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特許7421717車輪状態検出装置、車輪状態検出方法、および車輪状態検出プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-17
(45)【発行日】2024-01-25
(54)【発明の名称】車輪状態検出装置、車輪状態検出方法、および車輪状態検出プログラム
(51)【国際特許分類】
G01M 17/10 20060101AFI20240118BHJP
B61L 25/02 20060101ALI20240118BHJP
B61K 9/12 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
G01M17/10
B61L25/02 Z
B61K9/12
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020030433
(22)【出願日】2020-02-26
(65)【公開番号】P2021135131
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2022-12-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】591036457
【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】山本 浩和
(72)【発明者】
【氏名】堀内 謙二
(72)【発明者】
【氏名】西田 博幸
(72)【発明者】
【氏名】波多江 和喜
【審査官】福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２３７３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０５０１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１４８８３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－００８３６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２０３０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０８１１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２５８００７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １７／１０
Ｂ６１Ｌ ２５／０２
Ｂ６１Ｋ ９／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
列車が走行するレールの振動を検出する振動センサの出力信号から前記列車の車輪の回転周期で前記レールに生じる振動の周波数である特定周波数における振幅の時間変化を示す波形を抽出する抽出部と、前記抽出部で抽出された前記波形に基づいて、前記車輪の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定する偏摩耗判定部と、
前記列車の複数の前記車輪のうち前記偏摩耗が生じたと前記偏摩耗判定部で判定された前記車輪の割合である偏摩耗車輪割合を算出する割合算出部と、
前記割合算出部で算出された前記偏摩耗車輪割合の情報を含む表示情報を生成する表示情報生成部と、を備える
ことを特徴とする車輪状態検出装置。
【請求項2】
前記抽出部は、前記出力信号をウェーブレット変換することによって、前記波形を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の車輪状態検出装置。
【請求項3】
前記偏摩耗判定部は、前記抽出部で抽出された前記波形の一部が閾値以上になる場合に、前記踏面に前記偏摩耗が生じていると判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪状態検出装置。
【請求項4】
前記車輪の速度に応じて前記閾値を変更する閾値変更部を備えることを特徴とする請求項３に記載の車輪状態検出装置。
【請求項5】
前記割合算出部は、
複数の前記列車の各々について前記偏摩耗車輪割合を算出し、
前記表示情報生成部は、
前記割合算出部で算出された前記偏摩耗車輪割合が大きい順に複数の前記列車の情報を表示部に表示させる前記表示情報を生成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の車輪状態検出装置。
【請求項6】
列車が走行するレールの振動を振動センサで検出するステップと、前記振動センサの出力信号から前記列車の車輪の回転周期で前記レールに生じる振動の周波数である特定周波数における振幅の時間変化を示す波形を抽出するステップと、
前記波形を抽出するステップで抽出された前記波形に基づいて、前記車輪の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定するステップと、
前記列車の複数の前記車輪のうち前記偏摩耗が生じたと判定された前記車輪の割合である偏摩耗車輪割合を算出するステップと、
算出された前記偏摩耗車輪割合の情報を含む表示情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする車輪状態検出方法。
【請求項7】
前記出力信号をウェーブレット変換して、互いに異なる複数の周波数の各々における前記波形の情報を生成するステップと、前記波形の情報を生成するステップで前記複数の周波数のうち前記列車の前記車輪の前記回転周期で前記波形にピークが生じている周波数を前記特定周波数として決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の車輪状態検出方法。
【請求項8】
列車が走行するレールの振動を振動センサで検出するステップと、前記振動センサの出力信号から前記列車の車輪の回転周期で前記レールに生じる振動の周波数である特定周波数における振幅の時間変化を示す波形を抽出するステップと、
前記波形を抽出するステップで抽出された前記波形に基づいて、前記車輪の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定するステップと、
前記列車の複数の前記車輪のうち前記偏摩耗が生じたと判定された前記車輪の割合である偏摩耗車輪割合を算出するステップと、
算出された前記偏摩耗車輪割合の情報を含む表示情報を生成するステップと、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする車輪状態検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、列車における車輪の踏面に生じる偏摩耗を検出する車輪状態検出装置、車輪状態検出方法、および車輪状態検出プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
走行中の列車がブレーキをかけて停止する場合、車輪に作用するブレーキが過大となると、車輪の回転が停止されたまま滑走し、車輪のうちレールに接触する面である踏面が摩耗して平面状に削られ、車輪の踏面に偏摩耗が生じる。車輪の踏面に偏摩耗が生じると、列車に振動または騒音などが発生して乗り心地が悪くなったり、鉄道沿線の環境が悪化したりするなどの問題が生じる。
【0003】
そこで、レールに振動センサを配置し、振動センサの出力信号から踏面の異状を検出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、レールに振動センサを配置し、振動センサの出力信号に含まれるピーク波形から踏面の損傷を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－３３１２６３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、温度によるレールの伸張に対応するためにレールとレールとの継ぎ目には間隙が設けられており、かかる継ぎ目を車輪が通過する際に車輪に衝撃振動が生じる。そのため、振動センサによって検出される振動には、車輪の踏面のうち偏摩耗が生じている箇所によって生じる衝撃振動に加えて、例えば、車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動が含まれてしまう。車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動は、車輪の踏面のうち偏摩耗が生じている箇所によって生じる衝撃振動よりも大きい場合が多い。そのため、振動センサによって検出される振動波形において、車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動の波形に、車輪の踏面のうち偏摩耗が生じている箇所によって生じる衝撃振動の波形が埋もれてしまい、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することが難しい場合がある。また、車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動以外の振動によっても、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することが難しい場合がある。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる車輪状態検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の車輪状態検出装置は、抽出部と、偏摩耗判定部と、割合算出部と、表示情報生成部と、を備える。抽出部は、列車が走行するレールの振動を検出する振動センサの出力信号から列車の車輪の回転周期でレールに生じる振動の周波数である特定周波数における振幅の時間変化を示す波形を抽出する。偏摩耗判定部は、抽出部で抽出された波形に基づいて、車輪の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定する。割合算出部は、列車の複数の車輪のうち偏摩耗が生じたと偏摩耗判定部で判定された車輪の割合である偏摩耗車輪割合を算出する。表示情報生成部は、割合算出部で算出された偏摩耗車輪割合の情報を含む表示情報を生成する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１にかかる車輪状態検出方法を説明するための図
【図2】実施の形態１にかかる車輪状態検出システムの構成の一例を示す図
【図3】実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の構成の一例を示す図
【図4】実施の形態１にかかる端末装置の表示部に表示される表示情報の一例を示す図
【図6】実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による収集処理の一例を示すフローチャート
【図7】実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による偏摩耗検出処理の一例を示すフローチャート
【図8】実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による偏摩耗判定処理の一例を示すフローチャート
【図9】実施の形態１にかかる車輪状態検出装置のハードウェア構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、実施の形態にかかる車輪状態検出装置、車輪状態検出方法、および車輪状態検出プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる車輪状態検出方法を説明するための図である。図１では、不図示の列車が走行するレールと、レールを走行する列車の車輪と、レールの振動を検出する振動センサとが示されている。なお、レールを走行する列車の車輪には、偏摩耗が生じている箇所が含まれているとする。
図１は、実施の形態１にかかる車輪状態検出方法を説明するための図である。図１では、不図示の列車が走行するレールと、レールを走行する列車の車輪と、レールの振動を検出する振動センサとが示されている。なお、レールを走行する列車の車輪には、偏摩耗が生じている箇所が含まれているとする。
【0012】
図１において、振動センサの出力信号の波形を示すグラフは、縦軸が振動の大きさを示し、横軸が時間を示している。図１に示す振動センサの出力信号には、車輪の踏面のうち偏摩耗が生じている箇所によって生じる衝撃振動の波形に加えて、車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動の波形が含まれている。以下、車輪の踏面のうち偏摩耗が生じている箇所を偏摩耗箇所と記載する場合がある。
【0013】
図１に示す例では、車輪がレールの継ぎ目を通過する際にレールに生じる衝撃振動は、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動よりも大きい。そのため、振動センサの出力信号で示される振動の大きさから、車輪の偏摩耗箇所による衝撃振動がどの時刻に発生したかを把握することが難しい。また、車輪がレールの継ぎ目を通過する際に生じる衝撃振動以外の振動によっても、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することが難しい場合がある。
【0014】
そこで、本発明者らは、踏面に偏摩耗が生じている車輪を有する列車にレールを走行させ、振動センサから出力される出力信号を取得し、取得した出力信号をウェーブレット変換することによって、振動センサの出力信号に含まれる各周波数の振幅の時間変化を解析した。かかる振幅は、振動の大きさを示し、振動強度またはパワーとも呼ばれる。以下、各周波数の振幅の時間変化を示す波形を、時間軸波形と記載する場合がある。
【0015】
ウェーブレット変換で振動センサの出力信号から得られる各周波数の振幅の時間変化を示す波形は、振動センサで検出可能な周波数帯域の周波数成分のうち対応する周波数成分の振幅の時間変化を示す波形であり、例えば、１Ｈｚ単位、数Ｈｚ単位、または数十Ｈｚ単位の周波数の振幅の時間変化を示す波形である。ウェーブレット変換で得られる各周波数の振幅の時間変化を解析すると、車輪がレールの継ぎ目を通過する際にレールに生じる衝撃振動の周波数と、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数とが異なる周波数帯域に現われた。また、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数は、列車の速度および車輪の偏摩耗の度合いによっては変化しないか変化してもその変化量はわずかであった。
【0016】
車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動は、車輪の偏摩耗箇所がレールに接触したときにレールに生じる振動であり、かかる振動の周波数が、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数である。すなわち、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数は、かかる衝撃振動が現われる周期に反比例する周波数ではなく、車輪の偏摩耗が生じた箇所がレールに接触する毎に生じる衝撃振動そのものの周波数である。
【0017】
そして、本発明者らは、振動センサから出力される出力信号から、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数の時間軸波形をウェーブレット変換によって抽出することによって、車輪がレールの継ぎ目を通過する際にレールに生じる衝撃振動の時間軸波形などと車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数の時間軸波形とを分離することができた。そして、本発明者らは、このように抽出した周波数の時間軸波形から車輪の偏摩耗を検出することができた。以下、車輪の偏摩耗箇所によってレールに生じる衝撃振動の周波数を特定周波数と記載する場合がある。
【0018】
図１に示す例では、特定周波数の時間軸波形を示すグラフが示されており、かかるグラフでは、縦軸が振動の振幅を示し、横軸が時間を示している。図１に示すように、特定周波数の時間軸波形では、列車の車輪の回転周期ＴＡで相対的に大きなピークが生じる。図１に示す例では、列車の車輪の回転周期ＴＡで現われる相対的に大きなピークは、その他のピークに比べて２倍～３倍程度大きい。なお、図１に示す例では、出力信号の波形を示すグラフの縦軸は、－０．５～０．５［Ｖ］の範囲であり、特定周波数の時間軸波形を示すグラフの縦軸は、－０．０２～０．０２［Ｖ］の範囲である。
【0019】
ここで、ウェーブレット変換について説明する。ウェーブレット変換は、処理対象とする波形からマザーウェーブレットと呼ばれるある周波数成分をもつ持続時間が短い波形と相似な波形だけを抽出する一種のフィルタのようなものである。かかるウェーブレット変換では、マザーウェーブレットを伸縮したり平行移動したりすることによって、処理対象とする波形からマザーウェーブレットと相似な波形を、時間情報を失うことなく抽出することができる。
【0020】
ウェーブレット変換は、以下の式（１）で定義される。下記式（１）において、「ψ（ｘ）」はマザーウェーブレットである。下記式（１）の「ａ」で周波数を伸縮させ、「ｂ」で時間方向に平行移動させることができる。下記式（１）において、伸縮と平行移動とを行ったマザーウェーブレットと信号処理の対象となる波形ｆ（ｔ）の積を積分したものが結果となる。
Ｔ（ａ，ｂ）＝∫｛１／√ａ×ψ（（ｘ－ｂ）／ａ）×ｆ（ｘ)ｄｘ）｝ ・・（１）
Ｔ（ａ，ｂ）＝∫｛１／√ａ×ψ（（ｘ－ｂ）／ａ）×ｆ（ｘ)ｄｘ）｝ ・・（１）
【0021】
マザーウェーブレットが短時間の波形であることから、－∞から＋∞まで計算する必要はなく、マザーウェーブレットの存在する時間範囲内だけを計算することで、短時間に効率よく結果を求めることができる。
【0022】
実施の形態１にかかる車輪状態検出方法では、特定周波数の時間軸波形を算出し、算出した特定周波数の時間軸波形における一部が閾値以上になる場合に、車輪の踏面に偏摩耗が生じていると判定する。これにより、本車輪状態検出方法では、車輪の踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる。なお、特定周波数の時間軸波形は、例えば、振動センサの出力信号をウェーブレット変換することによって算出することができる。
【0023】
また、本車輪状態検出方法では、列車の走行速度が１０～２５ｋｍ／ｈなどのように低速である場合であっても、車輪の踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる。そのため、例えば、車両工場入区線に振動センサを配置することで、列車を車両工場に入場する際においても、偏摩耗の検出を行うことができる。
【0024】
また、特定周波数は、路線の構造および状態などによって変化する。例えば、特定周波数は、レール、枕木、道床、または路盤の構造および状態などによって変化する。そのため、線路毎に特定周波数を検出する必要がある。ここで、特定周波数を決定する周波数決定方法について説明する。
【0025】
実施の形態１にかかる周波数決定方法では、偏摩耗を検出するための特定周波数を決定するために、作業者が、偏摩耗が生じている車輪を有する列車にレールを走行させ、レールの振動を振動センサで検出させる。そして、作業者は、演算装置などを用いて振動センサの出力信号をウェーブレット変換することによって、周波数毎に振幅の時間変化を示す時間軸波形を算出する。ウェーブレット変換を用いることによって、多くの周波数の時間軸波形を精度よく算出することができる。なお、本周波数決定方法において、ウェーブレット変換に代えて例えば窓関数を用いたフーリエ変換によって周波数毎の時間軸波形を算出してもよい。
【0026】
そして、本周波数決定方法において、作業者は、算出されたこれらの時間軸波形のうち、車輪の回転周期で相対的に大きなピークが現われる時間軸波形に対応する周波数を特定周波数として決定する。例えば、周波数毎に算出されて得られる複数の時間軸波形のうち、ｆ１［Ｈｚ］の時間軸波形に車輪の回転周期で相対的に大きなピークが現われる場合、特定周波数は、ｆ１［Ｈｚ］である。このように、本周波数決定方法によって路線毎に特定周波数を決定することで、本車輪状態検出方法において車輪の踏面に生じた偏摩耗を精度よく検出することができる。
【0027】
以下、本車輪状態検出方法および本周波数決定方法を適用した車輪状態検出システムの構成および処理について具体的に説明する。図２は、実施の形態１にかかる車輪状態検出システムの構成の一例を示す図である。
【0028】
図２に示すように、実施の形態１にかかる車輪状態検出システム１は、振動センサ２１，２２，２３，２４と、車輪センサ３１，３２と、車輪状態検出装置４と、端末装置５とを備える。
【0029】
振動センサ２１，２３は、不図示の列車の走行方向と直交する方向で対向する一対のレール６の一方のレール６に取り付けられ、一方のレール６に生じる振動を検出し、検出結果を示す出力信号を出力する。また、振動センサ２２，２４は、一対のレール６の他方のレール６に取り付けられ、他方のレール６に生じる振動を検出し、検出結果を示す出力信号を出力する。レール６は、車両工場入区線のレールであり、車輪状態検出装置４は、列車が車両工場に入場する際に偏摩耗の検出を行うことができる。なお、レール６は、車両工場入区線のレール以外のレールであってもよい。また、レール６の長さは、例えば、２５メートルであり、この場合、レール６の継ぎ目は、２５メートル間隔で配置される。
【0030】
振動センサ２１，２２，２３，２４は、加速度ピックアップであるが、例えば、レーザドップラ式の振動センサなどであってもよい。以下、振動センサ２１，２２，２３，２４の各々を個別に区別せずに示す場合、振動センサ２と記載する場合がある。振動センサ２の出力信号には、レール６に生じた振動の大きさの時間変化を示す情報が含まれる。
【0031】
図２において、レール６の延在方向における振動センサ２１，２２と振動センサ２３，２４との間の距離Ｄ１は、振動センサ２による振動の計測範囲が１．５ｍである場合、例えば、３ｍ以下である。例えば、車輪の踏面の周長が２．８ｍの場合、距離Ｄ１は１．５ｍに設定される。なお、距離Ｄ１は、振動センサ２１，２２，２３，２４によって偏摩耗によるレール６の振動を精度よく検出することができる距離に設定されていればよく、１．５ｍに限定されない。
【0032】
車輪センサ３１，３２の各々は、列車の走行方向と直交する方向を検出範囲とし、かかる検出範囲に車輪が進入している場合に、車輪を検出したことを示すオン信号を出力する。また、車輪センサ３１，３２の各々は、検出範囲に車輪が進入していない場合に、オン信号を出力しない。図２において、レール６の延在方向における車輪センサ３１と車輪センサ３２との間の距離Ｄ２は、例えば、５ｍに設定される。以下、車輪センサ３１，３２の各々を個別に区別せずに示す場合、車輪センサ３と記載する場合がある。
【0033】
車輪状態検出装置４は、振動センサ２１，２２，２３，２４の出力信号と、車輪センサ３１，３２の出力信号とに基づいて、上述した特定周波数を判定する処理である特定周波数決定処理と、列車における複数の車輪の各々の偏摩耗の有無を検出する処理である偏摩耗検出処理とを行う。また、車輪状態検出装置４は、偏摩耗検出処理の結果に基づいて不図示の表示部に表示させるための表示情報を生成する処理である表示情報生成処理も行うことができる。
【0034】
図３は、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の構成の一例を示す図である。図３に示すように、車輪状態検出装置４は、処理部１１と、記憶部１２と、表示部１３と、通信部１４とを備える。処理部１１は、振動センサ２１，２２，２３，２４の各々の出力信号と車輪センサ３１，３２の各々の出力信号を受信する。
【0035】
処理部１１は、振動センサ２１，２２，２３，２４の各々の出力信号の情報を振動検出情報として記憶部１２に記憶させる。また、処理部１１は、車輪センサ３１，３２の各々の出力信号の情報に基づいて、車輪検出情報を生成し、生成した車輪検出情報を記憶部１２に記憶させる。車輪検出情報には、車輪の検出時刻とカウント値とを対応付けた情報が車輪毎に含まれる。車輪の検出時刻は、例えば、各車輪センサ３１，３２がオン信号を出力した時刻である。カウント値は、各車輪が車輪センサ３の検出範囲を通過する順番を示す。
【0036】
表示部１３は、処理部１１によって生成された表示情報を表示する。かかる表示部１３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＯＥＬＤ（Organic Electro-Luminescent Display）を含む。通信部１４は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して端末装置５と情報の送受信を行う。処理部１１は、生成した情報を端末装置５へ通信部１４に送信させたり、端末装置５から通信部１４で受信された情報を通信部１４から取得したりすることができる。
【0037】
処理部１１は、情報収集部２０と、速度検出部２１と、進入時間検出部２２と、抽出部２３と、閾値変更部２４と、偏摩耗判定部２５と、特定周波数検出部２６と、割合算出部２７と、表示情報生成部２８と、表示情報出力部２９とを備える。
【0038】
情報収集部２０は、振動センサ２１，２２，２３，２４の各々の出力信号の情報を収集し、収集した振動センサ２１，２２，２３，２４の各々の出力信号の情報を振動検出情報として記憶部１２に記憶させる。情報収集部２０は、車輪センサ３１，３２の各々の出力信号の情報を収集し、収集した車輪センサ３１，３２の各々の出力信号の情報に基づいて、車輪検出情報を生成し、生成した車輪検出情報を記憶部１２に記憶させる。
【0039】
速度検出部２１は、記憶部１２に記憶された車輪検出情報に基づいて、各車輪の速度を検出する。具体的には、速度検出部２１は、車輪センサ３１，３２間の距離Ｄ２を、車輪センサ３１がオン信号を出力した時刻と車輪センサ３２がオン信号を出力した時刻との時間差ＴＢで除算することによって、各車輪の速度を検出する。車輪の速度は、レールの延在方向への車輪の移動速度である。
【0040】
進入時間検出部２２は、車輪センサ３１，３２がオン信号を出力した時刻と、車輪センサ３１，３２と振動センサ２１，２２，２３，２４との間の距離、および速度検出部２１で検出された速度とに基づいて、振動センサ２１，２２，２３，２４の検出範囲への列車の各車輪の進入時間ＴＣを検出する。各車輪の進入時間ＴＣは、振動センサ２１，２２，２３，２４の検出範囲に車輪が進入した時刻から車輪が退出した時刻までの時間であり、車輪が進入した時刻と車輪が退出した時刻とで示される。
【0041】
抽出部２３は、列車が走行するレール６の振動を検出する振動センサ２１，２２，２３，２４の出力信号をウェーブレット変換することによって、車輪の回転周期でレール６に生じる振動の周波数である特定周波数の振幅の時間変化を示す波形を抽出する。抽出部２３は、進入時間検出部２２で算出された各車輪の速度と車輪の踏面の周長とに基づいて、車輪の回転周期を算出することができる。なお、抽出部２３は、ウェーブレット変換に代えて、例えば、窓関数を用いたフーリエ変換によって特定周波数の振幅の時間変化を示す波形を抽出することができる。また、抽出部２３は、ウェーブレット変換に代えて、バンドパスフィルタを用いて、特定周波数の振幅の時間変化を示す波形を抽出することもできる。
【0042】
閾値変更部２４は、速度検出部２１によって検出された車輪の速度に応じて閾値Ｖｔｈを車輪毎に変更する。閾値変更部２４は、速度検出部２１によって検出された車輪の速度が遅いほど、閾値Ｖｔｈを小さい値に設定する。
【0043】
偏摩耗判定部２５は、抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅の大きさに基づいて、偏摩耗が生じているか否かを判定する。例えば、偏摩耗判定部２５は、抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅の時間変化を示す波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上になる場合に、車輪の踏面に偏摩耗が生じていると判定する。
【0044】
例えば、偏摩耗判定部２５は、進入時間検出部２２によって検出された複数の車輪の各々の振動センサ２の検出範囲への進入時間ＴＣと、抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅の大きさとに基づいて、複数の車輪の各々の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定する。具体的には、偏摩耗判定部２５は、抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅のうち振動センサ２の検出範囲へ進入している時間における振幅の大きさの時間変化を示す波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上になる車輪を、偏摩耗が生じている車輪と判定する。
【0045】
偏摩耗判定部２５は、振動センサ２１，２３の出力信号から抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅の大きさに基づいて、振動センサ２１，２３が取り付けられたレール６上を回転する車輪の偏摩耗の有無を検出する。また、偏摩耗判定部２５は、振動センサ２２，２４の出力信号から抽出部２３で抽出された特定周波数の振幅の大きさに基づいて、振動センサ２２，２４が取り付けられたレール６上を回転する車輪の偏摩耗の有無を検出する。
【0046】
偏摩耗判定部２５は、各車輪の偏摩耗の有無を示す情報を含む列車情報を生成し、生成した列車情報を記憶部１２に記憶させる。これにより、記憶部１２に記憶される判定履歴情報が更新される。判定履歴情報には、偏摩耗判定部２５によって各車輪の偏摩耗の有無が判定された複数の列車の各々の列車情報が含まれる。列車情報には、各車輪の偏摩耗の有無を示す情報と、列車の編成名の情報とが含まれる。列車の編成名の情報は、例えば、レール６の通過スケジュールから抽出され、列車情報に追加される。なお、通過スケジュールでは、各列車のレール６の通過時間と列車の編成名とが紐付けられている。
【0047】
特定周波数検出部２６は、列車が走行するレール６の振動を検出する振動センサ２１，２２，２３，２４の出力信号に対してウェーブレット変換を行うことによって、振動センサ２１，２２，２３，２４で検出可能な周波数帯における複数の周波数の振幅の各々の時間変化を示す波形である時間軸波形を抽出する。これにより、振動センサ２１，２２，２３，２４で検出可能な周波数帯における複数の周波数の各々の時間軸波形の情報である周波数解析情報が生成される。特定周波数検出部２６は、生成した周波数解析情報を記憶部１２に記憶させる。
【0048】
なお、特定周波数検出部２６は、例えば、列車が走行するレール６の振動を検出する振動センサ２１，２２，２３，２４の出力信号に対して窓関数を用いたフーリエ変換を行うことによって、振動センサ２１，２２，２３，２４で検出可能な周波数帯における複数の周波数の各々の時間軸波形を抽出する構成であってもよい。
【0049】
特定周波数検出部２６は、記憶部１２に記憶させた周波数解析情報に基づき、複数の周波数のうち振幅の時間変化を示す波形に列車の車輪の回転周期で相対的に大きなピークが現われる周波数を、偏摩耗を検出するための特定周波数として判定する。
【0050】
なお、特定周波数は、上述したように路線の構造および状態などによって変化するが、変化する範囲は小さい場合がある。この場合、特定周波数検出部２６は、振動センサ２で検出可能な周波数帯のうち特定周波数が変化する周波数帯における複数の周波数の各々の振幅の時間変化を示す波形の情報である周波数解析情報を生成する構成であってもよい。
【0051】
割合算出部２７は、記憶部１２に記憶された判定履歴情報に基づいて、複数の車輪のうち偏摩耗が生じたと偏摩耗判定部２５で判定された車輪の割合である偏摩耗車輪割合を算出する。表示情報生成部２８は、割合算出部２７で算出された偏摩耗車輪割合が大きい順に複数の列車の情報を表示部１３または端末装置５の表示部５１に表示させる表示情報を生成する。
【0052】
表示情報生成部２８は、記憶部１２に記憶された振動検出情報に基づいて、振動センサ２の出力信号の波形を表示部１３または端末装置５の表示部５１に表示させる表示情報を列車毎に生成する。また、表示情報生成部２８は、記憶部１２に記憶された周波数解析情報に基づいて、各周波数の時間軸波形の情報を表示部１３または端末装置５の表示部５１に表示させる表示情報を列車毎に生成する。表示情報は、例えば、各周波数の時間軸波形の変化を示す情報を列車毎に含んでいてもよい。
【0053】
表示情報出力部２９は、表示情報生成部２８によって生成された表示情報を表示部１３に表示させたり、通信部１４から端末装置５へ送信させたりすることができる。端末装置５は、車輪状態検出装置４から表示情報を受信すると、受信した表示情報を表示部５１に表示させることができる。
【0054】
図４は、実施の形態１にかかる端末装置の表示部に表示される表示情報の一例を示す図である。図４に示す表示情報６０には、編成名と、偏摩耗車輪割合と、判定日時とが含まれている。編成名は、列車の編成名を示す情報であり、偏摩耗車輪割合は、複数の車輪のうち偏摩耗が生じたと偏摩耗判定部２５で判定された車輪の割合を示す情報であり、判定日時は、車輪状態検出装置４によって偏摩耗の有無が判定された日時を示す情報である。
【0055】
また、図４に示す表示情報６０は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）である詳細ボタン６１１，６１２を含む。詳細ボタン６１１は、編成名が「編成Ａ」である列車において各車輪の偏摩耗の有無を示す表示情報を表示部５１に表示させるためのボタンである。詳細ボタン６１２は、編成名が「編成Ｂ」である列車において各車輪の偏摩耗の有無を示す表示情報を表示部５１に表示させるためのボタンである。
【0056】
図５は、図４に示す詳細ボタンが操作された場合に表示部に表示される表示情報の一例を示す図である。図５に示す表示情報７０では、複数の車輪の配列を示す画像７１が含まれており、かかる画像７１において一部の車輪が黒塗りされている。黒塗りされた車輪は、偏摩耗がある車輪を示す。図５に示す表示情報７０によって、端末装置５の利用者は、列車のどの位置の車輪に偏摩耗があるかを容易に把握することができる。
【0057】
つづいて、フローチャートを用いて車輪状態検出装置４の処理部１１による処理を説明する。図６は、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による収集処理の一例を示すフローチャートである。
【0058】
図６に示すように、処理部１１の情報収集部２０は、第１車輪センサである車輪センサ３１が車輪を検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理において、情報収集部２０は、車輪センサ３１からオン信号が出力された場合に、車輪センサ３１が車輪を検出したと判定する。
【0059】
情報収集部２０は、車輪センサ３１が車輪を検出したと判定した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、第１カウンタのカウント値が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ２）。情報収集部２０は、第１カウンタのカウント値が「０」であると判定した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、各振動センサ２から出力される出力信号の収集を開始する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理において、情報収集部２０は、各振動センサ２から継続して出力される出力信号の情報を振動検出情報として記憶部１２に記憶させる処理を開始する。
【0060】
情報収集部２０は、ステップＳ３の処理が終了した場合、または第１カウンタのカウント値が「０」ではないと判定した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、第１カウンタをインクリメントする（ステップＳ４）。そして、情報収集部２０は、車輪の検出時刻と第１カウンタのカウント値とを対応付けた車輪検出情報を記憶部１２に記憶する（ステップＳ５）。第１カウンタのカウント値は、各車輪が車輪センサ３１の検出範囲を通過する順番を示している。
【0061】
第１カウンタのカウント値は、デフォルト値が「０」であり、列車の先頭車両のうち先頭にある車輪が通過した場合に、「１」になる。図５に示す編成Ａの列車の場合、第１カウンタのカウント値は、「１」から「３２」までの値になる。
【0062】
情報収集部２０は、ステップＳ５の処理が終了した場合、または車輪センサ３１が車輪を検出していないと判定した場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、第２車輪センサである車輪センサ３２が車輪を検出したか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理において、情報収集部２０は、車輪センサ３２からオン信号が出力された場合に、車輪センサ３２が車輪を検出したと判定する。
【0063】
情報収集部２０は、車輪センサ３２が車輪を検出したと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、第２カウンタをインクリメントする（ステップＳ７）。そして、情報収集部２０は、車輪の検出時刻と第２カウンタのカウント値とを対応付けた車輪検出情報を記憶部１２に記憶する（ステップＳ８）。第２カウンタのカウント値は、各車輪が車輪センサ３２の検出範囲を通過する順番を示している。
【0064】
情報収集部２０は、ステップＳ８の処理が終了した場合、または車輪センサ３２が車輪を検出していないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、第２カウンタのカウント値が設定値ｍ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。図５に示す編成Ａの列車の場合、ｍ＝３２である。情報収集部２０は、第２カウンタのカウント値が設定値ｍ以上ではないと判定した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、処理をステップＳ１に移行する。
【0065】
情報収集部２０は、第２カウンタのカウント値が設定値ｍ以上であると判定した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、各振動センサ２の出力信号の収集を終了する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理において、情報収集部２０は、各振動センサ２から継続して出力される出力信号の情報を振動検出情報として記憶部１２に記憶させる処理を終了する。
【0066】
情報収集部２０は、ステップＳ１０の処理が終了した場合、第１カウンタと第２カウンタをリセットして（ステップＳ１１）、図６に示す処理を終了する。なお、ステップＳ１１の処理によって、第１カウンタのカウント値と第２カウンタのカウント値が共に「０」になる。
【0067】
図７は、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による偏摩耗検出処理の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、処理部１１の速度検出部２１は、車輪センサ３１，３２間の距離Ｄ２と記憶部１２に記憶された車輪検出情報とに基づいて、車輪毎の速度を算出する（ステップＳ２０）。
【0068】
例えば、速度検出部２１が先頭の車輪の速度を算出するとする。この場合、速度検出部２１は、第１カウンタのカウント値が「１」である情報を含む車輪検出情報と、第２カウンタのカウント値が「１」である情報を含む車輪検出情報とを記憶部１２から読み出す。そして、速度検出部２１は、第１カウンタのカウント値「１」に対応付けられた車輪の検出時刻と、第１カウンタのカウント値「１」に対応付けられた車輪の検出時刻との時間差ＴＢを算出する。速度検出部２１は、距離Ｄ２を時間差ＴＢで除算することで、先頭の車輪の速度を算出する。
【0069】
次に、処理部１１の進入時間検出部２２は、記憶部１２に記憶された車輪検出情報と、車輪センサ３１，３２と振動センサ２１，２２，２３，２４との間の距離と、速度検出部２１によって検出された車輪の速度とに基づいて、複数の車輪の進入時間ＴＣ１～ＴＣｍを算出する（ステップＳ２１）。ｍは、列車に設けられた複数の車輪のうち一つのレール６を通過する車輪の数を示す。図５に示す編成Ａの列車の場合、ｍ＝３２である。
【0070】
進入時間ＴＣ１は、振動センサ２１，２２，２３，２４の検出範囲に先頭の車輪が進入した時刻から先頭の車輪が退出した時刻までの時間であり、先頭の車輪が進入した時刻と先頭の車輪が退出した時刻とで示される。また、進入時間ＴＣｍは、振動センサ２１，２２，２３，２４の検出範囲に最後尾の車輪が進入した時刻から最後尾の車輪が退出した時刻までの時間であり、最後尾の車輪が進入した時刻と最後尾の車輪が退出した時刻とで示される。
【0071】
次に、処理部１１は、「ｉ」を「０」に設定する（ステップＳ２２）。そして、処理部１１は、「ｉ」に「１」を加算し（ステップＳ２３）、偏摩耗判定処理を実行する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の偏摩耗判定処理は、図８に示すステップＳ３０～Ｓ３９の処理であり後で詳述する。「ｉ」は、車輪が振動センサ２１，２２，２３，２４の検出範囲を通過する順番を示し、先頭の車輪は、ｉ＝１である。
【0072】
処理部１１は、ステップＳ２４の処理を終了した場合、ｉ≧ｍであるか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、処理部１１は、ｉ≧ｍではないと判定した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、処理をステップＳ２３に移行する。また、処理部１１は、ｉ≧ｍであると判定した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、図７に示す処理を終了する。
【0073】
図８は、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置の処理部による偏摩耗判定処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、処理部１１の特定周波数検出部２６は、特定周波数が未検出であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。
【0074】
特定周波数検出部２６は、特定周波数が未検出であると判定した場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、振動検出情報に含まれる振動センサ２の出力信号をウェーブレット変換することによって、互いに異なる複数の周波数の各々の時間軸波形である周波数毎の時間軸波形を抽出する（ステップＳ３１）。周波数毎の時間軸波形は、上述したように、振幅の時間変化を示す周波数毎の波形である。
【0075】
次に、特定周波数検出部２６は、ステップＳ３１で抽出した複数の周波数の時間軸波形のうち１つの周波数の時間軸波形を選択する（ステップＳ３２）。特定周波数検出部２６は、ステップＳ３２で選択した周波数の時間軸波形に車輪の回転周期と同じ周期で相対的に大きなピークが発生しているか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理において、特定周波数検出部２６は、速度検出部２１で検出されたｉ番目の車輪の速度と車輪の踏面の周長とから、車輪の回転周期を算出する。そして、特定周波数検出部２６は、例えば、ステップＳ３２で選択した周波数の時間軸波形のうち、車輪の回転周期と同じ周期で発生した相対的に大きなピークの値が、その他のピークの値の最大値よりも、ｎ倍大きい場合に、車輪の回転周期と同じ周期で相対的に大きなピークが発生していると判定することができる。ｎは、例えば、２以上の値である。
【0076】
特定周波数検出部２６は、選択した時間軸波形に車輪の回転周期と同じ周期で相対的に大きなピークが発生していると判定した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ステップＳ３２で選択した周波数を特定周波数に決定する（ステップＳ３４）。特定周波数検出部２６は、ステップＳ３４の処理が終了した場合、または選択した時間軸波形に車輪の回転周期と同じ周期で相対的に大きなピークが発生していないと判定した場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、未処理の周波数があるか否かを判定する（ステップＳ３５）。未処理の周波数は、ステップＳ３１で変換した複数の周波数の時間軸波形のうちステップＳ３２における選択がまだ行われていない周波数である。
【0077】
特定周波数検出部２６は、未処理の周波数があると判定した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３２へ移行する。また、処理部１１の閾値変更部２４は、特定周波数検出部２６が未処理の周波数がないと判定した場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、または特定周波数が未検出ではないと判定した場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、ｉ番目の車輪の速度に応じた閾値Ｖｔｈを決定する（ステップＳ３６）。閾値変更部２４は、車輪の速度が小さいほど、閾値Ｖｔｈを小さい値に設定する。
【0078】
次に、処理部１１の抽出部２３は、進入時間ＴＣｉにおける振動センサ２の出力信号をウェーブレット変換することによって、特定周波数の時間軸波形を抽出する（ステップＳ３７）。なお、ステップＳ３７の処理において、抽出部２３は、振動センサ２の出力信号を特定周波数についてウェーブレット変換することによって、特定周波数の時間軸波形を抽出する。また、抽出部２３は、ステップＳ３７の処理において、振動センサ２の出力信号をウェーブレット変換して得られる複数の周波数の時間軸波形から、特定周波数の時間軸波形を抽出することもできる。処理部１１の偏摩耗判定部２５は、特定周波数の時間軸波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上になったか否かを判定する（ステップＳ３８）。
【0079】
偏摩耗判定部２５は、特定周波数の時間軸波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）、ｉ番目の車輪に偏摩耗が生じていると判定する（ステップＳ３９）。処理部１１は、ステップＳ３９の処理が終了した場合、または特定周波数の時間軸波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上ではないと判定した場合（ステップＳ３８：Ｎｏ）、図８に示す処理を終了する。
【0080】
なお、特定周波数検出部２６は、ステップＳ３４で決定される複数の特定周波数がある場合、複数の特定周波数のうち時間軸波形に含まれ且つ車輪の回転周期で現われる振幅の相対的に大きなピークである回転周期ピークの値が最も大きい特定周波数を、ステップＳ３７で時間軸波形を抽出する特定周波数として決定することができる。また、特定周波数検出部２６は、ステップＳ３４で決定される複数の特定周波数がある場合、複数の特定周波数のうち時間軸波形に含まれる振幅の平均値に対する回転周期ピークの値の比が最も大きい特定周波数を、ステップＳ３７で時間軸波形を抽出する特定周波数として決定することもできる。
【0081】
また、特定周波数検出部２６は、ステップＳ３４で決定される複数の特定周波数がある場合、複数の特定周波数の各々をステップＳ３７で時間軸波形を抽出する特定周波数として決定することもできる。この場合、抽出部２３は、進入時間ＴＣｉにおける振動センサ２の出力信号をウェーブレット変換して、複数の特定周波数の各々の時間軸波形を抽出する。偏摩耗判定部２５は、複数の特定周波数の各々の時間軸波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上になる場合に、ｉ番目の車輪に偏摩耗が生じていると判定する。
【0082】
図９は、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図９に示すように、車輪状態検出装置４は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入出力インタフェイス回路１０３と、通信インタフェイス回路１０４と、ディスプレイ１０５とを備えるコンピュータを含む。
【0083】
プロセッサ１０１、メモリ１０２、入出力インタフェイス回路１０３、通信インタフェイス回路１０４、およびディスプレイ１０５は、例えば、バス１０６によって互いに情報の送受信が可能である。表示部１３は、ディスプレイ１０５によって実現される。通信部１４は、通信インタフェイス回路１０４によって実現される。記憶部１２は、メモリ１０２によって実現される。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、速度検出部２１、進入時間検出部２２、抽出部２３、閾値変更部２４、偏摩耗判定部２５、特定周波数検出部２６、割合算出部２７、表示情報生成部２８、および表示情報出力部２９などの機能を実行する。プロセッサ１０１は、例えば、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。
【0084】
メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうち一つ以上を含む。なお、処理部１１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路を含んでいてもよい。
【0085】
以上のように、実施の形態１にかかる車輪状態検出装置４は、抽出部２３と、偏摩耗判定部２５とを備える。抽出部２３は、列車が走行するレール６の振動を検出する振動センサ２の出力信号から列車の車輪の回転周期でレール６に生じる振動の周波数である特定周波数における振幅の時間変化を示す波形である時間軸波形を抽出する。偏摩耗判定部２５は、抽出部２３で抽出された特定周波数の時間軸波形に基づいて、車輪の踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定する。
【0086】
また、抽出部２３は、振動センサ２の出力信号をウェーブレット変換して、特定周波数の時間軸波形を抽出する。これにより、車輪状態検出装置４は、踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる。また、車輪状態検出装置４は、列車の速度が１０～２５ｋｍ／ｈなどのように低速である場合であっても、車輪の踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる。
【0087】
また、偏摩耗判定部２５は、抽出部２３で抽出された特定周波数の時間軸波形の一部が閾値Ｖｔｈ以上になる場合に、踏面に偏摩耗が生じていると判定する。これにより、車輪の踏面に生じる偏摩耗を容易に検出することができる。なお、偏摩耗判定部２５は、例えば、抽出部２３で抽出された特定周波数の時間軸波形と、偏摩耗を検出するための基準波形とを比較し、特定周波数の時間軸波形と基準波形との類似スコアが予め設定された値以上である場合に、踏面に偏摩耗が生じていると判定することもできる。また、偏摩耗判定部２５は、特定周波数の時間軸波形を入力とし、踏面に偏摩耗が生じているか否かを出力とする学習モデルを用いて、踏面に偏摩耗が生じているか否かを判定することもできる。かかる学習モデルは、例えば、踏面に偏摩耗が生じている車輪についての特定周波数の時間軸波形と踏面に偏摩耗が生じていない車輪についての特定周波数の時間軸波形とを用いた機械学習によって生成される。また、かかる学習モデルは、例えば、畳み込みニューラルネットワークであるが、線形回帰またはロジスティック回帰などの学習アルゴリズムで生成される計算モデルであってもよい。
【0088】
また、車輪状態検出装置４は、車輪の速度に応じて閾値Ｖｔｈを変更する閾値変更部２４を備える。これにより、車輪状態検出装置４は、列車の速度が変化する場合であっても、車輪の踏面に生じる偏摩耗を精度よく検出することができる。
【0089】
また、車輪状態検出装置４は、割合算出部２７と、表示情報生成部２８とを備える。割合算出部２７は、列車の複数の車輪のうち偏摩耗が生じたと偏摩耗判定部２５で判定された車輪の割合である偏摩耗車輪割合を複数の列車の各々について算出する。表示情報生成部２８は、割合算出部２７で算出された偏摩耗車輪割合が大きい順に複数の列車の情報を表示部１３，５１に表示させる表示情報を生成する。これにより、車両工場の作業者は、例えば、車両工場内で管理する列車のうち偏摩耗が生じている車輪を多く含む列車を簡単に把握でき、修繕作業を計画的に行うことができる。
【0090】
また、実施の形態１にかかる周波数決定方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップと、を含む。第１のステップでは、列車が走行するレール６の振動を振動センサ２で検出する。第２のステップでは、振動センサ２からの出力信号をウェーブレット変換して、互いに異なる周波数の複数の周波数の各々の振幅の時間変化を示す波形である時間軸波形の情報を生成する。第３のステップでは、第２のステップで複数の周波数のうち列車の車輪の回転周期で時間軸波形にピークが生じている周波数を、偏摩耗を検出するための特定周波数として決定する。これにより、実施の形態１にかかる周波数決定方法では、列車が走行する線路の構造および状態などが異なる場合であっても、車輪の踏面に生じた偏摩耗を精度よく検出することができる特定周波数を精度よく判定することができる。
【0091】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【0092】
１ 車輪状態検出システム、２，２１，２２，２３，２４ 振動センサ、３，３１，３２ 車輪センサ、４ 車輪状態検出装置、５ 端末装置、６ レール、１１ 処理部、１２ 記憶部、１３，５１ 表示部、１４ 通信部、２０ 情報収集部、２１ 速度検出部、２２ 進入時間検出部、２３ 抽出部、２４ 閾値変更部、２５ 偏摩耗判定部、２６ 特定周波数検出部、２７ 割合算出部、２８ 表示情報生成部、２９ 表示情報出力部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】