JP2004306880A - 移動体異常検知システム，移動体、及び地上システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体に計測装置を取り付けて、計測装置から移動体の状態データを収集することができる移動体異常検知システムにおいて、移動体側で、移動体に高性能の装置を配置することなく、移動体制作時には想定していなかった異常を検知できるように異常検知条件を追加する。
【解決手段】地上側にデータ解析装置を配置し、移動体に故障が発生したとき故障発生前の移動体の状態データをデータ解析装置で収集し、収集したデータを解析し、故障発生前に移動体の異常を検出できる条件を抽出する異常条件抽出手段をデータ解析装置に具備し、移動体にデータ解析装置で抽出した異常検知条件を記憶しておく異常検知条件記憶媒体と、異常検知条件記憶媒体に記憶されている異常検知条件にしたがって、移動体の異常検知を行う異常検知手段とを具備したシステム構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の異常検知装置を有する移動体異常検知システムに係わり、特に移動体に測定装置を備え、移動体の異常を検知することができる移動体異常検知システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体の異常を検知する従来技術として、例えば列車を対象としたものとして、複数の加速度検出手段を設け、それぞれの加速度検出手段の出力値を比較し、いずれかの出力値が他の出力値と比較して一定異常となったときに異常と判断するものがある（例えば、特許文献１参照。）。これにより、台車の異常振動等を検知することが可能となり、必要であれば、列車が故障する前に非常停止させる等の対応が可能となる。
【０００３】
また、各列車に計測装置と無線機を塔載し、列車から駅に設置したデータ収集装置でデータを収集し、これらのデータに基づいて、列車の稼働状態の分析や、故障診断等を行うことができるものがある（例えば特許文献２参照。）。これにより迅速な故障診断，故障対策が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６８０７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０９０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
列車等の移動体側で異常検知をする方式では、例えば列車制作時に予め想定していた異常以外の異常を検知することができない。予め想定していた異常以外の異常を検知できるようにするためには、列車でデータを解析して異常を検出する必要がある。その場合、データ解析処理は複雑で負荷の高い処理であるため、列車の装置に処理性能が高い物が必要となるという問題がある。
【０００６】
列車等の移動体で計測したデータを地上側で収集し、地上側で解析する方式では、大量の計測データを地上側に収集してからしかデータの解析が行えないため、列車の異常検知が遅くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、移動体側で、移動体に高性能の装置を配置することなく、移動体制作時には想定していなかった異常を検知することが容易に素早くできる移動体異常検知システム提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、計測装置と、計測装置からの出力値を状態データとして記憶する状態データ記憶媒体と、記憶媒体の中から指定された状態データを送信する無線装置と、地上側より与えられた異常検知を記憶する異常検知条件記憶媒体と、異常検出条件記憶媒体に記憶されている条件にしたがって異常検知を行う異常検知手段を備えた移動体と、必要な状態データを指摘して移動体からデータを受信する地上無線装置と、受信した状態データを異常データとして記憶する異常データ記憶媒体と、状態データを解析することにより異常を検出するための条件を抽出するデータ解析装置からなるシステムを構成する。
【０００９】
移動体は常に計測装置からの出力値を状態データ記憶媒体に記憶する。移動体が異常を検知できないまま故障が発生した場合など、移動体の状態データを解析する必要が生じた場合には、作業員が列車に対して状態データを要求し、無線を介して、異常データを収集し、異常データ記憶媒体に記憶する。記憶した異常データを用いて、データ解析装置で故障が発生する前に異常を検出できる条件の抽出を行う。異常検出条件が抽出できれば、抽出した異常検知条件に優先度をつけて無線を介して移動体に送信する。移動体は受信した異常検知条件を異常検知条件記憶媒体に記憶し、優先度順に異常検知条件記憶媒体に保存されている異常検知条件にしたがって、常に異常検知を行う。
【００１０】
このようにシステムを構成することにより、移動体は列車制作時に予め想定していた異常以外の異常も検知できるようになる。また、データの解析という負荷の高い処理は地上側で行い、移動体が条件にしたがって異常検知を行うという負荷の軽い処理のみで異常を検知することが可能となる。また、異常検知に優先度を設定することにより、限られた処理性能の中で重要な異常を見逃すことなく検知することが可能となる。さらに、１つの移動体の故障から異常検知条件を抽出できた場合には、その異常検知条件を無線を介して同じ種類の移動体に素早く通知することができ、早く新しい異常検知に対応することが可能となる。検知できる異常が増え、素早く対応できることにより、故障が発生する前に異常を検知し、早期の対策や効率の良い運行をすることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では移動体として列車を用いたシステムの場合について述べる。
【００１２】
図１は本発明の列車保守システム全体の構成図である。以下、列車の異常検知処理の流れにしたがって、順に説明する。列車１０１は各車上機器の状態を測定し、そのデータ常に記録しておく。データ解析装置は前記列車１０１に何らかの故障が発生した場合に、故障発生時の車上機器状態のデータを前記列車１０１に要求するために状態データ要求１０５を地上無線装置１０３を介して前記列車１０１に送信する。前記状態データ要求１０５を受信した前記列車１０１は要求された状態データを検索して取り出し、状態データ１０４として前記地上無線装置１０３を介して前記データ解析装置１０２に送信する。
【００１３】
前記状態データ１０４を受信した前記データ解析装置１０２は受信した状態データを解析し、故障が発生する前に異常を検知することができる条件を抽出する。異常を検出する条件を抽出することができれば、前記データ解析装置１０２は前記地上無線装置１０３を介して、異常検出条件情報１０７に優先度を付加して前記列車１０１に送信する。優先度は異常の重要度に応じて設定してもよいし、発生確率の高い異常の優先度を高くするというように設定してもよい。
【００１４】
前記異常検出条件情報１０７を受信した前記列車１０１は受信した前記異常検出条件情報１０７を元に異常検出論理を更新する。
【００１５】
前記列車１０１は異常検出論理にしたがって、異常の有無を判断し、異常を検知した場合は前記地上無線装置１０３を介して、発生した異常を異常検知情報１０６として、前記データ解析装置１０２と運行管理装置１０８に送信する。前記運行管理装置１０８では、発生した異常の程度に応じてダイヤ変更などの運転整理を行う。
【００１６】
上記のようにシステムを構成することにより、データ解析という負荷の高い処理は地上側設備で行い、車上側では条件に照らし合わせて検知するのみという軽い処理で故障発生前に異常を検知することが可能となる。また、列車に故障が発生するたびに、その故障の原因となる異常を事前に検知する論理が列車に実装されることになり、異常を早く検知することが可能となる。さらに、異常の程度に応じて早期に運転整理等の対策を行うことが可能となり、列車をより安定して運行することができるようになる。
【００１７】
図２は本発明の前記列車１０１の構成図である。
【００１８】
前記列車１０１は常に様々なところに設置された計測装置２０３から状態データを状態データ管理手段２０１で取り出し、状態データ記憶媒体２０２に記録する。前記状態データ記憶媒体２０２はハードディスクやフラッシュメモリ等を用いて構成し、必要な容量に応じて選択すればよい。また、異常検知手段２０４は常に前記状態データ管理手段をより最新の状態データを受け取り、異常検知条件記憶媒体２０６を参照し、異常検知条件に該当する状態データがないか優先度順に監視し、該当するデータがあれば、無線通信手段２０５を介して前記異常検知情報１０６を前記地上無線装置１０３に送信する。前記異常検知条件記憶媒体２０６は前記状態データ記憶媒体２０２を同様に構成すればよい。また、異常検出条件は閾値等のデータの形でもよいし、プログラムモジュールという形で保存してもよい。
【００１９】
前記無線通信手段２０５で前記地上無線装置１０３から前記状態データ要求１０５を受信したとき、前記無線通信手段２０５は前記状態データ要求１０５を前記状態データ管理手段２０１に渡し、前記状態データ要求１０５を受けた前記状態データ管理手段２０１では要求に該当する状態データを前記状態データ記憶媒体から検索し、前記状態データ１０４を作成し、前記無線通信手段２０５を介して前記地上無線装置１０３に送信する。
【００２０】
前記無線通信手段２０５で前記地上無線装置１０３から前記異常検出条件情報１０７を受信した場合は、前記無線通信手段２０５は前記異常検知手段２０４に前記異常検出条件情報１０７を渡す。前記異常検出条件情報１０７を受けた前記異常検知手段２０４は受けた前記異常検出条件情報１０７を優先度順に前記異常検知条件記憶媒体２０６に保存し、異常検出の条件として追加する。
【００２１】
このように列車を構成することにより、列車は常に状態データを保存し、異常を検出することが可能となる。さらに、異常検出条件を追加することを可能にすることにより、列車制作時には想定していなかった異常を検知することが可能となる。
【００２２】
図３は本発明の前記データ解析装置１０２の構成図である。
【００２３】
無線装置通信手段３０４は前記列車１０１から前記地上無線装置１０３を介して、前記異常検知情報１０６を受信した場合、受信した前記異常検知情報１０６を異常情報管理手段３０５に渡す。前記異常検知情報１０６を受けた前記異常情報管理手段３０５は受けた前記異常検知情報１０６を異常情報記憶媒体３０７に保存する。前記異常情報記憶媒体３０７はハードディスク等の大容量の記憶媒体で構成すればよい。このような処理により、前記列車１０１から前記異常検知情報１０６を受信したときに、その情報をすべて記録しておくことができる。また、前記列車１０１が異常を検知することなく、故障が発生した場合には作業員が前記異常情報管理手段３０５を介して前記異常情報記憶媒体３０７に発生した故障情報を異常情報として入力することができる構成とする。
【００２４】
作業員は前記異常情報記憶媒体３０７に記録されている異常情報を参照し、データ解析をする必要があると判断される異常について、当該列車に状態データを要求する。その際に列車に状態データを要求する前記状態データ要求１０５を状態データ要求手段３０６で作成し、前記無線装置通信手段３０４に渡す。前記無線装置通信手段３０４は前記地上無線装置１０３を介して前記列車１０１に前記状態データ要求１０５を送信する。
【００２５】
前記無線装置通信手段３０４は前記地上無線装置１０３を介して前記列車１０１より、前記状態データ１０４を受信した場合、受信した前記状態データ１０４を異常データとして扱い、異常データ管理手段３０１に渡す。異常データを受けた前記異常データ管理手段３０１は受けた異常データを異常データ記憶媒体３０２に保存する。前記異常データ記憶媒体３０２はハードディスク等の大容量の記憶媒体で構成すればよい。
【００２６】
作業員は前記異常データ記憶媒体３０２を使用して、異常検出条件抽出手段３０３により、異常データを解析し、異常を検出するための条件の抽出を行う。異常検出条件の抽出には一般に用いられているデータ解析手法を用いればよい。異常検出条件が抽出できれば、前記異常検出条件抽出手段３０３は優先度を設定して、前記異常検出条件情報１０７を作成し、前記無線装置通信手段３０４に渡す。
【００２７】
前記異常検出条件情報１０７を受けた前記無線装置通信手段３０４は前記地上無線装置１０３を介して前記列車１０１に異常検出条件情報１０７を送信する。
【００２８】
このようにデータ解析装置を構成することにより、解析が必要な異常が列車に発生した際に、異常発生時のデータを列車から収集し、発生した異常を検知できる条件を抽出し、列車に送信することが可能となる。
【００２９】
図４に前記異常検知条件情報１０７のフォーマットを示す。前記異常検知条件情報１０７は２つのフォーマットを持ち、異常検出条件によって使いわける。２つのフォーマットに共通する項目として異常種別コードと優先度がある。異常種別コードは異常検出条件が満たされたときに出力するコードであり、その異常条件が何の異常を検出するためのものであるかを示している。優先度は当該異常検知条件の優先度を示し、これが高い異常検知を優先して頻繁に調べる。
【００３０】
異常種別コード以外の項目はフォーマットによって異なる。１つ目のフォーマットは各計測装置の数値の一覧で、異常を検知するための計測装置の組合せと各計測装置の値の範囲を下限値と上限値という形で示している。下限値や上限値がない場合には「値無し」を示すコードを入れる。下限値がない場合は「上限値以下」を意味し、上限値がない場合は「下限値以上」を意味することになる。数値が設定されているすべての計測装置が設定されている下限値と上限値の間の数値となったときに異常と判断する。
【００３１】
２つ目のフォーマットは異常を検知するプログラムモジュールそのもので構成されている。このプログラムモジュールを実行し、プログラムモジュールが異常を出力したときに異常と判断する。
【００３２】
上記のように異常検知条件情報を構成することにより、簡単な条件であれば、計測装置の値の組合せのみで異常を検知できるようにし、異常検知が複雑な場合には直接プログラムモジュールを作成することで、より高度な異常検知ができるように列車の異常検知を拡張することが可能となる。
【００３３】
図５は本発明の実施形態における前記異常検知手段２０４の処理フローを表す。
【００３４】
ステップ５０１では、前記異常検出条件記憶媒体に記録されている、すべての前記異常検知条件情報１０７ついてステップ５０２からステップ５０８の処理を行う。
【００３５】
ステップ５０２では、当該異常検知条件情報がプログラムモジュールであるか調べる。プログラムモジュールであれば、ステップ５０３へ進み、そうでなければ、ステップ５０６へ進む。
【００３６】
ステップ５０３では、当該異常検知条件情報のプログラムモジュールを実行し、ステップ５０４へ進む。
【００３７】
ステップ５０４では、ステップ５０３で実行したプログラムモジュールが異常を出力したか調べる。異常を出力していれば、ステップ５０５へ進み、異常を出力していなければ、ステップ５０１に戻る。
【００３８】
ステップ５０５では、当該異常検知条件情報に設定されている異常種別コードを異常検知情報として出力する。
【００３９】
ステップ５０６では、当該異常検知条件情報に含まれているすべての計測装置の値を調べて、ステップ５０７へ進む。
【００４０】
ステップ５０７では、ステップ５０６で調べたすべての計測装置の値が当該異常検知条件情報に設定されている値の条件に合うか調べる。すべて条件にあっていれば、ステップ５０８へ進み、そうでなければ、ステップ５０１へ戻る。
【００４１】
ステップ５０８では、当該異常検知条件情報に設定されている異常種別コードを異常検知情報として出力する。
【００４２】
このように本実施形態は、移動体である列車１０１と地上システムである地上無線装置１０２，データ解析装置１０２等のいずれか一つを含み、列車１０１の状態を検出するセンサとして計測装置２０３を有し、計測装置２０３の出力を記憶する記憶装置である状態データ記憶媒体２０２とを有する移動体異常検知システムであって、地上システムは状態データ記憶媒体２０２より計測装置２０３の出力を入力し、かつ解析して異常検知条件を抽出する異常検知条件抽出機能を有し、列車１０１は地上システムで抽出された異常検知条件を入力し、センサ出力と異常検知条件を比較して列車１０１の異常検知を行うシステムである。
【００４３】
同様に、搭載している機器の状態を検出するセンサとしての計測装置２０３と、計測装置２０３の出力を記憶する記憶装置としての状態データ記憶媒体２０２と、計測装置２０３の出力を地上システムに出力する出力装置であって、地上システムから計測装置２０３出力を解析して抽出された異常検知条件を入力する入力装置である無線通信手段２０５とを有し、計測装置２０３出力と異常検知条件を比較し、当該比較結果に応じて搭載機器の異常検知を行う移動体である。
【００４４】
また、移動体である列車１０１から搭載機器の状態を入力する入力装置であって、かつ列車１０１に異常検知条件を出力する出力装置である無線通信手段３０４と、入力した搭載機器状態を解析して異常検知条件を抽出する異常検知条件抽出装置であるデータ解析装置１０２とを有する地上システムである。
【００４５】
本実施形態のようにシステムを構成することにより、列車は様々な故障に対して、その故障が発生する前に異常を検知することが可能となり、検知できる異常の種類も追加していくことができる。また、その検知のための処理は、データ解析という処理負荷の高い処理は地上側設備で行い、列車側では条件にしたがって検知するのみという軽い処理で行うことができ、実装が容易となる。
【００４６】
また、本実施形態では列車の場合について述べてきたが、自動車についても同様のシステムを構成することが可能である。ただし、車の場合には車種が多いため、抽出した異常検知条件がどの車種に適用可能であるか判断する必要がある。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、故障が発生するたびに、故障発生時のデータを解析し、故障発生前に異常を検知できる条件を抽出し、異常検知条件を移動体に追加して実装することが可能となり、移動体は故障発生前に異常を検知することが可能となる。故障を発生前に検知できることにより、故障による運行への影響が少なくなり、移動体のメンテナンス効率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における全体システムの構成例を示すブロック図を示す。
【図２】本発明の一実施形態における列車の構成例を示すブロック図を示す。
【図３】本発明の一実施形態におけるデータ解析装置の構成例を示すブロック図を示す。
【図４】本発明の一実施形態のおける異常検知条件情報のフォーマットを示す。
【図５】本発明の一実施形態のおける異常検知手段２０４の処理フローを示す。
【符号の説明】
１０１…列車、１０２…データ解析装置、１０３…地上無線装置、１０４…状態データ、１０５…状態データ要求、１０６…異常検知情報、１０７…異常検知条件情報、１０８…運行管理装置、２０１…状態データ管理手段、２０２…状態データ記憶媒体、２０３…計測装置、２０４…異常検知手段、２０５…無線通信手段、２０６…異常検知条件記憶媒体、３０１…異常データ管理手段、３０２…異常データ記憶媒体、３０３…異常検知条件抽出手段、３０４…無線装置通信手段、３０５…異常情報管理手段、３０６…状態データ要求手段、３０７…異常情報記憶媒体。

Claims (13)

1. 移動体と地上システムとを含み、前記移動体は前記移動体の状態を検出するセンサ及び前記センサの出力を記憶する記憶装置とを有する移動体異常検知システムであって、
   前記地上システムは前記記憶装置より前記センサ出力を入力し、前記センサ出力を解析して異常検知条件を抽出する異常検知条件抽出機能を有し、
   前記移動体は、前記地上システムで抽出された異常検知条件を入力し、前記センサ出力と前記異常検知条件を比較し、当該比較結果に応じて前記移動体の異常検知を行う移動体異常検知システム。
2. 搭載している機器の状態を検出するセンサと、
   前記センサの出力を記憶する記憶装置と、
   前記センサ出力を地上システムに出力する出力装置と、
   前記地上システムから前記センサ出力を解析して抽出された異常検知条件を入力する入力装置とを有し、
   前記センサ出力と前記異常検知条件を比較し、当該比較結果に応じて前記搭載機器の異常検知を行う移動体。
3. 移動体から前記移動体に搭載されている機器の状態を入力する入力装置と、
   入力した前記状態を解析して異常検知条件を抽出する異常検知条件抽出装置と、
   前記移動体に前記異常検知条件を出力する出力装置とを有する地上システム。
4. 移動体の状態を計測する計測装置と、計測装置の出力値を記憶する状態データ記憶媒体と、計測値の出力を基に移動体の異常を検知する異常検知手段を備えた移動体と、
   移動体の計測装置の出力値を収集して記録するデータ解析装置を地上側システムに有する移動体異常検知システムであって、
   前記データ解析装置が収集した前記移動体の前記計測装置の出力値を解析し、異常検知条件を抽出する異常検知条件抽出手段を有し、
   前記移動体が、前記データ解析装置が抽出した前記異常検知条件を記憶する異常検知条件記憶媒体を備え、前記異常検知手段が異常検知条件記憶媒体に記憶されている異常検知条件に従って、移動体の異常検知を行う移動体異常検知システム。
5. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
   前記異常検知条件に優先度を付加し、前記異常検知手段は優先度の高い異常検知条件から順に異常検知を行う移動体異常検知システム。
6. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
   前記データ解析装置は前記移動体の故障が発生したときに、故障前の前記移動体の状態データを収集し、前記異常検知条件を抽出する移動体異常検知システム。
7. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
   前記データ解析装置が抽出した前記異常検知条件を無線で前記移動体に伝送する移動体異常検知システム。
8. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
   前記異常検知条件に前記計測装置の出力値の範囲の組合せを用いる移動体異常検知システム。
9. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
   前記異常検知条件に前記計測装置の出力値を参照して異常判断を行うプログラムモジュールを用いる移動体異常検知システム。
10. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
    前記移動体は列車である移動体異常検知システム。
11. 請求項１０に記載の移動体異常検知システムであって、
    前記異常検知手段により異常を検知したときに、前記列車が検知した異常を地上側システムに通知する移動体異常検知システム。
12. 請求項１０に記載の移動体異常検知システムであって、
    前記列車が異常を検知したときに、検知した異常を運行管理システムに通知して、異常の程度に応じて運転整理を行う移動体異常検知システム。
13. 請求項４に記載の移動体異常検知システムであって、
    前記移動体は自動車である移動体異常検知システム。

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