JP2013156161A - Method and system for detecting abnormality of axle bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a method and system for detecting an abnormality in an axle bearing of a railway vehicle.
鉄道車両の構成要素の一部である車軸軸受は、車両の重量を支えつつ車軸の回転を妨げないように設置されている。車軸軸受内においてころが接触する内輪及び外輪の表面が荷重を与えられながら繰り返し接触すると機械的な疲労を起こし、はく離等の異常を生じるおそれがある。 Axle bearings, which are a part of the components of railway vehicles, are installed so as not to impede rotation of the axles while supporting the weight of the vehicle. If the surfaces of the inner ring and outer ring in contact with the roller in the axle bearing contact repeatedly while being loaded, mechanical fatigue may occur, and an abnormality such as peeling may occur.
このような車軸軸受の異常は、発熱、さらには焼きつき、ひいては車両の脱線などの問題を引き起こすおそれがあり、そのような損傷を早期に発見することが重要である。 Such an abnormality in the axle bearing may cause problems such as heat generation, burn-in, and derailment of the vehicle, and it is important to detect such damage at an early stage.
車軸軸受の異常を発見する手法として、車軸軸受を収容する軸箱のそれぞれに加速度ピックアップを設置してその加速度を検出することにより、車軸軸受の異常を検知する方法が従来からあるものの、検出をする軸箱の全てに加速度ピックアップを設置しなければならないことによる煩雑さ及びコストが原因で、この手法を実際に検知方法として使用するに至っていない。 As a method for detecting an abnormality in an axle bearing, there is a conventional method for detecting an abnormality in an axle bearing by installing an acceleration pickup in each axle box that accommodates the axle bearing and detecting the acceleration. This method has not actually been used as a detection method due to the complexity and cost of having to install accelerometers in all the axle boxes.
現在、車軸軸受が損傷した際に発生する音から車軸軸受の異常を検知する方法が既に提案されている。その1つとして、レールの脇に設置した、複数のマイクロホンから形成されるマイクロホンアレイにより、車軸軸受の異常を検知するソフトウェアRailBAM(商標)がVipac社より一般に発売されている。非特許文献1では、本ソフトウェアを使用して車軸軸受の異常を検知している。
Currently, a method for detecting an abnormality of an axle bearing from a sound generated when the axle bearing is damaged has already been proposed. As one of them, software RailBAM (trademark) for detecting an abnormality of an axle bearing by a microphone array formed by a plurality of microphones installed beside a rail is generally sold by Vipac. In
しかしながら、RailBAMが対象とするのは貨車であって、付随車で検出した音のみでしか車軸軸受の異常を検知できないという問題がある。例えば駆動装置及び換気・空調装置などの車両床下機器の作動音、レール及び車輪の表面に存在する微小な凹凸に起因した加振力を基にした転動音、車輪踏面に不整がある場合はそれに伴う衝撃音等の車軸軸受以外の要素が発生する音が、音響的な外乱となり、車軸軸受の異常を検知する際において障害となるからである。 However, RailBAM targets a freight car, and there is a problem that an abnormality of an axle bearing can be detected only by sound detected by an accompanying car. For example, if there is an operating sound of a vehicle under-floor device such as a drive unit or a ventilation / air conditioner, a rolling sound based on an excitation force caused by minute unevenness on the surface of the rail or wheel, or irregularity in the wheel tread This is because the sound generated by elements other than the axle bearing, such as impact noise, becomes an acoustic disturbance and becomes an obstacle when detecting an abnormality of the axle bearing.
したがって、本発明の目的は、鉄道車両において、音響的な外乱を極力排除すると共に車輪踏面状態のばらつきに起因する転動音の変動を考慮しつつ、マイクロホンで検出した車両走行音から車軸軸受の異常を検知する方法及び軸受監視システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the acoustic disturbance as much as possible in a railway vehicle and to consider the fluctuation of the rolling noise caused by the variation in the wheel tread state, and from the vehicle running sound detected by the microphone, An object of the present invention is to provide a method for detecting an abnormality and a bearing monitoring system.
本発明によれば、
鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための、軸受監視方法であって、
レールの脇にマイクロホンを設置する段階と、
レールとマイクロホンとの間に遮音装置を設置する段階であって、遮音装置が、車軸軸受とマイクロホンとの間に開口部を有する遮音装置を設置する段階と、
マイクロホンによって車両走行音を検出する車両走行音検出段階と、
レールと車輪との間の接触面に作用する加振力により発生する音を代表する転動音相当値を、レールに設置された転動音相当値検出器によって検出する転動音相当値検出段階と、
前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて、車軸軸受の異常を検知する異常検知段階と、
を含む、
軸受監視方法が提供される。
According to the present invention,
A bearing monitoring method for detecting an abnormality in an axle bearing of a railway vehicle,
Installing a microphone on the side of the rail;
Installing a sound insulation device between the rail and the microphone, the sound insulation device installing a sound insulation device having an opening between the axle bearing and the microphone; and
A vehicle running sound detection stage for detecting a vehicle running sound with a microphone;
Rolling sound equivalent value detection that detects the rolling sound equivalent value representing the sound generated by the excitation force acting on the contact surface between the rail and the wheel by the rolling sound equivalent value detector installed on the rail Stages,
An abnormality detection stage for detecting an abnormality of the axle bearing based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value;
including,
A bearing monitoring method is provided.
前記軸受監視方法はさらに、前記車両走行音及び前記転動音相当値を、検出時の車両の速度に応じて定められる周波数帯のバンドパスフィルタに通過させる段階を含み、
前記異常検知段階が、バンドパスフィルタに通過させた後の前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて車軸軸受の異常を検知する段階であると好ましい。
The bearing monitoring method further includes a step of passing the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value through a band-pass filter of a frequency band determined according to the speed of the vehicle at the time of detection,
Preferably, the abnormality detection step is a step of detecting an abnormality of the axle bearing based on the vehicle running sound after passing through the band pass filter and the rolling sound equivalent value.
車軸軸受が発生する音が主に含む周波数成分以外の周波数成分をカットすることで、車軸軸受が発生する音を検知し易くなるからである。 This is because the noise generated by the axle bearing can be easily detected by cutting the frequency components other than the frequency component mainly included in the sound generated by the axle bearing.
前記軸受監視方法は、さらに、車軸軸受が所定の検出位置を通過する時点をレールに設置した車軸通過検知装置によって検知する段階を含み、
前記異常検知段階は、所定の検知位置を通過する時点の前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて車軸軸受の異常を検知する段階であると好ましい。
The bearing monitoring method further includes a step of detecting when the axle bearing passes a predetermined detection position by an axle passage detection device installed on the rail,
The abnormality detection step is preferably a step of detecting an abnormality of the axle bearing based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value at the time when the vehicle passes a predetermined detection position.
車軸軸受がマイクロホン及び転動音相当値検出器を通過すると、車両走行音及び転動音相当値にピークが発生するようになっており、車軸通過検知装置によって、それらのピークの位置を認識し易くなるからであり、さらには、これらのピークの値を取得することが容易になるからである。 When the axle bearing passes through the microphone and the rolling noise equivalent value detector, peaks are generated in the vehicle running sound and rolling noise equivalent value, and the position of those peaks is recognized by the axle passage detection device. This is because it becomes easier, and furthermore, it becomes easier to obtain the values of these peaks.
前記軸受監視方法は、
前記鉄道車両が、複数の車軸軸受を有しており、
車軸軸受がマイクロホンを通過すると、車両走行音にピークが発生するようになっており、
さらに、車軸軸受が転動音相当値検出器を通過すると、転動音相当値にピークが発生するようになっており、
前記異常検知段階が、
異常を検知する対象の車軸軸受に対応する前記車両走行音のピークの値である検知対象車両走行音ピーク値を検出する段階と、
他の車両軸受に対応する車両走行音のピークの値である評価車両走行音ピーク値を検出する段階と、
前記検知対象車両走行音ピーク値から前記評価車両走行音ピーク値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値よりも高い原因が車軸軸受にあると仮判断する段階と、
当該検知対象車両走行音ピークに対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である検知対象転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
当該評価車両走行音ピークに対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である評価転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断し、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する段階と、
を含む段階であると好ましい。
The bearing monitoring method includes:
The railway vehicle has a plurality of axle bearings;
When the axle bearing passes through the microphone, the vehicle running noise peaks.
Furthermore, when the axle bearing passes the rolling noise equivalent value detector, a peak occurs in the rolling noise equivalent value.
The abnormality detection step
Detecting a detection target vehicle travel sound peak value that is a peak value of the vehicle travel sound corresponding to an axle bearing of a target for detecting an abnormality;
Detecting an evaluation vehicle running sound peak value that is a peak value of a vehicle running sound corresponding to another vehicle bearing;
When the value obtained by subtracting the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, the detection target vehicle travel sound peak value is higher than the evaluation vehicle travel sound peak value. Tentatively determining that the cause is an axle bearing,
The detection target rolling sound equivalent value peak value, which is the peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the detection target vehicle running sound peak passes over the rolling noise equivalent value detector, Detecting, and
An evaluation rolling sound equivalent value peak value that is a peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the evaluation vehicle traveling sound peak passes over the rolling sound equivalent value detector is detected. Stages,
If it is detected that the value obtained by subtracting the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, it is determined that the provisional judgment is correct, If it is determined that there is an abnormality in the axle bearing and it is detected that the value obtained by subtracting the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is equal to or greater than the predetermined rolling noise equivalent value threshold value Determining that the provisional determination is not correct and determining that the axle bearing is normal; and
It is preferable that it is a stage including.
このような異常検知段階を含むことにより、車輪踏面状態のばらつきに起因する転動音の変動による誤検知を減少させることができ、ひいては軸受監視方法の精度が向上するからである。 By including such an abnormality detection stage, it is possible to reduce erroneous detection due to fluctuations in rolling noise caused by variations in the wheel tread state, and thus improve the accuracy of the bearing monitoring method.
前記軸受監視方法は、
前記鉄道車両が、複数の車軸軸受を有しており、
車軸軸受がマイクロホンを通過すると、車両走行音にピークが発生するようになっており、
さらに、車軸軸受が転動音相当値検出器を通過すると、転動音相当値にピークが発生するようになっており、
前記異常検知段階が、
異常を検知する対象の車軸軸受に対応する前記車両走行音のピークの値である検知対象車両走行音ピーク値を検出する段階と、
他の車両軸受に対応する車両走行音のピークの値である評価車両走行音ピーク値を検出する段階と、
検出した当該評価車両走行音ピーク値の平均値を取る段階と、
前記検知対象車両走行音ピーク値から前記評価車両走行音ピーク値の平均値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値の平均値よりも高い原因が車軸軸受にあると仮判断する段階と、
当該検知対象車両走行音ピーク値に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピーク値である検知対象転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
当該評価車両走行音ピーク値に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピーク値である評価転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
検出した評価転動音相当値ピーク値の平均値を取る段階と、
検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断し、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する段階と、
を含む段階であると好ましい。
The bearing monitoring method includes:
The railway vehicle has a plurality of axle bearings;
When the axle bearing passes through the microphone, the vehicle running noise peaks.
Furthermore, when the axle bearing passes the rolling noise equivalent value detector, a peak occurs in the rolling noise equivalent value.
The abnormality detection step
Detecting a detection target vehicle travel sound peak value that is a peak value of the vehicle travel sound corresponding to an axle bearing of a target for detecting an abnormality;
Detecting an evaluation vehicle running sound peak value that is a peak value of a vehicle running sound corresponding to another vehicle bearing;
A step of taking the average value of the detected evaluation vehicle running sound peak value;
When the value obtained by subtracting the average value of the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, the detection target vehicle travel sound peak value is evaluated vehicle travel sound peak value. Tentatively determining that the axle bearing has a cause higher than the average value of
The detection target rolling sound equivalent value peak value, which is the peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the detection target vehicle running sound peak value passes over the rolling noise equivalent value detector, Detecting, and
An evaluation rolling sound equivalent value peak value that is a peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the evaluation vehicle traveling sound peak value passes over the rolling noise equivalent value detector is detected. Stages,
The stage of taking the average value of the detected evaluation rolling sound equivalent value peak value,
If it is detected that the value obtained by subtracting the average value of the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, the provisional judgment is correct. It is determined that there is an abnormality in the axle bearing, and a value obtained by subtracting the average value of the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is equal to or greater than a predetermined rolling noise equivalent value threshold value. If it is detected, the provisional judgment is judged to be incorrect, and the axle bearing is judged to be normal.
It is preferable that it is a stage including.
異常検知段階において、上述のように評価車両走行音ピーク値の平均値を基準にすることにより、車両走行音の検出誤差による誤検知をさらに減少させ、上述のように評価転動音相当値ピーク値の平均値を基準にすることにより、車輪踏面状態のばらつきに起因する転動音の変動による誤検知をさらに減少し、ひいては軸受監視方法の精度がさらに向上するからである。 In the abnormality detection stage, by using the average value of the evaluation vehicle traveling sound peak value as a reference as described above, the erroneous detection due to the detection error of the vehicle traveling sound is further reduced, and the evaluation rolling sound equivalent value peak is described as described above. This is because, by using the average value as a reference, false detection due to fluctuations in rolling noise caused by variations in wheel tread condition is further reduced, and the accuracy of the bearing monitoring method is further improved.
前記異常検知段階が、
前記転動音相当値を車両走行音から除去した、転動音の影響を除去した車両走行音を算出する段階と、
この転動音の影響を除去した車両走行音に基づいて、車軸軸受の異常を検知する段階と、
を含む段階であると好ましい。
The abnormality detection step
Removing the rolling sound equivalent value from the vehicle running sound, calculating the vehicle running sound from which the influence of the rolling noise is removed;
Detecting the abnormality of the axle bearing based on the vehicle running sound from which the influence of the rolling noise is removed;
It is preferable that the step includes
車両走行音から車輪踏面状態のばらつきによる転動音の変動を直接車両走行音から取り除くことができ、ひいては軸受監視方法の精度がさらに向上するからである。 This is because fluctuations in rolling noise due to variations in wheel tread surface conditions can be directly removed from the vehicle running sound from the vehicle running sound, which further improves the accuracy of the bearing monitoring method.
前記遮音装置が略矩形の防音壁であり、
前記開口部及び前記マイクロホンの高さ位置が、車両軸受を収容する軸箱の高さ位置にほぼ等しいと好ましい。
The sound insulation device is a substantially rectangular soundproof wall;
It is preferable that the height positions of the opening and the microphone are substantially equal to the height position of the axle box that houses the vehicle bearing.
検知対象の車軸軸受から発生する音の直達音がマイクロホンに到達するようになるからである。 This is because the direct sound of the sound generated from the axle bearing to be detected reaches the microphone.
前記開口部の高さが、軸箱の高さにほぼ等しく、
前記開口部のレール長手方向の長さが軸距よりも短いと好ましい。
The height of the opening is approximately equal to the height of the axle box;
The length of the opening in the rail longitudinal direction is preferably shorter than the axial distance.
検知対象の軸箱、ひいては車軸軸受からの直達音を遮音装置の遮音部分で遮音しないようにし、隣接する前後の車軸軸受からの直達音をマイクロホンに到達させないようにするからである。なおここで、用語「軸距」とは、同一の台車に取り付けられた車軸同士間の距離をいう。 This is because the direct sound from the axle box to be detected, and hence the axle bearing, is not blocked by the sound insulating portion of the sound insulation device, and the direct sound from the adjacent front and rear axle bearings is prevented from reaching the microphone. Here, the term “axial distance” refers to the distance between axles attached to the same carriage.
前記マイクロホン及び前記転動音相当値検出器が、レールの長手方向と直角をなす水平方向に実質的に整列していると好ましい。 It is preferable that the microphone and the rolling sound equivalent value detector are substantially aligned in a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail.
或る車軸軸受に起因にして発生する車両走行音ピークと転動音相当値ピークがほぼ同時点で検出され、その後のデータ処理が容易になるからである。 This is because a vehicle running sound peak and a rolling sound equivalent value peak generated due to a certain axle bearing are detected at almost the same point, and subsequent data processing becomes easy.
さらに、前記マイクロホン及び前記転動音相当値検出器だけでなく、車軸通過検知装置も設置されているならば同様に整列していると好ましい。上述と同様に、その後のデータ処理がさらに容易になるからである。 Further, if not only the microphone and the rolling sound equivalent value detector but also the axle passage detection device are installed, it is preferable that they are similarly aligned. This is because the subsequent data processing is further facilitated as described above.
本発明によれば、
鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための、軸受監視システムであって、
レールの脇に設置された、車両走行音を検出するためのマイクロホンと、
レールとマイクロホンとの間に設置された遮音装置であって、車軸軸受とマイクロホンとの間に開口部を有すると共にレールとマイクロホンとの間に遮音部分を有する遮音装置と、
レールからの発生する音を代表する転動音相当値を検出する、レールに設置する転動音相当値検出器と、
前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて、車軸軸受の異常を検知する異常検知装置と、
を具備する、
軸受監視システムが提供される。
According to the present invention,
A bearing monitoring system for detecting an abnormality in an axle bearing of a railway vehicle,
A microphone installed on the side of the rail to detect vehicle running sound;
A sound insulation device installed between the rail and the microphone, the sound insulation device having an opening between the axle bearing and the microphone and a sound insulation portion between the rail and the microphone;
A rolling sound equivalent value detector installed on the rail for detecting a rolling sound equivalent value representing the sound generated from the rail;
An abnormality detection device that detects an abnormality of an axle bearing based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value;
Comprising
A bearing monitoring system is provided.
上述の発明により、鉄道車両において、音響的な外乱を極力排除すると共に車輪踏面状態のばらつきに起因する転動音の変動を考慮しつつ、マイクロホンで検出した車両走行音から車軸軸受の異常を検知する方法及び軸受監視システムを提供することができる。 According to the above-described invention, in a railway vehicle, abnormalities in axle bearings are detected from vehicle running sound detected by a microphone while eliminating acoustic disturbance as much as possible and taking into account fluctuations in rolling noise caused by variations in wheel tread surface conditions. And a bearing monitoring system can be provided.
本発明は上述の図面を参照しつつより詳細に記載される。なお、図面は、本発明の理解を容易にし、図面の記載を簡略化するために実際の構成要素の大きさ、縮尺、形状とは異なって描かれていることに留意されたい。 The invention will be described in more detail with reference to the above-mentioned drawings. It should be noted that the drawings are drawn differently from the actual size, scale, and shape of the components in order to facilitate understanding of the present invention and simplify the description of the drawings.
図1及び図2は、本発明による実施形態に係る、車軸軸受の異常を検出するための方法を実施するときの各構成要素の配置を示す。ここで、鉄道車両は、他の様々な構成要素を具備するものの、図1及び図2では特に本発明に直接関与しない構成要素の記載が簡明な説明のために省略されている。 1 and 2 show the arrangement of each component when carrying out a method for detecting an abnormality in an axle bearing according to an embodiment of the present invention. Here, although the railway vehicle includes various other components, in FIG. 1 and FIG. 2, the description of components that are not directly related to the present invention is omitted for the sake of brevity.
鉄道車両1は、動力をレールに伝えるための車輪3と、車輪3を連結する車軸5と、車軸5を支持する車軸軸受7と、車軸軸受7を収容する軸箱9とを具備する。鉄道車両1は、2本のレール11上を走行するものである。図1では、1車両分の上述した構成要素が示されており、この車両には2つの台車(図示しない)が取り付けられており、各台車がそれぞれ2本の車軸5を有し、各車軸の両端部に1つずつの車輪3、車軸軸受7及び軸箱9が設けられている。
The
さらに図1及び図2には、鉄道車両1が発生する車両走行音を検出するための、レール11の脇に設置されているマイクロホン31が示されている。マイクロホン31は、特に指向性マイクロホン等の特殊なマイクロホンである必要がなく、特殊な装備も必要としない。
Further, FIG. 1 and FIG. 2 show a
さらに図1及び図2には、鉄道車両1が発生する車両走行音のうち、車軸軸受以外の鉄道車両の構成要素が発生する音の直達音を遮音するための遮音装置51が、レール11とマイクロホン31との間に設置されているのが示されている。
Further, in FIGS. 1 and 2, the
図3は、図2のA部の拡大図であり、レール11とレールに付設されている構成要素とを示す図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 2 and shows the
図3には、転動音相当値検出器71がレール11の底部に設置されているのが示されている。転動音相当値検出器71は、レール、まくら木及び車輪等の振動に起因して大気中に放射される音のうち、レールと車輪との間の接触面で作用する加振力を基に発生する転動音に相関のある物理量である転動音相当値を検出することを目的としている。
FIG. 3 shows that the rolling sound
また、この実施形態では、図3に示されているように、上記の車両走行音及び転動音相当値のピークが発生する時点を検出するために、車両通過検知装置13が設置される。通常、車軸通過検知装置13はマイクロホン側のレールの側部に設置される。実施形態では、車両通過検知装置はコイルであり、回転する車輪がそのそばを通過するときの磁場の変化を検出することによって車軸の通過を検知する。しかしながら、本発明では、車両通過検知装置は、この機構のみに限定されず、車軸の通過が正確に検知できるものであればどのようなものでもよい。なお、この車両通過検知装置13を省略してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a vehicle
なお、この実施形態では、マイクロホン31及び転動音相当値検出器71は、レール11の長手方向と直角をなす水平方向に実質的に整列しているものとする。したがって、図6及び図7の車両走行音及び転動音相当値のピークはほぼ同時点に生じている。しかしながら、本発明は、このマイクロホン31と転動音相当値検出器71との間の位置関係に制限されない。マイクロホン31及び転動音相当値検出器71の設置等に関する事情により、これとは別の配置となることを妨げるものではない。
In this embodiment, it is assumed that the
実施形態では、転動音相当値検出器71は加速度ピックアップである。しかしながら、転動音相当値検出器71は、転動音に相関する物理量を検出するものであればどのようなものでもよい。
In the embodiment, the rolling sound
次いで、転動音相当値について記載する。ここで、振動している物体から放射される音響パワーWは、以下の式により与えられることが公知である。
W(t)=ρ0c0Sσv2(t)
ここで、ρ0:空気密度
c0:空気中の音速
S:物体の放射面積
σ:放射効率
v(t):振動速度
なお、ここで、振動速度は、鉛直方向の振動速度とする。レール−車輪間の加振力は、その方向に印加されるからである。したがって、任意の音響パワーW0及び任意の振動速度の値v0を基準とするときの、振動している物体から放射される音響レベルLvは、
Lv(t)=W(t)/W0
=10log(ρ0c0Sσv2(t)/ρ0c0Sσv0 2)
=10log(v2(t)/v0 2)
=10logv2(t)+C
ここで、C:定数(=−10log10v0 2)
となる。この実施形態では、上記のLv(t)を転動音相当値として近似する。しかしながら、転動音相当値は、転動音に相関する値であればどのようなものでもよい。
Next, the rolling sound equivalent value will be described. Here, it is known that the acoustic power W radiated from the vibrating object is given by the following equation.
W (t) = ρ 0 c 0 Sσv 2 (t)
Where ρ 0 : air density
c 0 : speed of sound in the air
S: Radiation area of the object
σ: Radiation efficiency
v (t): Vibration speed Here, the vibration speed is the vibration speed in the vertical direction. This is because the exciting force between the rail and the wheel is applied in that direction. Therefore, the sound level Lv radiated from the vibrating object when the arbitrary sound power W 0 and the arbitrary vibration velocity value v 0 are set as a reference is
Lv (t) = W (t) / W 0
= 10 log (ρ 0 c 0 Sσv 2 (t) / ρ 0 c 0 Sσv 0 2 )
= 10 log (v 2 (t) / v 0 2 )
= 10 logv 2 (t) + C
Here, C: constant (= −10 log 10 v 0 2 )
It becomes. In this embodiment, the above Lv (t) is approximated as a rolling sound equivalent value. However, the rolling sound equivalent value may be any value as long as it correlates with the rolling sound.
図4は、前述の遮音装置51の正面からの形状を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the shape of the
遮音装置51は、スリット状に開口している開口部53と、その他の部分であって、鉄道車両1側からの音を遮音することを目的とする遮音部分55とを具備する。実施形態では、遮音装置51は、平板であり、地面上に設置された防音壁である。さらに実施形態では、開口部53は、略矩形であって、ほぼ軸箱9と同じ高さ位置にあり、その高さは軸箱9の高さにほぼ等しい。この態様により、車軸軸受7で発生してマイクロホン31に到達する直達音を、開口部53を介して通過させる一方で、その他の構成要素が発生する音のマイクロホン31への直達音を遮蔽することを目的とするものである。また、遮音装置51のレール長手方向の長さが鉄道車両1の1車両分の長さよりも長く、開口部53のその方向の長さが軸距よりも短いと好ましい。隣接する車軸軸受7からの直達音がマイクロホン31に到達しないようにするためである。したがって、遮音装置51の形状、材質等は上記目的を達成できるものであればどのようなものでもよい。
The
図5は、本発明による解析装置の構成を示す図である。この解析装置は、上述の検出結果を入力として必要な解析を行うCPU(コンピュータ)91と、解析結果を出力する出力装置93とを備える。このCPU91は、マイクロホン31及び転動音相当値検出器71により検出された車両走行音及び転動音相当値を、並びに任意選択には車両通過検知装置13により検出された車両が通過した旨の信号を取り込み、後述の異常検知段階に必要なグラフ等のデータを作成する。CPU91は次いで、CPUが作成したデータをユーザが見ることができるようにディスプレ又はプリンタ等である出力装置93に出力する。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the analysis apparatus according to the present invention. This analysis device includes a CPU (computer) 91 that performs the necessary analysis using the above detection result as an input, and an output device 93 that outputs the analysis result. The
また、車軸軸受が発生する音は一定の周波数帯に現れる傾向があるので、車両走行音及び転動音相当値を、一定の周波数帯のバンドパスフィルタに通過させてもよい。それにより、さらに車軸軸受の損傷を発見し易くなる。なお、該周波数帯は、車軸軸受7の異常の状態から大きく影響を受けるものではなく、主に検出時の車両の速度に応じて定められる。バンドパスフィルタは、オクターブバンドフィルタ及び1/3オクターブバンドフィルタのような既存の周波数フィルタでもよく、ユーザによって定義された特定の周波数帯についてのバンドパスフィルタでもよい。
Further, since the sound generated by the axle bearing tends to appear in a certain frequency band, the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value may be passed through a band-pass filter having a certain frequency band. This makes it easier to detect damage to the axle bearing. The frequency band is not greatly affected by the abnormal state of the
以上の構成により、鉄道車両1がレール11上を走行したときに、マイクロホン31及び転動音相当値検出器71によって、車両走行音及び転動音相当値を検出する。図6及び図7は、1車両分の車両走行音及び転動音相当値の想定の時系列グラフを示す。これらの図からも分かるように、車輪の踏面ひいては車軸軸受7が、マイクロホン31の前を通過すると車両走行音にピークが発生し、転動音相当値検出器の上を通過すると転動音相当値にピークが発生するようになっている。上述のように、図6及び図7は1車両分の車両走行音と転動音相当値を示しており、こうした現象が他の車両が走行する場合でも起こることになる。
With the above configuration, when the
図6は、車軸軸受に異常がない場合のモデルケースである。車軸軸受で発生され得る転動音が、車両走行音から検知されない場合の車両走行音と転動音相当値の挙動を示している。この場合、各ピークにおいて、車両走行音において転動音が非常に大きな割合を占め、車両走行音の挙動はほぼ転動音相当値の挙動と一致する。 FIG. 6 shows a model case when there is no abnormality in the axle bearing. The behavior of the vehicle running sound and the rolling noise equivalent value when the rolling noise that can be generated by the axle bearing is not detected from the vehicle running sound is shown. In this case, at each peak, the rolling noise occupies a very large proportion of the vehicle running sound, and the behavior of the vehicle running sound substantially coincides with the behavior corresponding to the rolling noise.
図7は、この実施形態における4つの車両走行音のピークのうち1つが他のピークよりも大きいピークを発生しているときの車両走行音及び転動音相当値の挙動を示している。図7の転動音相当値のグラフにおいて、実線及び点線はそれぞれ、車軸軸受に異常があるとき及び異常がないときのモデルケースを示している。 FIG. 7 shows the behavior of the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value when one of the four vehicle running sound peaks in this embodiment is larger than the other peaks. In the rolling sound equivalent value graph of FIG. 7, the solid line and the dotted line indicate the model case when the axle bearing has an abnormality and when there is no abnormality, respectively.
これより、以上の実施形態の構成によって検出した車両走行音及び転動音相当値の時系列データを用いて、車軸軸受の異常を検知する異常検知段階について、いくつかの実施形態に分けて説明する。 From this, the abnormality detection stage which detects the abnormality of an axle bearing using the time series data of the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value detected by the configuration of the above embodiment will be described in several embodiments. To do.
異常検知段階の第1の実施形態では、以下の解析方法で車軸軸受の異常を検知する。 In the first embodiment at the abnormality detection stage, an abnormality of the axle bearing is detected by the following analysis method.
まず、車両走行音から異常を検知する対象の車軸軸受に対応する前記車両走行音のピークである検知対象車両走行音ピーク33を選択し、さらに他の車両軸受に対応する車両走行音のピークから評価車両走行音ピーク35を選択する。
First, the detection target vehicle
なお、この評価対象車両走行音ピーク35は、この車軸軸受の異常を検知する方法を適用する鉄道車両1と同一の鉄道車両であって、車輪のばらつきによる転動音の変動が出ないように新品又はそれと同等である同一の鉄道車両を用いて、同様の環境であらかじめ検出しておいた車両走行音から選択してもよい。
The evaluation target vehicle running
これらのピークの値を用いて、以下の比較を行う。検知対象車両走行音ピーク値から評価車両走行音ピーク値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、その原因が車軸軸受にあると仮判断する。この段階では、車輪のばらつきにより転動音が大きくなった場合もあり得るので、この段階では車軸軸受の異常とは判断しない。また、検知対象車両走行音ピーク値から評価車両走行音ピーク値を引いた値が所定の車両走行音閾値以下の場合は、その原因が車軸軸受にはないものと判断することになる。 The following comparison is performed using the values of these peaks. When a value obtained by subtracting the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, it is temporarily determined that the cause is the axle bearing. At this stage, there may be a case where the rolling noise is increased due to the variation of the wheels, so at this stage, it is not determined that the axle bearing is abnormal. In addition, when the value obtained by subtracting the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is equal to or less than the predetermined vehicle travel sound threshold, it is determined that the cause is not in the axle bearing.
なお、車両走行音閾値は、車両走行音及び転動音相当値を検出するにあたって関係する様々な検出条件(窓関数、時定数、オーバーラッピング等)、車両速度、車軸軸受に異常があった場合にどのぐらいの確率で検出できるかを表す検知率等を考慮して決定される値であり、ユーザが決定する任意の値である。 The vehicle running sound threshold is when there are abnormalities in various detection conditions (window function, time constant, overlapping, etc.), vehicle speed, and axle bearings related to detecting vehicle running sound and rolling sound equivalent values. This is a value determined in consideration of a detection rate indicating how much probability can be detected, and is an arbitrary value determined by the user.
次いで、転動音相当値の時系列のグラフから、当該検知対象車両走行音ピーク33に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークである検知対象転動音相当値ピーク73を抽出し、当該評価車両走行音ピーク値に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音代表のピークである評価転動音相当値ピーク75を抽出する。
Next, from the time-series graph of the rolling sound equivalent value, the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the detection target vehicle running sound peak 33 passes over the rolling sound equivalent value detector. The detection target rolling sound equivalent value peak 73, which is a peak, is extracted, and the rolling noise representative generated when the axle bearing corresponding to the evaluation vehicle traveling sound peak value passes over the rolling sound equivalent value detector is extracted. An evaluation rolling sound
なお、車両走行音の場合と同様に、この評価転動音相当値ピーク75は、この車軸軸受の異常を検知する方法を適用する鉄道車両1と同一の鉄道車両であって、車輪のばらつきによる転動音相当値の変動が出ないように新品又はそれと同等である同一の鉄道車両を用いて、同様の環境であらかじめ検出しておいた転動音相当値から抽出してもよい。
As in the case of the vehicle running sound, the evaluation rolling sound
最後に、これらのピークの値を用いて、以下の比較を行う。一方では、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。車輪のばらつきにより転動音が大きくなり、それが評価対象車両走行音ピーク35を大きくしたものではないと判断できるからである。他方では、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。車輪のばらつきにより転動音が大きくなり、それが評価対象車両走行音ピーク35を大きくしたものであると判断できるからである。
Finally, the following comparison is performed using the values of these peaks. On the other hand, if it is detected that a value obtained by subtracting the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, the provisional judgment is correct. Judge that there is an abnormality in the axle bearing. This is because it can be determined that the rolling noise increases due to the variation in the wheels, and that this does not increase the vehicle running
なお、転動音相当値閾値は、車両走行音閾値と同様に様々な要素を考慮して決定される値であり、ユーザが決定する任意の値である。 Note that the rolling sound equivalent value threshold is a value determined in consideration of various factors in the same manner as the vehicle running sound threshold, and is an arbitrary value determined by the user.
このように、検知対象転動音相当値ピーク値と評価転動音相当値ピーク値との差を比較することによって車輪同士のばらつきを考慮しつつ、車軸軸受の異常を検知することができる。 As described above, by comparing the difference between the detection target rolling sound equivalent value peak value and the evaluation rolling sound equivalent value peak value, it is possible to detect an abnormality in the axle bearing while considering the variation between the wheels.
ここでは、図7を使用して、上述の第1の実施形態の異常検知段階を実際に実行する過程を示す。まずユーザが車両走行音のグラフを見て、他のピークよりも大きい(図7の車両走行音のグラフで左から3番目の)ピークを確認する。この場合、このピークを検知対象車両走行音ピーク33として選択することになる。他のピークよりも大きなピークが発生するということは、車軸軸受に異常があるという疑いがあるからである。次いで、他の車両走行音のピークを評価車両走行音ピーク35として選択する。この場合は、同一の台車の(図7の車両走行音のグラフで左から4番目の)ピークを選択したとする。次いで、上述のように検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値に対して所定の車両走行音閾値よりも高いならば、その車両走行音の大きなピークに対応する車軸軸受に異常があると仮判断する。当該検知対象車両走行音ピーク値と当該評価車両走行音ピーク値との間には一定の差があり、ここではその差が車両走行音閾値を越えているものとする。したがって、この場合では、車軸軸受に異常があると仮判断がされたものとする。次いで、上述のように検知対象車両走行音ピーク33及び評価車両走行音ピーク35に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過したときに発生する転動音相当値のピークである検知対象転動音相当値ピーク73及び評価転動音相当値ピーク75(図7の転動音相当値のグラフで左から3番目及び4番目のピーク)を抽出する。次いで、一方では、前述のように検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。これは、図7の転動音相当値のグラフの実線の場合を指し、当該検知対象転動音相当値ピーク値と当該評価転動音相当値ピーク値とがグラフ上でほぼ同一の値を取るので、この場合では両ピーク値の差はほとんどなく、ここでは転動音相当値閾値を越えるものではないとする。したがって、この場合では、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。他方では、上述のように検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。これは、図7の転動音相当値のグラフの点線の場合を指す。この場合では、当該検知対象転動音相当値ピーク値と当該評価転動音相当値ピーク値との間には一定の差があり、ここではその差が転動音相当値閾値を越えているものとする。したがって、この場合では、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。このようにして、第1の実施形態の異常検知段階では車軸軸受の異常を検知する。
Here, FIG. 7 is used to show a process of actually executing the above-described abnormality detection stage of the first embodiment. First, the user looks at the vehicle running sound graph and confirms a peak that is larger than the other peaks (third from the left in the vehicle running sound graph of FIG. 7). In this case, this peak is selected as the detection target vehicle running
異常検知段階の第2実施形態では、以下の解析方法で車軸軸受の異常を検知する。 In the second embodiment at the abnormality detection stage, an abnormality of the axle bearing is detected by the following analysis method.
まず、車両走行音から異常を検知する対象の車軸軸受に対応する前記車両走行音のピークである検知対象車両走行音ピーク33を選択し、さらに他の車両軸受に対応する車両走行音のピークから複数の評価車両走行音ピーク35を選択する。
First, the detection target vehicle
なお、異常検知段階の第1の実施形態と同様に、当該評価車両走行音ピーク35は、あらかじめ新品又はそれと同等である同一の鉄道車両を用いて検出しておいた車両走行音から選択してもよい。さらに、後にする評価車両走行音ピーク35の値の平均をするために、多くのピークをこの時点で選択しておくことが好ましい。検知の精度が上がるからである。また、評価車両走行音ピーク35は、検知対象車両走行音ピーク33の基となる車軸軸受が設置されている車両と同じ車両のものを選択してもよく、それに加えて他の車両のものを選択してもよい。
As in the first embodiment in the abnormality detection stage, the evaluation vehicle traveling
これらのピークの値を用いて、以下の比較を行う。検知対象車両走行音ピーク値から複数の評価車両走行音ピーク値の平均値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、その原因が車軸軸受にあると仮判断する。異常検知段階の第1の実施形態と同様に、この段階では、車輪のばらつきにより転動音が大きくなった場合もあるので、この段階では車軸軸受の異常とは判断しない。また、検知対象車両走行音ピーク値から複数の評価車両走行音ピーク値の平均値を引いた値が所定の車両走行音閾値以下の場合は、その原因が車軸軸受にはないものと判断することになる。 The following comparison is performed using the values of these peaks. When the value obtained by subtracting the average value of the plurality of evaluation vehicle travel sound peak values from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, it is temporarily determined that the cause is the axle bearing. Similar to the first embodiment at the abnormality detection stage, at this stage, the rolling noise may be increased due to variations in the wheels, so at this stage, it is not determined that the axle bearing is abnormal. In addition, when the value obtained by subtracting the average value of the plurality of evaluation vehicle traveling sound peak values from the vehicle traveling sound peak value to be detected is equal to or lower than the predetermined vehicle traveling sound threshold value, it is determined that the cause is not in the axle bearing. become.
次いで、転動音相当値の時系列のグラフから、当該検知対象車両走行音ピーク33に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークである検知対象転動音相当値ピーク73を抽出し、当該複数の評価車両走行音ピーク35のそれぞれに対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音代表のピークである評価転動音相当値ピーク75を抽出する。
Next, from the time-series graph of the rolling sound equivalent value, the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing corresponding to the detection target vehicle running sound peak 33 passes over the rolling sound equivalent value detector. The detection target rolling sound equivalent value peak 73 that is a peak is extracted, and the rolling bearing generated when the axle bearing corresponding to each of the plurality of evaluation vehicle traveling
なお、当該複数の評価転動音相当値ピーク75は、異常検知段階の第1の実施形態の場合と同様のやり方で、あらかじめ新品又はそれと同等である同一の鉄道車両を用いて検出しておいた転動音相当値から抽出してもよい。 The plurality of evaluation rolling sound equivalent value peaks 75 are detected in advance using a new or equivalent same railway vehicle in the same manner as in the first embodiment in the abnormality detection stage. You may extract from the rolling sound equivalent value.
最後に、これらのピークの値を用いて、以下の比較を行う。一方では、検知対象転動音相当値ピーク値から複数の評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。車輪のばらつきにより転動音が大きくなったものでないと判断できるからである。他方では、検知対象転動音相当値ピーク値から複数の評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。車輪のばらつきにより転動音が大きくなったと判断できるからである。 Finally, the following comparison is performed using the values of these peaks. On the other hand, if it is detected that a value obtained by subtracting the average value of the plurality of evaluation rolling sound equivalent value peak values from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, The provisional judgment is judged to be correct, and it is judged that there is an abnormality in the axle bearing. This is because it can be determined that the rolling noise is not increased due to the variation in the wheels. On the other hand, if it is detected that the value obtained by subtracting the average value of the plurality of evaluation rolling sound equivalent value peak values from the detection target rolling sound equivalent value peak value is equal to or greater than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, It is determined that the provisional judgment is not correct, and it is determined that there is no abnormality in the axle bearing. This is because it can be determined that the rolling noise has increased due to variations in the wheels.
このように、複数の評価転動音相当値ピーク値の平均値を車軸軸受の異常の検出の基準に使用することにより、異常検知段階の第1の実施形態よりも各車輪間でのばらつきを考慮した上で、車軸軸受の異常を検知することができる。 As described above, by using the average value of the plurality of evaluation rolling sound equivalent values peak values as a reference for detecting the abnormality of the axle bearing, it is possible to reduce the variation among the wheels as compared with the first embodiment in the abnormality detection stage. It is possible to detect an abnormality in the axle bearing after taking into consideration.
ここでは、第1の実施形態の異常検知段階の場合と同様に図7を使用して、上述の第2の実施形態の異常検知段階を実際に実行する過程を示す。まずユーザが車両走行音のグラフを見て、他のピークよりも大きい(図7の車両走行音のグラフで左から3番目の)ピークを確認する。この場合、第1の実施形態の異常検知段階の場合と同様にこのピークを検知対象車両走行音ピーク33として選択することになる。次いで、他の車両走行音のピークを評価車両走行音ピーク35として選択する。この場合は、全ての同一の車両の(図7の車両走行音のグラフで左から1、2及び4番目の)ピークを選択したとする。次いで、上述のように検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値の平均値に対して所定の車両走行音閾値よりも高いならば、その車両走行音の大きなピークに対応する車軸軸受に異常があると仮判断する。当該検知対象車両走行音ピーク値と当該評価車両走行音ピーク値の平均値との間には一定の差があり、ここではその差が車両走行音閾値を越えているものとする。したがって、この場合では、車軸軸受に異常があると仮判断がされたものとする。次いで、上述のように検知対象車両走行音ピーク33及びそれぞれの評価車両走行音ピーク35に対応する車軸軸受が転動音相当値検出器の上を通過したときに発生する転動音相当値のピークである検知対象転動音相当値ピーク73(図7の転動音相当値のグラフで左から3番目のピーク)及びそれぞれの評価転動音相当値ピーク75(図7の転動音相当値のグラフで左から1、2及び4番目のピーク)を抽出する。次いで、一方では、上述のように検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。これは、図7の転動音相当値のグラフの実線の場合を指し、当該検知対象転動音相当値ピーク値と当該評価転動音相当値ピーク値の平均値とが(各評価転動音相当値には多少の変動があるものの)ほぼ同一の値を取るので、この場合では両ピーク値の差はほとんどなく、ここでは転動音相当値閾値を越えるものではないとする。したがって、この場合では、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受に異常があると判断する。他方では、上述のように検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。これは、図7の転動音相当値のグラフの点線の場合を指す。この場合では、当該検知対象転動音相当値ピーク値と当該評価転動音相当値ピーク値の平均値との間には一定の差があり、ここではその差が転動音相当値閾値を越えているものとする。したがって、この場合では、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受に異常がないと判断する。このようにして、第2の実施形態の異常検知段階では車軸軸受の異常を検知する。
Here, as in the case of the abnormality detection stage of the first embodiment, FIG. 7 is used to show a process of actually executing the abnormality detection stage of the second embodiment described above. First, the user looks at the vehicle running sound graph and confirms a peak that is larger than the other peaks (third from the left in the vehicle running sound graph of FIG. 7). In this case, this peak is selected as the detection target vehicle running
異常検知段階の第3の実施形態では、以下の解析方法で検出した転動音相当値を直接音に変換して、その音により車両走行音に補正を加えることによって、車軸軸受の異常を検知する。 In the third embodiment of the abnormality detection stage, an abnormality of the axle bearing is detected by converting the rolling sound equivalent value detected by the following analysis method into a direct sound and correcting the vehicle running sound by the sound. To do.
転動音相当値Lvを使用して次式により、前記転動音相当値を車両走行音から除去した、転動音の影響を除去した車両走行音を算出する。
Lb(t)=10log(10Ld(t)/10−10Lv(t)/10)
ここで、Ld:車両走行音
Lb:転動音の影響を除去した車両走行音
Using the rolling sound equivalent value Lv, the vehicle running sound from which the influence of the rolling noise is removed is calculated by removing the rolling noise equivalent value from the vehicle running sound according to the following equation.
Lb (t) = 10 log (10 Ld (t) / 10 −10 Lv (t) / 10 )
Where Ld: vehicle running sound
Lb: Vehicle running sound with the influence of rolling noise removed
具体的には図7のケースで、車軸軸受に異常があった場合(図7の転動音相当値のグラフが実線を取る場合)に、上述のような解析をすると、最終的に出てくるLbは、図8のようなグラフを描くことが想定される。このように、車輪のばらつきによる転動音の変動を含んだ転動音相当値が車両走行音から直接取り除かれることにより、最終的には異常のある車軸軸受によって発生したピーク音が残ることになる。したがって、車軸軸受に異常があることを検知することが可能になり、ひいては本発明の目的を達成することができる。 Specifically, in the case of FIG. 7, when there is an abnormality in the axle bearing (when the rolling sound equivalent value graph of FIG. The coming Lb is assumed to draw a graph as shown in FIG. As described above, the rolling sound equivalent value including the fluctuation of the rolling noise due to the variation of the wheels is directly removed from the vehicle running sound, so that the peak sound generated by the abnormal axle bearing finally remains. Become. Therefore, it is possible to detect that there is an abnormality in the axle bearing, and as a result, the object of the present invention can be achieved.
これより、上記方法を実施するための軸受監視システムについて説明する。 From this, the bearing monitoring system for implementing the said method is demonstrated.
軸受監視システムの設備及び検出の過程は、上述の方法と同じであるので、ここでは説明を割愛する。 Since the equipment and detection process of the bearing monitoring system are the same as those described above, a description thereof is omitted here.
上述の異常検知段階では、ユーザがグラフを見ることによって異常を検知していたが、この軸受監視システムでは、異常検知装置にあらかじめ車両走行音閾値及び転動音相当値閾値が入力されており、異常検知装置が、検出した車両走行音及び転動音相当値を用いて、この例では、上記異常検知段階の第1〜第3の実施形態のいずれか1つの異常検知段階を実行するように設定されているので、異常検知装置により自動的に車軸軸受7の異常を検知することができる。なお、異常検知装置は、この例ではCPU91である。
In the above-described abnormality detection stage, the user has detected an abnormality by looking at the graph, but in this bearing monitoring system, the vehicle running sound threshold value and the rolling sound equivalent value threshold value are input in advance to the abnormality detection device, In this example, the abnormality detection device executes the abnormality detection stage of any one of the first to third embodiments of the abnormality detection stage using the detected vehicle running sound and rolling sound equivalent value. Since it is set, the abnormality of the
上述の軸受監視システムによって、前記軸受監視方法を自動的に実施することができる。 The bearing monitoring method can be automatically executed by the bearing monitoring system described above.
1 鉄道車両
3 車輪
5 車軸
7 車軸軸受
9 軸箱
11 レール
13 車両通過検知装置
31 マイクロホン
33 検知対象車両走行音ピーク
35 評価車両走行音ピーク
51 遮音装置
53 開口部
55 遮音部分
71 転動音相当値検出器
73 検知対象転動音相当値ピーク
75 評価転動音相当値ピーク
91 CPU
93 出力装置
DESCRIPTION OF
93 Output device
Claims (10)
レール(11)の脇にマイクロホン(31)を設置する段階と、
レール(11)とマイクロホン(31)との間に遮音装置(51)を設置する段階であって、遮音装置(51)が、車軸軸受(7)とマイクロホン(31)との間に開口部(53)を有する遮音装置(51)を設置する段階と、
マイクロホン(31)によって車両走行音を検出する車両走行音検出段階と、
レール(11)と車輪(3)との間の接触面に作用する加振力を基に発生する転動音を代表する転動音相当値を、レールに設置された転動音相当値検出器(71)によって検出する転動音相当値検出段階と、
前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて、車軸軸受(7)の異常を検知する異常検知段階と、
を含む、
軸受監視方法。 A bearing monitoring method for detecting an abnormality in an axle bearing (7) of a railway vehicle (1),
Installing a microphone (31) beside the rail (11);
In the stage of installing the sound insulation device (51) between the rail (11) and the microphone (31), the sound insulation device (51) has an opening (between the axle bearing (7) and the microphone (31)). Installing a sound insulation device (51) having 53);
A vehicle running sound detection step of detecting a vehicle running sound by the microphone (31);
Rolling sound equivalent value representative of rolling sound generated based on the excitation force acting on the contact surface between the rail (11) and the wheel (3) is detected as the rolling sound equivalent value installed on the rail. A rolling sound equivalent value detection stage detected by a vessel (71);
An abnormality detection step of detecting an abnormality of the axle bearing (7) based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value;
including,
Bearing monitoring method.
前記異常検知段階は、バンドパスフィルタに通過させた後の前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて車軸軸受(7)の異常を検知する段階である、
請求項1に記載の軸受監視方法。 And passing the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value through a band-pass filter of a frequency band determined according to the speed of the vehicle at the time of detection,
The abnormality detection step is a step of detecting an abnormality of the axle bearing (7) based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value after passing through a band pass filter.
The bearing monitoring method according to claim 1.
前記異常検知段階は、所定の検知位置を通過する時点の前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて車軸軸受(7)の異常を検知する段階である、
請求項の1又は2に記載の軸受監視方法。 And a step of detecting by the axle passage detection device (13) installed on the rail (11) when the axle bearing (7) passes a predetermined detection position,
The abnormality detection step is a step of detecting an abnormality of the axle bearing (7) based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value at the time of passing through a predetermined detection position.
The bearing monitoring method according to claim 1 or 2.
車軸軸受(7)がマイクロホン(31)を通過すると、車両走行音にピークが発生するようになっており、
さらに、車軸軸受(7)が転動音相当値検出器(71)を通過すると、転動音相当値にピークが発生するようになっており、
前記異常検知段階が、
異常を検知する対象の車軸軸受(7)に対応する前記車両走行音のピークの値である検知対象車両走行音ピーク値を検出する段階と、
他の車両軸受(7)に対応する車両走行音のピークの値である評価車両走行音ピーク値を検出する段階と、
前記検知対象車両走行音ピーク値から前記評価車両走行音ピーク値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値よりも高い原因が車軸軸受(7)にあると仮判断する段階と、
当該検知対象車両走行音ピークに対応する車軸軸受(7)が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である検知対象転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
当該評価車両走行音ピークに対応する車軸軸受(7)が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である評価転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受(7)に異常があると判断し、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受(7)に異常がないと判断する段階と、
を含む段階である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The railway vehicle (1) has a plurality of axle bearings;
When the axle bearing (7) passes through the microphone (31), a peak occurs in the vehicle running sound,
Furthermore, when the axle bearing (7) passes through the rolling noise equivalent value detector (71), a peak occurs in the rolling noise equivalent value.
The abnormality detection step
Detecting a detection target vehicle travel sound peak value, which is a peak value of the vehicle travel sound corresponding to the axle bearing (7) to be detected for abnormality,
Detecting an evaluation vehicle running sound peak value that is a peak value of a running vehicle sound corresponding to another vehicle bearing (7);
When the value obtained by subtracting the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, the detection target vehicle travel sound peak value is higher than the evaluation vehicle travel sound peak value. Tentatively determining that the cause is the axle bearing (7);
The detection target rolling sound equivalent value that is the peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing (7) corresponding to the detection target vehicle running sound peak passes over the rolling noise equivalent value detector. Detecting a peak value;
Evaluation rolling sound equivalent value peak value, which is the peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing (7) corresponding to the evaluation vehicle running sound peak passes over the rolling noise equivalent value detector. Detecting the stage,
If it is detected that the value obtained by subtracting the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, it is determined that the provisional judgment is correct, It is determined that there is an abnormality in the axle bearing (7), and it is detected that the value obtained by subtracting the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is equal to or greater than a predetermined rolling noise equivalent value threshold value. If so, determining that the provisional determination is not correct and determining that there is no abnormality in the axle bearing (7);
Including the stage,
The bearing monitoring method according to claim 1.
車軸軸受(7)がマイクロホン(31)を通過すると、車両走行音にピークが発生するようになっており、
さらに、車軸軸受(7)が転動音相当値検出器(71)を通過すると、転動音相当値にピークが発生するようになっており、
前記異常検知段階が、
異常を検知する対象の車軸軸受(7)に対応する前記車両走行音のピークの値である検知対象車両走行音ピーク値を検出する段階と、
他の車両軸受(7)に対応する車両走行音のピーク値である評価車両走行音ピークの値を検出する段階と、
検出した当該評価車両走行音ピーク値の平均値を取る段階と、
前記検知対象車両走行音ピーク値から前記評価車両走行音ピーク値の平均値を引いた値が所定の車両走行音閾値よりも高いときに、検知対象車両走行音ピーク値が評価車両走行音ピーク値の平均値よりも高い原因が車軸軸受(7)にあると仮判断する段階と、
当該検知対象車両走行音ピークに対応する車軸軸受(7)が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である検知対象転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
当該評価車両走行音ピークのそれぞれに対応する車軸軸受(7)が転動音相当値検出器の上を通過するときに発生する転動音相当値のピークの値である評価転動音相当値ピーク値を検出する段階と、
検出した評価転動音相当値ピーク値の平均値を取る段階と、
検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値よりも低いことを検知したならば、前記仮判断が正しいと判断し、車軸軸受(7)に異常があると判断し、検知対象転動音相当値ピーク値から評価転動音相当値ピーク値の平均値を引いた値が所定の転動音相当値閾値以上であることを検知したならば、前記仮判断が正しくなかったと判断し、車軸軸受(7)に異常がないと判断する段階と、
を含む段階である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The railway vehicle (1) has a plurality of axle bearings (7);
When the axle bearing (7) passes through the microphone (31), a peak occurs in the vehicle running sound,
Furthermore, when the axle bearing (7) passes through the rolling noise equivalent value detector (71), a peak occurs in the rolling noise equivalent value.
The abnormality detection step
Detecting a detection target vehicle travel sound peak value, which is a peak value of the vehicle travel sound corresponding to the axle bearing (7) to be detected for abnormality,
Detecting a value of an evaluation vehicle traveling sound peak that is a peak value of a vehicle traveling sound corresponding to another vehicle bearing (7);
A step of taking the average value of the detected evaluation vehicle running sound peak value;
When the value obtained by subtracting the average value of the evaluation vehicle travel sound peak value from the detection target vehicle travel sound peak value is higher than a predetermined vehicle travel sound threshold, the detection target vehicle travel sound peak value is evaluated vehicle travel sound peak value. Tentatively determining that the axle bearing (7) is higher than the average value of
The detection target rolling sound equivalent value that is the peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing (7) corresponding to the detection target vehicle running sound peak passes over the rolling noise equivalent value detector. Detecting a peak value;
An evaluation rolling sound equivalent value that is a peak value of the rolling sound equivalent value generated when the axle bearing (7) corresponding to each of the evaluation vehicle traveling sound peaks passes over the rolling sound equivalent value detector. Detecting a peak value;
The stage of taking the average value of the detected evaluation rolling sound equivalent value peak value,
If it is detected that the value obtained by subtracting the average value of the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is lower than a predetermined rolling sound equivalent value threshold value, the provisional judgment is correct. It is determined that the axle bearing (7) is abnormal, and a value obtained by subtracting the average value of the evaluation rolling sound equivalent value peak value from the detection target rolling sound equivalent value peak value is a predetermined rolling noise equivalent value threshold value. If it is detected that the above, the provisional judgment is judged to be incorrect, and the axle bearing (7) is judged to be normal.
Including the stage,
The bearing monitoring method according to claim 1.
前記転動音相当値を車両走行音から除去した、転動音の影響を除去した車両走行音を算出する段階と、
この転動音の影響を除去した車両走行音に基づいて、車軸軸受の異常を検知する段階と、
を含む段階である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The abnormality detection step
Removing the rolling sound equivalent value from the vehicle running sound, calculating the vehicle running sound from which the influence of the rolling noise is removed;
Detecting the abnormality of the axle bearing based on the vehicle running sound from which the influence of the rolling noise is removed;
Including the stage,
The bearing monitoring method according to claim 1.
前記開口部(53)及び前記マイクロホン(31)の高さ位置が、車両軸受(7)を収容する軸箱(9)の高さ位置にほぼ等しい、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The sound insulation device (51) is a substantially rectangular sound barrier;
The height positions of the opening (53) and the microphone (31) are substantially equal to the height position of the axle box (9) that houses the vehicle bearing (7).
The bearing monitoring method according to claim 1.
前記開口部(53)のレール長手方向の長さが軸距よりも短い、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The height of the opening (53) is substantially equal to the height of the axle box (9);
The length of the opening (53) in the rail longitudinal direction is shorter than the axial distance.
The bearing monitoring method according to claim 1.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の軸受監視方法。 The microphone (31) and the rolling sound equivalent value detector (71) are substantially aligned in a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail.
The bearing monitoring method according to claim 1.
レール(11)の脇に設置された、車両走行音を検出するためのマイクロホン(31)と、
レール(11)とマイクロホン(31)との間に設置された遮音装置(51)であって、車軸軸受(7)とマイクロホン(31)との間に開口部(53)を有すると共にレール(11)とマイクロホン(31)との間に遮音部分(55)を有する遮音装置(51)と、
レール(11)からの発生する音を代表する転動音相当値を検出する、レール(11)に設置する転動音相当値検出器(71)と、
前記車両走行音及び前記転動音相当値に基づいて、車軸軸受(7)の異常を検知する異常検知装置と、
を具備する、
軸受監視システム。 A bearing monitoring system for detecting an abnormality in an axle bearing (7) of a railway vehicle (1),
A microphone (31) installed on the side of the rail (11) for detecting vehicle running sound;
A sound insulation device (51) installed between a rail (11) and a microphone (31), having an opening (53) between the axle bearing (7) and the microphone (31) and the rail (11). ) And a microphone (31), and a sound insulation device (51) having a sound insulation portion (55);
A rolling sound equivalent value detector (71) installed on the rail (11) for detecting a rolling sound equivalent value representing the sound generated from the rail (11);
An abnormality detection device for detecting an abnormality of the axle bearing (7) based on the vehicle running sound and the rolling sound equivalent value;
Comprising
Bearing monitoring system.
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