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JP2016055840A - Bearing abnormality detection device for railway vehicle - Google Patents

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JP2016055840A
JP2016055840A JP2014186085A JP2014186085A JP2016055840A JP 2016055840 A JP2016055840 A JP 2016055840A JP 2014186085 A JP2014186085 A JP 2014186085A JP 2014186085 A JP2014186085 A JP 2014186085A JP 2016055840 A JP2016055840 A JP 2016055840A
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Japan
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vibration
railway vehicle
detection
bearing
detection device
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JP2014186085A
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Japanese (ja)
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伊藤 浩義
Hiroyoshi Ito
浩義 伊藤
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing abnormality detection device for railway vehicle which can correctly perform abnormality determination on a bearing for railway vehicle.SOLUTION: A bearing abnormality detection device for railway vehicle for detecting abnormalities of a plurality of rolling bearings incorporated in an axle box provided in a carriage comprises: a vibration detection unit 15 which detects vibration of each rolling bearing; an analysis unit 6 which determines abnormalities of the rolling bearings from detection data detected by the vibration detection unit 15; reception response detection start means 13 which receives a detection start signal and makes the vibration detection unit 15 detect vibration of the rolling bearings; and a measurement start command transmission unit 4 which is provided at a place apart from the railway vehicle and transmits a detection start signal to the reception response detection start means 13.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

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異常検知装置に関する。   The present invention relates to a railway vehicle bearing abnormality detection device that detects an abnormality of an axle bearing in a railway vehicle.

鉄道車両においては、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となり、多大な損失が発生する。そこで、各種検出素子を軸受装置に取り付け、転動装置の運転状態を検出する鉄道車両用センサ付軸受装置が提案されている(特許文献1)。   In a railway vehicle, when an abnormality occurs in an axle bearing, it is necessary to take a measure such as stopping the operation of the vehicle, resulting in a great loss. Therefore, a bearing device with a railcar sensor that detects various operating elements of a rolling device by attaching various detecting elements to the bearing device has been proposed (Patent Document 1).

特許第4529602号公報Japanese Patent No. 4529602

前記鉄道車両用センサ付軸受装置による軸受の振動検出では、車両走行時における、車輪のレールの継ぎ目やポイント部の通過時に発生する外乱振動が、軸受の異常に起因する振動波形と共に検出されるため、軸受の異常判定が正確にできないという問題がある。   In the vibration detection of the bearing by the bearing device with a sensor for a rail vehicle, disturbance vibration generated at the time of passing through the joint of the wheel rail and the point portion when the vehicle travels is detected together with the vibration waveform caused by the abnormality of the bearing. There is a problem that the bearing abnormality cannot be accurately determined.

この発明の目的は、鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる鉄道車両用軸受異常検知装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a railway vehicle bearing abnormality detecting device capable of accurately determining abnormality of a railway vehicle bearing.

この発明の鉄道車両用軸受異常検知装置は、鉄道車両1の台車2に設けた軸箱3に組み込まれる複数の転がり軸受17の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、
前記各転がり軸受17の振動を検出する振動検出装置15と、
この振動検出装置15で検出した検出データから前記転がり軸受17の異常を判断する解析装置6と、
検出開始信号を受信して、前記振動検出装置15に前記転がり軸受17の振動を検出させる受信応答検出開始手段13と、
前記鉄道車両1から離れた場所に設けられ、前記受信応答検出開始手段13に前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置4とを有することを特徴とする。
The bearing abnormality detecting device for a railway vehicle according to the present invention is a bearing abnormality detecting device for a railway vehicle that detects an abnormality of a plurality of rolling bearings 17 incorporated in a axle box 3 provided on a carriage 2 of the railway vehicle 1.
A vibration detecting device 15 for detecting vibration of each of the rolling bearings 17;
An analysis device 6 for judging an abnormality of the rolling bearing 17 from detection data detected by the vibration detection device 15;
A reception response detection start means 13 for receiving a detection start signal and causing the vibration detection device 15 to detect the vibration of the rolling bearing 17;
It has a measurement start command transmission device 4 provided at a location distant from the railway vehicle 1 and transmitting the detection start signal to the reception response detection start means 13.

この構成によると、測定開始指令送信装置4は、受信応答検出開始手段13に検出開始信号を送信する。受信応答検出開始手段13は、前記検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。解析装置6は、振動検出装置15で検出した検出データから前記転がり軸受17の異常を判断する。   According to this configuration, the measurement start command transmission device 4 transmits a detection start signal to the reception response detection start means 13. The reception response detection start means 13 receives the detection start signal and causes the vibration detection device 15 to detect the vibration of the rolling bearing 17. The analysis device 6 determines the abnormality of the rolling bearing 17 from the detection data detected by the vibration detection device 15.

測定開始指令送信装置4を鉄道車両1から離れた場所に設けている。例えば、測定開始指令送信装置4を、走行レール20に沿った位置で、且つ、走行レール20のポイント部や継ぎ目(これらを総称して「継ぎ目等」と称す場合がある。)からレール長手方向に離れた位置に設置する。これにより、継ぎ目等を避けたタイミングで受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。
振動検出装置15は、継ぎ目等を避けて振動を検出することにより、軸受異常に起因する振動波形以外の余分な振動波形が現れないため、軸受異常に起因する振動波形である検出データが明確になる。したがって、走行レール20の継ぎ目等を通過することに起因する振動波形を除外して鉄道車両用の軸受17の異常判定を正確に行うことができる。
A measurement start command transmission device 4 is provided at a location away from the railway vehicle 1. For example, the measurement start command transmitting device 4 is located at a position along the traveling rail 20 and from a point portion or a joint of the traveling rail 20 (which may be collectively referred to as “seam etc.”) in the rail longitudinal direction. Install in a position away from Thereby, the reception response detection start means 13 receives the detection start signal from the measurement start command transmission device 4 at a timing avoiding the joint and the like, and causes the vibration detection device 15 to detect the vibration of the rolling bearing 17.
The vibration detection device 15 detects vibration by avoiding joints and the like, so that no extra vibration waveform other than the vibration waveform due to the bearing abnormality appears, and therefore the detection data that is the vibration waveform due to the bearing abnormality is clear. Become. Accordingly, it is possible to accurately determine the abnormality of the bearing 17 for the railway vehicle by excluding the vibration waveform caused by passing through the joint or the like of the traveling rail 20.

前記鉄道車両1を走行させる走行レール20の継ぎ目またはポイント部からレール長手方向に定められた距離離れた位置に、前記測定開始指令送信装置4を設置しても良い。
前記定められた距離は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
この場合、鉄道車両1を走行レール20に沿って走行させて振動検出対象の軸箱3が継ぎ目等を通過する前または後に、受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させる。したがって、振動検出装置15に転がり軸受17の振動のみを確実に検出させることができる。
The measurement start command transmission device 4 may be installed at a position that is separated from a joint or a point portion of the traveling rail 20 that travels the railcar 1 in the rail longitudinal direction.
The determined distance is determined by the result of a test or simulation.
In this case, the reception response detection start means 13 detects from the measurement start command transmission device 4 before or after the rail car 1 travels along the traveling rail 20 and the axle box 3 subject to vibration detection passes through the joint or the like. The start signal is received, and the vibration detection device 15 is caused to detect the vibration of the rolling bearing 17. Therefore, only the vibration of the rolling bearing 17 can be reliably detected by the vibration detection device 15.

前記受信応答検出開始手段13は、振動検出対象の前記軸箱3毎に複数設けられ、前記検出開始信号を受信した前記受信応答検出開始手段13は、後続の振動検出対象に設けられる受信応答検出開始手段13に対し、順次、検出開始信号を送信する機能を有するものとしても良い。この場合、測定担当者は、測定開始指令送信装置等を設置して電源を投入することで、後続の振動検出対象に対応する各受信応答検出開始手段13に対する操作処理を省略することができる。したがって、操作性の簡便化が図れる。   A plurality of the reception response detection start means 13 are provided for each of the axle boxes 3 to be subjected to vibration detection, and the reception response detection start means 13 that has received the detection start signal is a reception response detection provided to a subsequent vibration detection target. It may have a function of sequentially transmitting detection start signals to the start means 13. In this case, the person in charge of measurement can omit the operation process for each reception response detection start means 13 corresponding to the subsequent vibration detection target by installing a measurement start command transmission device and turning on the power. Therefore, the operability can be simplified.

前記走行レール20の継ぎ目またはポイント部が複数ある場合に、その数に対応して前記測定開始指令送信装置4を設置しても良い。この場合、受信応答検出開始手段13(子機)と、後続の振動検出対象に設けられる受信応答検出開始手段13(子機)との間の送信時間に起因する測定のタイムラグ(送信に掛かる時間遅れ)を小さくすることができる。これと共に子機間の測定のタイムラグを一定にすることができる。例えば、後続する子機の測定タイミングでの、走行レール20の継ぎ目等を避けるための遅延時間の設定が不要となる。   When there are a plurality of joints or point portions of the traveling rail 20, the measurement start command transmitting device 4 may be installed corresponding to the number. In this case, a measurement time lag (time required for transmission) due to the transmission time between the reception response detection start means 13 (slave unit) and the reception response detection start unit 13 (slave unit) provided in the subsequent vibration detection target. (Delay) can be reduced. At the same time, the measurement time lag between the slave units can be made constant. For example, it is not necessary to set a delay time for avoiding a joint of the traveling rail 20 at the measurement timing of the subsequent slave unit.

前記鉄道車両1を走行させて点検する車両基地に、前記測定開始指令送信装置4を設置しても良い。
前記各転がり軸受17の振動を検出する条件は、前記鉄道車両1を走行駆動させる駆動モータが非通電状態で、且つ、前記鉄道車両1の速度が25km/h以上35km/h以下であっても良い。この場合、鉄道車両1を、例えば、駆動モータにより一定の車速にした後、前記駆動モータを非通電状態にして鉄道車両1を慣性力で走行させる。その後転がり軸受17の振動を検出する。したがって、転がり軸受17の振動を検出するとき、前記駆動モータからの電磁波による有害なノイズが少なくなる。
The measurement start command transmitting device 4 may be installed in a vehicle base that travels and inspects the railway vehicle 1.
The condition for detecting the vibration of each rolling bearing 17 is that the drive motor for driving the railway vehicle 1 is in a non-energized state and the speed of the railway vehicle 1 is 25 km / h or more and 35 km / h or less. good. In this case, for example, after the railway vehicle 1 is set to a constant vehicle speed by a drive motor, the drive motor is deenergized and the railway vehicle 1 is caused to travel with inertial force. Thereafter, the vibration of the rolling bearing 17 is detected. Therefore, when detecting the vibration of the rolling bearing 17, harmful noise due to electromagnetic waves from the drive motor is reduced.

この発明の鉄道車両用軸受異常検知装置は、鉄道車両の台車に設けた軸箱に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、前記各転がり軸受の振動を検出する振動検出装置と、この振動検出装置で検出した検出データから前記転がり軸受の異常を判断する解析装置と、検出開始信号を受信して、前記振動検出装置に前記転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段と、前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記受信応答検出開始手段に前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置とを有する。このため、鉄道車両用の軸受の異常判定を正確に行うことができる。   A railroad vehicle bearing abnormality detecting device according to the present invention is a railcar bearing abnormality detecting device that detects abnormalities of a plurality of rolling bearings incorporated in a shaft box provided on a bogie of a railcar, wherein the vibration of each rolling bearing is detected. A vibration detection device that detects the abnormality of the rolling bearing from detection data detected by the vibration detection device, and a detection start signal received by the vibration detection device to detect the vibration of the rolling bearing. And a measurement start command transmission device that is provided at a location away from the railcar and transmits the detection start signal to the reception response detection start unit. For this reason, the abnormality determination of the bearing for rail vehicles can be performed correctly.

この発明の実施形態に係る鉄道車両用軸受異常検知装置の設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation of the bearing abnormality detection apparatus for rail vehicles which concerns on embodiment of this invention. 同軸受異常検知装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the same bearing abnormality detection apparatus. 同軸受異常検知装置の制御系のブロック図である。It is a block diagram of a control system of the bearing abnormality detection device. 同軸受異常検知装置の測定開始指令送受信装置および振動検出装置の取付例を示す図である。It is a figure which shows the example of attachment of the measurement start command transmission / reception apparatus and vibration detection apparatus of the same bearing abnormality detection apparatus. 図4のA−A線端面図である。It is an AA line end view of FIG. 同軸受異常検知装置の処理回路の構成を概略示す回路図である。It is a circuit diagram which shows roughly the structure of the processing circuit of the same bearing abnormality detection apparatus. 同軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a vibration measurement by the same bearing abnormality detection apparatus. この発明の他の実施形態に係る軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a vibration measurement by the bearing abnormality detection apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

この発明の実施形態に係る鉄道車両用軸受異常検知装置を図1ないし図7と共に説明する。図1に示すように、この軸受異常検知装置は、鉄道車両1の台車2に設けた軸箱3に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する装置である。鉄道車両1として、例えば、新幹線等の種々な鉄道車両が適用される。軸受異常検知装置は、例えば、車両点検時に車両所において軸受等の点検を行う際に、軸箱3から軸受を取り出す必要がなく、外部から軸受の振動を検出する。   A railway vehicle bearing abnormality detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, this bearing abnormality detection device is a device that detects an abnormality in a plurality of rolling bearings incorporated in a axle box 3 provided in a carriage 2 of a railway vehicle 1. As the railway vehicle 1, for example, various railway vehicles such as a Shinkansen are applied. The bearing abnormality detection device detects the vibration of the bearing from the outside without having to take out the bearing from the axle box 3 when, for example, inspecting the bearing or the like at the vehicle station during vehicle inspection.

図2は、この軸受異常検知装置の外観を示す斜視図である。図1および図2に示すように、この軸受異常検知装置は、測定開始指令送信装置(親機)4と、子機セット5と、解析装置6とを有する。測定開始指令送信装置4は、鉄道車両1から離れた場所で、例えば、走行レール20の近傍に設置される。子機セット5は、振動検出対象の軸箱3毎に複数設けられる。これら複数の子機セット5は、後述するように鉄道車両1の一部に着脱自在に設けられる。   FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the bearing abnormality detection device. As shown in FIGS. 1 and 2, the bearing abnormality detection device includes a measurement start command transmission device (master device) 4, a slave device set 5, and an analysis device 6. The measurement start command transmission device 4 is installed at a location distant from the railway vehicle 1, for example, in the vicinity of the traveling rail 20. A plurality of handset sets 5 are provided for each axle box 3 for vibration detection. The plurality of handset sets 5 are detachably provided on a part of the railway vehicle 1 as will be described later.

測定開始指令送信装置4は、子機セット5における測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)13に検出開始信号を送信する。測定開始指令送信装置4を、走行レール20の近傍で継ぎ目等からレール長手方向に所定距離離れた位置に設置する。前記所定距離離れた位置は、この測定開始指令送信装置4に対し、振動検出対象の軸箱3に設置した子機セット5が近づいたとき、検出開始信号をこの子機セット5が受信可能な位置で、且つ、前記継ぎ目等の通過時に発生する外乱振動を予め除外できるような位置である。この測定開始指令送信装置4の電源を投入した状態で、鉄道車両1を走行レール20に沿って走行させることにより、測定開始指令送信装置4は検出開始信号を子機セット5に送信する。   The measurement start command transmission device 4 transmits a detection start signal to the measurement start command transmission / reception device (reception response detection start means) 13 in the handset set 5. The measurement start command transmitting device 4 is installed in the vicinity of the traveling rail 20 at a position away from the joint by a predetermined distance in the rail longitudinal direction. The slave unit set 5 can receive the detection start signal when the slave unit set 5 installed in the axle box 3 that is the object of vibration detection approaches the measurement start command transmission device 4 at the position separated by the predetermined distance. The position is such that disturbance vibrations generated when the seam or the like passes can be excluded in advance. The measurement start command transmission device 4 transmits a detection start signal to the slave unit set 5 by causing the railway vehicle 1 to travel along the traveling rail 20 with the power supply of the measurement start command transmission device 4 turned on.

図3は、この軸受異常検知装置の制御系のブロック図である。
測定開始指令送信装置4は、電源7と、電源回路8と、通信回路9と、通信モジュール10と、アンテナ11とを有する。電源7から供給される電源電圧は、電源回路8により所望の電圧とされて、後段の通信回路9、通信モジュール10、およびアンテナ11に供給される。前記検出開始信号は、通信回路9により定められた周波数からなる電磁波に変換され、通信モジュール10およびアンテナ11を介して子機セット5の測定開始指令送受信装置13に送信する。前記通信モジュール10は、例えば、ZigBeeモジュールを使用すると消費電力を小さくすることができる。
FIG. 3 is a block diagram of a control system of the bearing abnormality detection device.
The measurement start command transmission device 4 includes a power supply 7, a power supply circuit 8, a communication circuit 9, a communication module 10, and an antenna 11. The power supply voltage supplied from the power supply 7 is changed to a desired voltage by the power supply circuit 8 and supplied to the communication circuit 9, the communication module 10, and the antenna 11 in the subsequent stage. The detection start signal is converted into an electromagnetic wave having a frequency determined by the communication circuit 9 and transmitted to the measurement start command transmission / reception device 13 of the handset set 5 via the communication module 10 and the antenna 11. For example, when the ZigBee module is used as the communication module 10, the power consumption can be reduced.

各子機セット5は、それぞれ、振動検出装置15と、測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)13とを有する。これら振動検出装置15と測定開始指令送受信装置13とは電線16を介して電気的に接続される。   Each cordless handset set 5 includes a vibration detection device 15 and a measurement start command transmission / reception device (reception response detection start means) 13. These vibration detection device 15 and measurement start command transmission / reception device 13 are electrically connected via an electric wire 16.

ここで図4は、軸受異常検知装置の測定開始指令送受信装置13および振動検出装置15の取付例を示す図である。図5は、図4のA−A線端面図である。図5は、図1の先頭車両の車輪19付近の拡大図である。これら図1,図4および図5に示すように、振動検出装置15は、転がり軸受17の振動を検出する。台車2の下部に車幅方向に離隔して一対の軸箱3が設けられ、これら軸箱3にそれぞれ転がり軸受17が組み込まれている。1台の台車2に対し、2本の車軸18が平行に設けられる。1つの軸箱3に対し、例えば、定められた間隔を空けて複数の転がり軸受17が組み込まれている。転がり軸受17として、例えば、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等が適用される。   FIG. 4 is a diagram showing an example of attachment of the measurement start command transmission / reception device 13 and the vibration detection device 15 of the bearing abnormality detection device. FIG. 5 is an end view taken along line AA of FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the wheel 19 of the leading vehicle in FIG. As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the vibration detection device 15 detects vibration of the rolling bearing 17. A pair of axle boxes 3 are provided at a lower portion of the carriage 2 in the vehicle width direction, and rolling bearings 17 are incorporated in the axle boxes 3 respectively. Two axles 18 are provided in parallel to one carriage 2. For example, a plurality of rolling bearings 17 are incorporated into one axle box 3 at a predetermined interval. As the rolling bearing 17, for example, a ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing or the like is applied.

各軸箱3の内周面に転がり軸受17の外輪がそれぞれ嵌合され、転がり軸受17の内輪に車軸18が嵌合される。車軸18の軸方向両端部に車輪19がそれぞれ取り付けられ、これら車輪19が転がり軸受17により回転自在に支持されて、軌道上に平行に敷設された2本のレール20上を走行可能に構成される。軸箱3には、磁性体からなるボルト21が締結されている。ボルト21として、例えば、六角ボルトが適用される。軸箱3から露出する六角ボルトの頭面に、振動検出装置15の永久磁石12を吸引固定し得る。   The outer ring of the rolling bearing 17 is fitted to the inner peripheral surface of each axle box 3, and the axle 18 is fitted to the inner ring of the rolling bearing 17. Wheels 19 are attached to both ends of the axle 18 in the axial direction, and these wheels 19 are rotatably supported by rolling bearings 17 so as to be able to travel on two rails 20 laid in parallel on the track. The A bolt 21 made of a magnetic material is fastened to the axle box 3. For example, a hexagonal bolt is applied as the bolt 21. The permanent magnet 12 of the vibration detecting device 15 can be attracted and fixed to the head surface of the hexagon bolt exposed from the axle box 3.

図3に示すように、振動検出装置15は、例えば、ケース(図示せず)と、振動検出素子23と、処理回路24と、永久磁石12(図4)と、電源回路25と、記録手段40と、記録メディア22とを有する。前記ケースの内部に、例えば、プリント基板に実装された処理回路24が収納される。処理回路24は、複数の電子部品を有し、前記プリント基板の片面または両面に半田付けされる。プリント基板としては、例えば、剛性の高いガラス入りエポキシ樹脂が望ましい。   As shown in FIG. 3, the vibration detection device 15 includes, for example, a case (not shown), a vibration detection element 23, a processing circuit 24, a permanent magnet 12 (FIG. 4), a power supply circuit 25, and a recording unit. 40 and a recording medium 22. For example, a processing circuit 24 mounted on a printed circuit board is accommodated in the case. The processing circuit 24 has a plurality of electronic components and is soldered to one side or both sides of the printed circuit board. As the printed circuit board, for example, a highly rigid glass-filled epoxy resin is desirable.

前記ケースの軸方向一端部に、転がり軸受17の運転状態を検出する振動検出素子23と、磁性体からなるホルダが取り付けられている。振動検出素子23として、例えば、圧電型の加速度センサが適用される。圧電型の振動検出素子23を使用することで、広範囲な振動を検出し得る。前記ケースの内部において、振動検出素子23のリード端子から、処理回路24に設けた接続端子にリード線が結線されている。   A vibration detection element 23 for detecting the operating state of the rolling bearing 17 and a holder made of a magnetic material are attached to one end in the axial direction of the case. As the vibration detection element 23, for example, a piezoelectric acceleration sensor is applied. A wide range of vibrations can be detected by using the piezoelectric vibration detecting element 23. Inside the case, a lead wire is connected from a lead terminal of the vibration detecting element 23 to a connection terminal provided in the processing circuit 24.

図4に示すように、前記ホルダの先端部に永久磁石12が設けられ、この永久磁石12が、軸箱3におけるボルト21の頭面に吸引固定される。したがって、振動検出装置15は、ボルト21の頭面に永久磁石12により着脱自在に取り付けられる。なお複数の振動検出装置15は、軸箱3の上方または下方に取り付けることが望ましい。   As shown in FIG. 4, a permanent magnet 12 is provided at the tip of the holder, and the permanent magnet 12 is attracted and fixed to the head surface of the bolt 21 in the axle box 3. Therefore, the vibration detection device 15 is detachably attached to the head surface of the bolt 21 by the permanent magnet 12. The plurality of vibration detection devices 15 are preferably attached above or below the axle box 3.

図6は、この振動検出装置の処理回路24の構成を概略示す回路図である。
処理回路24は、演算増幅回路26と、フィルタ回路27と、マイクロコンピュータ28と、基準電圧回路29とを有する。振動検出素子23の出力信号は、概略、演算増幅回路26からフィルタ回路27を介してマイクロコンピュータ28に入力される。フィルタ回路27は、軸受固有振動数を含めその前後の周波数を取り出すために、一定の周波数帯域を設定するバンドパスフィルタを構成する。なおハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせでも良い。
FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the processing circuit 24 of the vibration detecting apparatus.
The processing circuit 24 includes an operational amplifier circuit 26, a filter circuit 27, a microcomputer 28, and a reference voltage circuit 29. The output signal of the vibration detecting element 23 is generally input from the operational amplifier circuit 26 to the microcomputer 28 via the filter circuit 27. The filter circuit 27 constitutes a bandpass filter that sets a certain frequency band in order to extract frequencies before and after the bearing natural frequency. A combination of a high-pass filter and a low-pass filter may be used.

マイクロコンピュータ28は通常スリープ状態とし、受信した時点で起動するようにすると良い。振動検出素子23である加速度センサのアナログ出力信号は、マイクロコンピュータ28内部でA/D変換した後に、図3に示すように、記録手段40に記録する。その後、記録手段40から記録メディア22にデータを転走する。前記記録手段40として、例えば、データの書換えが可能なランダムアクセスメモリ(略称RAM:Random Access Memory)が適用される。前記記録メディア22として、例えば、マイクロSDカードを適用することで、振動検出装置15のコンパクト化を図れる。   The microcomputer 28 is normally in a sleep state, and is preferably activated when it is received. The analog output signal of the acceleration sensor which is the vibration detecting element 23 is A / D converted inside the microcomputer 28 and then recorded in the recording means 40 as shown in FIG. Thereafter, data is transferred from the recording means 40 to the recording medium 22. As the recording means 40, for example, a random access memory (abbreviated as RAM: Random Access Memory) capable of rewriting data is applied. By using a micro SD card as the recording medium 22, for example, the vibration detecting device 15 can be made compact.

図6に示すように、振動検出素子23および処理回路24に電源電圧が供給される。電源電圧は所望の電圧とされる。これら振動検出素子23および処理回路24には、電源バイパスコンデンサC1〜C4が接続される。電源バイパスコンデンサC1〜C4は、直流電源に重畳するノイズをバイパスして、安定した電源電圧を供給する目的や、電源電圧の変動を抑える目的で、電源ラインL1とGNDラインL2の間に接続される。   As shown in FIG. 6, a power supply voltage is supplied to the vibration detection element 23 and the processing circuit 24. The power supply voltage is a desired voltage. Power supply bypass capacitors C1 to C4 are connected to the vibration detection element 23 and the processing circuit 24. The power supply bypass capacitors C1 to C4 are connected between the power supply line L1 and the GND line L2 for the purpose of supplying a stable power supply voltage by bypassing noise superimposed on the DC power supply and suppressing the fluctuation of the power supply voltage. The

振動検出素子23の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC1が接続される。この電源バイパスコンデンサC1により、振動検出素子23に安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。振動検出素子23からのアナログ出力信号は、抵抗30を介して、演算増幅回路26における演算増幅器31の一方の入力端子に入力される。   A power supply bypass capacitor C1 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the vibration detecting element 23. The power supply bypass capacitor C1 supplies a stable power supply voltage to the vibration detecting element 23, and suppresses fluctuations in the supplied power supply voltage. An analog output signal from the vibration detection element 23 is input to one input terminal of the operational amplifier 31 in the operational amplifier circuit 26 via the resistor 30.

この演算増幅器31の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC2が接続される。この電源バイパスコンデンサC2により、演算増幅回路26にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。演算増幅器31からの出力信号は、コンデンサ32およびこのコンデンサ32に並列接続された抵抗33を介して、他方の入力端子に入力される。前記演算増幅器31は、2つの入力端子への入力(反転入力、非反転入力)の差を増幅して出力する。   A power supply bypass capacitor C2 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the operational amplifier 31. The power supply bypass capacitor C2 supplies a stable power supply voltage with noise bypassed to the operational amplifier circuit 26, and suppresses fluctuations in the supplied power supply voltage. An output signal from the operational amplifier 31 is input to the other input terminal via a capacitor 32 and a resistor 33 connected in parallel to the capacitor 32. The operational amplifier 31 amplifies and outputs a difference between inputs (inverted input and non-inverted input) to two input terminals.

増幅した出力信号は、直列接続された抵抗34,35を介して、フィルタ回路27における演算増幅器36の一方の入力端子に入力される。この演算増幅器36の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC3が接続される。この電源バイパスコンデンサC3により、フィルタ回路27にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。演算増幅器36からの出力信号は、他方の入力端子に入力されると共に、コンデンサ37を介して抵抗34,35間に帰還する。   The amplified output signal is input to one input terminal of the operational amplifier 36 in the filter circuit 27 via the resistors 34 and 35 connected in series. A power supply bypass capacitor C3 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the operational amplifier 36. The power supply bypass capacitor C3 supplies a stable power supply voltage with noise bypassed to the filter circuit 27, and suppresses fluctuations in the supplied power supply voltage. The output signal from the operational amplifier 36 is input to the other input terminal and is fed back between the resistors 34 and 35 via the capacitor 37.

フィルタ回路27により、軸受の固有振動に対応した所定の周波数帯域のみを抽出し、不要な周波数帯域を除去する。軸受の正常運転時は、転動体の回転通過に伴う軸受の固有振動が発生するが、軸受の転がり面に異常が発生した場合には、軸受回転数に応じた転動体の通過周期で振動のピークが重畳される。そこで、演算増幅回路26からの出力信号に対し、フィルタ回路27により、軸受の固有振動成分以外の周波数成分を除去または減衰させることで、異常時の周波数成分を精度良く抽出し得る。前記軸受回転数は、例えば、この鉄道車両の駆動モータの回転数に対応するように定められる。   The filter circuit 27 extracts only a predetermined frequency band corresponding to the natural vibration of the bearing and removes an unnecessary frequency band. During normal operation of the bearing, natural vibrations of the bearing occur as the rolling element passes through.However, if an abnormality occurs on the rolling surface of the bearing, vibration occurs at the passing period of the rolling element according to the bearing rotation speed. Peaks are superimposed. Therefore, by removing or attenuating frequency components other than the natural vibration component of the bearing by the filter circuit 27 with respect to the output signal from the operational amplifier circuit 26, the frequency component at the time of abnormality can be accurately extracted. The bearing rotational speed is determined so as to correspond to the rotational speed of the drive motor of the railway vehicle, for example.

フィルタ回路27を通過させたアナログ出力信号は、抵抗38等を介して、マイクロコンピュータ28に入力される。このマイクロコンピュータ28内部において、アナログ出力信号は、A/D変換された後に前記記録手段40(図3)に一時的に記録される。マイクロコンピュータ28に、過大な電圧が印加されないように基準電圧回路29が接続される。この基準電圧回路29の電源ラインL1とGNDラインL2の間には、電源バイパスコンデンサC4が接続される。この電源バイパスコンデンサC4により、基準電圧回路29にノイズがバイパスされた安定した電源電圧が供給され、且つ、この供給される電源電圧の変動が抑えられる。   The analog output signal that has passed through the filter circuit 27 is input to the microcomputer 28 via the resistor 38 and the like. In the microcomputer 28, the analog output signal is temporarily recorded in the recording means 40 (FIG. 3) after A / D conversion. A reference voltage circuit 29 is connected to the microcomputer 28 so that an excessive voltage is not applied. A power supply bypass capacitor C4 is connected between the power supply line L1 and the GND line L2 of the reference voltage circuit 29. The power supply bypass capacitor C4 supplies a stable power supply voltage with noise bypassed to the reference voltage circuit 29, and suppresses fluctuations in the supplied power supply voltage.

図3に示すように、各子機セット5における測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)13は、電源41と、電源回路42と、通信回路43と、通信モジュール44と、アンテナ14とを有する。電源41から供給される電源電圧は、電源回路42により所望の電圧とされて、通信回路43、通信モジュール44、およびアンテナ14に供給される。
測定開始指令送信装置4からの検出開始信号は、測定開始指令送受信装置13のアンテナ14で受信された後、通信回路43および電線16を介して、振動検出装置15に送信される。これにより、振動検出装置15に転がり軸受の振動を検出させ得る。
As shown in FIG. 3, the measurement start command transmission / reception device (reception response detection start means) 13 in each slave unit set 5 includes a power supply 41, a power supply circuit 42, a communication circuit 43, a communication module 44, an antenna 14, and the like. Have The power supply voltage supplied from the power supply 41 is changed to a desired voltage by the power supply circuit 42 and supplied to the communication circuit 43, the communication module 44, and the antenna 14.
A detection start signal from the measurement start command transmission device 4 is received by the antenna 14 of the measurement start command transmission / reception device 13 and then transmitted to the vibration detection device 15 via the communication circuit 43 and the electric wire 16. As a result, the vibration detection device 15 can detect the vibration of the rolling bearing.

図7は、この軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。この例では、鉄道車両の走行範囲内にポイント部Ptが1箇所設けられる。鉄道車両1の点検時にこの鉄道車両1を車両所(車両基地)で走行させる前に、測定開始指令送信装置4および複数の測定開始指令送受信装置13の電源を全てONにしておく。次に鉄道車両1を走行レール20に沿って走行させて車速を定められた車速(例えば25km/h以上35km/h以下)として、先頭車両における台車2の最初の振動検出対象である軸箱が走行レール20のポイント部手前Paを通過時、測定開始指令送受信装置15(第1の子機セット5Aの受信応答検出開始手段13)が、走行レール20の近傍に設置した測定開始指令送信装置4から検出開始信号の電波を受信する。   FIG. 7 is a diagram showing an example of vibration measurement by the bearing abnormality detection device. In this example, one point portion Pt is provided in the travel range of the railway vehicle. When the railway vehicle 1 is inspected, the power of the measurement start command transmission device 4 and the plurality of measurement start command transmission / reception devices 13 are all turned on before the railway vehicle 1 travels at the vehicle station (vehicle base). Next, the axle box which is the first vibration detection target of the carriage 2 in the head vehicle is set as a vehicle speed (for example, 25 km / h or more and 35 km / h or less) determined by causing the railway vehicle 1 to travel along the traveling rail 20. The measurement start command transmission / reception device 15 (reception response detection start means 13 of the first slave unit set 5A) is installed in the vicinity of the travel rail 20 when passing the point portion Pa of the travel rail 20 before the measurement start command transmission / reception device 4. Receive the detection start signal.

これにより、前記測定開始指令送受信装置13に接続された振動検出装置15(第1の子機セット5Aの振動検出装置15)が、最初の軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を検出する。さらに第1の子機セット5Aの測定開始指令送受信装置13が、第2の子機セット5Bの測定開始指令送受信装置13に検出開始信号の電波を送信し、第2の子機セット5Bの振動検出装置15が軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を検出する。   Thereby, the vibration detection device 15 (vibration detection device 15 of the first slave unit set 5A) connected to the measurement start command transmission / reception device 13 detects the vibration of the rolling bearing incorporated in the first axle box. Further, the measurement start command transmission / reception device 13 of the first slave unit set 5A transmits a radio wave of the detection start signal to the measurement start command transmission / reception device 13 of the second slave unit set 5B, and the vibration of the second slave unit set 5B. The detection device 15 detects the vibration of the rolling bearing incorporated in the axle box.

以下同様に、測定開始指令送受信装置13が後続の子機セット5C,5D,5E,5Fの測定開始指令送受信装置13に検出開始信号の電波を送信して、振動検出対象である軸箱に組み込まれた転がり軸受の振動を順次検出する。鉄道車両1の走行後、測定開始指令送信装置4および複数の測定開始指令送受信装置13の電源をOFFにする。各振動検出装置15で検出された検出データは、図2に示すように、記録メディア22に転送された後、解析装置6により各転がり軸受の異常を判定する。   Similarly, the measurement start command transmission / reception device 13 transmits a radio wave of a detection start signal to the measurement start command transmission / reception devices 13 of the following slave unit sets 5C, 5D, 5E, 5F, and is incorporated in a shaft box that is a vibration detection target. The vibrations of the rolling bearings detected are sequentially detected. After the railway vehicle 1 travels, the measurement start command transmission device 4 and the plurality of measurement start command transmission / reception devices 13 are turned off. As shown in FIG. 2, the detection data detected by each vibration detection device 15 is transferred to the recording medium 22, and then the analysis device 6 determines abnormality of each rolling bearing.

以上説明した鉄道車両用軸受異常検知装置によれば、継ぎ目等を避けたタイミングで受信応答検出開始手段13が、測定開始指令送信装置4からの検出開始信号を受信して、振動検出装置15に転がり軸受17の振動を検出させることにより、軸受異常に起因する振動波形以外の余分な振動波形が現れないため、軸受異常に起因する振動波形である検出データが明確になる。   According to the railway vehicle bearing abnormality detection device described above, the reception response detection start means 13 receives the detection start signal from the measurement start command transmission device 4 at a timing avoiding the joint and the like, and sends it to the vibration detection device 15. By detecting the vibration of the rolling bearing 17, an extra vibration waveform other than the vibration waveform due to the bearing abnormality does not appear, and therefore the detection data that is the vibration waveform due to the bearing abnormality is clarified.

解析装置6は、このような検出データから転がり軸受17の異常を判断する。したがって、走行レール20の継ぎ目等を通過することに起因する振動波形を除外して鉄道車両用の軸受17の異常判定を正確に行うことができる。   The analysis device 6 determines the abnormality of the rolling bearing 17 from such detection data. Accordingly, it is possible to accurately determine the abnormality of the bearing 17 for the railway vehicle by excluding the vibration waveform caused by passing through the joint or the like of the traveling rail 20.

検出開始信号を受信した測定開始指令送受信装置13は、後続の振動検出対象に設けられる軸箱3に対応する測定開始指令送受信装置13に対し、順次、検出開始信号を送信する機能を有するため、測定担当者は、測定開始指令送信装置4等を設置して電源を投入することで、後続の振動検出対象に対応する各測定開始指令送受信装置13に対する操作処理を省略することができる。したがって、操作性の簡便化が図れる。また、測定開始指令送受信装置13が自動で検出開始信号の電波を受信することで振動測定が開始されるので、測定条件のばらつきが小さくなる。   The measurement start command transmission / reception device 13 that has received the detection start signal has a function of sequentially transmitting the detection start signal to the measurement start command transmission / reception device 13 corresponding to the axle box 3 provided in the subsequent vibration detection target. The person in charge of measurement can omit the operation process for each measurement start command transmitting / receiving device 13 corresponding to the subsequent vibration detection target by installing the measurement start command transmitting device 4 and turning on the power. Therefore, the operability can be simplified. In addition, since the measurement start command transmission / reception device 13 automatically receives the radio wave of the detection start signal, the vibration measurement is started, so that variations in measurement conditions are reduced.

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.

図8は、他の実施形態に係る軸受異常検知装置による振動測定例を示す図である。この例では、鉄道車両1の走行範囲内にポイント部Ptが2箇所設けられ、その間に1台の車両1が入る場合を示す。これら2箇所のポイント部Ptに対応して、第1,第2の測定開始指令送信装置4A,4Bを設置している。この場合、先頭車両1において、第1の測定開始指令送信装置4A→第1の子機セット5A→第2の子機セット5B→第3の子機セット5C→第4の子機セット5Dの順で検出開始信号を送信し各振動検出対象の測定を開始するように設定する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of vibration measurement by a bearing abnormality detection device according to another embodiment. In this example, two point portions Pt are provided in the travel range of the railway vehicle 1 and one vehicle 1 enters between them. Corresponding to these two point portions Pt, first and second measurement start command transmitting devices 4A and 4B are installed. In this case, in the leading vehicle 1, the first measurement start command transmission device 4A → the first handset 5A → the second handset 5B → the third handset 5C → the fourth handset 5D It sets so that a detection start signal may be transmitted in order and measurement of each vibration detection target may be started.

また、後続車両における第5の子機セット5Eは、第2の測定開始指令送信装置4Bからの検出開始信号を受信した場合にこの振動検出対象の測定を開始する。以下、第5の子機セット5Eは第6の子機セット5Fに検出開始信号を送信するように設定する。このように設定することで、子機セット間の送信時間に起因する測定のタイムラグ(送信に掛かる時間遅れ)を小さくすることができる。これと共に、子機セット間の測定のタイムラグを一定にすることができる。例えば、後続する子機セットの測定タイミングでの、継ぎ目等を避けるための遅延時間の設定が不要になる。   Further, the fifth handset 5E in the succeeding vehicle starts measurement of the vibration detection target when receiving the detection start signal from the second measurement start command transmission device 4B. Hereinafter, the fifth handset 5E is set to transmit a detection start signal to the sixth handset 5F. By setting in this way, the measurement time lag (time delay required for transmission) due to the transmission time between the slave sets can be reduced. At the same time, the measurement time lag between the slave sets can be made constant. For example, it is not necessary to set a delay time to avoid a seam or the like at the measurement timing of the subsequent slave unit set.

なお、図示しないが、各車両台車2の軸箱が、測定開始指令送信装置4A,4Bの近傍を各々通過するタイミングで、各測定開始指令送受信装置13がそれぞれ検出開始信号を受信することにより、各々振動測定を開始しても良い。各々の子機セット5A…5Fは、測定開始指令送信装置4A,4Bから送信される検出開始信号の電波を受信したときのみに、測定を開始するように設定する。車両走行速度は、測定開始指令送信装置4Aから第1の子機セット5Aが検出開始信号の電波を受信するときに、定められた車速になっているようにする。
この場合、子機セットから子機セットへの検出開始信号の電波を送信する必要がなく、また、全ての軸箱の振動測定が同じ位置で行われるため、振動測定の条件にばらつきが発生しにくい。
Although not shown, each measurement start command transmission / reception device 13 receives a detection start signal at a timing when the axle box of each vehicle carriage 2 passes through the vicinity of the measurement start command transmission devices 4A and 4B, respectively. Each vibration measurement may be started. Each of the handset sets 5A... 5F is set to start measurement only when receiving the radio wave of the detection start signal transmitted from the measurement start command transmitting devices 4A and 4B. The vehicle traveling speed is set to a predetermined vehicle speed when the first handset 5A receives the radio wave of the detection start signal from the measurement start command transmission device 4A.
In this case, it is not necessary to transmit the detection start signal radio wave from the slave unit set to the slave unit set, and vibration measurement of all axle boxes is performed at the same position. Hateful.

1…鉄道車両
2…台車
3…軸箱
4…測定開始指令送信装置
6…解析装置
13…測定開始指令送受信装置(受信応答検出開始手段)
15…振動検出装置
17…転がり軸受
20…走行レール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Railway vehicle 2 ... Bogie 3 ... Shaft box 4 ... Measurement start command transmission device 6 ... Analysis device 13 ... Measurement start command transmission / reception device (reception response detection start means)
15 ... Vibration detecting device 17 ... Rolling bearing 20 ... Running rail

Claims (6)

鉄道車両の台車に設けた軸箱に組み込まれる複数の転がり軸受の異常を検知する鉄道車両用軸受異常検知装置であって、
前記各転がり軸受の振動を検出する振動検出装置と、
この振動検出装置で検出した検出データから前記転がり軸受の異常を判断する解析装置と、
検出開始信号を受信して、前記振動検出装置に前記転がり軸受の振動を検出させる受信応答検出開始手段と、
前記鉄道車両から離れた場所に設けられ、前記受信応答検出開始手段に前記検出開始信号を送信する測定開始指令送信装置と、
を有することを特徴とする鉄道車両用軸受異常検知装置。
A railway vehicle bearing abnormality detection device that detects an abnormality of a plurality of rolling bearings incorporated in an axle box provided on a railway vehicle carriage,
A vibration detecting device for detecting vibration of each of the rolling bearings;
An analysis device for judging abnormality of the rolling bearing from detection data detected by the vibration detection device;
A reception response detection start means for receiving a detection start signal and causing the vibration detection device to detect vibration of the rolling bearing;
A measurement start command transmission device provided at a location away from the railway vehicle and transmitting the detection start signal to the reception response detection start means;
A bearing abnormality detecting device for railway vehicles, comprising:
請求項1に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記鉄道車両を走行させる走行レールの継ぎ目またはポイント部からレール長手方向に定められた距離離れた位置に、前記測定開始指令送信装置を設置した鉄道車両用軸受異常検知装置。   The bearing abnormality detection device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the measurement start command transmission device is installed at a position separated in a rail longitudinal direction from a joint or a point portion of a traveling rail for running the railway vehicle. Railway vehicle bearing abnormality detection device. 請求項2に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記受信応答検出開始手段は、振動検出対象の前記軸箱毎に複数設けられ、前記検出開始信号を受信した前記受信応答検出開始手段は、後続の振動検出対象に設けられる受信応答検出開始手段に対し、順次、検出開始信号を送信する機能を有する鉄道車両用軸受異常検知装置。   The bearing abnormality detection device for a railway vehicle according to claim 2, wherein a plurality of the reception response detection start means are provided for each axle box to be detected for vibration, and the reception response detection start means that has received the detection start signal is A railway vehicle bearing abnormality detection device having a function of sequentially transmitting a detection start signal to a reception response detection start means provided in a subsequent vibration detection target. 請求項3に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記走行レールの継ぎ目またはポイント部が複数ある場合に、その数に対応して前記測定開始指令送信装置を設置した鉄道車両用軸受異常検知装置。   The railway vehicle bearing abnormality detection device according to claim 3, wherein when there are a plurality of joints or point portions of the running rail, the railroad vehicle bearing abnormality detection is provided with the measurement start command transmission device corresponding to the number. apparatus. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記鉄道車両を走行させて点検する車両基地に、前記測定開始指令送信装置を設置した鉄道車両用軸受異常検知装置。   The railway vehicle bearing abnormality detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the measurement start command transmission device is installed in a vehicle base that travels and inspects the rail vehicle. Anomaly detection device. 請求項5に記載の鉄道車両用軸受異常検知装置において、前記各転がり軸受の振動を検出する条件は、前記鉄道車両を走行駆動させる駆動モータが非通電状態で、且つ、前記鉄道車両の速度が25km/h以上35km/h以下である鉄道車両用軸受異常検知装置。   6. The railway vehicle bearing abnormality detection device according to claim 5, wherein the condition for detecting the vibration of each rolling bearing is that the drive motor for driving the railway vehicle is in a non-energized state and the speed of the railway vehicle is A bearing abnormality detecting device for a railway vehicle that is 25 km / h or more and 35 km / h or less.
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