JP2016205956A - 異常診断装置、軸受、回転装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の熱膨張による回転装置の異常の誤診断を低減することが可能な異常診断装置、軸受、回転装置及び車両を提供する。
【解決手段】コントローラ３７ｄは、車輪２２の温度Ｔｄと車輪２２の基準温度Ｔｒとに基づき車輪２２の基準径Ｒｒに対する熱膨張量ΔＲを算出し、この熱膨張量ΔＲを基準径Ｒｒに加算して熱補正車輪径Ｒｔを算出し、この熱補正車輪径Ｒｔと車速Ｖｄとに基づき、回転装置２の振動測定値から回転装置２の異常に係る特徴周波数成分を抽出するための熱補正車軸回転数ωｔを算出する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、軸受を含んで構成される回転装置の異常診断に関する。

従来、車軸を支持する軸受を含んで構成される回転装置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、振動検出を行ったときの車軸軸受の回転数（＝車軸回転数又は車軸回転速度）と、振動検出データとから、車軸軸受に起因する振動周波数を特定し振動原因を特定することで異常を検知するものである。

特開２０１３−２５７２６５号公報

しかしながら、上記従来技術では、車軸回転数を、車輪の走行速度と車輪径をもとに計算している。そのため、車輪の熱膨張によって車輪径が変化すると、正確な車軸回転数を計算できなくなる可能性がある。正確な車軸回転数を計算できない場合、実際の車軸回転数と算出された車軸回転数とに誤差が生じて、軸受の異常を誤診断してしまうおそれがある。

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、車輪の熱膨張による回転装置の異常の誤診断を低減することが可能な異常診断装置、軸受、回転装置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、車軸を支持する軸受を含んで構成される回転装置に生じる振動を検出する振動検出部と、前記車軸に固定された車輪の温度を検出する温度検出部と、前記車軸を備える車両の車速を取得する車速取得部と、前記温度検出部で検出した前記車輪の温度に基づき該車輪の直径の基準径に対する熱膨張量を算出する熱膨張量算出部と、前記基準径に前記熱膨張量を加算して熱補正車輪径を算出する熱補正車輪径算出部と、前記車速取得部で取得した前記車速と前記熱補正車輪径とに基づき、前記熱膨張量による誤差を補正した前記車軸の回転数である熱補正車軸回転数を算出する熱補正車軸回転数算出部と、前記熱補正車軸回転数に基づき、前記振動検出部で検出した振動の値である振動値から前記回転装置の異常に係る特徴周波数成分を抽出する特徴周波数成分抽出部と、前記特徴周波数成分抽出部で抽出した前記特徴周波数成分に基づき前記回転装置の異常を診断する異常診断部と、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の態様に係る回転装置は、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、車輪径の熱膨張量を算出し、この熱膨張量を基準径に加算して熱補正車輪径を算出し、この熱補正車輪径に基づき熱補正車軸回転数を算出するようにした。更に、この熱補正車軸回転数に基づき、回転装置の振動検出値から回転装置の異常に係る特徴周波数成分を抽出し、この特徴周波数成分に基づき回転装置の異常を診断するようにした。これによって、車輪の熱膨張による回転装置の異常の誤診断を低減することが可能となる。

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。 温度センサ３８の設置構成の一例を示す図である。 異常診断装置４の一構成例を示すブロック図である。 コントローラ３７ｄのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 コントローラ３７ｄ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。 熱補正車軸回転数演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 振動波形のスペクトル曲線の一例を示す図である。

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）及び（ｂ）に示すように、複数の回転装置２を含んで構成される。
回転装置２は、車軸２１と、車軸２１の両端部において車軸２１を支持する一対の複列円すいころ軸受３と、車軸２１の一対の複列円すいころ軸受３よりも内側の両端部に固定支持された一対の車輪２２とを含んで構成される。
複列円すいころ軸受３は、図２に示すように、軸受ハウジング２３の内側にて車軸２１の端部を回転自在に支持する。

この複列円すいころ軸受３は、第１の円すいころ軸受部２４Ａと、第２の円すいころ軸受部２４Ｂと、外輪２５と、円筒状の間座２９とを備える。
第１の円すいころ軸受部２４Ａは、第１の内輪２６Ａと、複数個の第１の円すいころ２７Ａと、第１の保持器２８Ａとを備え、第２の円すいころ軸受部２４Ｂは、第２の内輪２６Ｂと、複数個の第２の円すいころ２７Ｂと、第２の保持器２８Ｂとを備える。

外輪２５は、第１の円すいころ軸受部２４Ａ及び第２の円すいころ軸受部２４Ｂに共通の外輪であり、内周面に複列の円すい凹面状の第１の外輪軌道３０Ａ及び第２の外輪軌道３０Ｂを有し、軸受ハウジング２３に内嵌した状態で、使用時にも回転しないように構成されている。
第１の内輪２６Ａは、外周面に円すい凸面状の第１の内輪軌道３１Ａを有し、第２の内輪２６Ｂは、外周面に円すい凸面状の第２の内輪軌道３１Ｂを有し、それぞれ車軸２１の端部に外嵌固定した状態で、使用時にこの車軸２１と共に回転するように構成されている。

第１の円すいころ２７Ａは、第１の外輪軌道３０Ａと、第１の内輪軌道３１Ａとの間にそれぞれ複数個ずつ、第１の保持器２８Ａにより保持された状態で転動自在に設けられている。
また、第２の円すいころ２７Ｂは、第２の外輪軌道３０Ｂと、第２の内輪軌道３１Ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、第２の保持器２８Ｂにより保持された状態で転動自在に設けられている。

間座２９は、第１の内輪２６Ａ及び第２の内輪２６Ｂの間に挟持した状態で、車軸２１の端部に外嵌している。なお、図２に示した部分よりも上方に存在する、この車軸２１の中間部両端寄り部分には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、それぞれ車輪２２を外嵌固定している。
更に、複列円すいころ軸受３は、図２に示すように、軸受ハウジング２３の外周面に取り付けられた異常診断装置４を含んで構成される。この異常診断装置４は、複列円すいころ軸受３の傷や剥離、車軸２１の偏摩耗、車輪２２のフラット磨耗等、異常診断対象である回転装置２の構成部品に生じる異常を診断するものである。

本実施形態において、異常診断対象は、各構成部品を示す以外にも、各構成部品に発生する異常の種類が２種類以上の場合、各異常内容とのセットで１つの異常診断対象を指すものである。例えば、車輪２２の車輪フラットの場合、１周あたり１箇所磨耗と、１周あたり２箇所磨耗とでは特徴周波数成分が異なるため、この場合の異常診断対象は、車輪２２の車輪フラット（１箇所）と、車輪２２の車輪フラット（２箇所）との２つとなる。

異常診断装置４は、回転装置２に生じる振動を検出する振動検出部としての加速度センサ３３と、回転装置２の異常を診断する異常診断ユニット３５と、車輪２２の温度Ｔを検出する温度センサ３８と、鉄道車両１の走行速度Ｖを検出する車速センサ３９とを含んで構成される。
加速度センサ３３は、複列円すいころ軸受３の近傍で発生する振動を電気信号として出力する。

本実施形態では、軸受ハウジング２３の外周面の円周方向一部で、軸方向に関して第１の円すいころ軸受部２４Ａの中央部に対応する部分に、図２に示すように凹部３４を形成している。そして、凹部３４に加速度センサ３３を収容している。なお、加速度センサ３３の配設位置はこの位置に限らず、異常診断対象等に応じて他の位置に変更してもよい。
加速度センサ３３は、異常診断対象の異常発生時の振動特性に応じて、１軸方向の加速度を測定可能なもの、２軸方向の加速度を測定可能なもの、３軸方向の加速度を測定可能なもの等を適宜選択して使用する。また、測定したい振動の方向に合わせて、１軸又は２軸のセンサを複数配置する構成としてもよい。また、本実施形態では、異常診断対象の異常が複数軸方向への振動を発生する場合、異常発生時の振動方向のうち最も大きい振動レベルの振動方向を代表軸方向として決定し、この軸方向の振動を測定可能な加速度センサを使用する。

例えば、軸受に軸受剥離が発生した場合、ラジアル方向の振動が大きくなるため、軸受剥離を異常診断するためには、ラジアル方向の振動を検出可能なセンサを配置する必要がある。このように、異常の内容毎に振動変化が顕著に出る方向が異なるため、診断対象の異常内容に応じて、所望の振動方向の振動を検出可能なセンサを配置する必要がある。
なお、この構成に限らず、複数軸方向の振動を２以上検出する構成としてもよい。この場合は、後段の異常診断処理において、１の異常診断対象に対して、例えば、２以上の特徴周波数成分に対する異常診断が行われる。

温度センサ３８は、例えば、赤外放射温度センサやパイロメータ等の非接触型の温度センサから構成され、図３に示すように、軸受ハウジング２３上における、温度計測レーザ（レーザマーカ）を車輪２２のみに照射可能な位置に設けられている。これにより、温度センサ３８は、非接触で車輪２２の温度を検出可能となっている。
車速センサ３９は、本実施形態において、鉄道車両１の床下に設けられており、レール面に対してマイクロ波又はミリ波を照射し、この照射波とレール面からの反射波とのドップラシフト量から走行速度Ｖを検出するセンサである。以下、鉄道車両１の走行速度Ｖは、「車速Ｖ」と略記する場合がある。

異常診断ユニット３５は、軸受ハウジング２３の外周面に固定された基板ハウジング３６と、基板ハウジング３６の内側に配置された回路基板３７とを備える。
この異常診断ユニット３５は、車輪２２の直径Ｒの熱膨張による誤差を補正した車軸回転数である熱補正車軸回転数ωｔの算出処理、回転装置２を構成する各部品に摩耗や破損等の異常が生じているか否かを診断する処理等を行う為に、加速度センサ３３、温度センサ３８及び車速センサ３９の出力した電気信号等を演算処理するものである。以下、車輪２２の直径Ｒは、「車輪径Ｒ」と記載する場合がある。

具体的に、異常診断ユニット３５は、図４に示すように、チップ部品やディスクリート部品等として回路基板３７上に実装された、第１のＩ／Ｆ部３７ａと、第２のＩ／Ｆ部３７ｂと、第３のＩ／Ｆ部３７ｃと、コントローラ３７ｄとを含んで構成される。
第１のＩ／Ｆ部３７ａは、温度センサ３８から出力されるアナログの電気信号である車輪２２の温度を示す温度信号Ｔを、後段のコントローラ３７ｄ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、コントローラ３７ｄは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等が搭載されたマイクロコントローラ（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３７ａ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、フィルタ回路、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３７ａは、変換後のデジタルの温度信号Ｔｄを、コントローラ３７ｄに出力する。
第２のＩ／Ｆ部３７ｂは、第１のＩ／Ｆ部３７ａと同様の構成を有し、車速センサ３９から出力されるアナログの電気信号である車速信号Ｖを、後段のコントローラ３７ｄ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３７ｂは、変換後のデジタルの車速信号Ｖｄを、コントローラ３７ｄに出力する。

第３のＩ／Ｆ部３７ｃは、第１のＩ／Ｆ部３７ａと同様の構成を有し、加速度センサ３３から出力されるアナログの電気信号である加速度信号Ｇを、後段のコントローラ３７ｄ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３７ｃは、変換後のデジタルの加速度信号Ｇｄを、コントローラ３７ｄに出力する。
なお、温度センサ３８、車速センサ３９及び加速度センサ３３がいずれもデジタルのセンサである場合、第１〜第３のＩ／Ｆ部３７ａ〜３７ｃから、Ａ／Ｄ変換器が不要となる。

コントローラ３７ｄは、第１のＩ／Ｆ部３７ａからの温度信号Ｔｄと、第２のＩ／Ｆ部３７ｂからの車速信号Ｖｄとに基づく熱補正車輪径Ｒｔの算出処理、及び熱補正車輪径Ｒｔに基づく熱補正車軸回転数ωｔの算出処理を行う。加えて、算出した熱補正車軸回転数ωｔと、第３のＩ／Ｆ部３７ｃからの加速度信号Ｇｄとに基づき、本実施形態では、複列円すいころ軸受３、車軸２１及び車輪２２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５及び図６に基づき、コントローラ３７ｄのハードウェア構成及び機能構成を説明する。
コントローラ３７ｄは、図５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。

そして、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、異常診断ユニット３５の第１のＩ／Ｆ部３７ａ、第２のＩ／Ｆ部３７ｂ及び第３のＩ／Ｆ部３７ｃ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」と記載する）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、コントローラ３７ｄ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６に示すように、熱補正車輪径算出部３７１と、熱補正車軸回転数算出部３７２と、振動測定部３７３と、特徴周波数成分抽出部３７４と、異常診断部３７５とを備えている。
熱補正車輪径算出部３７１は、予め設定した補正タイミングにおいて、第１のＩ／Ｆ部３７ａからの温度信号Ｔｄと、ＲＯＭ６２に予め記憶された車輪２２の基準温度Ｔｒ、基準車輪径Ｒｒ及び熱膨張係数αとに基づき、車輪２２の熱膨張による基準車輪径Ｒｒに対する誤差を補正した熱補正車輪径Ｒｔを算出する。以下、基準車輪径Ｒｒは、「基準径Ｒｒ」と記載する場合がある。

具体的に、下式（１）に従って、まず、温度Ｔｄと基準温度Ｔｒと熱膨張係数αと基準径Ｒｒとから熱膨張量ΔＲを算出する。そして、下式（２）に従って、熱膨張量ΔＲと基準径Ｒｒとから熱補正車輪径Ｒｔを算出する。
ΔＲ＝α×（Ｔｄ−Ｔｒ）×Ｒｒ ・・・（１）
Ｒｔ＝Ｒｒ＋ΔＲ ・・・（２）
ここで、上記補正タイミングは、本実施形態において、鉄道車両１が運転を開始（モータ又はエンジンを始動）してから最初の熱補正車輪径Ｒｔの算出処理（初期化処理）が行われた後に、予め設定した補正判断時間Ｔｊが経過する毎のタイミングとなる。補正判断時間Ｔｊの経過は、タイマ６３によって計時することで判断する。

また、上記基準径Ｒｒは、常温時の車輪２２の直径（例えば、仕様書等に記載された直径）であり、上記基準温度Ｔｒは、例えば、基準径Ｒｒを計測時の温度である。
また、上記熱膨張係数αは、車輪２２の材質に応じて異なる係数である。車輪２２は、一般に炭素鋼から構成されており、炭素の含有量や他の含有金属等によって値が異なってくるものである。具体的に、鉄鋼材料の熱膨張係数αは、例えば、純鉄が「１１．７」であり、炭素の含有量が増えるほど小さくなっていき、例えば炭素含有量が０．６％の炭素鋼で「１１．１」となる。

熱補正車輪径算出部３７１は、算出した熱補正車輪径ＲｔをＲＡＭ６１に記憶し、その後、熱補正車軸回転数算出指令Ｓｔωを熱補正車軸回転数算出部３７２に出力する。
一方、熱補正車輪径算出部３７１は、補正タイミングでは無いときは、熱補正車輪径Ｒｔの算出処理を行わずに、熱補正車軸回転数算出指令Ｓｔωを熱補正車軸回転数算出部３７２に出力する。

熱補正車軸回転数算出部３７２は、熱補正車輪径算出部３７１からの熱補正車軸回転数算出指令Ｓｔωの入力に応じて、ＲＡＭ６２に記憶された熱補正車輪径Ｒｔを読み出し、読み出した熱補正車輪径Ｒｔと、第２のＩ／Ｆ部３７ｂからの車速Ｖｄと、ＲＯＭ６２に予め記憶された円周率πとに基づき、熱補正車軸回転数ωｔを算出する。
具体的に、下式（３）に従って、車速Ｖｄと熱補正車輪径Ｒｔと円周率πとから熱補正車軸回転数ωｔを算出する。なお、下式（３）において、Ｖｄの単位は［ｋｍ／ｈ］、ωｔの単位は［ｒｐｍ］となる。

ωｔ＝｛（Ｖｄ／６０）×１０００｝／（Ｒｔ×π） ・・・（３）
熱補正車軸回転数算出部３７２は、算出した熱補正車軸回転数ωｔを、振動測定部３７３に出力する。
振動測定部３７３は、予め設定した測定タイミングにおいて、熱補正車軸回転数算出部３７２からの熱補正車軸回転数ωｔに基づき、車軸２１が予め設定した設定回転数ωｓで回転しているか否かを判定する。そして、設定回転数ωｓで回転していると判定したときに回転装置２に生じる振動に応じた加速度値を測定する。

即ち、車軸２１が設定回転数ωｓで回転していると判定すると、第３のＩ／Ｆ部３７ｃから予め設定したサンプリング周期で入力される加速度信号Ｇｄの示す加速度値（以下、「加速度値Ｇｄ」と記載する場合がある）をＲＡＭ６１に時系列に記憶する。これにより、回転装置２に生じる振動を測定する。
本実施形態において、振動測定部３７３は、予め設定した初期測定タイミングにおいて、車軸２１が予め設定した設定回転数ωｓで回転しているときに回転装置２に生じる振動に応じた加速度値Ｇｄを測定する。加えて、振動測定部３７３は、初期測定タイミング以降の実測タイミングにおいて、車軸２１が設定回転数ωｓで回転しているときに回転装置２に生じる振動に応じた加速度値Ｇｄを測定する。

更に、本実施形態の振動測定部３７３は、タイマ６３を用いて、車軸２１が設定回転数ωｓで回転を開始したと判定してから、設定回転数ωｓで回転をし続けている間の経過時間ｔｐを計測する。そして、初期測定タイミングにおいて、経過時間ｔｐが、予め設定した診断可能時間ｔｆ以上となった場合に、測定処理を停止すると共に、初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮの抽出処理の開始を指示する初期抽出開始指令Ｓｔｅを特徴周波数成分抽出部３７４に出力する。

以下、初期測定タイミングにおいて、経過時間ｔｐが診断可能時間ｔｆ以上となって測定が停止されるまでにＲＡＭ６１に記憶された加速度値Ｇｄを「初期振動値群Ｇｄｅ」と称す。
一方、振動測定部３７３は、実測タイミングにおいて、経過時間ｔｐが診断可能時間ｔｆ以上となった場合に、測定処理を停止すると共に、実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮの抽出処理の開始を指示する実測抽出開始指令Ｓｔｓを特徴周波数成分抽出部３７４に出力する。

以下、実測タイミングにおいて、経過時間ｔｐが診断可能時間ｔｆ以上となって測定が停止されるまでにＲＡＭ６１に記憶された加速度値Ｇｄを「実測振動値群Ｇｄｓ」と称す。
また、振動測定部３７３は、測定タイミングに関係なく、経過時間ｔｐが診断可能時間ｔｆ未満であった場合に、タイマ６３をクリアすると共に、これまでに記憶した加速度値ＧｄをＲＡＭ６１から削除する。また、特徴周波数成分抽出部３７４において、特徴周波数成分の抽出処理が完了した場合も、完了した特徴周波数成分に対応する加速度値Ｇｄ（初期振動値群Ｇｄｅ又は実測振動値群Ｇｄｓ）をＲＡＭ６１から削除する。

なお、本実施形態の振動測定部３７３は、実測タイミングにおいて、熱補正車軸回転数ωｔが他の回転数から設定回転数ωｓになる毎に実測振動値群Ｇｄｓの測定を行うように構成されている。
特徴周波数成分抽出部３７４は、振動測定部３７３からの初期抽出開始指令Ｓｔｅの入力に応じて、初期測定タイミングにおいてＲＡＭ６１に記憶された初期振動値群Ｇｄｅに対して次数解析処理を行う。これにより、初期振動値群Ｇｄｅで示される振動波形に含まれる、予め設定した測定対象の次数１〜Ｎ（Ｎは２以上の自然数）にそれぞれ対応する特徴周波数成分（以下、「初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮ」と称す）を抽出する。

ここで、次数解析処理は、具体的に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて、振動波形（初期振動値群Ｇｄｅ又は実測振動値群Ｇｄｓ）のパワースペクトル（振動レベル）を求め、このパワースペクトルを求めたときの回転数（設定回転数ωｓ）に当たる周波数ｆｓに対応する成分を１次成分として求める。加えて、この周波数ｆｓの２倍、３倍、・・・、Ｎ−１倍、Ｎ倍の周波数毎のパワースペクトルを、２次〜Ｎ次成分として求める処理となる。なお、設定回転数ωｓに当たる周波数ｆｓは、予め求めたものをＲＡＭ６１又はＲＯＭ６２に記憶しておく。また、Ｎの値は、異常診断対象に対応する次数成分によって適宜設定する。

特徴周波数成分抽出部３７４は、抽出した初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮを、ＲＡＭ６１に記憶する。本実施形態では、ＲＡＭ６１が不揮発性のメモリから構成されているため、記憶した初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮは、電源が落ちたあとも保存される。そして、本実施形態では、１度、初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮを抽出後は、例えば、回転装置２の部品交換を行う等の再度初期測定タイミングの発生条件を満たすまでは、ＲＡＭ６１に記憶保持したものを繰り返し使用する。

ここで、初期測定タイミングは、例えば、回転装置２の新規導入後の最初の運転タイミング、回転装置２又は軸受交換後の最初の運転タイミング、また、初期磨耗影響を除きたい場合は「ならし」運転後の最初の運転タイミングなど、予め設定した測定条件に応じて任意に設定することが可能である。
また、実測タイミングは、基本的に、初期測定タイミング以降であって、且つ、初期周波数成分を抽出後の運転タイミングとなる。

一方、特徴周波数成分抽出部３７４は、振動測定部３７３からの実測抽出開始指令Ｓｔｓの入力に応じて、実測タイミングにおいてＲＡＭ６１に記憶された実測振動値群Ｇｄｓに対して、次数解析処理を行う。これにより、実測振動値群Ｇｄｓで示される振動波形に含まれる次数１〜Ｎにそれぞれ対応する特徴周波数成分（以下、「実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮ」と称す）を抽出する。特徴周波数成分抽出部３７４は、抽出した実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮをＲＡＭ６２に記憶し、その後、診断開始指令Ｓｄを異常診断部３７５に出力する。

なお、次数Ｎの値は、異常診断対象に対応する次数成分によって適宜設定する。
異常診断部３７５は、特徴周波数成分抽出部３７４から診断開始指令Ｓｄが入力されると、下式（４）に従って、ＲＡＭ６１に記憶された実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮと、ＲＡＭ６１に記憶された初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮとの次数毎の差分値（以下、「差分値Ａｄ１〜ＡｄＮ」と称す）をそれぞれ演算する。即ち、初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮに対する次数成分毎の現在までの変化量を演算する。

Ａｄｉ＝Ａｓｉ−Ａｅｉ ・・・（４）
次に、異常診断部３７５は、差分値Ａｄ１〜ＡｄＮを、次数毎に予め設定された診断閾値Ｔｈ１〜ＴｈＮと比較する。そして、各比較結果に基づき、回転装置２の各構成部品に異常が発生しているか否かを診断する。異常診断部３７５は、この異常診断結果を、例えば、車載ネットワークを介して、統括制御装置へと出力する。

ここで、部品、装置によって、例えば、ｍ次変化（ｍは「１≦ｍ＜Ｎ」の自然数）のときは軸受剥離、（ｍ＋１）次変化のときは装置回転軸偏磨耗など、次数成分ごとの故障モードが決まっている。そのため、診断閾値Ｔｈ１〜ＴｈＮは、回避したい故障モードごとに許容差を検討し、各次数成分それぞれに対して適切な診断閾値を設定する。例えば、車輪２２が何らかの原因で磨耗したときなど、車輪フラットなどで１周あたり１箇所磨耗に相当する場合は１次成分、楕円に磨耗してしまったときなど２箇所磨耗に相当する場合は２次成分といった様に特徴周波数成分が発生することになる。

（異常診断処理）
次に、図７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、図７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、熱補正車輪径算出部３７１及び熱補正車軸回転数算出部３７２において、熱補正車軸回転数演算処理を実行して、熱補正車軸回転数ωｔを算出して、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、振動測定部３７３において、初期測定タイミング又は実測タイミングか否かを判定する。そして、初期測定タイミング又は実測タイミングであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０４に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、一連の処理を終了する。
ステップＳ１０４に移行した場合は、振動測定部３７３において、振動測定処理を実施して、初期振動値群Ｇｄｅ又は実測振動値群Ｇｄｓを測定する。そして、測定結果をＲＡＭ６１に記憶して、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６では、特徴周波数成分抽出部３７４において、特徴周波数成分抽出処理を実施して、初期振動値群Ｇｄｅ又は実測振動値群Ｇｄｓから、初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮ又は実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮを抽出する。そして、抽出した初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮ又は実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮをＲＡＭ６１に記憶して、ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、異常診断部３７５において、異常診断処理を実施して、回転装置２の各構成部品に異常が発生しているか否かを診断して、一連の処理を終了する。

（熱補正車軸回転数演算処理）
次に、図８に基づき、ステップＳ１００の熱補正車軸回転数演算処理の処理手順の一例を説明する。
ステップＳ１００で熱補正車軸回転数演算処理が開始されると、図８に示すように、まず、ステップＳ２００に移行する。

ステップＳ２００では、熱補正車輪径算出部３７１において、タイマ６３のカウント値に基づき補正タイミングか否かを判定する。そして、補正タイミングであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１０に移行する。
なお、本実施形態では、鉄道車両１の運転開始（モータ又はエンジンが始動）直後において、補正判断時間Ｔｊの経過を待たずに補正タイミングであると判定するようになっている。即ち、運転開始直後において熱補正車輪径Ｒｔを初期化するようになっている。
ステップＳ２０２に移行した場合は、熱補正車輪径算出部３７１において、第１のＩ／Ｆ部３７ａからの温度Ｔｄを取得して、ステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４では、熱補正車輪径算出部３７１において、ＲＯＭ６２から基準温度Ｔｒ、熱膨張係数α及び基準径Ｒｒを読み出す。そして、読み出した基準温度Ｔｒ、熱膨張係数α及び基準径Ｒｒと、ステップＳ２０２で取得した車輪２２の温度Ｔｄとから、上式（１）に従って、車輪２２の熱膨張量ΔＲを算出する。その後、ステップＳ２０６に移行する。

ステップＳ２０６では、熱補正車輪径算出部３７１において、上式（２）に従って、ステップＳ２０４で算出した熱膨張量ΔＲを、基準径Ｒｒに加算することで熱補正車輪径Ｒｔを算出する。その後、ステップＳ２０８に移行する。
ステップＳ２０８では、熱補正車輪径算出部３７１において、ＲＡＭ６１の所定領域に記憶された熱補正車輪径Ｒｔを、ステップＳ２０６で算出した熱補正車輪径Ｒｔに更新する。その後、熱補正車軸回転数算出指令Ｓｔωを熱補正車軸回転数算出部３７２に出力して、ステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２１０では、熱補正車軸回転数算出部３７２において、熱補正車軸回転数算出指令Ｓｔωの入力に応じて、第２のＩ／Ｆ部３７ｂからの車速Ｖｄを取得して、ステップＳ２１２に移行する。
ステップＳ２１２では、熱補正車軸回転数算出部３７２において、ＲＯＭ６２から熱補正車輪径Ｒｔ及び円周率πを読み出す。その後、ステップＳ２１４に移行する。

ステップＳ２１４では、熱補正車軸回転数算出部３７２において、読み出した熱補正車輪径Ｒｔ及び円周率πと、ステップＳ２１０で取得した車速Ｖｄとから、上式（３）に従って、熱補正車軸回転数ωｔを算出する。その後、算出した熱補正車軸回転数ωｔを振動測定部３７３に出力して、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。

（動作）
次に、図８に基づき、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が運転を開始して回転装置２を含む各種装置に電源が供給されると、加速度センサ３３が回転装置２に生じる振動に応じた加速度Ｇの出力を開始し、温度センサ３８が車輪２２の温度Ｔの出力を開始し、車速センサ３９が車速Ｖの出力を開始する。これにより、第１〜第３のＩ／Ｆ部３７ａ〜３７ｃを介して、加速度Ｇｄ、温度Ｔｄ及び車速Ｖｄがコントローラ３７ｄに入力される。

ここでは、異常診断に必要な振動を測定するために、加速度センサ３３として、測定可能加速度がｍａｘ１５０［Ｇ］、測定可能周波数がｍａｘ２０［ｋＨｚ］の性能を有する加速度センサを採用している。
一方、コントローラ３７ｄは、電源供給に応じて起動し異常診断処理を開始する。そして、熱補正車軸回転数演算処理を開始すると、熱補正車輪径算出部３７１において、現在は始動直後であるため補正タイミングであると判定する。そして、現在の温度Ｔｄ、基準温度Ｔｒ、熱膨張係数α及び基準径Ｒｒから熱膨張量ΔＲを算出し、算出した熱膨張量ΔＲと基準径Ｒｒとから熱補正車輪径Ｒｔを算出する。更に、ＲＡＭ６１の所定領域に記憶された熱補正車輪径Ｒｔを、算出した熱補正車輪径Ｒｔへと更新（初期化）する。

そして、熱補正車軸回転数算出部３７２において、初期化した熱補正車輪径Ｒｔを用いて、現在の車速Ｖｄをもとに熱補正車軸回転数ωｔを算出し、算出した熱補正車軸回転数ωｔを、振動測定部３７３に出力する。
ここで、車輪２２の温度Ｔｄは、鉄道車両１が走行を開始することでレール面との摩擦により上昇し、特にブレーキが使用されることで急激に上昇する。この温度上昇によって、車輪２２は熱膨張し、その車輪径Ｒが基準径Ｒｒよりも大きくなる。

コントローラ３７ｄは、補正判断時間Ｔｊが経過する毎に、そのときの温度Ｔｄと、基準温度Ｔｒと、熱膨張係数αと、基準径Ｒｒとから、熱補正車輪径Ｒｔを算出する。そして、ＲＡＭ６１の所定領域に記憶された熱補正車輪径Ｒｔを、算出した熱補正車輪径Ｒｔへと更新する。
一方、振動測定部３７３は、熱補正車軸回転数算出部３７２からの熱補正車軸回転数ωｔの入力に応じて、現在は初期測定タイミングであるか否かを判定する。ここでは、既にＲＡＭ６１に初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮが記憶されており、振動測定部３７３は、初期測定タイミングでは無いと判定したとする。また、ここでは、Ｎ＝５として、初期周波数成分Ａｅ１〜Ａｅ５がＲＡＭ６１に記憶されていることとする。

従って、振動測定部３７３は、現在は実測タイミングであると判定し、実測振動値の測定を開始する。
具体的に、振動測定部３７３は、熱補正車軸回転数算出部３７２から所定周期で繰り返し入力される熱補正車軸回転数ωｔが設定回転数ωｓとなったか否かを判定する。このとき、完全一致とせずに予め設定した誤差範囲内であれば設定回転数ωｓになったと判定してもよい。

振動測定部３７３は、熱補正車軸回転数ωｔが設定回転数ωｓになったと判定すると、タイマ６３のカウントを開始すると共に、所定サンプリング周期で順次入力される加速度信号Ｇｄを実測振動値として順次、時系列にＲＡＭ６１に記憶する。そして、車軸２１の設定回転数ωｓでの回転状態が診断可能時間ｔｆを経過したと判定すると、実測振動値の測定を停止すると共にタイマ６３のカウント値をクリアする。これにより、ＲＡＭ６１には、診断可能時間ｔｆが経過するまでの期間に測定された実測振動値からなる実測振動値群Ｇｄｓが記憶される。その後、実測抽出開始指令Ｓｔｓを特徴周波数成分抽出部３７４に出力する。

特徴周波数成分抽出部３７４は、振動測定部３７３からの実測抽出開始指令Ｓｔｓに応じて、ＲＡＭ６１に記憶された実測振動値群Ｇｄｓに対して次数解析処理を行って、回転装置２の各構成部品に発生する異常に係る特徴周波数成分である実測周波数成分Ａｓ１〜Ａｓ５を抽出する。
具体的に、特徴周波数成分抽出部３７４は、ＦＦＴ等の処理によって、実測振動値群Ｇｄｓから、例えば、図９に示すようなスペクトル曲線を得る。そして、図９に示すように、基本周波数ｆｓの周波数成分を１次成分として抽出すると共に、ここでは、初期周波数成分Ａｅ１〜Ａｅ５に合わせて、基本周波数の２倍〜５倍の周波数成分を２〜５次成分として抽出する。そして、これら抽出した１〜５次成分を実測周波数成分Ａｓ１〜Ａｓ５としてＲＡＭ６１に記憶する。その後、診断開始指令Ｓｄを、異常診断部３７５に出力する。

異常診断部３７５は、特徴周波数成分抽出部３７４からの診断開始指令Ｓｄに応じて、ＲＡＭ６１に記憶された実測周波数成分Ａｓ１〜Ａｓ５と、同じくＲＡＭ６１に記憶された初期周波数成分Ａｅ１〜Ａｅ５との同じ次数同士の差分値である差分値Ａｄ１〜Ａｄ５を演算する。
そして、差分値Ａｄ１〜Ａｄ５と、ＲＯＭ６２に記憶された診断閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ５とを末尾の数字が同じもの同士で比較し、差分値が診断閾値以上となる次数について、各次数に対応する部品に異常が発生していると判定し、診断閾値未満となる次数について、各次数に対応する部品に異常が無いと判定する。異常診断部３７５は、この診断結果を、ＲＡＭ６１に記憶すると共に、例えば、車載ネットワークを介して統括制御装置へと送信する。

統括制御装置では、例えば、異常診断結果に基づき、対象の回転装置２の診断対象部品毎の異常発生の有無等の診断結果の情報を回転装置２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、加速度センサ３３及び第３のＩ／Ｆ部３７ｃが振動検出部に対応し、温度センサ３８及び第１のＩ／Ｆ部３７ａが温度検出部に対応し、車速センサ３９及び第２のＩ／Ｆ部３７ｂが車速取得部に対応する。
また、熱補正車輪径算出部３７１が、熱膨張量算出部及び熱補正車輪径算出部に対応し、熱補正車軸回転数算出部３７２が、熱補正車軸回転数算出部に対応する。

（実施形態の効果）
（１）異常診断装置４は、加速度センサ３３が、車軸２１を支持する複列円すいころ軸受３を含んで構成される回転装置２に生じる振動を検出する。温度センサ３８が、車軸２１に固定された車輪２２の温度Ｔを検出し、車速センサ３９が、車軸２１を備える鉄道車両１の車速Ｖを検出する。熱補正車輪径算出部３７１が、温度センサ３８で検出した温度Ｔに基づき車輪径Ｒの基準径Ｒｒに対する熱膨張量ΔＲを算出する。熱補正車輪径算出部３７１が、基準径Ｒｒに熱膨張量ΔＲを加算して熱補正車輪径Ｒｔを算出する。熱補正車軸回転数算出部３７２が、車速センサ３９で検出した車速Ｖと、熱補正車輪径Ｒｔとに基づき熱補正車軸回転数ωｔを算出する。特徴周波数成分抽出部３７４が、熱補正車軸回転数算出部３７２で算出した熱補正車軸回転数ωｔに基づき、加速度センサ３３で検出した振動の値である振動値から回転装置２の異常に係る特徴周波数成分を抽出する。異常診断部３７５が、特徴周波数成分抽出部３７４で抽出した特徴周波数成分に基づき回転装置２の異常を診断する。

この構成によって、車輪径Ｒの熱膨張量ΔＲを算出し、この熱膨張量ΔＲを基準径Ｒｒに加算して熱補正車輪径Ｒｔを算出し、この熱補正車輪径Ｒｔに基づき熱補正車軸回転数ωｔを算出することが可能である。更に、この熱補正車軸回転数ωｔに基づき、加速度センサ３３で検出した回転装置２の振動値Ｇｄから回転装置２の異常に係る特徴周波数成分を抽出し、この特徴周波数成分に基づき回転装置２の異常を診断することが可能である。
これによって、車輪２２の熱膨張による回転装置２の異常の誤診断を低減することが可能となる。

（２）熱補正車輪径算出部３７１は、基準径Ｒｒに、温度センサ３８で検出した車輪２２の温度Ｔｄと基準温度Ｔｒとの差分と、車輪２２の材質に対応する熱膨張係数αとを乗算することで熱膨張量ΔＲを算出する。
この構成によって、車輪２２の温度Ｔｄを検出することで、容易に基準径Ｒｒに対する熱膨張量ΔＲを算出することが可能である。

（３）回転装置２は、複列円すいころ軸受３と、車軸２１と、車輪２２とを含んで構成される。異常診断装置４は、異常診断対象を、少なくとも複列円すいころ軸受３、車軸２１及び車輪２２を含む回転装置２の構成部品とした。
この構成であれば、回転装置２の構成部品毎の異常を診断することが可能となり、構成部品毎に修理や交換等を行うことが可能となる。これによって、回転装置のメンテナンスにかかるコストを低減することが可能となる。

（４）振動測定部３７３は、熱補正車軸回転数算出部３７２で算出した熱補正車軸回転数ωｔに基づき車軸２１が予め設定した設定回転数で回転しているときに加速度センサ３３で検出される振動を測定する。特徴周波数成分抽出部３７４は、回転装置２の稼働中における予め設定した初期測定タイミングに振動測定部３７３が測定した振動値である初期振動値（初期振動値群Ｇｄｅ）から、回転装置２の異常に係る特徴周波数成分（初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮ）を抽出する。特徴周波数成分抽出部３７４は、回転装置２の稼働中における予め設定した初期測定タイミング以降の実測タイミングに振動測定部３７３が測定した振動値である実測振動値（実測振動値群Ｇｄｓ）から、特徴周波数成分（実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮ）を抽出する。異常診断部３７５は、初期周波数成分Ａｅ１〜ＡｅＮと実測周波数成分Ａｓ１〜ＡｓＮとの差分値（差分値Ａｄ１〜ＡｄＮ）を演算する。異常診断部３７５は、差分値Ａｄ１〜ＡｄＮと予め設定した診断閾値Ｔｈ１〜ＴｈＮとを比較し、該比較の結果に基づき回転装置２の異常を診断する。

この構成によって、回転装置２が稼働中の初期測定タイミングで測定した初期振動値から抽出した初期周波数成分と、回転装置２が稼働中の実測タイミングで測定した実測振動値から抽出した実測周波数成分との差分値（即ち初期値からの変化量）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となる。
これによって、回転装置２の稼働中（即ち鉄道車両１の運転中）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るという効果が得られる。加えて、差分値との診断閾値比較を行うことによって、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（変化量のみに着目した）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。

（５）複列円すいころ軸受３は、異常診断装置４を備える。
この構成によって、上記（１）〜（４）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。
（６）回転装置２は、異常診断装置４を備える。
この構成によって、上記（１）〜（４）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。
（７）車両の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）〜（４）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、温度センサ３８を非接触型のセンサから構成したが、この構成に限らず、例えば、無線通信機能を有した接触型の温度センサから構成するなど他の構成としてもよい。
（２）上記実施形態では、異常診断装置４が車速センサ３９を備える構成としたが、この構成に限らず、車速センサを備えない構成としてもよい。例えば、第２のＩ／Ｆ部３７ｂによって、車両が元々備えている車速センサから車載ネットワーク等を介して車速を取得する構成としてもよい。
（３）上記実施形態では、熱補正車軸回転数ωｔが設定回転数ωｓのときの振動を測定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、走行中の振動を全て測定して、測定時の熱補正車軸回転数ωｔから、各回転数における異常に係る特徴周波数成分を抽出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、振動を検出するセンサとして、加速度センサを例に挙げて説明したが、この構成に限らない。例えば、ＡＥ（acoustic emission）センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ、マイクロホン等や、あるいは、速度、加速度、歪み、応力、変位型等、回転装置２の振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものであれば他のセンサを用いる構成としてもよい。また、ノイズが多いような機械装置に取り付ける際には、絶縁型を使用する方がノイズの影響を受けることが少ないので好ましい。さらに、圧電素子等の振動検出素子を使用する場合には、この素子をプラスチック等にモールドして構成してもよい。

（５）上記実施形態では、１つの複列円すいころ軸受に対して加速度センサを１つ設ける構成としたが、この構成に限らず、１つの複列円すいころ軸受に対して２つ以上の加速度センサを設ける構成としてもよい。
（６）上記実施形態では、１つの加速度センサの出力する加速度信号に対して異常診断処理をする構成としたが、この構成に限らない。例えば、加速度センサを２つ以上設け、２つ以上の加速度センサの出力する２つ以上の加速度信号に対して、異常診断部によって異常診断処理を行う構成としてもよい。この場合、例えば、２つ以上の加速度信号から得た２つ以上の加速度値の平均値を求め、この平均値に対して異常診断処理を行う。

（７）上記実施形態では、振動を測定する車軸の回転数を設定回転数ωｓの１種類のみとしたが、この構成に限らず、複数種類の回転数を設定する構成としてもよい。この構成とした場合は、各回転数に対する診断結果から総合的な異常の判断を行うことが可能となり、異常診断結果の信頼性を向上することが可能となる。
（８）上記実施形態では、回転軸（車軸）を支持する軸受として、複列円すい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、円筒ころ軸受、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。

（９）上記実施形態では、車軸、軸受、車輪を異常診断対象とする構成としたが、この構成に限らない。例えば、車軸に取り付けられる歯車などの他の構成部品を異常診断対象として含む構成としてもよい。即ち、本発明は、車両の車軸を支持する軸受が組み込まれている回転装置を構成する構成部品であって且つ振動に含まれる特徴周波数成分から異常診断が可能なものであればどのようなものも異常診断対象としてよい。また、逆に、異常診断対象を、軸受のみ、軸受と車輪のみ、軸受と車軸のみなど、軸受を含む範囲で絞り込む構成としてもよい。

（１０）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輪車等の他の車両に対して適用する構成としてもよい。
（１１）上記実施形態では、振動を検出するセンサを、複列円すいころ軸受の近傍に設ける構成としたが、この構成に限らず、回転装置の構成部品の異常に係る特徴周波数成分を含む振動を検出可能であれば他の位置に設ける構成としてもよい。

１ 鉄道車両、２ 回転装置、３ 複列円すいころ軸受、４ 異常診断装置、２１ 車軸、２２ 車輪、３３ 加速度センサ、３７ 回路基板、３７ａ〜３７ｃ 第１〜第３のＩ／Ｆ部、３７ｄ コントローラ、３８ 温度センサ、３９ 車速センサ、３７１ 熱補正車輪径算出部、３７２ 熱補正車軸回転数算出部、３７３ 振動測定部、３７４ 特徴周波数成分抽出部、３７５ 異常診断部

Claims (7)

1. 車軸を支持する軸受を含んで構成される回転装置に生じる振動を検出する振動検出部と、
   前記車軸に固定された車輪の温度を検出する温度検出部と、
   前記車軸を備える車両の車速を取得する車速取得部と、
   前記温度検出部で検出した前記車輪の温度に基づき該車輪の直径の基準径に対する熱膨張量を算出する熱膨張量算出部と、
   前記基準径に前記熱膨張量を加算して熱補正車輪径を算出する熱補正車輪径算出部と、
   前記車速取得部で取得した前記車速と前記熱補正車輪径とに基づき、前記熱膨張量による誤差を補正した前記車軸の回転数である熱補正車軸回転数を算出する熱補正車軸回転数算出部と、
   前記熱補正車軸回転数に基づき、前記振動検出部で検出した振動の値である振動値から前記回転装置の異常に係る特徴周波数成分を抽出する特徴周波数成分抽出部と、
   前記特徴周波数成分抽出部で抽出した前記特徴周波数成分に基づき前記回転装置の異常を診断する異常診断部と、を備える異常診断装置。
2. 前記熱補正車輪径算出部は、前記基準径に、前記温度検出部で検出した前記車輪の温度と前記車輪の基準温度との差分と、前記車輪の材質に対応する熱膨張係数とを乗算することで前記熱膨張量を算出する請求項１に記載の異常診断装置。
3. 前記回転装置は、前記軸受と、前記車軸と、前記軸受に支持された車輪とを含んで構成され、
   前記異常診断部の異常診断対象は、少なくとも前記軸受、前記車軸及び前記車輪を含む前記回転装置の構成部品である請求項１又は２に記載の異常診断装置。
4. 前記熱補正車軸回転数に基づき前記車軸が予め設定した設定回転数で回転しているときに前記振動検出部で検出される前記振動を測定する振動測定部を備え、
   前記特徴周波数成分抽出部は、前記回転装置の稼働中における予め設定した初期測定タイミングに前記振動測定部が測定した前記振動値である初期振動値から、前記回転装置の異常に係る特徴周波数成分を抽出する初期周波数成分抽出部と、前記回転装置の稼働中における予め設定した前記初期測定タイミング以降の実測タイミングに前記振動測定部が測定した前記振動値である実測振動値から、前記特徴周波数成分を抽出する実測周波数成分抽出部と、を備え、
   前記異常診断部は、前記初期振動値から抽出した前記特徴周波数成分である初期周波数成分と前記実測振動値から抽出した前記特徴周波数成分である実測周波数成分との差分値を演算し、前記差分値と予め設定した診断閾値とを比較し、該比較の結果に基づき前記回転装置の異常を診断する請求項１から３のいずれか１項に記載の異常診断装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の異常診断装置を備えた軸受。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の異常診断装置を備えた回転装置。
7. 請求項１から４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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