JP6952531B2 - 鉄道車両の異常診断システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両の異常診断システム1の全体図である。図1に示すように、鉄道車両の異常診断システム1は、鉄道車両10に取り付ける各センサ21〜24と、鉄道車両10に設けられたアクチュエータ14に駆動信号を与えながら各センサ21〜24の各検出値を受信して所定の演算を行う異常診断装置30とを備える。異常診断装置30は、鉄道車両10が停止した状態でアクチュエータ14により鉄道車両10を加振し、その加振中における各センサ21〜24の検出値に基づいて鉄道車両10の異常診断を行うものである。
X2:台車枠要素の変位
X3:輪軸要素の変位
m2:台車枠要素の質量
c2:一次サスペンション12dの減衰要素の減衰係数
c3:柔軟支持構造15の減衰要素の減衰係数
k2:一次サスペンション12dの弾性要素のバネ係数
k3:柔軟支持構造15の弾性要素のバネ係数
s:ラプラス演算子
F:アクチュエータ14の推力
m2:台車枠要素の質量
c1:二次サスペンション13の減衰要素の減衰係数
k1:二次サスペンション13の弾性要素のバネ係数
図6は、第2実施形態に係る異常診断装置130のブロック図である。図7は、図6に示す異常診断装置130の診断フローを説明するフローチャートである。図6に示すように、異常診断装置130では、アクチュエータ指令部31、伝達特性演算部32及び挙動特性取得部34が第1実施形態のものと同じであるが、異常判定部135に人工知能(AI)が用いられている。以下、図7の流れに沿って図6を適宜参照しながら診断の内容を説明する。但し、図7のフローチャートのうちステップS1,S2,S5,S6,S7,S10,S13は第1実施形態のものと同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。
図8は、第3実施形態に係る異常診断システム201の全体図である。図8に示すように、異常診断システム201では、第1実施形態よりもセンサの個数を減らし、例えば2個の携帯式のセンサを用いる。この場合、鉄道車両10を加振するごとにセンサ121を移動させるために、センサ121を鉄道車両10に設置する自走ロボット202が用いられる。自走ロボット202が作業場所を移動し、自走ロボット202のアームにより鉄道車両10の所望の位置にセンサ121を取り付ける。これにより、複数の診断対象部位を診断するにあたり、センサ121の共用化を図るためにセンサ121を移動させながら順番に診断作業を行う場合に、作業負担の増大を防止できる。
10 鉄道車両
11 車体
11a 台枠
12 台車
12a 台車枠
12b 輪軸
12d 一次サスペンション
13 二次サスペンション
14 アクチュエータ
15 柔軟支持構造
21〜24,121 センサ
30,130 異常診断装置
31 アクチュエータ指令部
32 伝達特性演算部
33 係数同定演算部
34 挙動特性取得部
35,135 異常判定部
50 運動モデル
201 異常診断システム
202 自走ロボット
Claims (10)
- 停止状態で鉄道車両を加振して前記車両の異常診断を行う異常診断装置を備えたシステムであって、
前記異常診断装置は、
前記車両を加振するようにアクチュエータに指令するアクチュエータ指令器と、
前記加振された車両の第1部材の振動特性の第1検出値と前記加振された車両の第2部材の振動特性の第2検出値とから、前記第1部材から前記第2部材への振動伝達特性を算出する伝達特性演算器と、
前記車両の運動モデルに基づいて、質量、バネ係数及び減衰係数を含むように前記第1部材から前記第2部材への振動伝達に関する伝達関数式を設定し、前記振動伝達特性に基づき前記伝達関数式のバネ係数及び前記減衰係数を同定する係数同定演算器と、
前記伝達特性演算器で算出された前記振動伝達特性と、前記係数同定演算器で同定された前記バネ係数及び前記減衰係数と、に基づいて前記車両の異常の有無を判定する異常判定器と、を備える、鉄道車両の異常診断システム。 - 前記車両において前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方にサスペンションが接続されており、
前記異常判定器は、前記サスペンションの異常の有無を判定する、請求項1に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記異常診断装置は、前記アクチュエータが前記車両に推力を与えたときの前記車両の挙動特性を取得する挙動特性取得器を更に備え、
前記異常判定器は、前記挙動特性取得器で取得された前記挙動特性を予め用意された見本値と比較して、前記アクチュエータの異常の有無を仮判定し、
前記異常判定器は、前記アクチュエータに異常が有ると仮判定されたとの第1条件と、前記サスペンションに異常が無いと判定されたとの第2条件との両方を含む条件が成立したときに、前記アクチュエータに異常が有ると本判定する、請求項2に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記第1部材は、車体の台枠と台車の台車枠との間に介設された前記アクチュエータであり、
前記第2部材は、前記台枠であり、
前記サスペンションは、前記台枠と前記台車枠との間に介設された二次サスペンションであり、
前記第1部材の振動特性は、前記アクチュエータの推力であり、且つ、前記第2部材の振動特性は、前記台枠の変位または速度または加速度であり、
前記バネ係数及び前記減衰係数は、前記運動モデルにおける台枠要素と台車枠要素との間のバネ要素及びダンパ要素の各係数である、請求項2又は3に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記車両は、輪軸とレールとの間に柔軟支持構造を介在させた状態で前記アクチュエータにより加振され、
前記第1部材は、台車の台車枠であり、
前記第2部材は、前記台車の輪軸であり、
前記サスペンションは、前記台車枠と前記輪軸との間に介設された一次サスペンションであり、
前記第1部材の振動特性は、前記台車枠の変位または速度または加速度であり、且つ、前記第2部材の振動特性は、前記輪軸の変位または速度または加速度であり、
前記バネ係数及び前記減衰係数は、前記運動モデルにおける台車枠要素と輪軸要素との間のバネ要素及びダンパ要素の各係数である、請求項2又は3に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記車両は、輪軸がレールに直接支持された状態で前記アクチュエータにより加振され、
前記第1部材は、車体の台枠であり、
前記第2部材は、前記台車の台車枠であり、
前記サスペンションは、前記台車枠と輪軸との間に介設された一次サスペンションであり、
前記第1部材の振動特性は、前記台枠の変位または速度または加速度であり、且つ、前記第2部材の振動特性は、前記台車枠の変位または速度または加速度であり、
前記バネ係数及び前記減衰係数は、前記運動モデルにおける台車枠要素と輪軸要素との間のバネ要素及びダンパ要素の各係数である、請求項2又は3に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記異常判定器は、前記伝達特性演算器で算出された前記振動伝達特性を予め用意された見本値と比較して、前記車両の異常の有無を判定する、請求項1に記載の鉄道車両の異常診断システム。
- 前記第1検出値又は前記第2検出値を検出するセンサを更に備え、
前記センサは、前記車両に着脱自在な携帯式である、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記第1検出値又は前記第2検出器を検出するセンサを更に備え、
前記センサは、前記異常診断装置と無線で通信する無線式である、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の鉄道車両の異常診断システム。 - 前記第1検出値又は前記第2検出値を検出するセンサと、前記センサを前記車両に設置する自走ロボットとを更に備える、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の鉄道車両の異常診断システム。
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