JP7094128B2

JP7094128B2 - 鉄道車両の異常診断装置及び鉄道車両の異常診断方法

Info

Publication number: JP7094128B2
Application number: JP2018060150A
Authority: JP
Inventors: 毅曹
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: JP2019174180A

Description

この発明は、鉄道車両の異常診断装置及び鉄道車両の異常診断方法に関し、特に、鉄道車両の台車における異常の有無を診断する診断技術に関する。

鉄道車両の信頼性を確保し、保全コストの最小化を実現するための異常診断技術の確立は、鉄道運輸にとって必須の課題であり、様々な異常診断技術が提案されている。

たとえば、特許第５８１２５９５号公報（特許文献１）は、鉄道車両用の異常診断システムを開示する。この異常診断システムは、鉄道車両の加速度を測定する加速度センサ（振動センサ）と、鉄道車両の走行速度を測定する車速センサと、鉄道車両の現在位置を測定する位置センサとを備える。この異常診断システムでは、これらの各センサの検出値を用いて、鉄道車両における車輪のフラットや車軸又は軸受の異常を検知する処理や、鉄道車両が走行するレールの異常及び当該異常が発生した場所を検知する処理等の異常診断が実行される（特許文献１参照）。

特許第５８１２５９５号公報

鉄道車両の異常診断装置においては、一般的に、台車や軸箱等に振動センサを設けて振動データが連続的に収集され、収集された振動データから外乱振動やノイズを除去して解析が行なわれる。たとえば、従来の異常診断手法では、車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過する時に発生する振動は外乱とみなされており、台車や軸受の異常に起因する振動波形に上記のような外乱振動が含まれていると、台車や軸受の異常診断の信頼性が低下する可能性があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、鉄道車両における異常診断の信頼性をより高めることができる鉄道車両の異常診断装置及び異常診断方法を提供することである。

本発明における鉄道車両の異常診断装置は、複数の台車毎に設けられる複数の振動センサと、複数の振動センサにより測定される複数の台車毎の振動データに基づいて、複数の台車における異常を診断する診断部とを備える。診断部は、振動データ毎に、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の度合いを示す振動パラメータを算出する。また、診断部は、算出された複数の台車毎の振動パラメータから、複数の台車における振動パラメータの基準値を算出する。さらに、診断部は、複数の台車毎に算出された各振動パラメータと基準値とのずれ度合いを算出する。そして、診断部は、ずれ度合いが所定のレベルを超える台車において異常が生じているものと診断する。

また、本発明における鉄道車両の異常診断方法は、以下のステップを含む。鉄道車両は、複数の台車と、複数の台車毎に設けられる複数の振動センサとを備える。そして、異常診断方法は、複数の振動センサにより測定される複数の台車の振動データ毎に、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の度合いを示す振動パラメータを算出するステップと、算出された複数の台車毎の振動パラメータから、複数の台車における振動パラメータの基準値を算出するステップと、複数の台車毎に算出された各振動パラメータと基準値とのずれ度合いを算出するステップと、ずれ度合いが所定のレベルを超える台車において異常が生じているものと診断するステップとを含む。

本発明においては、これまで外乱振動として除去されていた、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する振動を用いて、複数の台車における異常が診断される。この発明では、台車に異常（軸受の異常や、台車枠の亀裂、破損等）が生じると、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する振動が、正常な台車の振動に対して異なる（たとえば、振動度のピーク値が大きくなったり、振動の収束時間が長くなったりする等）ことを利用する。

具体的には、複数の台車において測定される振動データ毎に、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の度合いを示す振動パラメータが算出され、その算出された台車毎の振動パラメータから、複数の台車における振動パラメータの基準値が算出される。そして、台車毎に算出された各振動パラメータと基準値とのずれ度合いが算出され、ずれ度合いが所定のレベルを超える台車において異常が生じているものと診断される。

このように、本発明によれば、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する振動を積極的に用いて異常診断を行なうことにより、鉄道車両における異常診断の信頼性をより高めることが可能となる。

好ましくは、振動パラメータは、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の大きさのピーク値である。

また、好ましくは、振動パラメータは、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じた振動の収束時間である。

好ましくは、振動パラメータの基準値は、複数の台車毎に算出された振動パラメータの平均値である。

好ましくは、振動センサは、加速度センサ、音響センサ、超音波センサ、及びＡＥセンサのいずれかである。

好ましくは、鉄道車両の異常診断装置は、複数の振動センサの検出値から所定の周波数帯域の信号を除去するフィルタをさらに備える。

本発明によれば、これまで外乱振動として除去されていた、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する振動を積極的に用いて異常診断を行なうことにより、鉄道車両における異常診断の信頼性をより高めることができる。

本発明の実施の形態に従う異常診断装置が適用される鉄道車両の全体構成を示す図である。台車の周辺の構成を示した図である。正常な台車の振動波形の一例を示した図である。異常が生じている台車の振動波形の一例を示した図である。診断装置の構成を示すブロック図である。データ収集装置の構成を示すブロック図である。診断装置において実行される振動データの収集処理の手順を示すフローチャートである。診断装置において実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。正常な台車の振動波形の一例を示した図である。異常が生じている台車の振動波形の一例を示した図である。実施の形態２における診断装置において実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。実施の形態３における台車の周辺の構成を示した図である。実施の形態３における診断装置において実行される振動データの収集処理の手順を示すフローチャートである。実施の形態３における診断装置において実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜鉄道車両の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に従う異常診断装置が適用される鉄道車両の全体構成を示す図である。図１を参照して、鉄道車両１は、連結された複数の車両によって構成され、この例では、８両編成の車両１１～１８によって構成される。車両１１～１８の各々は、２台の台車１９を含む。

車両１１は、データ収集・診断装置２０Ａ（以下、単に「診断装置２０Ａ」と称する。）と、データ収集装置２０Ｂとを含む。診断装置２０Ａは、２台の台車１９の一方に対応して設けられ、データ収集装置２０Ｂは、他方の台車１９に対応して設けられる。車両１２～１８の各々は、台車毎に対応して設けられる２つのデータ収集装置２０Ｂを含む。なお、この例では、診断装置２０Ａが車両１１に設けられているが、診断装置２０Ａは、車両１２～１８のいずれかに設けられてもよい。

診断装置２０Ａ及び複数のデータ収集装置２０Ｂの各々は、対応する台車１９における振動データを収集する。振動データは、図示されない振動センサによって測定される。各データ収集装置２０Ｂは、収集された振動データを診断装置２０Ａへ送信する。診断装置２０Ａは、診断装置２０Ａ及び各データ収集装置２０Ｂにおいて収集される台車毎の振動データに基づいて、各台車における異常を診断する。診断装置２０Ａ及び各データ収集装置２０Ｂの構成については、後ほど詳しく説明する。

図２は、台車１９の周辺の構成を示した図である。図２を参照して、台車１９には、振動センサ３２が取付けられている。たとえば、振動センサ３２は、台車１９の台車枠の側面に配置される。

診断装置２０Ａ又はデータ収集装置２０Ｂは、台車１９上に枕ばね４０によって支持される車体３０に配置される。鉄道車両１の走行による車輪や車軸の振動は、車体３０においては軸ばね４４，４８及び枕ばね４０によって弱められるので、車体３０に配置される診断装置２０Ａ及びデータ収集装置２０Ｂに強い振動が加わることはなく、診断装置２０Ａ及びデータ収集装置２０Ｂが振動から保護されている。

＜異常診断装置の説明＞
鉄道車両の走行中は、車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過する時に振動が発生する。従来、この振動は、外乱とみなされており、台車や軸受の異常診断の信頼性を低下させるものとして、レールの継ぎ目やポイント部を避けて振動データを収集したりすることが行なわれていた。

この実施の形態１に従う鉄道車両の異常診断装置では、これまで外乱振動として除去されていた、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する振動を積極的に用いて、各台車における異常が診断される。具体的には、台車１９に異常（軸受の異常や、台車枠の亀裂、破損等）が生じると、レールの継ぎ目やポイント部を台車が通過する時に発生する振動が、正常な台車の振動に対して異なることを利用する。

図３は、正常な台車１９の振動波形の一例を示した図である。図４は、異常が生じている台車１９の振動波形の一例を示した図である。各図において、縦軸の振動度は、振動の大きさを示す。

図３及び図４を参照して、この例では、台車の車輪がレールの継ぎ目を通過した時の振動度の変化が示されている。振動度が大きく振れた部分が、台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過したタイミングである。なお、実際には、各台車１９には、一対の車輪が２組設けられており、台車がレールの継ぎ目を通過する際に２回振動度が大きく振れるが、ここでは一つの振動度の振れが示されている。

この例では、異常が生じている台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過した時の振動度のピーク値（図４）が、正常な台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過した時の振動度のピーク値（図３）よりも大きくなっている。

そこで、この実施の形態１では、台車毎に、車輪がレールの継ぎ目（ポイント部でもよい）を通過する時に生じる振動度のピーク値（振動パラメータ）が算出され、台車毎に得られた振動度のピーク値の平均値（基準値）が算出される。そして、台車毎に振動度のピーク値と基準値との差分値が算出され、その差分値が所定のしきい値を超える台車１９については異常が生じているものと診断される。なお、上記の差分値は、振動度のピーク値と基準値とのずれ度合いを示す一例であり、差分値に代えて、振動度のピーク値と基準値との比率等を用いてもよい。

図５は、診断装置２０Ａの構成を示すブロック図である。図５を参照して、診断装置２０Ａは、フィルタ５０と、Ａ／Ｄ変換器５２と、記憶部５４と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機５６と、制御部５８と、通信部６０と、診断部６２とを含む。

フィルタ５０は、振動センサ３２の検出値を受ける。振動センサ３２は、診断装置２０Ａが設けられる台車１９に取付けられた振動センサである。振動センサ３２は、加速度センサ、音響センサ、超音波センサ、及びＡＥセンサのいずれかによって構成される。フィルタ５０は、振動センサ３２の検出値から所定の不要な周波数帯域の信号を除去する。このフィルタ５０は、振動センサ３２の検出値から得られる振動波形から、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じる振動以外のノイズを低減するために設けられる。そして、フィルタ５０を通過した振動センサ３２からの信号は、Ａ／Ｄ変換器５２によりＡ／Ｄ変換された後、記憶部５４へ送られる。

ＧＰＳ受信機５６は、人工衛星（図示せず）からの電波に基づいて鉄道車両１の位置を特定し、鉄道車両１の位置情報を制御部５８へ出力する。なお、ＧＰＳ受信機５６については、衛星を利用する測位装置（全地球航法衛星システム：Global Navigation Satellite System（ＧＮＳＳ））であればＧＰＳでなくても他の方式を用いてもよい。また、衛星を利用しないものであっても、鉄道車両１の位置を特定できる装置であれば他の方式を使用してもよい。

制御部５８は、ＧＰＳ受信機５６から鉄道車両１の位置情報を受け、振動センサ３２により測定される振動データを記憶部５４に蓄えるデータ収集区間を制御する。具体的には、制御部５８は、鉄道車両１の位置情報に基づいて、レールの継ぎ目を含む所定の走行区間（データ収集区間）を通過中に振動センサ３２により測定される振動データを記録するように記憶部５４を制御する。

また、制御部５８は、鉄道車両１が上記走行区間を通過中、図示しない各データ収集装置２０Ｂへデータ収集指令を送信するように通信部６０を制御する。そして、制御部５８は、データ収集指令に応じて各データ収集装置２０Ｂにおいて振動センサ３２により測定され、かつ、各データ収集装置２０Ｂから通信部６０により受信される振動データを記録するように記憶部５４を制御する。

記憶部５４は、たとえば、ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置を含んで構成される。記憶部５４は、制御部５８によって制御され、レールの継ぎ目を含む所定の走行区間（データ収集区間）を通過中に、振動センサ３２により測定される振動データを記録するとともに、通信部６０により受信される、各データ収集装置２０Ｂにおいて収集された振動データを記録する。

通信部６０は、各データ収集装置２０Ｂに設けられる通信部（後述）と無線又は有線で通信可能であり、制御部５８の指示に従って、各データ収集装置２０Ｂへデータ収集指令を送信するとともに、各データ収集装置２０Ｂにおいて収集された振動データを各データ収集装置２０Ｂの通信部から受信する。

診断部６２は、当該診断装置２０Ａ及び各データ収集装置２０Ｂにおいて収集され記憶部５４に記録された台車毎の振動データを用いて、各台車１９における異常を診断する。具体的には、診断部６２は、収集された各台車の振動データ毎に、振動度のピーク値を算出する。この振動度のピーク値は、振動データが収集された所定の走行区間に含まれるレールの継ぎ目を台車が通過した時に生じた振動とみなされる。診断部６２は、さらに、台車毎に算出された振動度のピーク値の平均値を算出する。そして、診断部６２は、台車毎に算出された振動度のピーク値と基準値との差分値を算出し、その差分値が所定のしきい値を超える台車１９については異常が生じているものと診断する。

図６は、データ収集装置２０Ｂの構成を示すブロック図である。図６を参照して、データ収集装置２０Ｂは、フィルタ７０と、Ａ／Ｄ変換器７２と、記憶部７４と、制御部７６と、通信部７８とを含む。

フィルタ７０は、振動センサ３２の検出値を受ける。この振動センサ３２は、データ収集装置２０Ｂが設けられる台車１９に取付けられた振動センサである。フィルタ７０は、振動センサ３２の検出値から所定の不要な周波数帯域の信号を除去する。このフィルタ７０は、振動センサ３２の検出値から得られる振動波形から、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じる振動以外のノイズを低減するために設けられる。そして、フィルタ７０を通過した振動センサ３２からの信号は、Ａ／Ｄ変換器７２によりＡ／Ｄ変換された後、記憶部７４へ送られる。

制御部７６は、診断装置２０Ａ（図５）から通信部７８を通じてデータ収集指令を受けると、振動センサ３２により測定される振動データを記録するように記憶部７４を制御するとともに、その振動データを診断装置２０Ａへ送信するように通信部７８を制御する。

記憶部７４は、たとえば、ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置を含んで構成される。記憶部７４は、制御部７６によって制御され、診断装置２０Ａからデータ収集指令を受けている間、振動センサ３２により測定される振動データを記録する。

通信部７８は、診断装置２０Ａの通信部６０（図５）と無線又は有線で通信可能であり、診断装置２０Ａから受けるデータ収集指令を受信するとともに、制御部７６の指示に従って、収集された振動データを診断装置２０Ａへ送信する。

図７は、診断装置２０Ａにおいて実行される振動データの収集処理の手順を示すフローチャートである。図７を参照して、診断装置２０Ａの制御部５８は、ＧＰＳ受信機５６から受ける鉄道車両１の位置情報に基づいて、各台車の振動データを収集する所定の走行区間（データ収集区間）を走行中か否かを判定する（ステップＳ１０）。この走行区間は、振動データの採取を行なうレールの継ぎ目を含むものである。データ収集区間の走行中でないときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、以降の一連の処理は実行されずにエンドへと処理が移行される。

ステップＳ１０においてデータ収集区間の走行中であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御部５８は、通信部６０によって、振動データの収集を指示するデータ収集指令を各データ収集装置２０Ｂへ送信する（ステップＳ２０）。

次いで、制御部５８は、データ収集指令に応じて各データ収集装置２０Ｂから送信されてくる振動データを通信部６０によって取得する（ステップＳ３０）。そして、制御部５８は、各データ収集装置２０Ｂから取得された振動データ、及び当該診断装置２０Ａにおいて測定される振動データを記憶部５４に記憶する（ステップＳ４０）。

図８は、診断装置２０Ａにおいて実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。図８を参照して、診断装置２０Ａの診断部６２は、図７で説明したデータ収集処理により収集された各台車の振動データ毎に、振動度のピーク値（レール継ぎ目通過時の振動）を算出する（ステップＳ１０５）。

次いで、診断部６２は、台車毎に算出された振動度のピーク値の平均値を算出する（ステップＳ１１０）。この振動度のピーク値の平均値は、各台車１９に対する異常診断を行なう際の基準値となるものである。続いて、診断部６２は、台車毎に算出された振動度のピーク値と、ステップＳ１１０において算出された基準値との差分値を算出する（ステップＳ１２０）。

次いで、診断部６２は、各台車の振動データの中に、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有るか否かを判定する（ステップＳ１３０）。なお、このしきい値は、正常な台車の車輪がレールの継ぎ目を通過する時の振動度のピーク値と、異常が生じている台車の車輪がレールの継ぎ目を通過する時の振動度のピーク値とを区別するために設定される値であり、たとえば、台上試験や現車試験を通じて実際の損傷品の振動レベルに基づいて決定してもよいし、上記の基準値に基づいて決定してもよい。

そして、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有る場合には（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、診断部６２は、その振動データが収集された台車１９において異常が生じているものと診断する（ステップＳ１４０）。

以上のように、この実施の形態１では、車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過する時に生じる振動度のピーク値が算出され、これを用いて異常診断が行なわれる。このように、この実施の形態１によれば、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じる振動を積極的に用いて異常診断を行なうことにより、鉄道車両１における異常診断の信頼性をより高めることができる。

［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、台車の車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過した時の振動度のピーク値が正常な台車と異常が生じている台車とで異なることを利用して異常診断が行なわれるものとした。この実施の形態２では、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じた振動の収束時間が正常な台車と異常が生じている台車とで異なることを利用して異常診断が行なわれる。

図９は、正常な台車１９の振動波形の一例を示した図である。図１０は、異常が生じている台車１９の振動波形の一例を示した図である。各図において、縦軸の振動度は、振動の大きさを示す。

図９及び図１０を参照して、この例でも、台車の車輪がレールの継ぎ目を通過した時の振動度の変化が示されている。振動度が大きく振れた部分が、台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過したタイミングであり、逆三角形状の衝撃減衰波形が生じている。

この例では、異常が生じている台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過した時に生じた振動の収束時間（図１０）が、正常な台車１９の車輪がレールの継ぎ目を通過した時に生じた振動の収束時間（図９）よりも長くなっている。

そこで、この実施の形態２では、台車毎に、車輪がレールの継ぎ目（ポイント部でもよい。）を通過する時に生じた振動の収束時間（振動パラメータ）が算出され、台車毎に得られた振動収束時間の平均値（基準値）が算出される。そして、台車毎に振動収束時間と基準値との差分値が算出され、その差分値が所定のしきい値を超える台車１９については異常が生じているものと診断される。なお、上記の差分値は、振動の収束時間と基準値とのずれ度合いを示す一例であり、差分値に代えて、振動の収束時間と基準値との比率等を用いてもよい。

この実施の形態２における鉄道車両１の全体構成、並びに診断装置２０Ａ及びデータ収集装置２０Ｂの構成は、実施の形態１と同じである。また、実施の形態２における診断装置２０Ａにおいて実行される振動データの収集処理の手順も、実施の形態１と同じである。

図１１は、実施の形態２における診断装置２０Ａにおいて実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。図１１を参照して、実施の形態２における診断装置２０Ａの診断部６２は、データ収集処理により収集された各台車の振動データ毎に、振動収束時間（レール継ぎ目通過時に生じた振動の収束時間）を算出する（ステップＳ２０５）。

次いで、診断部６２は、台車毎に算出された振動収束時間の平均値を算出する（ステップＳ２１０）。そして、診断部６２は、台車毎に算出された振動収束時間と、ステップＳ２１０において算出された基準値との差分値を算出する（ステップＳ２２０）。

続いて、診断部６２は、各台車の振動データの中に、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有るか否かを判定する（ステップＳ２３０）。なお、このしきい値は、正常な台車の車輪がレールの継ぎ目を通過した時に生じた振動の収束時間と、異常が生じている台車の車輪がレールの継ぎ目を通過した時に生じた振動の収束時間とを区別するために設定される値である。このしきい値についても、たとえば、台上試験や現車試験を通じて実際の損傷品の振動レベルに基づいて決定してもよいし、上記の基準値に基づいて決定してもよい。

そして、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有る場合には（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、診断部６２は、その振動データが収集された台車１９において異常が生じているものと診断する（ステップＳ２４０）。

以上のように、この実施の形態２では、車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過する時に生じた振動の収束時間が算出され、これを用いて異常診断が行なわれる。このように、この実施の形態２によっても、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じる振動を積極的に用いて異常診断を行なうことにより、鉄道車両１における異常診断の信頼性をより高めることができる。

［実施の形態３］
上記の実施の形態１，２では、振動センサ３２は、台車１９の台車枠に配置され、台車１９の振動を検出するものとしたが、振動センサ３２によって台車１９の軸箱の振動を検出し、台車１９における軸受の異常診断を行なうものとしてもよい。

図１２は、実施の形態３における台車１９の周辺の構成を示した図である。図１２を参照して、この実施の形態３では、振動センサ３２は、軸箱４２，４６に取付けられる。そして、この実施の形態３では、軸箱４２，４６内の軸受に異常が生じると、レールの継ぎ目やポイント部を車輪が通過する時に生じる振動が、正常な台車の振動に対して異なることを利用する。

この実施の形態３における鉄道車両１の全体構成、並びに診断装置２０Ａ及びデータ収集装置２０Ｂの構成は、実施の形態１，２と同じである。

図１３は、実施の形態３における診断装置２０Ａにおいて実行される振動データの収集処理の手順を示すフローチャートである。図１３を参照して、ステップＳ３１０，Ｓ３２０の処理は、それぞれ図７に示したステップＳ１０，Ｓ２０の処理と同じである。

ステップＳ３２０においてデータ収集指令が各データ収集装置２０Ｂへ送信されると、この実施の形態３における診断装置２０Ａの制御部５８は、データ収集指令に応じて各データ収集装置２０Ｂから送信されてくる各軸箱の振動データを通信部６０によって取得する（ステップＳ３３０）。そして、制御部５８は、各データ収集装置２０Ｂから取得された各軸箱の振動データ、及び当該診断装置２０Ａにおいて測定される各軸箱の振動データを記憶部５４に記憶する（ステップＳ３４０）。

図１４は、実施の形態３における診断装置２０Ａにおいて実行される異常診断処理の手順を示すフローチャートである。図１４を参照して、実施の形態３における診断装置２０Ａの診断部６２は、データ収集処理により収集された各軸箱の振動データ毎に、各軸箱の振動度のピーク値（レール継ぎ目通過時の振動）を算出する（ステップＳ４０５）。

次いで、診断部６２は、軸箱毎に算出された振動度のピーク値の平均値を算出する（ステップＳ４１０）。そして、診断部６２は、軸箱毎に算出された振動度のピーク値と、ステップＳ４１０において算出された基準値との差分値を算出する（ステップＳ４２０）。

続いて、診断部６２は、各軸箱の振動データの中に、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有るか否かを判定する（ステップＳ４３０）。このしきい値は、正常な車輪がレールの継ぎ目を通過する時の振動度のピーク値と、軸受に異常が生じている台車の車輪がレールの継ぎ目を通過する時の振動度のピーク値とを区別するために設定される値である。このしきい値についても、たとえば、台上試験や現車試験を通じて実際の損傷品の振動レベルに基づいて決定してもよいし、上記の基準値に基づいて決定してもよい。

そして、算出された差分値の大きさが所定のしきい値よりも大きい振動データが有る場合には（ステップＳ４３０においてＹＥＳ）、診断部６２は、その振動データが収集された軸箱を有する台車１９において異常が生じているものと診断する（ステップＳ４４０）。具体的には、その振動データが収集された軸箱内の軸受に異常が生じているものと判断する。

この実施の形態３によっても、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に生じる振動を積極的に用いて異常診断を行なうことにより、鉄道車両１における異常診断の信頼性をより高めることができる。

なお、特に図示しないが、この実施の形態３に対しても、台車の車輪がレールの継ぎ目やポイント部を通過した時の軸箱の振動度のピーク値に代えて、レールの継ぎ目やポイント部の通過時に軸箱に生じた振動の収束時間を用いて異常診断を行なってもよい。

今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１鉄道車両、１１～１８車両、１９台車、２０Ａ診断装置、２０Ｂデータ収集装置、３０車体、３２振動センサ、４０枕ばね、４２，４６軸箱、４４，４８軸ばね、５０，７０フィルタ、５２，７２Ａ／Ｄ変換器、５４，７４記憶部、５６ＧＰＳ受信機、５８，７６制御部、６０，７８通信部、６２診断部。

Claims

鉄道車両の異常診断装置であって、前記鉄道車両は複数の台車を含み、
前記複数の台車毎に設けられる複数の振動センサと、
前記複数の振動センサにより測定される前記複数の台車毎の振動データに基づいて、前記複数の台車における異常を診断する診断部とを備え、
前記診断部は、
前記振動データ毎に、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の度合いを示す振動パラメータを算出し、
算出された前記複数の台車毎の前記振動パラメータから、前記複数の台車における前記振動パラメータの基準値を算出し、
前記複数の台車毎に算出された各前記振動パラメータと前記基準値とのずれ度合いを算出し、
前記ずれ度合いが所定のレベルを超える台車において異常が生じているものと診断し、
前記振動パラメータは、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じた振動の収束時間である、鉄道車両の異常診断装置。
前記振動パラメータの基準値は、前記複数の台車毎に算出された前記振動パラメータの平均値である、請求項１に記載の鉄道車両の異常診断装置。
前記振動センサは、加速度センサ、音響センサ、超音波センサ、及びＡＥセンサのいずれかである、請求項１又は請求項２に記載の鉄道車両の異常診断装置。
前記複数の振動センサの検出値から所定の周波数帯域の信号を除去するフィルタをさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鉄道車両の異常診断装置。
鉄道車両の異常診断方法であって、
前記鉄道車両は、
複数の台車と、
前記複数の台車毎に設けられる複数の振動センサとを備え、
前記異常診断方法は、
前記複数の振動センサにより測定される前記複数の台車の振動データ毎に、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じる振動の度合いを示す振動パラメータを算出するステップと、
算出された前記複数の台車毎の前記振動パラメータから、前記複数の台車における前記振動パラメータの基準値を算出するステップと、
前記複数の台車毎に算出された各前記振動パラメータと前記基準値とのずれ度合いを算出するステップと、
前記ずれ度合いが所定のレベルを超える台車において異常が生じているものと診断するステップとを含み、
前記振動パラメータは、台車の車輪がレールの継ぎ目又はポイント部を通過する時に生じた振動の収束時間である、鉄道車両の異常診断方法。