鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置及びその方法
【課題】簡便な解析処理によって鉄道車両の車軸軸受の異常を検知できる車軸軸受異常検知装置及びその方法を提供する。
【解決手段】軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受２２の異常を検知するための検知装置である。長手方向軸に沿って略樋状の集音面５を有する集音壁４と、集音面５に対向して配置された単一の集音手段８と、からなる集音装置１００を含む。この集音面５は、基準平面３２上にある仮想放物線の一部と、中心軸１２を含み基準平面３２と直交する基準直交平面３５上にあって仮想放物線と交差するとともに基準平面３２上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなる。また、集音手段８は仮想放物線の焦点と一致する仮想楕円の近焦点に配置される。
【解決手段】軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受２２の異常を検知するための検知装置である。長手方向軸に沿って略樋状の集音面５を有する集音壁４と、集音面５に対向して配置された単一の集音手段８と、からなる集音装置１００を含む。この集音面５は、基準平面３２上にある仮想放物線の一部と、中心軸１２を含み基準平面３２と直交する基準直交平面３５上にあって仮想放物線と交差するとともに基準平面３２上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなる。また、集音手段８は仮想放物線の焦点と一致する仮想楕円の近焦点に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための装置及びその検知方法に関し、特に、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向させて該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための異常検知装置及びその検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の走行装置の一部である車軸軸受は、転動体を間に挟んでその軌道面を対峙させた外輪と内輪とを内部に含む。（なお、以下において、車軸軸受けを単に「軸受」と称することもある。）この転動体が外輪及び内輪の軌道面との間で荷重を与えられながら繰り返し接触すると、軌道面には転がり疲労によるはく離が生じ得る。また、この外輪及び内輪の軌道面には、はく離以外にも圧痕等による損傷を生じることもある。軌道面におけるこのようなはく離や圧痕等による車軸軸受の損傷、すなわち車軸軸受の異常は、軸受の回転不良や発熱に結びつき、ひいては車両の走行を阻害する。
【０００３】
従来、車軸軸受の損傷の異常を検知する方法として、例えば特許文献１に開示されているように、各軸受に加速度センサーを取り付けて車軸の回転に伴って生じる軸受の機械的振動を直接測定する方法や、各軸受に温度センサーを取り付けて車軸の回転に伴って生じる軸受の温度を直接測定して、これらの測定データを解析しながら車軸軸受の異常を検知する方法が知られている。
【０００４】
このような、いわゆる車両搭載型の異常検知装置による方法は、センサーを多数の車軸軸受に設置するために、その設置に多大の労力とコストとを必要とする。
【０００５】
他方、軌道上を走行する鉄道車両の発する音などを軌道脇などで検知して、鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための異常検知装置及びその方法も知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２では、指向性マイクロホンをレールに対して斜めに設置するなどして、軸箱が測定可能区間に長い時間存在するようにして、その検知信号を解析することによって鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する装置及びその方法が開示されている。
【０００７】
さらに非特許文献１では、走行する鉄道車両の車軸軸受の側方にあたる軌道脇に複数の音圧音場マイクロホンを設置し、同車両の車軸音を検知し、その検知信号を解析することによって同車両の車軸音を検知する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２３１９９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３５４７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ブリュエル・ケアーマガジン（ブリュエル・ケアー本社発行２００４年１号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に開示の方法では、特許文献１に開示の方法と異なり、センサーを多数の車軸軸受に直接取り付ける必要はないものの、指向性マイクロホンの測定可能区間全体に亘るデータの解析処理が比較的複雑であった。また、非特許文献１に開示の方法にあっても、複数のマイクロホンからの膨大な測定データを解析する必要があり、解析処理が複雑であった。
【００１１】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡便な解析処理によって鉄道車両の車軸軸受の異常を検知できる車軸軸受異常検知装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置は、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための検知装置であって、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置されることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって集音できて、しかも単一の集音手段によってこれを安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００１４】
また、上記発明において、同集音面は、同基準直交平面と平行な平面上にあって同仮想放物線と交差するとともに同基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴としてもよい。
【００１５】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００１６】
また、上記発明において、前記仮想楕円の遠焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあることを特徴としてもよい。さらに、前記仮想楕円の近焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴としてもよい。
【００１７】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００１８】
また、上記発明において、軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように位置調整する調整手段を更に有することを特徴としてもよい。
【００１９】
かかる発明によれば、走行する鉄道車輌の車軸音を安定して集音し得るように車軸軸受と検知装置との位置を調整することが容易となる。
【００２０】
さらに、本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知方法は、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置された装置によって該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する方法であって、前記装置は、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置され、前記仮想楕円の遠焦点位置を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって集音できて、しかも単一の集音データとして安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００２２】
また、上記発明において、軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴としてもよい。
【００２３】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２４】
さらに、上記発明において、前記車軸軸受が前記長手方向軸と平行に移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴としてもよい。
【００２５】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２６】
また、上記発明において、前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴としてもよい。
【００２７】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２８】
さらに、上記発明において、前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあって、前記１直線を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴としてもよい。
【００２９】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００３０】
さらに、上記発明において、前記仮想楕円の近焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴としてもよい。
【００３１】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音をより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置の側面図である。
【図２】本発明による同異常検知装置の平面図である。
【図３】図１及び図２の平面３２での集音面の断面形状を説明するための図である。
【図４】本発明による同集音面の形状を説明するための斜視図である。
【図５】本発明による同集音面の形状を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の１つの実施例である鉄道車両の車軸軸受の軸音を集音してその異常を検知するための装置について、図１乃至図５を用いて、その詳細を説明する。
【００３４】
図１及び図２に示すように、鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置の集音装置１００は、軌道脇のような略水平面に載置されるベース部１と、ベース部１から上方に伸びる支柱部２と、支柱部２の上端部に固定された集音壁保持部３と、集音壁保持部３に螺子等で固定された金属製又は樹脂製などの集音壁４とを含む。集音壁４は、長手方向（図において、線路２５の伸びる方向）に沿って略樋状の集音面５を有する。すなわち、集音面５は、後述するように、基準平面３２を挟んで鏡面対称となる。さらに、支柱部２には、その軸方向に伸縮する機構（図示せず）が設けられており、集音面５の上下方向の位置を調整可能としている。また、集音壁保持部３には、ボールジョイント機構（図示せず）が設けられ、集音面５の中心軸１２の角度を調整可能としている。
【００３５】
また、集音装置１００は、ベース部１の前端部から中心軸１２に向かって延出する支柱６と、支柱６の先端部に連結されたマイクロホン保持部７と、マイクロホン保持部７に装着され集音面５の中心軸１２上に位置するマイクロホン８とを含む。マイクロホン８のケーブル９は、締め具１０によって支柱６に固定され、図示しない増幅装置などを含む解析部に接続される。
【００３６】
ここで、図３を参照しつつ、略樋状の集音面５の連続面を、集音壁４の中心を貫いて伸びる中心軸１２と長手方向軸（Ｘ軸）３１とを含む基準平面３２で切断した断面の形状について詳述する。
【００３７】
基準平面３２上において、断面形状は仮想放物線３４の一部である。長手方向のＸ軸３１と直交する中心軸１２を対称軸（Ｙ軸）３３とすると、この２つの軸の交点として原点１１が定められる。すると、ＸＹ座標平面上における仮想放物線３４を表す方程式は、
【数１】
で表せる。ここで、ａ［ｍ］は、ＸＹ座標平面上の原点１１から後述するマイクロホン８の配置される焦点Ｆまでの距離である。
【００３８】
本実施例では、ａを１［ｍ］として集音面５を設計している。よって、式１は、
【数２】
となり、集音面５の連続面の一部を構成する仮想放物線３４の形状が定まる。
【００３９】
次に、図３に併せて、適宜、図１及び図２を参照しながら、集音面５の長手方向の寸法Ｌを詳述する。
【００４０】
後述するように、集音面５の長手方向に沿って鉄道車両が移動しながら車軸音の集音が行われる。故に、この寸法は、鉄道車両の走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］と車軸軸受音の収録時間ｔ［ｓｅｃ］を決定することにより定め得る。ここで、鉄道車両の車軸軸受２２の外輪（内面）に損傷が１つある場合における所望の収録時間を検討する。
【００４１】
まず、車軸の１［ｓｅｃ］毎における回転数Ｆｒ［１／ｓｅｃ］は、車両の走行速度をＶ［ｋｍ／ｈ］、車両の車輪２３の直径をＤｗ［ｍｍ］とすると、
【数３】
で表せる。
【００４２】
また、当該損傷に起因して発生する１秒あたりの異音回数Ｆｎ［１／ｓｅｃ］は、車軸軸受２２のころの直径（平均値）をｄ［ｍｍ］、車軸軸受２２のころのピッチ径（平均値）をＤ［ｍｍ］、車軸軸受２２の接触角をα［度］、車軸軸受２２のころの総数をＺ［個］とすると、
【数４】
で表せる。
【００４３】
従って、鉄道車両が７０［ｋｍ／ｈ］で走行する場合における、選定した所定の車軸軸受２２に対する１［ｓｅｃ］あたりの異音回数Ｆｎは５２となる。本実施例においては、例えば、５回程度の異音回数を検知したいとして、所望の収録時間ｔを０．１［ｓｅｃ］と決定し得る。
【００４４】
集音面５の長手方向の寸法Ｌ［ｍ］は、収録時間ｔ［ｓｅｃ］、鉄道車両の走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］とすると、
【数５】
で表せる。本実施例において、鉄道車両の走行速度Ｖ＝７０［ｋｍ／ｈ］、車軸軸受音の収録時間ｔ＝０．１［ｓｅｃ］を式２に代入して、集音面５の長手方向の寸法Ｌ＝１．９４［ｍ］を得る。
【００４５】
次に、図４に併せて、適宜、図１乃至図３を参照しつつ、原点１１を通りＸ軸３１及びＹ軸３３と垂直なＺ軸３７の方向、すなわち基準平面３２（ＸＹ座標平面）に対して垂直な方向における集音面５の寸法Ｈについて詳述する。
【００４６】
Ｈ［ｍ］は、λ［ｍ］を車軸軸受音の波長、Ｓ［ｍ］を集音面５の底面から車両の車軸軸受２２までの距離、ｈをマイクロホンの感度が０．５になる車軸軸受２２のＺ軸方向の可動範囲［ｍ］とすると、
Ｈ＝０．５４×λ×Ｓ÷ｈ （式３）
で表せる。本実施例では、車軸軸受音の周波数を５［ｋＨｚ］、集音面５の底面から車両の車軸軸受２２までの距離Ｓを２［ｍ］、マイクロホンの感度が０．５になる車軸軸受２２のＺ座標方向の可動範囲ｈを０．１［ｍ］として集音面５を設計できる。
【００４７】
１５℃の空気中における音速を３４０［ｍ／ｓ］として、周波数が５［ｋＨｚ］である車軸軸受音の波長は、
λ＝３４０［ｍ／ｓ］÷５０００［Ｈｚ］＝０．０６８［ｍ］ （式４）
となる。
【００４８】
λ＝０．０６８［ｍ］、Ｓ＝２［ｍ］、ｈ＝０．１［ｍｍ］を式３に代入すると、
Ｈ＝０．５４×０．０６８×２÷０．１＝０．７３［ｍ］ （式５）
を得る。従って、Ｚ座標方向における集音面５の寸法Ｈは０．７３［ｍ］となる。
【００４９】
次に、図４に併せて、適宜、図１乃至図３を参照しつつ、集音面５の連続面の一部を構成する仮想楕円４１の形状の決定方法について詳述する。
【００５０】
仮想楕円４１は、少なくとも対称軸（Ｙ軸）３３を含み基準平面３２と直交する基準直交平面３５の上にあって仮想放物線３４と交差するとともに、基準平面３２の上に長軸３６及び短軸３８を有する。この仮想楕円４１の長軸３６の長さ及び短軸３８の長さを求めることにより、仮想楕円４１の形状を決定し得る。
【００５１】
ＹＺ座標平面上における仮想楕円４１を表す方程式は、
【数６】
で表せる。ここで、Ｙ軸３３は対称軸方向を表し、Ｚ軸３７は基準平面３２に対して垂直な方向を表す。
【００５２】
また、式６の仮想楕円式の近焦点Ｆａ、遠焦点ＦｂのＹＺ座標平面上における座標は、
【数７】
【数８】
である。
【００５３】
本実施例では、近焦点Ｆａと遠焦点Ｆｂの距離は１［ｍ］であり、ＹＺ座標平面上における原点１１からマイクロホン８の位置３９までの距離ａは１［ｍ］であるので
【数９】
【数１０】
となる。
【００５４】
式７、式８をｙ0、ｚ0について解くと、
【数１１】
を得る。従って、仮想楕円４１の長軸３６の長さ（長径）２ｙ0及び短軸３８の長さ（短径）２ｚ0は、それぞれ
【数１２】
となり、仮想楕円４１の形状を決定し得る。
【００５５】
さらに図５を参照しつつ、集音面５の連続面の形状について詳述する。
【００５６】
集音装置１００の集音面５は、基準直交平面３５上の仮想楕円４１の一部４２と、基準直交平面３５と平行な平面３５’の上にある仮想楕円４１’の一部４２’と、からなる連続面である。仮想楕円４１’は、仮想放物線３４と交差するとともに基準平面３２上に長軸３６’を有し、基準平面３２と直交する短軸３８ａを有する。この仮想楕円４１’は平面３５’をＸ軸方向に沿って移動させることで無数に存在することから、集音面５は連続面となる。
【００５７】
ところで、一群の仮想楕円４１’は、その遠焦点（群）Ｆｂ’を長手方向軸（Ｘ軸）３１と平行な、基準平面３２上の１つの直線ＸＭ上に配置させている。また、仮想楕円４１の遠焦点Ｆｂも直線ＸＭ上に位置する。さらに、一群の仮想楕円４１’は、その近焦点（群）Ｆａ’を、仮想楕円４１の近焦点Ｆａとともに、長手方向軸３１と平行な、基準平面３２上の他の１つの直線ＸＬ上に配置させる。
【００５８】
ところで、回転楕円体からなる集音面を有する集音壁であれば、Ｚ軸方向、すなわち上下方向の軸音を選択的に集音できるものの、Ｘ軸方向、すなわちレールに沿った方向では感度よく集音できる範囲が非常に狭くなってしまう。一方で、上記したような、連続面からなる集音面を集音壁４が備えることにより、集音壁４は、走行する車両の車軸音をより安定且つ効率良くマイクロホン８に向かって集音させることができるのである。
【００５９】
続いて、図１乃至図５を適宜用いて、上記した本実施例における異常検知装置の集音装置１００の設置方法及びその使用方法について説明する。
【００６０】
異常検知装置の集音装置１００は、支柱部２の図示しない伸縮する機構及び集音壁保持部３の図示しないボールジョイント機構によって集音壁４の高さ及び角度が調整できる。これにより、鉄道車両の車軸軸受２２が基準平面３２に沿って、さらには、長手方向軸３１と平行に直線ＸＭに沿って移動し得るように、集音壁４の高さ及び角度を調整する。
【００６１】
ここで、本実施例では、仮想楕円４１の近焦点Ｆａと遠焦点Ｆｂとの距離が１ｍであるから、近焦点Ｆａに配置されたマイクロホン８から中心軸１２上を１ｍ離れた遠焦点Ｆｂの位置を車軸軸受２２が通過するように集音装置１００を配置する。
【００６２】
かかる調整により、集音壁４は、走行する車両の車軸音を極めて効率よく集音できて、マイクロホン８に向かって車軸音を極めて効率よく反射できる。
【００６３】
検知対象となる鉄道車両の車軸軸受２２が集音壁４の左右いずれかの側端部正面に達すると、集音装置１００は車軸軸受２２の車軸音の測定を開始する。車軸音は、車軸軸受２２を含む平面３５’において、装置１００の集音面５で反射され、平面３５’上の仮想楕円４１’の近焦点Ｆａ’に収束せしめられようとする。しかしながら、長手方向（Ｘ軸）３１に沿って仮想放物線３４の一部で焦点Ｆの略方向に仕向けられ、結果として、焦点Ｆに設置されたマイクロホン８によって車軸音が検知される。
【００６４】
マイクロホン８では、検知信号を連続的に一連の電気信号に変換する。変換された電気信号は増幅装置によって増幅され、増幅された電気信号は、簡便なフィルタ処理によって分離及び重み付けされ、解析がなされる。解析結果は、出力装置に送信され、車軸軸受２２の異常の有無及びその程度が出力される。なお、本発明において、音の解析方法は、従来の方法と同様であるので、増幅装置、フィルタ、解析装置などの詳細説明については省略する。
【００６５】
以上、本実施例における異常検知装置では、その一部に仮想放物線と仮想楕円を含む比較的簡便な形状の集音面５を有する集音壁４によって、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって連続的に安定して集音できるとともに、しかも単一のマイクロホン８によってこれを集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、複数のマイクロホンからの集音データを同期させたり、複雑なフィルタリングを与えて解析を行う場合と比べて、簡便な装置且つ簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００６６】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を述べたが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。例えば、設計寸法は１つの実施例であり、適宜、必要な寸法に変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことが出来るであろう。
【符号の説明】
【００６７】
１ ベース部
２ 支柱部
３ 集音壁保持部
４ 集音壁
５ 集音面
６ 支柱
７ マイクロホン保持部
８ マイクロホン
１１ ＸＹ座標平面上の原点
１２ 集音面の中心軸
２２ 車軸軸受
３１ 長手方向の軸（Ｘ軸）
３２ 基準平面
３３ 対称軸（Ｙ軸）
３４ 仮想放物線
３５ 基準直交平面
３６ 長軸
３７ 上下方向の軸（Ｚ軸）
３８ 短軸
４１ 仮想楕円
１００ 集音装置
Ｆａ 近焦点
Ｆｂ 遠焦点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための装置及びその検知方法に関し、特に、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向させて該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための異常検知装置及びその検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の走行装置の一部である車軸軸受は、転動体を間に挟んでその軌道面を対峙させた外輪と内輪とを内部に含む。（なお、以下において、車軸軸受けを単に「軸受」と称することもある。）この転動体が外輪及び内輪の軌道面との間で荷重を与えられながら繰り返し接触すると、軌道面には転がり疲労によるはく離が生じ得る。また、この外輪及び内輪の軌道面には、はく離以外にも圧痕等による損傷を生じることもある。軌道面におけるこのようなはく離や圧痕等による車軸軸受の損傷、すなわち車軸軸受の異常は、軸受の回転不良や発熱に結びつき、ひいては車両の走行を阻害する。
【０００３】
従来、車軸軸受の損傷の異常を検知する方法として、例えば特許文献１に開示されているように、各軸受に加速度センサーを取り付けて車軸の回転に伴って生じる軸受の機械的振動を直接測定する方法や、各軸受に温度センサーを取り付けて車軸の回転に伴って生じる軸受の温度を直接測定して、これらの測定データを解析しながら車軸軸受の異常を検知する方法が知られている。
【０００４】
このような、いわゆる車両搭載型の異常検知装置による方法は、センサーを多数の車軸軸受に設置するために、その設置に多大の労力とコストとを必要とする。
【０００５】
他方、軌道上を走行する鉄道車両の発する音などを軌道脇などで検知して、鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための異常検知装置及びその方法も知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２では、指向性マイクロホンをレールに対して斜めに設置するなどして、軸箱が測定可能区間に長い時間存在するようにして、その検知信号を解析することによって鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する装置及びその方法が開示されている。
【０００７】
さらに非特許文献１では、走行する鉄道車両の車軸軸受の側方にあたる軌道脇に複数の音圧音場マイクロホンを設置し、同車両の車軸音を検知し、その検知信号を解析することによって同車両の車軸音を検知する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２３１９９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３５４７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ブリュエル・ケアーマガジン（ブリュエル・ケアー本社発行２００４年１号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に開示の方法では、特許文献１に開示の方法と異なり、センサーを多数の車軸軸受に直接取り付ける必要はないものの、指向性マイクロホンの測定可能区間全体に亘るデータの解析処理が比較的複雑であった。また、非特許文献１に開示の方法にあっても、複数のマイクロホンからの膨大な測定データを解析する必要があり、解析処理が複雑であった。
【００１１】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡便な解析処理によって鉄道車両の車軸軸受の異常を検知できる車軸軸受異常検知装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置は、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための検知装置であって、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置されることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって集音できて、しかも単一の集音手段によってこれを安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００１４】
また、上記発明において、同集音面は、同基準直交平面と平行な平面上にあって同仮想放物線と交差するとともに同基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴としてもよい。
【００１５】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００１６】
また、上記発明において、前記仮想楕円の遠焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあることを特徴としてもよい。さらに、前記仮想楕円の近焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴としてもよい。
【００１７】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００１８】
また、上記発明において、軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように位置調整する調整手段を更に有することを特徴としてもよい。
【００１９】
かかる発明によれば、走行する鉄道車輌の車軸音を安定して集音し得るように車軸軸受と検知装置との位置を調整することが容易となる。
【００２０】
さらに、本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知方法は、軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置された装置によって該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する方法であって、前記装置は、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置され、前記仮想楕円の遠焦点位置を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって集音できて、しかも単一の集音データとして安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００２２】
また、上記発明において、軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴としてもよい。
【００２３】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２４】
さらに、上記発明において、前記車軸軸受が前記長手方向軸と平行に移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴としてもよい。
【００２５】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２６】
また、上記発明において、前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴としてもよい。
【００２７】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００２８】
さらに、上記発明において、前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあって、前記１直線を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴としてもよい。
【００２９】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたってより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【００３０】
さらに、上記発明において、前記仮想楕円の近焦点群は、前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴としてもよい。
【００３１】
かかる発明によれば、走行する鉄道車両の車軸音をより安定して集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データをより安定して集音できるから、簡便な解析処理であってもより高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常をより正確に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置の側面図である。
【図２】本発明による同異常検知装置の平面図である。
【図３】図１及び図２の平面３２での集音面の断面形状を説明するための図である。
【図４】本発明による同集音面の形状を説明するための斜視図である。
【図５】本発明による同集音面の形状を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の１つの実施例である鉄道車両の車軸軸受の軸音を集音してその異常を検知するための装置について、図１乃至図５を用いて、その詳細を説明する。
【００３４】
図１及び図２に示すように、鉄道車両の車軸軸受の異常検知装置の集音装置１００は、軌道脇のような略水平面に載置されるベース部１と、ベース部１から上方に伸びる支柱部２と、支柱部２の上端部に固定された集音壁保持部３と、集音壁保持部３に螺子等で固定された金属製又は樹脂製などの集音壁４とを含む。集音壁４は、長手方向（図において、線路２５の伸びる方向）に沿って略樋状の集音面５を有する。すなわち、集音面５は、後述するように、基準平面３２を挟んで鏡面対称となる。さらに、支柱部２には、その軸方向に伸縮する機構（図示せず）が設けられており、集音面５の上下方向の位置を調整可能としている。また、集音壁保持部３には、ボールジョイント機構（図示せず）が設けられ、集音面５の中心軸１２の角度を調整可能としている。
【００３５】
また、集音装置１００は、ベース部１の前端部から中心軸１２に向かって延出する支柱６と、支柱６の先端部に連結されたマイクロホン保持部７と、マイクロホン保持部７に装着され集音面５の中心軸１２上に位置するマイクロホン８とを含む。マイクロホン８のケーブル９は、締め具１０によって支柱６に固定され、図示しない増幅装置などを含む解析部に接続される。
【００３６】
ここで、図３を参照しつつ、略樋状の集音面５の連続面を、集音壁４の中心を貫いて伸びる中心軸１２と長手方向軸（Ｘ軸）３１とを含む基準平面３２で切断した断面の形状について詳述する。
【００３７】
基準平面３２上において、断面形状は仮想放物線３４の一部である。長手方向のＸ軸３１と直交する中心軸１２を対称軸（Ｙ軸）３３とすると、この２つの軸の交点として原点１１が定められる。すると、ＸＹ座標平面上における仮想放物線３４を表す方程式は、
【数１】
で表せる。ここで、ａ［ｍ］は、ＸＹ座標平面上の原点１１から後述するマイクロホン８の配置される焦点Ｆまでの距離である。
【００３８】
本実施例では、ａを１［ｍ］として集音面５を設計している。よって、式１は、
【数２】
となり、集音面５の連続面の一部を構成する仮想放物線３４の形状が定まる。
【００３９】
次に、図３に併せて、適宜、図１及び図２を参照しながら、集音面５の長手方向の寸法Ｌを詳述する。
【００４０】
後述するように、集音面５の長手方向に沿って鉄道車両が移動しながら車軸音の集音が行われる。故に、この寸法は、鉄道車両の走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］と車軸軸受音の収録時間ｔ［ｓｅｃ］を決定することにより定め得る。ここで、鉄道車両の車軸軸受２２の外輪（内面）に損傷が１つある場合における所望の収録時間を検討する。
【００４１】
まず、車軸の１［ｓｅｃ］毎における回転数Ｆｒ［１／ｓｅｃ］は、車両の走行速度をＶ［ｋｍ／ｈ］、車両の車輪２３の直径をＤｗ［ｍｍ］とすると、
【数３】
で表せる。
【００４２】
また、当該損傷に起因して発生する１秒あたりの異音回数Ｆｎ［１／ｓｅｃ］は、車軸軸受２２のころの直径（平均値）をｄ［ｍｍ］、車軸軸受２２のころのピッチ径（平均値）をＤ［ｍｍ］、車軸軸受２２の接触角をα［度］、車軸軸受２２のころの総数をＺ［個］とすると、
【数４】
で表せる。
【００４３】
従って、鉄道車両が７０［ｋｍ／ｈ］で走行する場合における、選定した所定の車軸軸受２２に対する１［ｓｅｃ］あたりの異音回数Ｆｎは５２となる。本実施例においては、例えば、５回程度の異音回数を検知したいとして、所望の収録時間ｔを０．１［ｓｅｃ］と決定し得る。
【００４４】
集音面５の長手方向の寸法Ｌ［ｍ］は、収録時間ｔ［ｓｅｃ］、鉄道車両の走行速度Ｖ［ｋｍ／ｈ］とすると、
【数５】
で表せる。本実施例において、鉄道車両の走行速度Ｖ＝７０［ｋｍ／ｈ］、車軸軸受音の収録時間ｔ＝０．１［ｓｅｃ］を式２に代入して、集音面５の長手方向の寸法Ｌ＝１．９４［ｍ］を得る。
【００４５】
次に、図４に併せて、適宜、図１乃至図３を参照しつつ、原点１１を通りＸ軸３１及びＹ軸３３と垂直なＺ軸３７の方向、すなわち基準平面３２（ＸＹ座標平面）に対して垂直な方向における集音面５の寸法Ｈについて詳述する。
【００４６】
Ｈ［ｍ］は、λ［ｍ］を車軸軸受音の波長、Ｓ［ｍ］を集音面５の底面から車両の車軸軸受２２までの距離、ｈをマイクロホンの感度が０．５になる車軸軸受２２のＺ軸方向の可動範囲［ｍ］とすると、
Ｈ＝０．５４×λ×Ｓ÷ｈ （式３）
で表せる。本実施例では、車軸軸受音の周波数を５［ｋＨｚ］、集音面５の底面から車両の車軸軸受２２までの距離Ｓを２［ｍ］、マイクロホンの感度が０．５になる車軸軸受２２のＺ座標方向の可動範囲ｈを０．１［ｍ］として集音面５を設計できる。
【００４７】
１５℃の空気中における音速を３４０［ｍ／ｓ］として、周波数が５［ｋＨｚ］である車軸軸受音の波長は、
λ＝３４０［ｍ／ｓ］÷５０００［Ｈｚ］＝０．０６８［ｍ］ （式４）
となる。
【００４８】
λ＝０．０６８［ｍ］、Ｓ＝２［ｍ］、ｈ＝０．１［ｍｍ］を式３に代入すると、
Ｈ＝０．５４×０．０６８×２÷０．１＝０．７３［ｍ］ （式５）
を得る。従って、Ｚ座標方向における集音面５の寸法Ｈは０．７３［ｍ］となる。
【００４９】
次に、図４に併せて、適宜、図１乃至図３を参照しつつ、集音面５の連続面の一部を構成する仮想楕円４１の形状の決定方法について詳述する。
【００５０】
仮想楕円４１は、少なくとも対称軸（Ｙ軸）３３を含み基準平面３２と直交する基準直交平面３５の上にあって仮想放物線３４と交差するとともに、基準平面３２の上に長軸３６及び短軸３８を有する。この仮想楕円４１の長軸３６の長さ及び短軸３８の長さを求めることにより、仮想楕円４１の形状を決定し得る。
【００５１】
ＹＺ座標平面上における仮想楕円４１を表す方程式は、
【数６】
で表せる。ここで、Ｙ軸３３は対称軸方向を表し、Ｚ軸３７は基準平面３２に対して垂直な方向を表す。
【００５２】
また、式６の仮想楕円式の近焦点Ｆａ、遠焦点ＦｂのＹＺ座標平面上における座標は、
【数７】
【数８】
である。
【００５３】
本実施例では、近焦点Ｆａと遠焦点Ｆｂの距離は１［ｍ］であり、ＹＺ座標平面上における原点１１からマイクロホン８の位置３９までの距離ａは１［ｍ］であるので
【数９】
【数１０】
となる。
【００５４】
式７、式８をｙ0、ｚ0について解くと、
【数１１】
を得る。従って、仮想楕円４１の長軸３６の長さ（長径）２ｙ0及び短軸３８の長さ（短径）２ｚ0は、それぞれ
【数１２】
となり、仮想楕円４１の形状を決定し得る。
【００５５】
さらに図５を参照しつつ、集音面５の連続面の形状について詳述する。
【００５６】
集音装置１００の集音面５は、基準直交平面３５上の仮想楕円４１の一部４２と、基準直交平面３５と平行な平面３５’の上にある仮想楕円４１’の一部４２’と、からなる連続面である。仮想楕円４１’は、仮想放物線３４と交差するとともに基準平面３２上に長軸３６’を有し、基準平面３２と直交する短軸３８ａを有する。この仮想楕円４１’は平面３５’をＸ軸方向に沿って移動させることで無数に存在することから、集音面５は連続面となる。
【００５７】
ところで、一群の仮想楕円４１’は、その遠焦点（群）Ｆｂ’を長手方向軸（Ｘ軸）３１と平行な、基準平面３２上の１つの直線ＸＭ上に配置させている。また、仮想楕円４１の遠焦点Ｆｂも直線ＸＭ上に位置する。さらに、一群の仮想楕円４１’は、その近焦点（群）Ｆａ’を、仮想楕円４１の近焦点Ｆａとともに、長手方向軸３１と平行な、基準平面３２上の他の１つの直線ＸＬ上に配置させる。
【００５８】
ところで、回転楕円体からなる集音面を有する集音壁であれば、Ｚ軸方向、すなわち上下方向の軸音を選択的に集音できるものの、Ｘ軸方向、すなわちレールに沿った方向では感度よく集音できる範囲が非常に狭くなってしまう。一方で、上記したような、連続面からなる集音面を集音壁４が備えることにより、集音壁４は、走行する車両の車軸音をより安定且つ効率良くマイクロホン８に向かって集音させることができるのである。
【００５９】
続いて、図１乃至図５を適宜用いて、上記した本実施例における異常検知装置の集音装置１００の設置方法及びその使用方法について説明する。
【００６０】
異常検知装置の集音装置１００は、支柱部２の図示しない伸縮する機構及び集音壁保持部３の図示しないボールジョイント機構によって集音壁４の高さ及び角度が調整できる。これにより、鉄道車両の車軸軸受２２が基準平面３２に沿って、さらには、長手方向軸３１と平行に直線ＸＭに沿って移動し得るように、集音壁４の高さ及び角度を調整する。
【００６１】
ここで、本実施例では、仮想楕円４１の近焦点Ｆａと遠焦点Ｆｂとの距離が１ｍであるから、近焦点Ｆａに配置されたマイクロホン８から中心軸１２上を１ｍ離れた遠焦点Ｆｂの位置を車軸軸受２２が通過するように集音装置１００を配置する。
【００６２】
かかる調整により、集音壁４は、走行する車両の車軸音を極めて効率よく集音できて、マイクロホン８に向かって車軸音を極めて効率よく反射できる。
【００６３】
検知対象となる鉄道車両の車軸軸受２２が集音壁４の左右いずれかの側端部正面に達すると、集音装置１００は車軸軸受２２の車軸音の測定を開始する。車軸音は、車軸軸受２２を含む平面３５’において、装置１００の集音面５で反射され、平面３５’上の仮想楕円４１’の近焦点Ｆａ’に収束せしめられようとする。しかしながら、長手方向（Ｘ軸）３１に沿って仮想放物線３４の一部で焦点Ｆの略方向に仕向けられ、結果として、焦点Ｆに設置されたマイクロホン８によって車軸音が検知される。
【００６４】
マイクロホン８では、検知信号を連続的に一連の電気信号に変換する。変換された電気信号は増幅装置によって増幅され、増幅された電気信号は、簡便なフィルタ処理によって分離及び重み付けされ、解析がなされる。解析結果は、出力装置に送信され、車軸軸受２２の異常の有無及びその程度が出力される。なお、本発明において、音の解析方法は、従来の方法と同様であるので、増幅装置、フィルタ、解析装置などの詳細説明については省略する。
【００６５】
以上、本実施例における異常検知装置では、その一部に仮想放物線と仮想楕円を含む比較的簡便な形状の集音面５を有する集音壁４によって、走行する鉄道車両の車軸音を所望の時間にわたって連続的に安定して集音できるとともに、しかも単一のマイクロホン８によってこれを集音できる。つまり、解析容易な単一の集音データを安定して集音できるから、複数のマイクロホンからの集音データを同期させたり、複雑なフィルタリングを与えて解析を行う場合と比べて、簡便な装置且つ簡便な解析処理であっても高い解析精度を得られ、鉄道車両の車軸軸受の異常を正確に検知できる。
【００６６】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を述べたが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。例えば、設計寸法は１つの実施例であり、適宜、必要な寸法に変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことが出来るであろう。
【符号の説明】
【００６７】
１ ベース部
２ 支柱部
３ 集音壁保持部
４ 集音壁
５ 集音面
６ 支柱
７ マイクロホン保持部
８ マイクロホン
１１ ＸＹ座標平面上の原点
１２ 集音面の中心軸
２２ 車軸軸受
３１ 長手方向の軸（Ｘ軸）
３２ 基準平面
３３ 対称軸（Ｙ軸）
３４ 仮想放物線
３５ 基準直交平面
３６ 長軸
３７ 上下方向の軸（Ｚ軸）
３８ 短軸
４１ 仮想楕円
１００ 集音装置
Ｆａ 近焦点
Ｆｂ 遠焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための検知装置であって、
長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、
前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、
前記集音面は、
前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、
前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、
を少なくとも含む連続面からなり、
前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置されることを特徴とする検知装置。
【請求項２】
前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴とする請求項１記載の検知装置。
【請求項３】
前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあることを特徴とする請求項２記載の検知装置。
【請求項４】
前記仮想楕円の近焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴とする請求項３記載の検知装置。
【請求項５】
軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように位置調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の検知装置。
【請求項６】
軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置された装置によって該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する方法であって、
前記装置は、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置され、
前記仮想楕円の遠焦点位置を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする検知方法。
【請求項７】
軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴とする請求項６記載の検知方法。
【請求項８】
前記車軸軸受が前記長手方向軸と平行に移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴とする請求項７記載の検知方法。
【請求項９】
前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴とする請求項６乃至８のうちの１つに記載の検知方法。
【請求項１０】
前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあって、前記１直線を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする請求項９記載の検知方法。
【請求項１１】
前記仮想楕円の近焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴とする請求項１０記載の検知方法。
【請求項１】
軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置され該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知するための検知装置であって、
長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、
前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、
前記集音面は、
前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、
前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、
を少なくとも含む連続面からなり、
前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置されることを特徴とする検知装置。
【請求項２】
前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴とする請求項１記載の検知装置。
【請求項３】
前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあることを特徴とする請求項２記載の検知装置。
【請求項４】
前記仮想楕円の近焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴とする請求項３記載の検知装置。
【請求項５】
軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように位置調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の検知装置。
【請求項６】
軌道上を走行する鉄道車両の側面に対向するように該軌道脇に設置された装置によって該鉄道車両の車軸軸受の異常を検知する方法であって、
前記装置は、長手方向軸に沿って略樋状の集音面を有する集音壁と、前記集音面に対向して配置された単一の集音手段と、からなる集音装置を含み、前記集音面は、前記長手方向軸を含む１つの基準平面上にあって前記長手方向軸と直交する対称軸を有する仮想放物線の一部と、前記対称軸を含み前記基準平面と直交する基準直交平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部と、を少なくとも含む連続面からなり、前記集音手段が前記仮想放物線の焦点と一致する前記仮想楕円の近焦点に配置され、
前記仮想楕円の遠焦点位置を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする検知方法。
【請求項７】
軌道上を走行する前記鉄道車両の前記車軸軸受が前記基準平面に沿って移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴とする請求項６記載の検知方法。
【請求項８】
前記車軸軸受が前記長手方向軸と平行に移動し得るように前記装置を配置するステップを更に含むことを特徴とする請求項７記載の検知方法。
【請求項９】
前記集音面は、前記基準直交平面と平行な平面上にあって前記仮想放物線と交差するとともに前記基準平面上に長軸を有する仮想楕円の一部を含むように与えられた連続面を含むことを特徴とする請求項６乃至８のうちの１つに記載の検知方法。
【請求項１０】
前記仮想楕円の遠焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の１直線上にあって、前記１直線を前記車軸軸受が通過するように前記装置を配置するステップを含むことを特徴とする請求項９記載の検知方法。
【請求項１１】
前記仮想楕円の近焦点群は前記長手方向軸と平行な前記基準平面上の他の１直線上にあることを特徴とする請求項１０記載の検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３０５０６（Ｐ２０１０−２３０５０６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７８７３８（Ｐ２００９−７８７３８）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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