JP2013257265A - 鉄道車両用軸受の異常検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】 列車の各車両における各車軸軸受の異常を精度良く判断でき、またその判断を行うための各車軸軸受の回転数を正確にかつ簡単に知ることができる鉄道車両用軸受の異常検知システムを提供する。
【解決手段】 列車１の各車両２における各車軸軸受３を支持する軸箱部材４にデータロガー５を着脱自在に取付ける。データロガー５は、車軸軸受３の振動を検出して記録する検出・記録手段１２、およびワイヤレス通信手段１３を有する。１列の列車１の前記各データロガー５に同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段２２を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鉄道車両における車軸軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受の異常検知システムに関する。

鉄道車両においては、その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である。そのため、従来、温度上昇に伴って色が変化するサーモラベルを車軸軸受に貼り、車両停止時に作業員が目視によりサーモラベルの色を確認する方法が採られることがある。しかし、サーモラベルでは確実な異常発生を検出することが難しい。

このような課題を解消したものとして、車軸軸受に温度センサを設け、その検出信号をワイヤレスで送信して運転席のモニタで監視するものが提案されている（例えば、特許文献１）。
また、車軸軸受に温度センサおよび振動センサとその検出結果を記録するＩＣタグとを装備し、タグリーダを線路脇に設けて車両通過時にＩＣタグの記録内容を読み出すものが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平１０−２１７９６４号公報 特開２００５−３０５８９号公報

特許文献１の異常検知システムは、車両の走行中に車軸軸受の異常を運転席でモニタできる点で非常に優れている。しかし、軸受異常の検出は、走行中にモニタする程の必要性はなく、車両停止時の保守時に行うだけでも満足でき、必要性に比べてシステムの構成が過剰で高価になるうえ、温度のみで異常判定を行うため、異常検出の精度が今一つ不十分である。
特許文献２の異常検知システムは、振動検出を異常判定に用いるため、軸受異常の判定の精度が高められる。しかし、線路脇に軸受異常の検出のみの目的でタグリーダを設置することは、過剰な設備となる。また、振動検出データで異常判定を行う場合、周波数分析等を行うために、軸受回転数（＝回転速度）を正確に知ることが必要であるが、振動検出時の回転数を求めることが難しい。

この発明の目的は、列車の各車両における各車軸軸受の異常を精度良く判断でき、またその判断を行うための各車軸軸受の振動検出時の回転数を正確にかつ簡単に知ることができる鉄道車両用軸受の異常検知システムを提供することである。

この発明の鉄道車両用軸受の異常検知システムは、列車１の各車両２における各車軸軸受３に設置されまたはこの車軸軸受３を支持する部材４に設置されてそれぞれ前記車軸軸受３の振動を検出しその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段１２およびこの検出・記録手段１２による振動検出データの記録を開始させる記録開始指令を受信可能なワイヤレス通信手段１３を有する複数のデータロガー５と、１列の編成の列車１、または各車両２、または各車両２の各台車６のうちの任意の前記車軸軸受３に対する各データロガー５に同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段２２とを備える。

この構成によると、各車軸軸受３の振動検出データをデータロガー５に記録しておくため、ある程度の時間に渡って纏まった振動検出データを得ることができ、その解析により精度の良い異常検出が行える。振動検出データの解析のためには、軸受回転数を知る必要があるが、各データロガー５はワイヤレス通信手段１３を有し、同時記録開始指令手段２２により１列の列車１の前記各データロガー５に同時に記録開始指令が送信される。そのため、全ての車軸軸受３のデータロガー５が、同時に記録開始指令されることになり、その検出および記録を行っている間の全ての車軸軸受３の回転数が同等の値となる。この回転数は、車両２の走行速度が分かれば、各車両２の車輪径をもとに計算することで分かる。そのため、振動検出データを解析するための各軸受回転数も簡単に、知ることができる。

この発明において、前記データロガー５は、前記車軸軸受３またはこの車軸軸受３を支持する部材に対して着脱自在であっても良い。
車軸軸受３の異常判断のための振動検出は、常に行う必要がなく、例えば、１日の営業走行を終えた後に保守用の構内で検出すれば足りる。このため、データロガー５を着脱自在とし、多数の列車１における車軸軸受３の異常検出に交換して用いるようにすることで、データロガー５の必要個数が僅かで済む。

この発明において、前記データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３は、前記検出・記録手段１２で記録した振動検出データを送信可能であることが好ましい。振動検出データを送信可能であれば、１列の列車１に多数設けられる車軸軸受３に対して配置された各データロガー５の振動検出データを、データロガー５に近づいて配線接続することなく、収集することができ、検査の作業性が向上する。

前記ワイヤレス通信手段１３を設ける場合に、前記データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３から送信された振動検出データを車両２毎に受信し集約して送信する中継手段２０を設けても良い。
使用可能な電波の強度が法規上で定められていることや、ワイヤレス通信手段１３の大形化，高額化の回避のために、列車１に多数備えられる全ての車軸軸受３のデータロガー５のワイヤレス通信手段１３につき、１箇所で受信可能な電波強度のものとすることは難しい。これにつき、列車１毎に中継手段２０を設けることで、遠くまで電波を飛ばすことが必要な通信手段は前記中継手段２０だけで済む。これにより、必要設備を抑えながら、１か所に集約して列車１の各車軸軸受３のデータロガー５の記録信号を読み取り可能とできる。

この発明において、携帯情報端末でデータロガー５の検出信号をその解析用のサーバへ送信するようにしても良い。前記携帯情報端末は、例えばスマートフォンやタブレット型の端末ような、アプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末とする。この携帯情報端末にインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガー５に記録された振動検出データおよび回転数をサーバへ送信しかつ前記サーバにより前記振動検出データを解析した結果を受信して前記画面表示装置に表示させる端末側処理ソフトウェア５０を有するものとする。
この構成の場合、高機能なサーバの解析機能を利用して、各データロガー５に記録された振動検出データを解析でき、精度の良い異常判断が行える。また、汎用の携帯情報端末２１Ａを用いることで、公衆電話回線網や一般のコンピュータ通信網を用いて遠隔地のサーバへ振動検出データを送信することが可能となる。携帯情報端末２１Ａとデータロガー５との間の通信は、携帯情報端末２１Ａに備えられた無線ＬＡＮ機能が利用できる。

この発明において、携帯情報端末２１Ａでデータロガー５の検出信号の解析まで行うようにしても良い。すなわち、この鉄道車両用軸受の異常検知システムは、アプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末２１Ａを備え、この携帯情報端末２１Ａにインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガー５に記録された振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理プログラム３４を有するようにしても良い。
携帯情報端末の近年の高機能化や将来の更なる高機能化により、携帯情報端末で振動検出データの解析まで行うことが実現できる。

この発明において、パーソナルコンピュータ２１Ｂを備え、このパーソナルコンピュータ２１Ｂに、前記データロガー５で記録された前記振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理プログラム３４Ｂを有するようにしても良い。
パーソナルコンピュータ２１Ｂに解析させるようにした場合、公衆電話回線等で通信を行うことなく、手元の機器でデータロガー５の振動検出データの読み込みから解析までを全て行うことができる。

前記データ処理プログラム３４Ｂは、例えば、前記データロガー５で振動検出を行ったときの前記車軸軸受３の回転数と、前記振動検出データとから、前記車軸軸受３に起因する振動周波数を特定し振動原因を特定する周波数分析ソフトウェアであっても良い。周波数分析ソフトウェアによると、車軸軸受３の異常箇所や異常発生原因を特定が容易に行える。

この発明の鉄道車両用軸受の異常検知システムは、列車の各車両における各車軸軸受に設置されまたはこの車軸軸受を支持する部材に設置されてそれぞれ前記車軸軸受の振動を検出しその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段およびこの検出・記録手段による振動検出データの記録を開始させる記録開始指令を受信可能なワイヤレス通信手段を有する複数のデータロガーと、１列の編成の列車、または各車両、または各車両の各台車のうちの任意の前記車軸軸受に対する各データロガーに同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段とを備えるため、列車の各車両における各車軸軸受の異常を精度良く判断でき、またその判断を行うための各車軸軸受の振動検出時の回転数を正確にかつ簡単に知ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムの概念構成を示すブロック図である。 その検出対象となる車軸軸受に対するデータロガーの配置形態例を示す斜視図である。 その検出対象となる車軸軸受の具体例の断面図である。 他の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムを示す概念構成の説明図である。 さらに他の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムを示す概念構成の説明図である。 図４の例の一具体例を示す概念構成のブロック図である。 図４の例の他の具体例を示す概念構成のブロック図である。

この発明の第１の実施形態にかかる鉄道車両用軸受の異常検知システムを、図１ないし図４と共に説明する。図１に示すように、列車１の各車両２の車軸軸受３を支持する軸箱４に、車軸軸受３の振動を検出して記録するデータロガー５を着脱自在に取付ける。データロガー５は、列車１の全ての車軸軸受２に対して取付ける。軸箱４は、車両２の車台６に設置されている。

車軸軸受３は、詳しくは、図３に一例を示すように、内輪７と外輪８との間に転動体９を複列に介在させた複列の円すいころ軸受からなり、軸箱４内に外輪８が設置されて、内輪７の内周に車軸１０の軸端が嵌合する。車軸１０の端面は前カバー１１で覆われていて、車軸軸受３は外部からは目視できないが、図１では図示の便宜上、車軸軸受３を露出させたように示している。

データロガー５を軸箱４に取付ける構造は、例えばデータロガー５に永久磁石（図示せず）を設け、軸箱４の外面にデータロガー５を磁力で吸着させる構造としても良く、また軸箱４にデータロガー５の嵌合孔（図示せず）を設け、データロガー５を圧入状態による嵌合や、ボルト締結させるようにしても良い。データロガー５は、列車１の点検毎に着脱するため、できるだけ簡単に着脱できるようにすることが好ましい。なお、データロガー５は、この例では軸箱４に取付けているが、車軸軸受３に取付けるようにしても良い。

データロガー５は、図１にブロック図で示すように、ワイヤレス通信型の振動計データロガーであり、振動を検出してその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段１２およびワイヤレス通信手段１３と、有線通信手段１９と、バッテリ等の電源（図示せず）とを有する。検出・記録手段１２は、振動センサ１４とこの振動センサ１４の振動検出データを記録するメモリ等のデータ記録手段１５とでなる。振動センサ１４は加速度ピックアップ等からなる。検出・記録手段１２において、振動センサ１４による振動検出およびデータ記録手段１５の記録の開始および終了は、外部からの信号によって操作可能とされている。

ワイヤレス通信手段１３は、このワイヤレス通信手段１３に対する外部の機器、例えばデータロガー通信機器２１に対して、無線や赤外線等によりワイヤレスで通信し、この通信によって検出・記録手段１２の操作および記録データの送信を行う手段である。この例では無線通信機能を有するものとされている。ワイヤレス通信手段１３は、例えばブルーツース（Bluetooth（登録商標））等の一般的な近距離無線通信規格に適合したものであることが好ましい。ワイヤレス通信手段１３は、記録開始指令対応部１６、記録終了指令対応部１７、および記録データ送信部１８を有している。

記録開始指令対応部１６は、データロガー通信機器２１から送信された記録開始指令を受信すると、振動センサ１４による振動検出およびその振動検出データのデータ記録手段１５による記録を開始する。また、記録開始指令対応部１６は、新たな記録開始指令を受信すると、データ記録手段１５に記録していたデータを消去して新たな振動検出データを記録する。
記録終了指令対応部１７は、データロガー通信機器２１から送信された記録終了指令を受信すると、振動センサ１４による振動検出およびその振動検出データのデータ記録手段１５による記録を終了する。なお、ワイヤレス通信手段１３に記録終了指令対応部１７を設けずに、タイマ（図示せず）等を設けて、振動検出の開始後、一定の検出時間だけ振動検出およびその検出データの記録を行うようにしても良い。上記一定の検出時間は、例えば、１分程度、あるいは数十秒ないし数分である。

記録データ送信部１８は、データロガー通信機器２１からの要求信号に応答して、データ記録手段１５に記録されている振動検出データを送信する手段である。

有線通信手段１９は、外部の機器と配線によって接続する手段であり、ＵＳＢ規格等に適合した差し込み接続端子と、この差し込み接続端子と検出・記録手段１２およびワイヤレス通信手段１３との間での通信のためのインタフェ−ス手段とでなる。

データロガー５とデータロガー通信機器２１との間のワイヤレス通信は、直接に行うようにしても良いが、この例では、車両２ごとに中継手段２０を設け、各車両２のデータロガー５の振動検出データを中継手段２０で集約して中継手段２０からデータロガー通信機器２１に送信するようにしている。また、データロガー通信機器２１からの記録開始指令および記録終了指令の送信も、中継手段２０を介して個々のデータロガー５に配信するようにしている。データロガー通信機器２１から列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対する記録開始指令の送信は、同時に行う。中継手段２０は、個々のデータロガー６との間のワイヤレス通信、およびデータロガー通信機器２１との間のワイヤレス通信を可能とした中継用の無線通信機器であり、データロガー通信機器２１との間の通信はデータロガー５との間の通信よりも強い電波強度で行うようにされている。

データロガー通信機器２１は、データロガー５との間で直接に、または中継手段２０を介してワイヤレス通信が可能な機器であり、例えば、解析用のパーソナルコンピュータ等のコンピュータであっても、解析用のサーバ機となるコンピュータであっても、またスマートフォン等の汎用の携帯情報端末や、複数台のデータロガー５に対する親機となる専用装置であっても良い。

データロガー通信機器２１は、同時記録開始指令手段２２、同時記録終了指令手段２３、およびデータ受信手段２４を有する。同時記録開始指令手段２２は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対して、振動検出およびその振動検出データの記録を開始させる指令を同時に送信する手段である。同時記録終了指令手段２３は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対して、振動検出およびその振動検出データの記録を終了させる指令を同時に送信する手段である。データロガー５がタイマで振動検出および記録を終了するものである場合は、同時記録終了指令手段２３は不要である。データ受信手段２４は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５から、記録されている振動検出データを受信する手段である。この振動検出データの受信は、例えば、データロガー５の１台ずつ順次に行い、また中継手段２０が設けられている場合は、各中継手段２０毎にデータの受信を順次行う。

データロガー通信機器２１が解析用のコンピュータや携帯情報端末である場合は、受信した振動検出データの解析を行う解析手段２５を有する構成とされる。携帯情報端末である場合は、解析手段２５を設ける代わりに、受信した振動検出データをサーバへ送信する機能を有するものとしても良い。

この構成の異常検知システムによると、各車軸軸受３の振動検出データをデータロガー５に記録しておくため、ある程度の時間に渡って纏まった振動検出データを得ることができ、その解析により精度の良い異常検出が行える。振動検出データの解析のためには、振動検出時の軸受回転数を知る必要があるが、各データロガー５はワイヤレス通信手段１３を有し、同時記録開始指令手段２２によって１列の列車１の前記各データロガー５に同時に記録開始指令が送信される。そのため、全ての車軸軸受３のデータロガー５が、同時に記録開始指令されることになり、その検出および記録を行っている間の全ての車軸軸受３の回転数が同等の値となる。この回転数は、車両２の走行速度が分かれば、各車両２の車輪径をもとに計算することで分かる。そのため、振動検出データを解析するための各軸受回転数も簡単に、知ることができる。

前記データロガー５は、上記のように軸箱４に対して着脱自在としたため、次の利点が得られる。すなわち、車軸軸受３の異常判断のための振動検出は、常に行う必要がなく、例えば、１日の営業走行を終えた後に保守用の構内で列車１を走行させて検出すれば足りる。このため、データロガー５を着脱自在とし、多数の列車１における車軸軸受３の異常検出に交換して用いるようにすることで、データロガー５の必要個数が僅かで済む。

また、この実施形態では、データロガー５のワイヤレス通信手段１３は、前記検出・記録手段１２で記録した振動検出データを送信可能としている。そのため、１列の列車１に多数設けられる車軸軸受３に対して配置された各データロガー５の振動検出データを、データロガー５に近づいて配線接続することなく収集することができ、検査の作業性が向上する。

また、この実施形態では、データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３から送信された振動検出データを車両２毎に受信し集約して送信する中継手段２０を設けている。使用可能な電波の強度が法規上で定められていることや、ワイヤレス通信手段１３の大形化や高額化の回避のために、列車１に多数備えられる全ての車軸軸受３のデータロガー５のワイヤレス通信手段１３につき、１箇所で受信可能な電波強度のものとすることは難しい。これにつき、列車１毎に中継手段２０を設けることで、遠くまで電波を飛ばすことが必要な通信手段１３は中継手段２０だけで済む。これにより、必要設備を抑えながら、１か所に集約して列車１の各車軸軸受３のデータロガー５の記録信号を読み取り可能とできる。

図４，図５は、それぞれこの発明の他の実施形態を示し、図６，図７は、図４の実施形態における異常検知システムの各種具体例のブロック図である。これらの実施形態において、特に説明した事項の他は、図１〜図３に示した第１の実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。図４〜図７の各例は、データロガー５から振動検出データを読み出す方法，形態、および振動検出データの解析の方法，形態について異なっているが、いずれも、データロガー５に対する記録開始指令は、列車１の全ての車両２における全てのデータロガー５に対して、データロガー通信機器２１から同時にワイヤレスで行うようにする。記録開始指令を送信するデータロガー通信機器２１と、データロガー５から振動検出データを読み出すデータロガー通信機器２１とは、互いに同一のものであっても、別のものであっても良い。

図４は、データロガー５の記録している振動検出データを、ワイヤレス通信によらずに有線で携帯情報端末２１Ａで受信する例を示す。この例では、データロガー５の記録した振動検出データを、データロガー５のＵＳＢ端子等の有線通信手段１９（図１）で、配線２９を介して携帯情報端末２１Ａに送る。携帯情報端末２１Ａは、受信した振動検出データを、公衆電話回線網やコンピュータネットワーク等の通信回線網３３でサーバ３１に送り、サーバ３１で振動検出データのＦＦＴ解析（高速フーリエ解析）等の解析を行う。車軸軸受３の異常有無等の解析結果は、サーバ３１から携帯情報端末２１Ａへ返送する。携帯情報端末２１Ａは、その返送された解析結果を画面２１ａに表示する。なお、サーバ３１は、図示の例では通信用サーバ３１ａと、ＦＦＴ解析等を行うコンピュータである解析器３１ｂとをローカルエリアネットワーク３２で接続したものとされている。これら通信用サーバ３１ａと解析器３１ｂとは、１台のコンピュータで構成されていても良い。

図４の例において、上記の例はサーバ３１で振動検出データを解析する場合につき説明したが、携帯情報端末２１Ａによりサーバ３１から解析用のデータ処理ソフトウェアをダウンロードし、携帯情報端末２１Ａで振動検出データを解析しても良い。

図５は、データロガー５の記録している振動検出データを、ワイヤレス通信によらずに有線でパーソナルコンピュータ２１Ｂで受信する例を示す。この例では、データロガー５の記録した振動検出データを、データロガー５のＵＳＢ端子等の有線通信手段１９（図１）で、配線２９を介してパーソナルコンピュータ２１Ｂに送る。パーソナルコンピュータ２１Ｂは、受信した振動検出データを解析し、解析結果を画面２１Ｂａに表示する。

次に、図６を用いて、図４と共に前述した携帯情報端末２１Ａを用いる２種類の例のうちの携帯情報端末２１Ａで解析を行う例を具体的に説明する。なお、同図において、携帯情報端末２１Ａにおけるデータロガー５との通信のための手段については、図示を省略している。この例では、携帯情報端末２１Ａにデータ処理ソフトウェア４と検査対象の車軸軸受３の仕様のデータ５とをサーバ３１からダウンロードし、データロガー５で検出した検出データを携帯情報端末器２１Ａの内部でデータ処理してその画面２１ａに表示させる。

携帯情報端末器２１Ａは、スマートフォンやタブレット等であり、電話機能は必ずしも備えていなくても良いが、電話網，インターネット等の広域の通信回線網３３を介してサーバ３１と接続可能で、かつアプリケーションプログラムをダウンロードしてインストール可能なＯＳ（オペレーションプログラム）４９を有する情報処理機器である。なお、スマートフォンは、上記の携帯情報端末器２１Ａの定義のうち、電話機能を備えたものを言う。前記通信回線網３３は、移動体通信が行える回線網である。

前記データ処理ソフトウェア３４は、携帯情報端末器２１Ａに車軸軸受３の検査のためのデータ処理を行わせるプログラムおよびデータであって、携帯情報端末器２１Ａの持つＯＳ（オペレーションプログラム）上で実行するアプリケーションプログラムである。データ処理ソフトウェア３４は、前記解析手段２５（図１）を構成するものであり、サーバ３１から携帯情報端末器２１Ａに通信回線網３３を介して携帯情報端末器２１Ａにダウンロードされ、インストールされる。データ処理ソフトウェア３４は、例えば、軸受振動検出データの周波数分析を行い、振動レベルを検出して閾値と比較し、閾値を超える場合は異常と判断して携帯情報端末器２１Ａの画面２１ａに異常があることを表示させ、閾値未満の場合は異常がないと判断して異常がない旨の表示を前記画面２１ａに表示させる処理機能を備える。データ処理ソフトウェア３４は、この異常の判断を行うにつき、閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するときは異常であると判断し、その判断結果を前記携帯情報端末器２１Ａの画面２１ａに表示させるようにしても良い。

車軸軸受３の仕様のデータ３５は、例えば、転動体個数、転動体径、転動体のピッチ円直径、内・外輪軌道輪径等である。車軸軸受３の型番は、車軸軸受３の仕様毎に定められた番号、または車軸軸受３の１個毎に定められた番号であり、呼び名または呼び番号等と称される番号、または製造番号が用いられる。

サーバ３１は、前記通信回線網３３を介して前記データ処理ソフトウェア３４、および車軸軸受３の型番毎の仕様のデータ３５を蓄積し、携帯情報端末器２１Ａのアクセスによって配信する情報処理装置である。サーバ３１は、この鉄道車両用軸受の異常検知システムに用いる専用のサーバであっても、この異常検知システムとは無関係の種々のアプリケーションプログラムやデータを配信する機能を備えたものであっても良い。

サーバ３１は、通信等処理手段５１と、データ処理ソフトウェア３４を記憶した記憶手段（図示せず）と、車軸軸受３の仕様についてのデータベース５５とを備える。通信等処理手段５１は、通信制御手段５２と、データ配信手段５３とを有する。通信等処理手段５１は、通信回線網３３を介して、携帯情報端末器２１Ａからのアクセスに対応し、通信を確立して通信に関する種々の制御を行う手段である。データ配信手段５３は、携帯情報端末器２１Ａからのアクセスに応じて、データ処理ソフトウェア３４、および車軸軸受３の仕様のデータ３５を配信する手段である。データ配信手段５３は、個々のデータロガー５に付された専用番号が携帯情報端末器２１Ａより正しく入力された場合にのみ、データ処理ソフトウェア３４の配信を行うようにしても良い。

データベース５５は、携帯情報端末器２１Ａからのアクセスによって検索可能なデータベースマネジメントシステム（図示せず）とデータの記憶手段とでなり、検索項目５６として、車軸軸受３が軸受の場合、その軸受を階層的に分類した名称を有している。検索項目５６は、テーパころ軸受と円筒ころ軸受、その他の各形式の軸受に区分した階層、さらにサイズ別に区分した階層、シール形式に区分した階層に区分されている。検索項目５６は、区分の形式が互いに異なる複数種類の階層を持つようにしても良い。最下層となる一つの型番についての仕様のデータ３５は、ファイルとして設けられている。データベース５５は、複数の仕様のデータ５５を、種々の階層のフォルダとして抽出可能とされている。また、前記データ配信手段５３は、そのデータベース５５から抽出した複数の仕様のデータ５をフォルダとして配信可能としてある。

サーバ３１は、上記各手段の他に、前記携帯情報端末器２１Ａにより前記データ処理ソフトウェア３４で処理された処理結果を記憶する処理結果記憶手段５７を有するものとしても良い。処理結果記憶手段５７は、例えばデータベースとして設けられ、データ処理ソフトウェア３４で処理した仕様のデータ３５や、データロガー５から得たデータ、携帯情報端末器２１Ａの識別データ等と共に記憶する構成としても良い。また、前記データ処理ソフトウェア３４は、前記処理結果を複数比較する機能、並びに処理結果をサーバ３１の前記処理結果記憶手段３１に記憶させる機能、およびこの処理結果記憶手段３１から適宜の検索条件で検索して、記憶されている処理結果をダウンロードする機能を有するものとしても良い。前記携帯情報端末器２１Ａにより、上記の比較する機能を用いて前記複数の前記処理結果を比較しても良い。複数の処理結果を比較することで、より一層適切な検査や、検査結果の評価を行うことができる。

携帯情報端末器２１Ａの構成につき、具体的に説明する。携帯情報端末器２１Ａは、前述のようにスマートフォンやタブレット等であり、前述のアプリケーションプログラムをダウンロードしてインストール可能なＯＳ４９と、画面表示装置２１と、手入力手段２２と、通信制御手段４３と、接続インタフェース４４と、入力情報記憶手段４５とを有する。

画面表示装置４１は、液晶等の画面２１ａに画像を表示する手段である。手入力手段４２は、オペレータが手で入力するための手段であり、文字，数字の入力用のハードウェアキーボード、または画面２１ａ上に手指やタッチペン等を触れて入力を可能とするソフトェアキーボード等からなる。通信制御手段４３は、通信回線網３３を介してサーバ３１と通信を行う各種の処理を行う手段である。接続インタフェース４４は、携帯情報端末器２１Ａと他の機器とを接続するインタフェースであり、この例では、前記マイクロＵＳＢ規格の差し込み接続用端子、およびその入出力処理の回路やソフトウェアで構成される。

入力情報記憶手段４５は、サーバ３１や、手入力手段４２、接続インタフェース４４を介して入力されたデータロガー５の検出データを記憶する手段である。入力情報記憶手段４５には、前記データ処理ソフトウェア３４が入力されて、実行可能なようにインストールされ、またサーバ３１からダウンロードした仕様のデータ５が、階層構造のフォルダからなる仕様データ群４６として記憶される。入力情報記憶手段４５の検出データ記憶部４７は、データロガー５から得た検出データが記憶され、入力データ記憶部４８には、手入力手段４２から入力された各種のデータ、例えば軸受回転速度等が記憶される。

同図の例における手順を説明する。まず、携帯情報端末器２１Ａは、サーバ３１にアクセスして、検査する軸受の仕様データ（「内部データ」とも言う）とデータ処理ソフトウェア３４とをサーバ３１から受け取る。サーバ３１は、被検査軸受の仕様のデータおよび検査に必要なアプリケーションプログラムであるデータ処理ソフトウェア３４を携帯情報端末器２１Ａへ送信する。
携帯情報端末器２１Ａは、手入力手段４２から入力された軸受の回転速度から、軸受の各部（内輪、外輪、転動体、保持器）の振動数を算出する。この軸受の各部（内輪、外輪、転動体、保持器）の振動数の算出、およびその算出のための回転速度を入力させる案内の画面２１ａの表示は、前記データ処理ソフトウェア３４によって行う。

この後、携帯情報端末器２１Ａは、データロガー５から軸受の振動検出データが入力され、データ処理ソフトウェア３４によって軸受振動検出データのＦＦＴ分析（周波数分析）を行い、ＦＦＴ分析結果から上記軸受各部の振動数の振動レベルを検出する。すなわち振動レベルの数値データを得る。検出した振動レベルを各閾値と比較する。検出した振動レベルが閾値を超える場合は、異常と判断し、閾値を超えた部位（前述の内輪、外輪、転動体、保持器のいずれか）に異常があることを画面２１ａに表示させる。検出した各振動レベルが閾値をいずれも超えないときは、軸受は異常がないと判断し、異常が無い旨を表示を、画面２１ａに文字や絵文字，記号等により表示する。
このように、前記携帯情報端末器２１Ａで検出データの異常を判断して表示することで、車軸軸受３に異常が発生したか否かを簡単に知ることができる。上記の「閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するとき」とは、例えば、複数回の検出データの前記処理結果である数値データが、前記閾値以内で定めた基準値を連続して超える場合や、頻繁に超える場合等である。前記基準値は、前記検出データの処理結果である数値データが一度超えた程度では異常とは判断できないが、上記のように連続して超えたり、頻繁に超えたりすると異常と判断できる値である。このように、経時的な処理結果を比較することで、異常の検出をより確実に行うことができる。

この異常検知システムによると、このように、汎用の携帯情報端末器２１Ａをデータ処理および結果の表示手段として用い、また、サーバ３１からデータ処理ソフトウェア３４および車軸軸受３の仕様のデータ３５をダウンロードする。そのため、データロガー５を準備するだけで、その他は一般的に普及しているスマートフォンやタブレット等の携帯情報端末器２１Ａを用いて、車軸軸受３の動作状態を簡易に検査することができる。前記車軸軸受３は転がり軸受であるが、転がり軸受は、運転状態が振動や温度として表れるため、データロガー５で振動を検出することで、運転状態が検出できる。特に、転がり軸受の場合、振動の検出により、異常判定や寿命判定等を適切に行えるデータの検出が行える。

なお、上記実施形態では、データロガー５は振動を検出するものとしたが、振動と温度との両方を検出するものとしても良い。データ処理ソフトウェア３４によって振動と温度との両方を用いて検出するようにすれば、より精度良く異常判断が行える。
携帯情報端末器２１Ａとサーバ３１との間の通信は、携帯情報端末器２１Ａから構外の電話網などの通信回線網３３へ直接に行っても良いが、構内のＬＡＮ等を介して構外の通信回線網３３からサーバ３１に接続するようにしても良い。

また、上記実施形態において、データ処理ソフトウェア３４をサーバからダウンロードるす代わりに、ＵＳＢメモリやＳＤカードなどの可搬の記憶媒体（図示せず）から入力し、携帯情報端末器２１Ａにインストールしても良い。

図７は、図４と共に説明した携帯情報端末器２１Ａを用いる２種類の方法のうち、サーバ３１に解析を行わせる例の具体例を示す。特に説明する事項の他は、図６と共に前述した実施形態と同様である。
この例では、サーバ３１に記憶されたデータ処理ソフトウェア３４Ａおよび軸受の使用のデータベース５５は、携帯情報端末器２１Ａへの送信用ではなく、サーバ３１内での処理用とされる。サーバ３１は、通信等処理手段５１の一部として、または通信等処理手段５１とは独立して、携帯情報端末器２１Ａからの要求に応答する手段である要求応答手段５３Ａを有しており、要求応答手段５３Ａは、携帯情報端末器２１Ａからのデータ処理の要求に対して、前記データ処理ソフトウェア３４Ａによるデータ処理を行わせる。この処理結果は、処理結果返送手段５４により携帯情報端末器２１Ａへ返送する。この他に、サーバ３１は、携帯情報端末器２１Ａへ配信するソフトウェアとして、端末側処理ソフトウェア５０を記憶していて、携帯情報端末器２１Ａの送信要求に応答して前記要求応答手段５３Ａより端末側処理ソフトウェア５０を携帯情報端末器２１Ａへ送信する。なお、サーバ３１が行うデータ処理ソフトウェア３４Ａも、例えばＦＦＴ分析（周波数分析）を行い、ＦＦＴ分析結果から上記軸受各部の振動数の振動レベルを検出する構成とされる。端末側処理ソフトウェア５０は、通信による他に、前述の例と同様に、可搬の記憶装置（図示せず）から携帯情報端末器２１Ａに読み込むようにしても良い。

前記端末側処理ソフトウェア５０は、データロガー５で検出して携帯情報端末器２１Ａに付与された検出データをサーバ３１へ送信し、サーバ３１にデータ処理を行わせる処理等のソフトウェアである。端末側処理ソフトウェア５０は、携帯情報端末器２１Ａでインストールされ、つまり実行可能状態とされることで、携帯情報端末器２１Ａに、検出データ送信手段６１、および処理結果表示手段６３、および異常判断手段６２を構成する。

この例の検査システムを用いた検査方法を説明する。まず、準備過程として、携帯情報端末器２１Ａから端末側処理ソフトウェア５０の送信要求をサーバ３１に行う。この送信要求に応答して、サーバ３１は、端末側処理ソフトウェア５０を携帯情報端末器２１Ａへ送信する。携帯情報端末器２１Ａは、ダウンロードした端末側処理ソフトウェア５０をインストールし、実施可能な状態とする。

検査に際しては、携帯情報端末器２１Ａにデータロガー５から入力された検出データと、手入力手段４２等から入力された車軸軸受３の型番と、車軸軸受３におけるデータロガー５による検査時の回転数（＝回転速度）のデータを、携帯情報端末器２１Ａから前記サーバ３１に送信する。回転数のデータは、手入力手段４２から入力したデータであっても、また回転検出器（図示せず）から得たデータであっても良い。
サーバ３１は、受信した検出データを、前記データ処理ソフトウェア３４Ａにより前記型番毎の仕様のデータ５と回転数を用いて処理し、処理結果を処理結果返送手段５４によって前記携帯情報端末器２１Ａに送り返す。携帯情報端末器２１Ａは、この送り返された処理結果を画面２１ａに表示させる。

この方法の場合、検出データの処理をサーバ３１で行うため、携帯情報端末器２１Ａから検出データの送信を行うことは必要となるが、サーバ３１は携帯情報端末器２１Ａに比べて大幅に高速の処理機能を持つものが通常であるため、その高速の処理機能を用いて検出データの処理を高速に行え、また高度な処理を行ってより詳しく精度の高い診断を行うことができる。その他の効果は第１の携帯端末利用検査方法と同様である。

このサーバ３１でデータ処理を行う方法の場合も、前記携帯情報端末器２１Ａに、前記データ処理ソフトウェア３４Ａでデータ処理された処理結果を記憶し、複数の処理結果を比較するようにしても良い。この処理結果の比較は、端末側処理ソフトウェア５０により、つまり前記異常判断手段６２により行う。

また、このサーバ３１でデータ処理を行う方法の場合も、前記データ処理による処理結果として数値データを求め、この数値データが、前記型番毎に定められた閾値を超えるか、または閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するときは異常であると判断し、その判断結果を処理結果表示手段６３等で前記携帯情報端末器２１Ａの画面に表示させるようにしても良い。

１…列車
２…車両
３…車軸軸受
４…軸箱
５…データロガー
６…台車
１２…検出・記録手段
１３…ワイヤレス通信手段
１９…有線通信手段
１４…振動センサ
１５…データ記録手段
２０…中継手段
２１…データロガー通信機器
２２…同時記録開始指令手段
２３…同時記録狩猟指令手段
２４…データ受信手段
２１Ａ…携帯情報端末
２１Ｂ…パーソナルコンピュータ
３１…サーバ
３４，３４Ａ，３４Ｂ…データ処理ソフトウェア
５０…端末側処理ソフトウェア

Claims (8)

1. 列車の各車両における各車軸軸受に設置されまたはこの車軸軸受を支持する部材に設置されてそれぞれ前記車軸軸受の振動を検出しその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段およびこの検出・記録手段による振動検出データの記録を開始させる記録開始指令を受信可能なワイヤレス通信手段を有する複数のデータロガーと、１列の編成の列車、または各車両、または各車両の各台車のうちの任意の前記車軸軸受に対する各データロガーに同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段とを備えた鉄道車両用軸受の異常検知システム。
2. 請求項１において、前記データロガーは、前記車軸軸受またはこの車軸軸受を支持する部材に対して着脱自在である鉄道車両用軸受の異常検知システム。
3. 請求項１または請求項２において、前記データロガーの前記ワイヤレス通信手段は、前記検出・記録手段で記録した振動検出データを送信可能である鉄道車両用軸受の異常検知システム。
4. 請求項３において、前記データロガーの前記ワイヤレス通信手段から送信された振動検出データを車両毎に受信し集約して送信する中継手段を設けた鉄道車両用軸受の異常検知システム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、アプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末を備え、この携帯情報端末にインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガーに記録された振動検出データおよび回転数をサーバへ送信しかつ前記サーバにより前記振動検出データを解析した結果を受信して前記画面表示装置に表示させる端末側処理ソフトウェアを有する鉄道車両用軸受の異常検知システム。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、アプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末を備え、この携帯情報端末にインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガーに記録された振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理ソフトウェアを有する鉄道車両用軸受の異常検知システム。
7. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、パーソナルコンピュータを備え、このパーソナルコンピュータに、前記データロガーで記録された前記振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理ソフトウェアを有する鉄道車両用軸受の異常検知システム。
8. 請求項６または請求項７において、前記データ処理ソフトウェアは、前記データロガーで振動検出を行ったときの前記車軸軸受の回転数と、前記振動検出データとから、前記車軸軸受に起因する振動周波数を特定し振動原因を特定する周波数分析ソフトウェアである鉄道車両用軸受の異常検知システム。
   

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