JP6293697B2 - 機器診断装置及び機器診断方法 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両等の一定の路線を走行する車両の機器状態を診断する装置及び方法に関する。

鉄道車両の機器診断装置として、鉄道車両機器の状態データを地上装置で蓄積し、蓄積された過去の状態データを活用して機器の異常を検出するものが広く知られている。

例えば特許文献１では、移動体に搭載する状態監視装置により機器の状態データを収集し、収集した状態データを地上装置に蓄積し、故障発生時に地上装置側で移動体から送信された故障情報と過去の故障情報との対比により異常診断を行い、異常診断結果と診断結果の信頼度を移動体に送信する装置が開示されている。

また、特許文献２では、鉄道車両により収集された状態データを小区間ごとに格納及び管理し、当該小区間ごとの複数の車両についての状態データを用いて車両の状態を集計及び分析することで、路線上の多数の地点に固定センサを設定することなく、固定センサを設置して網羅的に車両の状態を観測した場合と同様の効果を得ることを図った装置が提案されている。

特開２０１１−２０１３３６号公報 特開２００９−７８７６４号公報

機器の劣化診断を行うためには、機器の状態データを数年単位という長期間に亘り蓄積する必要があるため、状態データの蓄積量が膨大になるという問題点がある。

実際、特許文献１の装置では、地上装置で蓄積するデータを故障発生時の故障の種類及び状態データに限定しているところ、正常時の状態データも蓄積するならば膨大な蓄積容量が必要となる。

特許文献２の装置では、小区間に対して複数存在する車両動態値を集約することにより、蓄積量を削減する効果がある。しかし、サンプリング周期が短い鉄道車両機器の状態データを蓄積する場合には、車両動態値を集約するとデータの正確性を失う恐れがある。とはいえ、サンプリング周期が短い機器の状態データを常時蓄積すると、地上装置側のデータベースの蓄積量が膨大になってしまう。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたもので、車両の機器状態を診断するにあたり機器の状態データを効率よく蓄積することを目的とする。

本発明の第１の機器診断装置は、一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、移動体外の外部装置とを備え、内部装置は、移動体の移動中に、移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、外部装置は、機器ごとに、路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、計測地点の位置情報に紐付けられた計測部の計測結果と第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、状態データ蓄積部が蓄積した第２状態データを基に機器の劣化診断を行う劣化診断部と、を備え、観測地点設定部は、機器の負荷状態又は故障発生頻度の、移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき観測地点を設定する。
また、本発明の第２の機器診断装置は、一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、移動体外に設けられた外部装置と、路線上の地点で移動体に負荷を加える負荷装置と、を備え、内部装置は、移動体の移動中に、移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、外部装置は、機器毎に路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、計測地点の位置情報に紐付けられた計測部の計測結果である第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、状態データ蓄積部が蓄積した第２状態データを基に機器の劣化診断を行う劣化診断部と、を備え、観測地点設定部は、機器特性情報に基づく設定に優先して、負荷装置から負荷が加えられた地点を観測地点として設定する。
また、本発明の第３の機器診断装置は、一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、移動体外に設けられた外部装置とを備え、内部装置は、移動体の移動中に、移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、外部装置は、機器毎に路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、計測地点の位置情報に紐付けられた計測部の計測結果である第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、状態データ蓄積部が蓄積した第２状態データを基に機器の劣化診断を行う劣化診断部と、路線上の地点における気温、湿度、降水量および風速のうち少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報取得部と、を備え、観測地点設定部は、地上情報に基づき観測地点の設定数を変更する。

本発明の機器診断方法は、移動体に搭載された内部装置と、移動体外に設けられた外部装置とを用いた機器診断方法であって、移動体の一定の路線に沿った移動中に、内部装置が備える計測部により、移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測し、機器の負荷状態又は故障発生頻度の、移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき、路線上の特定の地点を観測地点として設定し、外部装置が備える状態データ蓄積部により、計測地点の位置情報に紐付けて記憶された計測の結果を示す第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積し、外部装置が備える劣化診断部により、第２状態データを基に機器の劣化診断を行う。

本発明の第１の機器診断装置では、観測地点設定部が機器ごとに路線上の特定の地点を観測地点として設定し、第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを状態データ蓄積部で蓄積し、劣化診断部が第２状態データを基に機器の劣化診断を行う。観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データが蓄積されることにより、蓄積量が削減される。また、観測地点は、機器の負荷状態又は故障発生頻度の、移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき機器ごとに設定されるので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、状態データ蓄積部には機器の状態データを効率よく蓄積される。
本発明の第２の機器診断装置において、観測地点設定部は、機器特性情報に基づく設定に優先して、負荷装置から負荷が加えられた地点を観測地点として設定する。従って、負荷が加わる特殊な状況の下での状態データを効率よく収集することができ、劣化診断精度が向上する。
本発明の第３の機器診断装置において、観測地点設定部は、地上情報に基づき観測地点の設定数を変更する。従って、地上情報によって機器の状態データの取得数に軽重をつけることが出来るので、例えば気温が高いときには空調機器の観測地点数を増やすことにより、高精度に劣化診断を行うことが出来る。

本発明の機器診断方法では、内部装置が備える計測部により、機器の負荷状態又は故障発生頻度の、移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき、路線上の特定の地点を観測地点として設定し、外部装置が備える状態データ蓄積部により、第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積し、外部装置が備える劣化診断部により、第２状態データを基に機器の劣化診断を行う。観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データが蓄積されることにより、蓄積量が削減される。また、観測地点は機器の負荷状態又は故障発生頻度の、移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき、設定されるので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、機器の状態データを効率よく蓄積することができる。

実施の形態１における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態１における観測地点算出部の観測地点算出処理を示すフローチャートである。 観測地点データベースのデータ構造を示す図である。 実施の形態１における劣化診断データベースのデータ構造を示す図である。 実施の形態２における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態２における観測地点データベース作成装置の構成図である。 実施の形態３における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態４における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態４における劣化診断データベースのデータ構造を示す図である。 実施の形態５における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態５における劣化診断データベースのデータ構造を示す図である。 実施の形態５における観測地点データベース作成装置の構成図である。 実施の形態５における観測地点算出部の観測地点算出処理を示すフローチャートである。 実施の形態６における鉄道メンテナンス装置の構成図である。 実施の形態６における観測地点算出部による観測地点算出処理を示すフローチャートである。

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る機器診断装置である、鉄道メンテナンス装置１００の構成図である。図１において鉄道メンテナンス装置１００は、列車に搭載される車上装置１０１と、地上装置１１１とを備えて構成される。

車上装置１０１は、計測装置１０２、状態監視装置１０３、状態データ記憶部１０４、モニタ１０５及び通信装置１０６を備える。計測装置１０２は、車上装置１０１が搭載された列車に備わる各種機器の状態を計測する。計測装置１０２が計測した機器の状態は、状態データとして状態監視装置１０３に送られる。状態監視装置１０３は、計測装置１０２から状態データを収集し、当該状態データを状態データ記憶部１０４に格納すると共に、通信装置１０６に送る。モニタ１０５は、例えばタッチパネルであり、状態データ記憶部１０４で記憶した状態データを車両の運転士に表示すると共に、運転士からの入力を受け付ける。通信装置１０６は、状態監視装置１０３と接続され、地上装置１１１に状態データを送信する。

本明細書では、列車に備わる機器のメンテナンスを行う鉄道メンテナンス装置を例に機器診断装置を説明する。しかし、本発明の機器診断装置は、バス、路面電車及びモノレール等、所定の路線を走行する列車以外の移動体に搭載された機器のメンテナンスにも適用可能である。以下、本明細書において、車上装置１０１が搭載される列車を単に「列車」と呼び、当該列車に備わる診断対象の機器を単に「機器」と呼び、機器の状態データを単に「状態データ」と呼ぶ。

地上装置１１１は、例えば列車を運行する鉄道会社の管理センターに配置され、各路線を走行する列車に搭載された車上装置１０１から状態データを収集し、管理する。地上装置１１１は、通信装置１１２、状態データ一時保存部１１３、機器特性データベース１１４、観測地点設定ファイル１１５、観測地点算出部１１６、観測地点データベース１１７、データベース格納部１１８、劣化診断データベース１１９、モニタ１２０及び劣化診断部１２１を備える。通信装置１１２は、車上装置１０１から状態データを受信する。通信装置１１２が受信した状態データは、状態データ一時保存部１１３に一時的に格納される。機器特性データベース１１４には、機器の地点ごとの特性を示す特性データが格納されている。観測地点設定ファイル１１５には、観測地点の設定条件が機器毎に記載されている。観測地点算出部１１６は、機器特性データベース１１４の特性データ及び観測地点設定ファイルを基に、状態データを蓄積すべき地点を観測地点として算出し、観測地点に関するデータ（観測地点データ）を観測地点データベースに記憶する。データベース格納部１１８は、状態データ一時保存部１１３に格納された状態データ（第１状態データ）のうち、観測地点に対応する状態データ（第２状態データ）のみを劣化診断データベース１１９に蓄積する。劣化診断部１２１は、劣化診断データベース１１９に蓄積された状態データを基に機器の劣化診断を行い、診断結果をモニタ１２０に表示する。

図１を用いて、鉄道メンテナンス装置１００による劣化診断処理と、当該劣化診断処理におけるデータの流れを説明する。計測装置１０２は、列車に搭載された機器が備えるセンサの状態を状態データとして取得する装置である。機器の一例は、ブレーキ又は空調装置であり、状態データの一例は、ブレーキシリンダの圧力データ又は列車の車内温度のデータである。計測装置１０２は、列車内のネットワークを介して、周期的に（例えば１００ｍｓｅｃの周期で）状態データを状態監視装置１０３に送信する。

状態監視装置１０３は、計測装置１０２から送られた状態データをモニタ１０５に表示する。状態データ記憶部１０４は、状態監視装置１０３が収集した状態データに位置情報を含めて記憶する。すなわち、ここでの位置情報は、例えば路線における特定位置（例えば始発駅）からの距離で示される。あるいは、衛星測位システムにより取得した座標値を位置情報に用いてもよい。

状態データ記憶部１０４が記憶する状態データは、データフロー１０８を介して地上装置１１１に送付される。ここでデータフロー１０８は、通信装置１０６及び通信装置１１２の間で定期的に状態データを移動するフローである。通信装置１０６及び通信装置１１２が大容量通信可能な無線装置であれば、リアルタイムに状態データを地上装置１１１に送付してもよい。また、データフロー１０８は、通信装置１０６，１１２を用いずに、記憶媒体を介して保守員が点検時にデータを移動することにより実現してもよい。また、通信装置１０６，１１２を近距離無線または有線ネットワークにより構成し、列車が車庫に入庫したタイミングで車庫に配置された地上装置１１１にデータを移動することにより実現してもよい。

状態データ一時保存部１１３は、データフロー１０８を介して車上装置１０１から受信した状態データ（第１状態データ）を一時的に格納する。データベース格納部１１８により劣化診断データベース１１９に状態データの一部（第２状態データ）が格納されると、状態データ一時保存部１１３に保存した状態データ（第１状態データ）は不要となるため、圧縮して外部の記憶媒体に保管するか破棄する等の処理が行われる。

機器特性データベース１１４は、機器の負荷状態又は故障発生頻度などの機器特性の、車両の路線上の位置による変化を示す機器特性情報を保存したデータベースである。負荷状態は、線路のカーブ等の情報や、粉塵、海の近傍の塩害の多い場所等の地域特性等から判断する。また、過去の状態データを基に機器の温度が高い地域等を負荷が大きい位置として追加してもよい。

鉄道では、毎日同一の線路上を多数の車両が走行するため、車両間で機器毎に負荷のかかる位置が類似することが多い。ブレーキを例にすると、カーブの手前でブレーキをかけるため、コーナーのきつい地点の手前ではブレーキシリンダの圧力が大きくなるという特性がある。この場合、機器特性データベース１１４には、ブレーキシリンダの圧力の平均値を位置情報に紐付けて格納しておく。空調装置を例にすると、特定の駅間において乗車人数が多く、それによってエアコンの負荷が高くなるという特性がある。この場合、機器特性データベース１１４には、乗車率の平均値を位置情報に紐付けて格納しておく。また、過去の位置情報に基づいた機器ごとの故障発生頻度を機器特性データベース１１４に格納しておいてもよい。このように、機器特性データベース１１４は、位置情報と機器特性との関係を示したデータベースである。

観測地点設定ファイル１１５には、観測地点の設定条件が機器毎に記載される。観測地点の設定条件は、観測地点数及び観測地点間最小距離間隔である。観測地点間最小距離間隔を定めることにより、観測地点が特定の位置に集中することが避けられる。

観測地点算出部１１６は、機器特性データベース１１４と観測地点設定ファイル１１５を参照し、これらに基づき観測地点を算出し、算出した観測地点の情報を観測地点データベース１１７に格納する。

＜Ａ−２．動作＞
図２は、観測地点算出部１１６による観測地点算出処理を示すフローチャートである。以下、図２に沿って観測地点算出処理を説明する。

まず、観測地点設定ファイル１１５を読み込む（ステップＳ２０１）。そして、メンテナンス対象の機器を一つ選択し、選択した機器の観測地点設定条件、すなわち観測地点数Ｎ及び観測地点間最小距離間隔ｄ０を観測地点設定ファイルから読み込む（ステップＳ２０２）。

次に、初期化処理として観測地点の設定数ｉを０とする（ステップＳ２０３）。そして、機器特性データベース１１４を参照し、観測地点として未だ設定していない地点の中から、機器特性が最大となる地点を観測地点として取得する（ステップＳ２０４）。例えば、負荷状態が最大となる観測地点若しくは故障発生頻度が最大となる観測地点を取得する。

その後、ステップＳ２０４で求めた観測地点と他の観測地点、すなわち観測地点データベース１１７に位置情報を格納済みの観測地点との距離間隔の最小値ｄを算出する（ステップＳ２０５）。ここで、観測地点データベース１１７に位置情報を格納済みの観測地点が無ければ、ｄ＝∞である。そして、最小値ｄと観測地点間最小距離間隔ｄ０とを比較し、ｄ≧ｄ０であればステップＳ２０７に移行し、ｄ＜ｄ０であればステップＳ２０４に戻る。

ステップＳ２０７では、ステップＳ２０４で取得した観測地点の位置情報を観測地点データベース１１７に格納する。その後、観測地点の設定数ｉを１増加させ（ステップＳ２０８）、観測地点の設定数ｉと観測地点設定ファイル１１５から読み込んだ観測地点数Ｎとを比較する（ステップＳ２０９）。ｉ＜ＮであればステップＳ２０４に戻り、ｉ≧Ｎであれば処理を終了する。

こうして、観測地点データベース１１７には観測地点間最小距離間隔ｄ０を満たすＮ個の観測地点が格納される。

図３は、観測地点データベース１１７のデータ構造を示している。観測地点データベース１１７では、機器ごとに観測地点の位置情報を含む観測地点データを管理している。観測地点データは、機器名、観測地点数Ｎ、観測地点１〜Ｎの位置情報、１つの観測地点で記録するデータの種類の数Ｍ、及びデータ名称１〜Ｍを含む。図３の例では、全ての観測地点で同一のデータを記録するものとする。

データベース格納部１１８は、状態データ一時保存部１１３が保存する状態データ（第１状態データ）のうち、観測地点データベース１１７に格納された機器ごとの観測地点に関する状態データ（第２状態データ）を抜き出し、劣化診断データベース１１９に格納する。ここで、観測地点に関する状態データは、まずは観測地点と一致する位置の状態データであるが、その他、観測地点と一致する位置を起点とした前後の一定サンプリング周期の状態データを含んでも良い。観測地点の前後の地点の状態データを観測地点の状態データと併せて劣化診断データベース１１９に格納することにより、特にブレーキ等、サンプリング周期が短い制御系の機器に対して精度の高い診断を行うことが可能となる。すなわち、データベース格納部１１８は、第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報を有する第２状態データを抽出する。

図４は、劣化診断データベース１１９のデータ構造を示している。劣化診断データベース１１９は、劣化分析データ１１９１と個別状態データ１１９２とを備えて構成される。劣化分析データ１１９１は、機器と位置情報が同一である状態データを管理するためのデータであり、個別状態データ４０２へのポインタを格納している。個別状態データ１１９２は、データの作成元を区別するための状態データヘッダ、状態データ記憶日時、状態データ群から構成される。状態データヘッダは、データ作成元の列車及び機器を識別するための識別子を持つ。これらの識別子をキーとすることで、特定の列車の機器の状態データのみを抽出することが可能である。状態データ群は、データの記録日時、データ名称、値により構成され、複数の状態データが格納される。

劣化診断部１２１は、劣化診断データベース１１９を参照し、公知の統計的手法により劣化診断を行う。その劣化診断結果は、モニタ１２０に表示される。例えば、列車の機器Ａの状態データを新規に取得した場合は、同じ位置情報を持つ過去の同一種類の機器の状態データと比較することで、劣化の有無を診断することが可能である。また、複数の列車の同一機器間で同じ位置情報を持つ状態データを比較することで、列車間の差異を抽出し、劣化の有無を診断することも可能である。

＜Ａ−３．効果＞
実施の形態１に係る鉄道メンテナンス装置１００（機器診断装置）は、一定の路線に沿って移動する車両（移動体）に搭載された車上装置１０１（内部装置）と、移動体外に設けられた地上装置１１１（外部装置）とを備え、車上装置１０１は、車両の移動中に、車両に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測装置１０２（計測部）を備え、地上装置１１１は、機器ごとに路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点算出部１１６（観測地点設定部）と、計測地点の位置情報に紐付けられた計測装置１０２の計測結果である第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する劣化診断データベース１１９（状態データ蓄積部）と、劣化診断データベース１１９が蓄積した第２状態データを基に機器の劣化診断を行う劣化診断部１２１と、を備える。観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データが蓄積されることにより、蓄積量が削減される。また、観測地点は機器ごとに設定されるので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、状態データ蓄積部には機器の状態データを効率よく蓄積される。

また、観測地点算出部１１６（観測地点設定部）は、機器の負荷状態又は故障発生頻度の、車両（移動体）の路線上の位置による変化を示す機器特性データベース１１４（機器特性情報）に基づき観測地点を設定するので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、状態データ蓄積部には機器の状態データを効率よく蓄積される。

また、鉄道メンテナンス装置１００（機器診断装置）によれば、地上装置１１１（外部装置）は、第１状態データから第２状態データを抽出するデータベース格納部１１８（状態データ抽出部）を備え、劣化診断データベース１１９（状態データ蓄積部）は、データベース格納部１１８が抽出した第２状態データを蓄積する。このように、地上装置側で第１状態データから第２状態データを抽出するため、車上装置１０１（内部装置）側は第１状態データをそのまま地上装置１１１に送信すればよく、構成を簡略化できる。

実施の形態１に係る機器診断方法では、車両（移動体）の一定の路線に沿った移動中に、車両に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測し、機器ごとに、路線上の特定の地点を観測地点として設定し、計測地点の位置情報に紐付けて記憶された計測の結果を示す第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積し、第２状態データを基に機器の劣化診断を行う。観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データが蓄積されることにより、蓄積量が削減される。また、観測地点は機器特性情報に基づき設定されるので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、機器の状態データを効率よく蓄積することができる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
実施の形態２では、観測地点データベース１１７を作成するための構成を地上装置１１１と別の構成とする。

＜Ｂ−１．構成＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る機器診断装置である、鉄道メンテナンス装置２００の構成図である。鉄道メンテナンス装置２００は、車上装置１０１、地上装置２１１及び観測地点データベース作成装置２２１を備える。車上装置１０１は実施の形態１と同様である。

地上装置２１１は、通信装置１１２、状態データ一時保存部１１３、観測地点データベース１１７Ｂ、データベース格納部１１８、劣化診断データベース１１９、モニタ１２０及び劣化診断部１２１を備える。観測地点データベース１１７Ｂは、後述する観測地点データベース作成装置２２１の観測地点データベース２１７Ａと同期する。通信装置１１２、状態データ一時保存部１１３、データベース格納部１１８、劣化診断データベース１１９、モニタ１２０及び劣化診断部１２１は実施の形態１と同様である。

図６は、観測地点データベース作成装置２２１の構成図である。観測地点データベース作成装置２２１は、機器特性データベース２１４、観測地点設定ファイル２１５、観測地点算出部２１６及び観測地点データベース２１７Ａを備えている。機器特性データベース２１４、観測地点設定ファイル２１５、観測地点算出部２１６及び観測地点データベース２１７Ａの構成及び動作は、実施の形態１の地上装置１１１における機器特性データベース１１４、観測地点設定ファイル１１５、観測地点算出部１１６及び観測地点データベース１１７と同様である。

＜Ｂ−２．効果＞
実施の形態２に係る鉄道メンテナンス装置２００（機器診断装置）は、一定の路線に沿って移動する車両（移動体）に搭載された車上装置１０１（内部装置）と、車両外に設けられた外部装置としての観測地点データベース作成装置２２１及び地上装置２２１とを備え、車上装置１０１は、車両の移動中に、車両に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測装置１０２（計測部）を備え、地上装置は、機器ごとに路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点算出部２１６（観測地点設定部）と、計測地点の位置情報に紐付けられた計測装置１０２の計測結果である第１状態データのうち、観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する劣化診断データベース１１９（状態データ蓄積部）と、劣化診断データベース１１９が蓄積した第２状態データを基に機器の劣化診断を行う劣化診断部１２１と、を備える。観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データが蓄積されることにより、蓄積量が削減される。また、観測地点は機器ごとに設定されるので、機器の診断に必要なデータが第２状態データとなり、診断精度の低下が避けられる。すなわち、状態データ蓄積部には機器の状態データを効率よく蓄積される。

＜Ｃ．実施の形態３＞
実施の形態３では、車上装置側で状態データの絞り込みを行う。

＜Ｃ−１．構成＞
図７は、本発明の実施の形態３に係る機器診断装置である、鉄道メンテナンス装置３００の構成を示している。鉄道メンテナンス装置３００は、車上装置３０１、地上装置３１１及び観測地点データベース作成装置２２１を備える。観測地点データベース作成装置２２１の構成は実施の形態２と同様である。

車上装置３０１は、実施の形態１の車上装置１０１の構成に加えて、観測地点指定部３０２及び観測地点データベース３１７Ｂを備える。観測地点指定部３０２は、観測地点データベース作成装置２２１の観測地点データベース２１７Ａに同期する。

地上装置３１１は、通信装置１１２、データベース格納部３１８、劣化診断データベース１１９、モニタ１２０及び劣化診断部１２１を備える。通信装置１１２、劣化診断データベース１１９、モニタ１２０及び劣化診断部１２１は実施の形態２と同様である。

実施の形態２では、地上装置２１１においてデータベース格納部１１８が状態データを劣化診断データベース１１９に格納する際に、観測地点データベース１１７Ｂを参照して状態データの絞り込みを行っていた。これに対して本実施の形態では、車上装置３０１において状態監視装置１０３が状態データ記憶部１０４に状態データを格納する際に、同様の絞り込みを行う。以下に詳細を説明する。

＜Ｃ−２．動作＞
車上装置３０１の動作を説明する。観測地点指定部３０２は、観測地点データベース３１７Ｂを参照し、機器ごとの観測地点及び観測地点で記録するデータ名称を状態監視装置１０３に通知する。観測地点は車両の走行中に変化しないので、本処理は、状態監視装置１０３の初期化時に一度だけ実施すればよい。状態監視装置１０３は、計測装置１０２から送られた状態データのうち、観測地点指定部３０２により指定された機器ごとの観測地点に関する状態データを抜き出し、位置情報を付加して状態データ記憶部１０４に格納する。

状態データを地上装置３１１に送信するデータフロー１０８は、実施の形態１と同じである。

次に、地上装置３１１の動作を説明する。データベース格納部３１８は、通信装置１１２から受信した状態データを劣化診断データベース１１９に格納する。その他の装置の役割は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

＜Ｃ−３．変形例＞
観測地点データベース３１７Ｂは、観測地点データベース作成装置２２１で作成された観測地点データベース１１７Ａに同期しており、機器毎の観測地点の位置情報が格納されている。検修員がモニタ１０５を介して機器ごとの観測地点を指定し、観測地点データベース３１７Ｂを更新できるようにしても良い。

また、観測地点の位置情報は、データベースの他、プログラムまたは設定ファイルとして車上装置３０１上に保存されていても良い。

＜Ｃ−４．効果＞
実施の形態３に係る鉄道メンテナンス装置３００（機器診断装置）において、車上装置３０１（内部装置）は、第１状態データから第２状態データを抽出する状態監視装置１０３（状態データ抽出部）を備え、劣化診断データベース１１９（状態データ蓄積部）は、状態監視装置１０３が抽出した第２状態データを蓄積する。このように、車上装置３０１側で第２状態データを抽出することで、車上装置３０１から地上装置３１１（外部装置）への通信量を削減できる。そのため、車上装置３０１及び地上装置３１１の間の通信速度が高速でなくても、車上装置３０１から地上装置３１１へ第２状態データを送信し、地上装置３１１で第２状態データに基づき機器の劣化診断を行うことができる。

＜Ｄ．実施の形態４＞
本実施の形態では、機器の劣化に関連する地上情報を状態データに紐付けて蓄積し、劣化診断に用いる。

＜Ｄ−１．構成＞
図８は、本発明の実施の形態４に係る機器診断装置である、鉄道メンテナンス装置４００の構成を示している。鉄道メンテナンス装置４００は、車上装置１０１、地上装置４１１及び観測地点データベース作成装置２２１を備えている。

地上装置４１１は、実施の形態２の地上装置２１１の構成に加えて、地上情報取得部４１２及び地上情報データベース４１３を備え、データベース格納部１１８及び劣化診断データベース１１９に代えてデータベース格納部４１８及び劣化診断データベース４１９を備えている。鉄道メンテナンス装置４００の他の構成については、実施の形態２と同様であるため説明を省略する。

地上情報取得部４１２は、気温、湿度、降水量又は風速の情報等、機器の劣化に関連する地上情報を取得し、当該地上情報を地上情報データベース４１３に格納する。地上情報取得部４１２は、例えばインターネット等を介して、線路上の各地点から最も距離の近い地上の定点観測データから各地点の地上情報を取得する。例えば、線路上の地点Ａから最も距離の近い地上の定点観測データから取得した地上情報を、地点Ａの地上情報とする。なお、線路付近に温度、湿度等の計測装置を持ち、独自のデータベースを自身で保持している場合は、当該データベースを参照して地上情報を取得してもよい。

データベース格納部４１８は、状態データ一時保存部１１３が保存する状態データのうち、観測地点データベース１１７Ｂに格納された機器ごとの観測地点に関する状態データを抜き出す。さらに、観測地点データベース１１７Ｂで指定された機器ごとの観測地点の地上情報を地上情報データベース４１３から取得し、状態データ一時保存部１１３から抜き出した状態データに地上情報を付加して、劣化診断データベース４１９に格納する。

図９は、実施の形態４における劣化診断データベース４１９の構造を示している。劣化診断データベース４１９は、劣化分析データ４１９１と個別状態データ１１９２とを備えている。個別状態データ１１９２は実施の形態２と同様である。

劣化分析データ４１９１は、実施の形態２の劣化診断データベース１１９における劣化分析データ１１９１に加えて地上情報４１９２を含んでいる。

劣化診断データベース４１９は地上情報４１９２を含んでいるので、劣化診断部１２１は、地上情報４１９２が同一又は類似の状態データのみを比較対象として絞り込むことにより、高精度に劣化診断を行うことができる。例えば、空調機器の劣化診断を行う場合には、過去の空調機器の状態データの中から、位置情報が同一かつ地上情報（気温又は湿度）が類似するものを絞り込んで比較対象とすることにより、類似する空調負荷の下での状態データを比較することができるため、高精度に劣化診断を行える。

＜Ｄ−２．効果＞
実施の形態４に係る鉄道メンテナンス装置４００（機器診断装置）において、地上装置４１１（外部装置）は、路線上の地点における気温、湿度、降水量、風速の少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報取得部４１２を備え、劣化診断データベース４１９（状態データ蓄積部）は、第２状態データに、その観測地点に対応する地点の地上情報を紐付けて蓄積する。従って、地上情報が同一又は類似の状態データ同士を比較することにより、劣化診断精度を高めることができる。

＜Ｅ．実施の形態５＞
本実施の形態では、通常運転時の状態データだけでなく、負荷試験時の状態データをも用いて機器の劣化診断を行う。

＜Ｅ−１．構成＞
図１０は、本発明の実施の形態５に係る機器診断装置である、鉄道メンテナンス装置５００の構成図である。鉄道メンテナンス装置５００は、車上装置１０１、地上装置５１１、観測地点データベース作成装置５２１及び負荷装置５０１を備える。すなわち、鉄道メンテナンス装置５００は、実施の形態２に係る鉄道メンテナンス装置２００の構成を変形して負荷装置５０１を加えたものである。

地上装置５１１は、劣化診断データベース１１９に代えて劣化診断データベース５１９を備える点以外は、実施の形態２の地上装置２１１と同様である。

負荷装置５０１は、線路上のある観測地点に設けられ、ノイズ等の負荷を列車に加える。

これにより、車上装置１０１の計測装置１０２は負荷が加えられた状態での、機器の状態データを収集する。このように負荷試験を行うことで不具合を起こす状況が限定された機器の状態データを収集することが可能となる。

図１１は、実施の形態５における劣化診断データベース５１９のデータ構造を示している。劣化診断データベース５１９は、劣化分析データ５１９１と個別状態データ１１９２とを備えている。個別状態データ１１９２は実施の形態２と同様である。

劣化分析データ５１９１は、実施の形態２の劣化診断データベース１１９における劣化分析データ１１９１に加えて負荷情報５１９２を含んでいる。負荷情報５１９２には、負荷試験の種類（ノイズ等）と負荷の強度が格納される。

図１２は、観測地点データベース作成装置５２１の構成図である。観測地点データベース作成装置５２１は、実施の形態２の観測地点データベース作成装置２２１の構成に、負荷情報データベース５２２を追加したものである。負荷情報データベース５２２には、負荷装置５０１の位置情報及び負荷情報等が格納されている。負荷情報は、負荷の種類や強さ等の情報である。

＜Ｅ−２．動作＞
図１３は、観測地点データベース作成装置５２１の観測地点算出部２１６による観測地点算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ１３０１〜Ｓ１３０３は、実施の形態１で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２０３と同様である。ステップＳ１３０３の後、負荷情報データベース５２２を読み込む（ステップＳ１３０４）。負荷情報データベース５２２に未取得の負荷装置５０１の位置情報があれば（ステップＳ１３０５：ＹＥＳ）、当該負荷装置５０１の位置を観測地点とし、その位置情報を負荷情報と併せて観測地点データベースに格納する（ステップＳ１３０９）。負荷情報データベース５２２に未取得の負荷装置５０１の位置情報がなければ（ステップＳ１３０５：ＮＯ）、ステップＳ１３０６に移行する。

ステップＳ１３０６以降では、実施の形態１と同様に、機器特性データベース２１４及び観測地点設定ファイル２１５から観測地点を取得し、観測地点データベースに格納する（ステップＳ１３０９）。その詳細は、実施の形態１のステップＳ２０４〜Ｓ２０９で既に説明しているので、ここでの説明は省略する。

すなわち、観測地点算出部１２０３は、負荷装置５０１の位置を優先的に観測地点として取得し、その後、機器特性が最大となる観測地点を取得する。

このように、実施の形態５の鉄道メンテナンス装置５００では、列車に負荷をかけた位置の状態データを収集して劣化診断に用いることで、列車に負荷をかけた際の機器の劣化診断を高精度に行うことができる。

＜Ｅ−３．変形例＞
なお、負荷装置５０１は、車上の計測装置１０２に搭載してもよい。また、走行制御等安全性に関わる機器については、通常運転時ではなく、回送走行時に安全に支障のない量の負荷をかける等の方法で状態データを収集することが可能である。

図１０において、観測地点データベース作成装置５２１は、地上装置２１１とは別装置として示したが、地上装置２１１の構成であっても良い。

また、鉄道メンテナンス装置５００は、実施の形態２に係る鉄道メンテナンス装置２００の構成を変形して負荷装置５０１を加えたものとして説明したが、実施の形態１，３，４に係る鉄道メンテナンス装置１００，３００，４００の構成を変形して負荷装置５０１を加えることも可能である。

＜Ｅ−４．効果＞
実施の形態５に係る鉄道メンテナンス装置５００（機器診断装置）は、路線上の地点で車両（移動体）に負荷を加える負荷装置５０１をさらに備え、観測地点設定部は、機器特性に基づく設定に優先して、負荷装置から負荷が加えられた地点を観測地点として設定する。従って、負荷が加わる特殊な状況の下での状態データを効率よく収集することができ、劣化診断精度が向上する。

＜Ｆ．実施の形態６＞
本実施の形態では、劣化に影響を及ぼす地上情報を考慮し、地上情報が境界値を超えた時に観測地点の設定条件を動的に変更する。

＜Ｆ−１．構成＞
図１４は、実施の形態６に係る鉄道メンテナンス装置６００の構成図である。鉄道メンテナンス装置６００は、車上装置１０１、地上装置２１１及び観測地点データベース作成装置６２１を備える。車上装置１０１及び地上装置２１１は実施の形態２に係る鉄道メンテナンス装置２００と同様であるため、説明を省略する。

観測地点データベース作成装置６２１は、実施の形態２の観測地点データベース作成装置２２１の構成に加えて地上情報データベース６１３を備えている。

地上情報データベース６１３は、特定の観測地点の範囲における地上情報（気温、湿度、降水量、風速等）の代表値を格納している。

観測地点設定ファイル２１５には、観測地点設定条件及びその変更情報が機器毎に記載されている。観測地点設定条件は、観測地点数及び観測地点間最小距離間隔を含み、その変更情報は、地上情報の種類、地上情報の境界値ＧＴ、地上情報が境界値を超えた時の観測地点数、及び地上情報が境界値を超えた時の観測地点間最小距離間隔を含む。例えば、空調機器の場合、観測地点設定条件として観測地点数を「５」、観測地点間最小距離間隔を「１００ｍ」、その変更情報として、地上情報の種類を「気温」、地上情報の境界値を「３０度」、地上情報が境界値を超えた時の観測地点数を「１０」、地上情報が境界値を超えた時の観測地点間最小距離間隔を「５０ｍ」とする。

観測地点算出部６１６は、機器特性データベース２１４を参照し、機器特性が大きい地点を観測地点として抽出する。観測地点の抽出にあたっては、観測地点設定ファイル２１５に記載された抽出条件に従う。さらに、地上情報が境界値を超えた場合には、観測地点設定ファイル２１５に記載された抽出条件を変更し、変更後の抽出条件に従って観測地点を抽出する。

＜Ｆ−２．動作＞
図１５は、観測地点算出部６１６による観測地点算出処理を示すフローチャートである。以下、図１５に沿って観測地点算出部６１６による観測地点算出処理を説明する。最初のステップＳ１５０１は、図２のステップＳ２０１と同様である。ステップＳ１５０１の後、観測地点設定ファイルから観測地点の設定条件と、当該設定条件の変更情報を読み込む（ステップＳ１５０２）。

次に、地上情報データベースを読み込んで、地上情報の代表値Ｇｒを取得する（ステップＳ１５０３）。ここで取得する地上情報は、状態データを取得する特定の区間における代表値である。例えば、駅Ａと駅Ｂの間でＮ個の観測地点を設定する処理を行う場合は、駅Ａと駅Ｂの間の地上情報の代表値を取得する。

その後、ステップＳ１５０３で取得した地上情報の代表値ＧｒをステップＳ１５０２で取得した境界値Ｇｔと比較し、Ｇｒ＞Ｇｔであれば（ステップＳ１５０４：ＹＥＳ）、観測地点設定条件を変更する（ステップＳ１５０５）。具体的には、ステップＳ１５０２で取得した観測地点設定条件の変更情報に従い、観測地点数及び観測地点間最小間隔を変更する。Ｇｒ≦Ｇｔであれば（ステップＳ１５０４：ＹＥＳ）、観測地点設定条件を変更せずステップＳ１５０６に移行する。

ステップＳ１５０６〜Ｓ１５１２の処理は、図２のステップＳ２０３〜Ｓ２０９と同様であるため、説明を省略する。

以上の処理により、観測地点算出部６１６は、地上情報に応じて観測地点の設定条件を変更し、観測地点を設定する。従って、例えば温度による負荷の受けやすい空調機器に対しては、地上情報データベースから取得した気温が３０度を超えた場合に、観測地点数を２倍、観測地点間最小距離間隔を１／２にすることにより、重点的に空調機器の状態を観測することが出来る。従って、高精度に劣化診断を行うことが出来る。

＜Ｆ−３．効果＞
実施の形態５に係る鉄道メンテナンス装置５００（機器診断装置）において、外部装置である観測地点データベース作成装置６２１は、路線上の地点における気温、湿度、降水量、風速の少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報データベース６１３（地上情報取得部）を備え、観測地点算出部６１６（観測地点設定部）は、地上情報に基づき観測地点の設定数を変更する。従って、地上情報によって機器の状態データの取得数に軽重をつけることが出来るので、例えば気温が高いときには空調機器の観測地点数を増やすことにより、高精度に劣化診断を行うことが出来る。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１００，２００，３００，４００，５００，６００ 鉄道メンテナンス装置、１０１，３０１ 車上装置、１０２ 計測装置、１０３ 状態監視装置、１０４ 状態データ記憶部、１０５，１２０ モニタ、１０６，１１２ 通信装置、１０７ 状態データ、１０８ データフロー、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１ 地上装置、１１４，２１４ 機器特性データベース、１１５，２１５ 観測地点設定ファイル、１１６，２１６，６１６，１２０３ 観測地点算出部、１１７，１１７Ａ，１１７Ｂ，２１７Ａ，３１７Ｂ 観測地点データベース、１１８，３１８，４１８ データベース格納部、１１９，４１９，５１９ 劣化診断データベース、１２１ 劣化診断部、２２１，５２１，６２１ 観測地点データベース作成装置、３０２ 観測地点指定部、４０１，１１９１，４１９１，５１９１ 劣化分析データ、４０２，１１９２ 個別状態データ、４１２ 地上情報取得部、４１３，６１３ 地上情報データベース、５０１ 負荷装置、５２２ 負荷情報データベース、４１９２ 地上情報、５１９２ 負荷情報。

Claims (9)

1. 一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、前記移動体外に設けられた外部装置とを備え、
   前記内部装置は、前記移動体の移動中に、前記移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、
   前記外部装置は、
   前記機器毎に前記路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、
   前記計測地点の位置情報に紐付けられた前記計測部の計測結果である第１状態データのうち、前記観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、
   前記状態データ蓄積部が蓄積した前記第２状態データを基に前記機器の劣化診断を行う劣化診断部と、を備え、
   前記観測地点設定部は、前記機器の負荷状態又は故障発生頻度の、前記移動体の前記路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき前記観測地点を設定する、
   機器診断装置。
2. 前記外部装置は、前記第１状態データから前記第２状態データを抽出する状態データ抽出部をさらに備え、
   前記状態データ蓄積部は、前記状態データ抽出部が抽出した前記第２状態データを蓄積する、
   請求項１に記載の機器診断装置。
3. 前記内部装置は、前記第１状態データから前記第２状態データを抽出する状態データ抽出部をさらに備え、
   前記状態データ蓄積部は、前記状態データ抽出部が抽出した前記第２状態データを蓄積する、
   請求項１に記載の機器診断装置。
4. 前記外部装置は、前記路線上の地点における気温、湿度、降水量および風速のうち少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報取得部を備え、
   前記状態データ蓄積部は、前記第２状態データに、前記観測地点に対応する地点の前記地上情報を紐付けて蓄積する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の機器診断装置。
5. 前記路線上の地点で前記移動体に負荷を加える負荷装置をさらに備え、
   前記観測地点設定部は、前記機器特性情報に基づく設定に優先して、前記負荷装置から負荷が加えられた地点を前記観測地点として設定する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の機器診断装置。
6. 前記外部装置は、前記路線上の地点における気温、湿度、降水量および風速のうち少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報取得部を備え、
   前記観測地点設定部は、前記地上情報に基づき前記観測地点の設定数を変更する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の機器診断装置。
7. 一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、前記移動体外に設けられた外部装置と、前記路線上の地点で前記移動体に負荷を加える負荷装置と、を備え、
   前記内部装置は、前記移動体の移動中に、前記移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、
   前記外部装置は、
   前記機器毎に前記路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、
   前記計測地点の位置情報に紐付けられた前記計測部の計測結果である第１状態データのうち、前記観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、
   前記状態データ蓄積部が蓄積した前記第２状態データを基に前記機器の劣化診断を行う劣化診断部と、を備え、
   前記観測地点設定部は、前記機器の負荷状態又は故障発生頻度の、前記移動体の前記路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づく設定に優先して、前記負荷装置から負荷が加えられた地点を前記観測地点として設定する、
   機器診断装置。
8. 一定の路線に沿って移動する移動体に搭載された内部装置と、前記移動体外に設けられた外部装置とを備え、
   前記内部装置は、前記移動体の移動中に、前記移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測する計測部を備え、
   前記外部装置は、
   前記機器毎に前記路線上の特定の地点を観測地点として設定する観測地点設定部と、
   前記計測地点の位置情報に紐付けられた前記計測部の計測結果である第１状態データのうち、前記観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積する状態データ蓄積部と、
   前記状態データ蓄積部が蓄積した前記第２状態データを基に前記機器の劣化診断を行う劣化診断部と、
   前記路線上の地点における気温、湿度、降水量および風速のうち少なくとも１つを含む地上情報を取得する地上情報取得部と、を備え、
   前記観測地点設定部は、前記地上情報に基づき前記観測地点の設定数を変更する、
   機器診断装置。
9. 移動体に搭載された内部装置と、前記移動体外に設けられた外部装置とを用いた機器診断方法において、
   前記移動体の一定の路線に沿った移動中に、前記内部装置が備える計測部により、前記移動体に搭載された機器の状態を複数の計測地点で計測し、
   前記外部装置が備える観測地点設定部により、前記機器の負荷状態又は故障発生頻度の、前記移動体の路線上の位置による変化を示す機器特性情報に基づき、前記路線上の特定の地点を観測地点として設定し、
   前記外部装置が備える状態データ蓄積部により、前記計測地点の位置情報に紐付けて記憶された前記計測の結果を示す第１状態データのうち、前記観測地点の位置情報に対応する位置情報に紐付けられた第２状態データを蓄積し、
   前記外部装置が備える劣化診断部により、前記第２状態データを基に前記機器の劣化診断を行うことを特徴とする、
   機器診断方法。

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