JP2016118498A - 異常診断装置、軸受装置、産業機械及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉含有量に基づく正確な異常診断を比較的容易に行うことが可能な異常診断装置、軸受装置、産業機械及び車両を提供することを目的としている。【解決手段】異常診断装置４を、同一条件下で使用される同型の複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄそれぞれの内部に供給される潤滑油中に含まれる金属粉含有量を検出する金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄと、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄそれぞれの金属粉含有量の相対値を算出し、算出した相対値と予め設定した相対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの異常を診断する異常診断部４６とを備える構成とした。【選択図】 図５

Description

本発明は、軸受の異常診断に関する。

従来、軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の摩耗粉の含有状態に基づき軸受の異常診断を行う技術として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、風力発電装置のブレード用軸受の転動体を潤滑する潤滑剤中の金属粉の含有状態を、潤滑剤（グリース）の光透過度として検出し、この光透過度を閾値と比較して異常診断を行うものである。

特開２０１０−７２２８９号公報

しかしながら、上記従来技術では、回避したい事象に応じて診断閾値を設定することについて、対象となる軸受それぞれの個体差までは考慮されていない。そのため、製品量産時に同型製品共通の絶対的な診断閾値を設定するにあたっては大量のバックデータと統計的な判断が必要になり適切な診断閾値設定までに多くの検証が必要となる問題があった。
また、軸受は接触面剥離や金属保持器破損が起こると、正常状態に比べ潤滑油内の金属粉含有量が増加するため、これを検出することで軸受の破損状況を確認することができる。ところが、測定値を直接閾値と比較する絶対値診断の場合、経年磨耗による正常な金属粉増加なのか破損による金属粉増加なのかの区別が付かない。そのため、診断のたびに経過時間、総回転数、使用状況に応じた磨耗情報との比較診断を行う必要があり、これにおいても大量のバックデータと統計的な判断が必要で多くの検証が必要となる問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、摩耗粉含有量に基づく正確な異常診断を比較的容易に行うことが可能な異常診断装置、軸受装置、産業機械及び車両を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る異常診断装置は、同一条件下で使用される同型の複数の軸受それぞれの内部に供給される潤滑剤中に含まれる摩耗粉の含有量である摩耗粉含有量を検出する複数の摩耗粉含有量検出部と、複数の摩耗粉含有量検出部で検出した複数の軸受に対応する複数の摩耗粉含有量の相対値を算出し、算出した相対値と予め設定した相対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき複数の軸受の異常を診断する相対値異常診断部と、を備える。

また、本発明の第２の態様に係る軸受装置は、上記第１の態様に係る異常診断装置を備える。
また、本発明の第３の態様に係る産業機械は、上記第１の態様に係る異常診断装置を備える。
また、本発明の第４の態様に係る車両は、上記第１の態様に係る異常診断装置を備える。

本発明によれば、同一条件下で使用される同型の複数の軸受について、軸受内部の潤滑剤に含まれる摩耗粉含有量の相対値を算出し、算出した相対値に対して診断閾値との比較を行い、この比較結果に基づき異常診断を行うことが可能である。これによって、軸受の稼働中に異常診断を行うことが可能となるので異常の早期発見が可能になり、事故や装置故障が未然に防げると共にメンテナンス効率の向上が可能になるという効果が得られる。加えて、従来と比較して、個体差に起因した初期値のばらつきを無視することが可能となり、個体差によるばらつきを無視した（相対値のみに着目した）診断閾値設定を行うことが可能となる。その結果、従来と比較して診断閾値設定を容易に行うことができるという効果が得られる。また、相対比較を行うようにしたので、周辺環境や経年劣化による誤診断を低減し、故障による磨耗を的確に検出することが可能になるという効果も得られる。

（ａ）及び（ｂ）は、鉄道車両１の概略構成を示す模式図である。 回転装置２の要部の詳細な構成を示す模式図である。 金属粉含有量センサ４０の一構成例を示すブロック図である。 異常診断装置４の一構成例を示す模式図である。 診断処理装置４１の一構成例を示すブロック図である。 異常診断部４６のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 異常診断部４６の機能構成の一例を示すブロック図である。 異常診断処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 異常診断処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（実施形態）
（構成）
本発明の一実施形態に係る鉄道車両１は、図１（ａ）に示すように、複数の回転装置２と、複数の異常診断装置４と、を含んで構成される。
複数の回転装置２は、図１（ｂ）に示すように、それぞれ、車軸ＡＸと、車軸ＡＸを支持する一対の複列円筒ころ軸受３と、車軸ＡＸの複列円筒ころ軸受３よりも内側の端部に取り付けられた一対の車輪ＷＨとを備える。

また、異常診断装置４は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、共通の台車フレームＦＲに設けられた一対の回転装置２を構成する二対の複列円筒ころ軸受３にそれぞれ設けられた計４つの金属粉含有量センサ４０を含んで構成される。加えて、異常診断装置４は、４つの金属粉含有量センサ４０の検出結果に基づき二対の複列円筒ころ軸受３の異常を診断する診断処理装置４１を含んで構成される。

複列円筒ころ軸受３は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、車軸ＡＸと共に回転する内輪２２と、内輪２２に対向配置された第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂとを備える。
内輪２２は、車軸ＡＸに外嵌されており、この内輪２２の外側に対向して第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂが環状の軸箱１０に固定されている。
更に、内輪２２は、第１外輪２４ａとの対向面に周方向に連続して形成された第１内輪軌道面２２Ｓａと、第２外輪２４ｂとの対向面に周方向に連続して形成された第２内輪軌道面２２Ｓｂとを備える。

第１外輪２４ａは、第１内輪軌道面２２Ｓａとの対向面に周方向に連続して形成された第１外輪軌道面２４Ｓａを備え、第２外輪２４ｂは、第２内輪軌道面２２Ｓｂとの対向面に周方向に連続して形成された第２外輪軌道面２４Ｓｂを備える。即ち、第１外輪２４ａの内周面に第１外輪軌道面２４Ｓａが形成され、第２外輪２４ｂの内周面に第２外輪軌道面２４Ｓｂが形成されている。

また、第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂは、外輪間座１２を介在した状態で複列に構成されている。
そして、内輪２２は、複列の第１外輪軌道面２４Ｓａ及び第２外輪軌道面２４Ｓｂに対向する外周面に第１内輪軌道面２２Ｓａ及び第２内輪軌道面２２Ｓｂが形成されている。
また、複列円筒ころ軸受３は、第１内輪軌道面２２Ｓａと第１外輪軌道面２４Ｓａとの間に転動自在に組み込まれた複数の第１転動体(ころ)２６ａと、第２内輪軌道面２２Ｓｂと第２外輪軌道面２４Ｓｂとの間に転動自在に組み込まれた複数の第２転動体(ころ)２６ｂとを備える。

更に、複列円筒ころ軸受３は、複数の第１転動体(ころ)２６ａを１つずつ回転自在に保持しながら、内輪２２及び第１外輪２４ａ間に沿って公転する第１保持器２８ａと、複数の第２転動体(ころ)２６ｂを１つずつ回転自在に保持しながら、内輪２２及び第２外輪２４ｂ間に沿って公転する第２保持器２８ｂとを備える。
このような構成において、外輪間座１２を介して複列配置された第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂは、軸箱１０に嵌合した前蓋３０と後蓋３２との間に挟持された状態で固定されている。後蓋３２は、車軸ＡＸに外嵌された油切り部材１６に外嵌して位置決めされている。この状態において、軸端ナット１４によって内輪２２を油切り部材１６に当て付けてボルト３４で締め付けることで、内輪２２を、軸箱１０に固定された第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂに対向させて、車軸ＡＸに固定させる。

なお、前蓋３０は、車軸ＡＸの軸端側全体を覆うように軸箱１０に嵌合されており、一方、後蓋３２と油切り部材１６との間には、異物(水や塵埃など)の浸入防止及び後述する潤滑剤(油)の漏洩防止を図るために密封機構が構築されている。本実施形態では、後蓋３２と油切り部材１６との間の密封機構として、オイルシール３５とラビリンスシール３６とを併用している。なお、これら各シール３５，３６の種類や形状は、例えば複列円筒ころ軸受３の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、複列円筒ころ軸受３に対する密封性能を更に向上させるため、前蓋３０及び後蓋３２と軸箱１０とが嵌合する各部にＯリング３７を介在させている。

この構成において、車軸ＡＸを回転させると、内輪２２と、第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂとが相対回転する間(軸受回転中)に、複数の第１転動体２６ａは、第１内輪軌道面２２Ｓａ及び第１外輪軌道面２４Ｓａに沿って転動し、複数の第２転動体２６ｂは、第２内輪軌道面２２Ｓｂ及び第２外輪軌道面２４Ｓｂに沿って転動する。このとき、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持し、円滑な回転性能を実現するために、本実施形態の複列円筒ころ軸受３は、油浴潤滑を行うための油浴潤滑構成を備えている。

油浴潤滑構成において、軸箱１０の内周の下部側(図２（ａ）及び（ｂ）中下側)には、所定量の潤滑油を溜めるための軸箱油溜り部１０ｇが第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂに対向して設けられている。軸箱油溜り部１０ｇは、水平方向に延出する車軸ＡＸに複列円筒ころ軸受３をセットした状態において、垂直下方に位置して設けられている。これにより、複列円筒ころ軸受３に封入された潤滑油は、その自重により常に軸箱油溜り部１０ｇに流れ込むことになる。

また、軸箱油溜り部１０ｇの両側には、それぞれ前蓋側油路１０ａと後蓋側油路１０ｂとが設けられている。前蓋側油路１０ａは、前蓋３０寄りの第１外輪２４ａと軸箱１０との間に設けられており、前蓋内部３０ｐに連通している。一方、後蓋側油路１０ｂは、後蓋３２寄りの第２外輪２４ｂと軸箱１０との間に構成されており、後蓋内部３２ｐに連通している。

ここで、前蓋内部３０ｐは、前蓋３０と複列円筒ころ軸受３と車軸ＡＸの軸端とで囲まれた領域から構成される。
また、後蓋内部３２ｐは、後蓋３２と油切り部材１６と軸箱１０と複列円筒ころ軸受３とで囲まれた領域から構成される。
更に、外輪間座１２には、その外周を一部周方向に沿って連続して窪ませたグルービング溝１２ｇが形成されていると共に、外輪間座１２を半径方向に貫通して形成された複数の貫通穴１２ｈがグルービング溝１２ｇに沿って所定間隔(例えば、等間隔)で設けられている。各貫通穴１２ｈの大きさ(穴径)や数は、例えば外輪間座１２やグルービング溝１２ｇの大きさ(幅寸法、周方向長さ)、或いは、潤滑油の種類(例えば、粘度)や、軸受回転時における潤滑油の循環速度に応じて任意に設定される。そのため、ここでは特に限定しない。

また、複数の貫通穴１２ｈの形状は、円形の丸穴に限定されることは無く、グルービング溝１２ｇに沿って所定量延長させた長穴形状の貫通穴１２ｈとしても良い。更に、例えば、長穴形状の貫通穴１２ｈと丸穴形状の貫通穴１２ｈとを混在させても良い。この場合、当該外輪間座１２を第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂ相互間に介在させる際には、長穴形状の貫通穴１２ｈが軸箱油溜り部１０ｇに対向するように位置決めすることが好ましい。

上述したように、軸箱油溜り部１０ｇは、水平方向に延出する車軸ＡＸに複列円筒ころ軸受３をセットした状態において、垂直下方に位置して設けられている。このため、長穴形状の貫通穴１２ｈを軸箱油溜り部１０ｇに対向させることで、複列円筒ころ軸受３に封入された潤滑油を、その自重により長穴形状の貫通穴１２ｈを介してスムーズに軸箱油溜り部１０ｇに流れ込ませることができる。

また、外輪間座１２の外周に形成されたグルービング溝１２ｇは、軸受回転時における遠心力によって貫通穴１２ｈから排出された潤滑油を、当該グルービング溝１２ｇに沿って周方向に移動させて、軸箱油溜り部１０ｇにスムーズに流入させる機能を有する。更に、複数の貫通穴１２ｈは、軸受回転時に撹拌された潤滑油を軸箱油溜り部１０ｇに向けて回収させる機能と同時に、回収した潤滑油を軸箱油溜り部１０ｇから軸受内部に向けて給油(循環)させる機能を有する。

このような複列円筒ころ軸受３によれば、軸受回転時に、車軸ＡＸと共に内輪２２が回転すると、軸箱１０の内部に封入された潤滑油は、外輪間座１２の各貫通穴１２ｈから内輪２２と、第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂとの間に流入した後、その流れ方向が軸方向に沿って２方向に分岐する。この場合、その一方の流れ方向Ｆａでは、潤滑油を前蓋内部３０ｐに向けて還流させると共に、その他方の流れ方向Ｆｂでは、潤滑油をリング部材３８に向けて環流させる。

この結果、潤滑油は、前蓋内部３０ｐを経由した後、前蓋側油路１０ａから再び軸箱油溜り部１０ｇに戻される。
一方、リング部材３８まで誘導され且つ環流した潤滑油は、後蓋内部３２ｐを経由した後、後蓋側油路１０ｂから再び軸箱油溜り部１０ｇに戻される。更に、リング部材３８が油切り部材１６の外径よりも大きな径寸法を有することにより、リング部材３８まで誘導され且つ環流した潤滑油は、当該リング部材３８によって振り飛ばされる。これにより、オイルシール３５への潤滑油の過剰な浸入が防止され、その結果、オイルシール３５からの潤滑油の漏洩防止が図られる。

このように、前蓋側油路１０ａ及び後蓋側油路１０ｂから軸箱油溜り部１０ｇに戻された潤滑油は、リング部材３８の回転に伴って、再び外輪間座１２の各貫通穴１２ｈから内輪２２と、第１外輪２４ａ及び第２外輪２４ｂとの間に流入する。これにより、軸箱１０内部には、潤滑油の循環経路が構成され、この循環経路に沿って潤滑油を循環させることができる。

また、金属粉含有量センサ４０は、図３に示すように、金属粉検出部４２と、信号処理ユニット４３とを含んで構成される。なお、金属粉含有量センサ４０は、潤滑油中に配置され、潤滑油中の金属粉含有量を検出するセンサである。
金属粉検出部４２は、側面視略Ｕ字状の検出枠４２ａと、発光用光ファイバ４２ｂと、受光用光ファイバ４２ｃと、反射鏡４２ｄとを含んで構成される。

発光用光ファイバ４２ｂ及び受光用光ファイバ４２ｃは、それぞれ一端側が検出枠４２ａの下端部を貫通して内側に発光端と受光端とが配置されるように接続されている。
反射鏡４２ｄは、発光用光ファイバ４２ｂ及び受光用光ファイバ４２ｃの発光端及び受光端に対して鏡面が対向するように設けられている。なお、発光端及び受光端と反射鏡４２ｄの鏡面との間の距離ｄｇは、潤滑油の種類や循環速度等に応じて金属粉の検出に適した距離に設計する。

信号処理ユニット４３は、回路基板４３ａと、回路基板４３ａ上に実装された、発光素子駆動回路４３ｂと、発光素子４３ｃと、受光素子４３ｄと、増幅器４３ｆと、無線送信回路４３ｇとを含んで構成される。
発光素子駆動回路４３ｂは、発光素子４３ｃの駆動及び調光を行う回路である。
発光素子４３ｃは、例えば、ＬＥＤ等から構成され、発光素子駆動回路４３ｂによって駆動されて所定波長の光を出力する。発光素子４３ｃは、発光用光ファイバ４２ｂの他端部と接続用コネクタ等を介して接続され、発光素子４３ｃの出力光は、発光用光ファイバ４２ｂの他端側の接続部を介して発光用光ファイバ４２ｂ内へと入射される。この入射光Ｌｅは、発光用光ファイバ４２ｂの内部を伝わって発光用光ファイバ４２ｂの一端側（金属粉検出部４２側）から出射する。この出射した光Ｌｅは、更に潤滑油中を通って反射鏡に入射する。反射鏡に入射した光Ｌｅは、鏡面で反射し、この反射光Ｌｒが受光用光ファイバ４２ｃの一端側に入射する。

受光素子４３ｄは、例えば、フォトダイオード等から構成されている。受光素子４３ｄは、受光用光ファイバ４２ｃの他端部と接続用コネクタ等を介して接続されている。従って、受光用光ファイバ４２ｃの一端側から入射され内部を伝わって他端側から出射した反射光Ｌｒは、受光素子４３ｄで受光される。受光素子４３ｄは、受光した反射光Ｌｒを光電変換して電気信号へと変換し、この反射光Ｌｒに応じた電気信号を増幅器４３ｆに出力する。

増幅器４３ｆは、受光素子４３ｄから入力された電気信号を増幅し、金属粉含有量信号Ｍとして、無線送信回路４３ｇに出力する。
無線送信回路４３ｇは、増幅器４３ｆから入力された金属粉含有量信号Ｍを、診断処理装置４１に無線送信する回路である。
なお、本実施形態の潤滑油中に含まれる金属粉は、主に複列円筒ころ軸受３を構成する金属部品の摩耗粉が該当し、例えば、アルミニウム、錫、銅などの非磁性金属の摩耗粉、鉄などの磁性体の摩耗粉が含まれる。これらの金属粉が潤滑油中に存在すると光の透過率が変化する。具体的には、金属粉の含有量が多いほど光の透過率が低下する。従って、潤滑油中を通って減衰した光（反射光Ｌｒ）の強度から金属粉含有量を検出することが可能である。

また、本実施形態では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、軸箱油溜り部１０ｇ内に金属粉検出部４２が設けられている。金属粉検出部４２は、軸箱油溜り部１０ｇの内壁に、例えば、全体が潤滑油内に漬かるように固定配置されている。更に、本実施形態では、軸箱１０の外周面に信号処理ユニット４３が設けられている。
異常診断装置４は、具体的に、図４に示すように、共通の台車フレームＦＲに対応する４つの複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄに設けられた計４つの金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄと、診断処理装置４１とを含んで構成される。

なお、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄは同一構成であり、それぞれを区別するために末尾にＡ〜Ｄの符号を付している。同様に、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄも同一構成であり、それぞれを区別するために末尾にＡ〜Ｄの符号を付している。
また、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのグループは、例えば、同型の軸受であってかつ共通の台車フレームに設けられた一対の回転装置２を構成する軸受といったように、予め設定した同一条件を満たすグループが選定される。

即ち、例えば複数の車輪を有する自動車や鉄道車両の台車等の回転軸の支持に使用される軸受など、略同一の環境下で使用される複数の軸受が同一条件を満たす軸受のグループに該当する。
診断処理装置４１は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄに摩耗や破損等の異常が生じているか否かを診断し、且つ、異常が生じている部品を特定する為に、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄの出力した電気信号等を演算処理するものである。診断処理装置４１は、例えば、鉄道車両１の各台車に設置される。

具体的に、診断処理装置４１は、図５に示すように、第１のＩ／Ｆ部４４Ａと、第２のＩ／Ｆ部４４Ｂと、第３のＩ／Ｆ部４４Ｃと、第４のＩ／Ｆ部４４Ｄと、異常診断部４６とを含んで構成される。
第１のＩ／Ｆ部４４Ａは、金属粉含有量センサ４０Ａから出力されるアナログの電気信号である複列円筒ころ軸受３Ａの潤滑油中に含まれる金属粉含有量を示す金属粉含有量信号Ｍ（以下、「第１金属粉含有量信号Ｍａ」と称す）を、後段の異常診断部４６で演算処理可能な信号形式に変換するものである。

ここで、本実施形態では、異常診断部４６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等が搭載されたマイクロコンピュータ（マイコン）から構成されている。
従って、本実施形態の第１のＩ／Ｆ部４４Ａは、図示省略するが、例えば、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器、ＡＣカップリングのためのコンデンサ、信号増幅のための信号増幅器等を含んで構成されている。

第１のＩ／Ｆ部４４Ａは、変換後のデジタルの金属粉含有量信号（以下、「第１金属粉含有量信号Ｍａｄ」と称す）を、異常診断部４６に出力する。
第２〜第４のＩ／Ｆ部４４Ｂ〜４４Ｄは、第１のＩ／Ｆ部４４Ａと同様の構成を有している。
第２のＩ／Ｆ部４４Ｂは、金属粉含有量センサ４０Ｂから出力される複列円筒ころ軸受３Ｂの潤滑油中に含まれる金属粉含有量を示すアナログの金属粉含有量信号Ｍ（以下、「第２金属粉含有量信号Ｍｂ」と称す）を、後段の異常診断部４６で演算処理可能な信号形式に変換するものである。第２のＩ／Ｆ部４４Ｂは、変換後のデジタルの金属粉含有量信号（以下、「第２金属粉含有量信号Ｍｂｄ」と称す）を、異常診断部４６に出力する。

第３のＩ／Ｆ部４４Ｃは、金属粉含有量センサ４０Ｃから出力される複列円筒ころ軸受３Ｃの潤滑油中に含まれる金属粉含有量を示すアナログの金属粉含有量信号Ｍ（以下、「第３金属粉含有量信号Ｍｃ」と称す）を、後段の異常診断部４６で演算処理可能な信号形式に変換するものである。第３のＩ／Ｆ部４４Ｃは、変換後のデジタルの金属粉含有量信号（以下、「第３金属粉含有量信号Ｍｃｄ」と称す）を、異常診断部４６に出力する。

第４のＩ／Ｆ部４４Ｄは、金属粉含有量センサ４０Ｄから出力される複列円筒ころ軸受３Ｄの潤滑油中に含まれる金属粉含有量を示すアナログの電気信号である金属粉含有量信号Ｍ（以下、「第４金属粉含有量信号Ｍｄ」と称す）を、後段の異常診断部４６で演算処理可能な信号形式に変換するものである。第４のＩ／Ｆ部４４Ｄは、変換後のデジタルの金属粉含有量信号（以下、「第４金属粉含有量信号Ｍｄｄ」と称す）を、異常診断部４６に出力する。

異常診断部４６は、第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄからの第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄに基づき、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄに摩耗や破損等の異常が発生しているか否かを診断する。
次に、図６及び図７に基づき、異常診断部４６のハードウェア構成及び機能構成を説明する。

異常診断部４６は、図６に示すように、各種制御や演算処理を担う中央演算処理装置であるＣＰＵ６０と、主記憶装置を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）６１と、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）６２と、時間計測用のタイマ６３とを備える。加えて、データ転送用の各種内外バス６５と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）６４とを備える。本実施形態では、ＲＡＭ６１は、例えばＮＯＲ型のフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリから構成される。

ここで、本実施形態のタイマ６３は、並列に動作する少なくとも４つのタイマを内臓している。
更に、ＣＰＵ６０、ＲＡＭ６１、ＲＯＭ６２及びタイマ６３との間を各種内外バス６５で接続していると共に、このバス６５に入出力Ｉ／Ｆ６４を介して、診断処理装置４１の第１のＩ／Ｆ部４４Ａ、第２のＩ／Ｆ部４４Ｂ、第３のＩ／Ｆ部４４Ｃ及び第４のＩ／Ｆ部４４Ｄとが接続されている。図示省略するが、その他にも必要に応じて、例えば、データ記憶容量確保のための外部記憶装置、異常診断結果を車載ネットワークを介して各異常診断装置を統括制御する制御装置（以下、「統括制御装置」と称す）に送信するための通信装置などが接続される。

そして、電源を投入すると、ＲＯＭ６２等に記憶されたＢＩＯＳ等のシステムプログラムが、ＲＯＭ６２に予め記憶された各種のコンピュータプログラムをＲＡＭ６１にロードし、ＲＡＭ６１にロードされたプログラムに記述された命令に従ってＣＰＵ６０が各種リソースを駆使して所定の制御及び演算処理を行うことで後述する各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。

また、異常診断部４６は、ＣＰＵ６０によってプログラムを実行することで実現する機能部として、図７に示すように、絶対値異常診断部４７と、相対値異常診断部４８と、総合診断部４９とを備えている。
絶対値異常診断部４７は、第１絶対比較診断部４７１と、第２絶対比較診断部４７２とを備えている。

第１絶対比較診断部４７１は、第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄから入力される第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄの示す第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤのうち、最大の金属粉含有量（以下、「含有量最大値Ｔｄ」と称す）を、該含有量最大値Ｔｄに対応する軸受の識別情報と対応付けてＲＡＭ６１に順次記憶する。ここで、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄを含む各診断対象の軸受には、予め識別番号が付してある。

なお、第１絶対比較診断部４７１は、予め設定した測定時間Ｔｍ（秒）分の含有量最大値ＴｄをＲＡＭ６１に記憶するようになっている。そして、常に最新の測定時間Ｔｍ分の含有量最大値ＴｄがＲＡＭ６１に格納された状態となるように、含有量最大値Ｔｄが求められる毎に順次古いデータを削除して新しいデータへと更新するようになっている。
第１絶対比較診断部４７１は、ＲＡＭ６１に記憶された最新の測定時間Ｔｍ分の含有量最大値Ｔｄの移動平均（以下、「含有量最大移動平均Ｔｍｕ」と称す）を、予め設定した時間間隔Ｔｇ（Ｔｇ＜Ｔｍ）が経過する毎に算出する。そして、算出した含有量最大移動平均ＴｍｕをＲＡＭ６１に上書き保存する。即ち、時間間隔Ｔｇ毎に含有量最大移動平均Ｔｍｕを更新する。

なお、測定時間Ｔｍ及び時間間隔Ｔｇは、例えば、診断対象の軸受の用途、回避したい故障程度、潤滑剤の種類、潤滑剤の流速等に応じて診断に適した時間が適宜設定される。
引き続き、第１絶対比較診断部４７１は、ＲＡＭ６１に記憶した含有量最大移動平均Ｔｍｕと、ＲＯＭ６２に予め記憶されている第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１とを比較する。そして、この比較結果に基づき、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上であるか否かを判定する。

ここで、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１は、例えば、回避したい故障の程度、潤滑油の種類、潤滑油の流速等に応じて適宜設定される閾値であり、本実施形態では、異常と判定すべき金属粉含有量の直前の値に相当する値である。例えば、即座に異常と診断すべき第零の絶対比較用診断閾値Ｔｕ０を設定し、この第零の絶対比較用診断閾値Ｔｕ０の例えば９０％の値を、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１に設定する。

即ち、第１絶対比較診断部４７１は、含有量最大移動平均Ｔｍｕが異常判定直前を示す上限値を超えているか否かを絶対値比較によって診断する。
更に、第１絶対比較診断部４７１は、タイマ６３を用いて、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上と判定される状態が、予め設定した第１診断時間Ｔ１ｔ以上継続したか否かを判定する。そして、継続したと判定した場合、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定して、予め設定された第１含有量異常発生フラグＦＴ１をＯＮに設定する。

即ち、潤滑油は流動体であるため、瞬間的な検出値のみでは、例えば金属粉の分布に偏りが生じている場合等において、全体的な含有量が少ない場合にも異常と診断してしまう可能性がある。従って、本実施形態では、「Ｔｍｕ≧Ｔｕ１」の状態が第１診断時間Ｔ１ｔ以上継続した場合に異常と診断するように構成している。
ここで、第１含有量異常発生フラグＦＴ１は、ＯＮ状態（例えば、値が「１」）のときに異常が発生していることを示し、ＯＦＦ状態（例えば、値が「０」）のときに異常が発生していないことを示すフラグである。

また、第１診断時間Ｔ１ｔは、例えば、回避したい故障程度、潤滑剤の種類、潤滑剤の流速等に応じて診断に適した時間が適宜設定される。
第１絶対比較診断部４７１は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１を、総合診断部４９に出力する。
第２絶対比較診断部４７２は、第１絶対比較診断部４７１によってＲＡＭ６１に記憶された含有量最大値Ｔｄと、ＲＯＭ６２に予め記憶されている第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２とを比較する。そして、含有量最大値Ｔｄが第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２以下であるか否かを判定する。

ここで、第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２は、例えば、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１よりも小さい閾値であり、異常が生じている可能性がある金属粉含有量に相当する値である。例えば、第零の絶対比較用診断閾値Ｔｕ０の８０％の値を、第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２に設定する。
即ち、第２絶対比較診断部４７２は、含有量最大値Ｔｄが異常判定直前を示す上限値は超えていないが、異常が発生している可能性がある上限値を超えているか否かを絶対値比較によって診断する。

更に、第２絶対比較診断部４７２は、タイマ６３を用いて、含有量最大値Ｔｄが第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２以下と判定される状態が、予め設定した第２診断時間Ｔ２ｔ以上継続したか否かを判定する。そして、継続したと判定した場合、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていない（正常である）と判定し、予め設定された含有量正常フラグＦＮをＯＮに設定する。

即ち、第１絶対比較診断部４７１と同様の理由から、誤診断を回避するために、本実施形態では、「Ｔｄ≦Ｔｕ２」の状態が第２診断時間Ｔ２ｔ以上継続した場合に異常が生じていない（正常である）と診断するように構成している。
ここで、含有量正常フラグＦＮは、ＯＮ状態（例えば、値が「１」）のときに正常であることを示し、ＯＦＦ状態（例えば、値が「０」）のときに異常が発生している可能性があることを示すフラグである。

また、第２診断時間Ｔ２ｔは、例えば、診断対象の軸受の用途、回避したい故障程度、潤滑剤の種類、潤滑剤の流速等に応じて診断に適した時間が適宜設定される。
第２絶対比較診断部４７２は、含有量正常フラグＦＮを、総合診断部４９に出力する。
相対値異常診断部４８は、第１相対比較診断部４８１と、第２相対比較診断部４８２とを備えている。

第１相対比較診断部４８１は、第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄから入力される第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄの示す第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する金属粉含有量を除く、残り３つの金属粉含有量の平均値（以下、「含有量平均値Ｔａｖｒ」と称す）を算出する。例えば、残り３つの金属粉含有量を金属粉含有量Ｔａ〜Ｔｃとした場合に、「Ｔａｖｒ＝（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ）／３」を算出する。

更に、第１相対比較診断部４８１は、下式（１）に従って、含有量最大値Ｔｄと、算出した含有量平均値Ｔａｖｒとの差分値である第１相対値Ｄａを算出する。
Ｄａ＝Ｔｄ−Ｔａｖｒ ・・・（１）
第１相対比較診断部４８１は、算出した第１相対値Ｄａと、ＲＯＭ６２に予め記憶されている第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎとを比較し、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上であるか否かを判定する。

即ち、第１相対比較診断部４８１は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの金属粉含有量の相対値（第１相対値Ｄａ）が異常状態を示す上限値を超えているか否かを診断する。
更に、第１相対比較診断部４８１は、タイマ６３を用いて、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上と判定される状態が、予め設定した第３診断時間Ｔ３ｔ以上継続したか否かを判定する。そして、継続したと判定した場合、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定し、予め設定された第２含有量異常発生フラグＦＴ２をＯＮに設定する。

即ち、第１絶対比較診断部４７１と同様の理由から、誤診断を回避するために、本実施形態では、「Ｄａ≧Ｔｄｎ」の状態が第３診断時間Ｔ３ｔ以上継続した場合に異常と診断するように構成している。
ここで、第２含有量異常発生フラグＦＴ２は、ＯＮ状態（例えば、値が「１」）のときに異常が発生していることを示し、ＯＦＦ状態（例えば、値が「０」）のときに異常が発生していないことを示すフラグである。

また、第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ及び第３診断時間Ｔ３ｔは、例えば、回避したい故障程度、潤滑剤の種類、潤滑剤の流速等に応じて診断に適した値及び時間が適宜設定される。なお、軸受故障の早期発見という観点から、第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎは、例えば、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１と同様に、異常判定直前の相対値に相当する値を設定してもよい。

第１相対比較診断部４８１は、第２含有量異常発生フラグＦＴ２を、総合診断部４９に出力する。
第２相対比較診断部４８２は、第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄから入力される第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄの示す第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤに基づき、第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤの変化率（以下、「第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤ」と称す）を算出する。

更に、第２相対比較診断部４８２は、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうち、最大の金属粉含有量変化率（以下、「含有量変化率最大値Ｓｄ」と称す）を、該含有量変化率最大値Ｓｄに対応する軸受の識別情報と対応付けてＲＡＭ６１に記憶する。
引き続き、第２相対比較診断部４８２は、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうち、含有量変化率最大値Ｓｄに対応する金属粉含有量変化率を除く、残り３つの金属粉含有量変化率の平均値（以下、「含有量変化率平均値Ｓａｖｒ」と称す）を算出する。例えば、残り３つの金属粉含有量変化率を金属粉含有量変化率Ｓａ〜Ｓｃとした場合に、「Ｓａｖｒ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ）／３」を算出する。

更に、第２相対比較診断部４８２は、下式（２）に従って、含有量変化率最大値Ｓｄと、算出した含有量変化率平均値Ｓａｖｒとの差分値である第２相対値Ｄｓを算出する。
Ｄｓ＝Ｓｄ−Ｓａｖｒ ・・・（２）
第２相対比較診断部４８２は、算出した第２相対値Ｄｓと、ＲＯＭ６２に予め記憶されている第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎとを比較し、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上であるか否かを判定する。

即ち、第２相対比較診断部４８２は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの金属粉含有量の変化率の相対値（第２相対値Ｄｓ）が異常状態を示す上限値を超えているか否かを診断する。
更に、第２相対比較診断部４８２は、タイマ６３を用いて、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上と判定される状態が、予め設定した第４診断時間Ｔ４ｔ以上継続したか否かを判定する。そして、継続したと判定した場合、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量変化率最大値Ｓｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定し、予め設定された含有量変化率異常発生フラグＦＣをＯＮに設定する。

即ち、第１絶対比較診断部４７１と同様の理由から、誤診断を回避するために、本実施形態では、「Ｄｓ≧Ｓｄｎ」の状態が第４診断時間Ｔ４ｔ以上継続した場合に異常と診断するように構成している。
ここで、含有量変化率異常発生フラグＦＣは、ＯＮ状態（例えば、値が「１」）のときに異常が発生していることを示し、ＯＦＦ状態（例えば、値が「０」）のときに異常が発生していないことを示すフラグである。

また、第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ及び第４診断時間Ｔ４ｔは、例えば、回避したい故障程度、潤滑剤の種類、潤滑剤の流速等に応じて診断に適した値及び時間が適宜設定される。
第２相対比較診断部４８２は、含有量変化率異常発生フラグＦＣを、総合診断部４９に出力する。

なお、本実施形態では、第２絶対比較診断部４７２において、含有量正常フラグＦＮがＯＮ状態のとき又はＯＦＦからＯＮに設定されたとき、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄは、いずれも正常状態であると判定する。この場合、第２絶対比較診断部４７２は、タイマ６３による時間計測を行っている場合に、時間計測を中止して計測時間をリセットすると共に、第１絶対比較診断部４７１、第１相対比較診断部４８１及び第２相対比較診断部４８２に対して計測時間のリセット指示を送信する。

第１絶対比較診断部４７１、第１相対比較診断部４８１及び第２相対比較診断部４８２は、第２絶対比較診断部４７２からのリセット指示を受けると、時間計測を中止し計測時間をリセットする。
また、本実施形態では、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受が、時間計測の途中で他の軸受に代わった場合、時間計測を継続するように構成されている。但し、第２絶対比較診断部４７２において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄが、いずれも正常状態である場合は計測時間のリセットを行う。

総合診断部４９は、絶対値異常診断部４７から入力された、第１含有量異常発生フラグＦＴ１及び含有量正常フラグＦＮと、相対値異常診断部４８から入力された第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣとに基づき総合的な異常診断を行う。
本実施形態では、総合診断部４９は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣの少なくとも１つがＯＮ状態である場合に、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄ及び含有量変化率最大値Ｓｄの少なくとも一方に対応する複列円筒ころ軸受に異常が発生していると診断する。

このとき、総合診断部４９は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１がＯＮ状態で、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣがＯＦＦ状態である場合は、経年劣化による含有量異常であると診断する。
一方、総合診断部４９は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣがいずれもＯＦＦ状態でかつ含有量正常フラグＦＮがＯＮ状態の場合に複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄはいずれも正常であると診断する。

また、総合診断部４９は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２、含有量変化率異常発生フラグＦＣ及び含有量正常フラグＦＮがいずれもＯＦＦ状態の場合は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する軸受に異常が発生している可能性があると診断する。
総合診断部４９は、診断結果を、例えば、統括制御装置に出力する。

（異常診断処理）
次に、図８−１及び図８−２に基づき、異常診断装置４における異常診断処理の処理手順の一例を説明する。なお、異常診断処理は、鉄道車両１の運転中（駆動源の駆動中又は車両走行中）に所定周期で繰り返し実行される処理である。
ＣＰＵ６０において、プログラムが実行され異常診断処理が開始されると、初期化処理を実行してから、図８−１に示すように、まず、ステップＳ１００に移行する。

ステップＳ１００では、第１絶対比較診断部４７１において、第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄからの第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａ〜Ｍｄに基づき、含有量最大値Ｔｄを求める。そして、第１絶対比較診断部４７１は、含有量最大値Ｔｄを、この含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受の識別番号と対応付けてＲＡＭ６１に記憶して、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、第１絶対比較診断部４７１において、ＲＡＭ６１に記憶された測定時間Ｔｍ分の含有量最大値Ｔｄに基づき含有量最大移動平均Ｔｍｕを算出する。そして、算出した含有量最大移動平均ＴｍｕをＲＡＭ６１に記憶して、ステップＳ１０４に移行する。
ここで、第１絶対比較診断部４７１は、測定時間Ｔｍ分の含有量最大値ＴｄがＲＡＭ６１に記憶されていない段階では、含有量最大移動平均Ｔｍｕを算出できないため、本実施形態では、例えば、「Ｔｍｕ＝０」をＲＡＭ６１に記憶する。

また、第１絶対比較診断部４７１は、時間間隔Ｔｇが経過する毎に含有量最大移動平均Ｔｍｕを算出し、ＲＡＭ６１に記憶された含有量最大移動平均Ｔｍｕを、新しく算出したものに更新する。
ステップＳ１０４では、第１絶対比較診断部４７１において、ＲＯＭ６２から第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１（以下、単に「Ｔｕ１」と称する場合がある）を読み出し、ＲＡＭ６１から含有量最大移動平均Ｔｍｕ（以下、単に「Ｔｍｕ」と称する場合がある）を読み出す。そして、読み出したＴｍｕが読み出したＴｕ１以上であるか否かを判定する。そして、ＴｍｕがＴｕ１以上であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１０に移行する。

ここで、第１絶対比較診断部４７１は、最初にＴｍｕがＴｕ１以上であると判定したタイミング、または、ＴｍｕがＴｕ１未満であると判定している状態から、Ｔｕ１以上であると判定したタイミングで、タイマ６３による第１診断時間Ｔ１ｔに係る時間測定を開始する。
また、本実施形態では、測定時間Ｔｍ分の含有量最大値ＴｄがＲＡＭ６１に記憶されていない状態では、「Ｔｍｕ＝０」となるため必ずステップＳ１１０に移行するようになっている。

ステップＳ１０６に移行した場合は、第１絶対比較診断部４７１において、タイマ６３のカウント値に基づき、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上となる状態が第１診断時間Ｔ１ｔ秒間継続したか否かを判定する。そして、第１診断時間Ｔ１ｔ秒間継続したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０８に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０８に移行した場合は、第１絶対比較診断部４７１において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定する。そして、第１含有量異常発生フラグＦＴ１をＯＮに設定すると共に、ＯＮに設定した第１含有量異常発生フラグＦＴ１を総合診断部４９に出力する。その後、ステップＳ１１０に移行する。

ここで、第１含有量異常発生フラグＦＴ１は、初期化処理においてＯＦＦ状態に初期化される。
ステップＳ１１０では、第２絶対比較診断部４７２において、ＲＡＭ６１から最新の含有量最大値Ｔｄ（以下、単に「Ｔｄ」と称する場合がある）を読み出し、ＲＯＭ６３から第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２（以下、単に「Ｔｕ２」と称する場合がある）を読み出す。更に、読み出したＴｄがＴｕ２以下であるか否かを判定する。そして、ＴｄがＴｕ２以下であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１６に移行する。

ここで、第２絶対比較診断部４７２は、最初にＴｄがＴｕ２未満であると判定したタイミング、または、ＴｄがＴｕ２よりも大きいと判定している状態からＴｕ２以下であると判定したタイミングで、タイマ６３による第２診断時間Ｔ２ｔに係る時間測定を開始する。
ステップＳ１１２に移行した場合は、第２絶対比較診断部４７２において、タイマ６３のカウント値に基づき、含有量最大値Ｔｄが第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２以下となる状態が第２診断時間Ｔ２ｔ秒間継続したか否かを判定する。そして、第２診断時間Ｔ２ｔ秒間継続したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１４に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１４に移行した場合は、第２絶対比較診断部４７１において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄはいずれも正常であると判定する。そして、含有量正常フラグＦＮをＯＮに設定すると共に、ＯＮに設定した含有量正常フラグＦＮを総合診断部４９に出力する。更に、第２診断時間Ｔ２ｔに係る計測時間をリセットすると共に、リセット指示を、第１絶対比較診断部４７１、第１相対比較診断部４８１及び第２相対比較診断部４８２に出力する。その後、一連の処理を終了する。

ここで、含有量正常フラグＦＮは、初期化処理においてＯＦＦ状態に初期化される。
一方、ステップＳ１１６に移行した場合は、第１相対比較診断部４８１において、入力された第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する金属粉含有量を除く残り３つの金属粉含有量の平均値（含有量平均値Ｔａｖｒ）を算出する。その後、ステップＳ１１７に移行する。

ステップＳ１１７では、第１相対比較診断部４８１において、上式（１）に従って、含有量最大値Ｔｄから、ステップＳ１１６で算出した含有量平均値Ｔａｖｒを減算することで第１相対値Ｄａを算出する。その後、ステップＳ１１８に移行する。
ステップＳ１１８では、第１相対比較診断部４８１において、ＲＯＭ６２から第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ（以下、単に「Ｔｄｎ」と称する場合がある）を読み出す。更に、算出した第１相対値Ｄａが読み出したＴｄｎ以上であるか否かを判定し、Ｔｄｎ以上であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１２４に移行する。

ここで、第１相対比較診断部４８１は、最初に第１相対値ＤａがＴｄｎ以上であると判定したタイミング、または、第１相対値ＤａがＴｄｎ未満であると判定している状態からＴｄｎ以上であると判定したタイミングで、タイマ６３による第３診断時間Ｔ３ｔに係る時間測定を開始する。
ステップＳ１２０に移行した場合は、第１相対比較診断部４８１において、タイマ６３のカウント値に基づき、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上となる状態が第３診断時間Ｔ３ｔ秒間継続したか否かを判定する。そして、第３診断時間Ｔ３ｔ秒間継続したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１２４に移行する。

ステップＳ１２２に移行した場合は、第１相対比較診断部４８１において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定する。そして、第２含有量異常発生フラグＦＴ２をＯＮに設定すると共に、ＯＮに設定した第２含有量異常発生フラグＦＴ２を総合診断部４９に出力する。その後、ステップＳ１２４に移行する。

ここで、第２含有量異常発生フラグＦＴ２は、初期化処理においてＯＦＦ状態に初期化される。
一方、ステップＳ１２４に移行した場合は、図８−２に示すように、第２相対比較診断部４８２において、入力された第１〜第４金属粉含有量ＴＡ〜ＴＤに基づき、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤを算出する。その後、ステップＳ１２６に移行する。

ステップＳ１２６では、第２相対比較診断部４８２において、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうちから、含有量変化率最大値Ｓｄを求める。そして、求めた含有量変化率最大値Ｓｄを、該Ｓｄに対応する軸受の識別情報と対応付けてＲＡＭ６１に記憶する。その後、ステップＳ１２７に移行する。
ステップＳ１２７では、第２相対比較診断部４８２において、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうち、含有量変化率最大値Ｓｄに対応するものを除く残り３つの金属粉含有量変化率の平均値（含有量変化率平均値Ｓａｖｒ）を算出する。その後、ステップＳ１２８に移行する。

ステップＳ１２８では、第２相対比較診断部４８２において、上式（２）に従って、含有量変化率最大値Ｓｄから、ステップＳ１２７で算出した含有量変化率平均値Ｓａｖｒを減算することで第２相対値Ｄｓを算出する。その後、ステップＳ１３０に移行する。
ステップＳ１３０では、ＲＯＭ６２から第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ（以下、単に「Ｓｄｎ」と称する場合がある）を読み出す。更に、算出した第２相対値Ｄｓが読み出したＳｄｎ以上であるか否かを判定し、Ｓｄｎ以上であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１３６に移行する。

ここで、第２相対比較診断部４８２は、最初に第２相対値ＤｓがＳｄｎ以上であると判定したタイミング、または、第２相対値ＤｓがＳｄｎ未満であると判定している状態からＳｄｎ以上であると判定したタイミングで、タイマ６３による第４診断時間Ｔ４ｔに係る時間測定を開始する。
ステップＳ１３２に移行した場合は、第２相対比較診断部４８２において、タイマ６３のカウント値に基づき、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上となる状態が第４診断時間Ｔ４ｔ秒間継続したか否かを判定する。そして、第４診断時間Ｔ４ｔ秒間継続したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３４に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１３６に移行する。

ステップＳ１３４に移行した場合は、第２相対比較診断部４８２において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量変化率最大値Ｓｄに対応する複列円筒ころ軸受に異常が生じていると判定する。そして、含有量変化率異常発生フラグＦＣをＯＮに設定すると共に、ＯＮに設定した含有量変化率異常発生フラグＦＣを総合診断部４９に出力する。その後、ステップＳ１３６に移行する。

ここで、含有量変化率異常発生フラグＦＣは、初期化処理においてＯＦＦ状態に初期化される。
ステップＳ１３６では、総合診断部４９において、異常を示すフラグが成立したか否かを判定し、成立したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３８に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１４０に移行する。

ここで、総合診断部４９は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣの少なくとも１つがＯＮ状態である場合に、異常を示すフラグが成立したと判定する。
更に、本実施形態では、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２、含有量変化率異常発生フラグＦＣ及び含有量正常フラグＦＮがいずれもＯＦＦ状態の場合にも、異常を示すフラグがＯＮ状態であると判定する。

一方、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣがいずれもＯＦＦ状態である場合に、異常を示すフラグがＯＮ状態ではないと判定する。
ステップＳ１３８に移行した場合は、総合診断部４９において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、いずれかの軸受に異常が発生している、経年劣化による異常が発生している又は異常が発生している可能性があると診断して、その診断結果を軸受の識別情報と対応付けてＲＡＭ６１に記憶する。その後、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ１４０に移行した場合は、総合診断部４９において、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄは、いずれも異常なしと診断して、一連の処理を終了する。

（動作）
次に、本実施形態に係る鉄道車両１の具体的な動作例を説明する。
鉄道車両１が運転を開始して異常診断装置４を含む各種装置に電源が供給されると、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄが複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄ内の潤滑油の金属粉含有量の検出を開始する。そして、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄから出力されたアナログの第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａ〜Ｍｄが第１〜第４のＩ／Ｆ部４４Ａ〜４４Ｄを介してデジタルの第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄとして順次、異常診断部４６に入力される。

異常診断部４６は、第１絶対比較診断部４７１において、順次入力される第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄの示す第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤのうち、含有量最大値Ｔｄを求める。そして、求めた含有量最大値Ｔｄを軸受の識別番号と対応付けて順次ＲＡＭ６１に記憶する。
続いて、第１絶対比較診断部４７１は、ＲＡＭ６１に記憶された含有量最大値Ｔｄに基づき、含有量最大移動平均Ｔｍｕを求める。

現在は、測定時間Ｔｍ秒（例えば１０秒）分の含有量最大値ＴｄがＲＡＭ６１に記憶されていないため、第１絶対比較診断部４７１は、「Ｔｍｕ＝０」をＲＡＭ６１に記憶する。
従って、第１絶対比較診断部４７１は、Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１未満であると判定する。

続いて、異常診断部４６は、第２絶対比較診断部４７２において、含有量最大値Ｔｄと第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２とを比較する。ここでは、ＴｄがＴｕ２以下ではないと判定されたとする。
次に、異常診断部４６は、第１相対比較診断部４８１において、含有量最大値Ｔｄと、該Ｔｄに対応する第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤに基づき、含有量最大値Ｔｄを除く残り３つの金属粉含有量の平均値である含有量平均値Ｔａｖｒを算出する。

続いて、第１相対比較診断部４８１は、含有量最大値Ｔｄから算出した含有量平均値Ｔａｖｒを減算することで第１相対値Ｄａを算出する。そして、算出したＤａと第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎとを比較し、ＤａがＴｄｎ以上であるか否かを判定する。
ここでは、ＤａがＴｄｎ以上であると判定したとする。これにより、第１相対比較診断部４８１は、タイマ６３による第３診断時間Ｔ３ｔに係る時間計測を開始する。

現時点では、時間計測を開始したばかりであるため、第２含有量異常発生フラグＦＴ２はＯＦＦ状態のままとなる。
次に、異常診断部４６は、第２相対比較診断部４８２において、順次入力される第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａｄ〜Ｍｄｄの示す第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤに基づき、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤを算出する。

続いて、第２相対比較診断部４８２は、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤから、含有量変化率最大値Ｓｄを求める。そして、求めた含有量変化率最大値Ｓｄを軸受の識別番号と対応付けてＲＡＭ６１に記憶する。
引き続き、第２相対比較診断部４８２は、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうち、含有量変化率最大値Ｓｄを除く残り３つの金属粉含有量変化率の平均値である含有量変化率平均値Ｓａｖｒを算出する。更に、含有量変化率最大値Ｓｄから算出した含有量変化率平均値Ｓａｖｒを減算することで第２相対値Ｄｓを算出する。

続いて、第２相対比較診断部４８２は、算出したＤｓと第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎとを比較し、ＤｓがＳｄｎ以上であるか否かを判定する。
ここでは、ＤｓがＳｄｎ以上であると判定したとする。これにより、第２相対比較診断部４８２は、タイマ６３による第４診断時間Ｔ４ｔに係る時間計測を開始する。
現時点では、時間計測を開始したばかりであるため、含有量変化率異常発生フラグＦＣはＯＦＦ状態のままとなる。

次に、異常診断部４６は、総合診断部４９において、各種フラグＦＴ１、ＦＴ２、ＦＮ及びＦＣの設定状態に基づき異常診断を行う。現時点では、いずれのフラグもＯＦＦ状態であるため、総合診断部４９は、含有量最大値Ｔｄに対応する軸受に異常が生じている可能性があると診断する。
その後、異常診断部４６において、上記一連の処理が繰り返し行われ、測定時間Ｔｍ秒（例えば１０秒）分の含有量最大値ＴｄがＲＡＭ６１に記憶されたとする。

これにより、第１絶対比較診断部４７１は、ＲＡＭ６１に記憶されたＴｍ秒分の含有量最大値Ｔｄに基づき、含有量最大移動平均Ｔｍｕを求め、求めたＴｍｕをＲＡＭ６１に記憶する。以降は、時間間隔Ｔｇ（例えば１秒）が経過する毎にＲＡＭ６１に記憶された最新のＴｍ秒分の含有量最大値Ｔｄに基づき新たなＴｍｕを算出し、ＲＡＭ６１に記憶されたＴｍｕを算出した新たなＴｍｕに更新する。

第１絶対比較診断部４７１は、ＲＡＭ６１に記憶されたＴｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上であるか否かを判定する。ここでは、ＴｍｕがＴｕ１以上であるとして、第２相対比較診断部４８２は、タイマ６３による第１診断時間Ｔ１ｔに係る時間計測を開始する。
引き続き、第２絶対比較診断部４７２は、ＲＡＭ６１に記憶された最新の含有量最大値Ｔｄと、Ｔｕ２とを比較し、ＴｄがＴｕ２以下であるか否かを判定する。ここでは、引き続きＴｄがＴｕ２以下ではないと判定されたとする。

続いて、第１相対比較診断部４８１は、最新の含有量最大値Ｔｄと、該Ｔｄに対応する第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤとに基づき第１相対値Ｄａを算出し、算出したＤａとＴｄｎとを比較する。ここでは、引き続きＤａがＴｄｎ以上であると判定されたとする。
続いて、第２相対比較診断部４８２は、最新の第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤに基づき、第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤを算出し、これらＳＡ〜ＳＤに基づき第２相対値Ｄｓを算出する。そして、算出したＤｓとＳｄｎとを比較する。ここでは、引き続きＤｓがＳｄｎ以上であると判定されたとする。

これら算出処理及び判定処理が繰り返し行われ、第１絶対比較診断部４７１において、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上となる状態が第１診断時間Ｔ１ｔ秒間継続したと判定したとする。これにより、第１絶対比較診断部４７１は、第１含有量異常発生フラグＦＴ１をＯＮに設定する。
また、第１相対比較診断部４８１において、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上となる状態が第３診断時間Ｔ３ｔ以上継続したと判定したとする。これにより、第１相対比較診断部４８１は、第２含有量異常発生フラグＦＴ２をＯＮに設定する。

更にまた、第２相対比較診断部４８２において、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上となる状態が第４診断時間Ｔ４ｔ以上継続したと判定したとする。これにより、第２相対比較診断部４８２は、含有量変化率異常発生フラグＦＣをＯＮに設定する。
このように、フラグＦＴ１、ＦＴ２及びＦＣがいずれもＯＮに設定された場合、総合診断部４９は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄ及び含有量変化率最大値Ｓｄに対応する軸受に異常が発生していると診断する。そして、この診断結果を、例えば、統括制御装置に送信する。

また、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣがいずれもＯＦＦ状態で、含有量正常フラグＦＮがＯＮ状態であるとする。
この場合、総合診断部４９は、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄは、いずれも正常であると診断し、この診断結果を、例えば、車載ネットワークを介して統括制御装置に送信する。

統括制御装置では、診断結果に基づき、例えば、診断対象の軸受の異常発生の有無等の診断結果の情報を異常の発生した軸受の位置が解る情報と共に運転席のモニタに表示する。また、異常発生時は、異常の内容に応じて、部品交換を促すメッセージや警告メッセージを表示したり、警報を鳴らしたり、警告ランプを点灯したりしてもよい。
ここで、複列円すいころ軸受３が軸受に対応し、金属粉含有量センサ４０が摩耗粉含有量検出部に対応する。

（実施形態の効果）
（１）異常診断装置４は、複数の摩耗粉含有量検出部（金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄ）が、同一条件下で使用される同型の複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄそれぞれの内部に供給される潤滑油中に含まれる金属粉の含有量である第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤを検出する。相対値異常診断部４８が、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄで検出した複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄに対応する第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤの相対値（第１相対値Ｄａ又は第２相対値Ｄｓ）を算出する。そして、算出した相対値と予め設定した相対比較用診断閾値（第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ又は第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ）とを比較し、該比較の結果に基づき複数の軸受の異常を診断する。

この構成であれば、同一条件下で使用される同型の複数の軸受について、それぞれの軸受内部の潤滑油に含まれる金属粉含有量の相対値を算出し、算出した相対値に対して診断閾値との比較を行い、この比較結果に基づき異常診断を行うことが可能である。
これによって、軸受の稼働中に異常診断を行うことが可能となるので異常の早期発見が可能になり、事故や装置故障が未然に防げると共にメンテナンス効率の向上が可能になるという効果が得られる。

加えて、相対値との閾値比較による診断を行うようにしたので、個体差に起因した初期値のばらつきを無視することが可能となり、個体差によるばらつきを無視した（相対値のみに着目した）診断閾値設定を行うことが可能となる。その結果、従来と比較して診断閾値設定を容易に行うことができるという効果が得られる。
更に、相対値との閾値比較による診断を行うようにしたので、周辺環境や経年劣化による影響を低減でき、対象の軸受のなかから突出して変化が大きいものを的確に検出することができるという効果も得られる。即ち、周辺環境や経年劣化による誤診断を低減し、故障による磨耗を的確に検出することが可能となる。

また、一般的な振動周波数解析による異常診断では診断精度が軸受（支持軸）の回転速度に依存するため安定しにくい低回転速度域がネックとなるが、上記（１）の構成であれば、軸受の回転速度に依存せず、例えば回転停止中でも診断可能となるため回転制御を不要にできるという効果も得られる。

（２）異常診断装置４は、相対値異常診断部４８が、相対値として複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤのうち最大の金属粉含有量（含有量最大値Ｔｄ）と、該含有量最大値Ｔｄ以外の他の金属粉含有量の平均値（含有量平均値Ｔａｖｒ）との差分値である第１相対値Ｄａを算出し、該第１相対値Ｄａと予め設定した第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎとを比較し、該比較の結果に基づき複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの異常を診断する（第２含有量異常発生フラグＦＴ２を設定する）第１相対比較診断部４８１を備える。

この構成であれば、複数の金属粉含有量のうち、最大の含有量と他の残りの平均値との差分値（即ち相対値）との閾値比較による異常診断を行うことが可能となる。
これによって、個体差によるばらつきを無視した（相対値のみに着目した）診断閾値設定を行うことが可能となる。その結果、従来と比較して診断閾値設定を容易に行うことができるという効果が得られる。加えて、周辺環境や経年劣化による影響を低減することが可能となるので、周辺環境や経年劣化の影響による誤診断を低減し、故障による摩耗（異常）を的確に検出することができるという効果も得られる。

（３）異常診断装置４は、第１相対比較診断部４８１が、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上となる状態が予め設定した第３診断時間Ｔ３ｔ以上継続した場合に、含有量最大値Ｔｄに対応する軸受に異常が生じていると診断する。
この構成であれば、第１相対値Ｄａが第１の相対比較用診断閾値Ｔｄｎ以上となる比較結果が第３診断時間Ｔ３ｔ以上継続した場合に異常が生じていると診断することが可能となる。これによって、例えば、流動する潤滑剤中に金属粉等の磨耗粉が偏って存在している場合に、その偏っている部分のみの検出値だけによらずに比較的広範囲の潤滑剤に対する検出値に基づき診断を行うことが可能となる。
その結果、瞬間的な検出値のみで診断を行う場合と比較して、診断結果の信頼性を向上することができるという効果が得られる。

（４）異常診断装置４は、相対値異常診断部４８が、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤの変化率である第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤを算出する。そして、相対値として複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの第１〜第４金属粉含有量変化率ＳＡ〜ＳＤのうち最大の金属粉含有量変化率（含有量変化率最大値Ｓｄ）と、該含有量変化率最大値Ｓｄ以外の他の金属粉含有量変化率の平均値（含有量変化率平均値Ｓａｖｒ）との差分値である第２相対値Ｄｓを算出する。更に、該第２相対値Ｄｓと予め設定した第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎとを比較し、該比較の結果に基づき複数の軸受の異常を診断する第２相対比較診断部４８２を備える。

この構成であれば、複数の金属粉含有量の変化率を算出し、複数の軸受に対応する複数の金属粉含有量変化率のうち、最大の金属粉含有量変化率と他の残りの金属粉含有量変化率の平均値との差分値（即ち相対値）との閾値比較による異常診断を行うことが可能となる。
これによって、相対値との閾値比較による診断を行うことが可能となるので、個体差によるばらつきを無視した診断閾値設定を行うことが可能となり、従来と比較して診断閾値設定を容易に行うことができるという効果が得られる。加えて、周辺環境や経年劣化による影響を低減することが可能となるので、周辺環境や経年劣化の影響による誤診断を低減し、故障による摩耗（異常）を的確に検出することができるという効果も得られる。

（５）異常診断装置４は、第２相対比較診断部４８２が、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上となる状態が予め設定した第４診断時間Ｔ４ｔ以上継続した場合に、含有量変化率最大値Ｓｄに対応する軸受に異常が生じていると診断する。
この構成であれば、第２相対値Ｄｓが第２の相対比較用診断閾値Ｓｄｎ以上となる比較結果が第４診断時間Ｔ４ｔ以上継続した場合に異常が生じていると診断することが可能となる。これによって、例えば、流動する潤滑剤中に金属粉等の磨耗粉が偏って存在している場合に、その偏っている部分のみの検出値だけによらずに比較的広範囲の潤滑剤に対する検出値に基づき診断を行うことが可能となる。
その結果、瞬間的な検出値のみで診断を行う場合と比較して、診断結果の信頼性を向上することができるという効果が得られる。

（６）異常診断装置４は、絶対値異常診断部４７が、金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄで検出した複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤと予め設定した絶対比較用診断閾値（第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１又は第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２）とを比較し、該比較の結果に基づき複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの異常を診断する。
この構成であれば、相対値による診断に加えて、絶対値による診断を行うことが可能となるので、例えば相対値だけの診断では異常検出の厳しい状況下などにおいても異常検出漏れを低減することが可能となる。

（７）異常診断装置４は、絶対値異常診断部４７が、予め設定した検出間隔で検出した第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤの各検出タイミングの最大値（含有量最大値Ｔｄ）を記憶し、予め設定した測定時間Ｔｍの間に記憶した含有量最大値Ｔｄの移動平均（含有量最大移動平均Ｔｍｕ）を算出し、該含有量最大移動平均Ｔｍｕと、予め設定した、異常と判定とすべき金属粉含有量よりも小さい異常判定直前の金属粉含有量に相当する値である第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１とを比較し、該比較の結果に基づき複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの異常を診断する第１絶対比較診断部４７１を備える。

この構成であれば、瞬間的な検出値との絶対比較ではなく、移動平均に対して絶対値比較を行うことが可能となる。
これによって、測定時間Ｔｍの検出値（含有量最大値Ｔｄ）を平滑化した値との絶対値比較を行うことが可能となり、瞬間的な検出値を用いた場合と比較して、診断結果の信頼性を向上することができるという効果が得られる。
また、診断に用いる閾値を、異常判定直前の金属粉含有量に相当する値としたので、異常のより早期の発見が可能になるという効果が得られる。

（８）異常診断装置４は、第１絶対比較診断部４７１が、予め設定した時間間隔Ｔｇ毎に、最新の測定時間Ｔｍ分の含有量最大値Ｔｄの新たな含有量最大移動平均Ｔｍｕを算出し、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１との比較に用いる含有量最大移動平均を新たな含有量最大移動平均に更新する。
この構成であれば、閾値との比較に用いる移動平均を時間間隔Ｔｇ毎に更新することが可能となるので、流動性の比較的高い潤滑剤に対して、診断結果の信頼性をより向上することができるという効果が得られる。

（９）異常診断装置４は、第１絶対比較診断部４７１が、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上となる状態が予め設定した第１診断時間Ｔ１ｔ以上継続した場合に、含有量最大値Ｔｄに対応する軸受に異常が生じていると診断する。
この構成であれば、含有量最大移動平均Ｔｍｕが第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１以上となる比較結果が第１診断時間Ｔ１ｔ以上継続した場合に異常が生じていると診断することが可能となる。これによって、例えば、流動する潤滑剤中に金属粉等の磨耗粉が偏って存在している場合に、その偏っている部分のみの検出値だけによらずに比較的広範囲の潤滑剤に対する検出値に基づき診断を行うことが可能となる。
その結果、例えば、第１診断時間Ｔ１ｔが経過する間に含有量最大移動平均Ｔｍｕを複数回更新することで、診断結果の信頼性をより向上することができるという効果が得られる。

（１０）異常診断装置４は、絶対値異常診断部４７が、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの第１〜第４金属粉含有量ＭＡ〜ＭＤのうち最大の金属粉含有量（含有量最大値Ｔｄ）と、予め設定した、第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１よりも小さい異常が生じている可能性のある金属粉含有量に相当する値である第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２とを比較し、該比較の結果に基づき複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄの異常を診断する第２絶対比較診断部４７２を備える。
この構成であれば、異常が生じている可能性のある軸受を検出することが可能となる。
これによって、故障の前触れのような状態を検出することが可能となり、後に入念な検査等を行うことによって、異常のより早期の発見が可能になるという効果が得られる。

（１１）異常診断装置４は、第２絶対比較診断部４７２が、含有量最大値Ｔｄが第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２以下となる状態が予め設定した第２診断時間Ｔ２ｔ以上継続した場合に、含有量最大値Ｔｄに対応する軸受に異常が生じていないと診断する。
この構成であれば、含有量最大値Ｔｄが第２の絶対比較用診断閾値Ｔｕ２以下となる比較結果が第２診断時間Ｔ２ｔ以上継続した場合に異常が生じていないと診断することが可能となる。これによって、例えば、流動する潤滑剤中に金属粉等の磨耗粉が偏って存在している場合に、その偏っている部分のみの検出値だけによらずに比較的広範囲の潤滑剤に対する検出値に基づき診断を行うことが可能となる。
その結果、瞬間的な検出値のみで診断を行う場合と比較して、診断結果の信頼性を向上することができるという効果が得られる。

（１２）産業機械の１種である鉄道車両１は、異常診断装置４を備える。
この構成によって、上記（１）〜（１１）のいずれか１に記載した異常診断装置４の作用及び効果と同等の作用及び効果を得ることが可能である。

（変形例）
（１）上記実施形態では、光透過法を用いて潤滑油内の金属粉含有量を検出する構成としたが、この構成に限らず、ＳＯＡＰ法、フェログラフィ法、磁気バランス電磁誘導法等、他の検出方法を用いる構成としてもよい。
（２）上記実施形態では、潤滑剤として、潤滑油を例に挙げて説明したがこの構成に限らず、例えば、グリース等の他の潤滑剤に適用する構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、異常判定寸前の閾値である第１の絶対比較用診断閾値Ｔｕ１と含有量最大移動平均Ｔｍｕとの比較によって、完全に異常と診断される直前の状態を異常として検出する構成としたが、この構成に限らない。例えば、図８−１及び図８−２に示す異常診断処理において、最初に含有量最大値Ｔｄ又は含有量最大移動平均Ｔｍｕと第零の絶対比較用診断閾値Ｔｕ０とを比較し、Ｔｄ又はＴｍｕがＴｕ０以上であると判定した場合は、以降の処理をキャンセルして異常と診断する構成とするなど他の構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、図８−１及び図８−２に示すように、第１絶対比較診断部４７１の絶対診断処理、第２絶対比較診断部４７２の絶対診断処理、第１相対比較診断部４８１の相対診断処理、第２相対比較診断部４８２の相対診断処理の順で処理を行う構成とした。この構成に限らず、任意の順番で処理を行う構成としてもよい。または、４つのＣＰＵ若しくは４つのＣＰＵコアを用いて並列に行う構成としてもよい。更にまた、ハードウェアとの組み合わせによって並列に行う構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、図８−１及び図８−２に示すように、第１絶対比較診断部４７１の絶対診断処理、第２絶対比較診断部４７２の絶対診断処理、第１相対比較診断部４８１の相対診断処理、第２相対比較診断部４８２の相対診断処理の４つの処理を行う構成とした。この構成に限らず、任意の絶対値診断処理及び相対診断処理の組み合わせ、または相対診断処理のみ等、いずれか１の相対診断処理を含む構成で任意の構成としてもよい。

（６）上記実施形態では、各金属粉含有量センサ４０Ａ〜４０Ｄから診断処理装置４１へと無線送信によって第１〜第４金属粉含有量信号Ｍａ〜Ｍｄを送信する構成としたが、この構成に限らず、車載ネットワーク等の有線通信によって送信する構成としてもよい。
（７）上記実施形態では、金属粉含有量を検出する構成としたが、この構成に限らず、例えば、金属粉含有量に加えて、診断対象の軸受の構成部品に使用されていれば、例えば、セラミックス等の非金属の磨耗粉含有量を検出する構成としてもよい。

（８）上記実施形態では、同一条件で使用される軸受として、共通の台車フレームに取り付けられる回転装置２を構成する同型の４つの複列円筒ころ軸受に本発明に係る異常診断装置４を適用する構成としたがこの構成に限らない。例えば、軸箱内に複数の同型の軸受を備える軸受装置であれば、この軸受装置それぞれに本発明に係る異常診断装置４を適用するなど他の構成としてもよい。このとき、異常診断装置４を例えば軸箱に取り付けて、異常診断装置４を備える軸受装置として構成してもよい。また、共通の台車フレームに限らず、同一の車軸を支持する同型の複数の軸受、同じ車両の全ての車軸を支持する同型の複数の軸受など、稼動状態が略同一となる環境下で使用される軸受であれば、どのような軸受に本発明に係る異常診断装置４を適用してもよい。

（９）上記実施形態では、第１含有量異常発生フラグＦＴ１、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣの少なくとも１つがＯＮ状態である場合に、複列円筒ころ軸受３Ａ〜３Ｄのうち、含有量最大値Ｔｄ及び含有量変化率最大値Ｓｄの少なくとも一方に対応する複列円筒ころ軸受に異常が発生していると診断する構成とした。この構成に限らず、例えば、第１含有量異常発生フラグＦＴ１と、第２含有量異常発生フラグＦＴ２とについては、両方がＯＮ状態となったときにのみ異常が発生していると診断する構成としてもよい。他にも、例えば、第１含有量異常発生フラグＦＴ１と、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣのいずれか一方とが両方ＯＮ状態のときに異常と診断する、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣは、単独でもＯＮ状態のきに異常と診断するなどフラグの任意の組合せによる診断を行う構成としてもよい。また、例えば、第１含有量異常発生フラグＦＴ１がＯＮ状態となってから、予め設定した診断時間Ｔ５ｔが経過しても、第２含有量異常発生フラグＦＴ２及び含有量変化率異常発生フラグＦＣがＯＦＦ状態のままであった場合に、例えば、経年劣化による含有量異常であると診断するなどフラグの設定状態を時間測定して異常診断する構成としてもよい。

（１０）上記実施形態では、軸受として、複列円筒ころ軸受を例に挙げて説明したが、この構成に限らない。例えば、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受等の他のころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受など他の軸受とする構成としてもよい。なお、複列の軸受に限らず、単列の軸受、四列の軸受など他の構成としてもよい。
（１１）上記実施形態では、車両の１種である鉄道車両に本発明を適用する構成としたが、この構成に限らず、自動４輪車、自動２輪車等の、他の同一条件下で使用される同型の複数の軸受を持つ車両に対して適用する構成としてもよい。

（１２）上記実施形態では、産業機械の１種である鉄道車両に本発明を適用する構成としたが、この構成に限らない。例えば、同一条件下で使用される同型の複数の軸受の組み込まれたものであれば、鉱山機械、化学機械、環境装置、動力伝導装置、タンク、業務用洗濯機、ボイラ・原動機、プラスチック機械、風水力機械、運搬機械、製鉄機械等のどのような産業機械に本発明を適用してもよい。

また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１ 鉄道車両、２ 回転装置、３ 複列円筒ころ軸受、４ 異常診断装置、４０Ａ〜４０Ｄ 金属粉含有量センサ、４１ 診断処理部、４４Ａ〜４４Ｄ 第１〜第４のＩ／Ｆ部、４６ 異常診断部、４７ 絶対値異常診断部、４８ 相対値異常診断部、４９ 総合診断部、４７１〜４７２ 第１〜第２絶対比較診断部、４８１〜４８２ 第１〜第２相対比較診断部

Claims (15)

1. 同一条件下で使用される同型の複数の軸受それぞれの内部に供給される潤滑剤中に含まれる摩耗粉の含有量である摩耗粉含有量を検出する複数の摩耗粉含有量検出部と、
   前記複数の摩耗粉含有量検出部で検出した前記複数の軸受に対応する複数の前記摩耗粉含有量の相対値を算出し、算出した相対値と予め設定した相対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する相対値異常診断部と、を備える異常診断装置。
2. 前記複数の摩耗粉含有量検出部は、３以上の前記摩耗粉含有量検出部から構成され、
   前記相対値異常診断部は、前記相対値として前記複数の軸受の摩耗粉含有量のうち最大の摩耗粉含有量と、該最大の摩耗粉含有量以外の他の摩耗粉含有量の平均値との差分値である第１相対値を算出し、該第１相対値と予め設定した第１の相対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する第１相対比較診断部を備える請求項１に記載の異常診断装置。
3. 前記第１相対比較診断部は、前記第１相対値が前記第１の相対比較用診断閾値以上となる状態が予め設定した第１診断時間以上継続した場合に、前記最大の摩耗粉含有量に対応する軸受に異常が生じていると診断する請求項２に記載の異常診断装置。
4. 前記複数の摩耗粉含有量検出部は、３以上の前記摩耗粉含有量検出部から構成され、
   前記相対値異常診断部は、前記複数の軸受の前記摩耗粉含有量の変化率である摩耗粉含有量変化率を算出し、前記相対値として前記複数の軸受の前記摩耗粉含有量変化率のうち最大の摩耗粉含有量変化率と、該最大の摩耗粉含有量変化率以外の他の摩耗粉含有量変化率の平均値との差分値である第２相対値を算出し、該第２相対値と予め設定した第２の相対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する第２相対比較診断部を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異常診断装置。
5. 前記第２相対比較診断部は、前記第２相対値が前記第２の相対比較用診断閾値以上となる状態が予め設定した第２診断時間以上継続した場合に、前記最大の摩耗粉含有量変化率に対応する軸受に異常が生じていると診断する請求項４に記載の異常診断装置。
6. 前記複数の摩耗粉含有量検出部で検出した前記複数の軸受の前記摩耗粉含有量と予め設定した絶対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する絶対値異常診断部を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の異常診断装置。
7. 前記絶対値異常診断部は、予め設定した検出間隔で検出した前記複数の磨耗粉含有量の各検出タイミングの最大値を記憶し、予め設定した測定時間の間に記憶した前記磨耗粉含有量の最大値の移動平均を算出し、該移動平均と、予め設定した、異常と判定とすべき摩耗粉含有量よりも小さい異常判定直前の摩耗粉含有量に相当する値である第１の絶対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する第１絶対比較診断部を備える請求項６に記載の異常診断装置。
8. 前記第１絶対比較診断部は、予め設定した時間間隔毎に、最新の前記測定時間分の前記磨耗粉含有量の最大値の新たな移動平均を算出し、前記第１の絶対比較用診断閾値との比較に用いる前記移動平均を前記新たな移動平均に更新する請求項７に記載の異常診断装置。
9. 前記第１絶対比較診断部は、前記移動平均が前記第１の絶対比較用診断閾値以上となる状態が予め設定した第３診断時間以上継続した場合に、前記摩耗粉含有量の最大値に対応する軸受に異常が生じていると診断する請求項７又は８に記載の異常診断装置。
10. 前記絶対値異常診断部は、前記複数の軸受の前記摩耗粉含有量のうち最大の摩耗粉含有量と、予め設定した、前記第１の絶対比較用診断閾値よりも小さい異常が生じている可能性のある摩耗粉含有量に相当する値である第２の絶対比較用診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記複数の軸受の異常を診断する第２絶対比較診断部を備える請求項６乃至９のいずれか１項に記載の異常診断装置。
11. 前記第２絶対比較診断部は、前記最大の摩耗粉含有量が前記第２の絶対比較用診断閾値以下となる状態が予め設定した第４診断時間以上継続した場合に、前記最大の摩耗粉含有量に対応する軸受が正常であると診断する請求項１０に記載の異常診断装置。
12. 前記複数の摩耗粉含有量検出部は、金属摩耗粉の含有量及び非金属摩耗粉の含有量の少なくとも一方の含有量を検出する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の異常診断装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の異常診断装置を備えた軸受装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の異常診断装置を備えた産業機械。
15. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の異常診断装置を備えた車両。

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