JP2018179943A - Electromagnetic noise measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁ノイズ計測システムに係り、特に、鉄道車両向けで電磁ノイズを計測する際に、簡易な構成で各車両の電磁ノイズの発生状況を独立して計測するのに好適な電磁ノイズ計測システムに関する。 The present invention relates to an electromagnetic noise measurement system, and in particular, when measuring electromagnetic noise for railway vehicles, the electromagnetic noise measurement suitable for independently measuring the generation situation of electromagnetic noise of each vehicle with a simple configuration About the system.
鉄道車両に搭載される電子機器類は、自車に搭載された駆動用インバータやモータなどの機器からの電磁ノイズや、架線やレールとの物理的に離れることによって過渡的に発生する電磁ノイズ、近接編成の車両からの特定操作により発生する電磁ノイズなど、様々な電磁ノイズに曝されている。 The electronic devices mounted on the railway vehicle are electromagnetic noise from devices such as a drive inverter and motor mounted on the vehicle, and electromagnetic noise generated transiently by physical separation from overhead wires and rails, It is exposed to various electromagnetic noises, such as the electromagnetic noise generated by a specific operation from a close formation vehicle.
これらの電磁ノイズの周波数や受信レベルによっては、上記電子機器類が誤動作または故障する可能性がある。電磁ノイズを起因とする不具合の対策をし、かつ、これを未然に防止するためには、適切な方法により電磁ノイズを計測することが重要になってくる。 Depending on the frequency and reception level of these electromagnetic noises, the above electronic devices may malfunction or fail. It is important to measure the electromagnetic noise by an appropriate method in order to take measures against the problems caused by the electromagnetic noise and to prevent this in advance.
例えば、非特許文献1には、鉄道システム全体からと、列車・車両単体から発生する電磁放射に分けてそれを測定する方法が記載されている。 For example, Non-Patent Document 1 describes a method of dividing and measuring electromagnetic radiation generated from the entire railway system and from a single train / vehicle.
また、鉄道の電磁ノイズを計測する方法ではないが、関連する技術として、例えば、特許文献1記載の故障診断方法では、プリントコイル30自体を、1ターンコイルして形成し、磁界センシング部として機能するようにし、回路基板10の垂直方向の磁界によりプリントコイル30に誘起される誘導起電力を検出することにより、回路基板の故障の有無を診断する技術が開示されている。
Although not a method for measuring railway electromagnetic noise, as a related technique, for example, in the failure diagnosis method described in Patent Document 1, the printed coil 30 is formed as a one-turn coil to function as a magnetic field sensing unit A technique for diagnosing the presence or absence of a circuit board failure is disclosed by detecting the induced electromotive force induced in the printed coil 30 by the magnetic field in the vertical direction of the
上記非特許文献1に記載されているように、鉄道のEMC(Electromagnetic Compatibility:電磁両立性)を実現するために、鉄道車両自体と、まわりの環境からの電磁ノイズの発生源や伝播経路を特定する必要がある。しかしながら、鉄道車両特有の下記の理由により電磁ノイズデータ取得がそもそも難しく、測定の際に多大な時間と費用を要していた。 As described in the above Non-Patent Document 1, in order to realize railway EMC (Electromagnetic Compatibility: electromagnetic compatibility), the source and propagation path of electromagnetic noise from the railway vehicle itself and the surrounding environment are specified. There is a need to. However, due to the following reasons peculiar to railway vehicles, it is originally difficult to obtain electromagnetic noise data, and it takes a lot of time and money for measurement.
例えば、鉄道車両内の電磁ノイズを機器内端子電圧で評価する場合では、電圧プローブを対象機器のテストピンなどに接続する方法が採られるが、同電圧プローブを経由した電磁ノイズや電気的短絡に起因して、機器の故障、ひいては、測定対象となる車両の営業走行に支障を来さないよう、機器への電圧プローブ接続は一般に制限され、被測定信号の電圧や電流などの諸元を自由に選択することができなかった。また、鉄道車両内の電磁ノイズを機器類に接続された配線上のコモンモード電流で評価する場合では、対象配線に電流プローブを付加する方法が採られるが、鉄道車両配線は多数を結束して固定され、その多くの範囲はカバーなどで覆われた隠蔽部に配置されているため、測定可能な配線や位置が実運用上限定されており、意図した電磁ノイズデータを取得することが困難であった。さらに、各車両ごとに、接地電位が異なり、各々のノイズ減が存在するため、各車両の電磁ノイズの発生状況を独立に把握したいという要請があった。 For example, in the case of evaluating the electromagnetic noise in the railway vehicle with the terminal voltage in the device, a method of connecting a voltage probe to a test pin of the target device may be employed. The connection of the voltage probe to the device is generally limited so that it does not interfere with the failure of the device and, consequently, the business operation of the vehicle to be measured, and the characteristics such as the voltage and current of the signal to be measured are free. Could not choose to. In addition, in the case of evaluating the electromagnetic noise in the railway car by the common mode current on the wiring connected to the equipment, a method of adding a current probe to the target wiring is adopted, but As it is fixed and many areas are arranged in the concealed part covered with a cover etc., the wires and positions that can be measured are practically limited, and it is difficult to obtain the intended electromagnetic noise data. there were. Furthermore, since the ground potential is different for each vehicle and noise reduction is present, there has been a demand to independently grasp the generation situation of the electromagnetic noise of each vehicle.
以上背景を踏まえて、特許文献1に記載の技術を鉄道車両向けノイズ計測装置に応用する場合、車体内周を囲うようにコイルを配置し、故障診断部において、上記コイルに誘起する誘導起電力と、予め測定しておいた正常状態の誘導起電力とを相対的に評価し、電磁ノイズの増減を検知する構成が考えられる。この構成によれば、測定条件や位置の制限を受けることなく、コイル面に入射する車両内電磁ノイズを一括して取得および評価することが可能となる。一方で、このような構成においては鉄道車両のような大型の対象を想定していないため、コイル長で決まる共振周波数において過大な誘起電圧が発生してしまう。この誘起電圧は、上記故障診断部内の電圧計測部のダイナミックレンジを低下させるだけではなく、コイルを送信アンテナとした再放射により2次被害を発生させ得る。さらに、車両内の電磁ノイズ源は、力行や減速操作など操作状況によって時々刻々変動するため、上記正常状態を一概に定義し難いなどの課題がある。 Based on the above background, when the technology described in Patent Document 1 is applied to a noise measurement device for a railway vehicle, a coil is disposed to surround the inner periphery of the vehicle body, and an induced electromotive force induced in the coil is It is possible to consider a configuration in which an induced electromotive force in a normal state measured in advance is relatively evaluated to detect an increase or decrease in electromagnetic noise. According to this configuration, it is possible to collectively acquire and evaluate the in-vehicle electromagnetic noise incident on the coil surface without being limited by the measurement conditions and the position. On the other hand, in such a configuration, since a large object such as a railway vehicle is not assumed, an excessive induced voltage is generated at the resonance frequency determined by the coil length. This induced voltage not only reduces the dynamic range of the voltage measurement unit in the failure diagnosis unit, but also can cause secondary damage due to re-radiation using the coil as a transmission antenna. Furthermore, since the electromagnetic noise source in the vehicle fluctuates from moment to moment depending on the operation situation such as power running or deceleration operation, there is a problem that it is difficult to define the above-mentioned normal state.
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で、測定条件や位置の制限を受けず、各車両で独立して電磁ノイズを測定可能な電磁ノイズ計測システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electromagnetic noise measurement system capable of measuring electromagnetic noise independently in each vehicle with a simple configuration and without limitation of measurement conditions or position.
本発明の電磁ノイズ計測システムの構成は、好ましくは、鉄道車両に発生する電磁ノイズを計測する鉄道車両向けの電磁ノイズ計測システムであって、鉄道車両編成の車両内または車両外の少なくとも一方に引き通し固定された電線束の何れかに併せて配置される電磁ノイズ検出線と、2点間の電位差を取得する電圧取得部を含む電磁ノイズ評価装置とを有し、電磁ノイズ検出線の一端は抵抗を介して車体の金属部分と接続し、他の一端を電磁ノイズ評価装置と接続し、電圧取得部はノイズ検出線の他の一端と車体間の電位差を取得するようにしたものである。 The configuration of the electromagnetic noise measurement system according to the present invention is preferably an electromagnetic noise measurement system for a railway vehicle that measures electromagnetic noise generated in a railway vehicle, and is drawn in at least one of the inside and outside of the railway vehicle. The electromagnetic noise detection apparatus includes an electromagnetic noise detection line disposed together with any one of the through-fixed wire bundle and a voltage acquisition unit that acquires a potential difference between two points, and one end of the electromagnetic noise detection line It connects with the metal part of the vehicle body via resistance, connects the other end to the electromagnetic noise evaluation device, and the voltage acquisition part acquires the potential difference between the other end of the noise detection line and the vehicle body.
本発明によれば、簡易な構成で、測定条件や位置の制限を受けず、各車両で独立して電磁ノイズを測定可能な電磁ノイズ計測システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electromagnetic noise measurement system capable of measuring electromagnetic noise independently in each vehicle with a simple configuration and without limitation of measurement conditions or position.
以下、本発明に係る各実施形態を、図1ないし図15を用いて説明する。 Hereinafter, each embodiment according to the present invention will be described using FIG. 1 to FIG.
〔実施形態1〕
以下、本発明に係る実施形態1を、図1ないし図5を用いて説明する。
Embodiment 1
Hereinafter, Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
先ず、図1を用いて実施形態1に係る鉄道車両向け電磁ノイズ計測システムの全体構成を説明する。
本実施形態では、特定構成の鉄道車両に電磁ノイズ計測システムを搭載する形態を説明するが、本発明の電磁ノイズ計測システムの搭載仕様は本実施形態に限定されるものではなく、機器配置や配線位置など車両の構造に応じて適用される。また、適用する車両は、架線や第三軌条(給電用レール)など外部より電力を取得して走行する車両や気動車両、新交通システムや磁気浮上式鉄道など動力の方式に依らず適用してよい。
First, the overall configuration of a railway vehicle electromagnetic noise measurement system according to the first embodiment will be described using FIG. 1.
In this embodiment, although the form which mounts an electromagnetic noise measurement system in the rail car of specific composition is explained, the mounting specifications of the electromagnetic noise measurement system of the present invention are not limited to this embodiment, but equipment arrangement and wiring It is applied according to the structure of the vehicle such as the position. In addition, the vehicle to be applied is applied regardless of the power system such as a vehicle or a mobile vehicle that travels by obtaining electric power from the outside such as overhead lines or third rails (power supply rails), a new transportation system, or a magnetic levitation railway. Good.
図1は、本実施形態における電磁ノイズ計測システムを備える鉄道車両編成のうち、電磁ノイズ計測システムを適用する1両を中心にして示したものである。 FIG. 1 mainly shows one of the trains including the electromagnetic noise measurement system according to the present embodiment to which the electromagnetic noise measurement system is applied.
本発明の電磁ノイズ計測システムが適用される鉄道車両は、図1に示されるように、車体100、床下機器101、車上機器スペース102、車両情報管理装置103、車内引き通し電線束104、車外引き通し電線束105、電磁ノイズ評価装置106により構成される。車体100は、鉄道車両であり、金属構体を有する。ここで、構体とは、鉄道車両の車体において、台枠、骨組、外板などで構成され、車体の強度を担う部分をいう。床下機器101は、車体100の床下に配置される機器である。車上機器スペース102は、車体100の床下に配置される機器である車上機器を配置するスペースである。車両情報管理装置103は、車両運転制御や車上機器を管理する装置である。車内引き通し電線束104は、主として車体の長手方向に引き通される車内機器の電源線および通信線などを束ねたものである。車外引き通し電線束105は、同様に車外機器の電源線および通信線などを束ねたものである。電磁ノイズ評価装置106は、車両における電磁ノイズを計測するための装置である。
The railway vehicle to which the electromagnetic noise measurement system of the present invention is applied is, as shown in FIG. 1, a
図1では、車体100内の車上機器スペース102に、車両情報管理装置103と電磁ノイズ評価装置106を配置する例を示したが、床下機器101のスペースに配置してもよい。また、車内引き通し電線束104は、車体100の天井付近を敷設するよう図示したが、車体100の床面付近を敷設するようにしてもよい。
Although the vehicle
車上機器スペース102内には、2点間の電位差を取得する電圧取得部を含む電磁ノイズ評価装置106を配置し、車内引き通し電線束104と併せて配置する1本の電磁ノイズ検出線107の一端と、接地線109間の電位差を取得する。接地線109は、電磁ノイズ評価装置106近傍の車体100に接続する。電磁ノイズ検出線107は車内引き通し電線束104と少なくとも1箇所で結束部110により結束して敷設され、そして、車端付近で分岐の上、抵抗108を介して車体100の金属部分と接続する。電磁ノイズ検出線107を導電性金属の車体100と接続することにより、最小限の電線数で電磁ノイズを検出するループを構成することができる。さらに、電磁ノイズ検出線107は、車内引き通し電線束104に含まれる未使用線を使用すれば、設置工数もかからず、メンテナンスも簡易になるというメリットがある。すなわち、鉄道車両上の電線束には、メンテナンスコスト低減を目的に未使用線が用意されており、そのような未使用線を本発明の電磁ノイズ計測システムの電磁ノイズ検出線107とすれば、本発明の電磁ノイズ計測システムを既設車両へ容易に展開することができる。
In the on-
抵抗108の抵抗値は、電磁ノイズ検出線107と車体100で構成するループで生じる共振を抑圧することが可能、かつ、絶縁状態とならない50Ω〜10kΩの間を選定することが望ましい。
The resistance value of the
電磁ノイズ評価装置106は、車両情報管理装置103と接続し、車両制御情報や車上機器の稼働状況を取得し、車両内電磁ノイズの異常判定に用いる。なお、ここでの車両制御情報とは、力行やブレーキなどの運転に係る指令を指し、車上機器の稼働情報とはサービス機器も含めた車上機器のエラー発報情報を含む各機器の具体的な稼働情報を指している。電磁ノイズ評価装置106が、車両制御情報や車上機器の稼働状況を参照する理由は、鉄道車両の主要電磁ノイズ源であるインバータやモータなどは、走行状態により発生する電磁ノイズ量、周波数が異なるため、車両制御情報や車上機器の稼働情報なしには、車両内電磁ノイズの異常を判定することは極めて困難であるためである。
The electromagnetic
本実施形態では、電磁ノイズ評価装置106と車両情報管理装置103は同一の車上機器スペース102に配置する例を示したが、他方が別車両や床下など別のスペースに存在する構成としてもよい。電磁ノイズ評価装置106は、車両に引き通された指令線より車両制御情報を、同様に車両に引き通されたエラー出力線より車上機器の稼働状況に含まれるエラー発報情報を直接取得してもよいし、双方の情報ともにレコーダなどその他機器より取得するようにしてもよい。
Although the electromagnetic
次に、図2および図3を用いて電磁ノイズ評価装置106による測定結果の一例を説明する。
車両を、図1に示した構成に従って、図2に示すように大きさで、抵抗108を設置して、Port1と、Port2における電圧、電力を測定する。
Next, an example of the measurement result by the electromagnetic
According to the configuration shown in FIG. 1, according to the configuration shown in FIG. 1,
図3のグラフには、金属構体である車体100に囲まれた電磁ノイズ検出線107と車内引き通し電線束104間の通過特性の解析結果が示されており、横軸に周波数、縦軸に、Port1とPort2を通過する信号の電力の対数比を示している。短絡(SHORT)状態(例えば、抵抗108が1mΩ)では、上記のように構成したループのループ長をおおよそ1波長とする共振が現れ、開放(OPEN)状態(例えば、抵抗108が1MΩ)では電磁ノイズ検出線長をおおよそ1波長とする共振が現れる。おおよそ鉄道車両の長さ20m〜25mに敷設される電磁ノイズ検出線107には、サージ状電磁ノイズや信号装置の周波数が含まれる10MHz未満の周波数帯において複数の共振および反共振が現れ、ダイナミックレンジは約60dB〜80dBに達する。一方で、適当な抵抗値(本解析例では300Ω)の抵抗108を介して接続すると、ダイナミックレンジを約6dBの範囲に抑えることができる。抵抗108により、ダイナミックレンジの広い高精度の測定器が不要となるだけでなく、過大入力による電磁ノイズ評価装置106の破損リスクを低減することができる。
The graph of FIG. 3 shows the analysis result of the passage characteristic between the electromagnetic
次に、図4および図5を用いて電磁ノイズ評価装置106の詳細な構成と動作について説明する。
鉄道車両においては、特定の地点において、特定の運転制御をおこなう場合があり、車上機器エラー発生状況と発生地点情報のみでは、エラー原因となる電磁ノイズの由来を即時に特定することが難しい。本実施形態の電磁ノイズ計測システムでは、沿線設備や軌道側装置などの外部機器を電磁ノイズ源として発生する車上機器エラーを判別できるようにしている。
Next, the detailed configuration and operation of the electromagnetic
In a rail car, a specific operation control may be performed at a specific point, and it is difficult to immediately identify the origin of the electromagnetic noise that causes the error only by the on-board equipment error occurrence state and the occurrence point information. In the electromagnetic noise measurement system of the present embodiment, it is possible to identify an on-vehicle equipment error that is generated as an electromagnetic noise source from an external device such as a trackside equipment or a trackside device.
電磁ノイズ評価装置106は、図4に示されるように、電圧取得部106a、演算部106bと、記録部106cにより構成される。電圧取得部106aは、2点間の電位差を取得する部分である。演算部106bは、車両情報管理装置103などの外部機器より受けた車両位置情報と電圧取得部106aにより取得したデータを関連付けて位置情報付き電圧データを生成するなどの演算処理をおこなう部分である。記録部106cは、位置情報付き電圧データを保存する部分である。
As shown in FIG. 4, the electromagnetic
電圧取得部106aにより取得する電圧データは、記録部106cへのデータ転送速度や記録容量などに応じて、データサイズを削減させることが望ましい。電圧データは、データ形式は問わず、電磁ノイズ検出線107に生じる電圧の時間変動を判別可能なデータであればよい。記録部106cには、電磁ノイズを評価するためのデータとして、例えば、演算部106bにおいて周波数軸の電圧データに変換した上で連続記録するようにしてもよいし、同一または類似の車両制御や車上機器稼働条件下における任意期間の平均電圧データとの差分データなどに変換してもよい。
It is desirable that the voltage data acquired by the
次に、図5を用いて電磁ノイズ評価装置106において、発生した車上機器エラーが外部機器からのノイズ起因で発生していることを判定する処理を説明する。
電磁ノイズ評価装置106の電圧取得部106aは、電磁ノイズ検出線107に生じる電圧データを取得する(S600)。
Next, processing for determining that the on-vehicle equipment error that has occurred is caused due to noise from the external equipment in the electromagnetic
The
次に、車両情報管理装置103などの外部機器より車上機器のエラー発生を検知する(S601)。外部機器より車上機器のエラー発生を検知したときには(S601:Y)、車両情報管理装置103などの外部機器より入力された車両位置情報を測定した電圧データに付加し、記録部106cに保存する(S602)。
Next, the occurrence of an error of the on-vehicle device is detected from an external device such as the vehicle information management device 103 (S601). When an error occurrence of on-board equipment is detected from the external equipment (S601: Y), vehicle position information input from the external equipment such as the vehicle
次に、作成した位置情報付き電圧データが機器稼動情報と関連がないか否かを判定する(S603)。位置情報付き電圧データが機器稼動情報と関連がないことは、例えば、機器に関する特定の操作と連動するものではないことから判定される。 Next, it is determined whether the created voltage data with position information is not associated with the device operation information (S603). The fact that the voltage data with position information is not associated with the device operation information is determined, for example, because it does not interlock with a specific operation on the device.
次に、作成した位置情報付き電圧データが機器稼動情報と関連がないとき(S603:Y)、その電圧データの電圧が時間軸において前後の車両内の装置に起因する電磁ノイズによる電圧データと比較して変動が小さいか否かを判定する(S604)。ここで、車両内の装置に起因する電磁ノイズによる電圧は、外界の要因に起因する電磁ノイズよるものよりはるかに大きいという仮定を設けている。 Next, when the created voltage data with position information is not related to the device operation information (S603: Y), the voltage data is compared with voltage data due to electromagnetic noise caused by devices in the vehicle before and after on the time axis. Then, it is determined whether the variation is small (S604). Here, it is assumed that the voltage due to the electromagnetic noise caused by the device in the vehicle is much larger than the voltage due to the electromagnetic noise caused by the external factor.
次に、その電圧データの電圧が車両内の装置に起因する電磁ノイズによる電圧より小さいと判定したときに(S604:Y)、また記録部106cの蓄積データと比較して、その計測した時点の車両位置と車両位置情報が近いエラー記録が存在しているか否かを判定する(S605:Y)。
Next, when it is determined that the voltage of the voltage data is smaller than the voltage due to the electromagnetic noise caused by the device in the vehicle (S604: Y), it is compared with the accumulated data of the
そして、作成した位置情報付き電圧データが機器稼動情報と関連がなく(S603:Y)、その電圧データの電圧が車両内の装置に起因する電磁ノイズによる電圧より小さく(S604:Y)、その計測した時点の車両位置と車両位置情報が近いエラー記録が存在していない(S605:Y)ときに、その電磁ノイズが車両の外部環境、例えば、外部機器からの電磁ノイズであると判定される(S606)。 Then, the created voltage data with position information is not related to the device operation information (S603: Y), the voltage of the voltage data is smaller than the voltage due to the electromagnetic noise caused by the device in the vehicle (S604: Y) When there is no error record in which the vehicle position and the vehicle position information are close to each other (S605: Y), it is determined that the electromagnetic noise is an electromagnetic noise from the external environment of the vehicle, for example, an external device S606).
以上判定のステップを動作終了まで繰り返し実施し、走行中に発生する車上機器エラーを記録し続ける(S607)。 The above-described determination steps are repeated until the operation ends, and the on-board equipment error that occurs during traveling is continuously recorded (S607).
S602は、S601の機器のエラー判定を以て実行することとしたが、電圧データの取得および記録は常時実施し、車上機器エラー発生時には、計測した電圧データにエラー発生情報も付加して記録することとしてもよい。また、S604の電磁ノイズが車両内に起因するか外部の環境に起因するかを切り分けるための変動量は、過去の車上機器エラー発生時の電磁ノイズ量に基づいて決める閾値によって判定することが望ましい。また、S605の車両位置の遠近判定は、位置情報がGPS(Global Positioning System)に由来する場合はその誤差範囲内とし、地上子(ATSシステムなどで車上子との間で情報を送受信するために、地上に設置された装置)などの信号情報に由来する場合は、位置情報取得時点からの速度および経過時間から走行地点を算出し、任意のマージンにより判定することが望ましい。なお、S603からS606までの、外来ノイズ判定に係る処理は、S601の機器エラー発生の割り込みを受けて、別プロセスや別スレッドを生成するなどして並列処理してよい。さらに、S603からS605までの条件判定は、その判定順序を入れ替えてもよいし、車外に電磁ノイズ検出線107が存在する場合には車外ノイズの変動有無を判定条件に加えてもよい。
Although S602 is performed based on the error judgment of the device of S601, acquisition and recording of voltage data are always performed, and when an on-vehicle equipment error occurs, error occurrence information is also added to the measured voltage data and recorded. It may be In addition, the amount of fluctuation to determine whether the electromagnetic noise in S604 is caused in the vehicle or in the external environment may be determined by a threshold determined based on the amount of electromagnetic noise at the time of the on-board equipment error occurrence in the past. desirable. In addition, when the position information is derived from GPS (Global Positioning System), the distance determination of the vehicle position in S605 is within the error range, and to transmit / receive information to / from the on-vehicle child by the ground child (ATS system etc. When it originates in signal information, such as a device installed on the ground, it is desirable to calculate a traveling point from the speed and elapsed time from the position information acquisition time point, and to judge by an arbitrary margin. The processing relating to the external noise determination from S603 to S606 may be performed in parallel, for example, by generating another process or another thread in response to the apparatus error occurrence interrupt of S601. Furthermore, in the condition determination from S603 to S605, the determination order may be changed, or when the electromagnetic
以上の電磁ノイズ評価装置106の構成によれば、車両内外の電磁ノイズデータを広範囲で取得し、これを機器稼働情報および車両位置情報と併せて処理することにより、発生した車上機器エラーが外部機器からのノイズ起因で発生したことを確実に判別することができる。
According to the configuration of the electromagnetic
以上説明してきたように、本実施形態の電磁ノイズ計測システムによれは、最小限の構成で車両内外の電磁ノイズを広範囲で取得し、車上機器異常発生時の電磁ノイズ発生状況を分析することができる。すなわち、測定条件や位置の制約を受けない鉄道車両の構成に適した電磁ノイズ計測システムを提供することができる。しかも、各車両における電磁ノイズの発生状況を独立して把握することができる。 As described above, according to the electromagnetic noise measurement system of the present embodiment, the electromagnetic noise inside and outside the vehicle can be acquired in a wide range with a minimum configuration, and the electromagnetic noise occurrence situation when the on-vehicle equipment abnormality occurs is analyzed. Can. That is, it is possible to provide an electromagnetic noise measurement system suitable for the configuration of a railway vehicle that is not subject to measurement conditions or positional constraints. Moreover, the generation of electromagnetic noise in each vehicle can be grasped independently.
〔実施形態2〕
以下、本発明に係る実施形態2を、図6および図7を用いて説明する。
実施形態1では、車両を、図1に示した構成に従って、図2に示すように大きさで、抵抗108を設置して、Port1と、Port2における電圧、電力を測定する。
Second Embodiment
The second embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 and 7.
In the first embodiment, according to the configuration shown in FIG. 1, according to the configuration shown in FIG. 2, the
本実施形態の電磁ノイズ計測システムでは、図6に示されるように、Port1に接続された電磁ノイズ検出線107と、Port2に接続された電磁アンテナを設置し、抵抗108を異ならしめた測定結果を説明する。磁界アンテナ300は、電磁ノイズ検出線107と車体100で構成するループ面と平行、かつ、2mの離隔を置いて配置している。
In the electromagnetic noise measurement system of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the electromagnetic
図7に示される金属構体である車体100に囲まれた電磁ノイズ検出線107と車内磁界ノイズを模擬する磁界アンテナ300間の通過特性の解析結果である。
It is an analysis result of the passage characteristic between the electromagnetic
図1のように、電磁ノイズ検出線107が、車体100の天井付近に敷設する場合では、車体100の床面付近に接続することが望ましい。すなわち、電磁ノイズ受信量がより大きく、受信範囲がより広くなるよう、電磁ノイズ評価装置106〜電磁ノイズ検出線107〜車体100〜電磁ノイズ評価装置106により構成するループ面積が最大化するよう構成するとよい
そして、ループ面積を最大化するように抵抗108と車体100の接続点を設定することで、車両内における広範囲の磁界ノイズを取得することが可能となる。加えて、抵抗108により、車両内に形成されたループは、磁界受診時に発生する共振も抑えることが可能であることを示している。すなわち、図7の結果によれば、周波数が1MHz以上の領域において、Port1+Port2間の通過特性は、比較的緩やかな変動範囲内に収まることを示している。
In the case where the electromagnetic
〔実施形態3〕
以下、本発明に係る実施形態3を、図8を用いて説明する。
本実施形態では、電磁ノイズ検出線107を車外引き通し電線束105にも併せて配置している。車体100は金属構体であり、車両内で車両外の電磁ノイズを評価することは難しい。車外引き通し電線束105に併せて配置した1本の電磁ノイズ検出線107の一端を、抵抗108で車体100の金属部分と接続し、その電磁ノイズ検出線107の他端と車体100の電位差を取得すれば、車両内および車両外の電磁ノイズをそれぞれ取得することができる。なお、電磁ノイズ検出線107の配線基準および抵抗108の選定基準などは、実施形態1の車両内の例と同じである。図8では、車両の内外に電磁ノイズ検出線107を設ける例を示しているが、車両外のみの構成としてもよい。また、車外引き通し電線束105は、車体100の床下に配置される構成として示したが、車体100の屋根上や、車体100を構成する構体がダブルスキン構造であり、構体内のトラスに電線束が引き通される場合においては、電磁ノイズ検出線107をそのトラス内の電線束に併せて配置するようにしてもよい。
Third Embodiment
Hereinafter, Embodiment 3 according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the electromagnetic
〔実施形態4〕
以下、本発明に係る実施形態4を、図9および図10を用いて説明する。
本実施形態の電磁ノイズ計測システムでは、電磁ノイズ検出線を2本使用して車両内外の電磁ノイズを取得する例である。
Embodiment 4
Hereinafter, Embodiment 4 according to the present invention will be described using FIGS. 9 and 10.
The electromagnetic noise measurement system according to the present embodiment is an example in which two electromagnetic noise detection lines are used to acquire the electromagnetic noise inside and outside the vehicle.
本実施形態の電磁ノイズ計測システムでは、図9に示されるように、同一の車内引き通し電線束104および車外引き通し電線束105に併せて電磁ノイズ検出線107を2本1組として、抵抗108で接続し、それぞれ配置した例を示す。車内引き通し電線束104および車外引き通し電線束105には、車体100などとの寄生容量や電線自身をアンテナとして受ける電磁ノイズなどが重畳している。電磁ノイズ検出線107で構成するループが主として電線束に沿った状態となるため、電磁ノイズ評価装置106の電圧取得部において、主に引き通し電線束に重畳されている電磁ノイズにより誘起する電圧を取得することができる。特定の電線束上のコモンモード電流を評価する場合や、車体100の電位変動を除いた電磁ノイズデータを取得する場合に有効である。
In the electromagnetic noise measurement system according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, two sets of electromagnetic
また、本実施形態の電磁ノイズ計測システムでは、図10に示されるように、離隔を以て配置される2つ以上の車内引き通し電線束104において、車両の左右に配置して、ループ面積を最大とするように各電線束に対して電磁ノイズ検出線107を1本ずつ配置し、互いを抵抗108で接続する。図10では、車内引き通し電線束104に適用した例を示したが、車外引き通し電線束105に適用してもよい。
Further, in the electromagnetic noise measurement system according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, in two or more in-vehicle draw-in
以上の構成によれば、実施形態1の効果に加えて、電磁ノイズ検出線を2本使用するため、より特殊な状況における電磁ノイズの計測が可能になり、車両内外の電磁ノイズをより広範囲で取得することが可能となる。さらに、電磁ノイズ検出線107を車両と接続する必要がないため設置作業が容易になるというメリットがある。
According to the above configuration, in addition to the effects of the first embodiment, since two electromagnetic noise detection lines are used, measurement of electromagnetic noise in more specific situations becomes possible, and electromagnetic noise inside and outside the vehicle can be made in a wider range. It becomes possible to acquire. Furthermore, since it is not necessary to connect the electromagnetic
〔実施形態5〕
以下、本発明に係る実施形態5を、図11および図12を用いて説明する。
実施形態1では、電磁ノイズ評価装置106が、発生した電磁ノイズが車両内部の機器に起因するものなのか外部環境に起因するものなのかを判別する処理について説明した。本実施形態では、蓄積した電圧データ分析により車上機器エラー発生の危険がある場合に警告を発報することが可能な電磁ノイズ計測システムの例について説明する。
Fifth Embodiment
The fifth embodiment according to the present invention will be described below using FIGS. 11 and 12.
In the first embodiment, the process has been described in which the electromagnetic
本実施形態の電磁ノイズ評価装置106は、図11に示されるように、電圧取得部106a、106dにより構成される。電圧取得部106aは、2点間の電位差を取得する部分である。異常検知部106dは、車両情報管理装置103などの外部機器より車両制御情報および車両上機器の稼働情報、車両位置情報などを受ける部分である。さらに、異常検知部106dは、判定パラメータ106f、異常検知演算部106eにより構成する。判定パラメータ106fは、車上機器エラー発生の判定演算に使用するデータである。異常検知演算部106eは、電圧取得部106aからの電圧データおよび外部機器からの諸データに基づいて、車上機器エラー発生警告発報の判断などをおこなう演算処理部である。
As shown in FIG. 11, the electromagnetic
電圧取得部106aにて取得する電圧データは、異常判定までの処理期間に応じて、データサイズを削減することが望ましい。データ形式は問わず、電磁ノイズ検出線107に生じる電圧の時間変動を判別可能なデータ形式であればよい。また、異常判定にリアルタイム性が求められない場合には、図示していないが記録部を設けて、その記憶部に保存し、保存済みの時系列の電圧データを後に評価する構成としてもよい。
It is desirable that the voltage data acquired by the
次に、図12を用いて電磁ノイズ評価装置106が磁ノイズに起因した機器エラー発生の危険があることを発報する処理について説明する。
電磁ノイズ評価装置106の異常検知部106dは、電圧取得部106aは電磁ノイズ検出線107に生じる電圧データを取得する。さらに、異常検知部106dは、車両情報管理装置103などの外部機器より、車両制御情報および、車両上機器の稼働情報、車両位置情報などを取得する(S700)。異常検知演算部106eは、S700で取得したデータと過去データに基づいて設定、保持された判定パラメータ106fを適用した処理により、所定の機器エラー発生の危険範囲内にあるか否かを判定する(S701)。
Next, a process of notifying that there is a danger of occurrence of a device error due to the magnetic noise will be described with reference to FIG.
In the
そして、所定の機器エラー発生の危険性があると判定したときには(S701:Y)、S703に行き、所定の機器エラー発生の危険性がないと判定したときには、(S701:N)、S700に戻る。 When it is determined that there is a risk of occurrence of a predetermined device error (S701: Y), the process goes to S703, and when it is determined that there is no risk of occurrence of a predetermined device error (S701: N), the process returns to S700. .
S701がYのとき、車上機器のエラーが発生しているか否かを判定し(S703)、車上機器のエラーが発生していると判定したときには(S703:Y)、教師あり学習または半教師あり学習として異常検知部106dで取得する情報に基づいて判定パラメータ106fを更新し(S704)、車上機器のエラーが発生していないと判定したときには(S703:N)、車上機器エラー発生の可能性が高まっていることを車両管理者などに警告として発報する(S705)。
以上判定パラメータの更新と警告の発報ステップを動作終了まで繰り返し実施する(S706)。
When S701 is Y, it is determined whether an error of on-board equipment has occurred (S703), and when it is determined that an error of on-board equipment has occurred (S703: Y), supervised learning or half The
The steps of updating the determination parameter and issuing the warning are repeatedly performed until the operation is completed (S706).
電磁ノイズ検出線107の配置姿勢などにより電圧取得部106aにて得られる電圧値が変動することから、判定パラメータ106fは、電磁ノイズ計測システムを搭載した号車の電圧データを使用し、S701における判定基準は、教師学習または半教師学習の結果得られる学習曲線を基準として任意の範囲内で設定することが望ましい。また、外部機器より取得する情報を教師学習または半教師学習の変数として定義したが、異常検知演算部106eの演算量削減を目的として、放射ノイズ量の大きいインバータなどの機器の動作および非動作に応じた場合分けの上で、それぞれ学習演算を適用してもよい。
Since the voltage value obtained by the
以上の構成によれば、車両内外の電磁ノイズデータに対して、これを過去データに基づく判定パラメータを適用した処理により、車上機器エラー発生の危険がある場合に警告を発報することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to issue a warning when there is a risk of an on-vehicle equipment error occurrence, by applying the determination parameter based on the past data to electromagnetic noise data inside and outside the vehicle. It becomes.
〔実施形態6〕
以下、本発明に係る実施形態6を、図13ないし図15を用いて説明する。
本実施形態では、鉄道車両編成のうち複数車両に電磁ノイズ計測システムを適用し、互いのシステムが共通の時刻データで同期して動作することで、ノイズ発生号車を特定可能な形態を説明する。
Sixth Embodiment
The sixth embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 13 to 15.
In the present embodiment, an electromagnetic noise measurement system is applied to a plurality of vehicles in a railway train formation, and a system in which the respective systems operate in synchronization with common time data will be described to be able to specify a noise generation car.
図13では、車両編成のうち連続した2両に電磁ノイズ計測システムを適用した例を示している。そして、本実施形態の電磁ノイズ計測システムは、図13に示した構成において、各号車の電磁ノイズ評価装置106を共通の時刻で同期させる。図13では、連続する2両に電磁ノイズ計測システムを適用する例を示したが、同一編成の非連続の車両に適用してもよいし、全車両に適用することとしてもよい。
FIG. 13 shows an example in which the electromagnetic noise measurement system is applied to two consecutive vehicles in the vehicle formation. And the electromagnetic noise measurement system of this embodiment synchronizes the electromagnetic
図14には、同一編成の車両であるa号車およびb号車に電磁ノイズ計測システムを適用したとき、a号車上の機器がサージノイズを発生させた場合に、両車両の電磁ノイズ計測システムの電磁ノイズ評価装置106が取得する時系列の電圧データ例である。各電磁ノイズ計測システムの電磁ノイズ検出線107は各車両内で閉じたループを構成するため、各号車で独立した電磁ノイズデータを取得することができる。a号車で発生したノイズは、空間を通して直接到達する経路や、車両間に引き通された電線などを伝って到達する経路などを経由するため、時間間隔△tをもってb号車に到達する。本図において横軸である時間軸が共通の時間データにより同期補正されていれば、△tを判別することが可能であり、電磁ノイズ発生源となる号車を特定することができる。なお、比較に用いるデータは、時系列の電圧データに限らず、△tを判別することができる形式であればよい。例えば、所定の電圧変化量を検出した時間のみ取得し、△tを求めてもよい。
In FIG. 14, when the electromagnetic noise measurement system is applied to cars a and b, which are vehicles of the same formation, and the devices on the car a generate surge noise, the electromagnetic noises of the electromagnetic noise measurement systems of both cars are generated. It is an example of time series voltage data which
ここで、図15に示されるように、同じ編成車両に、a号車ないしd号車が連結されているとし、b号車の電子機器の原因による電磁ノイズの発生により、各々の号車で、サージノイズが、ta,tb,tc,td,で記録されたとする。
このとき、電圧の伝播の距離から以下の(式1)が成立する。
Here, as shown in FIG. 15, it is assumed that cars a through d are connected to the same train, and the generation of electromagnetic noise due to the electronic equipment of car b causes surge noise in each car , T a , t b , t c , and t d are assumed to be recorded.
At this time, the following (Expression 1) is established from the distance of propagation of voltage.
このように、遠くにある車両ほどサージノイズが発生する時刻にラグが生じることより、サージノイズが発生する時刻を計測することにより、電磁ノイズが発生した原因の号車を究明することができる。 As described above, since the lag occurs at the time when the surge noise occurs as the vehicle is further away, by measuring the time when the surge noise occurs, it is possible to find out the car that is the cause of the generation of the electromagnetic noise.
以上の構成によれば、同一編成の複数車両において、各車両内外の電磁ノイズを取得することにより、電磁ノイズの伝搬経路、ひいては、電磁ノイズ発生源となる号車を特定することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to identify the propagation path of the electromagnetic noise and, in turn, the car serving as the electromagnetic noise generation source by acquiring the electromagnetic noise inside and outside each vehicle in a plurality of vehicles of the same formation.
100…車体
101…床下機器
102…車上機器スペース
103…車両情報管理装置
104…車内引き通し電線束
105…車外引き通し電線束
106…電磁ノイズ評価装置
106a…電圧取得部
106b…演算部
106c…記録部
106d…異常検知部
106e…異常検知演算部
106f…判定パラメータ
107…電磁ノイズ検出線
108…抵抗
109…接地線
110…結束部
100: Car body 101: Under floor equipment 102: Car equipment space 103: Vehicle information management device 104: In-car lead-in electric wire bundle 105: In-vehicle outer lead-out electric wire bundle 106: Electromagnetic
Claims (9)
鉄道車両編成の車両内または車両外の少なくとも一方に引き通し固定された電線束の何れかに併せて配置される電磁ノイズ検出線と、
2点間の電位差を取得する電圧取得部を含む電磁ノイズ評価装置とを有し、
前記電磁ノイズ検出線の一端は抵抗を介して車体の金属部分と接続し、他の一端を前記電磁ノイズ評価装置と接続し、
前記電圧取得部は前記ノイズ検出線の他の一端と車体間の電位差を取得することを電磁ノイズ計測システム。 An electromagnetic noise measurement system for railway vehicles that measures electromagnetic noise generated on railway vehicles,
An electromagnetic noise detection line disposed together with any of a bundle of wires drawn and fixed in at least one of the inside and the outside of the train of the rail car formation;
And an electromagnetic noise evaluation device including a voltage acquisition unit for acquiring a potential difference between two points;
One end of the electromagnetic noise detection line is connected to the metal part of the vehicle body via a resistor, and the other end is connected to the electromagnetic noise evaluation device,
The electromagnetic noise measurement system that the voltage acquisition unit acquires a potential difference between the other end of the noise detection line and the vehicle body.
前記電磁ノイズ評価装置は、前記車両情報管理装置より車両制御情報または車両上機器の稼働情報の少なくとも一方を取得することを特徴とする請求項1記載の電磁ノイズ計測システム。 And a vehicle information management device for holding vehicle control information and operation information of on-vehicle devices,
The electromagnetic noise measurement system according to claim 1, wherein the electromagnetic noise evaluation device acquires at least one of vehicle control information and operation information of on-vehicle equipment from the vehicle information management device.
鉄道車両編成の車両内または車両外の少なくとも一方に引き通し固定された電線束の何れかに併せて配置されるそれぞれ2本1組の電磁ノイズ検出線と、
2点間の電位差を取得する電圧取得部を含む電磁ノイズ評価装置とを有し、
前記2本の電磁ノイズ検出線の一端同士は抵抗を介して互いに接続し、
前記電圧取得部は、前記2本の電磁ノイズ検出線の他端間の電位差を取得することを電磁ノイズ計測システム。 An electromagnetic noise measurement system for railway vehicles that measures electromagnetic noise generated on railway vehicles,
A set of two electromagnetic noise detection lines respectively arranged together with any of the wire bundle drawn and fixed in at least one of the inside and the outside of the railcar formation.
And an electromagnetic noise evaluation device including a voltage acquisition unit for acquiring a potential difference between two points;
One ends of the two electromagnetic noise detection lines are connected to each other via a resistor,
The electromagnetic noise measurement system wherein the voltage acquisition unit acquires a potential difference between the other ends of the two electromagnetic noise detection lines.
前記電磁ノイズ評価装置は、前記車両情報管理装置より車両制御情報または車両上機器の稼働情報の少なくとも一方を取得することを特徴とする請求項7記載の電磁ノイズ計測システム。 And a vehicle information management device for holding vehicle control information and operation information of on-vehicle devices,
The electromagnetic noise measurement system according to claim 7, wherein the electromagnetic noise evaluation device acquires at least one of vehicle control information and operation information of on-vehicle equipment from the vehicle information management device.
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