JP2018131160A - 診断システム及び診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車上子と地上子との間で行われた非接触通信を診断して、通信品質が低下している、車上子、及び、／又は、地上子を判定することによって、走行体の非接触通信機能の予防保全を的確に実現し得る診断システム及び診断方法を提供する。【解決手段】複数の走行体夫々は走行路に沿って走行し、走行路に沿って、複数の地上子が順に配置され、診断システムは、複数の走行体夫々が走行路に沿って走行する過程で複数の地上子の夫々と非接触通信が可能である、複数の走行体夫々に設置された車上子と、車上子と複数の地上子夫々との間の通信品質を管理する管理装置と、を備え、管理装置は、車上子と複数の地上子との間の非接触通信の実行結果から、当該複数の地上子夫々について、当該非接触通信を診断するための管理パラメータを算出し、複数の走行体夫々に設置された車上子毎に管理パラメータを記録するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、列車などの走行体の非接触通信の診断システム、及び、診断方法に関する。

走行体としての列車の制御システムにおいては、列車の走行を制御するために、走行中の列車の位置、そして、走行区間の速度制限情報等が地上側から列車に取得されるようにしている。詳しくは、車体の床下に設置された車上子と、列車が走行する軌道上に設置された地上子との間で、磁気結合を利用した非接触通信を実現することによって、列車の制御装置が制御情報を受信している。すなわち、車上子が出力する電力波によって地上子が起動されると、地上子は、位置や制限速度等の記録情報を、情報波として、車上子に無線によって非接触で送信する。

列車が走行中に、その位置や速度制限等の制御情報を取得できるようにするために、駅間ばかりでなく閑散線区間を含む走行区間の全域に亘って地上子が設置されている。そのため、地上子のメンテナンスやその健全性の確認、さらに、地上子の交換等に多くの手間とコストを費やしているという課題がある。

そこで、営業車両を利用して地上子を保全するという予防保全が提案されており、例えば、特許文献１には、車上子が地上子から受信する情報波のレベルを所定のタイミング毎に記録し、受信レベルが所定値に達した回数をカウントすることで地上子からの情報波レベルの低下を検知する発明が開示されている。

そして、特許文献２には、列車に設けられた車上子と地上子との間の通信品質を測定する手段として、車上子が地上子から受信した無線パケット数と列車の速度とを用いて車上子及び地上子間の通信距離を算出し、これを、通信方式、アンテナ利得、そして、送信出力等で決定される固定値からなる判定値と比較して、通信距離の劣化を判定する発明が開示されている。

特開２０１３−１５３６１１号公報 特開２０１２−１６９８９号公報

しかしながら、従来のシステムは、車上子と地上子との間で行われている非接触通信を的確に診断する上で十分でないという課題があった。そこで、本発明は、車上子と地上子との間で行われた非接触通信を診断して、通信品質が低下している、車上子、及び、／又は、地上子を判定することによって、走行体の非接触通信機能の予防保全を的確に実現し得る診断システム及び診断方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、複数の走行体夫々の非接触通信を診断する診断システムであって、当該複数の走行体夫々は走行路に沿って走行し、前記走行路に沿って、複数の地上子が順に配置され、前記複数の走行体夫々が前記走行路に沿って走行する過程で前記複数の地上子の夫々と非接触通信が可能である車上子が前記複数の走行体夫々に設置され、前記診断システムは、前記車上子と前記複数の地上子夫々との間の通信品質を管理する管理装置を備え、当該管理装置は、前記車上子と前記複数の地上子との間の非接触通信の実行結果から、当該複数の地上子夫々について、当該非接触通信を診断するための管理パラメータを算出し、前記複数の走行体夫々に設置された車上子毎に前記管理パラメータを記録するようにした。さらに本発明は、この診断のための方法を提供する。

本発明は、車上子と地上子との間で行われた非接触通信を診断して、通信品質が低下している、車上子、及び、／又は、地上子を判定することによって、走行体の非接触通信機能の予防保全を的確に実現することができる。

本実施の形態による列車制御システムの全体構成を示すブロック図である。 本列車制御システムにおける列車の上限速度及び最小通信可能距離の関係の説明に供する略線的な斜視図である。 車上子及び地上子の劣化箇所の分析方法を示す概念図である。 通信可能距離の短期の時間による推移を示す概念図である。 通信可能距離の長期の時間による推移を示す概念図である。 車上子判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 地上子判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態による列車制御システムの全体構成を示すブロック図である。 他の実施の形態による列車制御システムの全体構成を示すブロック図である。

以下図面について、本発明の実施の形態を詳述する。図１は、列車２と、複数の列車２を統合管理する地上設備３と、を備える列車制御システム１の機能ブロック図である。列車制御システム１は、営業運転中の列車２の非接触通信を診断する診断システム実現する。列車２は、列車２を総合制御する制御システムを備え、列車制御システム１は、診断システムの管理装置を実現する。

列車２は、走行路としての軌道上を走行する複数車両の編成であってよい。列車２は、その床下に車上子５を備え、軌道に沿って順に敷設された地上子４から情報波を受信する。軌道は複数の区間に区切られ、区間毎に地上子４が敷設されていてよい。列車２が営業運転中に地上子４を順次通過する際、車上子５と地上子４との間で、磁気結合を利用した非接触通信が行われる。非接触通信は、車上子５が出力する電力波により地上子４が起動され、地上子４内に保持されている位置情報や速度制限情報等の関連情報を、情報波として地上子４から車上子５に無線送信することによって確立される。

列車２の制御システムは、列車２の走行速度を計測する列車速度計測装置９と、車上子５から情報波を受信する情報波受信器６と、サブ診断システム１００と、サブ診断システム１００の判定結果を記録する判定結果記録装置１１と、記録情報を地上設備３に送信する送信器１２と、を備えている。列車速度計測装置９は、軌道上を転動する車輪９Ａの回転に伴うパルス信号を計測する。

サブ診断システム１００は、大別して、診断のための管理パラメータを算出する第１の処理モジュール７と、管理パラメータを評価するための基準を算出する第２の処理モジュール８と、地上子４及び車上子５の通信品質の劣化、低下、変化等を判定する劣化判定モジュール１０とを備える。なお、モジュールという用語は、機能がメモリ、ＣＰＵ等を備えるコンピュータのソフトウェアによって実現されることを示している。

第１の処理モジュール７は、情報波受信器６によって復号、及び、復調された情報波と、列車速度計測装置９によって測定された列車速度とに基づいて、管理パラメータを算出する。第１の処理モジュール７は、管理パラメータの一例として、車上子５が地上子４と通信できる軌道方向の距離としてのコンタクト長を算出する。第１の処理モジュール７は、通信可能距離（コンタクト長）の算出のために、データ長抽出モジュール１３、受信時間演算モジュール１５、そして、通信可能距離演算モジュール１６を備える。

データ長抽出モジュール１３は、情報波受信器６の復調後のデータからデータ長を抽出する。受信時間演算モジュール１５は、このデータ長を情報波の伝送速度１４で除して、情報波の受信時間を算出しこれを出力する。受信時間演算モジュール１５は、メモリにアクセスして予め記録されている伝送速度１４を取得すればよい。通信可能距離演算モジュール１６は、列車速度計測装置９から受け取る列車速度に受信時間演算モジュール１５から受け取る受信時間を掛けて通信可能距離を演算する。

第２の処理モジュール８は、管理パラメータを評価するための基準を算出するために、上限速度抽出モジュール１７と判定値算出モジュール１９を備える。上限速度抽出モジュール１７は、情報波受信器６の復調後のデータから走行区間の列車２の上限速度情報を抽出する。判定値算出モジュール１９は、地上子４からの情報波を正常に受信するために少なくとも必要な時間として予め記録されている最小受信時間１８を、上限速度抽出モジュール１７から取得した上限速度に乗じることによって、列車２が前記走行区間を上限速度で走行する際に情報波の受信に必要な最小のコンタクト長（最小受信可能距離）を算出し、これに所定量のマージンを加えて、通信可能距離演算モジュール１６の算出値を評価するための評価基準（判定値）を出力する。なお、判定値算出モジュール１９は、メモリにアクセスして最小受信時間１８を取得できる。

劣化判定モジュール１０は、通信可能距離演算モジュール１６から受け取る通信可能距離と、判定値算出モジュール１９から受け取る判定値と、を比較して、前者が後者より小さい場合に、車上子５と地上子４との間の非接触通信品質が劣化していると判定する。なお、この劣化は、地上子４の通信機能が低下している、又は、車上子５の通信機能が低下している、又は、両方に起因している。

劣化判定モジュール１０は、判定結果を、地上子４を識別する識別番号と車上子５の識別番号とに対応付けて、判定結果記録装置１１に記録する。送信器１２は、判定結果記録装置１１の記録情報を地上設備３に無線送信する。

地上設備３は、受信器２０と、データ蓄積装置２１と、劣化箇所分析モジュール２２と、そして、分析結果出力モジュール２３とを備える。受信器２０は、複数の列車２毎の送信器１２から判定結果を受信する。データ蓄積装置２１は、受信器２０が受信したデータを蓄積するサーバであってよい。劣化箇所分析モジュール２２は、データ蓄積装置２１のデータを分析して、通信機能が劣化している、車上子５、及び／又は、地上子４を推定、特定、判定等する。分析結果出力モジュール２３は分析結果の報知情報を生成して、これを表示する等の出力を実行する。地上設備３の少なくとも劣化箇所分析モジュール２２は、診断システムの管理装置の一部を構成する。例えば管理装置は、サブ診断システム１００、判定結果記録装置１１、送信器１２、受信器２０、劣化箇所分析モジュール２２及び分析結果出力モジュール２３から構成される。なお、列車２のサブ診断システム１００を地上設備３において実現するようにしてもよい。

図２は、軌道３００上を列車２が走行しているモデルの斜視図である。軌道３００には、地上子４がＢ１，Ｂ２，Ｂ３の位置で順に敷設されている。列車２が軌道上を走行する際、列車２の車上子５は、これら複数の地上子４から情報波を順次受信する。軌道３００は、列車２の上限速度が高速に設定されている高速区間２５と、列車２の上限速度が低速に制限されている低速区間２６とを含んでいる。地上子４（Ｂ１，Ｂ２）は高速区間２５に存在し、地上子４（Ｂ３）は低速区間２６に存在する。地上子４（Ｂ１，Ｂ２）は上限速度（高速）の情報を有し、地上子４（Ｂ３）は上限速度（低速）の情報を有している。既述のとおり上限速度抽出モジュール１７は、車上子５が地上子４を通過する際に、地上子４からの情報波から上限速度の情報を抽出する。

列車２の速度に応じて、車上子５と地上子４との間の通信可能距離（管理パラメータ）は変化するため、通信可能距離が比較されるべき基準値としての最小通信可能距離２７は、列車２の高速区間２５と低速区間２６では異なる値になるようにされている（判定値算出モジュール１９）。高速区間２５の上限速度が１５０［ｋｍ／ｈ］であり、低速区間２６の上限速度が３０［ｋｍ／ｈ］であり、車上子５が地上子４からの情報波を正常に受信するために必要な最小受信時間が１０［ｍｓ］であると、地上子４（Ｂ１，Ｂ２）の最小通信可能距離２７は、以下の数１により０．４２［ｍ］になり、地上子４（Ｂ３）の最小通信可能距離２７は０．０８３［ｍ］になる。

［数１］
Ｌｍｉｎ＝Ｖｍａｘ×Ｔｍｉｎ
Ｌｍｉｎ：最小通信可能距離
Ｖｍａｘ：上限速度（例：高速区間：１５０［ｋｍ／ｈ］，低速区間：３０［ｋｍ／ｈ］）
Ｔｍｉｎ：最小受信時間（例：１０［ｍｓ］）

列車上限速度、最小受信時間、地上子４の数、走行区間の分割数、通信可能距離判定のための計算式等は一例であり、既述のものに限定されない。例えば、天候、季節、気温等の外乱要因によって、最小通信可能距離が調整されてもよい。なお、送信器１２から受信器２０への送信は常時でもよいし、又は、列車２の運行終了時でもよい。

次に、劣化箇所分析モジュール２２に分析処理を詳細に説明する。既述のとおり、データ蓄積装置２１は、車上子５（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，・・・）と，地上子４（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，・・・）との間の劣化判定結果（劣化判定モジュール１０）を、車上子識別番号、地上子識別番号、通信可能距離（通信可能距離演算モジュール１６）、通信時刻などを関連付けて蓄積している。図３は、データ蓄積装置２１のデータ構造の一例を示している。“ＯＫ”は、車上子５と地上子４との間の非接触通信の品質が劣化していないことを示し、反面、“ＮＧ”は、この非接触通信が劣化していることを示している。図３のＴＢ１０においては、車上子Ａ３と地上子Ｂ１、車上子Ａ３と地上子Ｂ３、車上子Ａ３と地上子Ｂ４の夫々の組合せ（ＴＢ１１）が劣化判定になっている。劣化判定が車上子Ａ３に集中していることから、車上子Ａ３の通信機能が劣化していることが推定、特定、そして、判定等できる。

図３のＴＢ２０においては、車上子Ａ１と地上子Ｂ２、車上子Ａ２と地上子Ｂ２、車上子Ａ４と地上子Ｂ２の夫々の組合せ（ＴＢ２１）が劣化判定になっている。劣化判定が地上子Ｂ２に集中していることから、地上子Ｂ２の通信機能が劣化していることが特定できる。

図３のＴＢ３０では、地上子４と車上子５との不規則かつ多数の組合せに劣化判定がある場合は、車上子５と地上子４の両方に劣化があるか、又は、天候等の外乱による通信障害の影響が推定される。そこで、劣化箇所分析モジュール２２は、劣化の疑いがある車上子５と地上子４の組合せについて、図４のように通信可能距離を時系列順に並べ、短期的に日時の天候データを対応付けることにより、通信可能距離が悪天候によって一時的に劣化したことを明らかにできる。即ち、劣化箇所分析モジュール２２は、劣化の疑いがある車上子５と地上子４の組合せについて、両者に通信機能の低下が無いことを明らかにできる。

さらに、図５に示すように、劣化箇所分析モジュール２２は、劣化の疑いがない車上子５と地上子４の組合せでも、車上子５及び地上子４の経年変化に伴う、通信可能距離の長期的な変化の推移、例えば、通信可能距離の月平均値の変化の推移のプロットから近似関数を求めることにより、車上子５と地上子４の組合せの通信品質が、劣化判定モジュール１０において、劣化したと判定されるであろう時期、即ち、両者の間で正常に通信が出来なくなる時期（推定故障時期）を予測することができる。そして、劣化箇所分析モジュール２２は、推定故障時期の手前に、地上子４、及び／又は、車上子５の交換を推奨する時期を設定することができる。

次に、地上設備３の劣化箇所分析モジュール２２において実行される分析処理を図３のとおり説明したが、さらに以下の通り具体的に説明する。図６は、地上子４と車上子５との間の通信品質の判定結果から、実際に劣化が発生している地上子４の特定を説明するフローチャートである、図７は同様に車上子５の特定を説明するフローチャートである。劣化箇所分析モジュール２２は、これらフローチャートを順番に実行する。このフローチャートを参照する上で、フローチャートに表示される符号の意味は次の通りである。
Ａｉ：ｉ番目の地上子（i=1,2,…,n）
Ｂｊ：ｊ番目の車上子（j=1,2,…,m）
ｎ：地上子の数
ｍ：車上子の数
Ｘｉｊ：ＡｉとＢｊの通信時の劣化判定結果（Xij=0：正常，Xji=1：劣化）
Ｄｉ：Ａｉと通信劣化判定になった車上子の数
Ｄｊ：Ｂｊと通信劣化判定になった地上子の数
ＥＴ：判定用閾値（0＜ET≦1）

先ず、図６のフローチャートについて説明する。劣化箇所分析モジュール２２は所定のイベントを契機としてフローチャートを開始する。例えば、イベントとしては、月に一度の点検日時がある。劣化箇所分析モジュール２２は、一つの車上子５毎に全ての地上子４との通信品質を順番に評価していく。そこで、劣化箇所分析モジュール２２は、“ｊ”に“１”を設定し、“Ｄｊ”に“０”を設定して、第１の車上子５を設定してフローチャートを開始する（Ｓ１００）。次に、劣化箇所分析モジュール２２は、“ｉ”に“１”を設定して、劣化の有無が判定されるべき第１の地上子４を設定する（Ｓ１０２）。

次いで、劣化箇所分析モジュール２２は、データ蓄積装置２１（図１）の蓄積情報を参照して、地上子４と車上子５との組み合わせ（Ｘｉｊ）の判定結果（劣化判定モジュール１０）をチェックする（Ｓ１０４）。劣化箇所分析モジュール２２は、この判定を“劣化（Ｘｉｊ＝１）”と判定すると（Ｓ１０４：Ｙ）、Ｄｊに１を加算する（Ｓ１０６）。

劣化箇所分析モジュール２２は、前記判定を“劣化なし（Ｘｉｊ＝０）”と判定すると（Ｓ１０４：Ｎ）と、ｉ＝ｎか否か（Ｓ１０８）、即ち、全ての地上子４について判定を行ったか否かをチェックし、これを否定すると（Ｓ１０８：Ｎ）、“ｉ”に“１”を加算して（Ｓ１１０）、Ｓ１０４にリターンし次の地上子４の判定に移り、一方、Ｓ１０８を肯定すると（Ｓ１０８：Ｙ）、Ｓ１１２に進む。

Ｓ１１２では、劣化箇所分析モジュール２２は、データ蓄積装置２１（図１）の蓄積情報を参照して、判定対象の車上子５（Ｂｊ）との通信品質が劣化と判定された地上子４の数（Ｄｊ）が基準（ＥＴ*ｎ）以上に多いか否かを判定する。即ち、劣化箇所分析モジュール２２は、Ｄｊ≧ＥＴ*ｎか否かを判定し、これを否定する場合には、判定対象の車上子５との組み合わせにおいて、通信品質が劣化と判定された地上子４は少なく、車上子５の通信機能に劣化や障害は無いとして、Ｓ１１６に移行する。劣化箇所分析モジュール２２は、Ｓ１１６において、全ての車上子５について判定を終了したか否か、即ち、ｊ＝ｍか否かを判定し、これを否定する場合には“ｊ”に“１”を加算して（Ｓ１１８）Ｓ１０２にリターンし、次の車上子５の判定を継続し、Ｓ１１６を肯定すると全ての車上子５について判定が完了したとして、フローチャートを終了する。

劣化箇所分析モジュール２２は、Ｓ１１２において、判定対象の車上子５（Ｂｊ）との通信品質が劣化していると判定された地上子４の数が基準以上であると判定するとＳ１１４に移行する。Ｓ１１４では、劣化箇所分析モジュール２２は、地上子４との通信が劣化していると判定された車上子５（Ｂｊ）に、車上子５の通信機能以外の要因、例えば、既述のような雨、雪等の天候不良があったか否かを判定する。この判定は、既述したようなものでよい（図４参照）。劣化箇所分析モジュール２２は、天候不良が関係していると判定（Ｓ１１４：Ｙ）すると、車上子５（Ｂｊ）の通信機能に問題はないとしてＳ１１６に移行する。一方、劣化箇所分析モジュール２２は、天候不良が関係していない判定（Ｓ１１４：Ｎ）すると、車上子５（Ｂｊ）の通信機能に問題があり劣化したと判定する（Ｓ１１５）。

劣化箇所分析モジュール２２は、以上のフローチャートによって、全ての車上子５について通信機能が劣化しているか否かを判定し劣化している車上子５を特定することができる。劣化箇所分析モジュール２２は、このフローチャートを終了すると、続いて、図７のフローチャートを開始させて、地上子４の劣化の有無を判定する。劣化箇所分析モジュール２２は、一つの地上子４毎に全ての車上子５との通信品質を順番に評価していく。そこで、劣化箇所分析モジュール２２は、“ｉ”に“１”を設定し、“Ｄｉ”に“０”を設定して、第１の地上子４を設定してフローチャートを開始する（Ｓ２００）。次に、劣化箇所分析モジュール２２は、“ｊ”に“１”を設定して、劣化の有無が判定されるべき第１の車上子５を設定する（Ｓ２０２）。

次いで、劣化箇所分析モジュール２２は、データ蓄積装置２１（図１）の蓄積情報を参照して、地上子４と車上子５との組み合わせ（Ｘｉｊ）の判定結果（劣化判定モジュール１０）をチェックする（Ｓ２０４）。劣化箇所分析モジュール２２は、この判定を“劣化（Ｘｉｊ＝１）”と判定すると（Ｓ２０４：Ｙ）、Ｄｉに１を加算する（Ｓ２０６）。

劣化箇所分析モジュール２２は、前記判定を“劣化なし（Ｘｉｊ＝０）”と判定すると（Ｓ２０４：Ｎ）と、ｊ＝ｍか否か（Ｓ２０８）、即ち、全ての車上子５について判定を行ったか否かをチェックし、これを否定すると（Ｓ２０８：Ｎ）、ｊに“１”を加算して（Ｓ２１０）、Ｓ２０４にリターンし次の車上子５の判定に移行し、一方、Ｓ２０８を肯定すると（Ｓ２０８：Ｙ）、Ｓ２１２に進む。

Ｓ２１２では、劣化箇所分析モジュール２２は、データ蓄積装置２１（図１）の蓄積情報を参照して、判定対象の地上子４（Ａｉ）との通信品質が劣化と判定された車上子５の数（Ｄｉ）が基準（ＥＴ*ｍ）以上に多いか否かを判定する。即ち、劣化箇所分析モジュール２２は、Ｄｉ≧ＥＴ*ｍか否かを判定し、これを否定する場合には、判定対象の地上子４との組み合わせにおいて、通信品質が劣化と判定された車上子５は少なく、地上子４の通信機能に劣化や障害は無いとして、Ｓ２１６に移行する。劣化箇所分析モジュール２２は、Ｓ２１６において、全ての地上子４について判定を終了したか否か、即ち、ｉ＝１か否かを判定し、これを否定する場合には“ｉ”に“１”を加算してＳ２０２にリターンし、次の地上子４の判定を継続し、Ｓ２１６を肯定すると全ての地上子４について判定が完了したとして、フローチャートを終了する。

劣化箇所分析モジュール２２は、Ｓ２１２において、判定対象の地上子４（Ａｉ）との通信品質が劣化していると判定された車上子５の数が基準以上であると判定するとＳ２１４に移行する。Ｓ２１４では、劣化箇所分析モジュール２２は、車上子５との通信が劣化していると判定された地上子４（Ａｉ）に、地上子４の通信機能以外の要因、例えば、既述のような雨、雪等の天候不良があったか否かを判定する。劣化箇所分析モジュール２２は、天候不良が関係していると判定（Ｓ２１４：Ｙ）すると、地上子４（Ａｉ）の通信機能に問題はないとしてＳ２１６に移行する。一方、劣化箇所分析モジュール２２は、天候不良が関係していない判定（Ｓ２１４：Ｎ）すると、地上子４（Ａｉ）の通信機能に問題があり劣化したと判定して（Ｓ２１５）、Ｓ２１６に移行する。

劣化箇所分析モジュール２２は、以上のフローチャートによって、全ての地上子４について通信機能が劣化しているか否かを評価することができる。

既述の実施形態（図１乃至図７）によれば、地上子４と車上子５の非接触通信の通信状態や通信品質を通信可能距離（通信可能距離演算モジュール１６）で診断、評価されているため、列車速度の大小に影響されることなく、通信機能が劣化している地上子４、及び／又は、車上子５を特定することができる。

さらに、既述の実施形態によれば、地上子４が設置された走行区間の上限速度を用いて、通信品質の劣化判定のための基準（判定値：判定値算出モジュール１９）が決定されることから、走行区間ごとの地上子４に対して適切に劣化の有無を判定できる。例えば、地上子４と車上子５の通信時間が短い高速区間２５では判定値が大きくなるため、地上子４の特性劣化を早期に検知して、地上子４の故障前に余裕を持って地上子４を交換することができる。一方，通信時間が十分な低速区間２６では、判定値が小さくなることにより、地上子４の軽度の劣化を許容することにより地上子４の寿命を延ばすことができる。図２に関連して、判定値を上限速度に拘わらず固定値、例えば、高速区間２５の０．４２［ｍ］とすると、低速区間２６の地上子４（Ｂ３）に対しては過剰な判定値となり、地上子４の通信機能が実際には低下していないにも拘わらず、地上子４が劣化していると判定されてしまう。これに対し、低速区間２６に合わせて判定値が高速区間２５の５分の１である０．０８３［ｍ］であれば、低速区間２６の地上子４が不当に劣化と判定されることなくなく、地上子４の交換が早まることなく適切に実行される。

これらに対して、特許文献１に記載の従来技術では、地上子４と車上子５との間の実際の通信特性は、車上子５からの無線電力伝送によって地上子４が起動している時間と、地上子４からの情報波レベルによって決まるのにも拘わらず、情報波レベルだけをモニタしているに過ぎない。したがって、無線電力送受信部の劣化により通信に必要な時間または通信距離が確保できなくなることを見逃してしまうため、通信部の予防保全として十分ではない。

そして、特許文献２に記載の従来技術では、通信機能の劣化診断に用いる判定値が、使用する通信方式やアンテナ利得、送信出力等で決定される固定値であり、この固定値は最高速度に合わせた最も厳しい値が適用されるべきこととなるため、列車２の低速走行区間のように、短い通信距離で十分なパケットを受信可能な条件においては、過剰な判定基準となり、通信装置を交換する周期を不要に縮めることになる。さらに、従来技術では、通信可能距離によって通信装置の劣化が検出されても、劣化が地上子４か車上子５かに生じているかの区別ができなかった。

さらに、既述の実施形態によれば、診断システムが、地上子４の劣化を判定する際、地上設備に蓄積した複数の列車２（複数の車上子５）の管理パラメータを参照するために、地上子４の劣化判定と同時に車上子５の劣化判定も可能にする。したがって、地上子４、及び、車上子５を同時に交換することなく、通信機能に劣化が発生した、地上子４、又は、車上子５を交換すればよい。

既述の実施形態では、診断システムは、列車２の上限速度を地上子４の情報波から取得しているが、それ以外の通信手段を用いてもよいし、列車２にデータベースを備えて区間ごとに上限速度を予め記録してもよい。送信器１２と受信器２０との通信は、無線の他、有線通信、メモリカードを介した通信でもよい。

判定値算出モジュール１９は、判定値に任意のマージンを加えたが、それに限らず、最小受信時間にマージンを加えたり、通信可能距離演算モジュール１６によって演算された値からマージン分を差し引いたりしてもよい。データ長は、受信した情報波のパケット数によって決定されてもよいし、又は、データのビット数をカウントすることによって決定されてもよい。前者であれば，処理を簡素化できる利点があり、後者では、より高い分解能で通信可能距離の劣化を診断できる利点がある。

なお上述の実施の形態においては、データ長抽出モジュール１３が抽出する情報波のデータ長に基づいて通信可能距離を算出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、受信レベルがさらに参照されてもよい。

図８は、通信可能距離の算出に受信レベルを用いる列車制御システム３０を示す。図８に示すように、管理パラメータを算出するのと同じタイミングで、列車３１に設置された第３の処理モジュール３２は、受信レベルが検知閾値３４を超えている時間を計測することで、受信時間を算出する。受信レベルは、受信レベル抽出モジュール３３によって情報波から抽出される。また検知閾値３４はメモリに予め記憶されている。

第３の処理モジュール３２は、第１の処理モジュール７が算出する管理パラメータを検証するための専用のソフトウェア構成を有し、受信レベル抽出モジュール３３、受信時間演算モジュール３５及び通信可能距離演算モジュール３６を備えて構成される。

受信時間演算モジュール３５は、第１の処理モジュール７が算出した受信時間が正しいかを第３の処理モジュール３２で算出する受信時間を用いることで検証する。例えば、第３の処理モジュール３２が算出した値が第１の処理モジュール７の算出した値の７割に満たない場合は、受信レベルが何らかの理由で小さくなっていると受信時間演算モジュール３５が、判定することができる。

また、例えば、第１の処理モジュール７の算出した値が第３の処理モジュール３２の算出した値の７割に満たない場合は、ノイズ等の影響でデータ長が短くなっていると受信時間演算モジュール３５が、判定することができる。なお第３の処理モジュール３２の算出する受信時間を、第１の処理モジュール７の算出する受信時間の代わりに用いてもよい。

また上述の実施の形態においては、地上子４に設定される上限速度は固定とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、地上子４に設定される上限速度が変更されてもよい。

図９は、地上子４に設定される上限速度を変更できる列車制御システム５０を示す。図９に示すように分析結果出力モジュール２３から出力される地上子４の劣化箇所の情報に基づいて、地上設備５１に設置された上限速度設定モジュール５２は、当該地上子４が設置されている区間の上限速度を小さく設定しなおし、地上子４が劣化したと判定されないようにする。

さらに上述の実施の形態においては、車上子判定処理によって劣化した車上子５が検出された後、地上子判定処理によって劣化した地上子４が検出される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、地上子判定処理によって劣化した地上子４が検出された後、車上子判定処理によって劣化した車上子５が検出されてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、上限速度が地上子４からの情報波から取得される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、上限速度は、地上設備３の他の機器からの情報から取得されてもよいし、列車２にデータベースを備え、当該データベースに区間毎の上限速度を予め記録し、当該データベースから上限速度が取得されてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、最小通信可能距離２７に例えば１より大きい所定の安全率を乗じた値を判定値とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、最小受信時間Ｔｍｉｎに１より大きい所定の安全率を乗じてもよいし、通信可能距離演算モジュール１６によって算出される通信可能距離に１未満の所定の安全率を乗じてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、ＯＫかＮＧという２値の判定結果を用いて地上子４及び車上子５の劣化を判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、〇，△，×といった３値以上の判定結果を用いて地上子４及び車上子５の劣化を判定してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、判定結果を用いて地上子４及び車上子５の劣化を判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、通信可能距離を用いて地上子４及び車上子５の劣化を判定してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、各モジュールはそれぞれ専用のソフトウェア構成を有する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各モジュールはそれぞれ専用のハードウェア構成を有してもよい。

なお通信可能距離を用いる場合は、月平均の値を用いてもよいし、日平均、年平均、移動平均等の値を用いてもよい。なお、当月平均値から前月平均値を減算した値等の通信可能距離の変化量を用いて地上子４及び車上子５の劣化を判定してもよい。

１，３０，５０……列車制御システム、２，３１……列車、３，５１……地上設備、４……地上子、５……車上子、６……情報波受信器、７……第１の処理モジュール、８……第２の処理モジュール、９……列車速度計測装置、１０……劣化判定モジュール、１１……判定結果記録装置、１２……送信器、１３……データ長抽出モジュール、１４……伝送速度、１５，３５……受信時間演算モジュール、１６，３６……通信可能距離演算モジュール、１７……上限速度抽出モジュール、１８……最小受信時間、１９……判定値算出モジュール、２０……受信器、２１……データ蓄積装置、２２……劣化箇所分析モジュール、２３……分析結果出力モジュール、３２……第３の処理モジュール、３３……受信レベル抽出モジュール、３４……検知閾値、５２……上限速度設定モジュール。

Claims (10)

1. 複数の走行体夫々の非接触通信を診断する診断システムであって、
   当該複数の走行体夫々は走行路に沿って走行し、
   前記走行路に沿って、複数の地上子が順に配置され、
   前記複数の走行体夫々が前記走行路に沿って走行する過程で前記複数の地上子の夫々と非接触通信が可能である車上子が前記複数の走行体夫々に設置され、
   前記診断システムは、
   前記車上子と前記複数の地上子夫々との間の通信品質を管理する管理装置を備え、
   当該管理装置は、
   前記車上子と前記複数の地上子との間の非接触通信の実行結果から、当該複数の地上子夫々について、当該非接触通信を診断するための管理パラメータを算出し、
   前記複数の走行体夫々に設置された車上子毎に前記管理パラメータを記録する
   診断システム。
2. 前記管理装置は、前記複数の走行体夫々に設置された車上子毎の前記管理パラメータに基づいて、通信品質が低下している車上子又は地上子を特定する
   請求項１記載の診断システム。
3. 前記管理装置は、前記複数の地上子夫々について設定された判定基準に基づいて、前記管理パラメータを評価することに基づいて、前記複数の地上子夫々の通信機能を判定する
   請求項２記載の診断システム。
4. 前記管理装置は、前記複数の地上子のうち前記車上子が通過しようとしている地上子からの信号を当該車上子が受信するのに要した受信時間と、当該車上子を有する走行体の走行速度と、に基づいて、前記車上子が前記地上子からの信号を受信できる距離としての通信可能距離を算出し、当該通信可能距離を前記管理パラメータとして設定する
   請求項１記載の診断システム。
5. 前記管理装置は、
   前記車上子が前記地上子から受信した信号から抽出されたデータ長を、当該信号の伝送速度で除することから前記受信時間を算出する
   請求項４記載の診断システム。
6. 前記管理装置は、前記車上子が前記地上子から受信する信号の受信レベルを抽出し、前記受信レベルが、閾値を超えている時間を前記受信時間とする
   請求項４記載の診断システム。
7. 前記管理装置は、
   前記地上子を設置した前記走行路の一定の区間における前記走行体の走行上限速度を用いて、前記車上子及び前記地上子の劣化を判定するための判定値を算出する
   請求項４記載の診断システム。
8. 前記管理装置は、
   前記地上子から受信した信号のうち、前記走行体の走行する前記走行路の一定の区間における上限速度を抽出し、前記車上子が前記地上子からの信号を正常に受信するために必要な最小受信時間を記録し、前記上限速度と前記最小受信時間を用いて判定値を算出する
   請求項４記載の診断システム。
9. 前記管理装置は、
   前記判定値を前記上限速度に前記最小受信時間を乗ずることに依って算出し、前記地上子に劣化箇所があると分析した場合、前記劣化箇所があると分析された前記地上子が設置された前記区間の前記上限速度を当該地上子に指示して変更する
   請求項８記載の診断システム。
10. 複数の走行体夫々の非接触通信を診断する診断方法であって、
    当該複数の走行体夫々は走行路に沿って走行し、
    前記走行路に沿って、複数の地上子が順に配置され、
    前記複数の走行体夫々が前記走行路に沿って走行する過程で前記複数の地上子の夫々と非接触通信が可能である車上子が前記複数の走行体夫々に設置され、
    前記車上子と前記複数の地上子夫々との間の通信品質を管理する管理装置は、
    前記車上子と前記複数の地上子との間の非接触通信の実行結果から、当該複数の地上子夫々について、当該非接触通信を診断するための管理パラメータを算出し、
    前記複数の走行体夫々に設置された車上子毎に前記管理パラメータを記録する
    診断方法。
    

Images