JP2016075478A - 鉄道車両用軸受異常検知装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 検出データを簡易に取り出すことができ、また、走行レールの継ぎ目等に起因する外乱振動を予め除外して鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる鉄道車両用軸受異常検知装置を提供する。
【解決手段】 この鉄道車両用軸受異常検知装置は、振動検出装置15と、検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段13と、鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置4と、振動検出装置15で検出した検出データを送信する検出データ送信装置13と、鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置45と、データ収集装置45に収集した検出データから転がり軸受の異常を判断する解析装置6とを有する。
【選択図】 図3
【解決手段】 この鉄道車両用軸受異常検知装置は、振動検出装置15と、検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段13と、鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置4と、振動検出装置15で検出した検出データを送信する検出データ送信装置13と、鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置45と、データ収集装置45に収集した検出データから転がり軸受の異常を判断する解析装置6とを有する。
【選択図】 図3
Description
この発明は、鉄道車両における車軸軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置に関する。
鉄道車両においては、車軸軸受に異常が発生した場合、車両の運転を停止するなどの処置が必要となり、多大な損失が発生する。そこで、各種検出素子を軸受装置に取り付け、転動装置の運転状態を検出する鉄道車両用センサ付軸受装置が提案されている(特許文献1)。
特許文献1に記載の鉄道車両用軸受の振動検出では、振動測定データの転送を無線で伝送する技術が明記されていないため、振動測定データを電線等で伝送する場合、配線等の手間を要する。
また、車両走行時における、車輪のレールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する外乱振動が、軸受の異常に起因する振動波形と共に検出されるため、軸受の異常判定が正確にできないという問題がある。
また、車両走行時における、車輪のレールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する外乱振動が、軸受の異常に起因する振動波形と共に検出されるため、軸受の異常判定が正確にできないという問題がある。
この発明の目的は、検出データを簡易に取り出すことができ、また、走行レールの継ぎ目等に起因する外乱振動を予め除外して鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる鉄道車両用軸受異常検知装置を提供することである。
この発明の鉄道車両用軸受異常検知装置は、鉄道車両1の台車2に設けた軸箱3に組み込まれる複数の転がり軸受17の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、
前記各転がり軸受17の振動を検出する振動検出装置15と、
検出開始信号を受信して、前記振動検出装置15に前記転がり軸受17の振動を検出させる受信応答検出開始手段13と、
前記鉄道車両1から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置4と、
前記振動検出装置15で検出した検出データを送信する検出データ送信装置13と、
前記鉄道車両1から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置45と、
このデータ収集装置45に収集した検出データから前記転がり軸受17の異常を判断する解析装置6とを有することを特徴とする。
前記各転がり軸受17の振動を検出する振動検出装置15と、
検出開始信号を受信して、前記振動検出装置15に前記転がり軸受17の振動を検出させる受信応答検出開始手段13と、
前記鉄道車両1から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置4と、
前記振動検出装置15で検出した検出データを送信する検出データ送信装置13と、
前記鉄道車両1から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置45と、
このデータ収集装置45に収集した検出データから前記転がり軸受17の異常を判断する解析装置6とを有することを特徴とする。
この構成によると、鉄道車両1から離れた場所に設けられる測定開始指令送信装置4は、検出開始信号を送信する。前記鉄道車両1から離れた場所とは、例えば、走行レール20に沿った位置で、且つ、走行レール20のポイント部や継ぎ目(これらを総称して「継ぎ目等」と称す場合がある。)からレール長手方向に離れた位置である。受信応答検出開始手段13は、前記検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。
検出データ送信装置13は、この振動検出装置15で検出した検出データを送信する。データ収集装置45は、検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集する。解析装置6は、データ収集装置45に収集した検出データから前記転がり軸受17の異常を判断する。
測定開始指令送信装置4を、例えば、継ぎ目等からレール長手方向に離れた位置に設置することができるため、継ぎ目等を避けたタイミングで受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。
測定開始指令送信装置4を、例えば、継ぎ目等からレール長手方向に離れた位置に設置することができるため、継ぎ目等を避けたタイミングで受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。
振動検出装置15は、継ぎ目等を避けて振動を検出することにより、軸受異常に起因する振動波形以外の余分の振動波形が現れないため、軸受異常に起因する振動波形である検出データが明確になる。したがって、走行レール20の継ぎ目等を通過することに起因する振動波形を除外して鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる。データ収集装置45は、検出データ送信装置13から送信された検出データを受信して収集するため、例えば、有線や記録メディア等でのデータ伝送に比べて、電線の付帯工事やデータの取り出し作業を必要としない。したがって、検出データを簡易に取り出すことができるうえ、コスト低減を図ることができる。
前記測定開始指令送信装置4および前記データ収集装置45を、前記鉄道車両1が走行する走行レール20の近傍に設置しても良い。
前記走行レール20の近傍は、受信応答検出開始手段13が測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信可能な測定開始指令送信装置4の位置であり、また、データ収集装置45が検出データ送信装置13からの検出データを受信可能なデータ収集装置45の位置である。
前記走行レール20の近傍は、受信応答検出開始手段13が測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信可能な測定開始指令送信装置4の位置であり、また、データ収集装置45が検出データ送信装置13からの検出データを受信可能なデータ収集装置45の位置である。
前記データ収集装置45は、前記振動検出装置毎に関連付けられたIDと共に前記検出データを受信して収集するものとしても良い。このように検出データがIDと共にデータ収集装置45に収集されるため、いずれの軸箱3に組み込まれた転がり軸受17が異常であるか直ぐに特定することができる。
前記検出データおよび前記IDを、前記データ収集装置45から電話回線を介して伝送するデータ蓄積サーバ46を設け、前記解析装置6は、前記データ蓄積サーバ46から伝送される前記検出データおよび前記IDから、各転がり軸受17の異常を判断するものとしても良い。この場合、検出データの取得を簡略化できると共に、解析時間の短縮にも繋がる。
前記解析装置6は、
前記検出データを周波数解析した解析値が、設定した振動に関する閾値以上のとき軸受の異常と診断し、閾値未満のとき軸受が正常と診断する診断部50と、
この診断部50で診断した解析結果を記憶する記憶部51と、
前記診断部50で診断した解析結果を表示する表示部52と、
を有し、
前記データ蓄積サーバ46に、前記診断部50で診断した解析結果を前記IDと共に伝送するようにしても良い。
前記閾値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記検出データを周波数解析した解析値が、設定した振動に関する閾値以上のとき軸受の異常と診断し、閾値未満のとき軸受が正常と診断する診断部50と、
この診断部50で診断した解析結果を記憶する記憶部51と、
前記診断部50で診断した解析結果を表示する表示部52と、
を有し、
前記データ蓄積サーバ46に、前記診断部50で診断した解析結果を前記IDと共に伝送するようにしても良い。
前記閾値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
この構成によると、診断部50は、解析値が閾値以上のとき軸受の異常と診断し、閾値未満のとき軸受が正常と診断する。記憶部51は、診断した解析結果を記憶する。この解析結果が表示部52に表示されるため、測定担当者は、前記解析結果を遅滞なく目視確認し得る。また解析結果は、前記IDと共にデータ蓄積サーバ46に伝送されるため、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、またはPDA等の各種機器を用いてデータ蓄積サーバ46にアクセスして、解析結果をID毎に閲覧して確認することができる。この解析結果は、本装置を管理する管理者のみならず、この鉄道車両1を含む周辺機器を管理する管理者が、前述の各種機器を用いてデータ蓄積サーバ46にアクセスして、軸受交換情報等のメンテナンス情報や情報発注手配等の情報を容易に取得することができる。
前記検出データの前記IDと、軸受型番、軸箱、車両番号、および測定日との関係を、前記検出データと対応させて記憶する記憶手段46を設けても良い。この場合、検出データの整理、管理等に伴う作業負担を軽減することができる。
この発明の鉄道車両用軸受異常検知装置は、鉄道車両の台車に設けた軸箱に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、前記各転がり軸受の振動を検出する振動検出装置と、検出開始信号を受信して、前記振動検出装置に前記転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段と、前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置と、前記振動検出装置で検出した検出データを送信する検出データ送信装置と、前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置と、このデータ収集装置に収集した検出データから前記転がり軸受の異常を判断する解析装置とを有する。このため、検出データを簡易に取り出すことができ、また、走行レールの継ぎ目等に起因する外乱振動を予め除外できるような位置に測定開始指令送信装置を任意に設置できるため、振動検出装置は継ぎ目等を避けて振動を検出することにより、軸受異常に起因する振動波形以外の余分の振動波形が現れない。これにより、軸受異常に起因する振動波形が明確になる。したがって、鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる。
この発明の実施形態に係る鉄道車両用軸受異常検知装置を図1ないし図7と共に説明する。図1に示すように、この軸受異常検知装置は、鉄道車両1の台車2に設けた軸箱3に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する装置である。鉄道車両1として、例えば、新幹線等の種々な鉄道車両が適用される。軸受異常検知装置は、例えば、車両点検時に車両所において軸受等の点検を行う際に、軸箱3から軸受を取り出す必要がなく、外部から軸受の振動を検出する。
図2は、この軸受異常検知装置の外観を示す斜視図である。図1および図2に示すように、この軸受異常検知装置は、測定開始指令送信装置(親機)4と、子機セット5と、データ収集装置45と、データ蓄積サーバ46と、解析装置6とを有する。測定開始指令送信装置4は、鉄道車両1から離れた場所で、例えば、走行レール20の近傍に設置される。子機セット5は、振動検出対象の軸箱3毎に複数設けられる。これら複数の子機セット5は、後述するように鉄道車両1の一部に着脱自在に設けられる。
測定開始指令送信装置4は、子機セット5における測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)13に検出開始信号を送信する。測定開始指令送信装置4を、走行レール20の近傍で継ぎ目等からレール長手方向に所定距離離れた位置に設置する。前記所定距離離れた位置は、この測定開始指令送信装置4に対し、振動検出対象の軸箱3に設置した子機セット5が近づいたとき、測定開始指令送信装置4から発せられる検出開始信号をこの子機セット5が受信可能な位置で、且つ、前記継ぎ目等の通過時に発生する外乱振動を予め除外できるような位置である。この測定開始指令送信装置4の電源を投入した状態で、鉄道車両1を走行レール20に沿って走行させることにより、測定開始指令送信装置4は検出開始信号を子機セット5に送信する。
図3は、この軸受異常検知装置の制御系のブロック図である。
測定開始指令送信装置4は、電源7と、電源回路8と、通信回路9と、通信モジュール10と、アンテナ11とを有する。電源7から供給される電源電圧は、電源回路8により所望の電圧とされて、後段の通信回路9、通信モジュール10、およびアンテナ11に供給される。前記検出開始信号は、通信回路9により定められた周波数からなる電磁波に変換され、通信モジュール10およびアンテナ11を介して子機セット5の測定開始指令送受信装置13に送信する。前記通信モジュール10は、例えば、ZigBeeモジュールを使用すると消費電力を小さくすることができる。
測定開始指令送信装置4は、電源7と、電源回路8と、通信回路9と、通信モジュール10と、アンテナ11とを有する。電源7から供給される電源電圧は、電源回路8により所望の電圧とされて、後段の通信回路9、通信モジュール10、およびアンテナ11に供給される。前記検出開始信号は、通信回路9により定められた周波数からなる電磁波に変換され、通信モジュール10およびアンテナ11を介して子機セット5の測定開始指令送受信装置13に送信する。前記通信モジュール10は、例えば、ZigBeeモジュールを使用すると消費電力を小さくすることができる。
各子機セット5は、それぞれ、振動検出装置15と、測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)13とを有する。これら振動検出装置15と測定開始指令送受信装置13とは電線16を介して電気的に接続される。
各子機セット5における測定開始指令送受信装置13は、例えば、図示外のケースと、電源41と、電源回路42と、通信回路43と、通信モジュール44と、アンテナ14と、永久磁石47(図2)とを有する。前記ケースに、電源41、電源回路42、通信回路43、および通信モジュール44が収納される。前記ケースの一部に永久磁石47(図2)が設けられ、この永久磁石47(図2)が、軸箱近傍にあるボルトの頭面に吸引固定される。アンテナ14は、前記ケースとは別体として適宜車両ボディに粘着テープ等を用いて固定しても良い。
電源41から供給される電源電圧は、電源回路42により所望の電圧とされて、通信回路43、通信モジュール44、およびアンテナ14に供給される。
測定開始指令送信装置4からの検出開始信号は、測定開始指令送受信装置13のアンテナ14で受信された後、通信回路43および電線16を介して、振動検出装置15に送信される。これにより、振動検出装置15に転がり軸受の振動を検出させ得る。
測定開始指令送信装置4からの検出開始信号は、測定開始指令送受信装置13のアンテナ14で受信された後、通信回路43および電線16を介して、振動検出装置15に送信される。これにより、振動検出装置15に転がり軸受の振動を検出させ得る。
ここで図4は、軸受異常検知装置の測定開始指令送受信装置13および振動検出装置15の取付例を示す図である。図5は、図4のA−A線端面図である。図5は、図1の先頭車両の車輪19付近の拡大図である。これら図1,図4および図5に示すように、振動検出装置15は、転がり軸受17の振動を検出する。台車2の下部に車幅方向に離隔して一対の軸箱3が設けられ、これら軸箱3にそれぞれ転がり軸受17が組み込まれている。1台の台車2に対し、2本の車軸18が平行に設けられる。1つの軸箱3に対し、例えば、定められた間隔を空けて複数の転がり軸受17が組み込まれている。転がり軸受17として、例えば、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等が適用される。
各軸箱3の内周面に転がり軸受17が外輪がそれぞれ嵌合され、転がり軸受17の内輪に車軸18が嵌合される。車軸18の軸方向両端部に車輪19がそれぞれ取り付けられ、これら車輪19が転がり軸受17により回転自在に支持されて、軌道上に平行に敷設された2本のレール20上を走行可能に構成される。軸箱3には、磁性体からなるボルト21が締結されている。ボルト21として、例えば、六角ボルトが適用される。軸箱3から露出する六角ボルトの頭面に、振動検出装置15の永久磁石12を吸引固定し得る。
図3に示すように、振動検出装置15は、例えば、図示外のケースと、振動検出素子23と、処理回路24と、永久磁石12(図4)と、電源回路25と、記録手段40と、記録メディア22とを有する。前記ケースの内部に、例えば、プリント基板に実装された処理回路24が収納される。処理回路24は、複数の電子部品を有し、前記プリント基板の片面または両面に半田付けされる。プリント基板としては、例えば、剛性の高いガラス入りエポキシ樹脂が望ましい。
前記ケースの軸方向一端部に、転がり軸受17の運転状態を検出する振動検出素子23と、磁性体からなるホルダが取り付けられている。振動検出素子23として、例えば、圧電型の加速度センサが適用される。圧電型の振動検出素子23を使用することで、広範囲な振動を検出し得る。前記ケースの内部において、振動検出素子23のリード端子から、処理回路24に設けた接続端子にリード線が結線されている。
図4に示すように、前記ホルダの先端部に永久磁石12が設けられ、この永久磁石12が、軸箱3におけるボルト21の頭面に吸引固定される。したがって、振動検出装置15は、ボルト21の頭面に永久磁石12により着脱自在に取付けられる。なお複数の振動検出装置15は、軸箱3の上方または下方に取り付けることが望ましい。
図6は、この振動検出装置の処理回路24の構成を概略示す回路図である。
処理回路24は、演算増幅回路26と、フィルタ回路27と、マイクロコンピュータ28と、基準電圧回路29とを有する。振動検出素子23の出力信号は、概略、演算増幅回路26からフィルタ回路27を介してマイクロコンピュータ28に入力される。フィルタ回路27は、軸受固有振動数を含めその前後の周波数を取り出すために、一定の周波数帯域を設定するバンドパスフィルタを構成する。なおハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせでも良い。
処理回路24は、演算増幅回路26と、フィルタ回路27と、マイクロコンピュータ28と、基準電圧回路29とを有する。振動検出素子23の出力信号は、概略、演算増幅回路26からフィルタ回路27を介してマイクロコンピュータ28に入力される。フィルタ回路27は、軸受固有振動数を含めその前後の周波数を取り出すために、一定の周波数帯域を設定するバンドパスフィルタを構成する。なおハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせでも良い。
マイクロコンピュータ28は通常スリープ状態とし、受信した時点で起動するようにすると良い。振動検出素子23である加速度センサのアナログ出力信号は、マイクロコンピュータ28内部でA/D変換した後に、図3に示すように、記録手段40に記録する。その後、記録手段40から記録メディア22にデータを転走する。前記記録手段40として、例えば、データの書換えが可能なランダムアクセスメモリ(略称RAM:Random Access Memory)が適用される。
図6に示すように、振動検出素子23および処理回路24に電源電圧が供給される。電源電圧は所望の電圧とされる。これら振動検出素子23および処理回路24には、電源バイパスコンデンサC1〜C4が接続される。電源バイパスコンデンサC1〜C4は、直流電源に重畳するノイズをバイパスして、安定した電源電圧を供給する目的や、電源電圧の変動を抑える目的で、電源ラインL1とGNDラインL2の間に接続される。
振動検出素子23の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC1が接続される。この電源バイパスコンデンサC1により、振動検出素子23に安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。振動検出素子23からのアナログ出力信号は、抵抗30を介して、演算増幅回路26における演算増幅器31の一方の入力端子に入力される。
この演算増幅器31の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC2が接続される。この電源バイパスコンデンサC2により、演算増幅回路26にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。演算増幅器31からの出力信号は、コンデンサ32およびこのコンデンサ32に並列接続された抵抗33を介して、他方の入力端子に入力される。前記演算増幅器31は、2つの入力端子への入力(反転入力、非反転入力)の差を増幅して出力する。
増幅した出力信号は、直列接続された抵抗34,35を介して、フィルタ回路27における演算増幅器36の一方の入力端子に入力される。この演算増幅器36の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC3が接続される。この電源バイパスコンデンサC3により、フィルタ回路27にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。演算増幅器36からの出力信号は、他方の入力端子に入力されると共に、コンデンサ37を介して抵抗34,35間に帰還する。
フィルタ回路27により、軸受の固有振動に対応した所定の周波数帯域のみを抽出し、不要な周波数帯域を除去する。軸受の正常運転時は、転動体の回転通過に伴う軸受の固有振動が発生するが、軸受の転がり面に異常が発生した場合には、軸受回転数に応じた転動体の通過周期で振動のピークが重畳される。そこで、演算増幅回路26からの出力信号に対し、フィルタ回路27により、軸受の固有振動成分以外の周波数成分を除去または減衰させることで、異常時の周波数成分を精度良く抽出し得る。前記軸受回転数は、例えば、この鉄道車両の駆動モータの回転数に対応するように定められる。
フィルタ回路27を通過させたアナログ出力信号は、抵抗38等を介して、マイクロコンピュータ28に入力される。このマイクロコンピュータ28内部において、アナログ出力信号は、A/D変換された後に前記記録手段40(図3)に一時的に記録される。マイクロコンピュータ28に、過大な電圧が印加されないように基準電圧回路29が接続される。この基準電圧回路29の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC4が接続される。この電源バイパスコンデンサC4により、基準電圧回路29にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。
図3に示すように、振動検出装置15で検出した検出データは、この振動検出装置15内のマイクロコンピュータ28(図6)の記録手段40に記録された後、電線16を介して、測定開始指令送受信装置13に転送される。各振動検出装置15内のマイクロコンピュータ28(図6)には、振動検出装置毎つまり子機セット毎に関連付けられたIDを記憶させ、このIDと共に検出データが転送される。測定開始指令送受信装置13は、このアンテナ14から電波を送信した状態で保持される。測定開始指令送受信装置13は、前述の受信応答検出開始手段としての機能と共に、検出データを送信する検出データ送信装置としての機能を有する。
データ収集装置45は、鉄道車両から離れた場所で、例えば、走行レール20(図7)の近傍で測定開始指令送信装置4よりも車両進行方向前方に設置される。データ収集装置45は、測定開始指令送受信装置13から送信された検出データを受信するアンテナ45aを備える。このデータ収集装置45の近傍を測定開始指令送受信装置13が通過時、データ収集装置45は、アンテナ45aを介して無線により検出データを受信し収集する。
その後、検出データおよびIDは、必要に応じて、例えば、電話回線48、中継器49等を介してデータ蓄積サーバ46に伝送されて記録される。解析装置6は、データ蓄積サーバ46から伝送される検出データおよびIDから、各転がり軸受の異常を判断する。この解析装置6は、診断部50と、記憶部51と、表示部52とを有する。
診断部50は、検出データを周波数解析した解析値が閾値以上のとき軸受の異常と診断し、閾値未満のとき軸受が正常と診断する。記憶部51は、診断部50で診断した解析結果を記憶する。表示部52は、診断部50で診断した解析結果を表示する。なお、データ蓄積サーバ46に、診断部50で診断した解析結果を前記IDと共に伝送して記録するようにしても良い。
この場合、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、またはPDA等の各種機器を用いてデータ蓄積サーバ46にアクセスして、このデータ蓄積サーバ46に記録された解析結果をID毎に閲覧して確認し得る。この解析結果は、本装置を管理する管理者のみならず、この鉄道車両を含む周辺機器を管理する管理者が、前述の各種機器を用いてデータ蓄積サーバ46にアクセスして、軸受交換情報等のメンテナンス情報や情報発注手配等の情報を容易に取得し得る。
図7は、この軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。この例では、鉄道車両1の走行範囲内にポイント部Ptが1箇所設けられる。鉄道車両1の点検時にこの鉄道車両1を車両所(車両基地)で走行させる前に、測定開始指令送信装置4、複数の測定開始指令送受信装置13、およびデータ収集装置45の電源を全てONにしておく。
次に鉄道車両1を走行レール20に沿って走行させて定められた車速(例えば25km/h以上35km/h以下)として、先頭車両1における台車2の最初の振動検出対象である軸箱が走行レール20のポイント部手前Paを通過時、測定開始指令送受信装置15(第1の子機セット5Aの受信応答検出開始手段13)が、測定開始指令送信装置4から検出開始信号の電波を受信する。
これにより、第1の子機セット5Aの振動検出装置15が、最初の軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を検出する。さらに第1の子機セット5Aの測定開始指令送受信装置13が、第2の子機セット5Bの測定開始指令送受信装置13に検出開始信号の電波を送信し、第2の子機セット5Bの振動検出装置15が軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を検出する。
以下同様に、測定開始指令送受信装置13が後続の子機セット5C,5D,5E,5Fの測定開始指令送受信装置13に検出開始信号の電波を送信して、振動検出対象である軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を順次検出する。各振動検出装置15で検出された検出データおよび子機セット5毎のIDは、各振動検出装置15内におけるマイクロコンピュータの記録手段に記録された後、測定開始指令送受信装置13に転送される。測定開始指令送受信装置13はアンテナ14から電波を送信した状態で保持される。
その後、測定開始指令送信装置4よりも車両進行方向前方に設置されたデータ収集装置45の近傍を、測定開始指令送受信装置13が通過時、データ収集装置45は無線により検出データおよびIDを受信し収集する。あるいはデータ収集装置45の近傍を測定開始指令送受信装置13が通過時、データ収集装置45からのデータ伝送指令を受けたタイミングで、前記測定開始指令送受信装置13は検出データおよびIDを伝送しても良い。なお鉄道車両1の走行後、測定開始指令送信装置4および複数の測定開始指令送受信装置13の電源をOFFにする。
以上説明した鉄道車両用軸受異常検知装置によれば、継ぎ目等を避けたタイミングで受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させることにより、軸受異常に起因する振動波形以外の余分な振動波形が現れないため、軸受異常に起因する振動波形である検出データが明確になる。したがって、走行レール20の継ぎ目等を通過することに起因する振動波形を除外して鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる。
データ収集装置45は、検出データ送信装置である測定開始指令送受信装置13から送信された検出データを受信して収集するため、例えば、有線や記録メディア等でのデータ伝送に比べて、電線の付帯工事やデータの取り出し作業を必要としない。したがって、検出データを簡易に取り出すことができるうえ、コスト低減を図ることができる。検出データは、子機セット毎に関連付けられたIDと共にデータ収集装置45に収集されるため、いずれの軸箱3に組み込まれた転がり軸受17が異常であるか直ぐに特定することができる。
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図8は、他の実施形態に係る軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。この例では、鉄道車両1の走行範囲内にポイント部Ptが2箇所設けられ、その間に1台の車両1が入る場合を示す。これら2箇所のポイント部Ptに対応して、第1,第2の測定開始指令送信装置4A,4Bを設置している。この場合、先頭車両1において、第1の測定開始指令送信装置4A→第1の子機セット5A→第2の子機セット5B→第3の子機セット5C→第4の子機セット5Dの順で検出開始信号を送信し各振動検出対象の測定を開始するように設定する。
また、後続車両1における第5の子機セット5Eは、第2の測定開始指令送信装置4Bから検出開始信号を受信した場合にこの振動検出対象の測定を開始する。以下、第5の子機セット5Eは、第6の子機セット5Fに検出開始信号を送信するように設定する。このように設定することで、子機セット間の送信時間に起因する測定のタイムラグ(送信に掛かる時間遅れ)を小さくすることができる。これと共に、子機セット間の測定のタイムラグを一定にすることができる。例えば、後続する子機セットの測定タイミングでの、継ぎ目等を避けるための遅延時間の設定が不要になる。
第2の測定開始指令送信装置4A,4Bは、第1の子機セット5Aおよび第5の子機セット5Eが定められた走行速度で走行レールの継ぎ目やポイント部を通過する前、外乱振動の影響を受けない位置となるように設置する。この場合、鉄道車両1を、例えば、駆動モータにより一定の車速にした後、前記駆動モータを非通電状態にして鉄道車両1を慣性力で走行させる。その後、各転がり軸受17の振動を検出する。したがって、各転がり軸受17の振動を検出するとき、前記駆動モータからの電磁波による有害なノイズが少なくなる。
データ収集装置45に記録された検出データは、IDと共に電話回線等の無線を介して、記憶手段であるデータ蓄積サーバ46に転送される。このデータ蓄積サーバ46内において、検出データのIDと、軸受型番、軸箱、車両番号、および測定日との関係を、前記検出データと対応させて記憶する。データ蓄積サーバ46内に保存された検出データおよびIDは、例えば、無線LAN,Wi-Fi,Bluetooth(登録商標),ZigBeeモジュール等を利用して解析装置6に伝送し得る。
なお、各車両台車の軸箱が、測定開始指令送信装置の近傍を各々通過するタイミングで、各測定開始指令送受信装置13がそれぞれ検出開始信号を受信することにより、各々振動測定を開始しても良い。各々の子機セット5A…5Fは、測定開始指令送信装置から送信される検出開始信号の電波を受信したときにのみ測定を開始するように設定する。車両走行速度は、測定開始指令送信装置から第1の子機セット5Aが検出開始信号の電波を受信するときに、定められた車速になっているようにする。
この場合、子機セットから子機セットへの検出開始信号の電波を送信する必要がなく、また、全ての軸箱の振動測定が同じ位置で行われるため、振動測定の条件にばらつきが発生しにくい。
この場合、子機セットから子機セットへの検出開始信号の電波を送信する必要がなく、また、全ての軸箱の振動測定が同じ位置で行われるため、振動測定の条件にばらつきが発生しにくい。
1…鉄道車両
2…台車
3…軸箱
6…解析装置
13…測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段、検出データ送信装置)
15…振動検出装置
17…転がり軸受
20…走行レール
45…データ収集装置
46…データ蓄積サーバ
50…診断部
51…記憶部
52…表示部
2…台車
3…軸箱
6…解析装置
13…測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段、検出データ送信装置)
15…振動検出装置
17…転がり軸受
20…走行レール
45…データ収集装置
46…データ蓄積サーバ
50…診断部
51…記憶部
52…表示部
Claims (6)
- 鉄道車両の台車に設けた軸箱に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、
前記各転がり軸受の振動を検出する振動検出装置と、
検出開始信号を受信して、前記振動検出装置に前記転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段と、
前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置と、
前記振動検出装置で検出した検出データを送信する検出データ送信装置と、
前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記検出データ送信装置から送信された検出データを受信して収集するデータ収集装置と、
このデータ収集装置に収集した検出データから前記転がり軸受の異常を判断する解析装置と、
を有することを特徴とする鉄道車両用軸受異常検知装置。 - 請求項1記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記測定開始指令送信装置および前記データ収集装置を、前記鉄道車両が走行する走行レールの近傍に設置した鉄道車両用軸受異常検知装置。
- 請求項1または請求項2に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記データ収集装置は、前記振動検出装置毎に関連付けられたIDと共に前記検出データを受信して収集する鉄道車両用軸受異常検知装置。
- 請求項3記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記検出データおよび前記IDを、前記データ収集装置から電話回線を介して伝送するデータ蓄積サーバを設け、前記解析装置は、前記データ蓄積サーバから伝送される前記検出データおよび前記IDから、各転がり軸受の異常を判断する鉄道車両用軸受異常検知装置。
- 請求項4記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、
前記解析装置は、
前記検出データを周波数解析した解析値が、設定した振動に関する閾値以上のとき軸受の異常と診断し、閾値未満のとき軸受が正常と診断する診断部と、
この診断部で診断した解析結果を記憶する記憶部と、
前記診断部で診断した解析結果を表示する表示部と、
を有し、
前記データ蓄積サーバに、前記診断部で診断した解析結果を前記IDと共に伝送する鉄道車両用軸受異常検知装置。 - 請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記検出データの前記IDと、軸受型番、軸箱、車両番号、および測定日との関係を、前記検出データと対応させて記憶する記憶手段を設けた鉄道車両用軸受異常検知装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018154805A1 (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | シャープ株式会社 | 風向き変更機構 |
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- 2014-10-02 JP JP2014203976A patent/JP2016075478A/ja active Pending
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