的供氣。排氣側(cè)斷流閥被設置在將滑閥型流量比例閥和排 氣口連接的配管，控制從滑閥型流量比例閥的排氣。
[0005] 在此，關于專利文獻1所記載的車體傾斜控制裝置所進行的空氣彈簧的供排氣的 異常，特別成問題的是成為排氣側(cè)斷流閥保持關閉的狀態(tài)。如上所述，在車輛正在通過軌道 的曲線區(qū)間時，車體傾斜控制裝置對外軌側(cè)配置的空氣彈簧供氣來提高該空氣彈簧的高 度，由此使車體傾斜。因而，當產(chǎn)生了排氣側(cè)斷流閥保持關閉的狀態(tài)時，無法從外軌側(cè)配置 的空氣彈簧排氣，從而空氣彈簧的高度無法復原。其結(jié)果，在車輛通過軌道的曲線區(qū)間之 后，無法使車體恢復為水平。
[0006] 關于車體傾斜控制裝置的異常檢測，例如提出了一種專利文獻2(專利第5038615 號公報)所記載的方法。在專利文獻2所記載的方法中，在使用四個空氣彈簧的高度表示的 規(guī)定的式的值超過規(guī)定的閾值時，判定為發(fā)生了異常。
[0007] 根據(jù)專利文獻2所記載的方法，能夠檢測車體傾斜控制裝置發(fā)生了異常本身，但是 無法檢測四個空氣彈簧中的哪個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。因此，只有通過切換為使 用了車體傾斜控制裝置通常具備的差壓閥、LV閥的供排氣控制來使車體恢復為水平。然而， 這些閥一般流量小，因此使車體復原的動作非常慢。因此，乘客在左右的方向上感覺重力的 時間變長，乘坐舒適性大為損失。另外，由于無法檢測哪個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常， 因此實施修理時的作業(yè)變得煩雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠檢測哪個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常的車體 傾斜控制裝置的異常檢測方法。
[0009] 為了達到上述目的，本發(fā)明人進行了專門的研究。其結(jié)果，著眼于考慮一種狀態(tài)估 計模型，該狀態(tài)估計模型是創(chuàng)建模擬車體傾斜運動的車體傾斜運動模型、將作為檢測對象 的各空氣彈簧的供排氣的異常表現(xiàn)為虛擬增益、并將該虛擬增益作為狀態(tài)變量而附加到車 體傾斜運動模型而得到的數(shù)學模型。而且發(fā)現(xiàn)到，如果在該狀態(tài)估計模型中應用擴展卡爾 門濾波等狀態(tài)估計方法來估計虛擬增益，則能夠判定為與使其估計值小于規(guī)定的閾值的虛 擬增益對應的空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。
[0010]此外，在針對空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常的情況下，與車體相對于轉(zhuǎn)向架的傾 斜相比，車體相對于轉(zhuǎn)向架的高度(上下方向上的位置)更容易受到影響。這是因為，車體相 對于各轉(zhuǎn)向架的傾斜的動作受到作用于車體的扭力矩的影響，對于各轉(zhuǎn)向架來說是不獨立 的，但是車體的高度的動作對于各轉(zhuǎn)向架來說是獨立的。根據(jù)該觀點，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到，作 為用于檢測各空氣彈簧的供排氣的異常的車體傾斜運動模型，考慮以下一種模型即可:針 對將車輛沿前后進行二分割所得到的各半車輛(各轉(zhuǎn)向架），將針對在各轉(zhuǎn)向架配置的各空 氣彈簧的供排氣的流量指令值的平均值（即，針對車體的上下指令)作為輸入，將各空氣彈 簧的高度的平均值(即，車體的從轉(zhuǎn)向架起的高度)作為輸出。而且發(fā)現(xiàn)到，如果將針對該車 體傾斜運動模型中的各空氣彈簧的供排氣的流量指令值乘以上述虛擬增益、并將乘以虛擬 增益后的針對各空氣彈簧的供排氣的流量指令值的平均值作為車體傾斜運動模型的輸入， 則假設在一個虛擬增益的估計值小于規(guī)定的閾值的情況下，乘以該虛擬增益后的供排氣的 流量指令值對車體運動模型的輸入幾乎沒有貢獻，即能夠判定為與該虛擬增益對應的空氣 彈簧的供排氣發(fā)生了異常。
[0011] 本發(fā)明是基于上述見解而完成的。
[0012] 本發(fā)明的實施方式的異常檢測方法是一種車體傾斜控制裝置的異常檢測方法，該 車體傾斜控制裝置被設置在具有車體、在車體的前后方配置的一對轉(zhuǎn)向架以及在各轉(zhuǎn)向架 的左右方配置并支承車體的一對空氣彈簧的車輛，控制針對各空氣彈簧的供排氣來使車體 傾斜。該異常檢測方法包括以下步驟:針對一對轉(zhuǎn)向架分別創(chuàng)建狀態(tài)估計模型；以及異常檢 測步驟，使用狀態(tài)估計模型來檢測針對哪個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。狀態(tài)估計模型 是如下一種數(shù)學模型:在被輸入了用于指示針對一個空氣彈簧的供排氣的流量的第一流量 指令值的情況下，將第一流量指令值乘以作為狀態(tài)變量的第一虛擬增益，在被輸入了用于 指示針對另一個空氣彈簧的供排氣的流量的第二流量指令值的情況下，將第二流量指令值 乘以作為狀態(tài)變量的第二虛擬增益，與將乘以第一虛擬增益后的第一流量指令值和乘以第 二虛擬增益后的第二流量指令值進行平均而得到的值對應地輸出一對空氣彈簧的高度的 平均值。異常檢測步驟包括以下步驟:估計步驟，將對基于第一流量指令值控制了供排氣時 的一個空氣彈簧的高度進行觀測所得到的值和對基于第二流量指令值控制了供排氣時的 另一個空氣彈簧的高度進行觀測所得到的值的平均值用作狀態(tài)估計模型所輸出的值，來估 計第一虛擬增益的值以及第二虛擬增益的值；以及判定步驟，在估計出的第一虛擬增益的 值小于規(guī)定的閾值的情況下，判定為一個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常，在估計出的第二 虛擬增益的值小于規(guī)定的閾值的情況下，判定為另一個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。
[0013] 根據(jù)上述的異常檢測方法，估計與針對各空氣彈簧的供排氣的流量指令值相乘的 各虛擬增益的值，在存在其估計值小于規(guī)定的閾值的虛擬增益的情況下，判定為與該虛擬 增益對應的空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。即，在一個虛擬增益的估計值小于規(guī)定的閾值 的情況下，乘以該虛擬增益后的供排氣的流量指令值對空氣彈簧的高度控制的貢獻少，能 夠判定為與該虛擬增益對應的空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常。
[0014] 這樣，根據(jù)上述的異常檢測方法，能夠檢測哪個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常，因 此能夠提早進行使傾斜的車體恢復到水平的動作，并且還能夠容易地實施修理。
[0015] 在判定步驟中，優(yōu)選的是，在估計出的第一虛擬增益的值在規(guī)定的期間內(nèi)持續(xù)小 于規(guī)定的閾值的情況下，判定為一個空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常，在估計出的第二虛擬 增益的值在規(guī)定的期間內(nèi)持續(xù)小于規(guī)定的閾值的情況下，判定為另一個空氣彈簧的供排氣 發(fā)生了異常。
[0016] 在該情況下，能夠防止誤檢測空氣彈簧的供排氣的異常。其結(jié)果，能夠使檢測哪個 空氣彈簧的供排氣發(fā)生了異常的精度提高。
[0017] 優(yōu)選的是，車體傾斜控制裝置包括:第一流量比例閥，其控制向一個空氣彈簧的供 氣的流量以及從一個空氣彈簧的排氣的流量;第一供氣斷流閥，其將向一個空氣彈簧的供 氣開啟或關閉；第一排氣斷流閥，其將從一個空氣彈簧的排氣開啟或關閉；第二流量比例 閥，其控制向另一個空氣彈簧的供氣的流量以及從另一個空氣彈簧的排氣的流量;第二供 氣斷流閥，其將向另一個空氣彈簧的供氣開啟或關閉；以及第二排氣斷流閥，其將從另一個 空氣彈簧的排氣開啟或關閉。第一流量指令值包括:第一供氣流量指令值，其用于指示向一 個空氣彈簧的供氣的流量；以及第一排氣流量指令值，其用于指示從一個空氣彈簧的排氣 的流量。第二流量指令值包括:第二供氣流量指令值，其用于指示向另一個空氣彈簧的供氣 的流量；以及第二排氣流量指令值，其用于指示從另一個空氣彈簧的排氣的流量。第一虛擬 增益包括:第一供氣虛擬增益，其用于在被輸入了第一供氣流量指令值的情況下與第一供 氣流量指令值相乘；以及第一排氣虛擬增益，其用于在被輸入了第一排氣流量指令值的情 況下與第一排氣流量指令值相乘。第二虛擬增益包括:第二供氣虛擬增益，其用于在被輸入 了第二供氣流量指令值的情況下與第二供氣流量指令值相乘；以及第二排氣虛擬增益，其 用于在被輸入了第二排氣流量指令值的情況下與第二排氣流量指令值相乘。在狀態(tài)估計模 型中，與乘以第一供氣虛擬增益后的第一供氣流量指令值和乘以第一排氣虛擬增益后的第 一排氣流量指令值中的一方、以及乘以第二供氣虛擬增益后的第二供氣流量指令值和乘以 第二排氣虛擬增益后的第二排氣流量指令值中的一方的平均值對應地輸出一對空氣彈簧 的高度的平均值。在估計步驟中，將對基于第一供氣流量指令值或第一排氣流量指令值進 行了控制時的一個空氣彈簧的高度進行觀測所得到的值和對基于第二供氣流量指令值或 第二排氣流量指令