JP2018001997A - 空制システム異常判定装置、空制システム、空制システム異常判定方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空制システム異常判定装置が、空制システムの所定個所における圧力値を取得する圧力値取得部と、前記空制システムの異常発生時の前記所定個所における圧力値に関するデータを記憶するデータベースと、前記圧力値取得部が取得した圧力値と、前記データベースが記憶している前記データとに基づいて、前記空制システムの異常の有無を判定する異常判定部と、該異常判定部が異常有りと判定した場合に、判定結果を示す情報を出力する出力部と、を具備する。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1に記載の車両の監視装置では、速度演算部及び加減速度演算部は、速度パルス信号に基づいて、鉄道車両の挙動として、鉄道車両の速度及び加速度を検出する。異常検知処理部は、速度演算部及び加減速度演算部により検出された速度及び加速度と鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、速度演算部及び加減速度演算部により検出された速度及び加速度が、鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する。
これにより、特許文献1に記載の車両の監視装置では、鉄道車両等の車両の異常をより適切に検知できる、とされている。
図1は、本発明の一実施形態における空制システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、空制システム10は、電源111と、起動装置112と、電動機113と、空気圧縮機121と、アフタークーラ122と、除湿フィルタ123と、除湿機124と、空気タンク125と、圧力センサ151〜154と、空制システム異常判定装置200とを具備する。空制システム異常判定装置200は、圧力値取得部210と、データベース220と、異常判定部230と、出力部240とを具備する。
電源111は、電動機113など車両1に搭載された各機器に電力を供給する。
起動装置112は、停止状態にある電動機113を起動するために用いられる。
電動機113は、電源111からの電力を用いて回転力を生成し、生成した回転力にて空気圧縮機121を動作させる。
アフタークーラ122は、空気圧縮機121が生成した圧縮空気を冷却して除湿フィルタ123へ出力する。
空気タンク125は、除湿機124からの圧縮空気を蓄える。空気タンク125が蓄えた圧縮空気は、車両1の操作者が行うブレーキ操作に応じてブレーキ装置を動作させるのに用いられる。
なお、図1における圧力センサ151〜154の設置箇所は一例であり、これに限らない。例えば、圧力センサ151〜154のうち一部のみを設置するようにしてもよい。
データベース220は、空制システム10の異常発生時の所定個所における圧力値に関するデータを記憶する。より具体的には、データベース220は、圧力センサ151〜154の測定箇所における圧力値と、正常/異常の区別、および、異常の場合は異常の種類とを対応付けたデータを複数記憶する。
図2は、アフタークーラ122の出口圧力値の例を示すグラフである。同図の縦軸は圧力値を示す。また、同図の横軸は、例えば空気圧縮機121の動作開始時など所定事象発生時からの経過時間を示す。また、線L11は、アフタークーラ122が正常に動作している場合の出口圧力値の例を示す。線L12は、アフタークーラ122に異常が発生している場合の出口圧力値の例を示す。
一方、線L12は、アフタークーラ122の冷却能力が低下した場合の例を示している。アフタークーラ122の冷却能力が低下することで、正常時よりも圧力値が大きく(すなわち、圧力が高く)なり、正常時よりも短時間である時間T12経過時に目標圧力値に到達している。
あるいは、異常状態を人為的に発生させて異常時のデータを取得し、データベース220に記憶させるようにしてもよい。例えば、除湿フィルタ123にテープを貼って目詰まり状態を人為的に発生させ、当該目詰まり状態におけるセンサ測定値(例えば、圧力センサ152や圧力センサ153が測定する圧力値)をデータベース220に記憶させるようにしてもよい。
そして、異常判定部230は、主成分分析法またはMT法などの多変量解析手法を用いて、特徴量と正常/異常との区別との相関関係に基づいて、異常の有無を判定する。
なお、異常判定部230が、データベース220の記憶しているデータと圧力センサ152が測定したデータとを比較する方法は、多変量解析手法を用いる方法に限らない。例えば、異常判定部230が、データベース220の記憶しているデータの各々について、圧力センサ152が測定したデータとの差の絶対値を所定のサンプリング間隔で算出し、差の絶対値の合計の大きさに基づいてデータの比較を行うようにしてもよい。この場合、異常判定部230は、差の絶対値の合計が最も小さいデータを、圧力センサ152の測定したデータに最も類似するデータとして選択し、選択したデータが正常時のデータか異常時のデータかに基づいて、異常の有無を判定する。
あるいは、異常判定部230が比較に用いるべき特徴量を、判定対象の機器毎に予め設定しておいてもよい。
但し、異常の種類の判定は本発明において必須の処理ではなく、省略可能である。
一方、線L22は、除湿機124のパージ量が過大である場合の例を示している。パージ量が多いことで配管内の流量が減少し、正常時よりも長時間である時間T22経過時に目標圧力値に到達している。
例えば、データベース220は、図3に示すような除湿機124の起動時の出口圧力値の時系列データを、正常時および異常時の各々について、正常/異常の区別と対応付けて複数記憶しておく。データベース220が記憶するデータは、過去に得られたデータであってもよいし、シミュレーション等で得られた想定データであってもよいし、人為的に発生させた異常状態におけるデータであってもよい。
具体的には、アフタークーラ122の場合と同様、異常判定部230は、データベース220が記憶しているデータおよび圧力センサ154が測定したデータの各々について特徴量を複数抽出し、多変量解析手法を用いて異常の有無を判定する。
また、異常判定部230が、異常の種類の判定を行うようにしてもよいし、当該処理を省略してもよい点も、アフタークーラ122の場合と同様である。
具体的には、線L32は、除湿フィルタ123に目詰まりが発生している場合の例を示しており、正常時よりも圧量差が大きくなっている。
具体的な判定方法は、図2を参照して説明したアフタークーラ122の異常の有無の判定の場合と同様である。
具体的には、アフタークーラ122の場合と同様、異常判定部230は、圧力センサから得られたデータと、データベース220から得られたデータとの各々について特徴量を複数抽出し、多変量解析手法を用いて異常の有無を判定する。
また、異常判定部230が、異常の種類の判定を行うようにしてもよいし、当該処理を省略してもよい点も、アフタークーラ122の場合と同様である。
具体的には、線L42は、空気圧縮機121に振動が生じている場合の例を示しており、空気圧縮機121の出口圧力値も振動している。
具体的には、線L52は、線L42の例のように、空気圧縮機121に振動が生じている場合の例を示している。このため、線L52の例では、特定の周波数成分において圧力値が大きくなっている。
また、異常判定部230が、異常の種類の判定を行うようにしてもよいし、当該処理を省略してもよい点も、アフタークーラ122の場合と同様である。
図7は、データベース220が記憶する統計データの例を示すグラフである。同図の横軸は特徴量を示し、縦軸は特徴量の出現頻度を示す。また、図形F61は、ある機器が正常な場合における特徴量の出現頻度をヒストグラムにて示す。図形F62は、当該機器が正常な場合における特徴量の出現頻度をヒストグラムにて示す。
例えば、図7の例において、異常判定部230は、図形F61に示される、機器が正常な場合における特徴量の最大値と、図形F62に示される、機器が異常な場合における特徴量の最小値との中間値(例えば平均値)である値V61を閾値として算出する。そして、異常判定部230は、圧力センサの測定値から得られる特徴量と閾値とを比較し、特徴量が閾値より大きい場合は異常ありと判定する。一方、特徴量が閾値以下である場合、異常判定部230は異常なしと判定する。
図8は、空制システム異常判定装置200が行う処理の手順を示すフローチャートである。空制システム異常判定装置200は、例えば、所定時間毎かつ判定対象の機器毎に同図の処理を行う。
異常有りと判定した場合(ステップS103:YES)、異常判定部230は、さらに、データ分析を行って異常の種類を判定する(ステップS104)。例えば、図2を参照して説明したように、異常判定部230は、圧力値が目標圧力値に達するまでに要する時間が正常時の場合よりも長いか短いかなど、異常を示す特徴量と正常時の特徴量とを比較することで、異常の種類を判定する。
ステップS106の後、図8の処理を終了する。
一方、ステップS103において異常なしと判定した場合(ステップS103:NO)、ステップS106へ進む。
これにより、車両1の操作者や空制システム10のメンテナンス者は、異常の種類に応じて適切な処置を行い得る。
これにより、データベース220の記憶するデータ数を増やすことができ、異常判定部230の判定精度を向上させ得る。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
10 空制システム
111 電源
112 起動装置
113 電動機
121 空気圧縮機
122 アフタークーラ
123 除湿フィルタ
124 除湿機
125 空気タンク
151〜154 圧力センサ
200 空制システム異常判定装置
210 圧力値取得部
220 データベース
230 異常判定部
240 出力部
Claims (6)
- 空気圧縮機で生成された圧縮空気を用いるブレーキシステムである空制システムの所定個所における圧力値を取得する圧力値取得部と、
前記空制システムの異常発生時の前記所定個所における圧力値に関するデータを記憶するデータベースと、
前記圧力値取得部が取得した圧力値と、前記データベースが記憶している前記データとに基づいて、前記空制システムの異常の有無を判定する異常判定部と、
該異常判定部が異常有りと判定した場合に、判定結果を示す情報を出力する出力部と、
を具備することを特徴とする空制システム異常判定装置。 - 前記異常判定部は、異常ありと判定した場合、異常の種類を判定することを特徴とする請求項1に記載の空制システム異常判定装置。
- 前記異常判定部は、前記圧力値取得部が取得した圧力値と、異常の有無の判定結果とを対応付けて前記データベースに記憶させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空制システム異常判定装置。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の空制システム異常判定装置を具備することを特徴とする空制システム。
- 空気圧縮機で生成された圧縮空気を用いるブレーキシステムである空制システムの異常発生時の所定個所における圧力値に関するデータを記憶するデータベースを具備する空制システム異常判定装置の空制システム異常判定方法であって、
前記空制システムの前記所定個所における圧力値を取得する圧力値取得ステップと、
前記圧力値取得ステップにて取得した圧力値と、前記データベースが記憶している前記データとに基づいて、前記空制システムの異常の有無を判定する異常判定ステップと、
該異常判定ステップにて異常有りと判定した場合に、判定結果を示す情報を出力する出力ステップと、
を具備することを特徴とする空制システム異常判定方法。 - 空気圧縮機で生成された圧縮空気を用いるブレーキシステムである空制システムの異常発生時の所定個所における圧力値に関するデータを記憶するデータベースを具備する空制システム異常判定装置としてのコンピュータに、
前記空制システムの前記所定個所における圧力値を取得する圧力値取得ステップと、
前記圧力値取得ステップにて取得した圧力値と、前記データベースが記憶している前記データとに基づいて、前記空制システムの異常の有無を判定する異常判定ステップと、
該異常判定ステップにて異常有りと判定した場合に、判定結果を示す情報を出力する出力ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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