(57)【要約】【課題】車輪や台車の蛇行動を確実に検知できる鉄道車両の異常検知装置および鉄道車両の異常検知方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、鉄道車両１の異常検知装置において、鉄道車両１の振動加速度を測定するセンサ部１４と、センサ部１４で測定された振動加速度の信号をサンプリングするサンプリング部１６と、異常の有無を判定する演算部１８と、を有し、演算部１８にて、車輪２２の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長Ｓ１を算出し、算出した１軸蛇行動波長Ｓ１をもとに１軸蛇行動の監視周波数領域を設定し、振動加速度の信号から１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して車輪２２の蛇行動の有無を判定する。【選択図】  図３
2015214201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の振動を測定して異常を検知する鉄道車両の異常検知装置において、
前記鉄道車両の特定部位に生じる振動加速度を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部と、を有し、
前記演算部は、車輪の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長を、当該１軸蛇行動波長をＳ１とし、踏面間隔の１／２倍の長さをｂとし、車輪半径をｒとし、等価踏面勾配をσとするときに、以下の数式１に基づいて算出し、
【数１】
2015214201.tif 000008
算出した前記１軸蛇行動波長をもとに求めた前記車輪の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した１軸蛇行動の監視周波数領域を設定し、
前記振動加速度の信号から前記１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、前記車輪の蛇行動の有無を判定すること、
を特徴とする鉄道車両の異常検知装置。
【請求項２】
請求項１の鉄道車両の異常検知装置において、
前記演算部は、前記１軸蛇行動の監視周波数領域を、前記鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離の経過による前記１軸蛇行動波長の変化によって想定される前記車輪の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定すること、
を特徴とする鉄道車両の異常検知装置。
【請求項３】
鉄道車両の振動を測定して異常を検知する鉄道車両の異常検知装置において、
前記鉄道車両の特定部位に生じる振動加速度を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部と、を有し、
前記演算部は、台車の蛇行動における蛇行の周期である台車蛇行動波長を、当該台車蛇行動波長をＳ２とし、車輪の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長をＳ１とし、踏面間隔の１／２倍の長さをｂとし、車輪半径をｒとし、等価踏面勾配をσとし、軸距の１／２倍の距離をａとするときに、以下の数式１と数式２に基づいて算出し、
【数１】
2015214201.tif 000009
【数２】
2015214201.tif 000010
算出した前記台車蛇行動波長をもとに求めた前記台車の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した台車蛇行動の監視周波数領域を設定し、
前記振動加速度の信号から前記台車蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、前記台車の蛇行動の有無を判定すること、
を特徴とする鉄道車両の異常検知装置。
【請求項４】
請求項３の鉄道車両の異常検知装置において、
前記演算部は、前記台車蛇行動の監視周波数領域を、前記鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離の経過による前記台車蛇行動波長の変化によって想定される前記台車の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定すること、
を特徴とする鉄道車両の異常検知装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの鉄道車両の異常検知装置を使用することを特徴とする鉄道車両の異常検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の走行時の異常振動を検知する鉄道車両の異常検知装置および鉄道車両の異常検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、車輪や台車の蛇行動を抑制するため、車体と台車との間にヨーダンパを備えている。しかし、このヨーダンパの機能が低下した場合には、車輪や台車の蛇行動を抑制することができないので、車輪や台車の蛇行動を確実に検知することが必要になる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、車体の左右振動加速度の測定結果において特定の周波数における振動の強さのピーク値をもとに、台車の蛇行動を検知することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１１−５１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、車体の左右振動加速度の測定結果が鉄道車両の走行時にレールから受ける振動等の影響を受けるため、特定の周波数における振動の強さのピーク値を正確に取得できないおそれがある。そのため、確実に台車の蛇行動を検知することができないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、車輪や台車の蛇行動を確実に検知できる鉄道車両の異常検知装置および鉄道車両の異常検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、鉄道車両の振動を測定して異常を検知する鉄道車両の異常検知装置において、前記鉄道車両の特定部位に生じる振動加速度を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部と、を有し、前記演算部は、車輪の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長を、当該１軸蛇行動波長をＳ１とし、踏面間隔の１／２倍の長さをｂとし、車輪半径をｒとし、等価踏面勾配をσとするときに、以下の数式１に基づいて算出し、
【数１】
2015214201.tif 000003
算出した前記１軸蛇行動波長をもとに求めた前記車輪の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した１軸蛇行動の監視周波数領域を設定し、前記振動加速度の信号から前記１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、前記車輪の蛇行動の有無を判定すること、を特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、踏面間隔や車輪半径や等価踏面勾配から算出された１軸蛇行動波長をもとに１軸蛇行動の監視周波数領域を設定し、振動加速度の信号から１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、車輪の蛇行動の有無を判定する。これにより、車輪の蛇行動に起因する空間周波数の成分を、鉄道車両の走行時にレールから受ける振動等の影響を受けずに、抽出することができる。そのため、車輪の蛇行動を確実に検知できる。
【０００９】
上記の態様においては、前記演算部は、前記１軸蛇行動の監視周波数領域を、前記鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離の経過による前記１軸蛇行動波長の変化によって想定される前記車輪の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定すること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離に関わらず、車輪の蛇行動を確実に検知できる。
【００１１】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の他の形態は、鉄道車両の振動を測定して異常を検知する鉄道車両の異常検知装置において、前記鉄道車両の特定部位に生じる振動加速度を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部と、を有し、前記演算部は、台車の蛇行動における蛇行の周期である台車蛇行動波長を、当該台車蛇行動波長をＳ２とし、車輪の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長をＳ１とし、踏面間隔の１／２倍の長さをｂとし、車輪半径をｒとし、等価踏面勾配をσとし、軸距の１／２倍の距離をａとするときに、以下の数式１と数式２に基づいて算出し、
【数１】
2015214201.tif 000004
【数２】
2015214201.tif 000005
算出した前記台車蛇行動波長をもとに求めた前記台車の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した台車蛇行動の監視周波数領域を設定し、前記振動加速度の信号から前記台車蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、前記台車の蛇行動の有無を判定すること、を特徴とする。
【００１２】
この態様によれば、踏面間隔や車輪半径や等価踏面勾配や軸距から算出された台車蛇行動波長をもとに台車蛇行動の監視周波数領域を設定し、振動加速度の信号から台車蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、台車の蛇行動の有無を判定する。これにより、台車の蛇行動に起因する空間周波数の成分を、鉄道車両の走行時にレールから受ける振動等の影響を受けずに、抽出することができる。そのため、台車の蛇行動を確実に検知できる。
【００１３】
上記の態様においては、前記演算部は、前記台車蛇行動の監視周波数領域を、前記鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離の経過による前記台車蛇行動波長の変化によって想定される前記台車の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定すること、が好ましい。
【００１４】
この態様によれば、鉄道車両の積算走行時間または積算走行距離に関わらず、台車の蛇行動を確実に検知できる。
【００１５】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の他の形態は、鉄道車両の振動を測定して異常を検知する鉄道車両の異常検知方法において、上記の態様のいずれか１つの鉄道車両の異常検知装置を使用すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る鉄道車両の異常検知装置および鉄道車両の異常検知方法によれば、車輪や台車の蛇行動を確実に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】異常検知装置の概略を示すブロック図である。
【図２】異常振動の要因と発生する振動の空間周波数との関係を示す図である。
【図３】１軸蛇行動波長を示す図である。
【図４】車輪の各部を示す図である。
【図５】演算部におけるデータ処理の流れを示す図である。
【図６】バンドパスフィルタ処理を行う前の振動加速度の信号の波形の評価結果を示す図である。
【図７】バンドパスフィルタ処理を行った後の振動加速度の信号の波形の評価結果を示す図である。
【図８】１軸蛇行動波長の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔鉄道車両の異常検知装置の構成〕
本発明の鉄道車両の異常検知方法の実施形態について、説明する。図１は、異常検知装置の概略を示すブロック図である。図１に示すように、鉄道車両１は、新幹線（登録商標）などの高速鉄道車両であり、車体１０と台車１２を有している。そして、車体１０は、空気ばね（不図示）等を介して台車１２に支持されている。また、鉄道車両１は、車輪２２や台車１２の蛇行動を抑制するため、車体１０と台車１２との間にヨーダンパ（不図示）を備えている。
【００１９】
また、鉄道車両１は、センサ部１４と、サンプリング部１６と、演算部１８と、管理装置２０を有している。
【００２０】
センサ部１４は、台車１２に取り付けられていて、左右方向（Ｙ軸方向）で台車１２に生じる振動加速度を測定する。このセンサ部１４は、例えば、静電容量タイプの加速度センサを備えている。そして、センサ部１４で測定された振動加速度の信号は、サンプリング部１６に送られる。
【００２１】
サンプリング部１６は、センサ部１４で測定された振動加速度の信号を、所定の条件でサンプリングする。演算部１８は、サンプリング部１６でサンプリングされた振動加速度の信号を、演算処理して異常の有無を判定する。そして、演算部１８は、管理装置２０に判定結果を送る。管理装置２０は、車両搭載機器を管理しており、サンプリング部１６と演算部１８に対し速度データ等を送る。
【００２２】
〔サンプリング部における等距離サンプリングの説明〕
センサ部１４からサンプリング部１６に振動加速度の信号が出力されると、サンプリング部１６は、積算した走行距離が等距離サンプリング周期以上となったとき、すなわち、一定の距離毎にセンサ部１４から振動加速度の信号のデータを収集する。そして、サンプリング部１６は、収集されたデータを、等距離サンプリングデータとして演算部１８に送る。
【００２３】
〔演算部におけるデータ処理の説明〕
そして、演算部１８では、サンプリング部１６から送られた等距離サンプリングデータに基づいてデータ処理を行い、異常の有無を判定する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、演算部１８は、予め、異常振動要因例として、１軸蛇行動と台車蛇行動について、センサ部１４で測定された振動加速度の信号に対して監視する空間周波数の幅（監視周波数領域）を設定しておく。なお、各監視周波数領域において空間周波数の下限から上限までの幅を設定しているのは、車輪２２の削正による車輪２２の径の変化を考慮しているためである。
【００２５】
ここで、１軸蛇行動は、鉄道車両１の走行時に車輪２２が蛇行動することである。また、台車蛇行動は、鉄道車両１の走行時に台車１２が蛇行動することである。
【００２６】
そこで、１軸蛇行動の監視周波数領域を設定する方法について説明する。まず、演算部１８は、車輪２２の蛇行動（１軸蛇行動）における蛇行の周期である１軸蛇行動波長Ｓ１（図３参照）を、以下のような数式１に基づいて算出する。
【数１】
2015214201.tif 000006
なお、ｂは踏面間隔の１／２倍の長さ［ｍ］であり（図３、図４参照）、ｒは車輪半径［ｍ］であり（図４参照）、σは等価踏面勾配である（図４参照）。また、等価踏面勾配σは、σ＝ｔａｎθにより算出される（角度θは、輪軸（車輪２２の軸）に対する踏面の傾きである）。
【００２７】
ここで、鉄道車両１が長期間走行して車輪２２が削れると、車輪半径ｒや等価踏面勾配σは変化するので、１軸蛇行動波長Ｓ１は変化する。そこで、鉄道車両１の積算走行時間（積算走行距離）の経過により、１軸蛇行動波長Ｓ１は、図２に示すように、例えば、１３．７［ｍ］〜１４．３［ｍ］の範囲内で変化しうると想定する。そうすると、１軸蛇行動に起因する振動の空間周波数は、０．０７０（≒１／１４．３）［１／ｍ］〜０．０７３（≒１／１３．７）［１／ｍ］の範囲内で変動する。
【００２８】
そこで、演算部１８は、１軸蛇行動の監視周波数領域（図２に示す空間周波数［１／ｍ］の下限Ｆ２１と上限Ｆ２２の間の領域）を、１軸蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応するように、すなわち、前記のように変動すると想定される１軸蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定する。このようにして、演算部１８は、１軸蛇行動の監視周波数領域を設定する。
【００２９】
次に、台車蛇行動の監視周波数領域の設定方法について説明する。まず、演算部１８は、台車蛇行動における蛇行の周期である台車蛇行動波長Ｓ２を、前記の数式１と以下のような数式２に基づいて算出する。
【数２】
2015214201.tif 000007
なお、ａは軸距の１／２の距離［ｍ］である。また、軸距とは、前後の輪軸（車輪２２の軸）における輪軸中心間の距離である。
【００３０】
前記のように、鉄道車両１が長期間走行して車輪２２が削れると、１軸蛇行動波長Ｓ１が変化するので、台車蛇行動波長Ｓ２も変化する。そこで、鉄道車両１の積算走行時間（積算走行距離）の経過により、台車蛇行動波長Ｓ２は、図２に示すように、例えば、２６．６［ｍ］〜２７．７［ｍ］の範囲内で変化しうると想定する。そうすると、台車蛇行動に起因する振動の空間周波数は、０．０３６（≒１／２７．７）［１／ｍ］〜０．０３８（≒１／２６．６）［１／ｍ］の範囲内で変動する。
【００３１】
そこで、演算部１８は、台車蛇行動の監視周波数領域（図２に示す空間周波数［１／ｍ］の下限Ｆ１１と上限Ｆ１２の間の領域）を、台車蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応するように、すなわち、前記のように変動すると想定される台車蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定する。このようにして、演算部１８は、台車蛇行動の監視周波数領域を設定する。
【００３２】
図５は、演算部１８におけるデータ処理の流れを示すブロック図である。まず、ステップＳ１１では、演算部１８は、一定の走行距離毎にセンサ部１４から送られた等距離サンプリングデータを、サンプリング部１６を介して収集する。
【００３３】
ステップＳ１２では、演算部１８は、収集した等距離サンプリングデータに対しバンドパスフィルタ処理を行って、１軸蛇行動の監視周波数領域や台車蛇行動の監視周波数領域に対応する特定の空間周波数成分を抽出する。このとき、バンドパスフィルタの通過領域は、１軸蛇行動の監視周波数領域や台車蛇行動の監視周波数領域を全て含むように設定されている。
【００３４】
例えば、前記のように、演算部１８は、１軸蛇行動の監視周波数領域を０．０７０［１／ｍ］〜０．０７３［１／ｍ］に設定した場合には、１軸蛇行動に対応するバンドパスフィルタの通過領域を、０．０７０［１／ｍ］〜０．０７３［１／ｍ］を全て含むように設定する。そして、演算部１８は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号に対して、前記のように通過領域を設定したバンドパスフィルタによる処理を行う。
【００３５】
これにより、演算部１８は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号から、１軸蛇行動の監視周波数領域における１軸蛇行動に起因する振動の空間周波数の成分を抽出する。そして、演算部１８は、後述するような手法（図５におけるステップＳ１３〜ステップＳ２２の手法）を用いて、車輪２２の蛇行動の有無を判定する。
【００３６】
さらに、前記のように、演算部１８は、台車蛇行動の監視周波数領域を０．０３６［１／ｍ］〜０．０３８［１／ｍ］に設定した場合には、台車蛇行動に対応するバンドパスフィルタの通過領域を、０．０３６［１／ｍ］〜０．０３８［１／ｍ］を全て含むように設定する。そして、演算部１８は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号に対して、前記のように通過領域を設定したバンドパスフィルタによる処理を行う。
【００３７】
これにより、演算部１８は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号から、台車蛇行動の監視周波数領域における台車蛇行動に起因する振動の空間周波数の成分を抽出する。そして、演算部１８は、後述するような手法（図５におけるステップＳ１３〜ステップＳ２２の手法）を用いて、台車１２の蛇行動の有無を判定する。
【００３８】
こうして、演算部１８は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号から、上述のように設定した各監視周波数領域に対応する特定の空間周波数成分を、所定のバンドパスフィルタの通過領域を通して抽出する。このようにして、各バンドパスフィルタによって、空間周波数に対応する周波数成分を走行時にレールから受ける振動等から分離し、高周波成分が低周波成分に埋もれることを防止している。この結果、高周波成分等の振幅が小さい異常振動に対して、早期の検知ができる。
【００３９】
再び図５の説明に戻って、ステップＳ１３では、抽出された周波数成分から振動ピークが検出される。ステップＳ１４では、その振動ピークの絶対値が求められる。一方、ステップＳ１５では、現時点での走行速度における振動ピーク絶対値平均が読み込まれる。ここで、振動ピーク絶対値平均とは、あらかじめ求めた正常時の振動ピークの絶対値の平均値である。そして、ステップＳ１６では、ステップＳ１４で求めた振動ピークの絶対値と、ステップＳ１５で読み込んだ振動ピーク絶対値平均との比の値が算出される。
【００４０】
これにより、ステップＳ１７では、算出された比の値から相対度数分布が作成される。次に、ステップＳ１８では、予め作成された基準分布と、ステップＳ１７で作成された相対度数分布との差が算出される。なお、基準分布は、車両が完成した直後の試験走行時を正常時とし、この正常時の複数回の試験走行によって予め求めた相対度数分布である。
【００４１】
そして、ステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出された差に対して振動ピークの重み付けが行われる。続いて、ステップＳ２０では、重み付けされた各振動ピークの差の絶対値が求められ、ステップＳ２１では、その各絶対値が加算されて総和が求められる。その後、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で求められた総和と、予め設定した異常検知しきい値とが判断される。
【００４２】
このように、演算部１８は、異常振動要因毎にステップＳ１２〜ステップＳ２２の処理を行い、ステップＳ２１で求められた総和が異常検知しきい値以上であるときに、異常であると判断する。なお、異常検知しきい値は、予め繰り返し行われた走行試験において、正常時にステップＳ２１で求めた総和の最大値より僅かに大きい値として設定されている。
【００４３】
このようにして、演算部１８が異常の有無を判断し、その判定結果が管理装置２０に送られる。管理装置２０は、異常と判断された判定結果を受け取ると、乗務員支援モニタ等を利用して運転士に異常を報知する。
【００４４】
ここで、図６と図７は、一定の走行距離毎にサンプリングされた振動加速度の信号に対して、バンドパスフィルタ処理（ステップＳ１２）を行う前後の振動加速度の信号の波形の評価結果を示す図である。本評価において、バンドパスフィルタの通過領域は、前記の１軸蛇行動に起因する振動の空間周波数の範囲（０．０７０［１／ｍ］〜０．０７３［１／ｍ］）を全て含むように設定されている。なお、図６はバンドパスフィルタ処理を行う前の振動加速度の信号の波形の評価結果を示し、図７はバンドパスフィルタ処理を行った後の振動加速度の信号の波形の評価結果を示している。
【００４５】
図６と図７に示すように、１軸蛇行動に起因する振動の振動加速度の信号における波形の特徴（図中、時間領域αに現れる波形の特徴）は、バンドパスフィルタ処理を行う前（図６）よりも、バンドパスフィルタ処理を行った後（図７）のほうが、顕著に表れている。このように、バンドパスフィルタ処理を行った後（図７）においては、１軸蛇行動に起因する振動の振動加速度の信号における波形は、鉄道車両１の走行時にレールから受ける振動等の波形から分離されている。そのため、演算部１８は、車輪２２の蛇行動の発生の有無を正確に検知することができる。
【００４６】
なお、図２に示す１軸蛇行動や台車蛇行動の監視周波数領域は、適宜変更可能である。例えば、鉄道車両１が長期間走行して車輪２２が削れることにより、図８に示すように、１軸蛇行動波長Ｓ１が例えば９．２［ｍ］（経過値）〜１４．１［ｍ］（初期値）の範囲内で変化する場合には、演算部１８は、１軸蛇行動の監視周波数領域を、例えば０．０６７（≒１／１５）［１／ｍ］〜０．１１１（≒１／９）［１／ｍ］に設定する。そして、このとき、演算部１８は、１軸蛇行動に対応するバンドパスフィルタの通過領域を、０．０６７［１／ｍ］〜０．１１１［１／ｍ］を全て含むように設定する。
【００４７】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例によれば、鉄道車両１の振動を測定して異常を検知する鉄道車両１の異常検知装置および鉄道車両１の異常検知方法において、鉄道車両１の台車１２に生じる振動加速度を測定するセンサ部１４と、センサ部１４で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部１６と、サンプリング部１６でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部１８と、を有し、演算部１８は、車輪２２の蛇行動における蛇行の周期である１軸蛇行動波長Ｓ１を、踏面間隔の１／２倍の長さｂと車輪半径ｒと等価踏面勾配σに基づいて算出し、算出した１軸蛇行動波長Ｓ１をもとに求めた車輪２２の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した１軸蛇行動の監視周波数領域を設定し、振動加速度の信号から１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、車輪２２の蛇行動の有無を判定する。
【００４８】
このように、踏面間隔や車輪半径ｒや等価踏面勾配σから算出された１軸蛇行動波長Ｓ１をもとに１軸蛇行動の監視周波数領域が設定され、振動加速度の信号から１軸蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分が抽出されて、車輪２２の蛇行動の有無が判定される。これにより、車輪２２の蛇行動に起因する空間周波数の成分は、鉄道車両１の走行時にレールから受ける振動等の影響を受けずに、抽出される。そのため、車輪２２の蛇行動は確実に検知される。
【００４９】
また、演算部１８は、１軸蛇行動の監視周波数領域を、鉄道車両１の積算走行時間または積算走行距離の経過による１軸蛇行動波長Ｓ１の変化によって想定される車輪２２の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定する。これにより、鉄道車両１の積算走行時間または積算走行距離に関わらず、車輪２２の蛇行動は確実に検知される。
【００５０】
また、本実施例によれば、鉄道車両１の振動を測定して異常を検知する鉄道車両１の異常検知装置および鉄道車両１の異常検知方法において、鉄道車両１の台車１２に生じる振動加速度を測定するセンサ部１４と、センサ部１４で測定された振動加速度の信号を所定の条件でサンプリングするサンプリング部１６と、サンプリング部１６でサンプリングされた振動加速度の信号から抽出した特定の空間周波数成分に基づいて異常の有無を判定する演算部１８と、を有し、演算部１８は、台車１２の蛇行動における蛇行の周期である台車蛇行動波長Ｓ２を、１軸蛇行動波長Ｓ１と踏面間隔の１／２倍の長さｂと車輪半径ｒと等価踏面勾配σと、軸距の１／２倍の距離ａに基づいて算出し、算出した台車蛇行動波長Ｓ２をもとに求めた台車１２の蛇行動に起因する振動の空間周波数に対応した台車蛇行動の監視周波数領域を設定し、振動加速度の信号から台車蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分を抽出して、台車１２の蛇行動の有無を判定する。
【００５１】
このように、踏面間隔や車輪半径ｒや等価踏面勾配σや軸距から算出された台車蛇行動波長Ｓ２をもとに台車蛇行動の監視周波数領域は設定され、振動加速度の信号から台車蛇行動の監視周波数領域における空間周波数の成分が抽出されて、台車１２の蛇行動の有無が判定される。これにより、台車１２の蛇行動に起因する空間周波数の成分は、鉄道車両１の走行時にレールから受ける振動等の影響を受けずに、抽出される。そのため、台車１２の蛇行動は確実に検知される。
【００５２】
また、演算部１８は、台車蛇行動の監視周波数領域を、鉄道車両１の積算走行時間または積算走行距離の経過による台車蛇行動波長Ｓ２の変化によって想定される台車１２の蛇行動に起因する振動の空間周波数の変動範囲の全てを含むように設定する。これにより、鉄道車両１の積算走行時間または積算走行距離に関わらず、台車１２の蛇行動は確実に検知される。
【００５３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５４】
１    鉄道車両
１０  車体
１２  台車
１４  センサ部
１６  サンプリング部
１８  演算部
２０  管理装置
２２  車輪
Ｓ１  １軸蛇行動波長
Ｓ２  台車蛇行動波長
ｂ  踏面間隔の１／２倍の長さ
ｒ  車輪半径
σ  等価踏面勾配
ａ  軸距の１／２倍の距離
θ  角度
α  時間領域
Ｆ１１  空間周波数［１／ｍ］の下限
Ｆ１２  空間周波数［１／ｍ］の上限
Ｆ２１  空間周波数［１／ｍ］の下限
Ｆ２２  空間周波数［１／ｍ］の上限
【図１】
2015214201.tif 000011
【図２】
2015214201.tif 000012
【図３】
2015214201.tif 000013
【図４】
2015214201.tif 000014
【図５】
2015214201.tif 000015
【図６】
2015214201.tif 000016
【図７】
2015214201.tif 000017
【図８】
2015214201.tif 000018