(57)【要約】【課題】鉄道車両の歯車装置の異常検知の精度向上を図る。【解決手段】本発明に係る異常検知システム１は、鉄道車両に搭載され、歯車装置１０の状態に関する状態情報を収集する状態情報収集装置３と、地上側に設けられ、歯車装置１０の異常の有無を検知する異常検知装置５３とを備え、状態情報収集装置３は、歯車装置１０の状態を検出するセンサの検出結果を状態情報として取得する取得部を備え、鉄道車両には、状態情報を、ネットワーク５を介して送信可能な状態情報送信部３５が設けられ、異常検知装置５３は、ネットワーク５を介して状態情報を取得する通信部５３１と、通信部５３１により取得された状態情報に基づき、歯車装置１０の異常の有無を検知する検知部５３２と、を備える。【選択図】図１
2020134334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載された歯車装置の異常検知システムであって、
前記鉄道車両に搭載され、前記歯車装置の状態に関する状態情報を収集する状態情報収集装置と、
地上側に設けられ、前記歯車装置の異常の有無を検知する異常検知装置とを備え、
前記状態情報収集装置は、
前記歯車装置に取り付けられ、前記歯車装置の状態を検出するセンサの検出結果を状態情報として取得する取得部を備え、
前記鉄道車両には、前記取得された状態情報を、ネットワークを介して送信可能な状態情報送信部が設けられ、
前記異常検知装置は、
前記ネットワークを介して前記状態情報を取得する通信部と、
前記通信部により取得された状態情報に基づき、前記歯車装置の異常の有無を検知する検知部と、を備える、異常検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の異常検知システムにおいて、
前記検知部は、一または複数の鉄道車両が同じ場所を異なるタイミングで走行したそれぞれのタイミングにおいて収集された状態情報に基づき、前記一または複数の鉄道車両に搭載された歯車装置の異常の有無を検知する、異常検知システム。
【請求項３】
請求項１に記載の異常検知システムにおいて、
前記検知部は、予め記憶された線路データに基づき、線路から前記鉄道車両が受ける衝撃が所定の閾値よりも小さい区間を特定し、該特定した区間を鉄道車両が走行している間に収集された状態情報に基づき、前記歯車装置の異常の有無を検知する、異常検知システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検知システムにおいて、
前記歯車装置は、
主電動機の回転軸と連結され、第１の転がり軸受により回転自在に支持された小歯車と、前記小歯車と噛み合い、車軸が圧入された大歯車とを収容する歯車箱と、
前記車軸の端部を収容する軸箱とを含み、
前記歯車箱には、潤滑油が封入され、
前記車軸は、前記歯車箱の第２の転がり軸受と、前記軸箱の第３の転がり軸受とにより回転自在に支持され、
前記センサは、
前記第１の転がり軸受、前記第２の転がり軸受および前記第３の転がり軸受の近傍の振動および温度を検出する振動温度センサ、
前記小歯車と前記大歯車との間で発生する弾性波の状態を検出するＡＥセンサ、
前記潤滑油の劣化状態を検出する潤滑油センサ、および、
前記主電動機の観点速度を検出する速度センサの少なくともいずれかである、異常検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に搭載された歯車装置の異常の有無を検知する異常検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線電車および在来線電車などの鉄道車両の駆動用車両（電動車）の台車には、主電動機、軸継手とともに歯車装置が搭載される。歯車装置は、主電動機のトルクを車軸から車輪に伝達して、鉄道車両を走行させるものであり、主電動機の高い回転速度を鉄道車両として使用可能な速度に減速する機能を有する。歯車装置に異常が発生すると、主電動機のトルクが車輪に正常に伝達されなくなってしまう。そのため、歯車装置の異常の有無を検知する異常検知システムが設けられる。
【０００３】
歯車装置の構造には幾つかの方式があるが、現在主に用いられている方式は、平行カルダン方式と呼ばれる方式である。
【０００４】
図３は、従来の異常検知システム１Ａの構成例を示す図である。図３に示す異常検知システム１Ａは、歯車装置の異常の有無を検知するためのシステムである。以下では、歯車装置は、平行カルダン方式の歯車装置であるとする。
【０００５】
図３においては、一台車あたりの構成を示しており、２つの輪軸（第１軸および第２軸）から構成される。第１軸に対応する構成と第２軸に対応する構成とは同一であるため、第１軸に対応する構成を例に説明する。なお、以下では、第１軸の各構成には先頭が「１」から始まる符号を付し、第２軸の各構成には、第１軸の対応する各構成の符号の先頭を「２」に変更した符号を付して説明する。
【０００６】
主電動機１６の回転軸と平行に車軸１１が配置される。主電動機１６の回転軸には、軸継手１５を介して、小歯車１４２が連結される。小歯車１４２は、第１の転がり軸受としての転がり軸受１４３により回転自在に支持される。大歯車１４１は、車軸１１に圧入され、小歯車１４２と噛み合う。大歯車１４１および小歯車１４２は、歯車箱１４に収容される。車軸１１は一端が軸箱１２１に収容され、他端が軸箱１２２に収容される。すなわち、軸箱１２１，１２２は、車軸１１の端部を収容する。車軸１１は、第２の転がり軸受としての歯車箱１４の転がり軸受１４４と、第３の転がり軸受としての、軸箱１２１の転がり軸受１２１ａおよび軸箱１２２の転がり軸受１２２ａとにより、回転自在に支持される。したがって、小歯車１４２の回転に伴って大歯車１４１が回転することで、主電動機１６のトルクが、車軸１１を介して、車軸１１に連結された車輪１３１および車輪１３２に伝達される。歯車装置１０は、上述したような、主電動機１６のトルクを車輪１３１，１３２に伝達するための各部位から構成される。なお、軸継手１５は、主電動機１６と歯車装置１０との相対変位による回転軸のずれを吸収し、主電動機１６で発生した回転力を、ブレあるいは歪みなく車輪１３１，１３２に伝達する。
【０００７】
主電動機１６および歯車装置１０には、歯車装置１０の状態を検出するため種々のセンサが取り付けられる。
【０００８】
歯車装置１０の状態を検出するため種々のセンサとしては、例えば、振動温度センサ１７１−１７３がある。振動温度センサ１７１−１７３は、直交する三軸方向の振動を検出可能な振動センサと温度センサとが一体的に構成された複合センサである。振動温度センサ１７１は、歯車箱１４の転がり軸受１４３の近傍に設けられ、転がり軸受１４３近傍の振動および温度を検出する。振動温度センサ１７２は、歯車箱１４の転がり軸受１４４の近傍に設けられ、転がり軸受１４４近傍の振動および温度を検出する。振動温度センサ１７３は、軸箱１２１の転がり軸受１２１ａの近傍に設けられ、転がり軸受１２１ａ近傍の振動および温度を検出する。振動温度センサ１７３は、軸箱１２２の転がり軸受１２２ａの近傍にも設けられてもよい。
【０００９】
また、歯車装置１０の状態を検出するため種々のセンサとしては、例えば、ＡＥ（Acoustic Emission）センサ１８１−１８４がある。ＡＥセンサ１８１−１８４は、超音波領域（数１０ｋＨｚ−数ＭＨｚ）の信号（ＡＥ信号）を検出するセンサであり、固体が変形あるいは破壊する際に発生する音を弾性波として検出する。ＡＥセンサ１８１−１８４により、振動温度センサ１７１−１７３による異常な振動の検出の前の段階で、対象物の異常を検出することができる。ＡＥセンサ１８１−１８４は、歯車箱１４の転がり軸受１４４の近傍に設けられ、小歯車１４２と大歯車１４１との間で発生するＡＥ信号（弾性波）の状態を検出する。
【００１０】
また、歯車装置１０の状態を検出するため種々のセンサとしては、例えば、潤滑油センサ１９１がある。歯車箱１４内には潤滑油が封入される。潤滑油センサ１９１は、歯車箱１４内の潤滑油の劣化状態を検出する。潤滑油センサ１９１は、例えば、ＳＯＡＰ（Spectrometric Oil Analysis Program）法あるいはフェログラフィ法などの方法により、潤滑油に含まれる微小な摩耗粒子の種類および量を分析する。潤滑油の透明度を光学的に検出する簡易的なセンサも開発されており、このようなセンサを、潤滑油センサ１９１として用いてもよい。
【００１１】
また、主電動機１６には、主電動機１６の回転数を検出する回転速度センサ１６１が取り付けられる。
【００１２】
異常検知システム１は、状態情報収集装置３Ａを含む。状態情報収集装置３Ａは、鉄道車両に設けられ、上述した各センサの検出結果を、歯車装置１０の状態を示す状態情報として取得する。状態情報収集装置３Ａは、潤滑油分析部３１１，３２１と、回転速度演算部３１２，３２２と、ＡＥ信号分析部３１３，３２３と、振動温度分析部３１４，３２４と、異常検知部３１５，３２５と、データ管理部３３Ａと、データ記憶部３４とを備える。潤滑油分析部３１１，３２１、回転速度演算部３１２，３２２、ＡＥ信号分析部３１３，３２３および振動温度分析部３１４，３２４は取得部の一例である。潤滑油分析部３１１、回転速度演算部３１２、ＡＥ信号分析部３１３、振動温度分析部３１４および異常検知部３１５は、第１軸に対応する構成であり、潤滑油分析部３２１、回転速度演算部３２２、ＡＥ信号分析部３２３、振動温度分析部３２４および異常検知部３２５は、第２軸に対応する構成である。第１軸に対応する各部の構成および動作は、第２軸に対応する各部の構成および動作と同様であるため、以下では、第１軸に対応する各部について説明する。
【００１３】
潤滑油分析部３１１は、ケーブル１９１ｃを介して、潤滑油センサ１９１から検出結果を取得する。そして、潤滑油分析部３１１は、取得した検出結果を用いて、歯車箱１４内の潤滑油の劣化状態を推定する処理を実行し、その結果を異常検知部３１５に出力する。
【００１４】
回転速度演算部３１２は、ケーブル１６１ｃを介して、回転速度センサ１６１の検出結果を取得する。そして、回転速度演算部３１２は、取得した検出結果を用いて、主電動機１６の回転速度を推定する処理を実行し、その結果を異常検知部３１５に出力する。
【００１５】
ＡＥ信号分析部３１３は、ケーブル１８１ｃを介して、ＡＥセンサ１８１の検出結果を取得し、ケーブル１８２ｃを介して、ＡＥセンサ１８２の検出結果を取得し、ケーブル１８３ｃを介して、ＡＥセンサ１８３の検出結果を取得し、ケーブル１８４ｃを介して、ＡＥセンサ１８４の検出結果を取得する。そして、ＡＥ信号分析部３１３は、取得した検出結果（振動信号）に対して、包絡線検出処理、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理などによる周波数分析を行い、その結果を異常検知部３１５に出力する。
【００１６】
振動温度分析部３１４は、ケーブル１７１ｃを介して、振動温度センサ１７１の検出結果を取得し、ケーブル１７２ｃを介して、振動温度センサ１７２の検出結果を取得し、ケーブル１７３ｃを介して、振動温度センサ１７３の検出結果を取得する。振動温度分析部３１４は、取得した検出結果を振動波形と温度情報とに分離する。そして、振動温度分析部３１４は、振動波形をバンドパスフィルタに入力して、低周波数帯の信号と、高周波数帯の信号とに分離し、それぞれの信号に対して、包絡線検出処理、ＦＦＴ処理などの所定の信号処理を行う。このような信号処理の詳細は、例えば、非特許文献１に記載されているため、説明を省略する。
【００１７】
非特許文献１に記載の技術は、工場設備などの回転機械のメンテナンスに関する技術であり、鉄道車両の歯車装置のような、移動体に適用された回転機械に関する技術とは異なる点も多い。しかしながら、転がり軸受および歯車装置という観点では、工場設備などの回転機械と、鉄道車両の歯車装置のような移動体の回転機械とで共通する点も多い。そのため、非特許文献１に記載された知見は、歯車装置１０の異常状態の検知にも有用であると考えられる。
【００１８】
振動温度分析部３１４は、上述した所定の信号処理の結果および温度情報を、異常検知部３１５に出力する。
【００１９】
異常検知部３１５は、潤滑油分析部３１１、回転速度演算部３１２、ＡＥ信号分析部３１３および振動温度分析部３１４それぞれからの出力を用いて、所定のアルゴリズムに基づき、歯車装置１０の異常の有無を検知し、その結果をデータ管理部３３Ａに出力する。異常検知部３２５も、第２軸に対応する潤滑油分析部３２１、回転速度演算部３２２、ＡＥ信号分析部３２３および振動温度分析部３２４それぞれからの出力を用いて、異常検知部３１５と同様のアルゴリズムに基づき、歯車装置２０の異常の有無を検知し、その結果をデータ管理部３３Ａに出力する。
【００２０】
データ管理部３３Ａは、異常検知部３１５の検知結果と異常検知部３２５の検知結果とを統合し、データ記憶部３４に記録する。データ管理部３３Ａは、データ記憶部３４へのデータの書き込みにより、データ記憶部３４が記録可能なデータ容量を超過する場合には、最も古いデータを削除して、最新のデータをデータ記憶部３４に記録する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】豊田利夫、「回転機械診断の進め方」、社団法人日本プラントメンテナンス協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
歯車装置の異常検知システムの目的は、歯車装置の状態を常時監視し、歯車装置の故障が発生する前に、歯車装置の異常を検知することである。図３に示す従来の異常検知システム１Ａでは、異常の有無を検知するための異常判断論理（異常検知部３１５，３２５）が状態情報収集装置３Ａに設けられている、すなわち、異常判断論理が鉄道車両に設けられている。そのため、異常検知のための基準値などが不適切であった場合に、その不適切な値を修正するには手間がかかり、その結果、異常の誤検知あるいは見逃しなどが生じる可能性がある。
【００２３】
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、鉄道車両の歯車装置の異常検知の精度向上を図ることができる異常検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明に係る異常検知システムは、鉄道車両に搭載された歯車装置の異常検知システムであって、前記鉄道車両に搭載され、前記歯車装置の状態に関する状態情報を収集する状態情報収集装置と、地上側に設けられ、前記歯車装置の異常の有無を検知する異常検知装置とを備え、前記状態情報収集装置は、前記歯車装置に取り付けられ、前記歯車装置の状態を検出するセンサの検出結果を状態情報として取得する取得部を備え、前記鉄道車両には、前記取得された状態情報を、ネットワークを介して送信可能な状態情報送信部が設けられ、前記異常検知装置は、前記ネットワークを介して前記状態情報を取得する通信部と、前記通信部により取得された状態情報に基づき、前記歯車装置の異常の有無を検知する検知部と、を備える。
【００２５】
また、本発明に係る異常検知システムにおいて、前記検知部は、一または複数の鉄道車両が同じ場所を異なるタイミングで走行したそれぞれのタイミングにおいて収集された状態情報に基づき、前記一または複数の鉄道車両に搭載された歯車装置の異常の有無を検知する。
【００２６】
また、本発明に係る異常検知システムにおいて、前記検知部は、予め記憶された線路データに基づき、線路から前記鉄道車両が受ける衝撃が所定の閾値よりも小さい区間を特定し、該特定した区間を鉄道車両が走行している間に収集された状態情報に基づき、前記歯車装置の異常の有無を検知する。
【００２７】
また、本発明に係る異常検知システムにおいて、前記歯車装置は、主電動機の回転軸と連結され、第１の転がり軸受により回転自在に支持された小歯車と、前記小歯車と噛み合い、車軸が圧入された大歯車とを収容する歯車箱と、前記車軸の端部を収容する軸箱とを含み、前記歯車箱には、潤滑油が封入され、前記車軸は、前記歯車箱の第２の転がり軸受と、前記軸箱の第３の転がり軸受とにより回転自在に支持され、前記センサは、前記第１の転がり軸受、前記第２の転がり軸受および前記第３の転がり軸受の近傍の振動および温度を検出する振動温度センサ、前記小歯車と前記大歯車との間で発生する弾性波の状態を検出するＡＥセンサ、前記潤滑油の劣化状態を検出する潤滑油センサ、および、前記主電動機の観点速度を検出する速度センサの少なくともいずれかである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る異常検知システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る異常検知システムの他の構成例を示す図である。
【図３】従来の異常検知システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る異常検知システム１の構成例を示す図である。図１において、図３と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図１に示す異常検知システム１は、図３に示す異常検知システム１Ａと比較して、状態情報収集装置３Ａを状態情報収集装置３に変更した点と、クラウドサーバ５１、クラウドサーバ用ストレージ５２および異常検知装置５３を追加した点が異なる。
【００３２】
状態情報収集装置３は、状態情報収集装置３Ａと比較して、データ管理部３３Ａをデータ管理部３３に変更した点と、異常検知部３１５，３２５を削除した点と、状態情報送信部３５を追加した点が異なる。
【００３３】
データ管理部３３は、取得部としての潤滑油分析部３１１，３２１、回転速度演算部３１２，３２２、ＡＥ信号分析部３１３，３２３および振動温度分析部３１４，３２４の出力が入力される。すなわち、データ管理部３３は、これらの各部により上述した所定の処理が行われた状態情報が入力され、その状態情報を状態情報送信部３５に出力する。データ管理部３３は、状態情報をデータ圧縮して、状態情報送信部３５に出力してもよい。
【００３４】
状態情報送信部３５は、データ管理部３３から出力された状態情報を、ネットワーク５を介して送信可能である。ネットワーク５には、クラウドサーバ５１および異常検知装置５３も接続可能である。本実施形態においては、状態情報送信部３５は、取得された状態情報を、アンテナ３６を介した無線通信により、ネットワーク５を経由してクラウドサーバ５１に送信する。また、状態情報送信部３５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ３７によりＧＰＳ信号を受信可能であり、受信したＧＰＳ信号に基づき、状態情報収集装置３の位置情報、すなわち、状態情報収集装置３が搭載された鉄道車両の位置情報を取得する。状態情報送信部３５は、状態情報とともに、取得した位置情報を送信してもよい。
【００３５】
クラウドサーバ５１は、地上側に設けられ、ネットワーク５を経由して、状態情報収集装置３から送信されてきた状態情報を受信し、クラウドサーバ用ストレージ５２に記憶させる。また、クラウドサーバ５１は、状態情報とともに、位置情報が送信されてくると、その位置情報もクラウドサーバ用ストレージ５２に記憶させる。
【００３６】
異常検知装置５３は、地上側に設けられ、クラウドサーバ用ストレージ５２に蓄積されている、鉄道車両の状態情報収集装置３から送信された状態情報を取得し、取得した状態情報に基づき、鉄道車両の歯車装置１０，２０の異常の有無を判定する。異常検知装置５３は、通信部５３１と、検知部５３２とを備える。
【００３７】
通信部５３１は、ネットワーク５を介して状態情報を取得し、取得した状態情報を検知部５３２に出力する。
【００３８】
検知部５３２は、通信部５３１が取得した状態情報に基づき、その状態情報の送信元の状態情報収集装置３が搭載された鉄道車両の歯車装置１０，２０の異常の有無を検知する。検知部５３２による、歯車装置１０，２０の異常の有無の判定方法の具体例については後述する。
【００３９】
異常検知装置５３は、プロセッサ、ならびに、各種プログラムおよびデータを格納するメモリなどを備えるコンピュータで実現可能である。異常検知装置５３は、例えば、メモリに格納されたプログラム（異常検知プログラム）をプロセッサが読み出して実行することにより実現することができる。
【００４０】
本実施形態においては、状態情報収集装置３は、取得した状態情報をネットワーク５を介して、地上側のクラウドサーバ５１に送信する。クラウドサーバ５１は、その状態情報をクラウドサーバ用ストレージ５２に記憶させる。そして、異常検知装置５３は、クラウドサーバ用ストレージ５２に記憶された状態情報を取得し、取得した状態情報に基づいて、歯車装置１０，２０の異常の有無を判定する。
【００４１】
すなわち、本実施形態においては、異常の有無を検知するための異常判断論理（異常検知装置５３）が地上側に設けられている。そのため、異常検知のための基準値などが不適切であった場合にも、その不適切な値を速やかに修正することができる。そのため、異常の誤検知あるいは見逃しなどが生じる可能性を低減し、鉄道車両の歯車装置１０，２０の異常検知の精度向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態に係る異常検知システム１においては、状態情報を地上側に送信し、地上側において異常の有無を判定するため、従来の異常検知システム１Ａと比較して、異常検知に時間的な遅れが生じる可能性がある。しかしながら、このような遅れは、数秒から数分程度であり、機械系である歯車装置１０，２０の異常の有無の検知に関して問題となる可能性は低い。したがって、本実施形態に係る異常検知システム１のように、状態情報を地上側に送信し、地上側において異常の有無を判定する構成であっても、実用上の問題が生じる可能性は極めて少ない。
【００４３】
次に、検知部５３２による歯車装置１０，２０の異常の有無の判定方法について説明する。
【００４４】
検知部５３２は、例えば、図３に示す異常検知部３１５，３２５と同様のアルゴリズムに従い、歯車装置１０，２０の異常の有無を判定する。
【００４５】
また、上述したように、本実施形態においては、状態情報収集装置３から送信された状態情報が、クラウドサーバ用ストレージ５２に蓄積される。検知部５３２は、一または複数の鉄道車両が同じ場所を異なるタイミングで走行したそれぞれのタイミングにおいて収集された状態情報に基づき、一または複数の鉄道車両に搭載された歯車装置１０，２０の異常の有無を判定してもよい。
【００４６】
例えば、鉄道車両Ａがある場所（ある区間）を走行し、別のタイミングで鉄道車両Ｂがその場所を走行したとする。なお、鉄道車両Ａと鉄道車両Ｂとは、同じ鉄道車両であってもよいし、異なる鉄道車両であってもよい。
【００４７】
例えば、鉄道車両Ａの状態情報収集装置３から送信された状態情報では大きな振動が検出され、鉄道車両Ｂの状態情報収集装置３から送信された状態情報では大きな振動が検出されなかったとする。鉄道車両Ａと鉄道車両Ｂとは同じ区間を走行しているため、路面から受ける振動の影響は概ね同じであると考えれられる。そのため、鉄道車両Ｂでは大きな振動が検出されなかったにも関わらず、鉄道車両Ｂと同じ区間を走行する鉄道車両Ａでは大きな振動が検出された場合、検知部５３２は、鉄道車両Ａの歯車装置１０，２０に異常が発生したと判定することができる。
【００４８】
また、例えば、鉄道車両Ａの状態情報収集装置３から送信された状態情報では大きな振動が検出されたとともに、鉄道車両Ｂの状態情報収集装置３から送信された状態情報でも大きな振動が検出されたとする。この場合、鉄道車両Ａおよび鉄道車両Ｂ両方の歯車装置１０，２０に異常が発生している可能性は低いため、検知部５３２は、検出された振動は鉄道車両Ａ，Ｂが走行する路面から受ける振動に起因するものと推定し、鉄道車両Ａおよび鉄道車両Ｂ両方の歯車装置１０，２０に異常は発生していないと判定することができる。
【００４９】
なお、上述したように、本実施形態においては、状態情報送信部３５は、状態情報とともに、位置情報も送信する。したがって、検知部５３２は、状態情報が取得された際に鉄道車両が走行していた走行区間、鉄道車両の現在位置などを特定することができる。そして、検知部５３２は、予め記憶された線路データに基づき、鉄道車両の走行地点の線路状態を把握することができる。
【００５０】
振動温度センサ１７１−１７３，２７１−２７３およびＡＥセンサ１８１−１８４により検出される振動と、車輪１３１，１３２，２３１，２３２が線路から受ける衝撃による振動との区別が困難な場合がある。このような場合、これらのセンサの検出結果を用いた異常の有無の検知が困難となる。そこで、検知部５３２は、予め記憶された線路データに基づき、線路から鉄道車両が受ける衝撃が所定の閾値よりも小さい区間を特定し、その区間を鉄道車両が走行している間に収集された状態情報に基づき、歯車装置１０，２０の異常の有無を検知するようにしてもよい。こうすることで、検知精度の更なる向上を図ることができる。
【００５１】
図１においては、状態情報送信部３５が状態情報収集装置３に設けられる例を用いて説明したが、これに限られるものではない。鉄道車両には一般に、図２に示すように、鉄道車両に搭載された各種機器の状態を監視する列車モニタ装置４が搭載される。状態情報送信部３５は、列車モニタ装置４に設けられてもよい。
【００５２】
図２においては、データ管理部３３は、取得部が取得した状態情報を、ケーブル３３ｃを介して列車モニタ装置４に出力する。列車モニタ装置４に設けられた状態情報送信部３５は、アンテナ４１を介した無線通信により、ネットワーク５を経由してクラウドサーバ５１に送信する。
【００５３】
上述したように、列車モニタ装置４は、鉄道車両に搭載された各種機器の状態を監視する。例えば、列車モニタ装置４は、主電動機１６，２６の回転速度に関する情報を、主電動機１６，２６を駆動する可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ：Variable Voltage Variable Frequency）インバータから取得することができる。そのため、図２に示す異常検知システムおいては、主電動機１６，２６の回転速度を検出するための構成（回転速度センサ１６１，２６１、ケーブル１６１ｃ、２６１ｃおよび回転速度演算部３１２，３２２）を設ける必要がない。
【００５４】
また、列車モニタ装置４は、鉄道車両の現在地認識機能を有するため、ＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に基づき位置情報を求める構成を設ける必要もない。したがって、図２に示す異常検知システム１によれば、システム構成の簡素化を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、クラウドサーバ５１と異常検知装置５３とを分けて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、クラウドサーバ５１と異常検知装置５３とは一体的に構成されていてもよい。したがって、状態情報収集装置３は、ネットワーク５を介して、状態情報を異常検知装置５３に送信し、異常検知装置５３は、状態情報収集装置３から送信されてきた状態情報を受信してもよい。
【００５６】
また、本実施形態においては、歯車装置１０の状態を検出するため種々のセンサとしては、振動温度センサ１７１−１７３，２７１−２７３、ＡＥセンサ１８１−１８４，２８１−２８４、潤滑油センサ１９１，２９１、および回転速度センサ１６１，１６２（図１参照）が取り付けられる例を用いて説明したがこれに限られるものではない。歯車装置１０の状態を検出するためセンサは、これらのセンサの中から、歯車装置１０の異常の有無を判定する方式に応じて適宜選択された少なくともいずれかのセンサを用いればよい。
【００５７】
このように本実施形態においては、異常検知システム１は、鉄道車両に搭載され、歯車装置１０，２０の状態に関する状態情報を収集する状態情報収集装置３と、地上側に設けられ、歯車装置１０，２０の異常の有無を検知する異常検知装置５３とを備える。状態情報収集装置３は、歯車装置１０，２０に取り付けられ、歯車装置１０，２０の状態を検出するセンサの検出結果を状態情報として取得する取得部を備える。また、鉄道車両には、取得された状態情報を、ネットワーク５を介して送信可能な状態情報送信部３５が設けられる。そして、異常検知装置５３は、ネットワーク５を介して状態情報を取得する通信部５３１と、通信部５３１により取得された状態情報に基づき、歯車装置１０，２０の異常の有無を検知する検知部５３２と、を備える。
【００５８】
このように、異常検知装置５３を地上側に設けることで、異常検知のための基準値などが不適切であった場合にも、その不適切な値を速やかに修正することができる。そのため、異常の誤検知あるいは見逃しなどが生じる可能性を低減し、鉄道車両の歯車装置１０，２０の異常検知の精度向上を図ることができる。異常検知装置５３を地上側に設けることで、異常検知のための基準値などの設定が容易になるので、異常検知システム１の柔軟性を向上させることができる。また、状態情報収集装置３の構成が簡素化されるので、メンテナンスの省力化を図ることができる。
【００５９】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１    異常検知システム
３    状態情報収集装置
４    列車モニタ装置
５    ネットワーク
１０，２０    歯車装置
１１，２１    車軸
１４，２４    歯車箱
１５，２５    軸継手
１６，２６    主電動機
３３    データ管理部
３５    状態情報送信部
３６，４１    アンテナ
３７    ＧＰＳアンテナ
５１    クラウドサーバ
５２    クラウドサーバ用ストレージ
５３    異常検知装置
１２１，１２２    軸箱
１２１ａ，１２２ａ    転がり軸受（第３の転がり軸受）
１３１，１３２，２３１，２３２
１４１    大歯車
１４２    小歯車
１４３    転がり軸受（第１の転がり軸受）
１４４    転がり軸受（第２の転がり軸受）
１６１，２６１    回転速度センサ
１７１−１７３，２７１−２７３    振動温度センサ（センサ）
１８１−１８４，２８１−２８４    ＡＥセンサ（センサ）
１９１，２９１    潤滑油センサ（センサ）
３１１，３２１    潤滑油分析部（センサ）
３１２，３２２    回転速度演算部（取得部）
３１３，３２３    ＡＥ信号分析部（取得部）
３１４，３２４    振動温度分析部（取得部）
１６１ｃ，１７１ｃ−１７３ｃ，２７１ｃ−２７３ｃ，１８１ｃ−１８４ｃ，２８１ｃ−２８４ｃ，１９１ｃ，２９１ｃ    ケーブル
５３１    通信部
５３２    検知部
【図１】
2020134334.tif 000003
【図２】
2020134334.tif 000004
【図３】
2020134334.tif 000005