WO2015137219A1 - 鉄道車両用軸受異常検知装置 - Google Patents

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detection device
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伊藤　浩義
雅也 冨永
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Ntn株式会社
伊藤　浩義
雅也 冨永
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
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    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
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    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/008—Identification means, e.g. markings, RFID-tags; Data transfer means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/10—Railway vehicles

Definitions

  • This invention relates to a railway vehicle bearing abnormality detection device for detecting an abnormality of an axle bearing in a railway vehicle.
  • Patent Document 1 a bearing device with a railcar sensor that detects various operating elements of a rolling device by attaching various detecting elements to the bearing device.
  • An object of the present invention is to provide a railway vehicle bearing abnormality detecting device capable of accurately determining abnormality of a railway vehicle bearing.
  • a railway vehicle bearing abnormality detection device is a railway vehicle bearing abnormality detection device that detects an abnormality in a plurality of rolling bearings 17 incorporated in a axle box 3 provided on a carriage 2 of a railway vehicle 1.
  • a plurality of vibration detection devices 15 that respectively detect the operation state of the rolling bearing 17 as vibration data, an analysis device 6 that determines an abnormality of the rolling bearing 17 from the vibration data detected by the vibration detection device 15, and a measurement start input
  • the vibration detection device 15 arranged in the vicinity of the wheel of the leading vehicle starts leading measurement start command means 4 and 13 and the measurement start input is input to the leading measurement start command means 4 and 13.
  • subsequent measurement start command means 13 for sequentially starting the detection of vibration data in each vibration detection device 15 provided in the vicinity of the subsequent wheel with a delay time.
  • the delay time at a rate that the railway vehicle 1 is determined, and is determined from the inter-axle distance between the trailing wheel 19 and wheel 19 of the leading vehicle.
  • the predetermined speed is, for example, a speed when the railway vehicle 1 is inspected by traveling at a vehicle place, and is determined as appropriate through experiments or the like.
  • the joint of the rail 20 and the position of the point portion may be clearly indicated by a sign beside the rail 20 in the vehicle travel range.
  • the operator confirms that the railway vehicle 1 has reached the predetermined speed (referred to as “vehicle speed”), and starts measurement at the timing when the wheel 19 of the leading vehicle passes the sign.
  • vehicle speed the predetermined speed
  • measurement for detecting an abnormality of the rolling bearing 17 is started.
  • the head measurement start command means 4 and 13 cause the vibration detection device 15 near the wheel of the head vehicle to start detecting vibration data in response to the measurement start input.
  • the vibration detection apparatus 15 detects the driving
  • the subsequent measurement start command means 13 sequentially detects vibration data at each vibration detection device 15 provided in the vicinity of the subsequent wheel with a delay time. To start.
  • the delay time is obtained by dividing the distance between the axles of the leading vehicle wheel 19 and the following wheel 19 by the vehicle speed. Accordingly, the corresponding vibration detection device 15 can detect the operation state of the rolling bearing 17 that supports the axle 18 of the wheel 19 after passing through the joints and point portions of the rail 20 with respect to the subsequent wheels 19. Thus, since the vibration detection device 15 near each wheel detects vibrations by avoiding the joints and point portions of the rails 20, no extra vibration waveform other than the vibration waveform due to the bearing abnormality appears. The vibration waveform caused by the bearing abnormality becomes clear. Therefore, the abnormality determination of the bearing 17 for rail vehicles can be performed accurately.
  • the vibration detection device 15 includes a vibration detection element 23 that detects an operating state of the rolling bearing 17, a processing circuit 24 that converts a physical quantity detected by the vibration detection element 23 into an output signal, the vibration detection element 23, and a process.
  • a power supply circuit 25 for applying a desired voltage to the circuit 24 and a recording medium 22 for analysis by the external analysis device 6 may be provided.
  • the processing circuit 24 extracts an operation amplification circuit 26 that amplifies the signal output from the vibration detection element 23, and extracts only a predetermined frequency band corresponding to the bearing natural vibration from the signal amplified by the operation amplification circuit 26.
  • a filter circuit 27 that removes unnecessary frequency bands and a microcomputer 28 that performs A / D conversion on a signal output via the filter circuit 27 may be used.
  • the signal output from the operational amplifier circuit 26 is extracted by the filter circuit 27 only in a predetermined frequency band corresponding to the bearing natural vibration, and unnecessary frequency bands are removed.
  • the microcomputer 28 performs A / D conversion on the signal output through the filter circuit 27 and then temporarily records it in an internal recording means or the like.
  • the plurality of vibration detection devices 15 may detect the vibrations of the plurality of rolling bearings 17 by causing the railway vehicle 1 to travel at a vehicle place when the railway vehicle 1 is inspected.
  • the condition for detecting the vibration of the rolling bearing 17 may be that the drive motor for driving the railway vehicle 1 is de-energized, and the speed of the railway vehicle 1 is 25 km / h or more and 35 km / h or less. .
  • the drive motor is de-energized and the railway vehicle 1 is caused to travel with inertial force. Thereafter, the vibration of the rolling bearing 17 is detected. Therefore, when detecting the vibration of the rolling bearing 17, harmful noise due to electromagnetic waves from the drive motor is reduced.
  • FIG. 5 is an end view taken along line AA in FIG. 4. It is a circuit diagram which shows roughly the structure of the processing circuit of the same bearing abnormality detection apparatus. It is the schematic of the power supply circuit of the same bearing abnormality detection apparatus. It is a figure which shows the example of the radio
  • this bearing abnormality detection device is a device that detects an abnormality in a plurality of rolling bearings incorporated in a axle box 3 provided in a carriage 2 of a railway vehicle 1.
  • various railway vehicles such as a Shinkansen are applied.
  • the bearing abnormality detection device detects the vibration of the bearing from the outside without having to take out the bearing from the axle box 3 when, for example, inspecting the bearing at the vehicle station during vehicle inspection.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the base unit set and the analyzing device of the bearing abnormality detection device
  • FIG. 3 is a perspective view showing the external appearance of the slave unit set of the bearing abnormality detection device.
  • the bearing abnormality detection device includes a parent device set 4, a plurality of child device sets 5, and an analysis device 6.
  • the base unit set 4 includes a measurement start command device 7 and a measurement start command transmission / reception device 9 electrically connected to the measurement start command device 7 via an electric wire 8.
  • the measurement start command device 7 is installed, for example, in the vicinity of the driver's seat of the leading vehicle, and the electric wire 8 connected to the measurement start command device 7 is taken out from the window 10 a of the cab door 10.
  • the electric wire 8 is an electric wire for transmitting and receiving power and signals.
  • the measurement start command transmission / reception device 9 connected to the electric wire 8 is detachably attached to the head of a bolt 11 (FIG. 1) made of a magnetic body in the vicinity of the axle box by a permanent magnet 12.
  • the measurement start command device 7 includes a measurement start command button 7a for starting measurement for detecting an abnormality of the rolling bearing. When the operator presses the measurement start command button 7 a, the measurement start command transmission / reception device 9 transmits a measurement start command signal to the measurement start command transmission / reception device 13 of the handset set 5.
  • the measurement start command transmission / reception device 9 of the parent device set 4 includes a power supply, a power supply circuit, a communication circuit, a communication module, and an antenna 14.
  • a power supply circuit for example, a nickel-metal hydride battery that can be repeatedly charged may be used.
  • the power supply voltage supplied from the power supply is changed to a desired voltage by the power supply circuit and supplied to the communication circuit, communication module, and antenna 14 in the subsequent stage.
  • the measurement start command signal is converted into an electromagnetic wave having a frequency determined by the communication circuit, and transmitted to the measurement start command transmission / reception device 13 of the slave unit set 5 via the communication module and the antenna 14. For example, when the ZigBee module is used as the communication module, the power consumption can be reduced.
  • the measurement start command transmission / reception device 9 of the parent device set 4 receives a reply indicating whether there is an error from the measurement start command transmission / reception device 13 of the child device set 5, as will be described later.
  • the measurement start command transmission / reception device 9 of the parent device set 4 and the measurement start command transmission / reception device 13 of the child device set 5 have the same configuration, for example.
  • each slave unit set 5 includes a vibration detection device 15 and a measurement start command transmission / reception device 13.
  • the vibration detection device 15 and the measurement start command transmission / reception device 13 are electrically connected via an electric wire 16.
  • FIG. 4 is a view showing an example of attachment of the bearing abnormality detection device to the axle box 3
  • FIG. 5 is an end view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the wheel of the leading vehicle in FIG.
  • the vibration detection device 15 detects the operating state of the rolling bearing 17 as vibration data.
  • a pair of axle boxes 3 are provided at a lower portion of the carriage 2 in the vehicle width direction, and rolling bearings 17 are incorporated in the axle boxes 3 respectively.
  • two axles 18 are provided in parallel to one carriage 2.
  • a plurality of rolling bearings 17 are incorporated into one axle box 3 at a predetermined interval.
  • the rolling bearing 17 for example, a ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing or the like is applied.
  • the outer ring of the rolling bearing 17 is fitted to the inner peripheral surface of each axle box 3, and the axle 18 is fitted to the inner ring of the rolling bearing 17.
  • Wheels 19 are attached to both ends of the axle 18 in the axial direction, and these wheels 19 are rotatably supported by rolling bearings 17. Thereby, the wheel 19 is configured to be able to travel on the two rails 20 laid in parallel on the track.
  • a bolt 21 made of a magnetic material is fastened to the axle box 3.
  • a hexagonal bolt is applied as the bolt 21.
  • the permanent magnet 12 of the vibration detection device 15 is attracted and fixed to the head of the hexagon bolt exposed from the axle box 3.
  • the vibration detection device 15 includes, for example, a cylindrical case 42, a vibration detection element 23 (FIG. 6), a processing circuit 24 (FIG. 6), a permanent magnet 12, a power supply circuit 25 (FIG. 7), and a recording medium. 22 (FIG. 3).
  • the processing circuit 24 mounted on a printed circuit board is accommodated in the case 42.
  • the processing circuit 24 has a plurality of electronic components and is soldered to one side or both sides of the printed circuit board.
  • As the printed circuit board for example, a highly rigid glass-filled epoxy resin is desirable.
  • a vibration detection element 23 for detecting the operation state of the rolling bearing 17 and a holder 44 made of a magnetic material are attached to one end of the case 42 in the axial direction.
  • the vibration detection element 23 for example, a piezoelectric acceleration sensor is applied. A wide range of vibrations can be detected by using the piezoelectric vibration detection element 23.
  • a lead wire is connected from a lead terminal of the vibration detection element 23 to a connection terminal provided in the processing circuit 24.
  • the permanent magnet 12 is held at the tip (upper end) of the holder 44.
  • the permanent magnet 12 is attracted and fixed to the head surface of the bolt 21 in the axle box 3. Therefore, the vibration detection device 15 is detachably attached to the end surface of the head of the bolt 21 by the permanent magnet 12.
  • the plurality of vibration detection devices 15 are preferably attached above or below the vertical direction of the axle box 3.
  • the recording medium 22 (FIG. 3) can be inserted and removed at the other axial end of the case 42.
  • FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the processing circuit 24 of the vibration detection apparatus.
  • the processing circuit 24 includes an operational amplifier circuit 26, a filter circuit 27, a microcomputer 28, and a reference voltage circuit 29.
  • An output signal of the vibration detection element 23 is input from the operational amplifier circuit 26 to the microcomputer 28 via the filter circuit 27.
  • the filter circuit 27 constitutes a band-pass filter that sets a certain frequency band in order to extract the frequencies before and after that including the bearing natural frequency.
  • the filter circuit 27 may be a combination of a high pass filter and a low pass filter.
  • the microcomputer 28 should normally be in a sleep state and be activated when it is received.
  • the analog output signal is A / D converted inside the microcomputer 28 and then recorded in the recording means. Thereafter, the data is transferred from the recording means to the recording medium 22 (FIG. 3).
  • the recording means for example, a random access memory (abbreviated as RAM: Random Access Memory) that can rewrite data is applied.
  • RAM Random Access Memory
  • the vibration detecting device can be made compact.
  • a power supply voltage is supplied to the vibration detecting element 23 and the processing circuit 24.
  • the power supply voltage is set to a desired voltage by a power supply circuit described later.
  • the vibration detecting element 23 and the processing circuit 24 are connected to first to fourth power supply bypass capacitors C1 to C4.
  • the first to fourth power supply bypass capacitors C1 to C4 bypass the noise superimposed on the DC power supply to supply a stable power supply voltage and to suppress fluctuations in the power supply voltage, so that the power supply lines L1 and GND lines L2 Connected between.
  • a first power supply bypass capacitor C1 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the vibration detecting element 23.
  • a stable power supply voltage is supplied to the vibration detecting element 23 by the first power supply bypass capacitor C1, and fluctuations in the supplied power supply voltage are suppressed.
  • An analog output signal from the vibration detection element 23 is input to one input terminal of the operational amplifier 31 in the operational amplifier circuit 26 via the resistor 30.
  • a second power supply bypass capacitor C2 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the operational amplifier 31.
  • a stable power supply voltage with noise bypassed is supplied to the operational amplifier circuit 26 by the second power supply bypass capacitor C2, and fluctuations in the supplied power supply voltage are suppressed.
  • An output signal from the operational amplifier 31 is input to the other input terminal via a capacitor 32 and a resistor 33 connected in parallel to the capacitor 32.
  • the operational amplifier 31 amplifies and outputs the difference between the inputs (inverted input and non-inverted input) to the two input terminals.
  • the amplified output signal is input to one input terminal of the operational amplifier 36 in the filter circuit 27 via the resistors 34 and 35 connected in series.
  • a third power supply bypass capacitor C3 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the operational amplifier 36.
  • a stable power supply voltage with noise bypassed is supplied to the filter circuit 27 by the third power supply bypass capacitor C3, and fluctuations in the supplied power supply voltage are suppressed.
  • the output signal from the operational amplifier 36 is input to the other input terminal and is fed back between the resistors 34 and 35 via the capacitor 37.
  • This filter circuit 27 extracts only a predetermined frequency band corresponding to the natural vibration of the bearing and removes an unnecessary frequency band.
  • natural vibrations of the bearing occur as the rolling element passes through.However, if an abnormality occurs on the rolling surface of the bearing, vibration occurs at the passing period of the rolling element according to the bearing rotation speed. Peaks are superimposed. Therefore, by removing or attenuating frequency components other than the natural vibration component of the bearing by the filter circuit 27 with respect to the output signal from the operational amplifier circuit 26, the frequency component at the time of abnormality can be accurately extracted.
  • the bearing rotational speed is determined so as to correspond to the rotational speed of the drive motor of the railway vehicle, for example.
  • the analog output signal that has passed through the filter circuit 27 is input to the microcomputer 28 via the resistor 38. Inside the microcomputer 28, the analog output signal is A / D converted and then temporarily recorded in the recording means.
  • a reference voltage circuit 29 is connected to the microcomputer 28 so that an excessive voltage is not applied.
  • a fourth power supply bypass capacitor C4 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the reference voltage circuit 29. The fourth power supply bypass capacitor C4 supplies a stable power supply voltage with noise bypassed to the reference voltage circuit 29, and suppresses fluctuations in the supplied power supply voltage.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the power supply circuit 25.
  • a desired voltage is extracted from the output terminal of the DC / DC converter 40.
  • fifth to seventh power supply bypass capacitors C5, C6, C7 are connected.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a wireless transmission / reception sequence of this bearing abnormality detection device (an example in which there are four slave units 5).
  • this bearing abnormality detection device for example, when the communication button of the measurement start command device 7 is pressed, communication is confirmed bidirectionally between the parent device set 4 and the child device set 5 and between the child device sets arranged in the vehicle traveling direction. Is done. This communication confirmation is executed before a measurement sequence described later for detecting the vibration of the bearing.
  • Master unit set 4 ⁇ First slave unit set 5 (A) ⁇ Master unit set 4, (2) First slave unit set 5 (A) ⁇ Second slave unit set 5 (B) ⁇ No. 1 handset 5 (A), (3) second handset 5 (B) ⁇ third handset 5 (C) ⁇ second handset 5 (B), (4) 3 handset 5 (C) ⁇ fourth handset 5 (D) ⁇ third handset 5 (C).
  • the measurement start command transmission / reception device 9 of the parent device set 4 transmits a communication confirmation signal to the first child device set 5 (A) (transmission 1).
  • a reply 1 from the first slave unit set 5 (A) to the master unit set 4 is performed.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the first handset 5 (A) performs transmission 2 to the second handset 5 (B).
  • a reply 2 from the second handset 5 (B) to the first handset 5 (A) is sent.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the second handset 5 (B) performs transmission 3 to the third handset 5 (C).
  • a reply 3 from the third handset 5 (C) to the second handset 5 (B) is sent.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the third handset set 5 (C) performs transmission 4 to the fourth handset set 5 (D).
  • a reply 4 from the fourth handset 5 (D) to the third handset 5 (C) is sent.
  • the measurement start command transmitting / receiving device 13 of the handset set 5 (C) receives a signal from the second handset set 5 (B), When returning to the machine set 5 (B) and transmitting to the fourth child machine set 5 (D), it is determined whether or not there is an error, and the error 2 is returned to the second child machine set 5 (B). .
  • replies 3 and 4 for the presence / absence of an error are sequentially executed.
  • the measurement start command device 7 of the parent device set 4 displays the presence / absence of errors of all the child device sets 5 (A) to 5 (D). The operator confirms that there is no error signal for all the handset sets 5 (A) to 5 (D), and then starts measurement for detecting an abnormality of the rolling bearing.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a measurement sequence of this bearing abnormality detection device (an example in which there are four slave sets 5).
  • This bearing abnormality detection device detects the vibration of each of the plurality of rolling bearings 17 by running the railway vehicle at a vehicle station when the railway vehicle is inspected. In the vehicle place, the position of the joint or point of the rail 20 is clearly indicated by an installation sign beside the rail 20 in the vehicle travel range.
  • the operator confirms that the vehicle speed has reached, for example, 25 km / h or more and 35 km / h or less, and the operator measures at the timing when the wheel 19 of the leading vehicle passes the sign. Press the start command button 7a. Thereby, the measurement which detects the abnormality of the some rolling bearing 17 is started.
  • Measurement transmission and return are automatically executed in sequence as follows. Transmission: Master unit set 4 ⁇ first slave unit set 5 (A) ⁇ second slave unit set 5 (B) ⁇ third slave unit set 5 (C) ⁇ fourth slave unit set 5 (D) Reply: 4th handset 5 (D) ⁇ 3rd handset 5 (C) ⁇ second handset 5 (B) ⁇ first handset 5 (A) ⁇ base 4
  • the measurement start command transmission / reception device 9 of the parent device set 4 responds to the measurement start input from the measurement start command button 7a, and the vibration detection device of the first child device set 5 (A) near the wheel 19 of the leading vehicle. 15 performs transmission 1 to start detection of vibration data.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the parent device set 4 and the first child device set 5 (A) corresponds to the head measurement start command means.
  • the vibration detection device 15 of the first slave unit set 5 (A) operates the rolling bearing 17 incorporated in the axle 18 of the wheel 19 after the wheel 19 of the leading vehicle passes through the joint or point portion of the rail 20. Detect state.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the first handset 5 (A) performs transmission 2 to the second handset 5 (B) after transmission 1 from the base set 4. That is, the measurement start command transmission / reception device 13 of the first slave unit set 5 (A) is provided with a delay time after the measurement start input from the measurement start command button 7a is input, and the second near the wheel 19 in the vicinity. Transmission 2 is performed to cause the vibration detection device 15 of the slave unit set 5 (B) to start detecting vibration data.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the subsequent slave unit set 5 is sequentially provided with a delay time after the measurement start input from the measurement start command button 7a is input, and further, the slave unit near the subsequent wheel 19 is provided. Transmission is performed to cause the vibration detection device 15 of the set 5 to start detecting vibration data.
  • the measurement start command transmitting / receiving devices 13 of the first to fourth handset sets 5 (A) to 5 (D) correspond to subsequent measurement start command means.
  • the delay time is obtained by dividing the distance between the axles of the leading vehicle wheel 19 and the following wheel 19 by the vehicle speed.
  • the fourth handset 5 (D), the third handset 5 (C), the second handset 5 (B), the first handset 5 (A), and the base set 4 Reply 1 to 4 of the presence / absence of an error signal is performed in this order.
  • the measurement start command transmission / reception device 13 of the child device set 5 is provided with a delay time in order after the measurement start input from the measurement start command button 7a is input, and the vibration detection device of the child device set 5 in the vicinity of the subsequent wheel 19 is provided. 13 is transmitted to start detection of vibration data. Therefore, the corresponding vibration detection device 15 can detect the operating state of the rolling bearing 17 incorporated in the axle 18 of the wheel 19 after passing through the joints and point portions of the rail 20 with respect to the subsequent wheel 19. The vibration data detected by each vibration detection device 15 is transferred to the recording medium 22 (FIG. 2), and then the abnormality of each rolling bearing 17 is determined by the analysis device 6 (FIG. 2).
  • the vibration detection device 15 in the vicinity of each wheel 19 detects vibrations by avoiding the joints and point portions of the rails 20, thereby causing an abnormality in the bearing at the time of abnormality determination by the analysis device 6 (FIG. 2). Excessive vibration waveform other than the vibration waveform to be generated does not appear. Thereby, since the vibration waveform resulting from bearing abnormality becomes clear, the abnormality determination of the bearing for railway vehicles can be performed correctly.
  • the condition for detecting the vibration of the rolling bearing 17 may be that the drive motor for driving the railway vehicle is in a non-energized state, and the speed of the railway vehicle is 25 km / h or more and 35 km / h or less.
  • the drive motor is de-energized to run the railway vehicle with inertial force.
  • vibration of the rolling bearing 17 is detected. Therefore, when detecting the vibration of the rolling bearing 17, harmful noise due to electromagnetic waves from the drive motor is reduced. Thereby, the vibration waveform resulting from bearing abnormality becomes clearer. Therefore, the abnormality determination of the bearing for railway vehicles can be performed more accurately.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various additions, changes, or deletions are possible without departing from the gist of the present invention. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.

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Abstract

　鉄道車両用軸受異常検知装置は、軸箱（３）に組込まれる複数の転がり軸受の異常を検知するもので、各転がり軸受の運転状態を振動データとしてそれぞれ検出する複数の振動検出装置（１５）と、これら振動検出装置（１５）で検出した振動データから転がり軸受の異常を判断する解析装置とを有する。さらに測定開始入力に応答して先頭車両の車輪付近に配置した振動検出装置（１５）に振動データの検出を開始させる先頭測定開始指令手段と、先頭測定開始指令手段に前記測定開始入力が入力された後、順次、遅延時間を設けて後続の車輪付近に配置した各振動検出装置（１５）に振動データの検出を開始させる後続測定開始指令手段とを有する。

Description

鉄道車両用軸受異常検知装置 関連出願
　この出願は、２０１４年３月１２日出願の特願２０１４－０４８３０９の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　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）。
特許第４５２９６０２号公報
　前記鉄道車両用センサ付軸受装置による軸受の振動検出では、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、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を実施形態に用いた符号を付して説明する。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の運転状態を振動データとしてそれぞれ検出する複数の振動検出装置１５と、これら振動検出装置１５で検出した振動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、測定開始入力に応答して先頭車両の車輪付近に配置した前記振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる先頭測定開始指令手段４，１３と、この先頭測定開始指令手段４，１３に前記測定開始入力が入力された後、順次、遅延時間を設けて後続の車輪付近に配置した各振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる後続測定開始指令手段１３とを有し、前記遅延時間は、前記鉄道車両１が定められた速度で、且つ、前記先頭車両の車輪１９と前記後続の車輪１９との車軸間距離から求められる。
　前記定められた速度は、例えば、この鉄道車両１を車両所で走行させて点検するときの速度であり、実験等により適宜に定められる。レール２０の繋ぎ目やポイント部の位置は、車両走行範囲内のレール２０の傍に標識により明示すると良い。
　この構成によると、操作者が、例えば、鉄道車両１が前記定められた速度（「車速」と称す）に達したことを確認し、先頭車両の車輪１９が前記標識を通過したタイミングで測定開始指令ボタンを押すことで、転がり軸受１７の異常を検知する測定が開始される。先頭測定開始指令手段４，１３は、この測定開始入力に応答して先頭車両の車輪付近の振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる。これにより、振動検出装置１５は、先頭車両の車輪１９がレール２０の繋ぎ目やポイント部を通過した後における、車輪１９の車軸１８を回転自在に支持する転がり軸受１７の運転状態を検出する。後続測定開始指令手段１３は、先頭測定開始指令手段４，１３に測定開始入力が入力された後、順次、遅延時間を設けて後続の車輪付近に配置した各振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる。
　先頭車両の車輪１９と後続の車輪１９との車軸間距離を、前記車速で除すことで、前記遅延時間が求められる。したがって、後続の車輪１９についても、レール２０の繋ぎ目やポイント部を通過した後における、車輪１９の車軸１８を支持する転がり軸受１７の運転状態を、対応する振動検出装置１５が検出できる。このように、各車輪付近の振動検出装置１５は、レール２０の繋ぎ目やポイント部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な振動波形が現れないので、軸受異常に起因する振動波形が明確になる。よって、鉄道車両用の軸受１７の異常判定を正確に行うことができる。
　前記振動検出装置１５は、前記転がり軸受１７の運転状態を検出する振動検出素子２３と、この振動検出素子２３で検出した物理量を出力信号に変換する処理回路２４と、これら振動検出素子２３および処理回路２４に所望の電圧を印加する電源回路２５と、外部の解析装置６で解析するための記録メディア２２とを有するものとしても良い。
　この場合、鉄道車両１の車両走行時に軸箱３の転がり軸受１７が回転すると、転動体の回転通過に伴い軸受１７の固有振動が発生する。軸受１７の転がり面に異常が発生すると、この転がり面の異常に起因する振動が顕著となり、転動体の通過周期でピークが発生する。これらの運転状態を振動データとして検出して処理回路２４で出力信号に変換した後、例えば記録手段等に記録し、解析装置６にて転がり軸受１７の異常を判断する。また電源回路２５は、振動検出素子２３および処理回路２４に所望の電圧を印加するため、振動データを安定して検出することができる。
　前記処理回路２４は、前記振動検出素子２３から出力された信号を増幅する演算増幅回路２６と、この演算増幅回路２６で増幅された信号につき、軸受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フィルタ回路２７と、このフィルタ回路２７を介して出力された信号をＡ／Ｄ変換するマイクロコンピュータ２８とを有するものとしても良い。
　この場合、演算増幅回路２６から出力された信号を、フィルタ回路２７により、軸受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。マイクロコンピュータ２８は、フィルタ回路２７を介して出力された信号をＡ／Ｄ変換した後に内部の記録手段等に一時的に記録する。
　前記複数の振動検出装置１５は、前記鉄道車両１の点検時にこの鉄道車両１を車両所で走行させて、前記複数の転がり軸受１７の振動をそれぞれ検出しても良い。前記転がり軸受１７の振動を検出する条件は、前記鉄道車両１を走行駆動させる駆動モータが非通電状態で、且つ、前記鉄道車両１の速度が２５ｋｍ／ｈ以上３５ｋｍ／ｈ以下であっても良い。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、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。その後転がり軸受１７の振動を検出する。したがって、転がり軸受１７の振動を検出するとき、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。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
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鉄道車両に設けた例を示す図である。 同軸受異常検知装置の親機セットおよび解析装置の外観を示す斜視図である。 軸受異常検知装置の子機セットの外観を示す斜視図である。 同軸受異常検知装置の軸箱への取付例を示す図である。 図４のＡ－Ａ線端面図である。 同軸受異常検知装置の処理回路の構成を概略示す回路図である。 同軸受異常検知装置の電源回路の概略図である。 同軸受異常検知装置の無線送受信シーケンスの例を示す図である。 同軸受異常検知装置の測定シーケンスの例を示す図である。
　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９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、新幹線のような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親機セットおよび解析装置の外観を示す斜視図であり、図３は、この軸受異常検知装置の子機セットの外観を示す斜視図である。図２および図３に示すように、この軸受異常検知装置は、親機セット４と、複数の子機セット５と、解析装置６とを有する。親機セット４は、測定開始指令装置７と、この測定開始指令装置７に電線８を介して電気的に接続された測定開始指令送受信装置９とを有する。
　図１に示すように、測定開始指令装置７は、例えば、先頭車両の運転席近傍に設置され、測定開始指令装置７に接続された電線８が運転室専用扉１０の窓１０ａから取り出される。図２および図３に示すように、この電線８は、電力および信号送受信用の電線である。この電線８に繋がる測定開始指令送受信装置９は、軸箱近傍にある磁性体からなるボルト１１（図１）の頭部に永久磁石１２により着脱自在に取り付けられる。測定開始指令装置７は、転がり軸受の異常を検知する測定を開始するための測定開始指令ボタン７ａを備える。操作者が測定開始指令ボタン７ａを押すことで、測定開始指令送受信装置９は、測定開始指令信号を子機セット５の測定開始指令送受信装置１３に送信する。
　親機セット４の測定開始指令送受信装置９は、電源と、電源回路と、通信回路と、通信モジュールと、アンテナ１４とを有する。電源は、例えば、繰り返し充電が可能なニッケル水素乾電池を使用すると良い。この電源から供給される電源電圧は、電源回路により所望の電圧とされて、後段の通信回路、通信モジュールおよびアンテナ１４に供給される。測定開始指令信号は、通信回路により定められた周波数からなる電磁波に変換され、通信モジュールおよびアンテナ１４を介して子機セット５の測定開始指令送受信装置１３に送信される。通信モジュールは、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。
　また親機セット４の測定開始指令送受信装置９は、後述するように、子機セット５の測定開始指令送受信装置１３からエラー有無の返信を受ける。なお、親機セット４の測定開始指令送受信装置９と、子機セット５の測定開始指令送受信装置１３とは、例えば同一構成のものが適用される。
　図３に示すように、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ている。
　図４は、この軸受異常検知装置の軸箱３への取付例を示す図であり、図５は、図４のＡ－Ａ線端面図である。図５は、図１の先頭車両の車輪付近の拡大図である。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の運転状態を振動データとして検出する。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。また、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の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いる。これにより、車輪１９が、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部に、振動検出装置１５の永久磁石１２が吸引固定されている。
　振動検出装置１５は、例えば、円筒形状のケース４２と、振動検出素子２３（図６）と、処理回路２４（図６）と、永久磁石１２と、電源回路２５（図７）と、記録メディア２２（図３）とを有する。ケース４２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。
　ケース４２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４４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できる。ケース４２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。
　ホルダ４４の先端部（上端部）に永久磁石１２が保持されている。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の頭部の端面に永久磁石１２により着脱自在に取り付けられる。なお、複数の振動検出装置１５は、軸箱３の鉛直方向上方または下方に取り付けることが望ましい。ケース４２の軸方向他端部には、記録メディア２２（図３）が挿入・離脱可能になっている。
　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、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んだ、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、フィルタ回路２７は、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。アナログ出力信号は、マイクロコンピュータ２８の内部でＡ／Ｄ変換した後に、記録手段に記録される。その後、データは、記録手段から記録メディア２２（図３）に転送される。記録手段として、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。記録メディア２２（図３）として、例えば、マイクロＳＤカードを適用することで、振動検出装置のコンパクト化を図れる。
　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、後述の電源回路により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、第１～４電源バイパスコンデンサＣ１～Ｃ４が接続される。第１～４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、第１電源バイパスコンデンサＣ１が接続される。第１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、第２電源バイパスコンデンサＣ２が接続される。第２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。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、第３電源バイパスコンデンサＣ３が接続される。第３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。
　このフィルタ回路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できる。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の内部において、アナログ出力信号は、Ａ／Ｄ変換された後に記録手段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、第４電源バイパスコンデンサＣ４が接続される。第４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。
　電源３９には、所望の電圧を取り出すために電源回路が接続される。図７は、電源回路２５の概略図である。電源ラインＬ１に、電源回路２５におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４０の入力端子を接続することで、このＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力端子から所望の電圧が取り出される。この電源回路２５の電源ラインＬ１とＧＮＤラインＬ２の間に、第５～７電源バイパスコンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７が接続される。これら第５～７電源バイパスコンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７により、電源回路２５からノイズがバイパスされた安定した電源電圧で且つ変動が抑えられた電源電圧が出力される。
　図８は、この軸受異常検知装置の無線送受信シーケンスの例（子機セット５が４台の例）を示す図である。この軸受異常検知装置では、例えば、測定開始指令装置７の通信ボタンを押すと、親機セット４と子機セット５との間、および車両進行方向に並ぶ子機セット同士で双方向による通信確認が行われる。この通信確認は、軸受の振動を検出する後述の測定シーケンスの前に実行される。
　前記通信確認において開始条件を満たすと、送信と返信が以下の（１）～（４）の順で自動的に実行される。（１）親機セット４→第１の子機セット５（Ａ）→親機セット４、（２）第１の子機セット５（Ａ）→第２の子機セット５（Ｂ）→第１の子機セット５（Ａ）、（３）第２の子機セット５（Ｂ）→第３の子機セット５（Ｃ）→第２の子機セット５（Ｂ）、（４）第３の子機セット５（Ｃ）→第４の子機セット５（Ｄ）→第３の子機セット５（Ｃ）。
　すなわち親機セット４の測定開始指令送受信装置９は、通信確認用の信号を第１の子機セット５（Ａ）に送信する（送信１）。第１の子機セット５（Ａ）の測定開始指令送受信装置１３が前記信号を受信すると、第１の子機セット５（Ａ）から親機セット４への返信１を行う。つぎに、第１の子機セット５（Ａ）の測定開始指令送受信装置１３は、第２の子機セット５（Ｂ）への送信２を行う。第２の子機セット５（Ｂ）の測定開始指令送受信装置１３が前記信号を受信すると、第２の子機セット５（Ｂ）から第１の子機セット５（Ａ）への返信２を行う。
　つづいて、第２の子機セット５（Ｂ）の測定開始指令送受信装置１３は、第３の子機セット５（Ｃ）への送信３を行う。第３の子機セット５（Ｃ）の測定開始指令送受信装置１３が前記信号を受信すると、第３の子機セット５（Ｃ）から第２の子機セット５（Ｂ）への返信３を行う。さらに、第３の子機セット５（Ｃ）の測定開始指令送受信装置１３は、第４の子機セット５（Ｄ）への送信４を行う。第４の子機セット５（Ｄ）の測定開始指令送受信装置１３が前記信号を受信すると、第４の子機セット５（Ｄ）から第３の子機セット５（Ｃ）への返信４を行う。
　つぎに、エラー有無の返信が以下のように順次自動的に実行される。第４の子機セット５（Ｄ）→第３の子機セット５（Ｃ）→第２の子機セット５（Ｂ）→第１の子機セット５（Ａ）→親機セット４。すなわち第４の子機セット５（Ｄ）は、この子機セット５（Ｄ）の測定開始指令送受信装置１３が第３の子機セット５（Ｃ）から信号を受信し、この子機セット５（Ｃ）に返信するときエラー信号の有無を判断し、第３の子機セット５（Ｃ）に対しエラー有無の返信１を行う。
　つづいて、第３の子機セット５（Ｃ）は、この子機セット５（Ｃ）の測定開始指令送受信装置１３が、第２の子機セット５（Ｂ）から信号を受信し、この子機セット５（Ｂ）に返信し、第４の子機セット５（Ｄ）に送信するときエラーの有無を判断し、第２の子機セット５（Ｂ）に対しエラー有無の返信２を行う。以下同様に、順次、エラー有無の返信３，４を実行する。最終的に親機セット４の測定開始指令装置７には、全ての子機セット５（Ａ）～５（Ｄ）のエラー有無が表示される。操作者は全ての子機セット５（Ａ）～５（Ｄ）のエラー信号が無いことを確認したうえで、転がり軸受の異常を検知する測定を開始する。
　図９は、この軸受異常検知装置の測定シーケンスの例（子機セット５が４台の例）を示す図である。この軸受異常検知装置は、鉄道車両の点検時に、この鉄道車両を車両所で走行させて、複数の転がり軸受１７の振動をそれぞれ検出する。車両所において、レール２０の継ぎ目やポイント部の位置は、車両走行範囲内のレール２０の傍に設置の標識により明示する。この軸受異常検知装置では、車速が例えば２５ｋｍ／ｈ以上、３５ｋｍ／ｈ以下に達したことを操作者が確認し、且つ、先頭車両の車輪１９が前記標識を通過したタイミングで、操作者が測定開始指令ボタン７ａを押す。これにより、複数の転がり軸受１７の異常を検知する測定が開始される。
　測定の送信，返信は以下のように順次自動的に実行される。
　送信：親機セット４→第１の子機セット５（Ａ）→第２の子機セット５（Ｂ）→第３の子機セット５（Ｃ）→第４の子機セット５（Ｄ）
　返信：第４の子機セット５（Ｄ）→第３の子機セット５（Ｃ）→第２の子機セット５（Ｂ）→第１の子機セット５（Ａ）→親機セット４
　すなわち親機セット４の測定開始指令送受信装置９は、測定開始指令ボタン７ａからの測定開始入力に応答して、先頭車両の車輪１９付近の第１の子機セット５（Ａ）の振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる送信１を行う。これら親機セット４および第１の子機セット５（Ａ）の測定開始指令送受信装置１３が、先頭測定開始指令手段に相当する。第１の子機セット５（Ａ）の振動検出装置１５は、先頭車両の車輪１９がレール２０の繋ぎ目やポイント部を通過した後における、車輪１９の車軸１８に組み込まれる転がり軸受１７の運転状態を検出する。
　第１の子機セット５（Ａ）の測定開始指令送受信装置１３は、親機セット４からの送信１の後、第２の子機セット５（Ｂ）への送信２を行う。すなわち第１の子機セット５（Ａ）の測定開始指令送受信装置１３は、測定開始指令ボタン７ａからの測定開始入力が入力された後、遅延時間を設けて後続の車輪１９付近の第２の子機セット５（Ｂ）の振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる送信２を行う。
　以後同様に、後続の子機セット５の測定開始指令送受信装置１３は、測定開始指令ボタン７ａからの測定開始入力が入力された後、順次遅延時間を設けてさらに後続の車輪１９付近の子機セット５の振動検出装置１５に振動データの検出を開始させる送信を行う。第１～第４の子機セット５（Ａ）～５（Ｄ）の測定開始指令送受信装置１３が、後続測定開始指令手段に相当する。先頭車両の車輪１９と後続の車輪１９との車軸間距離を、車速で除すことで、遅延時間が求められる。その後、第４の子機セット５（Ｄ）、第３の子機セット５（Ｃ）、第２の子機セット５（Ｂ）、第１の子機セット５（Ａ）、親機セット４の順に従ってエラー信号の有無の返信１～４を行う。
　子機セット５の測定開始指令送受信装置１３は、測定開始指令ボタン７ａからの測定開始入力が入力された後、順次、遅延時間を設けて後続の車輪１９付近の子機セット５の振動検出装置１３に振動データの検出を開始させる送信を行う。したがって、後続の車輪１９についても、レール２０の繋ぎ目やポイント部を通過した後における、車輪１９の車軸１８に組み込まれた転がり軸受１７の運転状態を、対応する振動検出装置１５が検出できる。各振動検出装置１５で検出された振動データは、記録メディア２２（図２）に転送された後、解析装置６（図２）により各転がり軸受１７の異常を判定する。
　前述のように、各車輪１９付近の振動検出装置１５は、レール２０の継ぎ目やポイント部を避けて振動を検出することにより、解析装置６（図２）による異常判定の際、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。これにより、軸受異常に起因する振動波形が明確になるので、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。
　転がり軸受１７の振動を検出する条件は、鉄道車両を走行駆動させる駆動モータが非通電状態で、且つ、鉄道車両の速度が２５ｋｍ／ｈ以上、３５ｋｍ／ｈ以下であっても良い。この場合、鉄道車両を、例えば、駆動モータにより一定の車速にした後、駆動モータを非通電状態にして鉄道車両を慣性力で走行させる。その後、転がり軸受１７の振動を検出する。したがって、転がり軸受１７の振動を検出するとき、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。これにより、軸受異常に起因する振動波形がより明確になる。よって、鉄道車両用の軸受の異常判定をより一層正確に行うことができる。
　本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１　鉄道車両
２　台車
３　軸箱
４　親機セット
５　子機セット
６　解析装置
１３　測定開始指令送受信装置（後続測定開始指令手段）
１５　振動検出装置
１７　転がり軸受
１９　車輪
２３　振動検出素子
２４　処理回路
２５　電源回路
２６　演算増幅回路
２７　フィルタ回路
２８　マイクロコンピュータ

Claims (5)

  1. 　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運転状態を振動データとしてそれぞれ検出する複数の振動検出装置と、
    　これら振動検出装置で検出した振動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、
    　測定開始入力に応答して先頭の前記鉄道車両の車輪付近に配置した前記振動検出装置に振動データの検出を開始させる先頭測定開始指令手段と、
    　この先頭測定開始指令手段に前記測定開始入力が入力された後、順次、遅延時間を設けて後続の車輪付近に配置した各振動検出装置に振動データの検出を開始させる後続測定開始指令手段とを有し、
    　前記遅延時間は、前記鉄道車両が定められた速度で、且つ、前記先頭の鉄道車両の車輪と前記後続の車輪との車軸間距離から求められる鉄道車両用軸受異常検知装置。
  2. 　請求項１記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記振動検出装置は、前記転がり軸受の運転状態を検出する振動検出素子と、この振動検出素子で検出した物理量を出力信号に変換する処理回路と、これら振動検出素子および処理回路に所望の電圧を印加する電源回路と、外部の前記解析装置で解析するための記録メディアとを有する鉄道車両用軸受異常検知装置。
  3. 　請求項２記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記処理回路は、前記振動検出素子から出力された信号を増幅する演算増幅回路と、この演算増幅回路で増幅された信号につき、軸受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フィルタ回路と、このフィルタ回路を介して出力された信号をＡ／Ｄ変換するマイクロコンピュータとを有する鉄道車両用軸受異常検知装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３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、前記複数の振動検出装置は、前記鉄道車両の点検時にこの鉄道車両を車両所で走行させて、前記複数の転がり軸受の振動をそれぞれ検出する鉄道車両用軸受異常検知装置。
  5. 　請求項４記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記転がり軸受の振動を検出する条件は、前記鉄道車両を走行駆動させる駆動モータが非通電状態で、且つ、前記鉄道車両の速度が２５ｋｍ／ｈ以上３５ｋｍ／ｈ以下である鉄道車両用軸受異常検知装置。
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