JP5804308B2

JP5804308B2 - 鉄道車両用監視システム

Info

Publication number: JP5804308B2
Application number: JP2011110023A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　芳信; 芳信佐藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: JP2012240470A

Description

本発明は、鉄道車両に搭載されたドア駆動装置や補助電源装置の異常を監視するための鉄道車両用監視システムに関するものである。

鉄道車両には、車両に搭載された主電動機駆動装置や補助電源装置、空調装置、放送装置、ドア駆動装置等の各種装置の動作状態をモニタしたり、これらの装置に対して種々の指令を生成し、伝送するための情報伝送装置が設けられている。この情報伝送装置により、前記各種装置の動作状態を確認し、不具合があった場合に速やかに通報する監視システムが構成されている。

例えば、特許文献１には、編成内の全車両にまたがる第１の情報伝送路と、分散配置された複数の制御装置間にまたがる第２の情報伝送路とを設け、乗務員による統括的指令信号や各制御装置から運転台への機器情報を第１の情報伝送路を介して伝送し、各制御装置間で授受される機器情報を第２の情報伝送路を介して伝送することにより、車両に搭載された各種装置間の高密度情報伝送を最小の装置構成にて行うことが記載されている。

また、特許文献２には、車両モニタ中央装置に接続される車両モニタ端末を各車両に設け、これらの車両モニタ端末にモニタリング制御ユニットを介して複数のドアコントローラを接続し、モニタリング制御ユニットを中継装置として車両モニタ端末とドアコントローラとの間で通信を行うことにより、ドアの開閉制御、開閉状態のモニタリングを行うことが記載されている。

更に、特許文献３には、同一車両の複数のドア駆動装置や空調装置、蛍光灯用インバータ装置等をバッテリ等の補助電源装置により駆動するシステムにおいて、同一車両の全てのドアを一斉に開閉駆動する際の始動電流によって電源電圧が大きく低下し、蛍光灯のちらつき等が発生することが指摘されている。
このため、特許文献３では、同一車両の全てのドアを一斉に開閉駆動する指令が外部から与えられた場合に、ドアの開閉駆動時の始動電流が流れる時間が重ならないように各ドアを順次開閉駆動することにより、電源電圧の大幅な低下を防止している。

特開平７−１１５７１１号公報（段落［００１９］〜［００３０］、図１等）特開平１１−１８０３０３号公報（段落［００１７］〜［００３４］、図１等）特開２００５−３４９９０９号公報（段落［０００４］〜［０００６］、図１，図５等）

鉄道車両には、高い信頼性と稼動性とが求められるため、特許文献１，２に記載されているように、ドア駆動装置を始めとした各種装置の状態を自己診断することが行われており、特許文献３に示す如く、補助電源装置の電圧低下を未然に防ぐようなドア駆動装置の運転シーケンスも提案されている。
しかしながら、特許文献１，２に係る従来技術によると、車両内の各種装置の状態をそれぞれ単独で確認することは可能であるが、実際の運行条件の下で発生する複数装置の動作が組み合わさった時の異常を検出することが困難である。例えば、車両の運行中に、補助電源装置の出力コンデンサの容量が低下していてもドア駆動装置がかろうじて動作可能な場合があるが、このような場合に、ドア駆動装置の自己診断結果だけでは補助電源装置の異常を検出することができない。
また、特許文献３に係る従来技術では、複数のドアの同時開閉による電源電圧の低下を防止することは可能であるが、補助電源装置自体の異常検出は不可能であると共に、補助電源装置の出力電圧や出力電流に基づいてドア駆動装置の異常を検出する手段等については言及されていない。

そこで、本発明の解決課題は、車両に搭載されたドア駆動装置や補助電源装置の異常を、これらの装置の状態が相互に及ぼす影響を考慮しながら早期に検出してその保守を促すことにより、安全性、信頼性、利便性を向上させた鉄道車両用監視システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、少なくとも車両駆動用の主電動機を除く車両内の各種装置に制御用電源を供給する補助電源装置と、乗降用の電動式ドアを開閉制御するドア駆動装置と、前記補助電源装置及びドア駆動装置を少なくとも含む車両内の各種装置の状態に関する情報を処理し、伝送する車両情報処理装置と、を備え、
前記車両情報処理装置は、
前記補助電源装置の出力電圧を検出して前記ドア駆動装置の入力電圧を推定し、かつ、前記補助電源装置の出力電流を検出して前記ドア駆動装置の入力電流を推定する推定手段を備え、
前記ドア駆動装置によるドアの開閉動作中に、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電圧が正常範囲内であり、かつ、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電流が判定値以上である状態が設定回数以上、発生したときに、前記ドア駆動装置に異常が発生したと判断して警報を発生する機能を有するものである。

請求項２に係る発明は、少なくとも車両駆動用の主電動機を除く車両内の各種装置に制御用電源を供給する補助電源装置と、乗降用の電動式ドアを開閉制御するドア駆動装置と、前記補助電源装置及びドア駆動装置を少なくとも含む車両内の各種装置の状態に関する情報を処理し、伝送する車両情報処理装置と、を備え、
前記車両情報処理装置は、
前記補助電源装置の出力電圧を検出して前記ドア駆動装置の入力電圧を推定し、かつ、前記補助電源装置の出力電流を検出して前記ドア駆動装置の入力電流を推定する推定手段を備え、
前記ドア駆動装置によるドアの開閉動作中に、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電圧が正常範囲外であり、かつ、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電流が判定値以下である状態が設定回数以上、発生したときに、前記補助電源装置に異常が発生したと判断して警報を発生する機能を有するものである。

請求項１に係る発明によれば、例えば、ドアの取り付けの不具合により摩擦抵抗が正常時よりも大きくなっている場合のドア駆動装置の過電流状態を異常として検出することができ、ドアを含めたドア駆動装置の速やかな保守点検を促すことができる。
請求項２に係る発明によれば、同一車両内の複数のドア駆動装置が同時にドアを開閉制御するような場合のドア駆動装置の入力電圧の低下及び入力電流の減少から、補助電源装置の出力コンデンサの容量低下や応答性低下等の異常を検出することができ、補助電源装置の速やかな保守点検を促すことができる。
また、請求項１，２に係る発明によれば、ドア駆動装置と補助電源装置との間の電圧の相間関係や電流の相関関係に着目することで、例えば、補助電源装置の出力電圧及び出力電流に基づいてドア駆動装置の異常を監視することができる。

本発明の実施形態に係る鉄道車両用監視システムの構成を示すブロック図である。図１における補助電源装置による電源供給関係の説明図である。図１におけるドア駆動装置の入力電流とドア速度との関係を示す図である。本発明の第１実施例に係る異常監視動作を示すフローチャートである。本発明の第２実施例に係る異常監視動作を示すフローチャートである。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、この実施形態に係る鉄道車両用監視システムを示すブロック図である。
図１において、１０は監視対象となる鉄道車両である。ここでは、同一構成の車両１０が２両連結されている場合を図示しているが、本発明の適用に当たり、車両の数などの編成については特に限定されるものではない。

鉄道車両１０は、運転台１１と、車両１０に搭載された各種装置の動作状態に関する情報の伝送、制御を行うと共に、後述する図４，図５の異常監視動作を実行する車両情報処理装置１２と、この車両情報処理装置１２に接続されてEthernet（登録商標）等のネットワークを構成するハブ１３と、車両１０内の主電動機（図示せず）以外の各種装置に制御用電源を供給する補助電源装置１４と、主電動機を制御するインバータ等の主電動機駆動装置１５と、乗客の乗降用の電動式ドアを開閉制御するためのドア駆動装置１６と、車内の冷暖房、送風用の空調装置１７と、車内照明用の照明装置１８と、車輪１９と、を備えている。なお、主電動機駆動装置１５の制御用電源は、主電動機の電源を適宜変換して供給される。また、２１は車両１０内の各装置間の通信用ケーブル、２２は隣接車両のハブ１３同士を接続する通信用ケーブルである。
図１において、ドア駆動装置１６、空調装置１７、照明装置１８は、いずれも複数設置されているものをそれぞれ１個のブロックによって包括的に図示してある。

次に、図２は、図１の補助電源装置１４による電源供給関係を示している。
図示するように、補助電源装置１４からは、電源用ケーブル２３を介して、運転台１１、車両情報処理装置１２、ハブ１３、ドア駆動装置１６、空調装置１７、照明装置１８に制御用の電源が供給されている。このように補助電源装置１４は各装置の共通の電源となっているため、補助電源装置１４の出力電圧、出力電流が低下または減少したり不安定になると、その影響は各装置に及んで動作に支障をきたす。

特に、各車両１０に複数設置されているドア駆動装置１６が同時にドアを開閉動作させると、ドアを一定に加速するための推力が一時に集中する。
図３は、ドア駆動装置１６の入力電流とドア速度との関係を示す図であり、ドアの開閉時には、ドア駆動装置１６の入力電流がステップ状に増加する。このため、複数のドア駆動装置１６を同時に動作させると、補助電源装置１４の給電能力としては非常に厳しい状況となり、ドア駆動装置１６やその他の装置の動作に異常が発生する。更に、例えばドアの取り付けに不具合があって摩擦抵抗が正常時よりも大きくなっている場合には、ドア駆動装置１６の入力電流が一層増加して補助電源装置１４の責務が増大し、電源電圧の低下等が顕著になる。

上記の点に鑑み、この実施形態では、以下の手順によりドア駆動装置１６及び補助電源装置１４の状態を監視することとした。
まず、図４は、本発明の第１実施例に係る異常監視動作を示すフローチャートであり、図１の車両情報処理装置１２によって実行される。この第１実施例は、ドア駆動装置１６の異常を検出するためのもので、請求項１に係る発明に相当する。

図４において、始めにドア駆動装置１６によってドアを開閉動作中か否かを判断する（ステップＳ１０）。ドアを開閉動作中であれば（Ｓ１０Ｙｅｓ）、ドア駆動装置１６の入力電圧が正常範囲内か否かを判断する(Ｓ１１)。
そして、ドア駆動装置１６の入力電圧が正常範囲内であれば（Ｓ１１Ｙｅｓ）、ドア駆動装置１６の入力電流が判定値以上か否かを判断する(Ｓ１２)。

ドア駆動装置１６の入力電流が判定値以上であれば（Ｓ１２Ｙｅｓ）、ドア駆動装置１６にとって過電流が流入していることになり、ドア駆動装置１６の異常判定カウンタを加算する（Ｓ１３）。また、入力電流が判定値未満であれば（Ｓ１２Ｎｏ）、異常なしと判断して異常判定カウンタをクリアする（Ｓ１４）。この場合の判定値は、ドア駆動装置１６を正常に動作させるために規定された入力電流の上限値である。

次いで、異常判定カウンタが設定値以上になったか否かを判断して（Ｓ１５）、設定値未満であれば終了し（Ｓ１５Ｎｏ）、設定値以上であれば（ドア駆動装置１６の入力電流が判定値以上である状態が設定回数以上、発生したら）ドア駆動装置１６に異常が発生していると判断して警報を発生する（Ｓ１５Ｙｅｓ，Ｓ１６）。この警報は車両情報処理装置１２または運転台１１においてディスプレイ表示やアラーム音を用いて行われる。
これにより、運転士等の乗務員は、ドア駆動装置１６の保守点検が必要であることを認識可能である。

この第１実施例によれば、例えば、ドアの取り付けの不具合により摩擦抵抗が正常時よりも大きくなっている場合のドア駆動装置１６の過電流状態を異常として検出することができ、ドアを含めたドア駆動装置１６の速やかな保守点検を促すことができる。

次に、図５は、本発明の第２実施例に係る異常監視動作を示すフローチャートであり、第１実施例と同様に車両情報処理装置１２によって実行される。この第２実施例は、補助電源装置１４の異常を検出するためのもので、請求項２に係る発明に相当する。

図５において、始めにドア駆動装置１６によってドアを開閉動作中か否かを判断する（ステップＳ２０）。ドアを開閉動作中であれば（Ｓ２０Ｙｅｓ）、ドア駆動装置１６の入力電圧が正常範囲外か否かを判断する(Ｓ２１)。
ここで、ドア駆動装置１６の入力電圧が正常範囲外（例えば電源電圧低下）であれば（Ｓ２１Ｙｅｓ）、補助電源装置１４に異常の可能性ありと判断し、続けてドア駆動装置１６の入力電流が判定値以下か否かを判断する(Ｓ２２)。

ドア駆動装置１６の入力電流が判定値以下であれば（Ｓ２２Ｙｅｓ）、補助電源装置１４に異常が発生していると判断でき、補助電源装置１４の異常判定カウンタを加算する（Ｓ２３）。また、ドア駆動装置１６の入力電流が判定値を超えていれば（Ｓ２２Ｎｏ）、補助電源装置１４には異常なしと判断して異常判定カウンタをクリアする（Ｓ２４）。この場合の判定値は、ドア駆動装置１６を正常に動作させるために規定された入力電流下限値である。

次いで、異常判定カウンタが設定値以上になったか否かを判断して（Ｓ２５）、設定値未満であれば終了し（Ｓ２５Ｎｏ）、設定値以上であれば（ドア駆動装置１６の入力電流が判定値以下である状態が設定回数以上、発生したら）補助電源装置１４に異常が発生していると判断して、第１実施例と同様に車両情報処理装置１２または運転台１１において警報を発生する（Ｓ２５Ｙｅｓ，Ｓ２６）。
これにより、運転士等の乗務員は、補助電源装置１４の保守点検が必要であることを認識可能である。

この第２実施例によれば、例えば、同一車両内の複数のドア駆動装置１６が同時にドアを開閉制御するような場合のドア駆動装置１６の入力電圧の低下及び入力電流の減少から、補助電源装置１４の出力コンデンサの容量低下や応答性低下等の異常を検出することができ、補助電源装置１４の速やかな保守点検を促すことができる。

なお、請求項１，２に記載するように、上記第１実施例または第２実施例において、車両情報処理装置１２は、補助電源装置１４の出力電圧を検出してドア駆動装置１６の入力電圧を推定し、かつ、補助電源装置１４の出力電流を検出してドア駆動装置１６の入力電流を推定する。
すなわち、ドア駆動装置１６の入力電圧と補助電源装置１４の出力電圧との間、ドア駆動装置１６の入力電流と補助電源装置１４の出力電流との間には、それぞれ所定の相関関係があるから、例えば補助電源装置１４の出力電圧及び出力電流に基づいてドア駆動装置１６の異常を監視することができる。

１０：鉄道車両
１１：運転台
１２：車両情報処理装置
１３：ハブ
１４：補助電源装置
１５：主電動機駆動装置
１６：ドア駆動装置
１７：空調装置
１８：照明装置
１９：車輪
２１，２２：通信用ケーブル
２３：電源用ケーブル

Claims

少なくとも車両駆動用の主電動機を除く車両内の各種装置に制御用電源を供給する補助電源装置と、乗降用の電動式ドアを開閉制御するドア駆動装置と、前記補助電源装置及びドア駆動装置を少なくとも含む車両内の各種装置の状態に関する情報を処理し、伝送する車両情報処理装置と、を備え、
前記車両情報処理装置は、
前記補助電源装置の出力電圧を検出して前記ドア駆動装置の入力電圧を推定し、かつ、前記補助電源装置の出力電流を検出して前記ドア駆動装置の入力電流を推定する推定手段を備え、
前記ドア駆動装置によるドアの開閉動作中に、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電圧が正常範囲内であり、かつ、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電流が判定値以上である状態が設定回数以上、発生したときに、前記ドア駆動装置に異常が発生したと判断して警報を発生する機能を有することを特徴とする鉄道車両用監視システム。
少なくとも車両駆動用の主電動機を除く車両内の各種装置に制御用電源を供給する補助電源装置と、乗降用の電動式ドアを開閉制御するドア駆動装置と、前記補助電源装置及びドア駆動装置を少なくとも含む車両内の各種装置の状態に関する情報を処理し、伝送する車両情報処理装置と、を備え、
前記車両情報処理装置は、
前記補助電源装置の出力電圧を検出して前記ドア駆動装置の入力電圧を推定し、かつ、前記補助電源装置の出力電流を検出して前記ドア駆動装置の入力電流を推定する推定手段を備え、
前記ドア駆動装置によるドアの開閉動作中に、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電圧が正常範囲外であり、かつ、前記推定手段により推定した前記ドア駆動装置の入力電流が判定値以下である状態が設定回数以上、発生したときに、前記補助電源装置に異常が発生したと判断して警報を発生する機能を有することを特徴とする鉄道車両用監視システム。