安全とエンジニアリングにおいて1世紀以上革新が続けられた結果、鉄道旅行は、最も安全な陸上交通手段の1つと広く考えられています。その歴史の代表的な一ページとして、1869年4月に発明家ジョージ・ウェスティングハウスがフェイルセーフ空気ブレーキシステムの特許を取得しました。これは、レールの安全性を変革し、今日でも広く使用されています。

鉄道ブレーキシステム

ウェスティングハウスのエアブレーキシステムの根本原理は、シンプルかつ非常に効果的です。ブレーキをかけるだけでなく、故障時に自動的に作動するために空気圧が使用されます。列車の各車両には、圧縮空気が充填された独自のリザーバーがあります。システムが全圧になると、ブレーキが解除されます。コンプレッサーの故障中や、車両が連結解除された場合など、圧力が低下するとブレーキが自動的に作動します。このメカニズムにより、列車は緊急事態下でも安全な停止状態となります。

現代の鉄道システムでは、エンジンのコンプレッサーは通常、メインリザーバーを125〜140psi（8.6〜9.7バール）に加圧します。その後、列車の長さと同じ長さのブレーキパイプが、一般的に貨物列車の場合は90psi、旅客列車の場合は110psiに加圧されます。列車オペレータがこの圧力を下げるためにブレーキハンドルを動かすと、各車両にリザーバーに保管されている空気を使用してブレーキをかけるよう信号を送ります。

重要なのは、この設計は安定した空気圧を維持することに依存しているということです。ホースの破裂などによる突然の落下は、緊急ブレーキの適用につながります。しかし、徐々に発生する漏れは緊急プロトコルをトリガーしない一方、システムの効率が大幅に低下します。このような小さな漏れは、エアコンプレッサの需要を増加させ、機械部品の寿命を短縮し、エネルギーコストを上昇させる可能性があります。時間が経つにつれて、ブレーキシステム内のより深刻な故障を示すことがあります。

多忙な車両基地の周囲騒音の中でこのような微妙な漏れを特定することは、複雑かつ困難課題です。小さな空気漏れの音響は、しばしば周囲の機械によってかき消されるため、従来の検出方法では時間がかかり、また信頼性が低いことも多くあります。

最新の漏れ検知：はじめにFLIR Si1-PD

この課題に対処するため、フリアーシステムズは、鉄道インフラに典型的な騒音の多い環境でも、圧縮空気の漏れを正確に検知するために設計された高度に洗練されたツールであるSi1-LDハンドヘルド音響カメラを開発しました。Si1-LDは、コンパクトなアレイに配置された96個の超高感度マイクロフォンを使用して、空気の漏れによって発せられる超音波を検出し、視覚的表現に変換して明るい5インチHDスクリーンに表示します。

Si1-LDは2～100 kHzの周波数範囲で動作し、最小の漏れでも検出できます。2.5メートルの距離から、毎分0.01リットルのわずかな漏れを検出することができます。より大きな漏れの場合、検知範囲は130メートルにまで拡張でき、メンテナンス担当者は移動中の車両や電化車両であっても安全な距離から検査を行うことができます。

Si1-LDの際立った機能の1つは、「バンドパスフィルタリング」技術です。この高度な機能により、ユーザーは特定の周波数を分離し、バックグラウンドノイズを効果的に除去し、空気漏れによって放出される周波数に狙いを定めることができます。周囲産業ノイズのある鉄道メンテナンスデポや屋外トラックなどの環境では、この機能は正確な診断に不可欠です。

最大限の効率のために修理に優先順位を付ける

漏れ検査が終わると、エンジニアはサイズと重大度が異なる複数の漏れを見つけることがよくあります。このような場合、まずどの修理をするかを決定することは、安全とエネルギー効率の両方にとって重要になります。FLIR Si1-LDは、オンボードの漏れサイズの定量化機能により、このプロセスの合理化に役立ちます。この機能は、各漏れのサイズを推定し、メンテナンスチームが潜在的な空気ロスと省エネに基づいて修理を優先できるようにします。最大の漏れに最初に対処することで、運用上の非効率性を大幅に削減できます。

安全で汎用性の高いデータ管理

現代の産業環境では、データセキュリティと転送性が不可欠です。多くの鉄道会社は、サイバーセキュリティ上の理由からUSBデバイスの使用に制限を設けています。無線伝送は実行可能な代替手段のように思えるかもしれませんが、多くの鉄道施設では堅牢なWi-Fiがないか、サードパーティ製のデバイスのアクセスを制限しています。

これに対応して、FLIR Si1-LDには、USBドライブやWi-Fiアクセスを必要とせずに、検査画像や結果をPCやノートパソコンに直接転送できるアクセサリデータケーブルとの互換性があります。これにより、遠隔地やセキュリティの高い場所でも、安全で柔軟なデータ処理が保証されます。

ユーザビリティと実用性

鉄道整備担当者の間で頻繁に懸念されるのは、新しい診断機器の複雑さとそれに関連する学習曲線です。フリアーシステムズはこのフィードバックに耳を傾け、シンプルさと使いやすさを念頭に置いてSi1-LDを開発しました。直感的な設計により、ユーザーは最小限のトレーニングで高度な音響検査を実行できます。疑わしい漏れ領域を狙うと、カメラは自動的に漏れ位置を識別して表示し、サイズの定量化も完了させる、狙い撃ちが可能なデバイスです。

現場での耐久性を確保するために、Si1-LDは堅牢なケーシングに収納され、頑丈なハードシェルキャリーケースが付属しています。これにより、作業場でも遠隔地の鉄道ルートにおいても、輸送や使用時に優れた保護を提供します。

概要

英国の鉄道ブレーキシステム市場は2024年に£約3億7,300万ポンドと評価され、2031年までの年平均成長率（CAGR）3.3%で成長すると予測されています。この成長は、厳しい安全規制、予知保全への重点的な取り組み、エネルギー効率の高い輸送ソリューションに対する需要の高まりによって後押しされています。

ブレーキシステムの空気漏れを最小限に抑えることで、安全性と信頼性が高まるだけでなく、不要なエネルギー消費量を削減することで環境目標をサポートします。鉄道業界は、排出量を削減し、効率を向上させるというプレッシャーに直面しており、FLIR Si1-LDのようなツールは、現代の鉄道メンテナンスツールキットに不可欠になってきています。

音響画像がブレーキシステム以外の広範なメンテナンス作業をどのようにサポートしているかについては、FLIR Si2-Proがメンテナンスの排出効率をどのように変革しているかをご覧ください。