JP2015178991A - Vehicle state determination device, vehicle state determination program, and load detection device - Google Patents

Vehicle state determination device, vehicle state determination program, and load detection device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle state determination device, a vehicle state determination program, and a load detection device capable of accurately determining the state of a vehicle by a piezoelectric rubber part incorporated in vibration-proof rubber, and easily detecting load which acts on the vibration-proof rubber.SOLUTION: Load detection devices 13A to 13D detect load which acts on a vibration-proof rubber 10 for suppressing vibration. The load detection devices 13A to 13D detect the load which acts on an axle box 7 with power generated when the axle box 7 vibrates according as a vehicle travels, and monitors the state of a bearing in the axle box 7. The vibration-proof rubber 10 incorporates a piezoelectric rubber part, and the piezoelectric rubber outputs an electric signal in accordance with the load which acts on the vibration-proof rubber 10. A vehicle state determination device 19 monitors the state of the bearing in the axle box 7 on the basis of the scale of a load detection signal output by the piezoelectric rubber part, and determines the presence/absence of an abnormal state such as the damage of the bearing.

Description

この発明は、車両の軸箱の振動を抑える防振ゴムに作用する荷重を検出することによって、この車両の状態を判定する車両状態判定装置、車両状態判定プログラム、及び振動を抑える防振ゴムに作用する荷重を検出する荷重検出装置に関する。   The present invention provides a vehicle state determination device, a vehicle state determination program, and a vibration isolation rubber that suppresses vibration by detecting a load acting on the vibration isolation rubber that suppresses vibrations of a vehicle axle box. The present invention relates to a load detection device that detects an acting load.

従来の異常検出装置は、鉄道車両の軸箱内の軸受の転動動作時の物理量を検出する物理量検出素子と、この物理量検出素子の出力信号に所定の処理をする信号処理回路と、この信号処理回路の出力信号に基づいて軸箱内の軸受の異常を判定する制御装置などを備えている(例えば、特許文献1参照)。このような従来の異常検出装置は、軸箱内の軸受の振動や温度を物理量として物理量検出素子が検出し、この物理量検出素子の出力信号に基づいて軸受の異常を制御装置が判定している。   A conventional abnormality detection device includes a physical quantity detection element that detects a physical quantity during rolling operation of a bearing in a rail box of a railway vehicle, a signal processing circuit that performs predetermined processing on an output signal of the physical quantity detection element, and the signal A control device or the like that determines an abnormality of the bearing in the axle box based on the output signal of the processing circuit is provided (for example, see Patent Document 1). In such a conventional abnormality detection device, the physical quantity detection element detects the vibration and temperature of the bearing in the axle box as a physical quantity, and the control apparatus determines the abnormality of the bearing based on the output signal of the physical quantity detection element. .

特開2007-322441号公報JP 2007-322441 A

従来の異常検出装置では、軸受の振動を監視して軸受に異常な振動が発生したときに、軸受の損傷などを発見する構造である。その結果、従来の異常検出装置では、軸受の異常を検出したときには軸受が重大な損傷に至っている場合が多く、ほとんどの場合に車両の走行が困難な状態になっている。このため、従来の異常検出装置では、事前に軸受の損傷の兆候を確認するために、軸箱に加速度ピックアップなどを取り付けて軸箱の振動加速度を測定し、この振動加速度の出力信号の異常値などによって損傷を発見する検査を定期的に実施している。軸受の損傷を発見する検査を実施するときには、車両所内などで車両を低速で走行させて加速度を測定している。このため、従来の異常検出装置では、加速度ピックアップが落下しないように加速度ピックアップを軸箱の外部に取り付ける必要があり、加速度ピックアップの取り付けに細心の注意が必要になり、作業に手間がかかる問題点がある。また、従来の異常検出装置では、実際に営業線上を車両が走行するときの速度で検査することができず、損傷の発見が困難である問題点がある。   The conventional abnormality detection device has a structure in which a bearing damage is detected when abnormal vibration occurs in the bearing by monitoring the vibration of the bearing. As a result, in the conventional abnormality detection device, when the abnormality of the bearing is detected, the bearing is often seriously damaged, and in most cases, it is difficult for the vehicle to travel. For this reason, in order to check for signs of bearing damage in advance, conventional anomaly detection devices measure the vibration acceleration of the axle box by attaching an acceleration pickup to the axle box, and the abnormal value of this vibration acceleration output signal We regularly conduct inspections to detect damage. When an inspection for detecting damage to the bearing is performed, acceleration is measured by running the vehicle at a low speed in a vehicle place or the like. For this reason, in the conventional abnormality detection device, it is necessary to attach the acceleration pickup to the outside of the axle box so that the acceleration pickup does not fall, and it is necessary to pay close attention to the installation of the acceleration pickup, which is troublesome. There is. In addition, the conventional abnormality detection device has a problem that it cannot be inspected at the speed when the vehicle actually travels on the business line, and it is difficult to find damage.

この発明の課題は、防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部によって車両の状態を正確に判定することができるとともに、防振ゴムに作用する荷重を簡単に検出することができる車両状態判定装置、車両状態判定プログラム及び荷重検出装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a vehicle state determination device capable of accurately determining the state of a vehicle by a piezoelectric rubber portion built in the vibration proof rubber and easily detecting a load acting on the vibration proof rubber, A vehicle state determination program and a load detection device are provided.

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、図1〜図4、図9〜図12、図16〜図19及び図22〜図25に示すように、車両(2)の軸箱(7)の振動を抑える防振ゴム(10)に作用する荷重を検出することによって、この車両の状態を判定する車両状態判定装置であって、前記防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部(14)がこの防振ゴムに作用する荷重に応じて出力する電気信号に基づいて、前記車両の状態を判定する車両状態判定部(25)を備えることを特徴とする車両状態判定装置(19)である。
The present invention solves the above-mentioned problems by the solving means described below.
In addition, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this embodiment.
As shown in FIGS. 1 to 4, 9 to 12, 16 to 19, and 22 to 25, the invention of claim 1 prevents vibration of the axle box (7) of the vehicle (2). A vehicle state determination device for determining a state of the vehicle by detecting a load acting on the vibration isolator (10), wherein a piezoelectric rubber portion (14) built in the anti-vibration rubber is attached to the anti-vibration rubber. A vehicle state determination device (19) comprising a vehicle state determination unit (25) for determining the state of the vehicle based on an electrical signal output according to an applied load.

請求項2の発明は、請求項1に記載の車両状態判定装置において、図4に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受(6)の状態を判定することを特徴とする車両状態判定装置である。   According to a second aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to the first aspect, as shown in FIG. 4, the vehicle state determination unit is configured to generate a bearing for the vehicle based on an electric signal output from the piezoelectric rubber portion. A vehicle state determination device that determines the state of (6).

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の車両状態判定装置において、図7に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th1)を超えるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th1)以下であるときには前記軸受が正常状態であると判定することを特徴とする車両状態判定装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to the first or second aspect, as shown in FIG. 7, the vehicle state determination unit has a magnitude of an electric signal output from the piezoelectric rubber portion. When the value exceeds a predetermined value (Th 1 ), it is determined that the bearing is in an abnormal state. When the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is equal to or less than a predetermined value (Th 1 ), the bearing is in a normal state. It is a vehicle state determination apparatus characterized by determining.

請求項4の発明は、請求項1又は請求項2に記載の車両状態判定装置において、図14に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲(fth)内であるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲(fth)外であるときには前記軸受が正常状態であると判定することを特徴とする車両状態判定装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to the first or second aspect, as shown in FIG. 14, the vehicle state determination unit has a dominant frequency of an electric signal output from the piezoelectric rubber portion. When it is within the predetermined range (f th ), it is determined that the bearing is in an abnormal state, and when the dominant frequency of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is outside the predetermined range (f th ), the bearing is in a normal state. It is a vehicle state determination device characterized by determining that there is a vehicle.

請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の車両状態判定装置において、図16、図18及び図19に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受が支持する車軸(5b)の状態を判定することを特徴とする車両状態判定装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to any one of the first to fourth aspects, as shown in FIGS. 16, 18 and 19, the vehicle state determination unit A vehicle state determination device that determines a state of an axle (5b) supported by a bearing of the vehicle based on an electrical signal output from a piezoelectric rubber portion.

請求項6の発明は、請求項5に記載の車両状態判定装置において、図20に示すように、前記車両状態判定部は、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲(Th3)外であるときには前記車軸のたわみが異常状態であると判定し、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲(Th3)内であるときには前記車軸のたわみが正常状態であると判定することを特徴とする車両状態判定装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to the fifth aspect, as shown in FIG. 20, the vehicle state determination unit outputs electricity from the end portion side of the axle and the piezoelectric rubber portion on the wheel side. When the signal difference is outside the predetermined range (Th 3 ), it is determined that the deflection of the axle is in an abnormal state, and the difference between the electrical signals output from the end portion side and the wheel side piezoelectric rubber portions of the axle is within the predetermined range. A vehicle state determination device that determines that the deflection of the axle is in a normal state when it is within (Th 3 ).

請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の車両状態判定装置において、図22〜図25に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の輪重変動の程度を判定することを特徴とする車両状態判定装置である。   A seventh aspect of the present invention is the vehicle state determination apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein, as shown in FIGS. 22 to 25, the vehicle state determination unit includes the piezoelectric rubber portion. Is a vehicle state determination device that determines the degree of wheel load fluctuation of the vehicle based on an electrical signal output from the vehicle.

請求項8の発明は、請求項7に記載の車両状態判定装置において、図26に示すように、前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th4)を下回るときには前記輪重変動の程度が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th4)以上であるときには前記輪重変動の程度が正常状態であると判定することを特徴とする車両状態判定装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, in the vehicle state determination device according to the seventh aspect, as shown in FIG. 26, the vehicle state determination unit is configured such that the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is a predetermined value (Th 4 ) When less than 4 ), it is determined that the degree of wheel load fluctuation is abnormal, and when the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is equal to or greater than a predetermined value (Th 4 ), the degree of wheel load fluctuation is A vehicle state determination device that determines that the vehicle is in a normal state.

請求項9の発明は、図1〜図4、図8〜図12、図15〜図19及び図21〜図25及び図27に示すように、車両(2)の軸箱(7)の振動を抑える防振ゴム(10)に作用する荷重を検出することによって、この車両の状態を判定する車両状態判定プログラムであって、前記防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部(14)がこの防振ゴムに作用する荷重に応じて出力する電気信号に基づいて、前記車両の状態を判定する車両状態判定手順(S130;S240;S340;S440)をコンピュータに実行させることを特徴とする車両状態判定プログラムである。   As shown in FIGS. 1 to 4, 8 to 12, 15 to 19, 21 to 25, and 27, the invention of claim 9 is a vibration of the axle box (7) of the vehicle (2). A vehicle state determination program for determining the state of the vehicle by detecting a load acting on the vibration proof rubber (10) for suppressing vibration, wherein the piezoelectric rubber part (14) built in the vibration proof rubber is Vehicle state determination characterized by causing a computer to execute a vehicle state determination procedure (S130; S240; S340; S440) for determining the state of the vehicle based on an electric signal output in accordance with a load acting on a vibration rubber. It is a program.

請求項10の発明は、請求項9に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図4及び図8に示すように、前記車両状態判定手順(S130)は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受(6)の状態を判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。   According to a tenth aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to the ninth aspect, as shown in FIGS. 4 and 8, the vehicle state determination step (S130) is based on an electric signal output by the piezoelectric rubber portion. A vehicle state determination program including a procedure for determining the state of the bearing (6) of the vehicle.

請求項11の発明は、請求項9又は請求項10に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図7に示すように、前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値を超えるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値以下であるときには前記軸受が正常状態であると判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to the ninth or tenth aspect, as shown in FIG. Including a step of determining that the bearing is in an abnormal state when exceeding a predetermined value, and determining that the bearing is in a normal state when a magnitude of an electric signal output from the piezoelectric rubber portion is equal to or less than a predetermined value. It is a vehicle state determination program characterized.

請求項12の発明は、請求項9又は請求項10に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図14及び図15に示すように、前記車両状態判定手順(S240)は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲(fth)内であるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲(fth)外であるときには前記軸受が正常状態であると判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to the ninth or tenth aspect, as shown in FIGS. 14 and 15, the vehicle state determination procedure (S240) is output by the piezoelectric rubber portion. When the dominant frequency of the electrical signal is within a predetermined range (f th ), it is determined that the bearing is in an abnormal state, and when the dominant frequency of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is outside the predetermined range (f th ) A vehicle state determination program including a procedure for determining that the bearing is in a normal state.

請求項13の発明は、請求項9から請求項12までのいずれか1項に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図16、図18、図19及び図21に示すように、前記車両状態判定手順(S340)は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受が支持する車軸(5b)の状態を判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。   A thirteenth aspect of the present invention is the vehicle state determination program according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the vehicle state determination procedure is performed as shown in FIGS. (S340) is a vehicle state determination program characterized by including a procedure for determining the state of the axle (5b) supported by the bearing of the vehicle on the basis of an electric signal output from the piezoelectric rubber portion.

請求項14の発明は、請求項13に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図20及び図21に示すように、前記車両状態判定手順は、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲(Th3)外であるときには前記車軸のたわみが異常状態であると判定し、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲(Th3)内であるときには前記車軸のたわみが正常状態であると判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to the thirteenth aspect, as shown in FIGS. 20 and 21, the vehicle state determination procedure includes a piezoelectric rubber portion on the end side of the axle and on the wheel side. When the difference between the electrical signals to be output is out of the predetermined range (Th 3 ), it is determined that the deflection of the axle is in an abnormal state, and the difference between the electrical signals output by the end portion side and the wheel side piezoelectric rubber portions of the axle is determined. When the vehicle is within a predetermined range (Th 3 ), the vehicle state determination program includes a procedure for determining that the axle deflection is in a normal state.

請求項15の発明は、請求項9から請求項14までのいずれか1項に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図22〜図25及び図27に示すように、前記車両状態判定手順(S440)は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の輪重変動の程度を判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to any one of the ninth to fourteenth aspects, as shown in FIGS. 22 to 25 and 27, the vehicle state determination procedure (S440). Is a vehicle state determination program characterized by including a procedure for determining the degree of wheel load fluctuation of the vehicle based on an electrical signal output from the piezoelectric rubber portion.

請求項16の発明は、請求項7に記載の車両状態判定プログラムにおいて、図26及び図27に示すように、前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th4)を下回るときには前記輪重変動の程度が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値(Th4)以上であるときには前記輪重変動の程度が正常状態であると判定する手順を含むことを特徴とする車両状態判定プログラムである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the vehicle state determination program according to the seventh aspect, as shown in FIGS. 26 and 27, the vehicle state determination procedure has a predetermined magnitude of an electrical signal output from the piezoelectric rubber portion. value when (Th 4) below was determined that the degree of the wheel load variation is in an abnormal state, the wheel load variation when the magnitude of the electrical signal the piezoelectric rubber portion is output from a predetermined value (Th 4) above It is a vehicle state determination program characterized by including the procedure which determines that the grade is a normal state.

請求項17の発明は、図5及び図28に示すように、振動を抑える防振ゴム(10)に作用する荷重を検出する荷重検出装置であって、前記防振ゴムに内蔵された状態でこの防振ゴムに作用する荷重に応じて電気信号を出力する圧電ゴム部(14)を備えることを特徴とする荷重検出装置(13A〜13D)である。   As shown in FIGS. 5 and 28, the invention of claim 17 is a load detecting device for detecting a load acting on the vibration isolating rubber (10) for suppressing vibration, and is incorporated in the vibration isolating rubber. A load detection device (13A to 13D) comprising a piezoelectric rubber portion (14) that outputs an electrical signal in accordance with a load acting on the vibration isolating rubber.

請求項18の発明は、請求項17に記載の荷重検出装置において、図1〜図5、図9〜図12、図16〜図19、図22〜図25及び図28に示すように、前記防振ゴムは、車両(2)の軸箱(7)の振動を抑えることを特徴とする荷重検出装置である。   The invention according to claim 18 is the load detection device according to claim 17, as shown in FIGS. 1 to 5, 9 to 12, 16 to 19, 22 to 25, and 28. The anti-vibration rubber is a load detecting device that suppresses vibration of the axle box (7) of the vehicle (2).

請求項19の発明は、請求項18に記載の荷重検出装置において、図5に示すように、前記防振ゴムは、前記軸箱の上面部(7a)の全面と密着する密着面(12c)を備えることを特徴とする荷重検出装置である。   According to a nineteenth aspect of the present invention, in the load detecting device according to the eighteenth aspect, as shown in FIG. 5, the vibration-proof rubber is in close contact with the entire upper surface portion (7a) of the axle box. A load detection device comprising:

請求項20の発明は、請求項18に記載の荷重検出装置において、図28に示すように、前記防振ゴムは、前記軸箱の上面部(7a)の端部(7d,7e)のみと密着する密着面(11b)を備えることを特徴とする荷重検出装置である。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the load detecting device according to the eighteenth aspect, as shown in FIG. 28, the anti-vibration rubber includes only the end portion (7d, 7e) of the upper surface portion (7a) of the axle box. It is a load detection apparatus provided with the close_contact | adherence surface (11b) which closely_contact | adheres.

この発明によると、防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部によって車両の状態を正確に判定することができるとともに、防振ゴムに作用する荷重を簡単に検出することができる。   According to the present invention, the state of the vehicle can be accurately determined by the piezoelectric rubber portion built in the vibration-proof rubber, and the load acting on the vibration-proof rubber can be easily detected.

この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically a vehicle provided with a vehicle state judging device concerning a 1st embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す側面図である。It is a side view showing typically a vehicle provided with a vehicle state judging device concerning a 1st embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically a truck of vehicles provided with a vehicles state judging device concerning a 1st embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す正面図である。It is a front view showing typically a trolley of vehicles provided with a vehicle state judging device concerning a 1st embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置に使用される防振ゴムの全体図であり、(A)は平面図であり、(B)は(A)のV-VB線で切断した状態を示す断面図であり、(C)は(B)のVC部分を拡大して示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a general view of the anti-vibration rubber used for the vehicle state determination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, (A) is a top view, (B) was cut | disconnected by the V-VB line | wire of (A). It is sectional drawing which shows a state, (C) is sectional drawing which expands and shows the VC part of (B). 軸受回転試験装置によって損傷軸受及び正常軸受を試験したときの測定結果を示すグラフであり、(A)は車両速度が30km/hに相当する場合の圧電ゴム部の出力信号の電圧値の時間波形を一例として示すグラフであり、(B)は車両速度が150km/hに相当する圧電ゴム部の出力信号の電圧値の時間波形を一例として示すグラフである。It is a graph which shows a measurement result when a damaged bearing and a normal bearing are tested by a bearing rotation test device, and (A) is a time waveform of the voltage value of the output signal of the piezoelectric rubber portion when the vehicle speed corresponds to 30 km / h. (B) is a graph showing as an example a time waveform of the voltage value of the output signal of the piezoelectric rubber portion corresponding to a vehicle speed of 150 km / h. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置の車両状態判定部による軸受の状態の判定動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination operation | movement of the state of a bearing by the vehicle state determination part of the vehicle state determination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the vehicle state determination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 軸受回転試験装置において損傷軸受及び正常軸受を試験したときの測定結果を示すグラフであり、(A)は車両速度が30km/hに相当する場合の圧電ゴム部の出力信号の周波数解析を一例として示すグラフであり、(B)は車両速度が150km/hに相当する圧電ゴム部の出力信号の周波数解析を一例として示すグラフである。It is a graph which shows a measurement result when a damaged bearing and a normal bearing are tested in a bearing rotation test device. (A) is an example of frequency analysis of an output signal of a piezoelectric rubber portion when a vehicle speed corresponds to 30 km / h. (B) is a graph showing, as an example, frequency analysis of an output signal of a piezoelectric rubber portion corresponding to a vehicle speed of 150 km / h. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置の車両状態判定部による軸受状態の判定動作を説明するための模式図であり、(A)は軸受が異常状態であると判定するときの模式図であり、(B)は正常状態であるときの模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination operation | movement of the bearing state by the vehicle state determination part of the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (A) is a model when determining with a bearing being in an abnormal state. It is a figure, (B) is a schematic diagram when it is in a normal state. この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the vehicle state determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置の車両状態判定部により車軸のたわみ状態の判定動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination operation | movement of the deflection state of an axle shaft by the vehicle state determination part of the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the vehicle state determination apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置を備える車両の台車を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the trolley | bogie of a vehicle provided with the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置の車両状態判定部による輪重変動の程度の判定動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating determination operation | movement of the grade of the wheel load fluctuation | variation by the vehicle state determination part of the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the vehicle state determination apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第5実施形態に係る荷重検出装置を備える防振ゴムを概略的に示す全体図であり、(A)は底面図であり、(B)は(A)のXVIII-XVIIIB線で切断した状態を示す断面図である。It is a general view which shows roughly the anti-vibration rubber | gum provided with the load detection apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention, (A) is a bottom view, (B) is cut | disconnected by the XVIII-XVIIIB line | wire of (A) It is sectional drawing which shows the state which carried out.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図2及び図4に示す軌道1は、車両2が走行する通路(線路)である。軌道1は、車両2の車輪5aを支持し案内してこの車両2を走行させるレール1aなどを備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The track 1 shown in FIGS. 2 and 4 is a passage (track) on which the vehicle 2 travels. The track 1 includes a rail 1a that supports and guides the wheels 5a of the vehicle 2 and causes the vehicle 2 to travel.

図1、図2及び図4に示す車両2は、軌道1に沿って走行する鉄道車両である。車両2は、例えば、電車、気動車、機関車、客車又は貨車などである。車両2は、車体3と台車4などを備えている。車体3は、旅客又は貨物などの積載物を輸送するための構造物である。   A vehicle 2 shown in FIGS. 1, 2, and 4 is a railway vehicle that travels along a track 1. The vehicle 2 is, for example, a train, a diesel car, a locomotive, a passenger car, or a freight car. The vehicle 2 includes a vehicle body 3 and a carriage 4. The vehicle body 3 is a structure for transporting loads such as passengers or cargo.

図1、図2及び図4に示す台車4は、車体3を支持して走行する装置である。台車4は、図1、図3及び図4に示す輪軸5と、図4に示す軸受6と、図1〜図4に示す軸箱7と、図1、図2及び図4に示す台車枠8と、図2及び図4に示す軸ばね9と、図1〜図5に示す防振ゴム10などを備えている。図1、図2及び図4に示す台車4は、図2に示すように、軸箱7と一体となったリンク部材(軸ばり)をゴムブシュ及びピンを介して台車枠8に連結する構造であり、在来線車両に使用される軸はり式台車である。   A cart 4 shown in FIGS. 1, 2, and 4 is a device that travels while supporting a vehicle body 3. The cart 4 includes a wheel shaft 5 shown in FIGS. 1, 3 and 4, a bearing 6 shown in FIG. 4, a shaft box 7 shown in FIGS. 1 to 4, and a cart frame shown in FIGS. 1, 2 and 4. 8, a shaft spring 9 shown in FIGS. 2 and 4, a vibration isolating rubber 10 shown in FIGS. 1 to 5, and the like. As shown in FIG. 2, the cart 4 shown in FIGS. 1, 2 and 4 has a structure in which a link member (shaft beam) integrated with the axle box 7 is connected to the cart frame 8 via rubber bushes and pins. Yes, it is a shaft beam type truck used for conventional line vehicles.

図1、図3及び図4に示す輪軸5は、車輪5aと車軸5bとを組み立てた部材である。車輪5aは、レール1aと転がり接触する部材である。車軸5bは、車輪5aと一体となって回転する部材であり、両端部側に左右一対の車輪5aが圧入され取り付けられている。図4に示す軸受6は、車軸5bを支持する部材であり、車軸5bの両端部を回転自在に支持する転がり軸受である。   A wheel shaft 5 shown in FIGS. 1, 3 and 4 is a member in which a wheel 5a and an axle 5b are assembled. The wheel 5a is a member that is in rolling contact with the rail 1a. The axle 5b is a member that rotates integrally with the wheel 5a, and a pair of left and right wheels 5a are press-fitted and attached to both ends. The bearing 6 shown in FIG. 4 is a member that supports the axle 5b, and is a rolling bearing that rotatably supports both ends of the axle 5b.

図1〜図4に示す軸箱7は、軸受6を収容する部材であり、軸箱支持装置によって台車枠8の所定の位置に保持されている。軸箱7は、図5に示すように、上面部7aと心棒7bなどを備えている。上面部7aは、防振ゴム10を支持する部分であり、軸箱7の上面に平坦面に形成されている。心棒7bは、軸箱7上の所定の位置に防振ゴム10を位置決めする部材である。心棒7bは、防振ゴム10の貫通孔11a,12a,12bを貫通する円柱状の突起部である。心棒7bは、図3に示すように、上面部7aの車軸5bの中心線に対してこの心棒7bの中心線が直交しており、図5に示すように上面部7aから突出して上面部7aと一体に形成されている。   The axle box 7 shown in FIGS. 1-4 is a member which accommodates the bearing 6, and is hold | maintained in the predetermined position of the trolley | bogie frame 8 with the axle box support apparatus. As shown in FIG. 5, the axle box 7 includes an upper surface portion 7a and a mandrel 7b. The upper surface portion 7 a is a portion that supports the anti-vibration rubber 10 and is formed on the upper surface of the axle box 7 as a flat surface. The mandrel 7 b is a member that positions the vibration isolating rubber 10 at a predetermined position on the axle box 7. The mandrel 7b is a cylindrical protrusion that penetrates the through holes 11a, 12a, and 12b of the vibration isolating rubber 10. As shown in FIG. 3, the mandrel 7b has the center line of the mandrel 7b orthogonal to the center line of the axle 5b of the upper surface part 7a, and protrudes from the upper surface part 7a as shown in FIG. And is integrally formed.

図1、図2及び図4に示す台車枠8は、台車4の主要構成部である。台車枠8は、図2に示すように、左右の側梁とこれらをつなぐ横梁などによって構成されている。台車枠8は、図示しないけん引装置によって車体3に連結されており、車体3との間で前後方向の力が伝達される。図2及び図4に示す軸ばね9は、軸箱7と台車枠8との間の衝撃を緩和する部材である。   A cart frame 8 shown in FIGS. 1, 2, and 4 is a main component of the cart 4. As shown in FIG. 2, the carriage frame 8 is composed of left and right side beams and horizontal beams connecting them. The carriage frame 8 is connected to the vehicle body 3 by a towing device (not shown), and a force in the front-rear direction is transmitted to the vehicle body 3. The shaft spring 9 shown in FIGS. 2 and 4 is a member that alleviates the impact between the shaft box 7 and the carriage frame 8.

軸ばね9は、図4に示すように、軸箱7と台車枠8との間で垂直方向の荷重を弾性的に支持しており、図5に示すようにばね座9aなどを備えている。ばね座9aは、軸ばね9の下端を支持する部分である。ばね座9aは、軸ばね9と防振ゴム10との間に挟み込まれており、軸ばね9の下端が均一に防振ゴム10と接触するように、防振ゴム10の金具部12Aと接触する側が平坦面に形成されている。   As shown in FIG. 4, the shaft spring 9 elastically supports a load in the vertical direction between the shaft box 7 and the carriage frame 8, and includes a spring seat 9a as shown in FIG. . The spring seat 9 a is a part that supports the lower end of the shaft spring 9. The spring seat 9 a is sandwiched between the shaft spring 9 and the vibration isolating rubber 10, and contacts the metal part 12 </ b> A of the vibration isolating rubber 10 so that the lower end of the shaft spring 9 contacts the vibration isolating rubber 10 uniformly. The side to perform is formed in the flat surface.

図1〜図5に示す防振ゴム10は、車両2の軸箱7の振動を抑える部材である。防振ゴム10は、図2、図4及び図5に示すように、軸箱7と軸ばね9との間に挟み込まれた状態でこれらの間に装着されている。防振ゴム10は、軸箱7の振動を抑え振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。防振ゴム10は、図5(A)に示すように、平面形状が円形の板状部材である。防振ゴム10は、図5に示すように、ゴム部11と、金具部12A,12Bと、荷重検出装置13A〜13Dなどを備えている。図5に示す防振ゴム10は、圧電ゴム部14を内蔵する圧電ゴム内蔵型の軸ばね防振ゴムであり、ゴム部11、金具部12A,12B及び荷重検出装置13A〜13Dなどが一体となってゴム成形されている。防振ゴム10は、例えば、図1に示すように、台車4の車軸5bの左右に1個ずつ配置されており、台車1台当たり合計4個(1両当たり合計8個)配置されている。   The anti-vibration rubber 10 shown in FIGS. 1 to 5 is a member that suppresses vibration of the axle box 7 of the vehicle 2. As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the anti-vibration rubber 10 is mounted between the shaft box 7 and the shaft spring 9 while being sandwiched between them. The anti-vibration rubber 10 suppresses the vibration of the axle box 7 and prevents the transmission of vibration, and also reduces the impact generated between them to prevent the generation of noise. The anti-vibration rubber 10 is a plate-like member having a circular planar shape as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the anti-vibration rubber 10 includes a rubber part 11, metal parts 12 </ b> A and 12 </ b> B, load detection devices 13 </ b> A to 13 </ b> D, and the like. An anti-vibration rubber 10 shown in FIG. 5 is a built-in piezoelectric rubber-type shaft spring anti-vibration rubber having a built-in piezoelectric rubber part 14, and the rubber part 11, the metal parts 12A and 12B, the load detection devices 13A to 13D and the like are integrated. Becomes rubber molded. For example, as shown in FIG. 1, one anti-vibration rubber 10 is arranged on each of the left and right sides of the axle 5 b of the carriage 4, and a total of four anti-vibration rubbers 10 (a total of eight per car) are arranged. .

図5(B)に示すゴム部11は、防振ゴム10の本体を構成する部分である。ゴム部11は、例えば、天然ゴム、スチレンゴムなどの一般加硫ゴム、ニトリルゴムなどの耐油性を有する加硫ゴム、クロロプレンゴムなどの耐候性及び耐有性を有する加硫ゴム、ブチルゴムなどの振動緩衝性能を有する加硫ゴム又は合成高分子から製造される合成ゴムなどの弾性材である。ゴム部11は、図5(B)に示すように、貫通孔11aなどを備えている。貫通孔11aは、軸ばね9の心棒7bが貫通する部分であり、ゴム部11の中心に形成されている。   The rubber part 11 shown in FIG. 5B is a part constituting the main body of the vibration-proof rubber 10. The rubber part 11 includes, for example, natural rubber, general vulcanized rubber such as styrene rubber, vulcanized rubber having oil resistance such as nitrile rubber, vulcanized rubber having weather resistance and resistance such as chloroprene rubber, and butyl rubber. It is an elastic material such as a vulcanized rubber having a vibration damping performance or a synthetic rubber produced from a synthetic polymer. As shown in FIG. 5B, the rubber part 11 includes a through hole 11a and the like. The through hole 11 a is a part through which the mandrel 7 b of the shaft spring 9 passes, and is formed at the center of the rubber part 11.

図5(B)に示す金具部12A,12Bは、防振ゴム10の上面及び下面を構成する部分である。金具部12A,12Bは、ゴム部11を挟み込むようにゴム部11の上面及び下面に積層されており、ゴム部11の両面全域を被覆するようにこのゴム部11に接合されている。金具部12A,12Bは、例えば、一般圧延用鋼材(SS400)などであり、互いに平行になるようにゴム部11の両面に加硫接着されている。金具部12Aは、防振ゴム10の上面プレート部を構成し、金具部12Bは防振ゴム10の下面プレート部を構成する。金具部12Aは、貫通孔12aを備えており、金具部12Bは貫通孔12bと密着面12cを備えている。貫通孔12a,12bは、軸ばね9の心棒7bが貫通する部分であり、金具部12A,12Bの中心に形成されている。貫通孔12aは、貫通孔12bよりも内径が小さく形成されている。密着面12cは、軸箱7の上面部7aの全面と密着する部分である。密着面12cは、軸箱7の上面部7aと接触する側の金具部12Bの表面である。密着面12cは、この密着面12cと軸箱7の上面部7aの全面との間で荷重が均等に作用するように、この軸箱7の上面部7aと同じく平坦面に形成されている。   The metal parts 12A and 12B shown in FIG. 5B are parts constituting the upper surface and the lower surface of the anti-vibration rubber 10. The metal parts 12A and 12B are laminated on the upper surface and the lower surface of the rubber part 11 so as to sandwich the rubber part 11, and are joined to the rubber part 11 so as to cover the entire area of both surfaces of the rubber part 11. The metal parts 12A and 12B are, for example, general rolling steel (SS400), and are vulcanized and bonded to both surfaces of the rubber part 11 so as to be parallel to each other. The metal part 12 </ b> A constitutes an upper surface plate part of the vibration-proof rubber 10, and the metal part 12 </ b> B constitutes a lower surface plate part of the vibration-proof rubber 10. The metal part 12A includes a through hole 12a, and the metal part 12B includes a through hole 12b and a close contact surface 12c. The through holes 12a and 12b are portions through which the mandrel 7b of the shaft spring 9 passes, and are formed at the centers of the metal fittings 12A and 12B. The through hole 12a has a smaller inner diameter than the through hole 12b. The close contact surface 12 c is a portion that is in close contact with the entire upper surface portion 7 a of the axle box 7. The close contact surface 12c is the surface of the metal fitting portion 12B on the side in contact with the upper surface portion 7a of the axle box 7. The close contact surface 12c is formed as a flat surface like the upper surface portion 7a of the axle box 7 so that a load acts evenly between the close contact surface 12c and the entire upper surface portion 7a of the axle box 7.

図5(A)に示す荷重検出装置13A〜13Dは、振動を抑える防振ゴム10に作用する荷重を検出する装置である。荷重検出装置13A〜13Dは、軌道1上を車両2が走行するときに発生する機械的な振動を電気信号に変換する機械電気変換部として機能する。荷重検出装置13A〜13Dは、車両2の走行によって軸箱7が振動したときに発生する電力によって、軸箱7に作用する荷重を検出して軸受6の状態を監視する軸受監視センサとしても機能する。荷重検出装置13A〜13Dは、図5(C)に示す圧電ゴム部14と、電極部15A,15Bと、保護部16と、図5(A)に示す導電部17A,17Bなどを備えている。荷重検出装置13A〜13Dは、防振ゴム10の円周上に等間隔に4つ配置されており、防振ゴム10に作用する荷重を検出する。図3に示すように、荷重検出装置13A,13Bは車両2の長さ方向(車軸5bの長さ方向と直交する方向)に配置されており、荷重検出装置13C,13Dは車両2の幅方向(車軸5bの長さ方向)に配置されている。荷重検出装置13Cは、車軸5bの端部側に配置されており、荷重検出装置13Dは車輪5a側に配置されている。   The load detection devices 13A to 13D shown in FIG. 5A are devices that detect a load acting on the anti-vibration rubber 10 that suppresses vibration. The load detection devices 13 </ b> A to 13 </ b> D function as a mechanical / electrical converter that converts mechanical vibration generated when the vehicle 2 travels on the track 1 into an electrical signal. The load detection devices 13 </ b> A to 13 </ b> D also function as bearing monitoring sensors that detect the load acting on the axle box 7 and monitor the state of the bearing 6 by the electric power generated when the axle box 7 vibrates as the vehicle 2 travels. To do. The load detection devices 13A to 13D include a piezoelectric rubber portion 14 shown in FIG. 5C, electrode portions 15A and 15B, a protection portion 16, and conductive portions 17A and 17B shown in FIG. . Four load detection devices 13 </ b> A to 13 </ b> D are arranged at equal intervals on the circumference of the anti-vibration rubber 10, and detect loads acting on the anti-vibration rubber 10. As shown in FIG. 3, the load detection devices 13 </ b> A and 13 </ b> B are arranged in the length direction of the vehicle 2 (direction orthogonal to the length direction of the axle 5 b), and the load detection devices 13 </ b> C and 13 </ b> D are in the width direction of the vehicle 2. It arrange | positions (the length direction of the axle shaft 5b). The load detection device 13C is disposed on the end side of the axle 5b, and the load detection device 13D is disposed on the wheel 5a side.

図5に示す圧電ゴム部14は、防振ゴム10に内蔵された状態でこの防振ゴム10に作用する荷重に応じて電気信号を出力する部分である。圧電ゴム部14は、軌道1上を車両2が走行するときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換する。圧電ゴム部14は、防振ゴム10と同様に軸箱7の振動を抑え振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。圧電ゴム部14は、ゴム中に圧電材料を分散させた部材であり、振動の大きさ(荷重の大きさ)に応じた電力を発生する弾性を有する圧電素子である。圧電ゴム部14は、例えば、ニトリルゴムなどのゴム材とチタン酸ジルコン酸鉛(商品名PZT)などの圧電セラミック粉末とを混合する混合工程と、この混合工程後の混合物を加硫する加硫工程と、この加硫工程後の混合物の両端部に電圧を印加してこの混合物を分極させる分極工程とによって製造される。圧電ゴム部14は、図1〜図4に示すように、防振ゴム10に作用する荷重に応じた電気信号(荷重検出信号(荷重検出情報))を車両状態判定装置19の制御部28に出力する。   The piezoelectric rubber portion 14 shown in FIG. 5 is a portion that outputs an electrical signal in accordance with a load acting on the anti-vibration rubber 10 in a state of being incorporated in the anti-vibration rubber 10. The piezoelectric rubber portion 14 converts vibration generated when the vehicle 2 travels on the track 1 into an electrical signal by the piezoelectric effect. The piezoelectric rubber part 14 suppresses the vibration of the axle box 7 and prevents the vibration from being transmitted, as well as the vibration-proof rubber 10, and reduces the impact generated between them to prevent the generation of noise. The piezoelectric rubber portion 14 is a member in which a piezoelectric material is dispersed in rubber, and is a piezoelectric element having elasticity that generates electric power in accordance with the magnitude of vibration (size of load). For example, the piezoelectric rubber portion 14 includes a mixing step of mixing a rubber material such as nitrile rubber and a piezoelectric ceramic powder such as lead zirconate titanate (trade name PZT), and a vulcanization for vulcanizing the mixture after the mixing step. And a polarization step in which a voltage is applied to both ends of the mixture after the vulcanization step to polarize the mixture. As shown in FIGS. 1 to 4, the piezoelectric rubber portion 14 sends an electric signal (load detection signal (load detection information)) corresponding to the load acting on the vibration isolating rubber 10 to the control portion 28 of the vehicle state determination device 19. Output.

図6に示す縦軸は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧(mV)であり、横軸は時間(s)である。図6に示す実線は、軸受が損傷しているときに圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の時間変化を示す波形であり、破線は軸受が正常であるときに圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の時間変化を示す波形である。図6に示すグラフは、公益財団法人鉄道総合技術研究所の主電動機用軸受回転試験装置に同一形式の異常軸受と正常軸受とをそれぞれ装着して、この損傷軸受とこの正常軸受とに実際の鉄道車両と同様の荷重を加えた状態で、車軸を回転させたときの試験結果である。ここで、主電動機用軸受回転試験装置とは、実物の鉄道車両用主電動機の軸受によって回転試験を実施して、実際の電動機の軸受構造を評価する試験装置である。図6に示すように、軸受6が損傷している場合と軸受6が正常である場合とでは、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧の大きさが異なり、車両速度が高くなるほど圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧が大きくなる。   The vertical axis shown in FIG. 6 is the voltage (mV) of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14, and the horizontal axis is time (s). The solid line shown in FIG. 6 is a waveform showing the time change of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 when the bearing is damaged, and the broken line is output from the piezoelectric rubber portion 14 when the bearing is normal. It is a waveform which shows the time change of a load detection signal. The graph shown in FIG. 6 shows that the same type of abnormal bearing and normal bearing are mounted on the main motor bearing rotation test device of the Railway Technical Research Institute. It is a test result when an axle is rotated in a state where a load similar to that of a railway vehicle is applied. Here, the main motor bearing rotation test apparatus is a test apparatus that evaluates the actual motor bearing structure by performing a rotation test using a bearing of a real railway car main motor. As shown in FIG. 6, the magnitude of the voltage of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 differs between when the bearing 6 is damaged and when the bearing 6 is normal. The voltage of the load detection signal output from the rubber part 14 increases.

図5(C)に示す電極部15A,15Bは、圧電ゴム部14に電気的に接続された接点部分である。電極部15A,15Bは、圧電ゴム部14の両面にそれぞれ積層されており、圧電ゴム部14の両面全域を被覆するように接合されている。電極部15A,15Bは、例えば、互いに平行になるように各圧電ゴム部14の両面に加硫接着して形成されたり、金属、金属酸化物又はカーボンなどの導電性材料を蒸着、シルクスクリーン印刷又はイオンスパッタリングなどの方法によって圧電ゴム部14の両面に形成されたり、導電性材料を含有する樹脂又は導電性高分子などの導電性樹脂を圧電ゴム部14の両面に多層化して形成されたりする。   Electrode portions 15 </ b> A and 15 </ b> B shown in FIG. 5C are contact portions electrically connected to the piezoelectric rubber portion 14. The electrode portions 15A and 15B are laminated on both surfaces of the piezoelectric rubber portion 14, and are joined so as to cover the entire area of both surfaces of the piezoelectric rubber portion 14. The electrode portions 15A and 15B are formed by, for example, vulcanizing and bonding on both surfaces of each piezoelectric rubber portion 14 so as to be parallel to each other, or vapor-depositing a conductive material such as metal, metal oxide or carbon, and silk screen printing Alternatively, it is formed on both surfaces of the piezoelectric rubber portion 14 by a method such as ion sputtering, or a conductive resin such as a resin containing a conductive material or a conductive polymer is formed on both surfaces of the piezoelectric rubber portion 14. .

図5(C)に示す保護部16は、圧電ゴム部14及び電極部15A,15Bを保護する部分である。保護部16は、例えば、耐熱性を有するフッ素樹脂製の被覆材などである。保護部16は、圧電ゴム部14及び電極部15A,15Bの表面全域を被覆するように形成されている。保護部16は、圧電ゴム部14及び電極部15A,15Bを被覆することによって、防振ゴム10の製造時の熱から圧電ゴム部14及び電極部15A,15Bを保護している。   The protection part 16 shown in FIG. 5C is a part that protects the piezoelectric rubber part 14 and the electrode parts 15A and 15B. The protection part 16 is, for example, a fluororesin coating material having heat resistance. The protection part 16 is formed so as to cover the entire surface of the piezoelectric rubber part 14 and the electrode parts 15A and 15B. The protection part 16 covers the piezoelectric rubber part 14 and the electrode parts 15A and 15B, thereby protecting the piezoelectric rubber part 14 and the electrode parts 15A and 15B from heat during the production of the vibration isolating rubber 10.

図5(A)に示す導電部17A,17Bは、圧電ゴム部14が発生する電流が流れる部分である。導電部17A,17Bは、導電材の表面が絶縁材によって被覆された電線であり、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号を取り出すための端子に接続されている。導電部17A,17Bは、一方の端部が電極部15A,15Bにそれぞれ接続されており、他方の端部が車両状態判定装置19の荷重検出信号入力部20に接続されている。   Conductive portions 17A and 17B shown in FIG. 5A are portions through which a current generated by the piezoelectric rubber portion 14 flows. The conductive portions 17A and 17B are electric wires in which the surface of the conductive material is covered with an insulating material, and are connected to terminals for taking out load detection signals output from the piezoelectric rubber portion 14. The conductive portions 17A and 17B have one end connected to the electrode portions 15A and 15B, respectively, and the other end connected to the load detection signal input portion 20 of the vehicle state determination device 19.

図1〜図4に示す速度検出装置18は、車両2の速度を検出する装置である。速度検出装置18は、例えば、車両2の車輪5aの回転によって発生するパルス信号に基づいて車両2の走行速度を検出する速度発電機などである。速度検出装置18は、例えば、車輪5aの1回転毎に所定数のパルス信号を発生して車両2の速度を検出し、この検出結果を速度検出信号(速度検出情報)として車両状態判定装置19の速度検出信号入力部22に出力する。   The speed detection device 18 illustrated in FIGS. 1 to 4 is a device that detects the speed of the vehicle 2. The speed detection device 18 is, for example, a speed generator that detects the traveling speed of the vehicle 2 based on a pulse signal generated by the rotation of the wheel 5a of the vehicle 2. For example, the speed detection device 18 generates a predetermined number of pulse signals for each rotation of the wheel 5a to detect the speed of the vehicle 2 and uses the detection result as a speed detection signal (speed detection information). Is output to the speed detection signal input unit 22.

図1〜図4に示す車両状態判定装置19は、防振ゴム10に作用する荷重を検出することによって、車両2の状態を判定する装置である。車両状態判定装置19は、防振ゴム10に内蔵された圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさに基づいて軸箱7内の軸受6の状態を監視し、この軸受6の損傷のような異常状態の有無を判定する。車両状態判定装置19は、荷重検出信号入力部20と、信号処理部21と、速度検出信号入力部22と、判定基準情報記憶部23と、判定条件設定部24と、車両状態判定部25と、判定結果告知部26と、プログラム記憶部27と、制御部28などを備えている。   The vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 1 to 4 is a device that determines the state of the vehicle 2 by detecting a load acting on the anti-vibration rubber 10. The vehicle state determination device 19 monitors the state of the bearing 6 in the axle box 7 on the basis of the magnitude of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 built in the anti-vibration rubber 10, and determines whether the bearing 6 is damaged. The presence or absence of such an abnormal state is determined. The vehicle state determination device 19 includes a load detection signal input unit 20, a signal processing unit 21, a speed detection signal input unit 22, a determination criterion information storage unit 23, a determination condition setting unit 24, and a vehicle state determination unit 25. The determination result notification unit 26, the program storage unit 27, the control unit 28, and the like are provided.

荷重検出信号入力部20は、荷重検出装置13A〜13Dが出力する荷重検出信号を入力させる手段である。荷重検出信号入力部20は、図3及び図5に示す荷重検出装置13A〜13Dの圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号を信号処理部21に出力する。荷重検出信号入力部20は、例えば、荷重検出装置13A〜13Dから信号処理部21に荷重検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。   The load detection signal input unit 20 is means for inputting a load detection signal output from the load detection devices 13A to 13D. The load detection signal input unit 20 outputs a load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 of the load detection devices 13A to 13D illustrated in FIGS. 3 and 5 to the signal processing unit 21. The load detection signal input unit 20 is, for example, an interface (I / F) circuit that inputs a load detection signal from the load detection devices 13A to 13D to the signal processing unit 21.

図1〜図4に示す信号処理部21は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号を所定の処理をする手段である。信号処理部21は、例えば、図5(C)に示す圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換回路と、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路などを備えている。信号処理部21は、信号処理後の荷重検出信号を制御部28に出力する。   The signal processing unit 21 shown in FIGS. 1 to 4 is means for performing a predetermined process on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. The signal processing unit 21 includes, for example, an A / D conversion circuit that converts a load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 shown in FIG. 5C from an analog signal to a digital signal, and a load detection output from the piezoelectric rubber unit 14. A filter circuit for removing noise components from the signal is provided. The signal processing unit 21 outputs the load detection signal after the signal processing to the control unit 28.

図1〜図4に示す速度検出信号入力部22は、速度検出装置18が出力する速度検出信号を入力させる手段である。速度検出信号入力部22は、速度検出装置18が出力する速度検出信号を制御部28に出力する。速度検出信号入力部22は、例えば、速度検出装置18から制御部28に速度検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。   The speed detection signal input unit 22 shown in FIGS. 1 to 4 is means for inputting a speed detection signal output from the speed detection device 18. The speed detection signal input unit 22 outputs a speed detection signal output from the speed detection device 18 to the control unit 28. The speed detection signal input unit 22 is, for example, an interface (I / F) circuit that inputs a speed detection signal from the speed detection device 18 to the control unit 28.

判定基準情報記憶部23は、車両2の軸受6の状態を判定するときに基準となる判定基準を記憶する手段である。判定基準情報記憶部23は、軸受6の異常状態の有無を判定するときの判定基準となるしきい値(所定値)Th1を判定基準情報として記憶するメモリなどである。判定基準情報記憶部23は、車両2が低速で走行しているときの判定基準となる低速走行時のしきい値Th1と、車両2が高速で走行しているときの判定基準となる高速走行時のしきい値Th1とを判定基準情報として記憶する。また、判定基準情報記憶部23は、車両2の走行速度に応じて軸受6の異常状態の有無を判定するときの判定基準となるしきい値Th1が異なるときには、車両2の走行速度とこの走行速度に対応するしきい値Th1とを判定基準情報として記憶する。判定基準情報記憶部23は、例えば、実際の鉄道車両又は軸受回転試験装置に異常軸受を取り付けて種々の速度で試験したときに、圧電ゴム部14が速度毎に出力する荷重検出信号の電圧値からしきい値Th1を設定しこのしきい値Th1を判定基準情報として記憶している。 The determination criterion information storage unit 23 is a means for storing a determination criterion that serves as a reference when determining the state of the bearing 6 of the vehicle 2. The determination criterion information storage unit 23 is a memory or the like that stores a threshold value (predetermined value) Th 1 as a determination criterion when determining whether or not the bearing 6 is in an abnormal state as determination criterion information. The criterion information storage unit 23 is a low-speed threshold Th 1 that is a criterion when the vehicle 2 is traveling at a low speed, and a high-speed that is a criterion when the vehicle 2 is traveling at a high speed. The threshold value Th 1 during traveling is stored as determination criterion information. Further, when the threshold value Th 1 serving as a determination criterion for determining the presence / absence of the abnormal state of the bearing 6 is different according to the traveling speed of the vehicle 2, the determination criterion information storage unit 23 determines the traveling speed of the vehicle 2 and this The threshold value Th 1 corresponding to the traveling speed is stored as determination criterion information. The determination reference information storage unit 23 is, for example, a voltage value of a load detection signal output by the piezoelectric rubber unit 14 for each speed when an abnormal bearing is attached to an actual railway vehicle or a bearing rotation test apparatus and tested at various speeds. Is set as a threshold value Th 1 , and this threshold value Th 1 is stored as determination criterion information.

判定条件設定部24は、軸受6の状態を判定するときの判定条件を設定する手段である。判定条件設定部24は、車両2が低速で走行するときに軸受6の状態を判定する低速走行判定モードと、車両2が高速で走行するときに軸受6の状態を判定する高速走行判定モードと、車両2が任意の速度で走行するときに軸受6の状態を速度毎に判定する現在走行判定モードとに判定条件を設定する。判定条件設定部24は、車両2の乗務員などが判定条件を手動操作によって切り替える切替スイッチなどであり、乗務員などによって車両2の運転を開始するときに操作される。判定条件設定部24は、設定後の判定条件を判定条件信号(判定条件情報)として制御部28に出力する。   The determination condition setting unit 24 is a means for setting a determination condition when determining the state of the bearing 6. The determination condition setting unit 24 is a low-speed traveling determination mode that determines the state of the bearing 6 when the vehicle 2 travels at a low speed, and a high-speed traveling determination mode that determines the state of the bearing 6 when the vehicle 2 travels at a high speed. The determination condition is set to the current travel determination mode in which the state of the bearing 6 is determined for each speed when the vehicle 2 travels at an arbitrary speed. The determination condition setting unit 24 is a changeover switch or the like for switching a determination condition by a manual operation by a crew member of the vehicle 2 and is operated when the driving of the vehicle 2 is started by the crew member or the like. The determination condition setting unit 24 outputs the set determination condition to the control unit 28 as a determination condition signal (determination condition information).

図1〜図4に示す車両状態判定部25は、防振ゴム10に内蔵された圧電ゴム部14がこの防振ゴム10に作用する荷重に応じて出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の状態を判定する手段である。車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の軸受6の状態を判定する。車両状態判定部25は、例えば、1つの防振ゴム10内の4つの圧電ゴム部14が出力する4つの荷重検出信号をそれぞれ解析して、車両2の軸受6の状態を判定する。車両状態判定部25は、例えば、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて軸受6の損傷のような異常状態の有無を判定する。   The vehicle state determination unit 25 shown in FIG. 1 to FIG. 4 is based on a load detection signal that is output according to a load that the piezoelectric rubber unit 14 built in the vibration isolating rubber 10 acts on the vibration isolating rubber 10. It is a means to determine the state of. The vehicle state determination unit 25 determines the state of the bearing 6 of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. For example, the vehicle state determination unit 25 analyzes the four load detection signals output from the four piezoelectric rubber portions 14 in one vibration-proof rubber 10 to determine the state of the bearing 6 of the vehicle 2. The vehicle state determination unit 25 determines the presence or absence of an abnormal state such as damage to the bearing 6 based on, for example, a load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14.

車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th1を超えるときには、軸受6が異常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th1以下であるときには、軸受6が正常状態であると判定する。ここで、図7に示すグラフは、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の時間変化を模式的に示す波形である。図7に示すように、軸受6が損傷すると荷重検出信号のレベルが徐々に高くなって、時間t11において荷重検出信号のレベルがしきい値Th1を超えている。時間t11以降において軸受6の損傷が徐々に大きくなって荷重検出信号のレベルも高くなって、荷重検出信号のレベルがしきい値Th1を超えている状態が継続している。車両状態判定部25は、図7に示すように、信号処理部21が出力する荷重検出信号の電圧値としきい値Th1とを比較し、この電圧値がしきい値Th1を超えるときには軸受6が異常状態であると判定し、この電圧値がしきい値Th1以下であるときには軸受6が正常状態であると判定する。車両状態判定部25は、例えば、時間t11まで荷重検出信号のレベルがしきい値Th1以下であるため、軸受6が正常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、時間t11において荷重検出信号のレベルがしきい値Th1を超えてからの経過時間を計測し、荷重検出信号のレベルが所定時間T1以上継続してしきい値Th1を超えているときには、軸受6が異常状態であると判定する。ここで、所定時間T1は、例えば、荷重検出信号のノイズなどによって荷重検出信号のレベルが一時的にしきい値Th1を超えたようなときに、軸受6が正常状態であるにもかかわらず異常状態であると誤って判定されないように比較的長い時間に設定される。 Vehicle state determination unit 25, when the magnitude of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs exceeds a threshold value Th 1, it is determined that the bearing 6 is in an abnormal state. On the other hand, the vehicle state determination unit 25, when the magnitude of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs is the threshold value Th 1 or less, it is determined that the bearing 6 is in a normal state. Here, the graph shown in FIG. 7 is a waveform schematically showing a time change of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14. As shown in FIG. 7, the level of the load detection signal when the bearing 6 is damaged by the gradually increased, the level of the load detection signal exceeds the threshold value Th 1 at time t 11. Also high level of the load detection signal damaged bearing 6 gradually increases at time t 11 after the state in which the level of the load detection signal exceeds the threshold value Th 1 is continuing. Vehicle state determination unit 25, as shown in FIG. 7, compares the voltage value of the load detection signal by the signal processing unit 21 outputs and the threshold value Th 1, bearings when this voltage value exceeds the threshold value Th 1 6 is determined to be abnormal state, it is determined that the voltage value is bearing 6 normal state when a threshold value Th 1 or less. For example, the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in a normal state because the level of the load detection signal is equal to or less than the threshold value Th 1 until time t 11 . On the other hand, the vehicle state determination unit 25, the level of the load detection signal measures the time elapsed after exceeding the threshold value Th 1 at time t 11, the level of the load detection signal is continuously given time above T 1 when it exceeds the threshold Th 1, it is determined that the bearing 6 is in an abnormal state. Here, the predetermined time T 1 is, for example, when the level of the load detection signal temporarily exceeds the threshold value Th 1 due to noise or the like of the load detection signal, although the bearing 6 is in a normal state. It is set to a relatively long time so that it is not erroneously determined as an abnormal state.

車両状態判定部25は、車両2の走行速度に応じて、軸受6の状態を判定するための判定基準となるしきい値Th1を変化させて、この軸受6の状態を判定する。車両状態判定部25は、例えば、図6(A)に示すように、車両2が30km/h程度の低速で走行しているときに、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧値が低速走行時のしきい値Th1を超えているか否かを判定する。車両状態判定部25は、例えば、図6(B)に示すように、車両2が150km/h程度の高速で走行しているときに、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧値が高速走行時のしきい値Th1を超えているか否かを判定する。 The vehicle state determination unit 25 determines the state of the bearing 6 by changing a threshold value Th 1 serving as a determination criterion for determining the state of the bearing 6 according to the traveling speed of the vehicle 2. For example, as shown in FIG. 6 (A), the vehicle state determination unit 25 determines the voltage value of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 when the vehicle 2 is traveling at a low speed of about 30 km / h. It determines whether or not exceeds the threshold value Th 1 at the time of low speed. For example, as shown in FIG. 6 (B), the vehicle state determination unit 25 determines the voltage value of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 when the vehicle 2 is traveling at a high speed of about 150 km / h. It is determined whether or not the threshold Th 1 during high-speed driving is exceeded.

車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって低速走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧値が低速走行時のしきい値Th1を超えているか否かを判定する。車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって高速走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧値が高速走行時のしきい値Th1を超えているか否かを判定する。車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって現在走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の電圧値が現在走行時のしきい値Th1を超えているか否かを判定する。車両状態判定部25は、軸受6の異常状態の有無の判定結果を判定結果信号(判定結果情報)として制御部28に出力する。 Vehicle state determination unit 25, when the low-speed running determination mode has been set by the determination condition setting unit 24, the voltage value of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs exceeds the threshold value Th 1 at low speed It is determined whether or not. Vehicle state determination unit 25, when the high-speed running determination mode by the determination condition setting unit 24 is set, the voltage value of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs exceeds the threshold value Th 1 at high speeds It is determined whether or not. Vehicle state determination unit 25, when the current traveling determination mode by the determination condition setting unit 24 is set, the voltage value of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs exceeds the threshold value Th 1 at the current traveling It is determined whether or not. The vehicle state determination unit 25 outputs the determination result of the presence or absence of an abnormal state of the bearing 6 to the control unit 28 as a determination result signal (determination result information).

図1〜図4に判定結果告知部26は、車両状態判定部25の判定結果を告知する手段である。判定結果告知部26は、例えば、軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定したときに、この車両状態判定部25の判定結果を乗務員などに警告する。判定結果告知部26は、例えば、乗務員が運転士であるときには、この運転士が乗務する乗務員室内の運転台に設置されている。判定結果告知部26は、例えば、軸受6の異常状態を表示画面上に文字、図形、記号又はこれらの組み合わせによって表示する表示装置又は音声で告知する音声発生装置などである。   The determination result notification unit 26 in FIGS. 1 to 4 is means for notifying the determination result of the vehicle state determination unit 25. For example, when the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in an abnormal state, the determination result notification unit 26 warns the determination result of the vehicle state determination unit 25 to the crew. For example, when the crew member is a driver, the determination result notification unit 26 is installed in a driver's cab in the cabin where the driver is riding. The determination result notification unit 26 is, for example, a display device that displays an abnormal state of the bearing 6 on the display screen by characters, figures, symbols, or a combination thereof, or a voice generation device that notifies by voice.

プログラム記憶部27は、防振ゴム10に作用する荷重を検出することによって、この車両2の状態を判定する車両状態判定プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部27は、情報記録媒体から読み取った情報提供プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれた情報提供プログラムなどを記憶するメモリなどである。   The program storage unit 27 is a means for storing a vehicle state determination program for determining the state of the vehicle 2 by detecting a load acting on the vibration isolating rubber 10. The program storage unit 27 is a memory that stores an information providing program read from an information recording medium or an information providing program fetched through an electric communication line.

制御部28は、車両状態判定装置19の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部28は、例えば、プログラム記憶部27から車両状態判定プログラムを読み出してこの車両状態判定プログラムに従って所定の処理を実行する。制御部28は、例えば、信号処理部21が出力する荷重検出信号を車両状態判定部25に出力したり、速度検出信号入力部22が出力する速度検出信号を車両状態判定部25に出力したり、車両状態判定部25に軸受6の状態の判定を指令したり、判定基準情報記憶部23から判定基準情報を読み出してこの判定基準情報を車両状態判定部25に出力したり、判定条件設定部24が出力する判定条件情報を車両状態判定部25に出力したり、車両状態判定部25が出力する車両状態判定信号を判定結果告知部26に出力したりする。制御部28には、荷重検出信号入力部20、信号処理部21、速度検出信号入力部22、判定基準情報記憶部23、判定条件設定部24、車両状態判定部25、判定結果告知部26及びプログラム記憶部27などが相互に通信可能なように接続されている。   The control unit 28 is a central processing unit (CPU) that controls various operations of the vehicle state determination device 19. For example, the control unit 28 reads a vehicle state determination program from the program storage unit 27 and executes predetermined processing according to the vehicle state determination program. For example, the control unit 28 outputs a load detection signal output from the signal processing unit 21 to the vehicle state determination unit 25, or outputs a speed detection signal output from the speed detection signal input unit 22 to the vehicle state determination unit 25. The vehicle state determination unit 25 is instructed to determine the state of the bearing 6, the determination reference information is read from the determination reference information storage unit 23, and the determination reference information is output to the vehicle state determination unit 25. The determination condition information output by 24 is output to the vehicle state determination unit 25, or the vehicle state determination signal output by the vehicle state determination unit 25 is output to the determination result notification unit 26. The control unit 28 includes a load detection signal input unit 20, a signal processing unit 21, a speed detection signal input unit 22, a determination criterion information storage unit 23, a determination condition setting unit 24, a vehicle state determination unit 25, a determination result notification unit 26, and The program storage unit 27 and the like are connected so that they can communicate with each other.

次に、この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明する。
以下では、図1〜図4に示す制御部28の動作を中心として説明する。
図8に示すステップ(以下、Sという)100において、プログラム記憶部27から車両状態判定プログラムを制御部28が読み込む。図示しない電源が使用者にON操作されると図1〜図4に示す車両状態判定装置19に電力が供給されて、プログラム記憶部27から車両状態判定プログラムを制御部28が読み込み、一連の車両状態判定処理を制御部28が実行する。
Next, the operation of the vehicle state determination device according to the first embodiment of the present invention will be described.
Below, it demonstrates centering around operation | movement of the control part 28 shown in FIGS.
In step (hereinafter referred to as S) 100 shown in FIG. 8, the control unit 28 reads the vehicle state determination program from the program storage unit 27. When a power source (not shown) is turned ON by the user, electric power is supplied to the vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 1 to 4, and the control unit 28 reads the vehicle state determination program from the program storage unit 27, and a series of vehicles The control unit 28 executes the state determination process.

S110において、判定条件設定信号が判定条件設定部24から入力しているか否かを制御部28が判断する。判定条件設定部24を乗務員が操作すると、判定条件設定部24から判定条件設定信号が制御部28に出力する。判定条件設定信号が入力したと制御部28が判断したときにはS120に進み、判定条件設定信号が入力していないと制御部28が判断したときには一連の車両状態判定処理を終了する。   In S <b> 110, the control unit 28 determines whether or not the determination condition setting signal is input from the determination condition setting unit 24. When the crew member operates the determination condition setting unit 24, a determination condition setting signal is output from the determination condition setting unit 24 to the control unit 28. When the control unit 28 determines that the determination condition setting signal is input, the process proceeds to S120, and when the control unit 28 determines that the determination condition setting signal is not input, the series of vehicle state determination processing ends.

S120において、判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出す。例えば、車両所内で車両2を30km/h程度の低速で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して低速走行判定モードが設定される。この場合には、低速走行時のしきい値Th1に対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この低速走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。 In S120, the control unit 28 reads the determination criterion information from the determination criterion information storage unit 23. For example, when the state of the bearing 6 is determined in a state where the vehicle 2 is traveling at a low speed of about 30 km / h in the vehicle station, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the low-speed traveling determination mode. In this case, the determination criterion information corresponding to the threshold value Th 1 at the time of low-speed traveling is read by the control unit 28 from the determination-reference-information storing unit 23, the vehicle state this low speed when the determination criterion information control unit 28 Output to the determination unit 25.

一方、営業線で車両2を150km/h程度の高速で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して高速走行判定モードが設定される。この場合には、高速走行時のしきい値Th1に対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この高速走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。 On the other hand, when determining the state of the bearing 6 while the vehicle 2 is traveling at a high speed of about 150 km / h on the business line, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the high-speed travel determination mode. In this case, the control unit 28 reads out the determination reference information corresponding to the threshold value Th 1 during high speed driving from the determination reference information storage unit 23, and the control unit 28 uses the vehicle state to determine the determination reference information during high speed driving. Output to the determination unit 25.

また、営業線で車両2を任意の速度で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して現在走行判定モードが設定される。この場合には、速度検出信号入力部22から入力する速度検出信号に基づいて、車両2の現在の走行速度に対応する現在走行時のしきい値Th1に対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この現在走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。 Further, when the state of the bearing 6 is determined while the vehicle 2 is traveling at an arbitrary speed on the business line, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the current travel determination mode. In this case, based on the speed detection signal input from the speed detection signal input unit 22, the determination reference information corresponding to the threshold value Th 1 at the time of the current travel corresponding to the current travel speed of the vehicle 2 is determined as the determination reference information. The control unit 28 reads out from the storage unit 23, and the control unit 28 outputs the determination reference information during the current traveling to the vehicle state determination unit 25.

S130において、軸受6の状態の判定を車両状態判定部25に制御部28が指令する。荷重検出信号入力部20が出力する荷重検出信号と制御部28が出力する判定基準情報とに基づいて、図7に示すように荷重検出信号の電圧値がしきい値Th1を超えるか否かを車両状態判定部25が判定する。荷重検出信号の電圧値が所定時間T1以上継続してしきい値Th1を超えているときには、軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定する。一方、荷重検出信号の電圧値がしきい値Th1以下であるときには、軸受6が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。 In S <b> 130, the control unit 28 instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the state of the bearing 6. Whether or not the voltage value of the load detection signal exceeds the threshold Th 1 as shown in FIG. 7 based on the load detection signal output by the load detection signal input unit 20 and the determination reference information output by the control unit 28. Is determined by the vehicle state determination unit 25. When the voltage value of the load detection signal exceeds the threshold value Th 1 continuously for a predetermined time above T 1 determines the bearing 6 is in abnormal state vehicle state determination unit 25. On the other hand, when the voltage value of the load detection signal is the threshold value Th 1 or less, the bearing 6 is in normal condition the vehicle state determination unit 25 determines.

S140において、判定結果の告知を判定結果告知部26に制御部28が指令する。車両状態判定部25から判定結果信号が制御部28に入力すると、この判定結果信号を制御部28が判定結果告知部26に出力する。その結果、判定結果告知部26が車両2内の乗務員に軸受6が異常状態であることを告知する。   In S140, the control unit 28 instructs the determination result notification unit 26 to notify the determination result. When a determination result signal is input from the vehicle state determination unit 25 to the control unit 28, the control unit 28 outputs the determination result signal to the determination result notification unit 26. As a result, the determination result notification unit 26 notifies the crew member in the vehicle 2 that the bearing 6 is in an abnormal state.

S150において、軸受6の状態の判定を終了するか否かを制御部28が判断する。車両2が運行を終了したと制御部28が判断したときには、一連の車両状態判定処理を制御部28が終了する。一方、車両2が運行を継続していると制御部28が判断したときにはS110に戻り、S110以降の車両状態判定処理を制御部28が繰り返す。   In S150, the control unit 28 determines whether or not to end the determination of the state of the bearing 6. When the control unit 28 determines that the vehicle 2 has finished operating, the control unit 28 ends a series of vehicle state determination processing. On the other hand, when the control unit 28 determines that the vehicle 2 continues operating, the process returns to S110, and the control unit 28 repeats the vehicle state determination process after S110.

この発明の第1実施形態に係る車両状態判定装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、防振ゴム10に内蔵された圧電ゴム部14がこの防振ゴム10に作用する荷重に応じて荷重検出信号を出力する。このため、防振ゴム10とともに弾性変形する圧電ゴム部14からの出力信号を解析することによって、車両2の状態を正確に監視してこの車両2の状態を正確に判定することができる。
The vehicle state determination device according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In the first embodiment, the piezoelectric rubber portion 14 built in the vibration isolating rubber 10 outputs a load detection signal according to the load acting on the vibration isolating rubber 10. Therefore, by analyzing the output signal from the piezoelectric rubber portion 14 that is elastically deformed together with the vibration isolating rubber 10, the state of the vehicle 2 can be accurately monitored and the state of the vehicle 2 can be accurately determined.

(2) この第1実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の軸受6の状態を車両状態判定部25が判定する。このため、軸受6の状態を監視することによって、軸受6の損傷などの異常状態を判定することができる。また、例えば、従来の異常検出装置のような加速度ピックアップを使用して軸受6の状態を監視する場合には、加速度ピックアップの出力信号である電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプが必要であり、このチャージアンプによって増幅する必要がある。この第1実施形態では、圧電ゴム部14から出力される比較的高電圧の荷重検出信号をそのまま使用して軸受6の状態を監視することができる。このため、従来の異常検出装置のようなチャージアンプを軸箱7に取り付ける必要がなくなって、車両状態判定装置19を低コストで製造することができる。また、この第1実施形態では、従来の異常検出装置のようなチャージアンプに電力を供給する電源が不要になるため、車両状態判定装置19の電力消費を抑えることができる。 (2) In the first embodiment, the vehicle state determination unit 25 determines the state of the bearing 6 of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. For this reason, by monitoring the state of the bearing 6, an abnormal state such as damage to the bearing 6 can be determined. For example, when the state of the bearing 6 is monitored using an acceleration pickup such as a conventional abnormality detection device, a charge amplifier that converts a charge signal that is an output signal of the acceleration pickup into a voltage signal is required. It is necessary to amplify by this charge amplifier. In the first embodiment, the state of the bearing 6 can be monitored using the relatively high voltage load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 as it is. For this reason, it is not necessary to attach a charge amplifier like the conventional abnormality detection device to the axle box 7, and the vehicle state determination device 19 can be manufactured at low cost. Further, in the first embodiment, since a power source for supplying power to the charge amplifier as in the conventional abnormality detection device is not required, power consumption of the vehicle state determination device 19 can be suppressed.

(3) この第1実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th1を超えるときには軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定し、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th1以下であるときには軸受6が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。このため、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさとしきい値Th1とを比較することによって、軸受6が異常状態であるか否かを簡単に判定することができる。 (3) In the first embodiment, the bearing 6 is the vehicle state determination unit 25 determines if there in an abnormal state when the magnitude of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs exceeds a threshold value Th 1, the piezoelectric rubber portion 14 when the size of the load detection signal output is in a normal state bearing 6 when it is the threshold value Th 1 or less determines the vehicle state determination unit 25. Therefore, by comparing the magnitude of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs and the threshold value Th 1, it is possible to bearing 6 is easily determined whether the abnormal state.

この発明の第1実施形態に係る荷重検出装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、防振ゴム10に内蔵された状態でこの防振ゴム10に作用する荷重に応じて圧電ゴム部14が荷重検出信号を出力する。このため、防振ゴム10に作用する荷重をこの防振ゴム10と一体の圧電ゴム部14によって簡単に検出することができる。また、防振ゴム10の内部に圧電ゴム部14が埋設されているため、圧電ゴム部14を防振ゴム10によって保護することができる。
The load detection device according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In the first embodiment, the piezoelectric rubber portion 14 outputs a load detection signal in accordance with a load acting on the anti-vibration rubber 10 in a state of being incorporated in the anti-vibration rubber 10. Therefore, the load acting on the vibration isolating rubber 10 can be easily detected by the piezoelectric rubber portion 14 integrated with the vibration isolating rubber 10. Further, since the piezoelectric rubber portion 14 is embedded in the vibration isolating rubber 10, the piezoelectric rubber portion 14 can be protected by the vibration isolating rubber 10.

(2) この第1実施形態では、防振ゴム10が車両2の軸箱7の振動を抑える。このため、軸箱7の振動状態を圧電ゴム部14によって簡単に検出して、この軸箱7の振動状態を解析することができる。 (2) In the first embodiment, the anti-vibration rubber 10 suppresses the vibration of the axle box 7 of the vehicle 2. Therefore, the vibration state of the axle box 7 can be easily detected by the piezoelectric rubber portion 14 and the vibration state of the axle box 7 can be analyzed.

(3) この第1実施形態では、軸箱7の上面部7aの全面と密着する密着面12cを防振ゴム10が備えている。このため、防振ゴム10の密着面12cと軸箱7の上面部7aの全面との間で広範囲に荷重を均等に作用させて、防振ゴム10によって振動を緩和させることができる。 (3) In the first embodiment, the anti-vibration rubber 10 is provided with a contact surface 12 c that is in close contact with the entire upper surface portion 7 a of the axle box 7. For this reason, a vibration can be relieved by the vibration isolating rubber 10 by applying a load uniformly over a wide range between the contact surface 12 c of the vibration isolating rubber 10 and the entire upper surface portion 7 a of the axle box 7.

(第2実施形態)
以下では、図1〜図5に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図9〜図12に示す車両状態判定装置19は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数に基づいて軸箱7内の軸受6の状態を監視し、この軸受6の損傷のような異常状態の有無を判定する。ここで、卓越周波数とは、軸箱7の振動波形(荷重検出信号の波形)を周波数分析したときに振幅スペクトルが極大となる周波数である。車両状態判定装置19は、図1〜図4に示す車両状態判定装置19とは異なり、図9〜図12に示す卓越周波数演算部29などを備えている。
(Second Embodiment)
In the following, the same parts as those shown in FIGS.
The vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 9 to 12 monitors the state of the bearing 6 in the axle box 7 based on the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 and seems to be damaged. The presence or absence of abnormal conditions. Here, the dominant frequency is a frequency at which the amplitude spectrum becomes maximum when the vibration waveform of the axle box 7 (the waveform of the load detection signal) is subjected to frequency analysis. Unlike the vehicle state determination device 19 illustrated in FIGS. 1 to 4, the vehicle state determination device 19 includes a dominant frequency calculation unit 29 illustrated in FIGS. 9 to 12.

図13に示す縦軸は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の周波数解析後のスペクトル波形の電圧(mV)であり、横軸は周波数(Hz)である。図13に示す実線は、軸受6が損傷しているときに圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号のフーリエスペクトルを示す波形であり、破線は軸受6が正常であるときに圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号のフーリエスペクトルを示す波形である。図13に示すグラフは、図6に示すグラフと同様に、主電動機用軸受回転試験装置に同一形式の異常軸受と正常軸受とをそれぞれ装着して試験を実施したときの試験結果である。   The vertical axis shown in FIG. 13 is the voltage (mV) of the spectrum waveform after frequency analysis of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14, and the horizontal axis is the frequency (Hz). A solid line shown in FIG. 13 is a waveform showing a Fourier spectrum of a load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 when the bearing 6 is damaged, and a broken line is a waveform of the piezoelectric rubber portion 14 when the bearing 6 is normal. It is a waveform which shows the Fourier spectrum of the load detection signal to output. Similar to the graph shown in FIG. 6, the graph shown in FIG. 13 is a test result when the abnormal motor and the normal bearing of the same type are respectively mounted on the main motor bearing rotation test apparatus and the test is performed.

図13に示すように、軸受6が損傷している場合と軸受6が正常である場合とでは、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号のスペクトル波形のピークが現れる周波数帯域が異なり、速度が変化すると圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号のスペクトル波形のピークが現れる周波数も変化している。このように、軸受6が異常状態になると軸受6が正常状態であるときとは異なる周波数帯域に、荷重検出信号のスペクトル波形のピークが現れる。このため、軸受6が正常な場合の荷重検出信号のスペクトル波形と軸受6が異常な場合の荷重検出信号のスペクトル波形とを車両速度毎に比較することによって、軸受6の異常状態を判定することができる。例えば、図13(A)に示すように、車両速度30km/hに相当する場合には、軸受6が損傷状態であると70Hz又は150Hz付近の周波数帯域内に荷重検出信号のスペクトル波形のピークが現れることが確認されている。また、図13(B)に示すように、車両速度150km/hに相当する場合には、軸受6が損傷状態であると230Hz付近の周波数帯域内に荷重検出信号のスペクトル波形のピークが現れることが確認されている。このため、図13(A)に示すように、車両速度30km/hに相当する場合には、荷重検出信号のスペクトル波形のピークが70Hz又は150Hz付近の周波数帯域内に存在するか否かによって軸受6が異常状態であるか否かを判定可能である。また、図13(B)に示すように、車両速度150km/hに相当する場合には、荷重検出信号のスペクトル波形のピークが230Hz付近の周波数帯域内に存在するか否かによって軸受6が異常状態であるか否かを判定可能である。   As shown in FIG. 13, when the bearing 6 is damaged and when the bearing 6 is normal, the frequency band in which the peak of the spectrum waveform of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 appears is different, and the speed is high. When it changes, the frequency at which the peak of the spectrum waveform of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 appears also changes. Thus, when the bearing 6 is in an abnormal state, the peak of the spectrum waveform of the load detection signal appears in a frequency band different from that when the bearing 6 is in a normal state. Therefore, the abnormal state of the bearing 6 is determined by comparing the spectral waveform of the load detection signal when the bearing 6 is normal and the spectral waveform of the load detection signal when the bearing 6 is abnormal for each vehicle speed. Can do. For example, as shown in FIG. 13A, when the vehicle speed corresponds to 30 km / h, if the bearing 6 is in a damaged state, the peak of the spectrum waveform of the load detection signal is in a frequency band near 70 Hz or 150 Hz. It has been confirmed that it appears. As shown in FIG. 13B, when the vehicle speed corresponds to 150 km / h, the peak of the spectrum waveform of the load detection signal appears in the frequency band near 230 Hz when the bearing 6 is damaged. Has been confirmed. For this reason, as shown in FIG. 13A, when the vehicle speed corresponds to 30 km / h, the bearing is determined depending on whether or not the peak of the spectrum waveform of the load detection signal exists in the frequency band near 70 Hz or 150 Hz. Whether or not 6 is in an abnormal state can be determined. Further, as shown in FIG. 13B, when the vehicle speed corresponds to 150 km / h, the bearing 6 is abnormal depending on whether or not the peak of the spectrum waveform of the load detection signal exists in the frequency band near 230 Hz. It can be determined whether or not it is in a state.

図9〜図12に示す判定基準情報記憶部23は、軸受6の異常状態の有無を判定するときの判定基準となる基準周波数帯域(所定範囲)fthを判定基準情報として記憶するメモリなどである。判定基準情報記憶部23は、車両2が低速で走行しているときの判定基準となる低速走行時の基準周波数帯域fthと、車両2が高速で走行しているときの判定基準となる高速走行時の基準周波数帯域fthとを判定基準情報として記憶する。また、判定基準情報記憶部23は、軸受6の異常状態の有無を判定するときの判定基準となる基準周波数帯域fthが車両2の走行速度に応じて異なるときには、車両2の走行速度とこの走行速度に対応する基準周波数帯域fthとを判定基準情報として記憶する。判定基準情報記憶部23は、例えば、実際の鉄道車両又は軸受回転試験装置に同一形式の正常軸受と異常軸受とを取り付けて種々の速度で試験したときに、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数から基準周波数帯域fthを特定し、この基準周波数帯域fthを判定基準情報として記憶している。 The determination reference information storage unit 23 shown in FIGS. 9 to 12 is a memory that stores a reference frequency band (predetermined range) f th serving as a determination reference when determining the presence or absence of an abnormal state of the bearing 6 as determination reference information. is there. The determination criterion information storage unit 23 is a reference frequency band f th during low-speed traveling that is a determination criterion when the vehicle 2 is traveling at a low speed, and a high-speed that is a determination criterion when the vehicle 2 is traveling at a high speed. The reference frequency band f th during traveling is stored as determination reference information. Further, when the reference frequency band f th serving as a determination reference when determining the presence / absence of the abnormal state of the bearing 6 differs according to the traveling speed of the vehicle 2, the determination criterion information storage unit 23 determines the traveling speed of the vehicle 2 and this The reference frequency band f th corresponding to the traveling speed is stored as determination reference information. For example, the determination reference information storage unit 23 detects the load output from the piezoelectric rubber unit 14 when a normal bearing and an abnormal bearing of the same type are mounted on an actual railway vehicle or a bearing rotation test apparatus and tested at various speeds. A reference frequency band f th is specified from the dominant frequency of the signal, and this reference frequency band f th is stored as determination reference information.

車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth内であるときには、軸受6が異常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth外であるときには、軸受6が正常状態であると判定する。ここで、図14に示すグラフは、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号のフーリエスペクトルを模式的に示す波形である。車両状態判定部25は、卓越周波数演算部29が演算した卓越周波数と基準周波数帯域fthとを比較し、図14(A)に示すようにこの卓越周波数が基準周波数帯域fth内であるときには軸受6が異常状態であると判定し、図14(B)に示すようにこの卓越周波数が基準周波数帯域fth外であるときには軸受6が正常状態であると判定する。 The vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in an abnormal state when the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 is within the reference frequency band f th . On the other hand, the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in a normal state when the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 is outside the reference frequency band f th . Here, the graph shown in FIG. 14 is a waveform schematically showing the Fourier spectrum of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14. The vehicle state determination unit 25 compares the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit 29 with the reference frequency band f th, and when this dominant frequency is within the reference frequency band f th as shown in FIG. It is determined that the bearing 6 is in an abnormal state, and it is determined that the bearing 6 is in a normal state when the dominant frequency is outside the reference frequency band f th as shown in FIG.

車両状態判定部25は、軸受6の状態を判定するための判定基準となる基準周波数帯域fthを車両2の走行速度に応じて変化させて、この軸受6の状態を判定する。車両状態判定部25は、例えば、図13(A)に示すように、車両2が30km/h程度の低速で走行しているときに、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が低速走行時の基準周波数帯域fth内であるか否かを判定する。車両状態判定部25は、例えば、図13(B)に示すように、車両2が150km/h程度の高速で走行しているときに、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が高速走行時の基準周波数帯域fth内であるか否かを判定する。 The vehicle state determination unit 25 determines the state of the bearing 6 by changing a reference frequency band f th serving as a determination reference for determining the state of the bearing 6 according to the traveling speed of the vehicle 2. For example, as shown in FIG. 13A, the vehicle state determination unit 25 has a dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 when the vehicle 2 is traveling at a low speed of about 30 km / h. It is determined whether or not it is within the reference frequency band f th during low-speed traveling. For example, as shown in FIG. 13B, the vehicle state determination unit 25 has a dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 when the vehicle 2 is traveling at a high speed of about 150 km / h. It is determined whether it is within the reference frequency band f th during high-speed traveling.

車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって低速走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が低速走行時の基準周波数帯域fth内であるか否かを判定する。車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって高速走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が高速走行時の基準周波数帯域fthを超えているか否かを判定する。車両状態判定部25は、判定条件設定部24によって現在走行判定モードが設定されているときには、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が現在走行時の基準周波数帯域fthを超えているか否かを判定する。 In the vehicle state determination unit 25, when the low speed traveling determination mode is set by the determination condition setting unit 24, the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 is within the reference frequency band f th during low speed traveling. It is determined whether or not. When the high-speed traveling determination mode is set by the determination condition setting unit 24, the vehicle state determination unit 25 has the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 exceeding the reference frequency band f th during high-speed traveling. It is determined whether or not. When the current travel determination mode is set by the determination condition setting unit 24, the vehicle state determination unit 25 has the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 exceeding the reference frequency band f th during the current travel. It is determined whether or not.

図9〜図12に示す卓越周波数演算部29は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数を演算する手段である。卓越周波数演算部29は、信号処理部21が出力する荷重検出信号を高速フーリエ変換(Fast Fourier Transformation(以下、FFTという))処理して、この荷重検出信号の卓越周波数を演算する演算回路などを備えている。卓越周波数演算部29は、演算後の卓越周波数を卓越周波数信号(卓越周波数情報)として制御部28に出力する。   The dominant frequency calculation unit 29 shown in FIGS. 9 to 12 is means for calculating the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. The dominant frequency calculation unit 29 performs a fast Fourier transformation (hereinafter referred to as “FFT”) process on the load detection signal output from the signal processing unit 21 and calculates an arithmetic circuit that calculates the dominant frequency of the load detection signal. I have. The dominant frequency calculation unit 29 outputs the calculated dominant frequency to the control unit 28 as a dominant frequency signal (predominant frequency information).

次に、この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明する。
S210において、判定条件設定信号が判定条件設定部24から入力しているか否かを制御部28が判断し、S220において判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出す。例えば、車両所内で車両2を30km/h程度の低速で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して低速走行判定モードが設定される。この場合には、低速走行時の基準周波数帯域fthに対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この低速走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。一方、営業線で車両2を150km/h程度の高速で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して高速走行判定モードが設定される。この場合には、高速走行時の基準周波数帯域fthに対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この高速走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。また、営業線で車両2を任意の速度で走行させた状態で軸受6の状態を判定するときには、乗務員が判定条件設定部24を操作して現在走行判定モードが設定される。この場合には、速度検出信号入力部22から入力する速度検出信号に基づいて、車両2の現在の走行速度に対応する現在走行時の基準周波数帯域fthを判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この現在走行時の判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。
Next, the operation of the vehicle state determination device according to the second embodiment of the present invention will be described.
In S210, the control unit 28 determines whether or not the determination condition setting signal is input from the determination condition setting unit 24. In S220, the control unit 28 reads the determination reference information from the determination reference information storage unit 23. For example, when the state of the bearing 6 is determined in a state where the vehicle 2 is traveling at a low speed of about 30 km / h in the vehicle station, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the low-speed traveling determination mode. In this case, the control unit 28 reads out the determination reference information corresponding to the reference frequency band f th during low-speed traveling from the determination reference information storage unit 23, and the control unit 28 uses the vehicle state to determine the determination reference information during low-speed traveling. Output to the determination unit 25. On the other hand, when determining the state of the bearing 6 while the vehicle 2 is traveling at a high speed of about 150 km / h on the business line, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the high-speed travel determination mode. In this case, the control unit 28 reads out the determination reference information corresponding to the reference frequency band f th during high-speed traveling from the determination reference information storage unit 23, and the control unit 28 uses the vehicle state to determine the determination reference information during high-speed traveling. Output to the determination unit 25. Further, when the state of the bearing 6 is determined while the vehicle 2 is traveling at an arbitrary speed on the business line, the crew member operates the determination condition setting unit 24 to set the current travel determination mode. In this case, based on the speed detection signal input from the speed detection signal input unit 22, the reference frequency band f th at the time of the current travel corresponding to the current travel speed of the vehicle 2 is determined from the determination reference information storage unit 23 to the control unit. 28 is read out, and the control unit 28 outputs the determination reference information at the time of the current traveling to the vehicle state determination unit 25.

S230において、卓越周波数の演算を卓越周波数演算部29に制御部28が指令する。荷重検出信号入力部20が出力する荷重検出信号を卓越周波数演算部29に制御部28が出力すると、この荷重検出信号の卓越周波数を卓越周波数演算部29が演算する。例えば、図13に示すようなスペクトル波形のピークに相当する卓越周波数を卓越周波数演算部29が演算し、この卓越周波数信号を卓越周波数信号として制御部28に出力し、この卓越周波数信号を車両状態判定部25に制御部28が出力する。   In S230, the control unit 28 instructs the dominant frequency calculation unit 29 to calculate the dominant frequency. When the control unit 28 outputs the load detection signal output from the load detection signal input unit 20 to the dominant frequency calculation unit 29, the dominant frequency calculation unit 29 calculates the dominant frequency of the load detection signal. For example, the dominant frequency calculation unit 29 calculates the dominant frequency corresponding to the peak of the spectrum waveform as shown in FIG. 13, and outputs the dominant frequency signal to the control unit 28 as the dominant frequency signal. The control unit 28 outputs to the determination unit 25.

S240において、軸受6の状態の判定を車両状態判定部25に制御部28が指令する。卓越周波数演算部29が出力する卓越周波数信号と制御部28が出力する判定基準情報とに基づいて、図14に示すように荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth内であるか否かを車両状態判定部25が判定する。図14(A)に示すように、荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth内であるときには、軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定する。一方、図14(B)に示すように、荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth外であるときには、軸受6が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。 In S <b> 240, the control unit 28 instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the state of the bearing 6. Whether or not the dominant frequency of the load detection signal is within the reference frequency band f th as shown in FIG. 14 based on the dominant frequency signal output from the dominant frequency calculation unit 29 and the determination reference information output from the control unit 28. Is determined by the vehicle state determination unit 25. As shown in FIG. 14A, when the dominant frequency of the load detection signal is within the reference frequency band f th , the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in an abnormal state. On the other hand, as shown in FIG. 14B, when the dominant frequency of the load detection signal is outside the reference frequency band f th , the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in a normal state.

S250において、判定結果の告知を判定結果告知部26に制御部28が指令し、S260において軸受6の状態の判定を終了するか否かを制御部28が判断する。車両2が運行を継続していると制御部28が判断したときにはS210に戻り、S210以降の車両状態判定処理を制御部28が繰り返す。   In S250, the control unit 28 instructs the determination result notification unit 26 to notify the determination result. In S260, the control unit 28 determines whether or not the determination of the state of the bearing 6 is to be ended. When the control unit 28 determines that the vehicle 2 continues to operate, the process returns to S210, and the control unit 28 repeats the vehicle state determination process after S210.

この発明の第2実施形態に係る車両状態判定装置には、第1実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第2実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth内であるときには、軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定し、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数が基準周波数帯域fth外であるときには、軸受6が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。このため、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の卓越周波数と基準周波数帯域fthとを比較することによって、軸受6が異常状態であるか否かを簡単に判定することができる。
The vehicle state determination device according to the second embodiment of the present invention has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
In the second embodiment, when the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 is within the reference frequency band f th , the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in an abnormal state, and the piezoelectric rubber When the dominant frequency of the load detection signal output from the unit 14 is outside the reference frequency band f th , the vehicle state determination unit 25 determines that the bearing 6 is in a normal state. For this reason, it is possible to easily determine whether or not the bearing 6 is in an abnormal state by comparing the dominant frequency of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 with the reference frequency band f th .

(第3実施形態)
図16〜図19に示す車両状態判定装置19は、図1〜図4及び図9〜図12に示す車両状態判定装置19とは異なり、図18に示すように荷重検出装置13C,13D及び判定条件設定部24を備えていない。図16〜図19に示す車両状態判定装置19は、図18に示すように、荷重検出装置13C側の圧電ゴム部14と荷重検出装置13D側の圧電ゴム部14とがそれぞれ出力する荷重検出信号の差に基づいて車軸5bの状態を監視し、図19に二点鎖線で示すような車軸5bのたわみに起因する車軸5bの変形のような異常状態の有無を判定する。車両状態判定装置19は、図19に示すように、車軸5bにたわみが発生すると車軸5bの端部側と車輪5a側とで防振ゴム10に作用する荷重が異なるため、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差に基づいて、車軸5bの状態を判定する。車両状態判定装置19は、図16〜図19に示すように、車軸たわみ量演算部30などを備えている。
(Third embodiment)
The vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 16 to 19 is different from the vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 1 to 4 and FIGS. 9 to 12, and the load detection devices 13C and 13D and the determination as shown in FIG. The condition setting unit 24 is not provided. As shown in FIG. 18, the vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 16 to 19 is a load detection signal output by the piezoelectric rubber portion 14 on the load detection device 13C side and the piezoelectric rubber portion 14 on the load detection device 13D side. The state of the axle 5b is monitored based on the difference between the two, and the presence / absence of an abnormal state such as deformation of the axle 5b caused by the deflection of the axle 5b as shown by a two-dot chain line in FIG. 19 is determined. As shown in FIG. 19, the vehicle state determination device 19 has a different load acting on the anti-vibration rubber 10 on the end side of the axle 5b and the wheel 5a side when the axle 5b is deflected. The state of the axle 5b is determined based on the difference between the load detection signals output by the piezoelectric rubber portions 14 on the side and the wheel 5a side. As shown in FIGS. 16 to 19, the vehicle state determination device 19 includes an axle deflection amount calculation unit 30 and the like.

図16〜図19に示す判定基準情報記憶部23は、車軸5bの状態を判定するときに基準となる判定基準を記憶する手段である。判定基準情報記憶部23は、車軸5bのたわみによる異常状態の有無を判定するときの判定基準となる基準範囲(所定範囲)Th3を判定基準情報として記憶するメモリなどである。判定基準情報記憶部23は、例えば、実際に鉄道車両の車軸5bのたわみを測定し、この車軸5bのたわみが異常状態になったときの荷重検出信号の電圧値から基準範囲Th3を特定し、この基準範囲Th3を判定基準情報として記憶している。 The determination criterion information storage unit 23 illustrated in FIGS. 16 to 19 is a unit that stores a determination criterion that serves as a reference when determining the state of the axle 5b. Determination criterion information storage unit 23 is a memory or the like that stores a reference range determination criterion information (predetermined range) Th 3 serving as a criterion when determining the presence or absence of abnormal state due to deflection of the axle 5b. For example, the criterion information storage unit 23 actually measures the deflection of the axle 5b of the railway vehicle, and specifies the reference range Th 3 from the voltage value of the load detection signal when the deflection of the axle 5b becomes an abnormal state. stores the reference range Th 3 as the determination criterion information.

車両状態判定部25は、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の車軸5bの状態を判定する。車両状態判定部25は、例えば、図18に示すように、1つの防振ゴム10内の2つの圧電ゴム部14が出力する2つの荷重検出信号の差分を解析して、車両2の車軸5bの状態を判定する。車両状態判定部25は、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、図19に示す車軸5bのたわみに起因する車軸5bの変形のような異常状態の有無を判定する。   The vehicle state determination unit 25 determines the state of the axle 5b of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 on the end side of the axle 5b and the wheel 5a. For example, as shown in FIG. 18, the vehicle state determination unit 25 analyzes the difference between the two load detection signals output from the two piezoelectric rubber portions 14 in one vibration-proof rubber 10, and the axle 5 b of the vehicle 2. The state of is determined. Based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 on the end side of the axle 5b and on the wheel 5a side, the vehicle state determination unit 25 performs the deformation of the axle 5b caused by the deflection of the axle 5b shown in FIG. Determine if there is an abnormal condition.

車両状態判定部25は、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差が基準範囲Th3外であるときには、車軸5bのたわみが異常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差が基準範囲Th3内であるときには、車軸5bのたわみが正常状態であると判定する。ここで、図20に示すグラフは、車軸たわみ量演算部30が出力する車軸たわみ量信号の時間変化を模式的に示す波形である。図20に示すように、時間t31〜t32において車軸5bに異常なたわみが発生して車軸5bが上側に凸状態にたわみ、車軸たわみ量信号が基準範囲Th3を上回り、車軸たわみ量信号に異常値が出力されている。また、図20に示すように、時間t33〜t34において車軸5bに異常なたわみが発生して車軸5bが下側に凸状態にたわみ、車軸たわみ量信号が基準範囲Th3を下回り、車軸たわみ量信号に異常値が出力されている。車両状態判定部25は、図20に示すように、車軸たわみ量演算部30が出力する車軸たわみ量信号の電圧値と基準範囲Th3とを比較し、この電圧値が基準範囲Th3外であるときには車軸5bが異常状態であると判定し、この電圧値が基準範囲Th3内であるときには車軸5bが正常状態であると判定する。 Vehicle state determination unit 25, when the difference between the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 of the end portion side and wheel 5a side of the axle 5b is output from the reference range Th 3 outside, the deflection of the axle 5b is in an abnormal state judge. On the other hand, the vehicle state determination unit 25, when the difference between the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 of the end portion side and wheel 5a side of the axle 5b outputs is within the reference range Th 3 is deflection of the axle 5b is in the normal state Judge that there is. Here, the graph shown in FIG. 20 is a waveform schematically showing a time change of the axle deflection amount signal output from the axle deflection amount calculation unit 30. As shown in FIG. 20, the axle 5b abnormal bending the axle 5b occurs and bending in a convex state to the upper side in the time t 31 ~t 32, the axle deflection amount signal exceeds the reference range Th 3, the axle deflection amount signal An abnormal value is output to. Further, as shown in FIG. 20, the axle 5b abnormal bending the axle 5b occurs and bending in a convex state on the lower side at time t 33 ~t 34, the axle deflection amount signal falls below the reference range Th 3, axle An abnormal value is output in the deflection amount signal. As shown in FIG. 20, the vehicle state determination unit 25 compares the voltage value of the axle deflection amount signal output from the axle deflection amount calculation unit 30 with the reference range Th 3, and the voltage value is outside the reference range Th 3 . axle 5b is a certain time is determined to be abnormal state, determines axle 5b when the voltage value is within the reference range Th 3 is normal state.

車両状態判定部25は、例えば、時間t31まで車軸たわみ量信号のレベルが基準範囲Th3内であり、時間t32〜t33では車軸たわみ量信号のレベルが基準範囲Th3内であり、時間t34以降では車軸たわみ量信号のレベルが基準範囲Th3内であるため、軸受6が正常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、時間t31,t33において車軸たわみ量信号のレベルが基準範囲Th3外になってから時間t32,t34において車軸たわみ量信号のレベルが基準範囲Th3内になるまでの経過時間を計測し、この経過時間が所定時間T3以下(T3≧t32−t31又はT3≧t34−t33)であるときには、車軸5bが異常状態であると判定する。車両状態判定部25は、車軸5bの異常状態の有無の判定結果を判定結果信号(判定結果情報)として制御部28に出力する。ここで、所定時間T3は、例えば、車軸5bが異常状態になるときには車軸たわみ量信号のレベルの異常値が瞬間的に発生するため、車軸5bの異常状態が正確に判定されるように比較的短い時間に設定される。 Vehicle state determination unit 25 is, for example, a level within a reference range Th 3 axles deflection amount signal until the time t 31, the time t 32 ~t 33 in the axle deflection amount signal level is within the reference range Th 3 of, since the time t 34 after a level is within the reference range Th 3 axles deflection amount signal, it determines a bearing 6 is in a normal state. On the other hand, the vehicle state determination unit 25, the time t 31, the reference level of the axle deflection amount signal at t 33 range Th 3 from getting out time t 32, level reference range of the axle deflection amount signal at t 34 Th 3 The elapsed time until it becomes inward is measured, and when this elapsed time is equal to or shorter than a predetermined time T 3 (T 3 ≧ t 32 −t 31 or T 3 ≧ t 34 −t 33 ), the axle 5b is in an abnormal state. Is determined. The vehicle state determination unit 25 outputs the determination result of the presence or absence of an abnormal state of the axle 5b to the control unit 28 as a determination result signal (determination result information). Here, the predetermined time T 3 is compared so that the abnormal state of the axle deflection signal is instantaneously generated when the axle 5b is in an abnormal state, for example, so that the abnormal state of the axle 5b is accurately determined. Is set to a short time.

判定結果告知部26は、例えば、車軸5bが異常状態であると車両状態判定部25が判定したときに、この車両状態判定部25の判定結果を乗務員などに警告する。制御部28は、例えば、信号処理部21が出力する荷重検出信号を車軸たわみ量演算部30に出力したり、車両状態判定部25に軸受6の状態の判定を指令したり、車軸たわみ量演算部30に車軸5bのたわみ量の演算を指令したりする。制御部28には、荷重検出信号入力部20、信号処理部21、判定基準情報記憶部23、車両状態判定部25、判定結果告知部26、プログラム記憶部27、車軸たわみ量演算部30などが相互に通信可能なように接続されている。   For example, when the vehicle state determination unit 25 determines that the axle 5b is in an abnormal state, the determination result notification unit 26 warns the determination result of the vehicle state determination unit 25 to a crew member or the like. For example, the control unit 28 outputs a load detection signal output from the signal processing unit 21 to the axle deflection amount calculation unit 30, instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the state of the bearing 6, or calculates the axle deflection amount. The unit 30 is instructed to calculate the amount of deflection of the axle 5b. The control unit 28 includes a load detection signal input unit 20, a signal processing unit 21, a determination criterion information storage unit 23, a vehicle state determination unit 25, a determination result notification unit 26, a program storage unit 27, an axle deflection amount calculation unit 30, and the like. They are connected so that they can communicate with each other.

車軸たわみ量演算部30は、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車軸5bのたわみ量を演算する手段である。車軸たわみ量演算部30は、図19に示すように、車軸5bにたわみが発生したときに、図18に示す車軸5bの端部側の荷重検出装置13Cの圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号と、車輪5a側の荷重検出装置13Dの圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号との差に基づいて、車軸5bのたわみ量を演算する。車軸たわみ量演算部30は、防振ゴム10に作用する荷重に応じて圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差分に基づいて車軸5bのたわみ量を演算し、この演算結果を車軸たわみ量信号(車軸たわみ量情報)として制御部28に出力する。   The axle deflection amount calculation unit 30 is a means for calculating the deflection amount of the axle 5b based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber part 14 on the end side of the axle 5b and the wheel 5a. As shown in FIG. 19, the axle deflection amount calculation unit 30 detects the load output by the piezoelectric rubber portion 14 of the load detector 13C on the end side of the axle 5b shown in FIG. 18 when the axle 5b is deflected. The amount of deflection of the axle 5b is calculated based on the difference between the signal and the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 of the load detection device 13D on the wheel 5a side. The axle deflection amount calculation unit 30 calculates the deflection amount of the axle 5b based on the difference between the load detection signals output from the piezoelectric rubber portion 14 in accordance with the load acting on the anti-vibration rubber 10, and the calculation result is used as the axle deflection amount. It outputs to the control part 28 as a signal (axle deflection amount information).

次に、この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明する。
図21に示すS400において、プログラム記憶部27から車両状態判定プログラムを制御部28が読み込み、S410において、判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出す。基準範囲Th3に対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。
Next, the operation of the vehicle state determination device according to the third embodiment of the invention will be described.
In S400 shown in FIG. 21, the control unit 28 reads the vehicle state determination program from the program storage unit 27, and in S410, the control unit 28 reads determination criterion information from the determination criterion information storage unit 23. The control unit 28 reads out the determination reference information corresponding to the reference range Th 3 from the determination reference information storage unit 23, and the control unit 28 outputs the determination reference information to the vehicle state determination unit 25.

S330において、車軸たわみ量の演算を車軸たわみ量演算部30に制御部28が指令する。荷重検出信号入力部20が出力する荷重検出信号を車軸たわみ量演算部30に制御部28が出力すると、この荷重検出信号に基づいて車軸5bのたわみ量を車軸たわみ量演算部30が演算する。例えば、図19に二点鎖線で示すような車軸5bのたわみ量を車軸たわみ量演算部30が演算し、この車軸5bのたわみ量に応じた車軸たわみ量信号を車軸たわみ量演算部30が制御部28に出力し、この車軸たわみ量信号を車両状態判定部25に制御部28が出力する。   In S330, the control unit 28 instructs the axle deflection amount calculation unit 30 to calculate the axle deflection amount. When the control unit 28 outputs the load detection signal output from the load detection signal input unit 20 to the axle deflection amount calculation unit 30, the axle deflection amount calculation unit 30 calculates the deflection amount of the axle 5b based on the load detection signal. For example, the axle deflection amount calculation unit 30 calculates the deflection amount of the axle 5b as shown by a two-dot chain line in FIG. 19, and the axle deflection amount calculation unit 30 controls the axle deflection amount signal corresponding to the deflection amount of the axle 5b. Is output to the unit 28, and the control unit 28 outputs the axle deflection amount signal to the vehicle state determination unit 25.

S340において、車軸5bの状態の判定を車両状態判定部25に制御部28が指令する。車軸たわみ量演算部30が出力する車軸たわみ量信号と制御部28が出力する判定基準情報とに基づいて、図20に示すように車軸たわみ量信号の電圧値が基準範囲Th3の範囲内であるか否かを車両状態判定部25が判定する。車軸たわみ量信号の電圧値が基準範囲Th3外であるときには、軸受6が異常状態であると車両状態判定部25が判定し、車軸たわみ量信号の電圧値が基準範囲Th3内であるときには、車軸5bが正常状態であると車両状態判定部25が判定する。これらの判定結果を判定結果信号として車両状態判定部25が制御部28に出力する。 In S340, the control unit 28 instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the state of the axle 5b. Based on the axle deflection amount signal output from the axle deflection amount calculation unit 30 and the determination reference information output from the control unit 28, the voltage value of the axle deflection amount signal is within the reference range Th 3 as shown in FIG. The vehicle state determination part 25 determines whether there exists. When the voltage value of the axle deflection amount signal reference range Th 3 are outside, the bearing 6 is the vehicle state determination unit 25 determines if there in an abnormal state, when the voltage value of the axle deflection amount signal is within the reference range Th 3 is The vehicle state determination unit 25 determines that the axle 5b is in a normal state. The vehicle state determination unit 25 outputs these determination results to the control unit 28 as determination result signals.

S350において、判定結果の告知を判定結果告知部26に制御部28が指令する。その結果、判定結果告知部26が車両2内の乗務員に車軸5bが異常状態であることを告知する。S360において、車軸5bの状態の判定を終了するか否かを制御部28が判断する。車両2が運行を継続していると制御部28が判断したときにはS310に戻り、S310以降の車両状態判定処理を制御部28が繰り返す。   In S350, the control unit 28 instructs the determination result notification unit 26 to notify the determination result. As a result, the determination result notification unit 26 notifies the crew members in the vehicle 2 that the axle 5b is in an abnormal state. In S360, the control unit 28 determines whether or not to end the determination of the state of the axle 5b. When the control unit 28 determines that the vehicle 2 continues to operate, the process returns to S310, and the control unit 28 repeats the vehicle state determination process after S310.

この発明の第3実施形態に係る車両状態判定装置には、第1実施形態及び第2実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第3実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の軸受6が支持する車軸5bの状態を車両状態判定部25が判定する。このため、車軸5bの状態を監視することによって、車軸5bのたわみに起因する車軸5bの変形などの異常状態を判定することができる。
The vehicle state determination device according to the third embodiment of the present invention has the effects described below in addition to the effects of the first embodiment and the second embodiment.
(1) In the third embodiment, the vehicle state determination unit 25 determines the state of the axle 5b supported by the bearing 6 of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. Therefore, by monitoring the state of the axle 5b, it is possible to determine an abnormal state such as a deformation of the axle 5b caused by the deflection of the axle 5b.

(2) この第3実施形態では、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差が基準範囲Th3外であるときには車軸5bのたわみが異常状態であると車両状態判定部25が判定し、車軸5bの端部側及び車輪5a側の圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差が基準範囲Th3内であるときには車軸5bのたわみが正常状態であると車両状態判定部25が判定する。このため、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の差と基準範囲Th3とを比較することによって、車軸5bが異常状態であるか否かを簡単に判定することができる。 (2) In this third embodiment, the abnormal state deflection of the axle 5b when the difference between the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 of the end portion side and wheel 5a side of the axle 5b outputs the reference range Th 3 is the outer there the determined vehicle state determination unit 25, deflection normal state of the axle 5b when the difference between the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 of the end portion side and wheel 5a side of the axle 5b outputs is within the reference range Th 3 Is determined by the vehicle state determination unit 25. Therefore, by comparing the difference with a reference range Th 3 of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs can axles 5b it can easily be determined whether or not an abnormal state.

(第4実施形態)
図22〜図25に示す車両状態判定装置19は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて車両2の輪重変動の程度を監視し、この車両2の輪重減少に起因する走行安全性に関する異常状態の有無を判定する。ここで、輪重とは、車両2の車輪5aとレール1aとの接触点に作用する垂直方向の力であり、車輪5aとレール1aとの間に作用する力のうちレール1aの長さ方向に対して垂直な面内にある上下方向成分の分力である。輪重変動とは、軌道1上を車両2が走行状態であるときに測定した左右の車輪5aの輪重である動的輪重から、平坦な軌道1上で車両2が停止状態又は低速走行状態であるときに測定した左右の車輪5aの輪重である静止輪重を差し引いた変動分の荷重である。輪重減少(輪重抜け)とは、静止輪重よりも動的輪重が小さい状態である。車両状態判定装置19は、図22〜図25に示すように、輪重変動量演算部31などを備えている。
(Fourth embodiment)
The vehicle state determination device 19 shown in FIGS. 22 to 25 monitors the degree of wheel load fluctuation of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 and travels due to the wheel load decrease of the vehicle 2. Determine if there is an abnormal condition related to safety. Here, the wheel load is a vertical force acting on the contact point between the wheel 5a of the vehicle 2 and the rail 1a, and the length direction of the rail 1a among the forces acting between the wheel 5a and the rail 1a. Is the component of the vertical component in the plane perpendicular to The wheel load fluctuation is a dynamic wheel load that is a wheel load of the left and right wheels 5a measured when the vehicle 2 is traveling on the track 1, and the vehicle 2 is stopped or travels at a low speed on the flat track 1. This is the load corresponding to the fluctuation obtained by subtracting the stationary wheel weight, which is the wheel weight of the left and right wheels 5a, measured in the state. Wheel load reduction (wheel weight loss) is a state in which dynamic wheel weight is smaller than stationary wheel weight. As shown in FIGS. 22 to 25, the vehicle state determination device 19 includes a wheel load variation calculation unit 31 and the like.

図22〜図25に示す判定基準情報記憶部23は、車両2の輪重変動の程度を判定するときに基準となる判定基準を記憶する手段である。判定基準情報記憶部23は、車両2の輪重変動の程度を判定するときの判定基準となるしきい値(所定値)Th4を判定基準情報として記憶するメモリなどである。判定基準情報記憶部23は、例えば、実際に鉄道車両の輪重を測定し、輪重減少の程度が異常状態になったときの荷重検出信号の電圧値からしきい値Th4を特定し、このしきい値Th4を判定基準情報として記憶している。 The determination criterion information storage unit 23 illustrated in FIGS. 22 to 25 is a unit that stores a determination criterion that is a criterion when determining the degree of wheel load fluctuation of the vehicle 2. Determination criterion information storage unit 23 is a memory or the like stored as the determination criterion information criteria become threshold (predetermined value) Th 4 when determining the degree of wheel load fluctuation vehicle 2. For example, the determination criterion information storage unit 23 actually measures the wheel load of the railway vehicle, specifies the threshold Th 4 from the voltage value of the load detection signal when the degree of wheel load decrease becomes an abnormal state, stores the threshold Th 4 as the determination criterion information.

車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の輪重変動の程度を判定する。車両状態判定部25は、例えば、図24に示すように、1つの防振ゴム10内の4つの圧電ゴム部14が出力する4つの荷重検出信号をそれぞれ解析して、車両2の輪重変動の程度を判定する。車両状態判定部25は、例えば、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、輪重減少による走行安全性の有無を判定する。   The vehicle state determination unit 25 determines the degree of wheel load fluctuation of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. For example, as shown in FIG. 24, the vehicle state determination unit 25 analyzes four load detection signals output from the four piezoelectric rubber portions 14 in one vibration-proof rubber 10, and changes the wheel load of the vehicle 2. Determine the degree of. For example, the vehicle state determination unit 25 determines whether or not there is traveling safety due to wheel load reduction based on a load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14.

車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th4を下回るときには、輪重変動の程度が異常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th4以上であるときには、輪重変動の程度が正常状態であると判定する。ここで、図26に示すグラフは、輪重変動量演算部31が出力する輪重変動量信号の時間変化を模式的に示す波形である。図26に示すように、時間t41〜t42において輪重変動量信号に異常値が出力されており輪重減少が発生している。車両状態判定部25は、信号処理部21が出力する荷重検出信号の電圧値としきい値Th4とを比較し、この電圧値がしきい値Th4を下回るときには輪重変動の程度が異常状態であると判定し、この電圧値がしきい値Th4以上であるときには輪重変動の程度が正常状態であると判定する。 Vehicle state determination unit 25, when the magnitude of the load detection signal by the piezoelectric rubber portion 14 outputs falls below the threshold Th 4 determines the degree of wheel load variation is in an abnormal state. On the other hand, when the magnitude of the load detection signal output from the piezoelectric rubber portion 14 is equal to or greater than the threshold value Th 4 , the vehicle state determination portion 25 determines that the degree of wheel load fluctuation is in a normal state. Here, the graph shown in FIG. 26 is a waveform schematically showing a time change of the wheel load fluctuation amount signal output from the wheel load change amount calculation unit 31. As shown in FIG. 26, and wheel load decreases is output abnormal value is contained in the wheel load variation signal at time t 41 ~t 42 has occurred. Vehicle state determination unit 25 compares the voltage value of the load detection signal by the signal processing unit 21 outputs and the threshold Th 4, the abnormal state degree of wheel load variation when the voltage value is below the threshold Th 4 determined to be, it determines the degree of wheel load variation when the voltage value is the threshold value Th 4 or more is normal state.

車両状態判定部25は、例えば、時間t41まで輪重変動量信号のレベルがしきい値Th4以上であり、時間t42以降でも輪重変動量信号のレベルがしきい値Th4以上であるため、輪重変動の程度が正常状態であると判定する。一方、車両状態判定部25は、時間t41において輪重変動量信号のレベルがしきい値Th4を下回ってから時間t42において輪重変動量信号のレベルがしきい値Th4以上になるまでの経過時間を計測し、この経過時間が所定時間T4以下(T4≧t42−t41)であるときには、輪重変動の程度が異常状態であると判定する。ここで、所定時間T4は、例えば、輪重減少のような異常状態になるときには輪重変動量信号のレベルの異常値が瞬間的に発生するため、輪重変動の程度が正確に判定されるように比較的短い時間に設定される。車両状態判定部25は、輪重変動による異常状態の有無の判定結果を判定結果信号(判定結果情報)として制御部28に出力する。 In the vehicle state determination unit 25, for example, the time the level of wheel load variation signal to t 41 is the threshold Th 4 or more, the level of wheel load variation signal even time t 42 after the threshold Th 4 or more Therefore, it is determined that the degree of wheel load fluctuation is in a normal state. On the other hand, the vehicle state determination unit 25, the level of wheel load variation signal becomes the threshold Th 4 or more levels of wheel load variation signal at time t 42 from below the threshold Th 4 at time t 41 Until the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time T 4 (T 4 ≧ t 42 −t 41 ), it is determined that the degree of wheel load fluctuation is in an abnormal state. Here, the predetermined time T 4, for example, when it comes to abnormal conditions such as wheel load reduction for the abnormal value of the level of the wheel load variation signal is generated momentarily, the degree of wheel load variation is accurately determined So that the time is relatively short. The vehicle state determination unit 25 outputs the determination result of the presence or absence of an abnormal state due to wheel load fluctuation to the control unit 28 as a determination result signal (determination result information).

図22〜図25に示す判定結果告知部26は、例えば、輪重変動の程度が異常状態であると車両状態判定部25が判定したときに、この車両状態判定部25の判定結果を乗務員などに警告する。制御部28は、例えば、信号処理部21が出力する荷重検出信号を輪重変動量演算部31に出力したり、車両状態判定部25に輪重変動の程度の判定を指令したり、輪重変動量演算部31に輪重変動量の演算を指令したりする。制御部28には、荷重検出信号入力部20、信号処理部21、判定基準情報記憶部23、車両状態判定部25、判定結果告知部26、プログラム記憶部27、輪重変動量演算部31などが相互に通信可能なように接続されている。   22 to 25, for example, when the vehicle state determination unit 25 determines that the degree of wheel load fluctuation is an abnormal state, the determination result of the vehicle state determination unit 25 is displayed as a crew member. To warn. For example, the control unit 28 outputs the load detection signal output from the signal processing unit 21 to the wheel load variation calculation unit 31, instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the degree of wheel load variation, The variation amount calculation unit 31 is instructed to calculate the wheel load variation amount. The control unit 28 includes a load detection signal input unit 20, a signal processing unit 21, a determination criterion information storage unit 23, a vehicle state determination unit 25, a determination result notification unit 26, a program storage unit 27, a wheel load variation calculation unit 31, and the like. Are connected so that they can communicate with each other.

輪重変動量演算部31は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、輪重変動量を演算する手段である。輪重変動量演算部31は、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて動的輪重を演算し、静止輪重からこの動的輪重を減算して輪重変動量を演算する。輪重変動量演算部31は、防振ゴム10に作用する荷重に応じて圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて輪重変動量を演算し、この演算結果を輪重変動量演算信号(輪重変動量演算情報)として制御部28に出力する。   The wheel load variation calculation unit 31 is a means for calculating the wheel load variation based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. The wheel load variation calculation unit 31 calculates the dynamic wheel load based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14, and calculates the wheel load change amount by subtracting the dynamic wheel load from the stationary wheel load. . The wheel load variation calculation unit 31 calculates the wheel load variation based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14 in accordance with the load acting on the vibration isolating rubber 10, and calculates the calculation result of the wheel load variation calculation. It outputs to the control part 28 as a signal (wheel load fluctuation amount calculation information).

次に、この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置の動作を説明する。
図27に示すS400において、プログラム記憶部27から車両状態判定プログラムを制御部28が読み込み、S410において判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出す。しきい値Th4に対応する判定基準情報を判定基準情報記憶部23から制御部28が読み出して、この判定基準情報を制御部28が車両状態判定部25に出力する。
Next, the operation of the vehicle state determination device according to the fourth embodiment of the invention will be described.
In S400 shown in FIG. 27, the control unit 28 reads the vehicle state determination program from the program storage unit 27, and the control unit 28 reads the determination criterion information from the determination criterion information storage unit 23 in S410. The control unit 28 reads out the determination reference information corresponding to the threshold value Th 4 from the determination reference information storage unit 23, and the control unit 28 outputs the determination reference information to the vehicle state determination unit 25.

S430において、輪重変動量の演算を輪重変動量演算部31に制御部28が指令する。荷重検出信号入力部20が出力する荷重検出信号を輪重変動量演算部31に制御部28が出力すると、この荷重検出信号に基づいて輪重変動量を輪重変動量演算部31が演算する。輪重変動量演算部31が輪重変動量に応じた輪重変動量信号を制御部28に出力し、この輪重変動量信号を車両状態判定部25に制御部28が出力する。   In S430, the control unit 28 instructs the wheel load variation calculation unit 31 to calculate the wheel load variation amount. When the control unit 28 outputs the load detection signal output from the load detection signal input unit 20 to the wheel load variation calculation unit 31, the wheel load variation calculation unit 31 calculates the wheel load variation based on the load detection signal. . The wheel load variation calculation unit 31 outputs a wheel load variation amount signal corresponding to the wheel load variation amount to the control unit 28, and the control unit 28 outputs this wheel load variation amount signal to the vehicle state determination unit 25.

S440において、輪重変動の程度の判定を車両状態判定部25に制御部28が指令する。輪重変動量演算部31が出力する輪重変動量信号と制御部28が出力する判定基準情報とに基づいて、図26に示すように輪重変動量信号の電圧値がしきい値Th4を下回るか否かを車両状態判定部25が判定する。輪重変動量演算信号の電圧値がしきい値Th4を下回るときには、輪重変動の程度が異常状態であると車両状態判定部25が判定する。一方、輪重変動量演算信号の電圧値がしきい値Th4以上であるときには、輪重変動の程度が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。これらの判定結果を判定結果信号として車両状態判定部25が制御部28に出力する。 In S440, the control unit 28 instructs the vehicle state determination unit 25 to determine the degree of wheel load fluctuation. Based on the wheel load variation signal output from the wheel load variation calculator 31 and the criterion information output from the controller 28, the voltage value of the wheel load variation signal is set to a threshold value Th 4 as shown in FIG. The vehicle state determination part 25 determines whether it is less than. When the voltage value of the wheel load variation amount calculation signal falls below the threshold Th 4 determines the vehicle state determination unit 25 the degree of wheel load variation is in abnormal state. On the other hand, when the voltage value of the wheel load variation amount calculation signal is threshold Th 4 or more, the degree of wheel load variation is the determined vehicle state determination unit 25 is in the normal state. The vehicle state determination unit 25 outputs these determination results to the control unit 28 as determination result signals.

S450において、判定結果の告知を判定結果告知部26に制御部28が指令する。その結果、判定結果告知部26が車両2内の乗務員に輪重変動の程度が異常状態であることを告知する。S440において、輪重変動の程度の判定を終了するか否かを制御部28が判断する。車両2が運行を継続していると制御部28が判断したときにはS410に戻り、S410以降の車両状態判定処理を制御部28が繰り返す。   In S450, the control unit 28 instructs the determination result notification unit 26 to notify the determination result. As a result, the determination result notification unit 26 notifies the crew in the vehicle 2 that the degree of wheel load fluctuation is abnormal. In S440, the control unit 28 determines whether or not to end the determination of the degree of wheel load fluctuation. When the control unit 28 determines that the vehicle 2 continues to operate, the process returns to S410, and the control unit 28 repeats the vehicle state determination process after S410.

この発明の第4実施形態に係る車両状態判定装置には、第1実施形態〜第3実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第4実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号に基づいて、車両2の輪重変動の程度を車両状態判定部25が判定する。このため、輪重変動の程度を監視することによって、輪重減少に起因する走行安全性の低下などの異常状態を判定することができる。
The vehicle state determination device according to the fourth embodiment of the present invention has the following effects in addition to the effects of the first to third embodiments.
(1) In the fourth embodiment, the vehicle state determination unit 25 determines the degree of wheel load fluctuation of the vehicle 2 based on the load detection signal output from the piezoelectric rubber unit 14. For this reason, by monitoring the degree of wheel load fluctuation, it is possible to determine an abnormal state such as a decrease in driving safety due to wheel load reduction.

(2) この第4実施形態では、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th4を下回るときには輪重変動の程度が異常状態であると車両状態判定部25が判定し、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号の大きさがしきい値Th4以上であるときには輪重変動の程度が正常状態であると車両状態判定部25が判定する。このため、圧電ゴム部14が出力する荷重検出信号としきい値Th4とを比較することによって、輪重変動の程度が異常状態であるか否かを簡単に判定することができる。 (2) In the fourth embodiment, the piezoelectric rubber portion 14 is the magnitude of the load detection signal is determined the vehicle state determination unit 25 the degree of wheel load variation is in the abnormal state when below the threshold Th 4 outputs, piezoelectric rubber portion 14 the magnitude of the load detection signal output from the degree of wheel load variation when a threshold value Th 4 or more is in a normal state the vehicle state determination unit 25 determines. Therefore, by comparing the load detection signal and the threshold Th 4 that the piezoelectric rubber portion 14 outputs, can be the degree of wheel load variation can easily be determined whether or not an abnormal state.

(第5実施形態)
図28に示す防振ゴム10は、図5に示す防振ゴム10とは異なり金具部12Bを備えておらず、図28(A)に示すように平面形状が略四角形の板状部材であり、新幹線車両の台車などに使用される。図28に示す軸箱7は、図5に示す上面部7aとは異なり、上面部7aが凸状面に形成されている。上面部7aは、図28(A)に示すように、平坦面7c,7dと傾斜面7eなどを備えている。平坦面7cは、上面部7aの凸部であり、車軸5bの長さ方向に沿って上面部7aの中央部にこの上面部7aよりも高く形成されている。平坦面7dは、上面部7aの凹部であり、車軸5bの長さ方向に沿ってこの上面部7aの端部に形成されている。傾斜面7eは、上面部7aの段部であり、平坦面7cと平坦面7dとを繋ぐようにこれらの平坦面7c,7dと連続して形成されている。
(Fifth embodiment)
Unlike the anti-vibration rubber 10 shown in FIG. 5, the anti-vibration rubber 10 shown in FIG. 28 does not include the metal part 12 </ b> B, and is a plate-like member having a substantially quadrangular planar shape as shown in FIG. Used for the Shinkansen bogies. The axle box 7 shown in FIG. 28 is different from the upper surface portion 7a shown in FIG. 5 in that the upper surface portion 7a is formed in a convex surface. As shown in FIG. 28A, the upper surface portion 7a includes flat surfaces 7c and 7d, an inclined surface 7e, and the like. The flat surface 7c is a convex portion of the upper surface portion 7a, and is formed higher than the upper surface portion 7a at the center of the upper surface portion 7a along the longitudinal direction of the axle 5b. The flat surface 7d is a concave portion of the upper surface portion 7a, and is formed at an end portion of the upper surface portion 7a along the length direction of the axle 5b. The inclined surface 7e is a step portion of the upper surface portion 7a, and is formed continuously with the flat surfaces 7c and 7d so as to connect the flat surface 7c and the flat surface 7d.

図28に示すゴム部11は、図5に示すゴム部11とは異なり、密着面11bなどを備えており、この密着面11bは軸箱7の上面部7aの端部のみと密着する部分である。ゴム部11は、図28(B)に示すように、上面部7aの平坦面7d及び傾斜面7eと密着面11bとが密着しており、これらの間で荷重を均等に作用させる。ゴム部11は、上面部7aの平坦面7cと金具部12Aとの間に隙間を形成するようにこの平坦面7cとは密着しておらず、この密着面11bと平坦面7cとの間で荷重を作用させない。   Unlike the rubber part 11 shown in FIG. 5, the rubber part 11 shown in FIG. 28 includes a close contact surface 11 b and the close contact surface 11 b is a part that is in close contact with only the end of the upper surface part 7 a of the axle box 7. is there. As shown in FIG. 28 (B), the flat surface 7d and the inclined surface 7e of the upper surface portion 7a and the close contact surface 11b are in close contact with each other, and the rubber portion 11 applies a load evenly between them. The rubber part 11 is not in close contact with the flat surface 7c so as to form a gap between the flat surface 7c of the upper surface part 7a and the metal part 12A, and between the close contact surface 11b and the flat surface 7c. Do not apply load.

図28に示す荷重検出装置13A〜13Dは、図5に示す荷重検出装置13A〜13Dとは異なり、図28(A)に示すように防振ゴム10の中心線に対して等間隔に左右に2つずつ配置されている。荷重検出装置13A,13Cは、車軸5bの端部側に配置されており、荷重検出装置13B,13Dは車輪5a側に配置されている。   Unlike the load detection devices 13A to 13D shown in FIG. 5, the load detection devices 13A to 13D shown in FIG. 28 are arranged at equal intervals with respect to the center line of the anti-vibration rubber 10 as shown in FIG. Two are arranged. The load detection devices 13A and 13C are arranged on the end side of the axle 5b, and the load detection devices 13B and 13D are arranged on the wheel 5a side.

この発明の第5実施形態に係る荷重検出装置には、以下に記載するような効果がある。
この第5実施形態では、軸箱7の上面部7aの端部のみと密着する密着面11bを防振ゴム10が備えている。このため、軸箱7の上面部7aのうち比較的剛性の低い上面部7aの中央部と防振ゴム10の密着面11bとを接触させず、軸箱7の上面部7aのうち比較的剛性の高い上面部7aの端部と防振ゴム10の密着面11bとを接触させることができる。その結果、軸箱7の上面部7aの端部と防振ゴム10の密着面11bとの間でのみ荷重を作用させて、軸箱7の中央部に過大な荷重が作用するのを防ぐことができる。
The load detection device according to the fifth embodiment of the present invention has the following effects.
In the fifth embodiment, the anti-vibration rubber 10 is provided with a contact surface 11b that is in close contact with only the end of the upper surface portion 7a of the axle box 7. For this reason, the central part of the upper surface part 7a having a relatively low rigidity among the upper surface part 7a of the axle box 7 and the contact surface 11b of the vibration isolating rubber 10 are not brought into contact with each other. The end portion of the upper surface portion 7a having a high height can be brought into contact with the contact surface 11b of the anti-vibration rubber 10. As a result, a load is applied only between the end portion of the upper surface portion 7 a of the axle box 7 and the contact surface 11 b of the vibration isolating rubber 10 to prevent an excessive load from acting on the central portion of the axle box 7. Can do.

(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、台車4が軸はり式台車である場合を例に挙げて説明したが、2枚の板ばねによって軸箱7と台車枠8とを連結する板ばね式台車、又は平行リンク機構を構成する段違いの2つのリンク部材によって軸箱7と台車枠8とを連結するリンク式台車などについても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、軸箱7の振動を抑える防振ゴム10に作用する荷重を荷重検出装置13A〜13Dによって検出する場合を例に挙げて説明したが、軸箱7以外の物体の振動を抑える防振ゴムについても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、防振ゴム10内に圧電ゴム部14を4つ配置する構造を例に挙げて説明したが、このような構造に限定するものではない。例えば、円環状の一つの圧電ゴムに電極部を複数貼り付けた構造にすることもできる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made as described below, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, the case where the carriage 4 is a shaft beam type carriage has been described as an example, but a leaf spring type carriage that connects the axle box 7 and the carriage frame 8 by two leaf springs, or The present invention can also be applied to a link type carriage that connects the axle box 7 and the carriage frame 8 with two link members having different steps constituting the parallel link mechanism. Further, in this embodiment, the case where the load detecting devices 13 </ b> A to 13 </ b> D detect the load acting on the anti-vibration rubber 10 that suppresses the vibration of the axle box 7 has been described as an example. The present invention can also be applied to a vibration-proof rubber that suppresses vibration. Further, in this embodiment, the structure in which four piezoelectric rubber portions 14 are arranged in the vibration isolating rubber 10 has been described as an example, but the present invention is not limited to such a structure. For example, a structure in which a plurality of electrode portions are bonded to one annular piezoelectric rubber can be used.

(2) この第1実施形態では、車両2の速度に応じてしきい値Th1を設定して、このしきい値Th1によって車両2の軸受6の状態を判定する場合を例に挙げて説明したが、このような判定方法に限定するものではない。同様に、この第2実施形態では、車両2の速度に応じて基準周波数帯域fthを設定して、この基準周波数帯域fthによって車両2の軸受6の状態を判定する場合を例に挙げて説明したが、このような判定方法に限定するものではない。例えば、低速走行時又は高速走行時のいずれか一方のしきい値Th1又は基準周波数帯域fthのみを設定し、所定の低速度又は高速度になったときのしきい値Th1又は基準周波数帯域fthによって自動的に車両2の軸箱7の状態を判定することができる。また、この第1実施形態、第2実施形態及び第4実施形態では、荷重検出装置13A〜13Dの各圧電ゴム部14が出力する4つの荷重検出信号についてそれぞれ解析しているが、圧電ゴム部14が出力する4つの荷重検出信号を平均化して解析することもできる。 (2) In the first embodiment, a case where the threshold value Th 1 is set according to the speed of the vehicle 2 and the state of the bearing 6 of the vehicle 2 is determined based on the threshold value Th 1 is taken as an example. Although described, it is not limited to such a determination method. Similarly, in the second embodiment, a reference frequency band f th is set according to the speed of the vehicle 2 and the state of the bearing 6 of the vehicle 2 is determined based on the reference frequency band f th as an example. Although described, it is not limited to such a determination method. For example, only threshold value Th 1 or reference frequency band f th for either low speed driving or high speed driving is set, and threshold value Th 1 or reference frequency when a predetermined low speed or high speed is reached. The state of the axle box 7 of the vehicle 2 can be automatically determined based on the band f th . Moreover, in this 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 4th Embodiment, although each analyzed about four load detection signals which each piezoelectric rubber part 14 of load detection apparatus 13A-13D outputs, a piezoelectric rubber part The four load detection signals output from 14 can be averaged and analyzed.

(3) この第1実施形態、第2実施形態及び第4実施形態では、荷重検出装置13A〜13Dを防振ゴム10内に4つ配置する場合を例に挙げて説明したが、設置個数を4つ限定するものではなく任意の個数を配置することもできる。例えば、荷重検出装置13A,13Bを省略して荷重検出装置13C,13Dのみを防振ゴム10内に配置することもできる。同様に、この第3実施形態では、荷重検出装置13C,13Dを防振ゴム10内に2つ配置する場合を例に挙げて説明したが、設置個数を2つに限定するものではなく3つ以上配置することもできる。また、この第5実施形態では、荷重検出装置13A〜13Dを左右のゴム部11に2つずつ配置する場合を例に挙げて説明したが、左右のゴム部11に1つずつ配置することもできる。 (3) In the first embodiment, the second embodiment, and the fourth embodiment, the case where four load detection devices 13A to 13D are arranged in the anti-vibration rubber 10 has been described as an example. The number is not limited to four, and any number can be arranged. For example, the load detection devices 13A and 13B may be omitted, and only the load detection devices 13C and 13D may be disposed in the vibration isolating rubber 10. Similarly, in the third embodiment, the case where two load detection devices 13C and 13D are arranged in the vibration isolating rubber 10 has been described as an example, but the number of installations is not limited to two, but three. It can also be arranged as described above. In the fifth embodiment, the case where two load detection devices 13A to 13D are arranged on the left and right rubber portions 11 has been described as an example. it can.

1 軌道
1a レール
2 車両
3 車体
4 台車
5 輪軸
5a 車輪
5b 車軸
6 軸受
7 軸箱
7a 上面部
7b 心棒
7c 平坦面(中央部)
7d 平坦面(端部)
7e 傾斜面(端部)
8 台車枠
9 軸ばね
10 防振ゴム
11 ゴム部
11a 貫通孔
11b 密着面
12A,12B 金具部
12a,12b 貫通孔
12c 密着面
13A〜13D 荷重検出装置
14 圧電ゴム部
15A,15B 電極部
16 保護部
17A,17B 導電部
18 速度検出装置
19 車両状態判定装置
20 荷重検出信号入力部
21 信号処理部
22 速度検出信号入力部
23 判定基準情報記憶部
24 判定条件設定部
25 車両状態判定部
26 判定結果告知部
27 プログラム記憶部
28 制御部
29 卓越周波数演算部
30 車軸たわみ量演算部
31 輪重変動量演算部
Th1 しきい値(所定値)
th 基準周波数帯域(所定範囲)
Th3 基準範囲(所定範囲)
Th4 しきい値(所定値)
1,T3,T4 所定時間
1 track 1a rail 2 vehicle 3 vehicle body 4 bogie 5 wheel shaft 5a wheel 5b axle 6 bearing 7 shaft box 7a upper surface portion 7b mandrel 7c flat surface (central portion)
7d Flat surface (end)
7e Inclined surface (end)
8 bogie frame 9 shaft spring 10 anti-vibration rubber 11 rubber part 11a through hole 11b adhesion surface 12A, 12B metal fitting part 12a, 12b through hole 12c adhesion surface 13A-13D load detection device 14 piezoelectric rubber part 15A, 15B electrode part 16 protection part 17A, 17B Conductive unit 18 Speed detection device 19 Vehicle state determination device 20 Load detection signal input unit 21 Signal processing unit 22 Speed detection signal input unit 23 Judgment criterion information storage unit 24 Judgment condition setting unit 25 Vehicle state determination unit 26 Judgment result notification Unit 27 Program storage unit 28 Control unit 29 Predominant frequency calculation unit 30 Axle deflection calculation unit 31 Wheel load variation calculation unit
Th 1 threshold (predetermined value)
f th reference frequency band (predetermined range)
Th 3 reference range (predetermined range)
Th 4 threshold (predetermined value)
T 1 , T 3 , T 4 predetermined time

Claims (20)

車両の軸箱の振動を抑える防振ゴムに作用する荷重を検出することによって、この車両の状態を判定する車両状態判定装置であって、
前記防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部がこの防振ゴムに作用する荷重に応じて出力する電気信号に基づいて、前記車両の状態を判定する車両状態判定部を備えること、
を特徴とする車両状態判定装置。
A vehicle state determination device that determines a state of the vehicle by detecting a load acting on a vibration-proof rubber that suppresses vibration of the axle box of the vehicle,
A piezoelectric state included in the anti-vibration rubber is provided with a vehicle state determination unit for determining the state of the vehicle based on an electric signal output according to a load acting on the anti-vibration rubber;
A vehicle state determination device.
請求項1に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受の状態を判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
The vehicle state determination device according to claim 1,
The vehicle state determination unit determines a state of a bearing of the vehicle based on an electrical signal output by the piezoelectric rubber unit;
A vehicle state determination device.
請求項1又は請求項2に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値を超えるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値以下であるときには前記軸受が正常状態であると判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
In the vehicle state determination device according to claim 1 or 2,
The vehicle state determination unit determines that the bearing is in an abnormal state when the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion exceeds a predetermined value, and the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is predetermined. Determining that the bearing is in a normal state when the value is less than or equal to the value;
A vehicle state determination device.
請求項1又は請求項2に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲内であるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲外であるときには前記軸受が正常状態であると判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
In the vehicle state determination device according to claim 1 or 2,
The vehicle state determination unit determines that the bearing is in an abnormal state when the dominant frequency of the electrical signal output by the piezoelectric rubber portion is within a predetermined range, and the dominant frequency of the electrical signal output by the piezoelectric rubber portion is Determining that the bearing is in a normal state when out of a predetermined range;
A vehicle state determination device.
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受が支持する車軸の状態を判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
In the vehicle state determination device according to any one of claims 1 to 4,
The vehicle state determination unit determines a state of an axle supported by a bearing of the vehicle based on an electrical signal output from the piezoelectric rubber unit;
A vehicle state determination device.
請求項5に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲外であるときには前記車軸のたわみが異常状態であると判定し、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲内であるときには前記車軸のたわみが正常状態であると判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
In the vehicle state determination device according to claim 5,
The vehicle state determination unit determines that the deflection of the axle is in an abnormal state when the difference between the electrical signals output from the piezoelectric rubber portions on the end side and the wheel side of the axle is out of a predetermined range. Determining that the deflection of the axle is in a normal state when the difference between the electrical signals output by the piezoelectric rubber portions on the end side and the wheel side is within a predetermined range;
A vehicle state determination device.
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の輪重変動の程度を判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
The vehicle state determination device according to any one of claims 1 to 6,
The vehicle state determination unit determines a degree of wheel load fluctuation of the vehicle based on an electrical signal output from the piezoelectric rubber unit;
A vehicle state determination device.
請求項7に記載の車両状態判定装置において、
前記車両状態判定部は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値を下回るときには前記輪重変動の程度が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値以上であるときには前記輪重変動の程度が正常状態であると判定すること、
を特徴とする車両状態判定装置。
In the vehicle state determination device according to claim 7,
The vehicle state determination unit determines that the degree of fluctuation of the wheel load is an abnormal state when the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber unit is less than a predetermined value, and the electrical signal output from the piezoelectric rubber unit Determining that the degree of wheel load fluctuation is in a normal state when the magnitude is equal to or greater than a predetermined value;
A vehicle state determination device.
車両の軸箱の振動を抑える防振ゴムに作用する荷重を検出することによって、この車両の状態を判定する車両状態判定プログラムであって、
前記防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部がこの防振ゴムに作用する荷重に応じて出力する電気信号に基づいて、前記車両の状態を判定する車両状態判定手順をコンピュータに実行させること、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
A vehicle state determination program for determining a state of the vehicle by detecting a load acting on a vibration-proof rubber that suppresses vibration of the axle box of the vehicle,
Causing a computer to execute a vehicle state determination procedure for determining the state of the vehicle based on an electrical signal output in accordance with a load applied to the vibration isolation rubber by a piezoelectric rubber portion built in the vibration isolation rubber;
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項9に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受の状態を判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to claim 9,
The vehicle state determination procedure includes a step of determining a state of a bearing of the vehicle based on an electric signal output from the piezoelectric rubber portion;
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項9又は請求項10に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値を超えるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値以下であるときには前記軸受が正常状態であると判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to claim 9 or 10,
The vehicle state determination procedure determines that the bearing is in an abnormal state when the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion exceeds a predetermined value, and the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is predetermined. Including a procedure for determining that the bearing is in a normal state when the value is equal to or less than a value;
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項9又は請求項10に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲内であるときには前記軸受が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の卓越周波数が所定範囲外であるときには前記軸受が正常状態であると判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to claim 9 or 10,
The vehicle state determination procedure determines that the bearing is in an abnormal state when the dominant frequency of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is within a predetermined range, and the dominant frequency of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is Including a procedure for determining that the bearing is in a normal state when it is out of a predetermined range;
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項9から請求項12までのいずれか1項に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の軸受が支持する車軸の状態を判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to any one of claims 9 to 12,
The vehicle state determination procedure includes a step of determining a state of an axle supported by a bearing of the vehicle based on an electrical signal output by the piezoelectric rubber portion.
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項13に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲外であるときには前記車軸のたわみが異常状態であると判定し、前記車軸の端部側及び車輪側の圧電ゴム部が出力する電気信号の差が所定範囲内であるときには前記車軸のたわみが正常状態であると判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to claim 13,
The vehicle state determination procedure determines that the deflection of the axle is in an abnormal state when the difference between the electrical signals output by the end rubber side and the wheel side piezoelectric rubber portion is outside a predetermined range. Including a procedure for determining that the deflection of the axle is in a normal state when the difference between the electrical signals output from the end-side and wheel-side piezoelectric rubber portions is within a predetermined range;
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項9から請求項14までのいずれか1項に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号に基づいて、前記車両の輪重変動の程度を判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to any one of claims 9 to 14,
The vehicle state determination procedure includes a step of determining the degree of wheel load fluctuation of the vehicle based on an electrical signal output from the piezoelectric rubber portion.
A vehicle state determination program characterized by the above.
請求項7に記載の車両状態判定プログラムにおいて、
前記車両状態判定手順は、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値を下回るときには前記輪重変動の程度が異常状態であると判定し、前記圧電ゴム部が出力する電気信号の大きさが所定値以上であるときには前記輪重変動の程度が正常状態であると判定する手順を含むこと、
を特徴とする車両状態判定プログラム。
In the vehicle state determination program according to claim 7,
The vehicle state determination procedure determines that the degree of wheel load fluctuation is an abnormal state when the magnitude of the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion is below a predetermined value, and the electrical signal output from the piezoelectric rubber portion Including a procedure for determining that the degree of wheel load fluctuation is in a normal state when the magnitude is equal to or greater than a predetermined value;
A vehicle state determination program characterized by the above.
振動を抑える防振ゴムに作用する荷重を検出する荷重検出装置であって、
前記防振ゴムに内蔵された状態でこの防振ゴムに作用する荷重に応じて電気信号を出力する圧電ゴム部を備えること、
を特徴とする荷重検出装置。
A load detection device that detects a load acting on a vibration-proof rubber that suppresses vibration,
A piezoelectric rubber portion that outputs an electrical signal in response to a load acting on the anti-vibration rubber in a state of being incorporated in the anti-vibration rubber;
A load detection device characterized by the above.
請求項17に記載の荷重検出装置において、
前記防振ゴムは、車両の軸箱の振動を抑えること、
を特徴とする荷重検出装置。
The load detection device according to claim 17,
The anti-vibration rubber suppresses vibration of the axle box of the vehicle,
A load detection device characterized by the above.
請求項18に記載の荷重検出装置において、
前記防振ゴムは、前記軸箱の上面部の全面と密着する密着面を備えること、
を特徴とする荷重検出装置。
The load detection device according to claim 18,
The anti-vibration rubber has a close contact surface that is in close contact with the entire top surface of the axle box;
A load detection device characterized by the above.
請求項18に記載の荷重検出装置において、
前記防振ゴムは、前記軸箱の上面部の端部のみと密着する密着面を備えること、
を特徴とする荷重検出装置。
The load detection device according to claim 18,
The anti-vibration rubber has a close contact surface that is in close contact with only the end of the upper surface of the axle box;
A load detection device characterized by the above.
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