JP2013226986A - 運転状況記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収集され、保存される情報の量を有効に低減することのでき、また保存される情報を有効に活用することのできる運転状況記録装置を提供する。
【解決手段】電気車の運転状況に関する信号を読み込む入力手段（２）と、読み込んだ信号から電気車の運転状態を把握して、当該運転状態に応じて、読み込んだ信号を記録する間隔を変更する、読み込んだ信号のうち記録する信号の数を変更する、の少なくともいずれかを実行する状態記録手段（３）とを備える運転状況記録装置（１）である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、鉄道列車などの電気車における運転状況を記録する技術に関する。

鉄道列車の運転状況を記録することは法令で定められている。そのため、列車の速度、加速度などの運転状態を表す情報の他、列車に搭載された機器・設備の状態などをメディアに記録する装置が開発されている。

このようにして記録された情報を活用することにより、列車に搭載された機器・設備の不具合を解析し、不具合の原因を追究することが可能となっている。

特開２００８−１３１７９７号公報

ところで、従来の運転状況記録は、上述のように列車に搭載された機器・設備の状態を対象としている。そして、故障等何らかの事象が発生した場合には、記録されたこれらの情報に基づいて、事象発生時の状況把握及び原因解析を行っている。

そのため、収集する情報は多種多様である。また情報の収集は、列車を運行業務に投入するために運転状況記録装置の電源を立ち上げてから当該運行業務を終了して運転状況記録装置の電源を停止するまで、の長時間にわたる。そして、収集したデータは少なくとも１年間は記録媒体中に保存される。そのため、収集され、記録媒体中に保存される情報の量は膨大である。
さらに、そのように膨大な情報を有効に活用できる仕組みも併せて求められる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、収集され、保存される情報の量を有効に低減することのできる運転状況記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、電気車の運転状況に関する信号を読み込む入力手段と、読み込んだ信号から電気車の運転状態を把握して、当該運転状態に応じて、前記読み込んだ信号を記録する間隔を変更する、前記読み込んだ信号のうち記録する信号の数を変更する、の少なくともいずれかを実行する状態記録手段とを備える運転状況記録装置が提供される。

第１の実施の形態の運転状況記録装置の構成を示す図。 第１の実施の形態における制御ファイルの内容を示す図。 第１の実施の形態における一次記憶エリアの内容を示す図。 第１の実施の形態の運転状況記録装置の動作手順を示すフロー図。 第１の実施の形態の運転状況記録装置の記録間隔を変更する態様を説明するための図。 第１の実施の形態の運転状況記録装置の情報保存手段の動作手順を示すフロー図。 第２の実施の形態の運転状況記録装置の動作手順を示すフロー図。 第２の実施の形態における記録信号定義テーブルの内容を示す図。 第３の実施の形態の運転状況記録装置の構成と外部装置との接続を示す図。 第３の実施の形態の運転状況記録装置の動作手順を示すフロー図。

[第１の実施の形態]
図１は、第１の実施の形態の運転状況記録装置１の構成を示す図である。
運転状況記録装置１は、入力手段２、状態記録手段３、情報保存手段４、制御ファイル１０、一次記憶エリア１２及び記録媒体１３を備えている。

入力手段２は、列車の運転状況に関する信号（アナログ入力、デジタルステータス入力など）を読み込む。状態記録手段３は、読み込んだ信号値の単位を工業単位に変換して、一次記憶エリア１２に保存する。また、状態記録手段３は、一次記憶エリア１２が一杯になり、情報を記憶するスペースが無くなったときは、保存する一次記憶エリア１２を切り替える（詳細後述）とともに、情報保存手段４を動作させる。情報保存手段４は、一次記憶エリア１２に保存された情報を記録媒体１３に保存する。

制御ファイル１０には、運転状況記録装置１の動作を規定する各種データが保存されている。一次記憶エリア１２は第１の一次記憶エリア１２ａ、及び第２の一次記憶エリア１２ｂを備え、状態記録手段３によって交互に使用される。記録媒体１３は、例えば、ＳＤカードを用いることができる。

図２は、第１の実施の形態における制御ファイル１０の内容を示す図である。
制御ファイル１０には、「記録間隔（短周期）」、「記録間隔（長周期）」、「一次記憶エリア切替フラグ」、「書込容量」、「第１の一次記憶エリア書込先頭アドレス」、「第２の一次記憶エリア書込先頭アドレス」、「保存形式」及びその他の情報が規定されている。

「記録間隔（短周期）」は、状態記録手段３が一次記憶エリア１２に情報を書込む周期のうち、短周期の値を表す。「記録間隔（長周期）」は、状態記録手段３が一次記憶エリア１２に情報を書込む周期のうち、長周期の値を表す。「一次記憶エリア切替フラグ」は、現在使用されている一次記憶エリア１２が第１の一次記憶エリア１２ａか第２の一次記憶エリア１２ｂのいずれであるかを表す。例えば、「＝０」であれば第１の一次記憶エリア１２ａを使用していることを表し、「＝１」であれば第２の一次記憶エリア１２ｂを使用していることを表す。

「第１の一次記憶エリア書込先頭アドレス」は、状態記録手段３が情報を第１の一次記憶エリア１２ａに書き込む際の先頭アドレスを示す。現在、書込みがされていない場合は、例えば負のアドレスが記載される。「第２の一次記憶エリア書込先頭アドレス」は、状態記録手段３が情報を第２の一次記憶エリア１２ｂに書き込む際の先頭アドレスを示す。現在、書込みがされていない場合は、例えば負のアドレスが記載される。「保存形式」は、記録媒体１３に保存するデータの形式を表す。例えば、バイナリ形式、ＣＳＶ形式などを指定することができる。

その他の情報には、例えば、情報保存手段４が保存動作を実行するための中間的なパラメータなどが含まれる。

図３は、第１の実施の形態における一次記憶エリア１２の内容を示す図である。

一次記憶エリア１２には、状態記録手段３が読み込んだ列車の運転状況に関するデータ（１〜Ｎ）と読み込んだ時刻とが１つの読込単位として、時系列で記載されている。図３では、ｍ番目に読み込まれたデータとｍ＋１番目に読み込まれたデータとを表している。また、読込単位の先頭に記載される（図３では、読込時刻）には、読込単位の先頭位置であることを表す特別のサインを付加することができる。例えば、「特別のサイン＋年月日時分秒」を読込時刻として記録することができる。この特別のサインを検索することで読込単位の先頭アドレス（矢印位置）を検知することができる。

図４は、第１の実施の形態の運転状況記録装置１の動作手順を示すフロー図である。図４に示すフローは、メインの処理から起動（ＣＡＬＬ）されて列車の運転状況に関するデータを記録する手順を表している。従って、本処理終了後は、メインの処理にリターンする。

ステップＳ０１において、入力手段２は、列車の運転状況に関する信号（アナログ入力、デジタルステータス入力など）を読み込む。列車の運転状況に関する信号には、運転制御に関連した信号、運転操作に関連した信号、外部環境に関連した信号、電気車の運行に関連した信号などが含まれる。

運転制御に関連した信号には、架線電圧、モータ電流、モータ速度、変調率、フィルタコンデンサ電圧などモータの駆動制御状態を表す信号が含まれる。運転操作に関連した信号には、運転台からの運転指令信号が含まれる。外部環境に関連した信号には、外部天候、気温、風力風向などの情報を表す信号が含まれる。運行に関連した信号には、電気車ごとの乗車率、車内温度、振動などが含まれる。

ステップＳ０２において、状態記録手段３は、入力した信号の内アナログ信号を物理量を表す値に変換する。そして、変換した値に基づいて記録間隔の切換を行うかどうかを判断する。運転中かどうかの判断は、例えば、モータ速度が所定以上の値になったかどうかを検知することで実行することができる。また、運転台からの運転指令信号によって運転中かどうかを判断することができる。その他、各種運転制御に関連した信号、運転指令信号、外部環境に関連した信号を組み合わせて判断することもできる。

運転中の場合（ステップＳ０２でＹＥＳ）、ステップＳ０３において、状態記録手段３は、制御ファイル１０の記録間隔（短周期）に記載されている時間をメインの処理に出力する。これによって、メインの処理は、短周期で図４に示す本処理を起動する。運転中でない場合（ステップＳ０２でＮＯ）、ステップＳ０４において、状態記録手段３は、制御ファイル１０の記録間隔（長周期）に記載されている時間をメインの処理に出力する。これによって、メインの処理は、長周期で図４に示す本処理を起動する。

なお、メインの処理は常に短周期で本処理を起動し、状態記録手段３が運転中か否かによって短周期又は長周期で電気車の運転状況に関するデータを一次記憶エリア１２に書き込むように構成しても良い。

図５は、第１の実施の形態の運転状況記録装置１の記録間隔を変更する態様を説明するための図である。図の縦軸は、入力する信号（信号Ａ〜Ｃ、運転状態を表す信号）を示し、横軸は左から右に推移する時間を示している、
運転状態が停止中の場合は、信号Ａ〜Ｃは長周期で読み込まれている。運転状態が運転中となった場合は、それ以降、信号Ａ〜Ｃは短周期で読み込まれる。そして、運転状態が停止中となった場合は、信号Ａ〜Ｃは長周期で読み込まれる。ここで、長周期としては、例えば１ｓ（秒）とすることができ、短周期としては例えば、１０ｍｓとすることができる。

ステップＳ０５において、状態記録手段３は、一次記憶エリア１２の空き容量を確認する。即ち、制御ファイル１０の一次記憶エリア切替フラグを参照して、第１の一次記憶エリア１２ａと第２の一次記憶エリア１２ｂのいずれが使用されているかを判断する。次に、使用されている一次記憶エリアの書込み先頭アドレスを抽出して空き容量を算出し、書込容量が空き容量よりも小さいかどうかを確認する。以下では、現在第１の一次記憶エリア１２ａが使用されているとして説明する。

ステップＳ０６において、第１の一次記憶エリア１２ａの切替えが必要かどうかを判断する。書込容量が空き容量以下の場合は、第１の一次記憶エリア１２ａの切替えが必要でないと判断し、書込容量が空き容量よりも大きい場合は、第１の一次記憶エリア１２ａの切替えが必要と判断する。

第１の一次記憶エリア１２ａの切替が必要でない場合（ステップＳ０６でＮＯ）、ステップＳ０７において、状態記録手段３は、現在の時刻（または読み込んだ時刻）と入力した列車の運転状況に関するデータとを第１の一次記憶エリア１２ａに書き込む。そして、書込容量に基づいて次に書き込む際の先頭アドレスである第１の一次記憶エリア先頭アドレスを更新する。そして、メイン処理にリターンする。

第１の一次記憶エリア１２ａの切替が必要である場合（ステップＳ０６でＹＥＳ）、ステップＳ０８において、状態記録手段３は、第１の一次記憶エリア１２ａの切替えを実行する。即ち、制御ファイル１０の一次記憶エリア切替フラグを第２の一次記憶エリア１２ｂを使用するように変更する。そして、ステップＳ０９において、状態記録手段３は、現在の時刻（または読み込んだ時刻）と入力した列車の運転状況に関するデータとを切り替えた第２の一次記憶エリア１２ｂの先頭から書き込む。そして、書込容量に基づいて次に書き込む際の先頭アドレスである第２の一次記憶エリア先頭アドレスを更新する。

ステップＳ１０において、状態記録手段３は、記録媒体１３への書込み処理を実行させる。即ち、メイン処理に対して情報保存手段４を起動するように指示し、メイン処理にリターンする。

続いて、情報保存手段４の動作について説明する。
図６は、第１の実施の形態の運転状況記録装置１の情報保存手段４の動作手順を示すフロー図である。情報保存手段４は、メインの処理から起動（ＣＡＬＬ）されて第１の一次記憶エリア１２ａに書き込まれた列車の運転状況に関するデータを記録媒体１３に転送する。従って、本処理終了後は、メインの処理にリターンする。なお、情報保存手段４が起動する周期は、図４に示す状態記録手段３が起動する周期とは異なる。

図６のステップＳ１５において、情報保存手段４は、制御ファイル１０の一時記憶エリア切替フラグを参照して、データを取り出す一次記憶エリアを判断する。このケースでは、一次記憶エリア切替フラグが第２の一次記憶エリア１２ｂが使用されていることを示しているため、第１の一次記憶エリア１２ａからデータを取り出す。なお、情報保存手段４は、第１の一次記憶エリア１２ａから分割してデータを取り出す。即ち、情報保存手段４は、複数回の起動で第１の一次記憶エリア１２ａのデータを記録媒体１３に書き込む。この動作を行うための中間的なパラメータの値が制御ファイル１０のその他の情報に書き込まれる。

ステップＳ１６において、情報保存手段４は、制御ファイル１０の「保存形式」を参照して取り出したデータを当該保存形式に変換して記録媒体１３に追記する。

ステップＳ１７において、情報保存手段４は、第１の一次記憶エリア１２ａから記録媒体１３への書込みが全て終了したかどうかを判断する。
まだ全ての書込みが終了していない場合（ステップＳ１７でＮＯ）は、次回の起動に備えてパラメータを制御ファイル１０に設定してメイン処理にリターンする。

全ての書込みが終了した場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）は、ステップＳ１８において、制御ファイル１０の第１の一次記憶エリア書込先頭アドレスを、例えば負の値にセットする。

なお、情報保存手段４は、状態記録手段３が一次記憶エリア１２ａ、１２ｂの切替えを開始するまでに、記録媒体１３に全てのデータの書込みを終了する必要がある。情報保存手段４がメイン処理から起動される周期、一度の起動によって記録媒体１３へ書き込むデータ量等は、この要件を充足できるように設計されている。

第１の実施の形態によれば、運転中の場合には記録間隔の短い詳細な状態記録を、運転中でない場合には記録間隔の長い状態記録を保存することができ、記憶容量を有効に活用した長時間の運転状況の記録が可能となる。

このように必要な情報を選択することで記録媒体１３は状態記録手段３が収集した情報を少なくとも１年間保存できる。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、運転中かどうかによって記録するデータ数を変更する点が、第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図７は、第２の実施の形態の運転状況記録装置１の動作手順を示すフロー図である。ステップＳ２１〜Ｓ２２、及びステップＳ２５〜Ｓ３０は、図４に示す第１の実施の形態のステップＳ０１〜Ｓ０２、及びステップＳ０５〜Ｓ１０と同様であるため、その詳細の説明は省略する。

運転中の場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３において、状態記録手段３は、記録信号定義テーブル１４を参照して、運転中として規定されているデータを一次記憶エリア１２に記録する。運転中でない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２４において、状態記録手段３は、記録信号定義テーブル１４を参照して停止中として規定されているデータを一次記憶エリア１２に記録する。

図８は、第２の実施の形態における記録信号定義テーブル１４の内容を示す図である。それぞれの入力する信号（信号Ａ〜Ｎ）に対して、運転中、及び停止中に記録するか否かが定義されている。ここで、○印は当該信号を記録することを表し、×印は、当該信号を記録しないことを表している。即ち、停止中に記録する信号の数は、運転中に記録する信号の数よりも少なく定義されている。

状態記録手段３は、この記録信号定義テーブル１４の定義に従って、運転状況に応じて信号を記録媒体１３に記録する。この第２の形態により、列車が停止中であれば不要な信号データの保存をしなくて良いため、記録媒体１３の記憶容量をより有効に活用した長時間の記録が可能となる。

[第２の実施の形態のバリエーション]
第２の実施の形態のバリエーションでは、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせる。即ち、列車が停止中では、データの記録間隔を長くすると共に、記録するデータ数を少なくする。これによって更に、記録媒体１３の記憶容量をより有効に活用した長時間の記録が可能となる。

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態では、記録媒体１３に記録されたデータを外部装置に送信できるように構成されている点が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図９は、第３の実施の形態の運転状況記録装置１の構成と外部装置との接続を示す図である。
第３の実施の形態の運転状況記録装置１は、さらに送信情報抽出手段２１、及び送受信インターフェース手段２２を備えている。外部装置としては、情報処理装置（ＰＣ：Personal Computer、ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）２４などである。情報処理装置２４は、運転状況記録装置１と直接に接続されていても良く、公衆回線２３を介して接続されていても良い。

送信情報抽出手段２１は、情報処理装置２４からデータ送信要求を受信し、その要求に対応して、記録媒体１３を検索して所望のデータを抽出して送信する。

送受信インターフェース手段２２は、ＲＳ−２３２ＣプロトコルやＵＳＢ（Universal Serial Bus）による有線通信、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association)やブルートゥース（登録商標）などの無線通信インターフェースを採用することも可能である。

図１０は、第３の実施の形態の運転状況記録装置１の動作手順を示すフロー図である。

ステップＳ３５において、送信情報抽出手段２１は、情報処理装置２４からのデータ送信要求を受信する。送信要求には、送信するデータ名称、送信する期間（年月日時分秒）が含まれている。

ステップＳ３６において、送信情報抽出手段２１は、記録媒体１３を検索して要求されたデータを抽出する。ステップＳ３７において、送信情報抽出手段２１は、抽出したデータを送受信インターフェース手段２２を介して情報処理装置２４に送信する。
情報処理装置２４は、送信されたデータを、例えば図形に編集して表示装置（不図示）に表示する。

第３の実施の形態によれば、離れた場所に設置されている情報処理装置２４でデータを参照することが可能となる。従って、例えば、列車が運行業務を終えるまで待つことなく情報を入手して解析することも可能となる。更に、列車の運行状態を監視し管理する運転監視センタにおいて、現在運行中の列車の運転状況をリアルタイムに把握し監視することも可能となる。

なお、上述の各実施の形態では、運転中か否かによって記録間隔などを変更したが、この形態に限られない。即ち、運転中の条件のみならず、モータ電流が一定以上、ある指令信号が入力された、複数の信号の組み合わせた値が所定の閾値を超えたなどを条件とすることができる。一般的に言えば、入力手段１から入力されるステータス信号の状態、入力されるアナログ信号が所定のしきい値を超えた場合などの適宜の条件を用いて、運転状態がある状態から別の状態になったときに記録間隔などを切替えるように構成することができる。

また、上述の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。例えば第３の実施の形態を、第１、２、バリエーションの形態と組み合わせることができる。
なお、上述の各実施の形態では、運転中と停止中の２つの状態で記録間隔などを変更したが、この形態に限定されず、運転中も低速運転中、高速運転中などの状態によって記録間隔などを変更することもできる。一般に上述の条件（運転状態）をＮ個（２つ以上）の状態に区分して、それぞれの区分に対応して記録間隔などを変更するように構成しても良い。

なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウェアを用いて構成するに留まらず、ソフトウェアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウェア、ハードウェアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…運転状況記録装置、２…入力手段、３…状態記録手段、４…情報保存手段、１０…制御ファイル、１２…一次記憶エリア、１２ａ…第１の一次記憶エリア、１２ｂ…第２の一次記憶エリア、１３…記録媒体、１４…記録信号定義テーブル、２１…送信情報抽出手段、２２…送受信インターフェース手段、２３…公衆回線、２４…情報処理装置。

Claims (7)

1. 電気車の運転状況に関する信号を読み込む入力手段と、
   読み込んだ信号から電気車の運転状態を把握して、当該運転状態に応じて、前記読み込んだ信号を記録する間隔を変更する、前記読み込んだ信号のうち記録する信号の数を変更する、の少なくともいずれかを実行する状態記録手段と
   を備える運転状況記録装置。
2. 前記電気車の運転状態の数はＮ（２以上の自然数）であり、
   前記状態記録手段は、前記運転状態が少なくとも一つの状態から別の状態に遷移したことを把握して、遷移した別の状態に応じて、前記読み込んだ信号を記録する間隔を変更する、前記読み込んだ信号のうち記録する信号の数を変更する、の少なくともいずれかを実行する、請求項１に記載の運転状況記録装置。
3. 前記状態記録手段は、前記運転状態として前記電気車が停止中であることを把握したときは、前記読み込んだ信号を記録する間隔を前記電気車が運転中であるときよりも長くする、前記読み込んだ信号のうち記録する信号の数を前記電気車が運転中であるときよりも減少する、の少なくともいずれかを実行する、請求項２に記載の運転状況記録装置。
4. 前記状態記録手段は、前記運転状態として前記電気車の速度が所定値よりも小さいことを把握したときは、前記読み込んだ信号を記録する間隔を前記電気車の速度が所定値以上であるときよりも長くする、前記読み込んだ信号のうち記録する信号の数を前記電気車の速度が所定値以上であるときよりも減少する、の少なくともいずれかを実行する、請求項２に記載の運転状況記録装置。
5. 前記状態記録手段が記録した情報を所定の保存形式に変換して記録媒体に転記する情報保存手段を更に有し、
   前記所定の保存形式は、バイナリ形式、ＣＳＶ形式を含む、請求項３又は４に記載の運転状況記録装置。
6. 外部装置からのデータ送信要求に対応する情報を前記記録媒体から抽出して前記外部装置に送信する送信情報抽出手段を備える、請求項５に記載の運転状況記録装置。
7. 前記送信情報抽出手段は、前記電気車が走行中に抽出した情報を外部装置に送信可能になされる、請求項６に記載の運転状況記録装置。

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