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WO2013146502A1 - 鉄道車両用軸受の異常検知システム - Google Patents

鉄道車両用軸受の異常検知システム Download PDF

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Publication number
WO2013146502A1
WO2013146502A1 PCT/JP2013/057982 JP2013057982W WO2013146502A1 WO 2013146502 A1 WO2013146502 A1 WO 2013146502A1 JP 2013057982 W JP2013057982 W JP 2013057982W WO 2013146502 A1 WO2013146502 A1 WO 2013146502A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
bearing
portable information
information terminal
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/057982
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大江展希
糸見正二
高田声一
伊藤浩義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012134533A external-priority patent/JP2013257265A/ja
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to US14/386,431 priority Critical patent/US20150057956A1/en
Priority to CN201380015625.9A priority patent/CN104185782A/zh
Priority to EP13770004.3A priority patent/EP2833115A4/en
Publication of WO2013146502A1 publication Critical patent/WO2013146502A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/04—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C2205/00—Indexing scheme relating to group G07C5/00
    • G07C2205/02—Indexing scheme relating to group G07C5/00 using a vehicle scan tool

Definitions

  • the present invention relates to an abnormality detection system for a railway vehicle bearing that detects an abnormality of an axle bearing in the railway vehicle.
  • thermo label whose color changes with a rise in temperature is attached to an axle bearing, and an operator visually confirms the color of the thermo label when the vehicle is stopped.
  • a temperature sensor is provided on an axle bearing, and a detection signal is transmitted wirelessly and monitored by a driver's seat monitor (for example, Patent Document 1).
  • an axle bearing is equipped with a temperature sensor and a vibration sensor and an IC tag for recording the detection result, and a tag reader is provided beside the track to read the recorded content of the IC tag when passing through the vehicle (for example, Patent Document 2).
  • the abnormality detection system of Patent Document 1 is excellent in that an abnormality of an axle bearing can be monitored at the driver's seat while the vehicle is traveling.
  • the detection of the bearing abnormality is not necessary to be monitored during traveling, and it is sufficient only to perform the maintenance when the vehicle is stopped. Therefore, although this abnormality detection system has an excessive and expensive system configuration as compared with necessity, abnormality determination is performed only by temperature, and thus the accuracy of abnormality detection is still insufficient.
  • An object of the present invention is to provide a railway capable of accurately and easily knowing the rotational speed at the time of vibration detection of each axle bearing for accurately determining an abnormality of each axle bearing in each vehicle of a train. It is to provide an abnormality detection system for a vehicle bearing.
  • An abnormality detection system for a railway vehicle bearing is a member 4 that is installed on or supports a plurality of axle bearings 3 in at least one vehicle 2 of a train 1 in a row of trains.
  • a plurality of data loggers each of which detects a vibration of the axle bearing 3 and records the detected vibration detection data, and vibration detection by the detection / recording means 12
  • a plurality of data loggers 5 having wireless communication means 13 for receiving a recording start command for starting data recording, and the plurality of axle bearings in the train 1 or the at least one vehicle 2 or a carriage on which the vehicle 2 is installed. 6 is substantially the same as each data logger 5 corresponding to any two or more axle bearings 3 of the plurality of axle bearings 6.
  • a simultaneous recording start command means 22 transmits a recording start command wirelessly to.
  • each data logger 5 since the vibration detection data of each axle bearing 3 is recorded in the data logger 5, vibration detection data collected over a certain period of time can be obtained. Yes.
  • each data logger 5 has a wireless communication means 13, and the simultaneous recording start command means 22 performs the above-described one of the trains 1.
  • a recording start command is simultaneously transmitted to each data logger 5.
  • the data loggers 5 of all the axle bearings 3 are simultaneously instructed to start recording, and the rotational speeds of all the axle bearings 3 become equal values during the detection and recording.
  • This rotational speed can be obtained by calculating based on the wheel diameter of each vehicle 2 if the traveling speed of the vehicle 2 is known. Therefore, it is possible to easily acquire each bearing rotation number for analyzing the vibration detection data.
  • the data logger 5 may be detachable from the axle bearing 3 or a member that supports the axle bearing 3.
  • the vibration detection for judging the abnormality of the axle bearing 3 does not always have to be performed. For example, it is sufficient to detect the vibration on the maintenance premises after one day of business travel. For this reason, by making the data logger 5 detachable and using it alternately for detecting the abnormality of the axle bearing 3 in a large number of trains 1, the required number of data loggers 5 is small.
  • the wireless communication unit 13 of the data logger 5 transmits the vibration detection data recorded by the detection / recording unit 12. If the wireless communication means 13 transmits vibration detection data, the vibration detection data of each data logger 5 arranged with respect to the axle bearing 3 provided in a large number of trains 1 in one row approaches the data logger 5 and is connected by wiring. Without being collected, the workability of the inspection is improved.
  • Relay means 20 may be provided.
  • the detection signal of the data logger 5 may be transmitted to the server for analysis by a portable information terminal.
  • the portable information terminal is a general-purpose portable information terminal having an operation system capable of installing at least one application program and a screen display device such as a smartphone or a tablet-type terminal.
  • the vibration detection data and the number of rotations recorded in the data logger 5 are transmitted to the server and the result of analyzing the vibration detection data by the server is received. It is assumed that the terminal side processing software 50 to be displayed on the screen display device is included.
  • the vibration detection data recorded in each data logger 5 can be analyzed by using the analysis function of a high-function server, and a highly accurate abnormality can be determined.
  • the general-purpose portable information terminal 71 it is possible to transmit vibration detection data to a remote server using a public telephone line network or a general computer communication network.
  • the communication between the portable information terminal 71 and the data logger 5 can use the wireless LAN function provided in the portable information terminal 71.
  • the mobile information terminal 71 may perform analysis of the detection signal of the data logger 5. That is, the abnormality detection system for a railway vehicle bearing includes a general-purpose portable information terminal 71 having an operation system capable of installing at least one application program and a screen display device, and is installed in the portable information terminal 71. As one of the application programs, a data processing program 34 that analyzes vibration detection data recorded in the data logger 5 and determines whether or not there is an abnormality may be provided.
  • a personal computer 71A is provided, and the personal computer 71A may have a data processing program 34B that analyzes the vibration detection data recorded by the data logger 5 and determines whether there is an abnormality. .
  • the personal computer 71A When the personal computer 71A is made to analyze, it is possible to perform everything from reading the vibration detection data of the data logger 5 to the analysis with the device at hand without performing communication via a public telephone line or the like.
  • the data processing program 34B specifies the vibration frequency caused by the axle bearing 3 from the rotation speed of the axle bearing 3 when the vibration is detected by the data logger 5 and the vibration detection data, for example. It may be frequency analysis software that identifies the cause. If the frequency analysis software is used, it is possible to easily identify the abnormal part of the axle bearing 3 and the cause of the abnormality.
  • FIG. 1 An abnormality detection system for a railway vehicle bearing according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a data logger 5 that detects and records vibration of the axle bearing 3 is detachably attached to an axle box 4 that supports the axle bearing 3 of each vehicle 2 of the train 1.
  • the data logger 5 is attached to all the axle bearings 3 of the train 1.
  • the axle box 4 is installed on the carriage 6 of the vehicle 2.
  • the axle bearing 3 is composed of a double row tapered roller bearing in which rolling elements 9 are interposed between the inner ring 7 and the outer ring 8.
  • the outer ring 8 is installed, and the shaft end of the axle 10 is fitted to the inner periphery of the inner ring 7.
  • the end face of the axle 10 is covered with a front cover 11, and the axle bearing 3 cannot be seen from the outside, but in FIG. 1, the axle bearing 3 is shown as being exposed for convenience of illustration.
  • the structure for attaching the data logger 5 to the axle box 4 may be, for example, a structure in which a permanent magnet (not shown) is provided on the data logger 5 and the data logger 5 is attracted to the outer surface of the axle box 4 by magnetic force.
  • the data logger 5 may be provided with a fitting hole (not shown), and the data logger 5 may be fitted in a press-fitted state or bolted. Since the data logger 5 is attached and detached every time the train 1 is inspected, it is preferable that the data logger 5 can be attached and detached as easily as possible.
  • the data logger 5 is attached to the axle box 4 in this example, but may be attached to the axle bearing 3.
  • the data logger 5 is a wireless communication type vibration meter data logger.
  • the data logger 5 detects a vibration and records the detected vibration detection data and a wireless communication unit 13. And a wired communication means 19 and a power source (not shown) such as a battery.
  • the detection / recording means 12 includes a vibration sensor 14 and a data recording means 15 such as a memory for recording vibration detection data of the vibration sensor 14.
  • the vibration sensor 14 includes an acceleration pickup or the like. In the detection / recording means 12, the vibration detection by the vibration sensor 14 and the start and end of recording by the data recording means 15 can be operated by signals from the outside.
  • the wireless communication unit 13 communicates wirelessly with an external device such as the data logger communication device 21 with respect to the wireless communication unit 13 by radio, infrared rays, or the like. By this communication, the operation of the detection / recording unit 12 and the recording data are recorded.
  • a means for performing transmission In this example, it has a wireless communication function.
  • the wireless communication means 13 is preferably adapted to a general near field communication standard such as Bluetooth (registered trademark).
  • the wireless communication means 13 includes a recording start command response unit 16, a recording end command response unit 17, and a recording data transmission unit 18.
  • the recording start command responding unit 16 When the recording start command responding unit 16 receives the recording start command transmitted from the data logger communication device 21, the recording start command corresponding unit 16 starts vibration detection by the vibration sensor 14 and recording of the vibration detection data by the data recording unit 15. Further, when receiving a new recording start command, the recording start command corresponding unit 16 erases the data recorded in the data recording unit 15 and records new vibration detection data.
  • the recording end command responding unit 17 When the recording end command responding unit 17 receives the recording end command transmitted from the data logger communication device 21, the recording end command corresponding unit 17 ends the vibration detection by the vibration sensor 14 and the recording of the vibration detection data by the data recording unit 15.
  • the wireless communication means 13 is not provided with the recording end command responding unit 17 but is provided with a timer (not shown) or the like, and after the start of vibration detection, the vibration detection and the detection data are recorded for a certain detection time. You may do it.
  • the fixed detection time is, for example, about 1 minute, or several tens of seconds to several minutes.
  • the recorded data transmission unit 18 is a means for transmitting the vibration detection data recorded in the data recording means 15 in response to a request signal from the data logger communication device 21.
  • the wired communication means 19 is means for connecting to an external device by wiring, and communication between the insertion connection terminal conforming to the USB standard and the like, and the insertion connection terminal, the detection / recording means 12 and the wireless communication means 13. And interface means for
  • the relay means 20 is provided for each vehicle 2, and the vibration of the data logger 5 of each vehicle 2 is provided.
  • the detection data is aggregated by the relay unit 20 and transmitted from the relay unit 20 to the data logger communication device 21.
  • the transmission of the recording start command and the recording end command from the data logger communication device 21 is also distributed to each data logger 5 via the relay unit 20. Transmission of the recording start command from the data logger communication device 21 to all the data loggers 5 of all the vehicles 2 of the train 1 is performed simultaneously.
  • the relay unit 20 is a wireless communication device for relay that enables wireless communication with each data logger 5 and wireless communication with the data logger communication device 21. This communication is performed with a stronger radio wave intensity than the communication with the data logger 5.
  • the data logger communication device 21 is a device capable of wireless communication with the data logger 5 directly or via the relay means 20.
  • a computer such as a personal computer for analysis is used for analysis.
  • a general-purpose portable information terminal device such as a smartphone or a dedicated device serving as a parent device for a plurality of data loggers 5.
  • the data logger communication device 21 includes simultaneous recording start command means 22, simultaneous recording end command means 23, and data receiving means 24.
  • the simultaneous recording start command means 22 simultaneously transmits a command for starting vibration detection and recording of the vibration detection data to all the data loggers 5 of all the vehicles 2 of the train 1.
  • the simultaneous recording end command means 23 simultaneously transmits a command to end vibration detection and recording of the vibration detection data to all the data loggers 5 of all the vehicles 2 of the train 1.
  • the data receiving means 24 is means for receiving recorded vibration detection data from all the data loggers 5 of all the vehicles 2 on the train 1. The vibration detection data is received sequentially, for example, one by one in the data logger 5, and when the relay means 20 is provided, the data reception is sequentially performed for each relay means 20.
  • the data logger communication device 21 When the data logger communication device 21 is an analysis computer or a portable information terminal, the data logger communication device 21 has an analysis unit 25 that analyzes the received vibration detection data. In the case of a portable information terminal, instead of providing the analyzing means 25, it may have a function of transmitting the received vibration detection data to the server.
  • vibration detection data of each axle bearing 3 is recorded in the data logger 5
  • vibration detection data collected over a certain period of time can be obtained.
  • Good abnormality detection can be performed.
  • Each data logger 5 has a wireless communication means 13, and the simultaneous recording start command means 22 is used to record one train 1.
  • a recording start command is simultaneously transmitted to each data logger 5.
  • the data loggers 5 of all the axle bearings 3 are simultaneously instructed to start recording, and the rotational speeds of all the axle bearings 3 become equal values during the detection and recording.
  • This rotational speed can be found by calculating based on the wheel diameter of each vehicle 2 if the traveling speed of the vehicle 2 is known. For this reason, it is possible to easily acquire each bearing rotational speed for analyzing the vibration detection data.
  • the data logger 5 Since the data logger 5 is detachable from the axle box 4 as described above, the following advantages are obtained. That is, it is not always necessary to detect the vibration for determining the abnormality of the axle bearing 3. For example, it is sufficient to detect the vibration by running the train 1 on the maintenance premises after finishing the business trip for one day. For this reason, by making the data logger 5 detachable and using it alternately for detecting the abnormality of the axle bearing 3 in a large number of trains 1, the required number of data loggers 5 is small. That is, the number of data loggers 5 is sufficient only for the number of axle bearings 3 of one train 1.
  • the wireless communication means 13 of the data logger 5 can transmit the vibration detection data recorded by the detection / recording means 12. Therefore, it is possible to collect the vibration detection data of each data logger 5 arranged for the axle bearings 3 provided in a row of trains 1 without approaching the data logger 5 and connecting them by wiring. Improves.
  • the relay means 20 is provided for receiving, collecting and transmitting the vibration detection data transmitted from the wireless communication means 13 of the data logger 5 for each vehicle 2.
  • the relay means 20 for each train 1 the communication means 13 that needs to emit radio waves far away is only the relay means 20. Thereby, it is possible to read the recording signal of the data logger 5 of each axle bearing 3 of the train 1 in one place while suppressing necessary facilities.
  • FIG. 4 shows an abnormality detection system according to the second embodiment of the present invention.
  • the matters other than those specifically described are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, and a duplicate description is omitted.
  • the recording start command for the data logger 5 is simultaneously wirelessly issued from the data logger communication device 21 to all the data loggers 5 in all the vehicles 2 of the train 1.
  • the vibration detection data recorded by the data logger 5 is received by the portable information terminal 71 by wire without using wireless communication. Therefore, in this embodiment, the vibration detection data is read from the data logger 5 by the portable information terminal 71 that is different from the data logger communication device 21 that transmits the recording start command.
  • the vibration detection data recorded by the data logger 5 is sent to the portable information terminal 71 via the wiring 29 by the wired communication means 19 (FIG. 1) such as a USB terminal of the data logger 5.
  • the portable information terminal 71 sends the received vibration detection data to the server 31 via a communication line network 33 such as a public telephone line network or a computer network, and the server 31 performs analysis such as FFT analysis (fast Fourier analysis) of the vibration detection data. I do. Analysis results such as the presence or absence of abnormality of the axle bearing 3 are returned from the server 31 to the portable information terminal 71.
  • the portable information terminal 71 displays the returned analysis result on the screen 71a.
  • the server 31 is configured such that a communication server 31a and an analyzer 31b, which is a computer that performs FFT analysis, are connected via a local area network 32.
  • These communication server 31a and analyzer 31b may be configured by a single computer.
  • the vibration detection data is analyzed by the server 31.
  • the data processing software for analysis is downloaded from the server 31 by the portable information terminal 71, and the vibration detection data is analyzed by the portable information terminal 71. You may do it.
  • the means for communication with the data logger 5 in the portable information terminal 71 is not shown.
  • the data processing software 34 and the specification data 35 of the axle bearing 3 to be inspected are downloaded from the server 31 to the portable information terminal 71, and the detection data detected by the data logger 5 is stored in the portable information terminal 71. Data is internally processed and displayed on the screen 71a.
  • the portable information terminal 71 is a smart phone, a tablet, or the like and does not necessarily have a telephone function, but can be connected to the server 31 via a wide-area communication network 33 such as a telephone network or the Internet, and An information processing apparatus having an OS (operation program) 49 that can download and install a program.
  • a smart phone says what provided the telephone function among the definitions of said portable information terminal device 71.
  • the communication line network 33 is a line network capable of mobile communication.
  • the data processing software 34 is a program and data for causing the portable information terminal 71 to perform data processing for the inspection of the axle bearing 3, and is an application program executed on the OS (operation program) of the portable information terminal 71 It is.
  • the data processing software 34 constitutes the analysis means 25 (FIG. 1), and is downloaded from the server 31 to the portable information terminal 71 to the portable information terminal 71 via the communication network 33 and installed.
  • the data processing software 34 performs a frequency analysis of the bearing vibration detection data, detects the vibration level, compares it with a threshold value, and if it exceeds the threshold value, determines that there is an abnormality and the screen 71a of the portable information terminal 71 has an abnormality.
  • a processing function is provided to display that there is no abnormality when it is less than the threshold value and display on the screen 71a that there is no abnormality.
  • the data processing software 34 determines that it is abnormal when the condition determined by the comparison of the processing results over time is within the threshold value, and the determination result is stored in the mobile phone. You may make it display on the screen 71a of the information terminal device 71. FIG.
  • the specification data 35 of the axle bearing 3 includes, for example, the number of rolling elements, the diameter of the rolling elements, the pitch circle diameter of the rolling elements, and the inner and outer ring raceway diameters.
  • the model number of the axle bearing 3 is a number determined for each specification of the axle bearing 3 or a number determined for each of the axle bearings 3. Used.
  • the server 31 is an information processing apparatus that accumulates the data processing software 34 and the specification data 35 for each model number of the axle bearing 3 via the communication network 33 and distributes the data by accessing the portable information terminal 71.
  • the server 31 may be a dedicated server used for the railway vehicle bearing abnormality detection system or may have a function of distributing various application programs and data unrelated to the abnormality detection system. .
  • the server 31 includes a communication processing unit 51, a storage unit (not shown) that stores the data processing software 34, and a database 55 about the specifications of the axle bearing 3.
  • the communication processing unit 51 includes a communication control unit 52 and a data distribution unit 53.
  • the communication processing unit 51 is a unit that establishes communication and performs various control related to communication in response to access from the portable information terminal 71 via the communication line network 33.
  • the data distribution means 53 is means for distributing the data processing software 34 and the specification data 35 of the axle bearing 3 in response to an access from the portable information terminal 71.
  • the data distribution means 53 may distribute the data processing software 34 only when the dedicated number assigned to each data logger 5 is correctly input from the portable information terminal device 71.
  • the database 55 includes a database management system (not shown) that can be searched by access from the portable information terminal 71 and data storage means.
  • the search item 56 has names classified hierarchically for the axle bearings 3. is doing.
  • the search item 56 is classified into a hierarchy divided into tapered roller bearings, cylindrical roller bearings, and other types of bearings, a hierarchy classified according to size, presence / absence of seals, and a hierarchy classified according to seal types.
  • the search item 56 may have a plurality of types of hierarchies having different types of sections.
  • the specification data 35 for one model number as the lowest layer is provided as a file.
  • the database 55 can extract a plurality of specification data 35 as folders of various levels.
  • the data distribution means 53 can distribute a plurality of specification data 35 extracted from the database 55 as a folder.
  • the server 31 may include processing result storage means 57 for storing the processing results processed by the data processing software 34 of the portable information terminal 71 in addition to the above means.
  • the processing result storage means 57 is provided as a database, for example, and may be configured to store together with the specification data 35 processed by the data processing software 34, the data obtained from the data logger 5, the identification data of the portable information terminal 71, and the like.
  • the data processing software 34 has a function of comparing a plurality of the processing results, a function of storing the processing results in the processing result storage means 57 of the server 31, and a search from the processing result storage means 57 under appropriate search conditions. Then, it may have a function of downloading stored processing results.
  • the portable information terminal 71 may compare the plurality of processing results using the comparison function. By comparing a plurality of processing results, it is possible to perform more appropriate inspection and evaluation of the inspection results.
  • the configuration of the portable information terminal 71 will be specifically described.
  • the portable information terminal 71 is a smartphone, a tablet, or the like.
  • the screen display device 41 is a means for displaying an image on a screen 71a such as a liquid crystal.
  • the manual input means 42 is means for the operator to input manually (interface for input by the operator), and touches a hardware keyboard for inputting characters and numbers, or a finger or a touch pen on the screen 71a. It consists of a software keyboard that enables input.
  • the communication control unit 43 is a unit that performs various processes for communicating with the server 31 via the communication line network 33.
  • the connection interface 44 is an interface for connecting the portable information terminal 71 and other devices. In this embodiment, the connection interface 44 is composed of the micro USB standard plug-in connection terminal, its input / output processing circuit and software. .
  • the input information storage unit 45 is a unit that stores the detection data of the data logger 5 input via the server 31, the manual input unit 42, and the connection interface 44.
  • the data processing software 34 is input to the input information storage means 45 and installed so that it can be executed.
  • specification data (specification data) 35 downloaded from the server 31 is a specification comprising hierarchical folders.
  • the data group 46 is stored.
  • the detection data storage unit 47 of the input information storage unit 45 stores detection data obtained from the data logger 5, and the input data storage unit 48 stores various data input from the manual input unit 42, such as a bearing rotational speed. Is memorized.
  • the portable information terminal 71 is a smartphone. First, the portable information terminal 71 accesses the server 31 and receives the specification data (also referred to as “internal data”) of the bearing to be inspected and the data processing software 34 from the server 31. The server 31 transmits to the portable information terminal 71 data on the specification of the bearing to be inspected and data processing software 34 which is an application program necessary for inspection.
  • specification data also referred to as “internal data”
  • data processing software 34 from the server 31.
  • the server 31 transmits to the portable information terminal 71 data on the specification of the bearing to be inspected and data processing software 34 which is an application program necessary for inspection.
  • the portable information terminal 71 calculates the frequency of each part of the bearing (inner ring, outer ring, rolling element, cage) from the rotational speed of the bearing input from the manual input means 42.
  • the calculation of the frequency of each part (inner ring, outer ring, rolling element, cage) of this bearing and display of the guidance screen 71a for inputting the rotational speed for the calculation are performed by the data processing software 34.
  • the portable information terminal 71 receives bearing vibration detection data from the data logger 5 and performs FFT analysis (frequency analysis) of the bearing vibration detection data by the data processing software 34. Detect the vibration level of the frequency. That is, vibration level numerical data is obtained. The detected vibration level is compared with each threshold value. When the detected vibration level exceeds the threshold value, it is determined that there is an abnormality, and the screen 71a is displayed to indicate that there is an abnormality in any part that exceeds the threshold value (any one of the aforementioned inner ring, outer ring, rolling element, and cage). When each detected vibration level does not exceed the threshold value, it is determined that the bearing is not abnormal, and a display indicating that there is no abnormality is displayed on the screen 71a by characters, pictograms, symbols, or the like.
  • FFT analysis frequency analysis
  • the condition determined by the comparison of the processing results over time even within the threshold means, for example, that the numerical data that is the processing result of a plurality of detection data is within the threshold.
  • the set reference value is exceeded continuously or frequently (that is, when a predetermined number or more is exceeded among the plurality of times).
  • the reference value is a value that can be determined as abnormal if the numerical data that is the processing result of the detection data exceeds once, but cannot be determined abnormal, but if it exceeds continuously or frequently as described above .
  • the general-purpose portable information terminal 71 is used as data processing and result display means as described above, and the data processing software 34 and the specification data 35 of the axle bearing 3 are downloaded from the server 31. . Therefore, the operating state of the axle bearing 3 can be simply inspected by using the portable information terminal device 71 such as a smartphone or a tablet that is generally popular only by preparing the data logger 5.
  • the axle bearing 3 is a rolling bearing
  • the operating state of the rolling bearing can be detected by detecting vibration with the data logger 5 because the operating state appears as vibration or temperature.
  • the data logger 5 detects vibration.
  • the data logger 5 may detect both vibration and temperature. If the data processing software 34 detects both vibration and temperature, the abnormality can be determined with higher accuracy. Furthermore, other conditions may be detected in addition to or instead of the temperature.
  • the communication between the portable information terminal 71 and the server 31 may be performed directly from the portable information terminal 71 to the communication network 33 such as a telephone network outside the premises, but the communication outside the premises via a local LAN or the like. You may make it connect to the server 31 from the circuit network 33.
  • the communication network 33 such as a telephone network outside the premises, but the communication outside the premises via a local LAN or the like. You may make it connect to the server 31 from the circuit network 33.
  • the data processing software 34 instead of downloading the data processing software 34 from the server, it is input from a portable storage medium (not shown) such as a USB memory or an SD card, and the portable information terminal It may be installed in the vessel 21A.
  • a portable storage medium such as a USB memory or an SD card
  • FIG. 6 shows an example different from FIG. 5 of the analysis processing in the portable information terminal 71 of the abnormality detection system according to the second embodiment.
  • the data processing software 34 ⁇ / b> A and the bearing use database 55 stored in the server 31 are not for transmission to the portable information terminal 71 but for processing in the server 31.
  • the server 31 includes request response means 53A that is a means for responding to a request from the portable information terminal 71 as part of the communication processing means 51 or independently of the communication processing means 51,
  • the request response means 53A causes the data processing software 34A to perform data processing in response to the data processing request from the portable information terminal 71.
  • This processing result is returned to the portable information terminal 71 by the processing result return means 54.
  • the server 31 stores terminal-side processing software 50 as software to be distributed to the portable information terminal 71, and the request response means 53A responds to a transmission request from the portable information terminal 71 by the terminal side.
  • the processing software 50 is transmitted to the portable information terminal 71.
  • the data processing software 34A performed by the server 31 is also configured to perform, for example, FFT analysis (frequency analysis) and detect the vibration level of the frequency of each part of the bearing from the FFT analysis result.
  • the terminal-side processing software 50 may be read into the portable information terminal 71 from the portable storage device 73 (FIG. 8) as in the fourth embodiment.
  • the terminal-side processing software 50 is software such as processing for transmitting the detection data detected by the data logger 5 and supplied to the portable information terminal 71 to the server 31 and causing the server 31 to perform data processing.
  • the terminal-side processing software 50 is installed in the portable information terminal device 71, that is, in an executable state, so that the detected data transmission unit 61, the processing result display unit 63, and the abnormality determination unit are installed in the portable information terminal device 71.
  • 62 is constituted.
  • a transmission request for the terminal-side processing software 50 is sent from the portable information terminal 71 to the server 31.
  • the server 31 transmits the terminal-side processing software 50 to the portable information terminal device 71.
  • the portable information terminal 71 installs the downloaded terminal-side processing software 50 and puts it into an executable state.
  • the rotational speed data may be data input from the manual input means 42 or data obtained from a rotation detector (not shown).
  • the server 31 processes the received detection data by the data processing software 34A using the specification data 35 for each model number and the rotation speed, and returns the processing result to the portable information terminal 71 by the processing result return means 54. .
  • the portable information terminal 71 displays the returned processing result on the screen 71a.
  • the detection data is processed by the server 31, it is necessary to transmit the detection data from the portable information terminal 71.
  • the server 31 is significantly faster than the portable information terminal 71. Therefore, the detection data can be processed at high speed using the high-speed processing function, and more detailed and accurate diagnosis can be performed by performing advanced processing. Other effects are the same as those of the analysis processing described above.
  • the portable information terminal 71 may store processing results processed by the data processing software 34A and compare a plurality of processing results. The comparison of the processing results is performed by the terminal side processing software 50, that is, by the abnormality determination means 62.
  • numerical data is obtained as a processing result by the data processing, and the numerical data exceeds a threshold value determined for each model number or is within a threshold value. Is determined to be abnormal when a condition determined by comparison of processing results over time is satisfied, and the determination result is displayed on the screen of the portable information terminal 71 by the processing result display means 63 or the like. Also good.
  • FIG. 7 shows an abnormality detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • the abnormality detection system according to the present embodiment includes a personal computer 71A instead of the portable information terminal in the abnormality detection system according to the second embodiment. That is, the personal computer 71A receives the vibration detection data recorded by the data logger 5 by wire without using wireless communication. The vibration detection data recorded by the data logger 5 is sent to the personal computer 71A via the wiring 29 by the wired communication means 19 (FIG. 1) such as a USB terminal of the data logger 5. The personal computer 71A analyzes the received vibration detection data and displays the analysis result on the screen 71Aa.

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Description

鉄道車両用軸受の異常検知システム 関連出願
　本出願は、２０１２年３月２８日出願の特願２０１２－０７２８６４および２０１２年６月１４日出願の特願２０１２－１３４５３３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、鉄道車両における車軸軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受の異常検知システムに関する。
　鉄道車両においては、その車軸軸受に異常が発生した場合、車両の運転を停止するなどの処置が必要である。そのため、従来、温度上昇に伴って色が変化するサーモラベルを車軸軸受に貼り、車両停止時に作業員が目視によりサーモラベルの色を確認する方法が採られることがある。しかし、サーモラベルでは確実な異常発生を検出することが難しい。
　このような課題を解消したものとして、車軸軸受に温度センサを設け、その検出信号をワイヤレスで送信して運転席のモニタで監視するものが提案されている（例えば、特許文献１）。
　また、車軸軸受に温度センサおよび振動センサとその検出結果を記録するＩＣタグとを装備し、タグリーダを線路脇に設けて車両通過時にＩＣタグの記録内容を読み出すものが提案されている（例えば、特許文献２）。
特開平１０－２１７９６４号公報 特開２００５－３０５８９号公報
　特許文献１の異常検知システムは、車両の走行中に車軸軸受の異常を運転席でモニタできる点で優れている。しかし、軸受異常の検出は、走行中にモニタする程の必要性はなく、車両停止時の保守時に行うだけでも十分である。したがって、この異常検知システムは必要性に比べてシステムの構成が過剰で高価になるにもかかわらず、温度のみで異常判定を行うため、異常検出の精度が今一つ不十分である。
　特許文献２の異常検知システムは、振動検出を異常判定に用いるため、軸受異常の判定の精度が高められる。しかし、線路脇に軸受異常の検出のみの目的でタグリーダを設置することは、過剰な設備となる。また、振動検出データで異常判定を行う場合、周波数分析等を行うために、軸受回転数（＝回転速度）を正確に知ることが必要であるが、振動検出時の回転数を求めることが難しい。
　この発明の目的は、列車の各車両における各車軸軸受の異常を精度良く判断でき、またその判断を行うための各車軸軸受の振動検出時の回転数を正確にかつ簡単に知ることができる鉄道車両用軸受の異常検知システムを提供することである。
　以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の一構成にかかる鉄道車両用軸受の異常検知システムは、１列の編成の列車１の少なくとも１つの車両２における複数の車軸軸受３にそれぞれ設置されまたは前記車軸軸受３を支持する部材４に設置された複数のデータロガーであって、各データロガーは、前記車軸軸受３の振動を検出しその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段１２およびこの検出・記録手段１２による振動検出データの記録を開始させる記録開始指令を受信するワイヤレス通信手段１３を有する複数のデータロガー５と、前記列車１もしくは前記少なくとも１つの車両２における前記複数の車軸軸受、または前記車両２を設置する台車６における複数の車軸軸受のうちの任意の２つ以上の車軸軸受３にそれぞれ対応する各データロガー５にほぼ同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段２２とを備える。
　この構成によると、各車軸軸受３の振動検出データをデータロガー５に記録しておくため、ある程度の時間に渡って纏まった振動検出データを得ることができ、その解析により精度の良い異常検出が行える。振動検出データの解析のためには、軸受回転数を認識している必要があるが、各データロガー５はワイヤレス通信手段１３を有し、同時記録開始指令手段２２により１列の列車１の前記各データロガー５に同時に記録開始指令が送信される。そのため、全ての車軸軸受３のデータロガー５が、同時に記録開始指令されることになり、その検出および記録を行っている間の全ての車軸軸受３の回転数が等しい値となる。この回転数は、車両２の走行速度が分かれば、各車両２の車輪径をもとに計算することで求められる。そのため、振動検出データを解析するための各軸受回転数も簡単に、取得できる。
　前記データロガー５は、前記車軸軸受３またはこの車軸軸受３を支持する部材に対して着脱自在であっても良い。
　車軸軸受３の異常判断のための振動検出は、常に行う必要がなく、例えば、１日の営業走行を終えた後に保守用の構内で検出すれば足りる。このため、データロガー５を着脱自在とし、多数の列車１における車軸軸受３の異常検出に交代して用いるようにすることで、データロガー５の必要個数が僅かで済む。
　好ましくは、前記データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３が、前記検出・記録手段１２で記録した振動検出データを送信する。ワイヤレス通信手段１３が振動検出データを送信すれば、１列の列車１に多数設けられる車軸軸受３に対して配置された各データロガー５の振動検出データを、データロガー５に近づいて配線接続することなく、収集することができ、検査の作業性が向上する。
　好ましい実施形態において、さらに、前記車両２ごとに設けられた中継手段であって、前記車両２における前記データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３から送信された振動検出データを受信し集約して送信する中継手段２０を設けても良い。
　使用可能な電波の強度が法規上で定められていることや、ワイヤレス通信手段１３の大形化，高額化の回避のために、列車１に多数備えられる全ての車軸軸受３のデータロガー５のワイヤレス通信手段１３につき、１箇所で受信可能な電波強度のものとすることは難しい。これにつき、列車１毎に中継手段２０を設けることで、遠くまで電波を飛ばすことが必要な通信手段は前記中継手段２０だけで済む。これにより、必要設備を抑えながら、１か所に集約して列車１の各車軸軸受３のデータロガー５の記録信号を読み取り可能とできる。
　好ましい実施形態では、携帯情報端末器でデータロガー５の検出信号をその解析用のサーバへ送信するようにしても良い。前記携帯情報端末器は、例えばスマートフォンやタブレット型の端末のような、少なくとも１つのアプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末器とする。この携帯情報端末器にインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガー５に記録された振動検出データおよび回転数をサーバへ送信しかつ前記サーバにより前記振動検出データを解析した結果を受信して前記画面表示装置に表示させる端末側処理ソフトウェア５０を有するものとする。
　この構成の場合、高機能なサーバの解析機能を利用して、各データロガー５に記録された振動検出データを解析でき、精度の良い異常判断が行える。また、汎用の携帯情報端末器７１を用いることで、公衆電話回線網や一般のコンピュータ通信網を用いて遠隔地のサーバへ振動検出データを送信することが可能となる。携帯情報端末器７１とデータロガー５との間の通信は、携帯情報端末器７１に備えられた無線ＬＡＮ機能が利用できる。
　携帯情報端末器７１でデータロガー５の検出信号の解析まで行うようにしても良い。すなわち、この鉄道車両用軸受の異常検知システムは、少なくとも１つのアプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末器７１を備え、この携帯情報端末器７１にインストールされた前記アプリケーションプログラムの一つとして、前記データロガー５に記録された振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理プログラム３４を有するようにしても良い。
　携帯情報端末器の近年の高機能化や将来の更なる高機能化により、携帯情報端末器で振動検出データの解析まで行うことが実現できる。
　好ましい実施形態では、パーソナルコンピュータ７１Ａを備え、このパーソナルコンピュータ７１Ａに、前記データロガー５で記録された前記振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理プログラム３４Ｂを有するようにしても良い。
　パーソナルコンピュータ７１Ａに解析させるようにした場合、公衆電話回線等で通信を行うことなく、手元の機器でデータロガー５の振動検出データの読み込みから解析までを全て行うことができる。
　前記データ処理プログラム３４Ｂは、例えば、前記データロガー５で振動検出を行ったときの前記車軸軸受３の回転数と、前記振動検出データとから、前記車軸軸受３に起因する振動周波数を特定し振動原因を特定する周波数分析ソフトウェアであっても良い。周波数分析ソフトウェアを用いると、車軸軸受３の異常箇所や異常発生原因を特定が容易に行える。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
第１の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムの概念構成を示すブロック図である。 図１の異常検知システムの検出対象となる車軸軸受に対するデータロガーの配置形態例を示す斜視図である。 図１の異常検知システムの検出対象となる車軸軸受の断面図である。 第２の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムの概略構成図である。 図４の異常検知システムの概略ブロック図である。 図４の異常検知システムの変形例の概略ブロック図である。 第３の実施形態に係る鉄道車両用軸受の異常検知システムの概略構成図である。
　この発明の第１の実施形態にかかる鉄道車両用軸受の異常検知システムを、図１ないし図３と共に説明する。図１に示すように、列車１の各車両２の車軸軸受３を支持する軸箱４に、車軸軸受３の振動を検出して記録するデータロガー５を着脱自在に取付ける。データロガー５は、列車１の全ての車軸軸受３に対して取付ける。軸箱４は、車両２の台車６に設置されている。
　車軸軸受３は、詳しくは、図３に一例を示すように、内輪７と外輪８との間に転動体９を複列に介在させた複列の円すいころ軸受からなり、軸箱４内に外輪８が設置されて、内輪７の内周に車軸１０の軸端が嵌合する。車軸１０の端面は前カバー１１で覆われていて、車軸軸受３は外部からは目視できないが、図１では図示の便宜上、車軸軸受３を露出させたように示している。
　データロガー５を軸箱４に取付ける構造は、例えばデータロガー５に永久磁石（図示せず）を設け、軸箱４の外面にデータロガー５を磁力で吸着させる構造としても良く、また軸箱４にデータロガー５の嵌合孔（図示せず）を設け、データロガー５を圧入状態による嵌合や、ボルト締結させるようにしても良い。データロガー５は、列車１の点検毎に着脱するため、できるだけ簡単に着脱できるようにすることが好ましい。なお、データロガー５は、この例では軸箱４に取付けているが、車軸軸受３に取付けるようにしても良い。
　データロガー５は、図１にブロック図で示すように、ワイヤレス通信型の振動計データロガーであり、振動を検出してその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段１２およびワイヤレス通信手段１３と、有線通信手段１９と、バッテリ等の電源（図示せず）とを有する。検出・記録手段１２は、振動センサ１４とこの振動センサ１４の振動検出データを記録するメモリ等のデータ記録手段１５とでなる。振動センサ１４は加速度ピックアップ等からなる。検出・記録手段１２において、振動センサ１４による振動検出およびデータ記録手段１５の記録の開始および終了は、外部からの信号によって操作可能とされている。
　ワイヤレス通信手段１３は、このワイヤレス通信手段１３に対する外部の機器、例えばデータロガー通信機器２１に対して、無線や赤外線等によりワイヤレスで通信し、この通信によって検出・記録手段１２の操作および記録データの送信を行う手段である。この例では無線通信機能を有するものとされている。ワイヤレス通信手段１３は、例えばブルーツース（Bluetooth（登録商標））等の一般的な近距離無線通信規格に適合したものであることが好ましい。ワイヤレス通信手段１３は、記録開始指令対応部１６、記録終了指令対応部１７、および記録データ送信部１８を有している。
　記録開始指令対応部１６は、データロガー通信機器２１から送信された記録開始指令を受信すると、振動センサ１４による振動検出およびその振動検出データのデータ記録手段１５による記録を開始する。また、記録開始指令対応部１６は、新たな記録開始指令を受信すると、データ記録手段１５に記録していたデータを消去して新たな振動検出データを記録する。
　記録終了指令対応部１７は、データロガー通信機器２１から送信された記録終了指令を受信すると、振動センサ１４による振動検出およびその振動検出データのデータ記録手段１５による記録を終了する。なお、ワイヤレス通信手段１３に記録終了指令対応部１７を設けずに、タイマ（図示せず）等を設けて、振動検出の開始後、一定の検出時間だけ振動検出およびその検出データの記録を行うようにしても良い。上記一定の検出時間は、例えば、１分程度、あるいは数十秒ないし数分である。
　記録データ送信部１８は、データロガー通信機器２１からの要求信号に応答して、データ記録手段１５に記録されている振動検出データを送信する手段である。
　有線通信手段１９は、外部の機器と配線によって接続する手段であり、ＵＳＢ規格等に適合した差し込み接続端子と、この差し込み接続端子と検出・記録手段１２およびワイヤレス通信手段１３との間での通信のためのインタフェ－ス手段とでなる。
　データロガー５とデータロガー通信機器２１との間のワイヤレス通信は、直接に行うようにしても良いが、この例では、車両２ごとに中継手段２０を設け、各車両２のデータロガー５の振動検出データを中継手段２０で集約して中継手段２０からデータロガー通信機器２１に送信するようにしている。また、データロガー通信機器２１からの記録開始指令および記録終了指令の送信も、中継手段２０を介して個々のデータロガー５に配信するようにしている。データロガー通信機器２１から列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対する記録開始指令の送信は、同時に行う。中継手段２０は、個々のデータロガー５との間のワイヤレス通信、およびデータロガー通信機器２１との間のワイヤレス通信を可能とした中継用の無線通信機器であり、データロガー通信機器２１との間の通信はデータロガー５との間の通信よりも強い電波強度で行うようにされている。
　データロガー通信機器２１は、データロガー５との間で直接に、または中継手段２０を介してワイヤレス通信が可能な機器であり、例えば、解析用のパーソナルコンピュータ等のコンピュータであっても、解析用のサーバ機となるコンピュータであっても、またスマートフォン等の汎用の携帯情報端末器や、複数台のデータロガー５に対する親機となる専用装置であっても良い。
　データロガー通信機器２１は、同時記録開始指令手段２２、同時記録終了指令手段２３、およびデータ受信手段２４を有する。同時記録開始指令手段２２は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対して、振動検出およびその振動検出データの記録を開始させる指令を同時に送信する。同時記録終了指令手段２３は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５に対して、振動検出およびその振動検出データの記録を終了させる指令を同時に送信する。データロガー５がタイマで振動検出および記録を終了するものである場合は、同時記録終了指令手段２３は不要である。データ受信手段２４は、列車１の全ての車両２の全てのデータロガー５から、記録されている振動検出データを受信する手段である。この振動検出データの受信は、例えば、データロガー５の１台ずつ順次に行い、また中継手段２０が設けられている場合は、各中継手段２０毎にデータの受信を順次行う。
　データロガー通信機器２１が解析用のコンピュータや携帯情報端末器である場合は、受信した振動検出データの解析を行う解析手段２５を有する構成とされる。携帯情報端末器である場合は、解析手段２５を設ける代わりに、受信した振動検出データをサーバへ送信する機能を有するものとしても良い。
　この構成の異常検知システムによると、各車軸軸受３の振動検出データをデータロガー５に記録しておくため、ある程度の時間に渡って纏まった振動検出データを得ることができ、その解析により精度の良い異常検出が行える。振動検出データの解析のためには、振動検出時の軸受回転数を知る必要があるが、各データロガー５はワイヤレス通信手段１３を有し、同時記録開始指令手段２２によって１列の列車１の前記各データロガー５に同時に記録開始指令が送信される。そのため、全ての車軸軸受３のデータロガー５が、同時に記録開始指令されることになり、その検出および記録を行っている間の全ての車軸軸受３の回転数が等しい値となる。この回転数は、車両２の走行速度が分かれば、各車両２の車輪径をもとに計算することで分かる。そのため、振動検出データを解析するための各軸受回転数も簡単に、取得することができる。
　前記データロガー５は、上記のように軸箱４に対して着脱自在としたため、次の利点が得られる。すなわち、車軸軸受３の異常判断のための振動検出は、常に行う必要がなく、例えば、１日の営業走行を終えた後に保守用の構内で列車１を走行させて検出すれば足りる。このため、データロガー５を着脱自在とし、多数の列車１における車軸軸受３の異常検出に交代して用いるようにすることで、データロガー５の必要個数が僅かで済む。つまり、データロガー５の数は、１つの列車１の車軸軸受３の数だけで足りる。
　また、この実施形態では、データロガー５のワイヤレス通信手段１３は、前記検出・記録手段１２で記録した振動検出データを送信可能としている。そのため、１列の列車１に多数設けられる車軸軸受３に対して配置された各データロガー５の振動検出データを、データロガー５に近づいて配線接続することなく収集することができ、検査の作業性が向上する。
　また、この実施形態では、データロガー５の前記ワイヤレス通信手段１３から送信された振動検出データを車両２毎に受信し集約して送信する中継手段２０を設けている。使用可能な電波の強度が法規上で定められていることや、ワイヤレス通信手段１３の大形化や高額化の回避のために、列車１に多数備えられる全ての車軸軸受３のデータロガー５のワイヤレス通信手段１３につき、１箇所で受信可能な電波強度のものとすることは難しい。これにつき、列車１毎に中継手段２０を設けることで、遠くまで電波を飛ばすことが必要な通信手段１３は中継手段２０だけで済む。これにより、必要設備を抑えながら、１か所に集約して列車１の各車軸軸受３のデータロガー５の記録信号を読み取り可能とできる。
　図４は、この発明の第２の実施形態に係る異常検知システムを示す。この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１～図３に示した第１の実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。本実施形態においても、データロガー５に対する記録開始指令は、列車１の全ての車両２における全てのデータロガー５に対して、データロガー通信機器２１から同時にワイヤレスで行うようにする。一方、データロガー５の記録している振動検出データを、ワイヤレス通信によらずに有線で携帯情報端末器７１によって受信するようにする。したがって、本実施形態では、記録開始指令を送信するデータロガー通信機器２１とは異なる携帯情報端末器７１によって、データロガー５から振動検出データを読み出す。
　この実施形態では、データロガー５の記録した振動検出データを、データロガー５のＵＳＢ端子等の有線通信手段１９（図１）で、配線２９を介して携帯情報端末器７１に送る。携帯情報端末器７１は、受信した振動検出データを、公衆電話回線網やコンピュータネットワーク等の通信回線網３３でサーバ３１に送り、サーバ３１で振動検出データのＦＦＴ解析（高速フーリエ解析）等の解析を行う。車軸軸受３の異常有無等の解析結果は、サーバ３１から携帯情報端末器７１へ返送する。携帯情報端末器７１は、その返送された解析結果を画面７１ａに表示する。なお、サーバ３１は、図示の例では通信用サーバ３１ａと、ＦＦＴ解析等を行うコンピュータである解析器３１ｂとをローカルエリアネットワーク３２で接続したものとされている。これら通信用サーバ３１ａと解析器３１ｂとは、１台のコンピュータで構成されていても良い。
　本実施形態では、サーバ３１で振動検出データを解析する場合につき説明したが、携帯情報端末器７１によりサーバ３１から解析用のデータ処理ソフトウェアをダウンロードし、携帯情報端末器７１で振動検出データを解析しても良い。
　次に、図５を用いて、携帯情報端末器７１で解析を行う処理を具体的に説明する。なお、同図において、携帯情報端末器７１におけるデータロガー５との通信のための手段については、図示を省略している。この実施形態では、携帯情報端末器７１にデータ処理ソフトウェア３４と検査対象の車軸軸受３の仕様のデータ３５とをサーバ３１からダウンロードし、データロガー５で検出した検出データを携帯情報端末器７１の内部でデータ処理してその画面７１ａに表示させる。
　携帯情報端末器７１は、スマートフォンやタブレット等であり、電話機能は必ずしも備えていなくても良いが、電話網，インターネット等の広域の通信回線網３３を介してサーバ３１と接続可能で、かつアプリケーションプログラムをダウンロードしてインストール可能なＯＳ（オペレーションプログラム）４９を有する情報処理機器である。なお、スマートフォンは、上記の携帯情報端末器７１の定義のうち、電話機能を備えたものを言う。前記通信回線網３３は、移動体通信が行える回線網である。
　前記データ処理ソフトウェア３４は、携帯情報端末器７１に車軸軸受３の検査のためのデータ処理を行わせるプログラムおよびデータであって、携帯情報端末器７１のＯＳ（オペレーションプログラム）上で実行するアプリケーションプログラムである。データ処理ソフトウェア３４は、前記解析手段２５（図１）を構成するものであり、サーバ３１から携帯情報端末器７１に通信回線網３３を介して携帯情報端末器７１にダウンロードされ、インストールされる。データ処理ソフトウェア３４は、例えば、軸受振動検出データの周波数分析を行い、振動レベルを検出して閾値と比較し、閾値を超える場合は異常と判断して携帯情報端末器７１の画面７１ａに異常があることを表示させ、閾値未満の場合は異常がないと判断して異常がない旨の表示を前記画面７１ａに表示させる処理機能を備える。データ処理ソフトウェア３４は、この異常の判断を行うにつき、閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するときは異常であると判断し、その判断結果を前記携帯情報端末器７１の画面７１ａに表示させるようにしても良い。
　車軸軸受３の仕様のデータ３５は、例えば、転動体個数、転動体径、転動体のピッチ円直径、内・外輪軌道輪径等である。車軸軸受３の型番は、車軸軸受３の仕様毎に定められた番号、または車軸軸受３の１個毎に定められた番号であり、呼び名または呼び番号等と称される番号、または製造番号が用いられる。
　サーバ３１は、前記通信回線網３３を介して前記データ処理ソフトウェア３４、および車軸軸受３の型番毎の仕様のデータ３５を蓄積し、携帯情報端末器７１のアクセスによって配信する情報処理装置である。サーバ３１は、この鉄道車両用軸受の異常検知システムに用いる専用のサーバであっても、この異常検知システムとは無関係の種々のアプリケーションプログラムやデータを配信する機能を備えたものであっても良い。
　サーバ３１は、通信等処理手段５１と、データ処理ソフトウェア３４を記憶した記憶手段（図示せず）と、車軸軸受３の仕様についてのデータベース５５とを備える。通信等処理手段５１は、通信制御手段５２と、データ配信手段５３とを有する。通信等処理手段５１は、通信回線網３３を介して、携帯情報端末器７１からのアクセスに対応し、通信を確立して通信に関する種々の制御を行う手段である。データ配信手段５３は、携帯情報端末器７１からのアクセスに応じて、データ処理ソフトウェア３４、および車軸軸受３の仕様のデータ３５を配信する手段である。データ配信手段５３は、個々のデータロガー５に割り当てられた専用番号が携帯情報端末器７１から正しく入力された場合にのみ、データ処理ソフトウェア３４の配信を行うようにしても良い。
　データベース５５は、携帯情報端末器７１からのアクセスによって検索可能なデータベースマネジメントシステム（図示せず）とデータの記憶手段とでなり、検索項目５６として、車軸軸受３を階層的に分類した名称を有している。検索項目５６は、テーパころ軸受と円筒ころ軸受、その他の各形式の軸受に区分した階層、さらにサイズ別に区分した階層、シール有無、シール形式に区分した階層に区分されている。検索項目５６は、区分の形式が互いに異なる複数種類の階層を持つようにしても良い。最下層となる一つの型番についての仕様のデータ３５は、ファイルとして設けられている。データベース５５は、複数の仕様のデータ３５を、種々の階層のフォルダとして抽出可能とされている。また、前記データ配信手段５３は、そのデータベース５５から抽出した複数の仕様のデータ３５をフォルダとして配信可能としてある。
　サーバ３１は、上記各手段の他に、前記携帯情報端末器７１の前記データ処理ソフトウェア３４で処理された処理結果を記憶する処理結果記憶手段５７を有するものとしても良い。処理結果記憶手段５７は、例えばデータベースとして設けられ、データ処理ソフトウェア３４で処理した仕様のデータ３５や、データロガー５から得たデータ、携帯情報端末器７１の識別データ等と共に記憶する構成としても良い。また、前記データ処理ソフトウェア３４は、前記処理結果を複数比較する機能、並びに処理結果をサーバ３１の前記処理結果記憶手段５７に記憶させる機能、およびこの処理結果記憶手段５７から適宜の検索条件で検索して、記憶されている処理結果をダウンロードする機能を有するものとしても良い。前記携帯情報端末器７１により、上記の比較する機能を用いて前記複数の前記処理結果を比較しても良い。複数の処理結果を比較することで、より一層適切な検査や、検査結果の評価を行うことができる。
　携帯情報端末器７１の構成につき、具体的に説明する。携帯情報端末器７１は、スマートフォンやタブレット等であり、前述のアプリケーションプログラムをダウンロードしてインストール可能なＯＳ４９と、画面表示装置４１と、手入力手段４２と、通信制御手段４３と、接続インタフェース４４と、入力情報記憶手段４５とを有する。
　画面表示装置４１は、液晶等の画面７１ａに画像を表示する手段である。手入力手段４２は、オペレータが手で入力するための手段（オペレータによる入力のためのインタフェース）であり、文字，数字の入力用のハードウェアキーボード、または画面７１ａ上に手指やタッチペン等を触れて入力を可能とするソフトェアキーボード等からなる。通信制御手段４３は、通信回線網３３を介してサーバ３１と通信を行う各種の処理を行う手段である。接続インタフェース４４は、携帯情報端末器７１と他の機器とを接続するインタフェースであり、この実施形態では、前記マイクロＵＳＢ規格の差し込み接続用端子、およびその入出力処理の回路やソフトウェアで構成される。
　入力情報記憶手段４５は、サーバ３１や、手入力手段４２、接続インタフェース４４を介して入力されたデータロガー５の検出データを記憶する手段である。入力情報記憶手段４５には、前記データ処理ソフトウェア３４が入力されて、実行可能なようにインストールされ、またサーバ３１からダウンロードした仕様のデータ（仕様に関するデータ）３５が、階層構造のフォルダからなる仕様データ群４６として記憶される。入力情報記憶手段４５の検出データ記憶部４７は、データロガー５から得た検出データが記憶され、入力データ記憶部４８には、手入力手段４２から入力された各種のデータ、例えば軸受回転速度等が記憶される。
　車軸軸受の携帯端末利用検査方法について説明する。携帯情報端末器７１はスマートフォンとする。まず、携帯情報端末器７１は、サーバ３１にアクセスして、検査する軸受の仕様データ（「内部データ」とも言う）とデータ処理ソフトウェア３４とをサーバ３１から受け取る。サーバ３１は、被検査軸受の仕様のデータおよび検査に必要なアプリケーションプログラムであるデータ処理ソフトウェア３４を携帯情報端末器７１へ送信する。
　携帯情報端末器７１は、手入力手段４２から入力された軸受の回転速度から、軸受の各部（内輪、外輪、転動体、保持器）の振動数を算出する。この軸受の各部（内輪、外輪、転動体、保持器）の振動数の算出、およびその算出のための回転速度を入力させる案内の画面７１ａの表示は、前記データ処理ソフトウェア３４によって行う。
　この後、携帯情報端末器７１は、データロガー５から軸受の振動検出データが入力され、データ処理ソフトウェア３４によって軸受振動検出データのＦＦＴ分析（周波数分析）を行い、ＦＦＴ分析結果から上記軸受各部の振動数の振動レベルを検出する。すなわち振動レベルの数値データを得る。検出した振動レベルを各閾値と比較する。検出した振動レベルが閾値を超える場合は、異常と判断し、閾値を超えた部位（前述の内輪、外輪、転動体、保持器のいずれか）に異常があることを画面７１ａに表示させる。検出した各振動レベルが閾値をいずれも超えないときは、軸受は異常がないと判断し、異常が無い旨を表示を、画面７１ａに文字や絵文字，記号等により表示する。
　このように、前記携帯情報端末器７１で検出データの異常を判断して表示することで、車軸軸受３に異常が発生したか否かを簡単に知ることができる。上記の「閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するとき」とは、例えば、複数回の検出データの前記処理結果である数値データが、前記閾値以内で定めた基準値を連続して超える場合や、頻繁に超える場合（つまり、前記複数回のうち、所定数以上が超える場合）等である。前記基準値は、前記検出データの処理結果である数値データが一度超えた程度では異常とは判断できないが、上記のように連続して超えたり、頻繁に超えたりすると異常と判断できる値である。このように、経時的な処理結果を比較することで、異常の検出をより確実に行うことができる。
　この異常検知システムによると、このように、汎用の携帯情報端末器７１をデータ処理および結果の表示手段として用い、また、サーバ３１からデータ処理ソフトウェア３４および車軸軸受３の仕様のデータ３５をダウンロードする。そのため、データロガー５を準備するだけで、その他は一般的に普及しているスマートフォンやタブレット等の携帯情報端末器７１を用いて、車軸軸受３の動作状態を簡易に検査することができる。前記車軸軸受３は転がり軸受であるが、転がり軸受は、運転状態が振動や温度として表れるため、データロガー５で振動を検出することで、運転状態が検出できる。特に、転がり軸受の場合、振動の検出により、異常判定や寿命判定等を適切に行えるデータの検出が行える。
　なお、第１および第２の実施形態では、データロガー５は振動を検出するものとしたが、振動と温度との両方を検出するものとしても良い。データ処理ソフトウェア３４によって振動と温度との両方を用いて検出するようにすれば、より精度良く異常判断が行える。さらに、温度に加えて、または温度の代わりに、その他の状況を検出するものとしても良い。
　携帯情報端末器７１とサーバ３１との間の通信は、携帯情報端末器７１から構外の電話網などの通信回線網３３へ直接に行っても良いが、構内のＬＡＮ等を介して構外の通信回線網３３からサーバ３１に接続するようにしても良い。
　また、上記第１および第２の実施形態において、データ処理ソフトウェア３４をサーバからダウンロードるす代わりに、ＵＳＢメモリやＳＤカードなどの可搬の記憶媒体（図示せず）から入力し、携帯情報端末器２１Ａにインストールしても良い。
　図６は、上記第２の実施形態に係る異常検知システムの携帯情報端末器７１における解析処理の図５とは別の例を示す。この例では、サーバ３１に記憶されたデータ処理ソフトウェア３４Ａおよび軸受の使用のデータベース５５は、携帯情報端末器７１への送信用ではなく、サーバ３１内での処理用とされる。サーバ３１は、通信等処理手段５１の一部として、または通信等処理手段５１とは独立して、携帯情報端末器７１からの要求に応答する手段である要求応答手段５３Ａを有しており、要求応答手段５３Ａは、携帯情報端末器７１からのデータ処理の要求に対して、データ処理ソフトウェア３４Ａによるデータ処理を行わせる。この処理結果は、処理結果返送手段５４により携帯情報端末器７１へ返送する。この他に、サーバ３１は、携帯情報端末器７１へ配信するソフトウェアとして、端末側処理ソフトウェア５０を記憶していて、携帯情報端末器７１の送信要求に応答して前記要求応答手段５３Ａが端末側処理ソフトウェア５０を携帯情報端末器７１へ送信する。なお、サーバ３１が行うデータ処理ソフトウェア３４Ａも、例えばＦＦＴ分析（周波数分析）を行い、ＦＦＴ分析結果から上記軸受各部の振動数の振動レベルを検出する構成とされる。なお、端末側処理ソフトウェア５０は、通信による他に、第４の実施形態と同様に、可搬の記憶装置７３（図８）から携帯情報端末器７１に読み込むようにしても良い。
　前記端末側処理ソフトウェア５０は、データロガー５で検出して携帯情報端末器７１に供給された検出データをサーバ３１へ送信し、サーバ３１にデータ処理を行わせる処理等のソフトウェアである。端末側処理ソフトウェア５０は、携帯情報端末器７１にインストールされ、つまり実行可能状態とされることで、携帯情報端末器７１に、検出データ送信手段６１、および処理結果表示手段６３、および異常判断手段６２を構成する。
　この実施形態に係る異常検知システムによる検査方法を説明する。まず、準備過程として、携帯情報端末器７１から端末側処理ソフトウェア５０の送信要求をサーバ３１に行う。この送信要求に応答して、サーバ３１は、端末側処理ソフトウェア５０を携帯情報端末器７１へ送信する。携帯情報端末器７１は、ダウンロードした端末側処理ソフトウェア５０をインストールし、実施可能な状態とする。
　検査に際しては、携帯情報端末器７１にデータロガー５から入力された検出データと、手入力手段４２等から入力された車軸軸受３の型番と、車軸軸受３におけるデータロガー５による検査時の回転数（＝回転速度）のデータを、携帯情報端末器７１から前記サーバ３１に送信する。回転数のデータは、手入力手段４２から入力したデータであっても、また回転検出器（図示せず）から得たデータであっても良い。
　サーバ３１は、受信した検出データを、前記データ処理ソフトウェア３４Ａにより前記型番毎の仕様のデータ３５と回転数を用いて処理し、処理結果を処理結果返送手段５４によって前記携帯情報端末器７１に送り返す。携帯情報端末器７１は、この送り返された処理結果を画面７１ａに表示させる。
　この実施形態の場合、検出データの処理をサーバ３１で行うため、携帯情報端末器７１から検出データの送信を行うことは必要となるが、サーバ３１は携帯情報端末器７１に比べて大幅に高速の処理機能を持つものが通常であるため、その高速の処理機能を用いて検出データの処理を高速に行え、また高度な処理を行ってより詳しく精度の高い診断を行うことができる。その他の効果は前述した解析処理と同様である。
　このサーバ３１でデータ処理を行う方法の場合も、前記携帯情報端末器７１に、前記データ処理ソフトウェア３４Ａでデータ処理された処理結果を記憶し、複数の処理結果を比較するようにしても良い。この処理結果の比較は、端末側処理ソフトウェア５０により、つまり前記異常判断手段６２により行う。
　また、このサーバ３１でデータ処理を行う方法の場合も、前記データ処理による処理結果として数値データを求め、この数値データが、前記型番毎に定められた閾値を超えるか、または閾値以内であっても経時的な処理結果の比較で定められた条件に該当するときは異常であると判断し、その判断結果を処理結果表示手段６３等で前記携帯情報端末器７１の画面に表示させるようにしても良い。
　図７は、この発明の第３の実施形態に係る異常検知システムを示す。この実施形態において、特に説明した事項の他は、第１の実施形態および／または第２の実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。本実施形態に係る異常検知システムは、第２の実施形態に係る異常検知システムにおける携帯情報端末器の代わりに、パーソナルコンピュータ７１Ａを備える。すなわち、パーソナルコンピュータ７１Ａが、データロガー５の記録している振動検出データを、ワイヤレス通信によらずに有線で受信する。データロガー５の記録した振動検出データを、データロガー５のＵＳＢ端子等の有線通信手段１９（図１）で、配線２９を介してパーソナルコンピュータ７１Ａに送る。パーソナルコンピュータ７１Ａは、受信した振動検出データを解析し、解析結果を画面７１Ａａに表示する。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１…列車
２…車両
３…車軸軸受
４…支持部材
５…データロガー
６…台車
１２…検出・記録手段
１３…ワイヤレス通信手段
２２…同時記録開始指令手段

Claims (8)

  1. 　１列の編成の列車の少なくとも１つの車両における複数の車軸軸受にそれぞれ設置されまたは前記車軸軸受を支持する部材にそれぞれ設置された複数のデータロガーであって、各データロガーは、
    　　前記車軸軸受の振動を検出しその検出した振動検出データを記録する検出・記録手段および
    　　この検出・記録手段による振動検出データの記録を開始させる記録開始指令を受信するワイヤレス通信手段を有する複数のデータロガーと、
    　前記列車もしくは前記少なくとも１つの車両における複数の車軸軸受、または前記車両を設置する台車における複数の車軸軸受のうちの任意の２つ以上の車軸軸受にそれぞれ対応するデータロガーに同時に記録開始指令をワイヤレスで送信する同時記録開始指令手段とを備えた鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  2. 　請求項１において、前記データロガーは、前記車軸軸受またはこの車軸軸受を支持する部材に対して着脱自在である鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  3. 　請求項１において、前記データロガーの前記ワイヤレス通信手段は、前記検出・記録手段で記録した振動検出データを送信する鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  4. 　請求項３において、さらに、
    　前記車両ごとに設けられた中継手段であって、前記車両における前記データロガーの前記ワイヤレス通信手段から送信された振動検出データを受信し集約して送信する中継手段を備えた鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  5. 　請求項１において、さらに、
    　少なくとも１つのアプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末器と、
    　前記携帯情報端末器に通信回線網によって接続されるサーバとを備え、
    　この携帯情報端末器にインストールされた前記アプリケーションプログラムは、前記データロガーに記録された振動検出データおよび回転数を前記サーバへ送信しかつ前記サーバにより前記振動検出データを解析した結果を受信して前記画面表示装置に表示させる端末側処理ソフトウェアを含む、鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  6. 　請求項１において、さらに、
    　少なくとも１つのアプリケーションプログラムをインストール可能なオペレーションシステムおよび画面表示装置を有する汎用の携帯情報端末器を備え、
    　この携帯情報端末器にインストールされた前記アプリケーションプログラムは、前記データロガーに記録された振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理ソフトウェアを含む、鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  7. 　請求項１において、さらに、
    　パーソナルコンピュータを備え、このパーソナルコンピュータは、前記データロガーで記録された前記振動検出データを解析して異常有無の判定を行うデータ処理ソフトウェアを含む、鉄道車両用軸受の異常検知システム。
  8. 　請求項６において、前記データ処理ソフトウェアは、前記データロガーで振動検出を行ったときの前記車軸軸受の回転数と、前記振動検出データとから、前記車軸軸受に起因する振動周波数を求めて振動原因を特定する周波数分析ソフトウェアである鉄道車両用軸受の異常検知システム。
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