JP2021107949A - 状態監視装置および状態監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記取得部は、複数の機器に関する指定された条件に合致した範囲の動作情報を取得する。
前記集計部は、前記動作情報の所定時間分の集計値を前記複数の機器ごとに算出する。
前記階調処理部は、前記集計値を前記複数の機器ごとに階調処理する。
前記動作情報の所定時間分の集計値が前記複数の機器ごとに算出される。
前記集計値が前記複数の機器ごとに階調処理される。
図1に示すように状態監視装置100は、取得部101と、集計部102と、階調処理部103と、画像生成部104と、判定部105とを有する。
状態監視装置100は、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置とメモリとを有するコンピュータで構成され、取得部101、集計部102、階調処理部103、画像生成部104および判定部105は、当該CPUの機能ブロックとしてそれぞれ構成される。
動作情報は、時刻情報と、編成情報と、状態情報で構成される。
編成情報は、編成としての情報であって、運行情報、速度、距離などを含む。
状態情報は、車両ごとのスイッチのON/OFF、ブレーキなどの搭載機器の状態である。状態情報の内容は、典型的には、ON(1)/OFF(0)のデジタル値である。スイッチのON/OFFだけでなく、車両搭載機器から送信される通信情報内のビットON/OFFであってもよい。これにより、値でしきい値判定できない(0か1しかない)デジタル値に対して、しきい値判定が可能となる。
なお、状態情報は、デジタル値に限られず、任意の値をとるアナログ値であってもよい。アナログ値の場合、しきい値と現在値の比較で判定ができる。
列車番号とは、鉄道のダイヤにおいて個々の列車に与えられる数字および記号であって、運転業務において列車を区別するための識別子である。走行開始時間、種別(普通、快速など)などで分けられ、1運行の区切りとなる。同じ駅間で走行していても、列番が違えば別の時間・種別の運用であると区別される。
後方駅とは、走行中の車両から見て後方に位置する駅をいう。
次駅とは、走行中の車両から見て次に停車する駅をいう。
(故障の予知検知の課題)
鉄道車両の故障の予兆を得るためには、一般に、「正常な動作パタン」と「故障の異常動作パタン」の確立が必要とされる。車両状態と故障の因果の相関を見つけることができれば、動作パタンとして扱うことができる。
しかし、データ解析としてよく知られる以下の手法を適用したとしても。車両状態と故障の因果の相関を見つけることが困難である。
例えば、統計的手法で複数の変数からなる多変量データから結果(故障)に対する主成分(原因)を選別する多変量解析法では、車両状態の項目数が多すぎて、相関を見いだせない。
また、基礎的なティープラーニング手法であるニューラルネットワーク多層パーセプトロン法では、車両状態の項目が多くても処理はできるが、故障との相関を見いだせない。
さらに、局所的なデータの位置のずれを吸収してくれるニューラルネットワーク畳み込み法では、車両状態の項目と故障の相関らしきものを見えるが、処理自体に時間がかかってしまい実用に向かないという問題がある。
まず、どのようなデータも比較をするためには基準となる軸が必要である。また、大きなデータでは取り回しが難しいため、部分ごとに切り出して扱いやすいサイズにするのがデータ解析の基本である。
一般的に時間はわかりやすい単位であることからデータを時間で区切る方法が考えられるが、車両の実際の運用である「編成」という単位でみると、毎日同じ時間に同じところを走っているわけではなく、運用次第で日々別の場所を走行することから時間がデータの区切りとしては適さない場合がある。
そこで本実施形態では、時間・編成が違っていても同じ動作をする観点から、「駅間」を区切りとして採用した。選別の理由は、同型の車両ならば走行距離・走行時間が決まった箇所に収束することから、列番や運行日時が違っていても比較することができ、走行時間が都市部なら駅間が10分以内、郊外の場合は30分〜1時間程度であることから、データサイズがコンパクトに収まり扱いやすいためである。
データを駅間単位で切り出したのち、正常・異常の判定には複数の項目の時系列データが比較される。時系列データの比較は、同じタイミングで同じ値をとるか(マンハッタン距離)、ある塊で切り出したときポイント間が同じ傾きをとるか(ユークリッド距離)を判定するのが一般的な方法であるが、車両は据え置きの機械ではないため波形にゆらぎが生じる。
ゆらぎの発生の理由は、車両ごとのクセ・運転士の扱い・天候などの要因により、「おおよそ同じ動作をするが、全く同じではない」ことによる。一例として、同じ駅間を走行していても、運転士による力行やブレーキのタイミングが違う場合がある。このようなケースでは、前述のタイミングと値の不一致や波形の一致が適用できなくなる。
このようなケースに対処するために、毎秒・項目ごとの許容値を用意して確認するといった方法もあるが、最終的に膨大な例外パタンが生まれ、処理が終わらない、精度が出ない結果となることが考えられる。
基本的な考え方は、車両は正常運行時におおよそ決まった場所で決まった操作・動作をすることから、各項目の動作回数は近い値になると考えられる。このため、項目ごとの値の近似でその時の運行が正常かどうかを容易に判断することができる。
続いて、以上のように構成される状態監視装置100の処理手順について説明する。
図9は、状態監視装置100の処理手順の一例を示すフローチャートである。図10は、図9の処理手順を説明する模式図である。
続いて、取得部101は、データの取り出し位置を設定する(ステップ102)。取り出し位置は、図3の行方向における位置情報に相当し、取り出し位置にフラグ「1」をセットする。
20…表示部
100…状態監視装置
101…取得部
102…集計部
103…階調処理部
104…画像生成部
105…判定部
Claims (10)
- 複数の機器に関する指定された条件に合致した範囲の動作情報を取得する取得部と、
前記動作情報の所定時間分の集計値を前記複数の機器ごとに算出する集計部と、
前記集計値を前記複数の機器ごとに階調処理する階調処理部と
を具備する状態監視装置。 - 請求項1に記載の状態監視装置であって、
前記階調処理部は、前記集計値のヒートマップデータを生成する
状態監視装置。 - 請求項2に記載の状態監視装置であって、
前記複数の機器に関する前記集計値のヒートマップデータを一方向に配列させた画像情報を生成する画像生成部をさらに具備する
状態監視装置。 - 請求項3に記載の状態監視装置であって、
前記画像生成部は、前記複数の機器に関する前記集計値のヒートマップデータを任意の数ずつ前記一方向と直交する方向へ折り返した画像情報を生成する
状態監視装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の状態監視装置であって、
前記階調処理部の出力に基づき、異常と判定される動作情報を含む機器を抽出する判定部をさらに具備する
状態監視装置。 - 請求項5に記載の状態監視装置であって、
前記判定部は、正常時における前記複数の機器の動作情報の前記所定時間分の集計値を基準として、前記異常と判定される動作情報を含む機器を抽出する
状態監視装置。 - 請求項5に記載の状態監視装置であって、
前記判定部は、過去の動作時における前記複数の機器の動作情報の前記所定時間分の集計値を基準として、前記異常と判定される動作情報を含む機器を抽出する
状態監視装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の状態監視装置であって、
前記複数の機器は、鉄道車両を構成する機器である
状態監視装置。 - 請求項8に記載の状態監視装置であって、
前記集計部は、横方向に車両、縦方向に前記複数の機器、または縦方向に車両、横方向に前記複数の機器で分類された集計値のデータを生成する
状態監視装置。 - 複数の機器に関する指定された条件に合致した範囲の動作情報を取得し、
前記動作情報の所定時間分の集計値を前記複数の機器ごとに算出し、
前記集計値を前記複数の機器ごとに階調処理する
状態監視方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11170326A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Fanuc Ltd | 射出成形機のアラーム分析方法および分析装置 |
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2019
- 2019-12-27 JP JP2019238363A patent/JP7140742B2/ja active Active
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