特開 2015-85895 気動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-85895(P2015-85895A)

(43)【公開日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】気動車

(51)【国際特許分類】

   B61C 9/26 20060101AFI20150410BHJP

   B61C 5/00 20060101ALI20150410BHJP

   B61K 13/00 20060101ALI20150410BHJP

【ＦＩ】

   B61C9/26

   B61C5/00

   B61K13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-228290(P2013-228290)

(22)【出願日】2013年11月1日

(71)【出願人】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信之

(72)【発明者】

【氏名】谷川 安彦

(72)【発明者】

【氏名】笹内 崇宏

(72)【発明者】

【氏名】近藤 淳平

(72)【発明者】

【氏名】平野 正敏

(72)【発明者】

【氏名】大庭 拓也

(72)【発明者】

【氏名】上村 裕二

(72)【発明者】

【氏名】仲田 圭吾

(57)【要約】

【課題】エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を速やかに検知することができる気動車を提供すること。
【解決手段】気動車１には、ディーゼルエンジン１０から駆動力が伝達される各回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置９０が設けられている。異常検知装置９０は、サンプリング部９１と異常判断部９２を有する。サンプリング部９１は、車輪径Ｄと円周率πと減速機３４，３５の減速比π_Ａ１，π_Ｂとを用いて、加速度センサ８０の測定値に対して第１推進軸４０の監視周波数領域と第２推進軸６０の監視周波数領域を設定している。そして、一定の走行距離毎に加速度センサ８０の測定値から各監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する。異常判断部９２は、抽出された各周波数成分を正規化した各値と予め設定しているしきい値とを比較して、第１推進軸４０及び第２推進軸６０に異常が生じているか否かを判断する。
【選択図】 図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、
前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達される気動車において、
車両の振動を測定する加速度センサの測定値に基づいて前記エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置が設けられていて、
前記異常検知装置は、
異常検知対象である回転駆動部材毎に、前記加速度センサの測定値に対して監視する空間周波数の幅を監視周波数領域として設定していて、一定の走行距離毎に前記加速度センサの測定値から前記各監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出するサンプリング部と、
前記抽出された各周波数成分をそれぞれ四則演算により正規化し、前記正規化された各値と予め設定しているしきい値とを比較して、前記回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する異常判断部とを有することを特徴とする気動車。

【請求項2】

請求項１に記載された気動車において、
前記サンプリング部は、
前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記第１推進軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる第１推進軸振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の監視周波数領域を設定していて、
前記車輪振動周波数と前記第２推進軸から前記車輪に至る変速比とを乗算して求められる第２推進軸振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第１推進軸及び前記第２推進軸に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された気動車において、
前記各回転駆動部材には、前記エンジンと補記駆動装置とに連結された補機軸が含まれ、
前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記補機軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる補機軸振動周波数に基づいて、前記補機軸の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記補機軸に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れかに記載された気動車において、
前記各回転駆動部材には、前記変速機の内部の変速部材が含まれ、
前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記変速部材から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる変速部材振動周波数に基づいて、前記変速部材の監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記変速部材に異常振動が生じているか否かを判断することを特徴とする気動車。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載された気動車において、
前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられていて、
前記サンプリング部は、
前記第１推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第１落下振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、
前記第２推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第２落下振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第１推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第２推進軸が落下したか否かを判断することを特徴とする気動車。

【請求項6】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載された気動車において、
前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられていて、
前記サンプリング部は、
前記第１推進軸が落下して前記第１落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第１跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、
前記第２推進軸が落下して前記第２落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第２跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、
前記異常判断部は、前記第１推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第２推進軸が落下したか否かを判断することを特徴とする気動車。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６の何れかに記載された気動車において、
前記異常判断部は、異常検知対象である二つの回転駆動部材のうち一方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を２乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材のうち他方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を２乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材における振動加速度パワーの比の相対度数分布を作成し、前記作成された相対度数分布と予め設定している基準分布の差の絶対値の総和がしきい値以上であるときに、前記二つの回転駆動部材の一方が異常であると判断することを特徴とする気動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンからの駆動力が第１推進軸及び第２推進軸を介して台車の各車輪に伝達される気動車に関し、特に、異常検知装置によってエンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を速やかに検知することができる気動車に関する。

【背景技術】

【0002】

気動車においては、例えば、下記特許文献１に記載されているように、車体の台枠にエンジンが吊り下げられていて、エンジンの駆動力が第１推進軸及び第２推進軸を介して台車の各車輪に伝達される。ここで、エンジンから駆動力が伝達される複数の回転駆動部材のうち、例えば第１推進軸では、図１５に示すように、一端部１４０ａがエンジン側の部材（変速機１１２）に自在継手１４１を介して連結されていて、他端部１４０ｂが台車側の部材（第１減速機１３３）に自在継手１４２を介して連結されている。

【0003】

第１推進軸１４０の両端部１４０ａ，１４０ｂの連結では、ボルト締結や溶接が用いられている。このため、仮に第１推進軸１４０の他端部１４０ｂでボルト締結が緩むと、第１推進軸１４０の状態がアンバランスになって、異常振動を生じさせることになる。そして、最悪の事態として、ボルトが脱落したり、溶接部分が切れて、図１５の二点鎖線で示したように、第１推進軸１４０の一端部１４０ａ側を基点として、第１推進軸１４０が落下することになる。

【0004】

従って、従来から、第１推進軸１４０の一方の端部１４０ａ，１４０ｂが落下した場合に備え、第１推進軸１４０が地面に接することを防止する第１落下防止枠１５０が設けられていた。この第１落下防止枠１５０は、図１６に示すように、第１推進軸１４０が延びる方向（レール方向）から見て、略Ｕ字状に形成された枠体である。

【0005】

そして、第１落下防止枠１５０は、上端が車体１２０の台枠１２０ａに取付けられていて、第１推進軸１４０の中間部１４０ｃに対して下辺部１５０ａと左辺部１５０ｂと右辺部１５０ｃとで囲むようになっている。これにより、万一第１推進軸１４０が落下しても、第１推進軸１４０の中間部１４０ｃが第１落下防止枠１５０の下辺部１５０ａに当接して受け止められ、第１推進軸１４０が地面に接することを防止できるようになっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−３４７３４９号公報

【特許文献2】特許第４３８８５３２号公報

【特許文献3】特許第４３８８５９４号公報

【特許文献4】特許第４２５６８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、気動車において、第１推進軸１４０のようにエンジンから駆動力が伝達される回転駆動部材は、比較的大きく且つ重量が大きいものが多いため、異常振動や落下が生じた後、危険な状態が続いて危険度が非常に大きくなるおそれがある。例えば、第１推進軸１４０の一端部１４０ａでボルト締結が緩んだり、溶接が部分的に切れると、第１推進軸１４０がアンバランスになって異常振動が生じる。その後、万一第１推進軸１４０の一端部１４０ａが落下すると、第１推進軸１４０の他端部１４０ｂは台車側に連結されているため、仮にエンジンから駆動力の伝達を遮断したとしても、台車の大きな慣性により推進軸１４０がしばらくの間回転し続けることになる。

【0008】

これにより、落下した第１推進軸１４０は、車両の走行中に大きな回転力を持って第１落下防止枠１５０の下辺部１５０ａに衝突し、第１落下防止枠１５０の左辺部１５０ｂ又は右辺部１５０ｃにも衝突して、跳ね回るおそれがある。その結果、第１落下防止枠１５０が跳ね回る第１推進軸１４０によって大きく変形し又は破損する可能性を完全には否定できるものではなかった。こうして、第１推進軸１４０のように気動車の回転駆動部材で異常振動や落下が生じた場合には、一刻も早く車両の走行を停止する必要がある。しかし、従来では、運転士が回転駆動部材の異常振動や落下に気付き難く、異常事態を認識しないまま車両の走行を続けるおそれがあった。

【0009】

ここで、本出願人は、上記特許文献２と上記特許文献３と上記特許文献４に、鉄道車両の異常検知装置を提案している。しかし、この異常検知装置は気動車に対して適用されたものではなく、電動モータで走行する電車に対して台車の蛇行動や、電動モータのピニオン軸の異常振動を検知するものであった。従って、気動車の回転駆動部材に対する異常検知装置は未だ実用化されておらず、安全面で特に注目されている気動車において、回転駆動部材の異常を速やかに検知できることが求められていた。

【0010】

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、エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を速やかに検知することができる気動車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】

【0011】

本発明に係る気動車は、車体に支持されるエンジンからの駆動力が変速機を介して第１推進軸に伝達され、前記第１推進軸に伝達された駆動力が、第１減速機を介して台車の第１輪軸に伝達されると共に、第２推進軸及び第２減速機を介して台車の第２輪軸に伝達されるものであって、車両の振動を測定する加速度センサの測定値に基づいて前記エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置が設けられていて、前記異常検知装置は、異常検知対象である回転駆動部材毎に、前記加速度センサの測定値に対して監視する空間周波数の幅を監視周波数領域として設定していて、一定の走行距離毎に前記加速度センサの測定値から前記各監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出するサンプリング部と、前記抽出された各周波数成分をそれぞれ四則演算により正規化し、前記正規化された各値と予め記憶しているしきい値とを比較して、前記回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する異常判断部とを有することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る気動車によれば、異常検知装置が、例えば回転駆動部材である第１推進軸、第２推進軸、補機軸、変速機の回転軸及び回転ギヤ等に対して、それぞれ監視する空間周波数の幅を監視周波数領域として予め設定していて、回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する。これにより、ボルト締結の緩み、溶接部分の切断、ギヤの破損等によって回転駆動部材が異常振動を生じさせても、その異常を速やかに検知することができる。

【0013】

また、本発明に係る気動車において、前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記第１推進軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる第１推進軸振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の監視周波数領域を設定していて、前記車輪振動周波数と前記第２推進軸から前記車輪に至る変速比とを乗算して求められる第２推進軸振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の監視周波数領域を設定していて、前記異常判断部は、前記第１推進軸及び前記第２推進軸に異常振動が生じているか否かを判断すると良い。
この場合には、車輪径と第１減速機の減速比とを用いて、第１推進軸の監視周波数領域を設定することができるため、監視周波数領域の設定を比較的簡易にしつつ、第１推進軸の異常振動を的確に検知することができる。同様に、車輪径と第２減速機の減速比とを用いて、第２推進軸の監視周波数領域を設定することができるため、監視周波数領域の設定を比較的簡易にしつつ、第２推進軸の異常振動を的確に検知することができる。

【0014】

また、本発明に係る気動車において、前記各回転駆動部材には、前記エンジンと補記駆動装置とに連結された補機軸が含まれ、前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記補機軸から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる補機軸振動周波数に基づいて、前記補機軸の監視周波数領域を設定していて、前記異常判断部は、前記補機軸に異常振動が生じているか否かを判断すると良い。
この場合には、車輪径と第１減速機の減速比と変速機の変速比とを用いて、補機軸の監視周波数領域を設定している。こうして、補機軸の異常振動に対しても的確に検知することができる。

【0015】

また、本発明に係る気動車において、前記各回転駆動部材には、前記変速機の内部の変速部材が含まれ、前記サンプリング部は、前記台車の車輪径と円周率とを乗算した車輪振動周期の逆数を車輪振動周波数として設定し、前記車輪振動周波数と前記変速部材から前記車輪までに至る変速比とを乗算して求められる変速部材振動周波数に基づいて、前記変速部材の監視周波数領域を設定していて、前記異常判断部は、前記変速部材に異常振動が生じているか否かを判断すると良い。
この場合には、車輪径と、変速機の内部の変速部材から車輪までに至る変速比とを用いて、変速部材の監視周波数領域を設定して、変速部材の異常振動を検知する。こうして、変速機の内部に設けられている回転軸及び回転ギヤであっても、異常振動が生じているか否かを検知することができる。

【0016】

また、本発明に係る気動車において、前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられていて、前記サンプリング部は、前記第１推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第１落下振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、前記第２推進軸の径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第２落下振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の落下用監視周波数領域を設定していて、前記異常判断部は、前記第１推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第２推進軸が落下したか否かを判断しても良い。
この場合には、第１推進軸が落下して第１落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第１落下防止枠の下辺部の上で回転し続けると、第１推進軸の径に基づく振動の周波数成分が測定値に表れる。同様に、第２推進軸が落下して第２落下防止枠の下辺部に衝突した後に、第２落下防止枠の下辺部の上で回転し続けると、第２推進軸の径に基づく振動の周波数成分が測定値に表れる。こうして、第１推進軸の径及び第２推進軸の径を利用して、落下用監視周波数領域を設定することで、第１推進軸の落下及び第２推進軸の落下を検知することができる。

【0017】

また、本発明に係る気動車において、前記車体に取付けられていて前記第１推進軸が地面に接することを防止する第１落下防止枠と、前記第２推進軸が地面に接することを防止する第２落下防止枠とが設けられていて、前記サンプリング部は、前記第１推進軸が落下して前記第１落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第１跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第１推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、前記第２推進軸が落下して前記第２落下防止枠の内側で跳ね回る際の重心位置の回転径と円周率とを乗算した値の逆数で求められる第２跳ね回り振動周波数に基づいて、前記第２推進軸の跳ね回り用監視周波数領域を設定していて、前記異常判断部は、前記第１推進軸が落下したか否かを判断すると共に、前記第２推進軸が落下したか否かを判断しても良い。
この場合には、第１推進軸が落下して第１落下防止枠の下辺部に衝突した後、第１落下防止枠の内側で跳ね回ると、第１推進軸が跳ね回る際の重心位置の回転径に基づく振動の周波数成分が、測定値に表れる。同様に、第２推進軸が落下して第２落下防止枠の下辺部に衝突した後、第２落下防止枠の内側で跳ね回ると、第２推進軸が跳ね回る際の重心位置の回転径に基づく振動の周波数成分が、測定値に表れる。こうして、跳ね回る際の重心位置の回転径を利用して、跳ね回り用監視周波数領域を設定することで、第１推進軸の落下及び第２推進軸の落下を検知することができる。

【0018】

また、本発明に係る気動車において、前記異常判断部は、異常検知対象である二つの回転駆動部材のうち一方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を２乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材のうち他方の部材に関して、バンドパスフィルタで抽出された周波数成分を２乗平均した振動加速度パワーを算出し、前記二つの回転駆動部材における振動加速度パワーの比の相対度数分布を作成し、前記作成された相対度数分布と予め設定している基準分布の差の絶対値の総和がしきい値以上であるときに、前記二つの回転駆動部材の一方が異常であると判断しても良い。
この場合には、二つの回転駆動部材の異常を判断する際に、例えば第１推進軸の異常振動と第２推進軸の異常振動とを別々で判断しないで、第１推進軸の振動成分と第２推進軸の振動成分との比を利用して異常の有無を判断する。これにより、レールの軌道狂いや加減速に依存する振動の影響を相殺することができ、異常の有無をより的確に検知することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の気動車によれば、エンジンからの駆動力が伝達される複数の回転駆動部材の異常を速やかに検知することができる。これにより、異常が検知されたときに、運転士はいち早く車両を停止させることができ、気動車における安全面を従来に比べて大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態の気動車を模式的に示した図である。

【図2】図１のＡ部分を拡大した図である。

【図3】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図4】図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図5】気動車の制御構成を模式的に示した図である。

【図6】気動車の変速比の関係を説明するための図である。

【図7】設定する監視周波数領域を説明するための図である。

【図8】第１実施形態の異常検知装置のデータ処理の流れを説明するための図である。

【図9】異常振動が発生していない場合の相対度数分布と基準分布との関係を示した図である。

【図10】異常振動が発生した場合の相対度数分布と基準分布との関係を示した図である。

【図11】第２実施形態において第１推進軸が落下して第１落下防止枠の下辺部の上で回転している状態を示した図である。

【図12】図１１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【図13】第３実施形態において第１推進軸が落下して第１落下防止枠の内側で跳ね回る状態を示した図である。

【図14】第４実施形態の異常検知装置のデータ処理の流れを説明するための図である。

【図15】第１推進軸と第１落下防止枠と変速機と第１減速機との関係を示した図である。

【図16】図１５のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜第１実施形態＞
本発明に係る気動車の各実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１実施形態の気動車１を模式的に示した図である。また、図２は、図１に示したＡ部分を拡大した図である。

【0022】

気動車１は、ディーゼルエンジン１０の回転出力を駆動力として走行するものであり、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０と、変速機１２と、車体２０と、２台の台車３０Ａ，３０Ｂと、第１推進軸４０と、第１落下防止枠５０とを備えている。ディーゼルエンジン１０は、台車３０Ａを走行させるための駆動力を発生するものである。このディーゼルエンジン１０は、図２に示すように、車体２０の台枠２０ａに吊り下げられていて、継手１１（図６参照）を介して変速機１２に接続されていて、回転出力を変速機１２で変速できるようになっている。変速機１２には、自在継手４１を介して第１推進軸４０の一端部４０ａが連結されている。

【0023】

車体２０は、図１に示すように、レール方向に長く延びていて、２台の台車３０Ａ，３０Ｂによって空気バネ２５を介して支持されている。台車３０Ａは駆動側の台車であり、レール方向の一方側（図１の左側）に第１輪軸３１を有し、レール方向の他方側（図１の右側）に第２輪軸３２を有し、第１輪軸３１及び第２輪軸３２を組付ける台車枠３３Ａとを有している。これら第１輪軸３１と第２輪軸３２の枕木方向の両端には、各車輪３１ａ，３２ａが組付けられている。台車３０Ｂは従動側の台車であり、レール方向の一方側に第１輪軸３８を有し、レール方向の他方側に第２輪軸３９を有し、第１輪軸３８及び第２輪軸３９を組付ける台車枠３３Ｂとを有している。これら第１輪軸３８と第２輪軸３９の枕木方向の両端には、各車輪３８ａ，３９ａが組付けられている。

【0024】

第１推進軸４０は、回転することでディーゼルエンジン１０が発生した駆動力を伝達するものであり、レール方向に延びていて、車体２０の台枠２０ａより下側に配置されている。第１推進軸４０の一端部４０ａ及び他端部４０ｂは、ボルト締結や溶接によって自在継手４１，４２に連結されていて、揺動可能になっている。自在継手４２は第１減速機３４に連結されていて、第１減速機３４は第１輪軸３１に連結されると共に、自在継手４３を介して第２推進軸６０に連結されている。

【0025】

第２推進軸６０は、回転することでディーゼルエンジン１０が発生した駆動力を伝達するものであり、レール方向に延びていて、車体２０の台枠２０ａより下側に配置されている。第２推進軸６０の一端部６０ａ及び他端部６０ｂは、ボルト締結や溶接によって自在継手４３，４４に連結されていて、揺動可能になっている。自在継手４４は第２減速機３５に連結されていて、第２減速機３５は第２輪軸３２に連結されている。

【0026】

こうして、ディーゼルエンジン１０が発生した駆動力は、変速機１２を介して第１推進軸４０に伝達される。そして、第１推進軸４０に伝達された駆動力が、第１減速機３４を介して第１輪軸３１に伝達されると共に、第２推進軸６０及び第２減速機３５を介して第２輪軸３２に伝達されるようになっている。これにより、第１輪軸３１の車輪３１ａ及び第２輪軸３２の車輪３２ａが回転して、気動車１が走行する。ここで、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【0027】

第１落下防止枠５０は、図３に示すように、第１推進軸４０が地面に接することを防止するものであり、車体２０の台枠２０ａより下側に設けられていて、第１推進軸４０の中間部４０ｃに対応して配置されている。この第１落下防止枠５０は、Ｕ字状に形成された鋼製の枠体であり、下辺部５０ａと左辺部５０ｂと右辺部５０ｃとで第１推進軸４０の中間部４０ｃを囲んでいて、左辺部５０ｂと右辺部５０ｃの上端が台枠２０ａに取付けられている。図４は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【0028】

第２落下防止枠７０は、図４に示すように、第２推進軸６０が地面に接することを防止するものであり、車体２０の台枠２０ａより下側に設けられていて、第２推進軸６０の中間部６０ｃに対応して配置されている。この第２落下防止枠７０は、Ｕ字状に形成された鋼製の枠体であり、下辺部７０ａと左辺部７０ｂと右辺部７０ｃとで第２推進軸６０の中間部６０ｃを囲んでいて、左辺部５０ｂと右辺部５０ｃの上端が台車３０Ａの牽引梁（図示省略）に取付けられている。なお、第２落下防止枠７０の取付位置は適宜変更可能であり、車体２０の台枠２０ａに取付けられていても良い。

【0029】

また、この気動車１では、図１に示すように、補機駆動装置３６が補機軸３７（図６参照）を介してディーゼルエンジン１０に連結されている。補機軸３７は、補機駆動装置３６とディーゼルエンジン１０に連結されていて、ディーゼルエンジン１０の駆動力が伝達されて回転駆動する。補機駆動装置３６は、補機軸３７の回転駆動によりラジエータ、発電機、空気圧縮機等の補機を作動させるものである。

【0030】

また、図２に示すように、変速機１２の内部では、回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂが、ディーゼルエンジン１０の駆動力が伝達されて回転駆動するようになっている。回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂは、変速機構を構成する部品であり、本発明の「変速部材」に相当する。こうして、本実施形態の第１推進軸４０と第２推進軸６０と補機軸３７と回転軸１２ａと回転ギヤ１２ｂが、本発明の「複数の回転駆動部材」に相当し、以下では適宜「回転駆動部材」と呼ぶことにする。

【0031】

ところで、例えば第１推進軸４０において、両端部４０ａ，４０ｂの連結でボルト締結や溶接が用いられているため、仮にボルト締結が緩んだり、溶接が部分的に切れると、第１推進軸４０がアンバランスになって異常振動するおそれがある。その後、最悪の事態として第１推進軸４０が落下して第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突して、第１落下防止枠５０が破損するおそれがある。同様に、第２推進軸６０、補機軸３７、変速機１２の回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂでも、連結が解除されたり、欠損や破損が生じることによって、異常振動又は落下する事態が生じる可能性がある。

【0032】

そこで、本実施形態の気動車１は、第１推進軸４０、第２推進軸６０、補機軸３７、変速機１２の回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂで異常が生じた場合に、その異常を速やかに検知できるように構成されている。具体的には、図５に示すように、気動車１には、車両の振動を測定する加速度センサ８０と、この加速度センサ８０の測定値に基づいて各回転駆動部材の異常を検知する異常検知装置９０と、車両に搭載されている機器を管理する管理装置１００とが設けられている。

【0033】

加速度センサ８０は、車体２０に取付けられていて、上下方向、左右方向、前後方向の少なくとも一つの方向で車体２０に生じる加速度を測定するものである。加速度センサ８０の測定値は、異常検知装置９０のサンプリング部９１に送られる。この加速度センサ８０の測定値には、各回転駆動部材の周期的な振動成分が表れる。このため、異常検知装置９０は各回転駆動部材の周期的な振動成分を監視することで、各回転駆動部材の異常振動の有無を判断している。この加速度センサ８０の取付位置は、測定値に各回転駆動部材の周期的な振動成分が表れる箇所であれば、車体２０に限られず適宜変更可能である。

【0034】

異常検知装置９０は、サンプリング部９１と異常判断部９２とを有している。ここで、各回転駆動部材の振動は、車輪３１ａ，３２ａ（以下、単に「車輪３１ａ」と呼ぶ）の回転周期に比例するため、異常検知装置９０は車輪３１ａの回転周期に着目している。そこで、サンプリング部９１は、管理装置１００から走行速度［ｍ／ｓ］を入力し、走行速度と走行時間を乗算して回転周期に応じた一定の走行距離（等間隔距離）を算出する。そして、サンプリング部９１は、一定の走行距離毎に得られた加速度センサ８０の測定値をサンプリングしている。

【0035】

ところで、各回転駆動部材で生じる振動は、車輪３１ａの回転周期に比例する。つまり、車輪３１ａの振動周期は車輪３１ａの円周であるため、車輪径をＤとすると、円周率π×車輪径Ｄで表わされる。そして、車輪３１ａの振動周期と、各回転駆動部材のうち例えば第１推進軸４０の振動周期との関係を考える場合、（第１推進軸４０の回転速度）＝（車輪３１ａの回転速度）×（第１減速機３４の減速比τ_Ａ１）であるため、（第１推進軸４０の振動周期）＝（車輪３１ａの振動周期）÷（第１減速機３４の減速比τ_Ａ１）で表わすことができる。更に、振動周期と振動周波数は逆数の関係であるため、（第１推進軸４０の振動周波数）＝１÷（第１推進軸４０の振動周期）で表わすことができる。これらのことから、或る回転駆動部材の振動周波数は、車輪３１ａの振動周期と、その回転駆動部材から車輪３１ａまでに至る変速比とによって求めることができる。

【0036】

ここで、各回転駆動部材から車輪３１ａまでに至る変速比について、図６を参照して説明する。図６に示すように、第１減速機３４が第１推進軸４０の回転数を車輪３１ａに減速する比率を減速比τ_Ａ１で表わし、第１減速機３４が第１推進軸４０の回転数を第２推進軸６０に減速する比率を減速比τ_Ａ２で表わし、第２減速機３５が第２推進軸６０の回転数を車輪３２ａに減速する比率を減速比τ_Ｂで表わす。また、変速機１２がディーゼルエンジン１０の回転数を第１推進軸４０の回転数に変速する比率を変速比τ_Ｃ１〜τ_ＣＮで表わすことにする。

【0037】

これにより、上述したように、第１推進軸４０から車輪３１ａまでに至る変速比はτ_Ａ１であり、第２推進軸６０から車輪３１ｂまでに至る変速比はτ_Ｂである。そして、補機軸３７から車輪３１ａまでに至る変速比は、変速機１２の変速比τ_Ｃ１〜τ_ＣＮに応じて変化するが、変速機１２の変速比がτ_Ｃ１である場合にはτ_Ｃ１×τ_Ａ１であり、変速機１２の変速比がτ_ＣＮである場合にτ_ＣＮ×τ_Ａ１である。なお、補機軸３７から車輪３１ｂまでに至る変速比は（τ_Ｃ１〜τ_ＣＮ）×τ_Ａ２×τ_Ｂで表わすこともできるが、以下の説明では補機軸３７から車輪３１ａまでに至る変速比を用いることにする。

【0038】

そして、図示していないが、変速機１２の回転軸１２ａから第１推進軸４０までに至る変速比をτ_Ｄ１とすると、変速機１２の回転軸１２ａから車輪３１ａまでに至る変速比はτ_Ｄ１×τ_Ａ１になる。同様に、変速機１２の回転ギヤ１２ｂから第１推進軸４０までに至る変速比をτ_Ｄ２とすると、変速機１２の回転ギヤ１２ｂから車輪３１ａまでに至る変速比はτ_Ｄ２×τ_Ａ１になる。

【0039】

以上により、図７に示すように、車輪３１ａの振動周期と、各回転駆動部材から車輪３１ａまでに至る変速比とによって、各回転駆動部材の振動周波数を求めることができる。これにより、車輪３１ａの異常振動を判断するために、車輪３１ａの振動周波数（１／πＤ）に基づいて、加速度センサ８０の測定値に対して監視する空間周波数の幅（監視周波数領域）がＡｕ〜Ａｏに設定されている。また、第１推進軸４０の異常振動を判断するために、第１推進軸４０の振動周波数（τ_Ａ１／πＤ）に基づいて、監視周波数領域がＢ１ｕ〜Ｂ１ｏに設定され、第２推進軸６０の異常振動を判断するために、第２推進軸６０の振動周波数（τ_Ｂ／πＤ）に基づいて、監視周波数領域Ｂ２ｕ〜Ｂ２ｏに設定されている。

【0040】

また、補機軸３７の異常振動を判断するために、変速比τ_Ｃ１である場合には、補機軸３７の振動周波数（τ_Ｃ１×τ_Ａ１）／（πＤ）に基づいて、監視周波数領域がＣ１ｕ〜Ｃ１ｏに設定されている。一方、変速比τ_ＣＮである場合には、補機軸３７の振動周波数（τ_ＣＮ×τ_Ａ１）／（πＤ）に基づいて、監視周波数領域がＣＮｕ〜ＣＮｏに設定されている。また、変速機１２の回転軸１２ａの異常振動を判断するために、回転軸１２ａの振動周波数（τ_Ｄ１×τ_Ａ１）／（πＤ）に基づいて、監視周波数領域がＤ１ｕ〜Ｄ１ｏに設定され、回転ギヤ１２ｂの異常振動を判断するために、回転ギヤ１２ｂの振動周波数（τ_Ｄ２×τ_Ａ１）／（πＤ）に基づいて、監視周波数領域Ｄ２ｕ〜Ｄ２ｏに設定されている。なお、監視周波数領域で下限から上限まで幅が生じているのは、車輪３１ａの削正によって車輪径Ｄの変化を考慮しているためである。

【0041】

こうして、サンプリング部９１は、一定の走行距離毎にサンプリングした加速度センサ８０の測定値から、上述のように設定した各監視周波数領域に対応する周波数成分を、回転駆動部材毎のバンドパスフィルタの通過領域を通して抽出する。ここで、例えば第１推進軸６０の監視周波数領域がＢ１ｕ〜Ｂ１ｏに設定されるため、第１推進軸４０に対応するバンドパスフィルタの通過領域はＢ１ｕ〜Ｂ１ｏを全て含むように設定される。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ようになっている。サンプリング部９１によって抽出された各周波数成分は、異常判断部９２に送られる。

【0042】

異常判断部９２は、抽出された各周波数成分をそれぞれ四則演算により正規化し、正規化された各値と予め設定しているしきい値とを比較して、回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する。本実施形態において、異常判断部９２の処理は、本出願人による上記特許文献３に記載されている演算部の処理と同様であるため、以下では図８を参照して簡単に説明する。図８では、異常検知装置９０のデータ処理の流れが示されていて、一つの回転駆動部材に対して異常検知を行う処理が示されている。なお、ステップＳ１は、サンプリング部９１が一定の走行距離毎に得られた加速度センサ８０の測定値をサンプリングする処理であり、ステップＳ２は、サンプリング部９１が監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する処理である。ステップＳ３〜ステップＳ１２が異常判断部９２によって行われる処理である。

【0043】

ステップＳ３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Ｓ４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Ｓ５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。そして、ステップＳ６では、ステップＳ４で求めた振動ピークの絶対値と、ステップＳ５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。これにより、ステップＳ７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Ｓ８では、予め作成された基準分布と、ステップＳ７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。

【0044】

そして、ステップＳ９では、ステップＳ８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Ｓ１０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Ｓ１１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Ｓ１２では、ステップＳ１１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。こうして、異常判断部９２は、回転駆動部材毎にステップＳ３〜ステップＳ１２の処理を行い、ステップＳ１１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、対象の回転駆動部材が異常であると判断するようになっている。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Ｓ１１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。

【0045】

図９では、異常振動が生じていない場合にステップＳ７で作成された相対度数分布Ｑと、基準分布Ｐとの関係が示されている。図９（ａ）に示すように、相対度数分布Ｑと基準分布Ｐとのずれが小さいと、図９（ｂ）に示すように、分布Ｑと分布Ｐの差の絶対値Ｚ１が小さくなり、対象の回転駆動部材が異常振動していない、即ち正常であると判断される。一方、図１０では、異常振動が生じている場合にステップＳ７で作成された相対度数分布Ｒと、基準分布Ｐとの関係が示されている。図１０（ａ）に示すように、相対度数分布Ｒと基準分布Ｐとのずれが大きいと、図１０（ｂ）に示すように、分布Ｒと分布Ｐの差の絶対値Ｚ２が大きくなり、対象の回転駆動部材が異常振動していると判断される。こうして、異常判断部９２が回転駆動部材毎に異常の有無を判断し、その判定結果が管理装置１００に送られる。管理装置１００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回転駆動部材の異常を報知する。

【0046】

第１実施形態の作用効果について説明する。
第１実施形態の気動車１によれば、異常検知装置９０が、回転駆動部材である第１推進軸４０、第２推進軸６０、補機軸３７、変速機１２の回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂに対して、それぞれ監視周波数領域を設定していて、回転駆動部材毎に異常が生じているか否かを判断する。これにより、ボルト締結の緩み、溶接部分の切断、ギヤの破損等によって回転駆動部材が異常振動を生じさせても、その異常を速やかに検知することができる。特に、第１推進軸４０、第２推進軸６０、補機軸３７において、一端部が外れて落下する前に異常振動が生じていると、落下する前の段階で第１推進軸４０、第２推進軸６０、補機軸３７の異常を検知することができる。従って、安全面で特に注目されている気動車において各回転駆動部材の異常を速やかに検知できることができて、信頼性を大幅に向上させることができる。

【0047】

そして、第１推進軸４０の監視周波数領域は、車輪径Ｄと第１減速機３４の減速比τ_Ａ１とを用いて設定することができ、第２推進軸４０の監視周波数領域は、車輪径Ｄと第２減速機３５の減速比τ_Ｂとを用いて設定することができる。こうして、監視周波数領域の設定を比較的簡易にしつつ、第１推進軸４０及び第２推進軸６０の異常振動を的確に検知することができる。同様に、補機軸３７、変速機１２の内部に設けられている回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂに対しても、監視周波数領域を設定して、異常振動を的確に検知することができる。

【0048】

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分の説明については省略する。第１実施形態では、第１推進軸４０及び第２推進軸６０が落下する前に異常振動を生じさせている場合に、その異常振動を検知することを目的としているが、第２実施形態では、万一第１推進軸４０及び第２推進軸６０の一端部が外れて落下した後に、できるだけ速やかに第１推進軸４０及び第２推進軸６０の落下を検知することを目的としている。

【0049】

図１１は、第１推進軸４０が落下して第１落下防止枠５０の下辺部５０ａの上で回転している状態を示した図であり、図１２は、図１１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。高速走行中に、図１１及び図１２に示すように、第１推進軸４０の一端部４０ａが落下すると、第１推進軸４０は第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突する。このとき、第１推進軸４０の他端部４０ｂは台車３０Ａ側に連結されているため、仮にディーゼルエンジン１０から駆動力の伝達を遮断したとしても、台車３０Ａの大きな慣性により第１推進軸４０がしばらくの間回転し続けることになる。この場合、図１２に示すように、第１推進軸４０が第１落下防止枠５０の下辺部５０ａの上で回転し続けると、加速度センサ８０の測定値には、第１推進軸４０の径に基づく周期的な振動成分が表れることになる。

【0050】

そこで、第２実施形態の異常検知装置９０では、第１推進軸４０が上述したように回転するときに生じる振動周波数を監視して、第１推進軸４０が落下したか否かを判断するようなっている。第２実施形態の異常検知装置９０は、第１推進軸４０の落下及び第２推進軸６０の落下の両方を判断できるように構成されているが、第１推進軸４０の落下を判断する方法と第２推進軸６０の落下を判断する方法は同様であるため、以下では第１推進軸４０の落下を判断する方法を代表して説明する。

【0051】

図１２に示すように、第１推進軸４０が回転し続ける場合、第１推進軸４０の振動周期は第１推進軸４０の円周であるため、第１推進軸４０の径をＤ１とすると、円周率π×径Ｄ１で表わされる。これにより、第１推進軸４０の振動周波数（第１落下振動周波数）は、振動周期の逆数であるため、１÷（π×Ｄ１）で表わすことができ、この振動周波数に基づいて第１推進軸４０の落下用監視周波数領域が設定される。

【0052】

こうして、第２実施形態のサンプリング部９１は、加速度センサ８０の測定値からこの落下用監視周波数領域に対応する周波数成分を抽出し、異常判定部９２が抽出された周波数成分を用いて第１推進軸４０が落下したか否かを判断する。第２実施形態の異常検知装置９０のその他の処理は、上述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。従って、第２実施形態によれば、第１推進軸４０の径Ｄ１及び第２推進軸６０の径を利用して、落下用監視周波数領域を設定する。これにより、万一第１推進軸４０又は第２推進軸６０が落下して第１落下防止枠５０又は第２落下防止枠７０に衝突した後に、その落下を速やかに検知することができる。

【0053】

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分の説明については省略する。第３実施形態においても、第２実施形態と同様、万一第１推進軸４０及び第２推進軸６０の一端部が外れて落下した後に、できるだけ速やかに第１推進軸４０及び第２推進軸６０の落下を検知することを目的としている。但し、第３実施形態では、第２実施形態と異なり、第１推進軸４０が落下した後に第１落下防止枠５０の内側で跳ね回ることを想定して、第１推進軸４０及び第２推進軸６０の落下を検知することを目的としている。

【0054】

図１３は、第１推進軸４０が落下して第１落下防止枠５０の内側で跳ね回る状態を示した図である。図１３に示すように、第１推進軸４０の一端部４０ａが落下して、第１推進軸４０が第１落下防止枠５０の下辺部５０ａに衝突した後、気動車１の走行速度及び第１落下防止枠５０の大きさ等に応じて、第１推進軸４０が第１落下防止枠５０の内側で跳ね回る場合がある。この場合、図１３に示すように、第１推進軸４０の重心位置Ｇ１は、一定の回転径Ｄ２で回転することになり、加速度センサ８０の測定値には、この重心位置Ｇ１の回転径Ｄ２に基づく周期的な振動成分が表れることになる。

【0055】

そこで、第３実施形態の異常検知装置９０では、第１推進軸４０が上述したように回転するときに生じる振動周波数を監視して、第１推進軸４０が落下したか否かを判断するようなっている。第３実施形態の異常検知装置９０は、第１推進軸４０の落下及び第２推進軸６０の落下の両方を判断できるように構成されているが、第１推進軸４０の落下を判断する方法と第２推進軸６０の落下を判断する方法は同様であるため、以下では第１推進軸４０の落下を判断する方法を代表して説明する。

【0056】

図１３に示すように、第１推進軸４０が跳ね回る場合、跳ね回る際の振動周期は重心位置Ｇ１の回転径Ｄ２の円周であるため、円周率π×Ｄ２で表わされる。これにより、跳ね回る際の振動周波数（第１跳ね回り振動周波数）は、振動周期の逆数であるため、１÷（π×Ｄ２）で表わすことができ、この振動周波数に基づいて第１推進軸４０の跳ね回り用監視周波数領域が設定される。

【0057】

こうして、第３実施形態のサンプリング部９１は、加速度センサ８０の測定値からこの跳ね回り用監視周波数領域に対応する周波数成分を抽出し、異常判定部９２が抽出された周波数成分を用いて第１推進軸４０が落下したか否かを判断する。第３実施形態の異常検知装置９０のその他の処理は、上述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。従って、第３実施形態によれば、第１推進軸４０が跳ね回る際の重心位置Ｇ１の回転径Ｄ２、及び第２推進軸６０が跳ね回る際の重心位置の回転径を利用して、跳ね回り用監視周波数領域を設定する。これにより、万一第１推進軸４０又は第２推進軸６０が落下して跳ね回った後に、その落下を速やかに検知することができる。

【0058】

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の部分の説明については省略する。第１実施形態では、異常判断部９２が回転駆動部材毎にそれぞれ別個で振動成分を見て異常振動の有無を判断するが、第４実施形態では、異常判断部９２が二つの回転駆動部材の振動成分の相対度数を見て異常振動の有無を判断するようになっている。従って、第４実施形態では、主に異常判断部９２の処理が第１実施形態と異なっている。第４実施形態の異常判断部９２の処理は、本出願人による上記特許文献４に記載されている演算部及び異常判定部の処理と同様であるため、以下では図１４を参照して簡単に説明する。

【0059】

図１４は、第４実施形態の異常検知装置９０のデータ処理の流れを説明するための図である。第４実施形態では、第１推進軸４０と第２推進軸６０の振動成分の相対度数を見て異常振動の有無を判断する場合を説明する。なお、二つの回転駆動部材は第１推進軸４０と第２推進軸６０に限られるものではなく、補機軸３７、変速機１２の回転軸１２ａ、回転ギヤ１２ｂであっても良く、適宜変更可能である。図１４に示すように、サンプリング部９１は、ステップＳ２１において、加速度センサ８０の測定値を一定距離毎にサンプリングする。そして、サンプリング部９１は、サンプリングした測定値に対して、ステップＳ２２で第１推進軸４０の監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出すると共に、ステップＳ２４で第２推進軸６０の監視周波数領域に対応する周波数成分をバンドパスフィルタで抽出する。

【0060】

そして、異常判断部９２は、ステップＳ２３において、ステップＳ２２で抽出された周波数成分の２乗平均を算出して、第１推進軸４０に関する振動加速度パワーを求める。同様に、異常判断部９２は、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で抽出された周波数成分の２乗平均を算出して、第２推進軸６０に関する振動加速度パワーを求める。なお、振動加速度パワーを求める際の平均距離を、適宜調整することで、例えば、レール上の小石を弾き飛ばした場合のように、振幅が大きく作用時間の短い瞬間的な異常振動を早期に検知できたり、車輪３１ａの一部が平らになってしまった場合のように、振幅が小さく作用時間の長い継続的な異常振動を早期に検知できるようになる。

【0061】

ステップＳ２６では、第１推進軸４０に関する振動加速度パワーと第２推進軸６０に関する振動加速度パワーの比の値が算出される。これにより、ステップＳ２７では、算出された振動加速度パワーの比の値から相対度数分布が作成される。次に、ステップＳ２８では、予め作成された基準分布と、ステップＳ２７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。

【0062】

そして、ステップＳ２９では、ステップＳ２８で算出された差に対して振動加速度パワーの重み付けが行われる。続いて、ステップＳ３０では、重み付けされた各振動加速度パワーの差の絶対値が求められ、ステップＳ３１では、その各絶対値が加算された総和が求められる。その後、ステップＳ３２では、ステップＳ３１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。こうして、異常判断部９２は、第１推進軸４０と第２推進軸６０との関係において、ステップＳ２３〜ステップＳ３２の処理を行い、ステップＳ３１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、第１推進軸４０及び第２推進軸６０の一方に異常振動が生じていると判断するようになっている。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Ｓ３１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。

【0063】

こうして、第４実施形態の異常検知装置９０によれば、二つの回転駆動部材の異常を判断する際に、第１推進軸４０の異常振動と第２推進軸６０の異常振動とを別々で判断しないで、第１推進軸４０の振動成分と第２推進軸６０の振動成分との比を利用して異常の有無を判断する。これにより、レールの軌道狂いや加減速に依存する振動の影響を相殺することができ、第１実施形態による異常検知に加えて実施することで、異常の有無をより的確に検知することができる。

【0064】

以上、本発明に係る気動車１の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、回転駆動部材は、第１推進軸４０、第２推進軸６０、補機軸３７、変速機１２の回転軸１２ａ及び回転ギヤ１２ｂに限られるものではなく、ディーゼルエンジン１０から駆動力が伝達されて回転するものであれば、適宜変更可能である。
また、各実施形態の特徴をそれぞれ適宜組み合わせて実施することも可能である。

【符号の説明】

【0065】

１ 気動車
１０ ディーゼルエンジン
１２ 変速機
１２ａ 回転軸
１２ｂ 回転ギヤ
２０ 車体
３０Ａ，３０Ｂ 台車
３１ 第１輪軸
３１ａ，３２ａ 車輪
３２ 第２輪軸
３４ 第１減速機
３５ 第２減速機
３６ 補機駆動装置
３７ 補機軸
４０ 第１推進軸
５０ 第１落下防止枠
５０ａ 下辺部
６０ 第２推進軸
７０ 第２落下防止枠
８０ 加速度センサ
９０ 異常検知装置
９１ サンプリング部
９２ 異常判断部
１００ 管理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】