JP6927835B2 - 鉄道設備管理システム、及び鉄道設備管理方法 - Google Patents
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Description
また、以上の課題を解決するための本発明の他の一つは、複数の鉄道設備と、前記鉄道設備に電力を供給する電力網とを含んで構成される鉄道システムにおける鉄道設備監視方法であって、プロセッサ及びメモリを備える情報処理システムが、前記鉄道設備が行った動作のタイミングに関する情報である動作情報を、選択された前記鉄道設備について取得する動作情報取得処理と、前記複数の鉄道設備のうち少なくともいずれかの前記鉄道設備の動作に係る電力における電流、電圧、周波数、又は位相のうち少なくともいずれかの値の時間変化を含む情報である電力情報を、前記電力網における、前記鉄道設備より上流の複数の箇所から取得する電力情報取得処理と、前記取得した複数の電力情報のうちから、前記取得した動作情報が示す動作のタイミングに対応するタイミングで変化している前記電力における値を含む前記電力情報を、前記選択された鉄道設備に対応する前記電力情報であると推定する電力情報推定処理とを実行する。
図1は、本実施形態に係る鉄道システム1の構成の一例を示す図である。同図に示すように、鉄道システム1は、電力網130により電力の供給を受けて動作を行う複数の設備104(鉄道設備)を備える鉄道運行システム10と、各設備104を監視する鉄道設備監視システム11とを含んで構成されている。
ーク5により通信可能に接続されている。
<制御情報と進路情報の関係>
図2は、制御情報と進路情報の関係を説明するための、路線20の配線略図の一例である。同図に示すように、路線20は、閉そく31(H11,…,H15、H21,…,H25)、転てつ機
32(T**)、信号機33(S**)、駅34(ST01, ST02, ST03)、及び線路35の各鉄道設備(設備104)を備える。なお、線路35における矢印36は車両30の進行方向を示しており、矢印36が無い線路35においては、車両30は双方向に走行可能である。
た後、閉そく31(H21)を含む線路35上を走行し、第2の駅34(ST02)で停車し、
さらに、閉そく31(H12)を含む線路35で折り返して第1の駅34(ST01)の側に戻
る場合には、運行管理システム105は、列車Aが閉そく31(H21、H22、H23)を経由して第2の駅34(ST02)に到着することを指示する進路情報を連動装置106に送信する。他方、連動装置106は、閉そく31(H21)に列車Aが在線したことを検知した際には、転てつ機32(T03)に対し、定位とする動作を行うための制御情報を送信する。転て
つ機32(T03)の動作(例えば、転てつ機32を定位にする動作)が完了すると、連動
装置106は、青点灯する動作を行うための制御情報を信号機33(S21)に送信する。
これにより、列車Aは駅34(ST02)の側に向かって走行することが可能になる。
、運行管理システム105は、列車Aが閉そく31(H23、H21、H12、H11)を通過して第
1の駅34(ST01)に向かう旨を指示する進路情報を連動装置106に送信する。連動装置106は、転てつ機32(T03)、及び転てつ機32(T01)に対し反位とする動作を行うための制御情報を送信する。転てつ機32(T03)、及び転てつ機32(T01)が正しく反位となった場合、連動装置106は、青点灯する動作を行うための制御情報を信号機33(S23)に送信する。これにより、列車Aは第1の駅34(ST01)の側に向かって走行することが可能になる。
ネット、専用線等の無線又は有線の通信網からなる。
などのプロセッサ51と、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等のメモリ52と、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の補助記憶装置53と、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置54と、モニタ(ディスプレイ)等の出力装置55と、他の装置と通信を行う通信装置56とを有する。
次に、鉄道設備監視システム11において中心的な役割を果たす設備電力情報管理システム108が備える機能について説明する。
図4は、設備電力情報管理システム108が備える機能の一例を示す図である。同図に示すように、設備電力情報管理システム108は、各設備104に対応する電力情報を特定する処理を行う情報特定部114と、電力情報に基づき各設備104の異常の有無を判定する異常判定部116と、異常の有無を判定する設備104の選択を受け付ける設定入力部117と、各設備104の動作の状況や異常の有無に関する情報を出力する異常情報出力部118とを備える。
れた鉄道設備(設備104)に対応する前記電力情報であると推定する。
次に、設備電力情報管理システム108が管理するデータベースのうち、電力情報DB109、制御情報DB107、及び設備構成情報DB111について説明する。
<<電力情報DB109>>
図5は、電力情報DB109の一例を示す図である。電力情報DB109は、電力網130の各箇所の電力に関する情報を記憶しており、分電盤102に設けられている分岐140(電線)の識別子(以下、分岐IDという)が格納される分岐ID301、分岐ID301が示す分岐140に設けられている電力センサの識別子(以下、センサIDという)が格納されるセンサID302、センサID302が示す電力センサの電流値が格納される電流304、センサID302が示す電力センサの電圧値が格納される電圧305、センサID302が示す電力センサの周波数が格納される周波数306、センサID302が示す電力センサの位相値が格納される位相307、及び、センサID302が示す電
力センサの電流値、電圧値、周波数、及び位相値を測定された日付及び時刻(以下、計測時刻という)の情報が格納される日時刻303の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成されている。電力情報DB109は、例えば、各電力センサが計測を行う度に更新される。
図6は、制御情報DB107の一例を示す図である。制御情報DB107は、各設備104に対して行われた制御(すなわち、各設備104の動作)に関する情報を記憶しており、連動装置106の識別子(以下、連動装置IDという)が格納される連動装置ID401と、連動装置ID401が示す連動装置106が制御する設備104の種類を表す識別子(以下、種別IDという)が格納される種別ID403と、種別ID403が示す種類の各設備104の個体を識別する識別子(以下、設備IDという)が格納される設備ID404と、連動装置ID401、種別ID403、及び設備ID404により特定される設備104が行った制御の内容(制御情報の内容)が格納される制御内容405と、制御内容405が示す制御が行われた日付及び時刻(例えば、制御情報が生成された日付及び時刻。以下、制御時刻という。)が格納される日時刻402とを各項目として有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成されている。
図7は、設備構成情報DB111の一例を示す図である。同図に示すように、設備構成情報DB111は、連動装置IDが格納される連動装置ID501、連動装置ID501が示す連動装置106によって制御される設備104の種別IDが格納される種別ID502、種別ID502が示す種類の設備104の設備IDが格納される設備ID503、設備ID503が示す設備104の上流に接続されている変圧器101の識別子(以下、変圧器IDという)が格納される変圧器ID504、及び、設備ID503が示す設備104の上流に接続されている分電盤102の分岐140の識別子(分岐ID)が格納される分岐ID505の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成される。設備構成情報DB111は、例えば、管理者等によって入力される。
次に、鉄道システム1において行われる処理について説明する。
<<異常判定処理>>
図8は、鉄道設備監視システム11が、管理者等から選択された設備104(以下、選択設備という)に対応する電力情報を特定し、これにより選択設備104の異常の有無を判定する処理(以下、異常判定処理という)の一例を説明するフローチャートである。なお、この処理は、例えば、設定入力部117が、所定の入力画面に基づき、管理者等から選択設備の設備ID(以下、選択IDという)の入力を受け付けたことを契機に開始される。
る。
<設備動作推定情報DB112>
図9は、設備動作推定情報DB112の一例を示す図である。同図に示すように、設備動作推定情報DB112は、設備ID(選択ID)が格納される設備ID801、設備ID801の設備104が接続している分岐140の分岐IDが格納される分岐ID802、設備ID801の設備104に接続している電力センサのセンサIDが格納されるセンサID803、設備ID801の設備104に対応する電力情報(対応電力情報)における計測時刻が格納される日時刻804、設備ID801の設備104に対応する電力情報(対応電力情報)における電流値が格納される電流805、設備ID801の設備104に対応する電力情報(対応電力情報)における電圧値が格納される電圧806、設備ID801の設備104に対応する電力情報(対応電力情報)における周波数が格納される周波数807、及び、設備ID801の設備104に対応する電力情報(対応電力情報)における位相値が格納される位相808の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成される。
<合致情報DB110>
図10は、合致情報DB110の一例を示す図である。同図に示すように、合致情報DB110は、設備IDが格納される設備ID702、設備ID702の設備104を制御する連動装置106の連動装置IDが格納される連動装置ID701、設備ID702の設備104が連動装置ID701の連動装置106によって制御された日時及び時刻(制御時刻)が格納される日時刻703、設備ID702の設備104の対応電力情報を取得した電力センサが取り付けられている変圧器101の変圧器IDが格納される変圧器ID704、設備ID702の対応電力情報を取得した電力センサが取り付けられている分岐140(以下、対応分岐という)の分岐IDが格納される分岐ID705、及び、設備ID702の設備104の対応電力情報が取得された日付及び時刻(計測時刻)が格納される該当日時刻706の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成される。
図11は、設備合致率の算出方法の一例を示す図である。同図に示すように、設備合致率は、ある分岐140に接続している複数の設備104において、対象の設備104がそ
の他の設備104と比べて相対的に当該分岐140における電力の変化と対応している割合の高さを示すパラメータである。すなわち、設備合致率は、所定の期間における当該分岐140の動作時刻(例えば、測定値が所定の閾値を超えている時間帯)に動作した、当該分岐140に接続している全設備104の動作回数を分母とし、前記の動作時刻に動作した、対象の設備104(設備j)の動作回数を分子とする比率である。
図12は、ある設備104(例えば、第1の設備)に接続している分岐140に関する分岐合致率の算出方法の一例を示す図である。同図に示すように、分岐合致率は、ある設備104に接続している全ての分岐140において、対象の分岐140が他の分岐140に比べて相対的に当該設備104の動作と対応している割合の高さを示すパラメータである。すなわち、設備合致率は、所定の期間における当該設備104の制御時刻に動作した、当該設備104に接続している全分岐140の動作回数(例えば、測定値が所定の閾値を超えている時間帯の回数)を分母とし、前記の制御時刻に動作した、対象の分岐140(分岐i)の動作回数を分子とする比率である。
<合致率情報DB115>
図13は、合致率情報DB115の一例を示す図である。同図に示すように、合致率情報DB115は、合致設備の各設備IDが格納される合致設備ID1601、合致設備の
それぞれに対応する対応分岐の分岐IDが格納される合致分岐ID1602、合致設備を特定した設備合致率が格納される設備合致率1603、及び、合致設備に対する対応分岐の分岐合致率が格納される分岐合致率1604の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成される。
<合致状況表示画面>
図14は、合致状況表示画面1500の一例を示す図である。同図に示すように、合致状況表示画面1500には、電力網130における設備104を1つ表示した第1設備表示1501(「Se**」)と、電力網130における複数の設備104を表示した第2設備表示1503(「Se**とSe**」)とが表示される。第2設備表示1503は、その複数の設備104が合致設備であることを示している。
図15は、異常設備表示画面1300の一例を示す図である。同図に示すように、異常設備表示画面1300は、いわゆるポップアップウィンドウであり、1つ又は複数の異常設備(例えば、対象設備や合致設備)の表示欄1301、その異常設備に対応する対応分岐の表示欄1302、及び、その異常設備の異常の内容を表示する表示欄1303を有する。異常設備表示画面1300は、例えば、異常情報出力部118が出力(表示)する。
点検を行えばよい。
<設備異常判定処理>
<<上限値及び下限値による判定>>
図17は、移動平均に基づく設備異常判定処理の一例を説明する図である。なお、この図が示す内容は、例えば、異常情報出力部118が出力(表示)するようにしてもよい。
図18は、重回帰分析に基づく設備異常判定処理の一例を説明する図である。この方法は、重回帰分析に基づき判定対象設備の異常を判定するものである。なお、この図が示す内容は、例えば、異常情報出力部118が出力(表示)するようにしてもよい。
から、現在の(直近の計測時間の)対応分岐の測定値(具体的には、電流値、電圧値、及び周波数)を取得し、取得した測定値と、前記の重回帰分析で得られた回帰係数とに基づき電力値を算出する。そして、異常判定部116は、重回帰分析により得られた電力値と、算出した現在の電力値とを比較し、両者の差が所定の閾値を超えている場合に、現在の対象設備は異常の状態であると判定する。
図19は、保守運用上の数値に基づく設備異常判定処理の一例を説明する図である。なお、この図が示す内容は、例えば、異常情報出力部118が出力(表示)するようにしてもよい。
<要点検情報DB113>
図20は、要点検情報DB113の一例を示す図である。同図に示すように、要点検情報DB113は、異常設備の設備IDが格納される設備ID1402、異常設備を制御している連動装置106の連動装置IDが格納される連動装置ID1401、異常設備に対応する対応分岐における測定値の測定時刻(異常と判定された時刻)が格納される日時刻1403、変圧器IDが格納される変圧器ID1404、及び対応分岐の分岐IDが格納される分岐ID1405、及び、異常設備が異常と判定された原因を特定する情報(例えば、異常設備の動作時間が超過している、電流値が異常である)が格納される異常内容1406の各項目を有する、少なくとも1つ以上のレコードで構成される。なお、変圧器ID1404には、前記に説明したように対応分岐が特定できず変圧器101が特定された場合には、その変圧器101の変圧器IDが格納される。
の条件を満たしている場合に、その所定の条件を満たしている期間を設備の動作期間と推定することにより、鉄道設備の動作時間を正確に判定することができる。
、制御情報DB107は、連動装置106ではなく運行管理システム105と連係していてもよい。また分電盤102は変圧器101より下流に設けられているとしているが、変電所内の分電盤102として設けられていてもよい。
Claims (10)
- 複数の鉄道設備と、前記鉄道設備に電力を供給する電力網とを含んで構成される鉄道システムにおける、プロセッサ及びメモリを備える鉄道設備監視システムであって、
前記鉄道設備が行った動作のタイミングに関する情報である動作情報を、選択された前記鉄道設備について取得する動作情報取得部と、
前記複数の鉄道設備のうち少なくともいずれかの前記鉄道設備の動作に係る電力における電流、電圧、周波数、又は位相のうち少なくともいずれかの値の時間変化を含む情報である電力情報を、前記電力網における、前記鉄道設備より上流の複数の箇所から取得する電力情報取得部と、
前記取得した複数の電力情報のうちから、前記取得した動作情報が示す動作のタイミングに対応するタイミングで変化している前記電力における値を含む前記電力情報を、前記選択された鉄道設備に対応する前記電力情報であると推定する電力情報推定部と
を備える鉄道設備監視システム。 - 前記電力情報推定部は、前記推定した電力情報の前記電力における値が所定時間以上連続して所定の条件を満たしていると判定した場合に、その所定の条件を満たしている期間を前記鉄道設備の動作期間と推定する、請求項1に記載の鉄道設備監視システム。
- 前記推定した動作期間における、前記推定した電力情報の前記電力における値の時間変化に基づき、前記選択された鉄道設備の動作の異常の有無を判定する異常判定部と、
前記選択された鉄道設備の動作に異常があると判定した場合に、その旨を示す情報を出力する異常情報出力部と
を備える、請求項2に記載の鉄道設備監視システム。 - 前記電力情報推定部は、前記取得した動作情報が示す動作のタイミングと、前記取得した電力情報の前記電力における値の変化のタイミングとの類似性を示すパラメータである分岐合致率を算出し、算出した分岐合致率の大きさを表す情報を出力する、請求項1に記載の鉄道設備監視システム。
- 前記動作情報取得部は、前記選択された鉄道設備と異なる他の前記鉄道設備の前記動作情報をさらに取得し、
前記電力情報推定部は、前記選択された鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングと、前記他の鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングとの間の同時性を示すパラメータである設備合致率を算出し、算出した前記設備合致率に基づき、前記他の鉄道設備に対応する前記電力情報と前記選択された鉄道設備に対応する前記電力情報との間の類似性を判定し、その判定結果を示す情報を出力する、
請求項1に記載の鉄道設備監視システム。 - 前記電力網は、前記選択された鉄道設備である第1の前記鉄道設備と、第2の前記鉄道設備とがその下流に接続されている分電盤又は変圧器を含んで構成されており、
前記電力情報取得部は、前記鉄道設備が接続されている分電盤又は変圧器に設けられている電力センサから前記電力情報を取得し、
前記電力情報推定部は、前記第1の鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングと、前記第2の鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングとの間の同時性を前記設備合致率により算出し、算出した前記設備合致率に基づき、前記第2の鉄道設備に対応する前記電力情報と前記第1の鉄道設備に対応する前記電力情報との間の類似性を判定し、その判定結果を示す情報を出力する、
請求項5に記載の鉄道設備監視システム。 - 前記異常情報出力部は、前記選択された鉄道設備の動作に異常があると判定した場合に、前記選択された鉄道設備と、前記選択された鉄道設備に対応していると推定した前記電力情報が取得された箇所とを出力する、請求項3に記載の鉄道設備監視システム。
- 前記電力網は、前記選択された鉄道設備である第1の前記鉄道設備と、第2の前記鉄道設備とがその下流に接続されている分電盤又は変圧器を含んで構成されており、
前記選択された鉄道設備の動作の異常の有無を判定する異常判定部と、
前記選択された鉄道設備の動作に異常があると判定した場合に、その旨を示す情報を出力する異常情報出力部と
をさらに備え、
前記動作情報取得部は、前記選択された鉄道設備と異なる他の前記鉄道設備の前記動作情報をさらに取得し、
前記電力情報取得部は、前記鉄道設備が接続されている分電盤又は変圧器に設けられている電力センサから前記電力情報を取得し、
前記電力情報推定部は、
前記取得した動作情報が示す動作のタイミングと、前記取得した電力情報の前記電力における値の変化のタイミングとの類似性を示すパラメータである分岐合致率を算出し、算出した分岐合致率の大きさを表す情報を出力し、
前記第1の鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングと、前記第2の鉄道設備の動作情報が示す動作のタイミングとの間の同時性を示すパラメータである設備合致率を算出し、算出した前記設備合致率に基づき、前記第2の鉄道設備に対応する前記電力情報と前記第1の鉄道設備に対応する前記電力情報との間の類似性を判定し、その判定結果を示す情報を出力し、
前記推定した電力情報の前記電力における値が所定時間以上連続して所定の条件を満たしていると判定した場合に、その所定の条件を満たしている期間を前記鉄道設備の動作期間と推定し、
前記異常判定部は、前記推定した動作期間における、前記推定した電力情報の前記電力における値の時間変化に基づき、前記選択された鉄道設備の動作の異常の有無を判定し、
前記異常情報出力部は、前記選択された鉄道設備の動作に異常があると判定した場合に、前記選択された鉄道設備と、前記選択された鉄道設備に対応していると推定した前記電力情報が取得された箇所とを出力する、
請求項1に記載の鉄道設備監視システム。 - 複数の鉄道設備と、前記鉄道設備に電力を供給する電力網とを含んで構成される鉄道システムにおける鉄道設備監視方法であって、
プロセッサ及びメモリを備える情報処理システムが、
前記鉄道設備が行った動作のタイミングに関する情報である動作情報を、選択された前記鉄道設備について取得する動作情報取得処理と、
前記複数の鉄道設備のうち少なくともいずれかの前記鉄道設備の動作に係る電力における電流、電圧、周波数、又は位相のうち少なくともいずれかの値の時間変化を含む情報である電力情報を、前記電力網における、前記鉄道設備より上流の複数の箇所から取得する電力情報取得処理と、
前記取得した複数の電力情報のうちから、前記取得した動作情報が示す動作のタイミングに対応するタイミングで変化している前記電力における値を含む前記電力情報を、前記選択された鉄道設備に対応する前記電力情報であると推定する電力情報推定処理と
を実行する、鉄道設備監視方法。 - 前記電力情報推定処理は、前記推定した電力情報の前記電力における値が所定時間以上連続して所定の条件を満たしていると判定した場合に、その所定の条件を満たしている期間を前記鉄道設備の動作期間と推定するものであり、
前記情報処理システムは、
前記推定した動作期間における、前記推定した電力情報の前記電力における値の時間変化に基づき、前記選択された鉄道設備の動作の異常の有無を判定する異常判定処理と、
前記選択された鉄道設備の動作に異常があると判定した場合に、その旨を示す情報を出力する異常情報出力処理と
をさらに実行する、請求項9に記載の鉄道設備監視方法。
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