JPWO2019159226A1

JPWO2019159226A1 - 鉄道車両の状態監視システム

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Publication number: JPWO2019159226A1
Application number: JP2019571836A
Authority: JP
Inventors: 一司堀江; 健一草野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: JP7142654B2; WO2019159226A1

Abstract

本発明の鉄道車両の状態監視システム（１）は、車両（１０）に搭載される機器（２０）の状態情報を取得する中央装置（４０）と、データ取得部（５１）によって取得された機器（２０）の状態情報を記録するデータ保持部（５２）と、前記データ保持部（５２）に記録された状態情報の伝送を行うデータ通信部（５３）と、を有するデータ収集装置（５０）と、中央装置（４０）から出力される機器（２０）の一部の状態情報と、データ通信部（５３）を介して伝送される状態情報と、を記録するデータ記録装置（６０）と、を備える。

Description

本発明は、鉄道車両に搭載される機器の状態を監視する鉄道車両の状態監視システムに関するものである。

従来から、鉄道車両に搭載される機器の状態を監視するためのシステムが知られている。例えば、特許文献１では、電気車内の機器について、寿命年数、寿命動作回数、寿命稼動時間に達する前に部品ごとにその使用条件に応じた交換基準値に照らして適切な交換時期を決定し、交換時期が到来すれば該当部品を交換すべきことを知らせることができる電気車の保全機能付きモニタ装置が開示されている。

特開２００８−０２９１１０号公報

特許文献１では、モニタ中央装置は、車両上の各種機器の稼働状態を常時取得している。また、モニタ中央装置では、列車の運行管理に必要な列車情報等の管理も行うため、車両上の各種機器の稼働状態を常時取得することは、モニタ中央装置への負担が増加するという問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、中央装置の負担を増加させることなく、車両に搭載される機器の状態情報を記録することができる鉄道車両の状態監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両の状態監視システムは、車両に搭載される機器の状態情報を取得する中央装置と、データ取得部によって取得された機器の状態情報を記録するデータ保持部と、データ保持部に記録された状態情報の伝送を行うデータ通信部と、を有するデータ収集装置と、中央装置から出力される機器の一部の状態情報と、データ通信部を介して伝送される状態情報と、を記録するデータ記録装置とを備えている。

本発明に係る鉄道車両の状態監視システムによれば、中央装置の負担を増加させることなく、車両に搭載される機器の状態情報を記録することができる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムの構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムのデータ収集装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムのデータ収集装置による処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る状態監視システムの複数のデータ収集装置による状態情報の伝送の流れの一例を示すフローチャートである。データ記録装置に記録される統合された状態情報の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムの構成の他の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムの構成の更に他の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムのデータ収集装置の構成の他の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムを実現するハードウエア構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る鉄道車両の状態監視システムの実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システム１を備える列車１００は、複数台の車両１０が互いに連結されて構成されている。尚、図１では、先頭の車両１０ａと車両１０ａに隣接する後続の車両１０ｂの２台の車両のみを図示しているが、列車１００を構成する車両１０の数は特に限定されるものではない。

本発明の鉄道車両の状態監視システム（以下、状態監視システムという）１は、図１に示すように、車両１０に搭載される複数の機器２０（２０ａ〜２０ｃ）の状態を示す状態情報を収集する端末装置３０と、端末装置３０から出力される複数の機器２０の状態情報を取得する中央装置４０と、複数の機器２０の状態情報をそれぞれ取得する複数のデータ収集装置５０（５０ａ〜５０ｃ）と、中央装置４０から出力される機器２０の一部の状態情報及び複数のデータ収集装置５０が取得したそれぞれの状態情報を記録するデータ記録装置６０と、データ記録装置６０に記録されている状態情報をネットワーク９０を介して無線通信により地上側に設けられる地上サーバ８０に送信する車上側無線通信部７０と、を備えている。

各車両１０には、それぞれ複数の機器２０（２０ａ〜２０ｃ）が搭載されている。機器２０は、例えば、推進制御装置、補助電源装置、ブレーキ装置、空調装置、照明装置、ドア、車輪、モータ等である。尚、車両１０に応じて搭載される機器２０の種類は異なることもある。複数の機器２０ａ〜２０ｃは、それぞれが搭載されている車両１０に設けられている端末装置３０に車両内伝送路（支線伝送路）１１を介して接続されている。複数の機器２０ａ〜２０ｃのそれぞれの状態情報は、それぞれの機器２０ａ〜２０ｃに設けられたそれぞれの状態情報を検出する各種センサ（不図示）等を介して端末装置３０によって収集される。車両内伝送路１１は、車両１０内に配設される伝送路であり、例えば、ＬＡＮ回線等を用いて構成される。また、複数の機器２０ａ〜２０ｃには、それぞれ自装置を一意に識別するための機器識別情報が付与されている。具体的には、例えば、それぞれの機器２０には、図２に示すように、機器識別情報が記録されている機器識別情報出力装置２１が取り付けられており、機器識別情報を送信できるように構成されている。機器識別情報出力装置２１としては、例えば、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグ等を用いることができる。

また、複数の機器２０ａ〜２０ｃが搭載される各車両１０にも、それぞれ自車両を一意に識別するための車両識別情報が付与されている。具体的には、例えば、各車両１０には、車両識別情報が記録されている車両識別情報出力装置１２が取り付けられており、車両識別情報を送信できるように構成されている。また、車両識別情報に車両１０の号車番号を示す号車番号情報又は車両１０が先頭車両、中間車両、後尾車両のいずれであるかを示す車両種別情報が付加されていても良い。車両識別情報出力装置１２としては、例えば、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグ等を用いることができる。尚、図１では、複数の機器２０として、列車１００を駆動するための制御を行う推進制御装置（ＶＶＶＦ）２０ａ、空調装置や照明装置等の各種電機機器に電力を供給する補助電源装置（ＳＩＶ）２０ｂ、列車を制動するためのブレーキ装置（ＢＲ）２０ｃの３種類の機器のみを例示しているが、実際の車両１０には、多種の機器２０が搭載されており、機器の種類はこれらに限定されるものではない。また、ＶＶＶＦ２０ａは、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータであり、モータの電圧及び周波数を可変することで車両推進の制御を行うものである。

端末装置３０は、各車両１０に設置されており、互いに車両間伝送路（基幹伝送路）１３を介して接続されている。車両間伝送路１３は、車両間にわたって配設される伝送路であり、例えば、ＬＡＮ回線等を用いて構成される。端末装置３０は、中央装置４０から出力される制御指令等を含む制御情報を車両１０内のそれぞれの機器２０に対して送信する。また、端末装置３０は、中央装置４０からの指令により、収集したそれぞれの機器２０の状態情報のうちの一部の状態情報を中央装置４０に送信する。ここで、一部の状態情報とは、端末装置３０が収集した複数の機器２０の状態情報を間引いて小容量化した情報、又は、収集した複数の機器２０のうちの一部の機器２０の状態情報のみに小容量化した情報等である。

中央装置４０は、例えば、先頭の車両１０ａ及び最後尾の車両（不図示）に搭載されている。中央装置４０は、端末装置３０と接続されており、端末装置３０から出力されるそれぞれの機器２０の一部の状態情報を取得して管理する。そして、中央装置４０は、自身が管理するそれぞれの機器２０の一部の状態情報をデータ記録装置６０へ出力する。

中央装置４０では、複数の機器２０の状態情報の管理の他に、例えば、停車駅情報及び発着駅時刻等を示す列車運行情報、列車１００を識別する列車識別情報、列車１００の位置を示す列車位置情報、列車１００の速度を示す列車速度情報、列車１００の連結車両台数を示す車両台数情報、列車１００の進行方向を示す進行方向情報、列車１００を構成する各車両１０の車両長を示す車両長情報、又は主幹制御器（マスターコントローラ）の段数を示すノッチ情報等の列車内にて送受される列車情報を管理している。また、中央装置４０は、主幹制御器等の制御操作装置（不図示）、及び運転台表示装置（不図示）等と接続されている。中央装置４０は、制御操作装置等から入力された制御情報を各車両１０に設置されている端末装置３０を介してそれぞれの機器２０へ送信し、制御を行う。運転台表示装置は、例えば、列車１００の速度、ドアの開閉状態、ブレーキ圧等の情報を表示する。

データ収集装置５０は、機器２０の状態情報を収集するためのものであって、図１に示すように、車両１０に搭載される複数の機器２０毎に複数設けられている。データ収集装置５０としては、例えば、データロガーを用いることができる。データ収集装置５０が設けられる車両１０内の位置は特に限定されるものではないが、例えば、自身が状態情報を収集する機器２０の周囲に取り付けられる。また、複数のデータ収集装置５０は、自装置を一意に識別するための収集装置識別情報がそれぞれ付与されている。

図２は、本発明の実施の形態に係る状態監視システム１のデータ収集装置５０の構成の一例を示す図である。データ収集装置５０は、図２に示すように、機器２０の状態情報を取得するデータ取得部５１、データ取得部５１によって取得された状態情報を記録するデータ保持部５２、状態情報の伝送を行うデータ通信部５３、機器識別情報出力装置２１から機器識別情報を読み取る機器識別情報読取部５４、車両識別情報出力装置１２から車両識別情報を読み取る車両識別情報読取部５５、データ取得部５１が機器２０の状態情報を取得した日付及び時刻を示す時刻情報を取得する時刻情報取得部５６、収集装置識別情報を出力する収集装置識別情報出力部５７等を備えている。

データ取得部５１は、例えば、機器２０に設けられた状態情報を検出するための各種のセンサ（不図示）を介して機器２０の状態情報を取得するインターフェース部である。機器２０の状態情報を検出する各種のセンサとしては、例えば、機器２０が推進制御装置２０ａの場合には、状態情報として入出力電流を検出する電流センサ等が用いられる。また、機器２０が補助電源装置２０ｂの場合には、各種のセンサとしては、例えば、状態情報として出力電圧を検出する電圧センサ、又は状態情報として出力電流を検出する電流センサ等が用いられる。また、機器２０がブレーキ装置２０ｃの場合には、各種のセンサとしては、例えば、状態情報としてブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサ等が用いられる。尚、データ取得部５１が機器２０に設けられる各種のセンサを介して取得する状態情報は、これらに限定されるものではなく、各機器２０の寿命診断及び劣化診断を含む異常診断、その他の各種診断等に利用できるものであれば良い。

データ保持部５２は、例えば、メモリ等によって構成されており、データ取得部５１によって取得した機器２０の状態情報を記録する。その際に、データ保持部５２は、機器２０の状態情報に、例えば、機器識別情報読取部５４が機器識別情報出力装置２１から読み取った機器識別情報、車両識別情報読取部５５が車両識別情報出力装置１２から読み取った車両識別情報、時刻情報取得部５６が取得した時刻情報、及び、収集装置識別情報出力部５７から出力される収集装置識別情報等を対応付けて記録する。機器識別情報読取部５４及び車両識別情報読取部５５としては、例えば、機器識別情報出力装置２１及び車両識別情報出力装置１２がＲＦＩＤタグの場合には、ＲＦＩＤタグ読み取り装置を用いることができる。尚、車両識別情報は、車両１０に取り付けられた車両識別情報出力装置１２からではなく、外部から取得するようにしても良い。時刻情報取得部５６は、例えば、中央装置４０から時刻情報を取得し、データ保持部５２に出力する。また、時刻情報取得部５６は、自身で時計機能を備えている場合は、中央装置４０から時刻情報を取得することなく、時刻情報をデータ保持部５２に出力することができる。また、収集装置識別情報は、収集装置識別情報出力部５７からデータ保持部５２に出力するのではなく、データ保持部５２に予め記録しておいても良い。尚、データ保持部５２では、機器２０の状態情報を予め定められた期間は保持しておく。予め定められた期間は、特に限定されるものではないが、例えば、１日〜数日分の機器２０の状態情報をデータ保持部５２に保持しおくようにしても良い。これにより、データ通信部５３の不具合等によって状態情報を伝送できなかった場合でも、データ通信部５３の復旧後又は列車１００の運行終了後等に予め定められた期間分の纏まった機器２０の状態情報を得ることができる。

データ通信部５３は、データ保持部５２に記録されている状態情報の伝送を無線通信により行うものである。データ通信部５３では、例えば、低消費電力のBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信を利用して無線通信を行う。データ通信部５３は、例えば、データ保持部５２に記録されている状態情報を図１に点線で示すように、他のデータ収集装置５０への無線通信による伝送を順次行う。これにより、それぞれのデータ収集装置５０によって収集されたそれぞれの状態情報は、例えば、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約される。先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃのデータ通信部５３は、集約された状態情報をデータ記録装置６０に出力する。尚、データ収集装置５０は、図１に示すように、例えば、データ通信部５３からスマートフォンやタブレット型の携帯端末１５に状態情報を無線通信によって送信するようにしても良い。図１では、先頭の車両１０ａのデータ収集装置５０ｃから携帯端末１５に送信する例を示しているが、それぞれのデータ収集装置５０のデータ通信部５３から状態情報を携帯端末１５にそれぞれ送信するようにしても良い。また、列車１００が走行する線路に設けられる無線通信可能な転てつ機（不図示）や地上子、線路沿いに設けられる設備、又は、列車１００が停車する駅ホームに設けられる設備等にそれぞれのデータ収集装置５０のデータ通信部５３からそれぞれの状態情報を送信するようにしても良い。

図３は、本発明の実施の形態に係る状態監視システム１のデータ収集装置５０による処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態に係る状態監視システム１のデータ収集装置５０による処理の流れについて図３のフローチャートを用いながら説明する。

データ収集装置５０では、例えば、電源（不図示）が投入されると、図３に示すように、車両識別情報読取部５５は、車両識別情報出力装置１２から車両識別情報を読み取って取得し、データ保持部５２に出力する（Ｓ１０１）。機器識別情報読取部５４は、機器識別情報出力装置２１から機器識別情報を読み取って、データ保持部５２に出力する（Ｓ１０２）。また、収集装置識別情報出力部５７は、収集装置識別情報をデータ保持部５２に出力する（Ｓ１０３）。尚、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理の順序は、特に限定されるものではなく、変更可能であり、同時に行うようにしても良い。

次に、データ取得部５１は、機器２０の状態情報を取得して、データ保持部５２に出力する（Ｓ１０４）。また、時刻情報取得部５６は、データ取得部５１が機器２０の状態情報を取得した日付及び時刻を示す時刻情報を取得して、データ保持部５２に出力する（Ｓ１０５）。そして、データ保持部５２は、Ｓ１０４の処理によって取得された機器２０の状態情報に、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理によって取得された車両識別情報、機器識別情報、収集装置識別情報、及び、Ｓ１０５の処理によって取得された時刻情報を対応付けて記録する（Ｓ１０６）。

データ収集装置５０では、データ保持部５２に予め定められた回数分の機器２０の状態情報が記録されているか否かを判断する（Ｓ１０７）。データ保持部５２に予め定められた回数分の機器２０の状態情報が記録されていない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、Ｓ１０４〜１０６の処理を繰り返し行う。データ保持部５２に予め定められた回数分の機器２０の状態情報が記録されている場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、データ通信部５３は、データ保持部５２に記録された状態情報の伝送を行う（Ｓ１０８）。尚、予め定められた回数は、特に限定されるものではなく、１回分の状態情報を取得すれば、データ通信部５３によって伝送を行うように設定されていても良い。尚、データ収集装置５０は、例えば、電源が切られるまでの間は、Ｓ１０４〜Ｓ１０８の処理を繰り返し行う。また、データ収集装置５０は、Ｓ１０１〜１０３の処理についても繰り返し行うようにしても良いが、基本的には電源が入っている間は、車両識別情報、機器識別情報、及び、収集装置識別情報が変わることはないので、電源が投入される際に１回だけ取得して、データ保持部５２に出力するようにしておけば良い。

図４は、本発明の実施の形態に係る状態監視システム１の複数のデータ収集装置５０による状態情報の伝送の流れの一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態に係る状態監視システム１の複数のデータ収集装置５０による状態情報の伝送の流れについて図４のフローチャートを用いながら説明する。

状態監視システム１では、まずは、中央装置４０が搭載されていない後続の車両１０ｂに搭載される複数のデータ収集装置５０がそれぞれ収集した機器２０の状態情報が車両１０ｂに搭載される１つのデータ収集装置５０に集約されるように、それぞれのデータ通信部５３を介して状態情報を伝送する（Ｓ２０１）。具体的には、状態監視システム１では、例えば、車両１０ｂに搭載されるデータ収集装置５０ａのデータ通信部５３は、図１に点線で示すように、状態情報を予め設定されている車両１０ｂ内の伝送先であるデータ収集装置５０ｂのデータ通信部５３へ無線通信によって伝送する（無線ホッピング）。状態情報の伝送先としては、例えば、他のデータ収集装置５０のうち、中央装置４０が搭載されている先頭の車両１０ｂ側に向かって最も近くに位置するデータ収集装置５０を伝送先として設定するようにしても良い。次に、データ収集装置５０ｂのデータ通信部５３では、データ収集装置５０ａから受信した状態情報及び自身のデータ保持部５２に記録されている状態情報をデータ収集装置５０ｃのデータ通信部５３へ無線通信により伝送する。これにより、車両１０ｂに搭載される複数のデータ収集装置５０がそれぞれ収集した機器２０の状態情報が車両１０ｂに搭載されるデータ収集装置５０ｃに集約される。

そして、車両１０ｂに搭載されるデータ収集装置５０ｃのデータ通信部５３は、データ収集装置５０ｂから受信したデータ収集装置５０ａ及びデータ収集装置５０ｂが収集した状態情報、及び自身のデータ保持部５２に記録されている状態情報を予め設定されている車両間の伝送先である先頭の車両１０ａに搭載されるデータ収集装置５０ａのデータ通信部５３へ無線通信によって車両間での伝送を行う（Ｓ２０２）。尚、図１では、後続の車両１０ｂに搭載されるデータ収集装置５０ｃのデータ通信部５３の車両間の伝送先として、先頭の車両１０ａに搭載される複数のデータ収集装置５０のうち、最も近くに位置するデータ収集装置５０ａのデータ通信部５３が設定されている例を示している。

次に、状態監視システム１では、後続の車両１０ｂに搭載される複数のデータ収集装置５０がそれぞれ収集した機器２０の状態情報及び先頭の車両１０ａに搭載される複数のデータ収集装置５０がそれぞれ収集した機器２０の状態情報が車両１０ａに搭載される１つのデータ収集装置５０に集約されるように、それぞれのデータ通信部５３を介して状態情報を伝送する（Ｓ２０３）。具体的には、状態監視システム１では、例えば、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ａのデータ通信部５３は、後続の車両１０ｂのデータ収集装置５０ｃから受信した状態情報及び自身のデータ保持部５２に記録されている状態情報を図１に点線で示すように、予め設定されている車両１０ａ内の伝送先であるデータ収集装置５０ｂのデータ通信部５３へ無線通信によって伝送する。データ収集装置５０ｂのデータ通信部５３は、データ収集装置５０ａから受信した状態情報及び自身のデータ保持部５２に記録されている状態情報をデータ収集装置５０ｃのデータ通信部５３へ無線通信により伝送する。
このようにそれぞれのデータ収集装置５０のデータ通信部５３は、無線通信による伝送を順次行うことにより、先頭の車両１０ａに設けられる複数のデータ収集装置５０ａ〜５０ｃのうちの１つのデータ収集装置５０ｃに後続の車両１０ｂに搭載される複数の機器２０の状態情報も含んだ状態情報が集約される。尚、状態監視システム１では、状態情報を伝送する際、例えば、中央装置４０から得られる基準となる時刻情報を用いて、時刻同期を行う。

そして、状態監視システム１では、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃは、集約された状態情報（全てのデータ収集装置５０で収集された状態情報）をデータ記録装置６０に出力する（Ｓ２０４）。尚、本実施の形態に係る状態監視システム１では、車両１０ａと車両１０ｂの車両間での状態情報の伝送についてのみ示しているが、車両１０ｂの後続の車両でも同様に複数のデータ収集装置５０のそれぞれのデータ通信部５３によって状態情報が無線通信により順次伝送されることによって、最終的には先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに状態情報が集約される。つまり、列車１００を構成する各車両１０に設けられる複数のデータ収集装置５０のそれぞれのデータ保持部５２が記録する状態情報は、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約され、データ記録装置６０に出力される。また、本実施の形態では、データ収集装置５０は、機器２０から１つの種類の状態情報をデータ取得部５１によって取得する場合を示しているが、データ収集装置５０は、機器２０から複数の異なる種類の状態情報を取得するように構成されていても良い。その場合には、例えば、データ収集装置５０は、１つの機器２０から取得する状態情報の種類に応じた複数のセンサを介してデータ取得部５１で複数の状態情報を取得するようにしても良い。また、機器２０から取得する状態情報の種類の数に応じて、データ収集装置５０を１つの機器２０に対して複数設けるようにしても良い。

データ記録装置６０は、例えば、情報を記録するためのサーバ等によって構成されており、中央装置４０が取得するそれぞれの機器２０の一部の状態情報及び先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約された状態情報を記録する。データ記録装置６０では、例えば、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約された状態情報を統合して記録するようにしても良い。図５は、データ記録装置６０に記録される統合された状態情報の一例を示す図である。図５に示すように、統合された状態情報では、例えば、同じ時刻情報Ｔ１で取得された複数の機器２０のそれぞれの状態情報は、時刻情報Ｔ１によって対応付けられて統合される。また、同様に同じ時刻情報Ｔ２で取得された複数の機器２０のそれぞれの状態情報は、時刻情報Ｔ２によって対応付けられて統合される。このようにして統合された状態情報は、時系列に並べられてデータ記録装置６０に記録される。尚、ある時刻情報の際に状態情報が取得されていない機器２０がある場合には、例えば、空白として記録しても良い。また、図５では、複数の機器２０のそれぞれの状態情報には、機器識別情報及び収集装置識別情報がそれぞれ対応付けられている。

また、同一の車両１０に搭載される複数の機器２０のそれぞれの状態情報は、車両識別情報に対応付けられて統合される。図５では、車両１０ａに搭載される複数の機器２０ａ〜２０ｃのそれぞれの状態情報は、車両１０ａを識別するための車両識別情報Ｕ１によって対応付けられて統合される。また、同様に車両１０ｂに搭載される複数の機器２０ａ〜２０ｃのそれぞれの状態情報は、車両１０ｂを識別するための車両識別情報Ｕ２によって対応付けられて統合される。これにより、複数の機器２０のそれぞれの状態情報毎に時刻情報及び車両識別情報を対応付ける必要はなく、共通した時刻情報及び共通した車両識別情報で状態情報を統合することができるので、データ記録装置６０に記録されるデータ容量を圧縮することができる。そして、データ記録装置６０に記録された中央装置４０が取得する複数の機器２０の一部の状態情報及び先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約された状態情報は、車上側無線通信部７０からネットワーク９０を介して無線通信により地上側に設けられる地上サーバ８０へ送信される。尚、データ記録装置６０は、自装置に記録された先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約された状態情報については、集約された状態情報のうち、自装置に記録された中央装置４０が取得する複数の機器２０の一部の状態情報と重複していない状態情報を抽出し、車上側無線通信部７０により地上サーバ８０へ送信するようにしても良い。

地上サーバ８０は、ネットワーク９０を介して車上側無線通信部７０から無線通信により受信した中央装置４０が取得する複数の機器２０の一部の状態情報及び先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約された状態情報を記録する。地上サーバ８０では、例えば、これらの記録した状態情報を従来公知の統計的手法等を用いることにより、各機器２０の状態情報の解析を行い、各機器２０の異常診断、その他の各種診断等を行う。尚、このような地上サーバ８０での各機器２０の異常診断等を車上側で行うようにしても良い。その場合には、データ記録装置６０に記録されている各機器２０の状態情報を用いて、解析を行うようにすれば良い。

本実施の形態に係る状態監視システム１では、それぞれのデータ収集装置５０は、データ通信部５３を用いて無線通信により状態情報を伝送する例を示しているが、状態情報の伝送は無線通信に限定されるものではない。図６は、本実施の形態に係る状態監視システム１の構成の他の一例を示す図である。図６に示すように、複数のデータ収集装置５０を互いに通信線１４を介して接続することにより、それぞれのデータ通信部５３を用いて有線で状態情報の伝送を行うように構成しても良い。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１では、中央装置４０が設置される先頭の車両１０ａにも端末装置３０が設置されているが、中央装置４０が設置される車両１０には、必ずしも端末装置３０が設置される必要はない。図７は、本実施の形態に係る状態監視システム１の構成の更に他の一例を示す図である。図７に示すように、先頭の車両１０ａには、端末装置３０は設置されておらず、中央装置４０が車両１０ａに搭載される複数の機器２０ａ〜２０ｃの状態情報を収集するように構成されている。この場合、中央装置４０は、自身が収集した複数の機器２０ａ〜２０ｃの状態情報のうちの一部の状態情報をデータ記録装置６０へ出力する。ここで、一部の状態情報とは、例えば、中央装置４０が収集する複数の機器２０の状態情報を間引いて小容量化した情報、又は、中央装置４０が収集する複数の機器２０の状態情報のうちの一部の機器２０の状態情報のみに小容量化した情報等である。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１では、各車両１０に設けられる複数のデータ収集装置５０のそれぞれのデータ保持部５２が記録する状態情報は、先頭の車両１０ａに設けられるデータ収集装置５０ｃに集約され、データ記録装置６０に出力される例を示している。しかしながら、データ記録装置６０への状態情報の出力の仕方は特に限定されるものではなく、例えば、それぞれのデータ収集装置５０からデータ記録装置６０へ状態情報をそれぞれ出力するようにしても良い。また、各車両１０に搭載される複数のデータ収集装置５０のうちの１つのデータ収集装置５０に同一の車両１０内に搭載される複数の機器２０の状態情報を集約して、データ記録装置６０にそれぞれ出力するようにしても良い。これらの場合には、データ記録装置６０は、例えば、自身が備える時計部（不図示）で基準となる時刻情報を用いて、時刻同期を行うようにする。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１では、データ収集装置５０のデータ保持部５２は、機器２０の状態情報に機器識別情報、車両識別情報、時刻情報、及び、収集装置識別情報を対応付けて記録している例を示している。しかしながら、車両識別情報出力装置１２が出力する車両識別情報に号車番号情報又は車両種別情報が付加されている場合には、これらの情報も機器２０の状態情報に対応付けてデータ保持部５２に記録するようにしても良い。

また、データ収集装置５０は、機器２０の状態情報以外の情報を中央装置４０から取得、又は、自身で検知して、状態情報に対応付けてデータ保持部５２に記録するようにしても良い。図８は、データ収集装置５０の構成の他の一例を示す図である。図８に示すデータ収集装置５０では、例えば、中央装置４０から端末装置３０を介して列車識別情報、列車位置情報、列車速度情報、車両台数情報、進行方向情報、ノッチ情報等の列車情報を取得する列車情報取得部５８、及び、機器２０の周囲の環境情報を検知する環境情報検知部５９を備えており、これらの列車情報及び環境情報を機器２０の状態情報に対応付けてデータ保持部５２に記録する。そして、データ通信部５３では、データ保持部５２に記録されている列車情報及び環境情報が対応付けられた状態情報の伝送を行う。尚、列車情報取得部５８では、列車位置情報の代わりに自身のデータ収集装置５０が搭載されている車両１０の位置を示す車両位置情報を取得し、データ保持部５２に出力するようにしても良い。この場合、データ保持部５２は、列車位置情報の代わりに車両位置情報を状態情報に対応付けて記録する。また、列車１００の列車位置情報は、従来公知の手法によって算出すれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、車両１０に設けられる車上子（不図示）によって地上子（不図示）の地上子情報が検知された位置を基準位置として、速度発電機（不図示）が検出する列車１００の速度情報に基づいて、基準位置からの走行距離を算出することにより、列車位置を算出することができる。また、車両位置情報についても、従来公知の手法によって算出すれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、列車位置情報、車両台数情報、及び、車両長情報等を用いて算出すれば良い。

環境情報検知部５９は、データ収集装置５０が状態情報を収集する機器２０の周囲の環境情報を検知するものである。環境情報検知部５９が検知する環境情報は、特に限定されるものではないが、例えば、温度情報、湿度情報、気圧情報、音声情報、加速度情報、振動情報、傾斜情報、又は磁気情報等を例示することができる。環境情報検知部５９としては、上記の各種の環境情報を検知するために、例えば、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、音声センサ、加速度センサ、振動センサ、傾斜センサ、又は磁気センサ等を用いることができる。尚、環境情報検知部５９は、上記のセンサのうちのいずれか１つ又は複数設けられていても良い。環境情報検知部５９では、機器２０の周囲の環境情報を検知して、データ保持部５２に出力する。データ保持部５２では、環境情報検知部５９から出力された環境情報を状態情報に対応付けて記録する。また、上記の環境情報を検知するためのセンサをデータ収集装置５０ではなく、機器２０側に設けるようにして、環境情報を機器２０に設けられたセンサを介してデータ取得部５１によって取得するようにしても良い。

また、中央装置４０は、時刻情報と共に、列車位置情報、列車速度情報、車両台数情報、進行方向情報、及びノッチ情報等の列車情報をデータ収集装置５０ではなく、データ記録装置６０に出力するようにしても良い。この場合、データ記録装置６０では、時刻情報に基づいて、自装置に記録された複数の機器２０のぞれぞれの状態情報に、列車識別情報、列車位置情報、列車速度情報、車両台数情報、進行方向情報、及びノッチ情報等の列車情報を対応付けて記録することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１では、端末装置３０又は中央装置４０が状態情報を収集する複数の機器２０のそれぞれにデータ収集装置５０が設けられているが、端末装置３０又は中央装置４０が状態情報を収集する複数の機器２０以外の他の機器にデータ収集装置５０を設けて、端末装置３０又は中央装置４０が収集しない状態情報を収集するようにしても良い。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１では、データ通信部５３は、データ保持部５２に記録されている状態情報を全て伝送しているが、機器２０に異常又は異常の予兆が生じていない通常時には、異常又は異常の予兆が生じている異常時よりも少ない容量の状態情報の伝送を行うようにしても良い。データ通信部５３では、例えば、通常時には、状態情報を伝送する回数を軽減して伝送、又は、状態情報を間引いて伝送するようにしても良い。また、通常時には、データ取得部５１が機器２０の状態情報を取得する周期を異常時よりも長く設定することで取得する状態情報の容量を軽減するようにしても良い。尚、機器２０に異常又は異常の予兆が生じているか否かは、地上サーバ８０に設けられる解析装置（不図示）によって判断しても良いし、車上側に解析装置が設けられる場合には、車上側で判断しても良い。

本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、車両１０に搭載される機器２０の状態情報を取得する中央装置４０と、データ取得部５１によって取得された機器２０の状態情報を記録するデータ保持部５２と、データ保持部５２に記録された状態情報の伝送を行うデータ通信部５３と、を有するデータ収集装置５０と、中央装置４０から出力される機器２０の一部の状態情報と、データ通信部５３を介して伝送される状態情報と、を記録するデータ記録装置６０とを備えているので、中央装置４０は、機器２０の全ての状態情報をデータ記録装置６０に出力する必要がないため、中央装置２０の負担を増加させることなく、車両２０に搭載される機器２０の状態情報を記録することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ収集装置５０は、自装置を識別する収集装置識別情報が付与されており、データ通信部５３は、収集装置識別情報が対応付けられた状態情報の伝送を行うので、データ収集装置５０が交換された場合でも、収集装置識別情報によって、どのデータ収集装置５０によって収集された状態情報であるかを容易に特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、車両１０は、自車両を識別する車両識別情報が付与されており、データ通信部５３は、車両識別情報が対応付けられた状態情報の伝送を行うので、車両識別情報によって、どの車両１０に搭載されている機器２０の状態情報であるかを容易に特定することができる。また、機器２０が他の車両１０に搭載される機器２０と交換された場合でも、車両識別情報によって、交換前の車両１０に搭載されていた時の状態情報であるか、交換後の他の車両１０に搭載された時の状態情報であるかを特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、機器２０は、自機器を識別する機器識別情報が付与されており、データ通信部５３は、機器識別情報が対応付けられた状態情報の伝送を行うので、劣化等により途中で機器２０が別の機器２０に交換されたような場合でも、機器識別情報によって、交換前と交換後の機器２０の状態情報を容易に特定することができる。また、複数の機器２０に同一種の機器２０が複数台含まれている場合でも、機器識別情報によって、個別に特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ通信部５３は、データ取得部５１が状態情報を取得した時刻を示す時刻情報が対応付けられた状態情報の伝送を行うので、機器２０の状態情報がどの時の状態情報であるかを特定することができる。また、機器２０の状態情報を時系列的に把握することができるので、異常が発生した時の状態情報を特定することができ、異常が生じた原因の解析等を効率的に行うことができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ通信部５３は、無線通信により状態情報の伝送を行うので、有線による伝送に比べて、配線の設置作業等を必要としないため、容易に状態情報の伝送を行うことができると共に、作業負担を低減することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、車両１０は、複数の機器２０を搭載しており、データ収集装置５０は、複数の機器２０毎に複数設けられ、複数のデータ収集装置５０のそれぞれのデータ保持部５２に記録されたそれぞれの状態情報は、データ記録装置６０に記録されるので、データ記録装置６０では、複数の機器２０の全ての状態情報を纏めて記録することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、複数のデータ収集装置５０には、中央装置４０が状態情報を取得する複数の機器２０以外の他の機器２０の状態情報を取得するデータ収集装置５０が含まれているので、中央装置４０では取得していない機器２０の状態情報についても記録しておくことができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、それぞれのデータ保持部５２に記録されたそれぞれの状態情報は、複数のデータ収集装置５０のうちの１つのデータ収集装置５０に集約され、それぞれの状態情報が集約されたデータ収集装置５０は、それぞれの状態情報をデータ記録装置６０に出力するので、データ記録装置６０は、１つのデータ収集装置５０から集約された状態情報を受け取って記録することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、複数の機器２０には、異なる機種の機器２０が含まれているので、データ記録装置６０に記録される集約された状態情報を用いることにより、異なる機種も含まれる複数の機器２０のそれぞれの状態情報について効率的に異常診断等の各種診断を行うことができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ収集装置５０のデータ通信部５３は、状態情報を、他のデータ収集装置５０へ無線通信による伝送を順次行うことにより、複数のデータ収集装置５０のうちの１つのデータ収集装置５０にそれぞれの状態情報を集約し、それぞれの状態情報が集約されたデータ収集装置５０は、それぞれの状態情報をデータ記録装置６０に出力するので、複数の機器２０のそれぞれの状態情報を効率的に１つのデータ収集装置５０に集約して、データ記録装置６０に出力することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ記録装置６０は、車両１０を含んで構成される列車１００の位置を示す列車位置情報又は車両１０の位置を示す車両位置情報が対応付けられた状態情報を記録するので、列車１００又は車両１０がどの位置を走行していた時の機器２０の状態情報であるかを特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ記録装置６０は、車両１０を含んで構成される列車１００の連結車両台数を示す車両台数情報と、車両１０の進行方向を示す進行方向情報と、車両１０の号車番号を示す号車番号情報とが対応付けられた状態情報、又は、車両１０が先頭車両、中間車両、後尾車両のいずれであるかを示す車両種別情報が対応付けられた状態情報を記録するので、列車の併合や分割が行われた場合でも、どのような車両１０に搭載されていた機器２０の状態情報であるかを特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ記録装置６０は、車両１０を含んで構成される列車１００を識別する列車識別情報が対応付けられた状態情報を記録するので、列車の併合や分割が行われた場合でも、どの列車に搭載されていた機器２０の状態情報であるかを特定することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ通信部５３は、データ取得部５１が状態情報を取得する機器２０に異常又は異常の予兆が生じていない通常時は、異常又は異常の予兆が生じている異常時よりも少ない容量の状態情報の伝送を行うので、通常時の状態情報の容量を軽減して効率的に伝送を行うことができ、データ通信部５３の負担を軽減することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ収集装置５０は、車両１０を含んで構成される列車１００の車両１０とは異なる他の車両にも搭載され、他の車両１０に搭載されるデータ収集装置５０のデータ通信部５３を介して伝送される状態情報は、データ記録装置６０に記録されるので、先頭の車両１０ａ以外の後続の他の車両１０に搭載されているデータ収集装置５０のデータ保持部５２が記録する状態情報もデータ記録装置６０に記録することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、車両１０を含んで構成される列車１００の車両間での状態情報の伝送は、無線通信により行われるので、隣り合う車両１０間での配線が必要ない。そのため、列車の併合や分割が行われた場合でも、新たに配線の設置作業等を行う必要がないので、容易に車両１０間での状態情報の伝送を行うことができると共に、作業負担を低減することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ記録装置６０に記録された中央装置４０が取得する機器２０の一部の状態情報と、データ通信部５３を介して伝送される状態情報と、を無線通信により地上側に送信する車上側無線通信部７０を備えるので、データ記録装置６０に記録した状態情報を地上側に送信することができる。これにより、地上側では、データ記録装置６０に記録されていた状態情報を用いて、各機器２０の状態情報の解析を行い、各機器２０の異常診断等の各種診断等を行うことができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、車上側無線通信部７０は、データ記録装置６０に記録されたデータ通信部５３を介して伝送される状態情報のうち、中央装置４０が取得する機器２０の一部の状態情報と重複していない状態情報を無線通信により地上側に送信するので、地上側へ送信する状態情報の容量を軽減し、重複する無駄な状態情報の送信を防止することができる。これにより、車上側無線通信部７０の負担を軽減することができる。

また、本実施の形態に係る状態監視システム１によれば、データ収集装置５０は、機器２０の周囲の環境情報を検知する環境情報検知部５９を備え、データ通信部５３は、環境情報検知部５９が検知した環境情報が対応付けられた状態情報の伝送を行うので、どのような環境下で取得された機器２０の状態情報であるかを特定することができる。

尚、本実施の形態に係る状態監視システム１が備える各装置は、例えば、プロセッサと、メモリと、受信器と、送信器とを備え、各装置の動作はソフトウエアによって実現することができる。図６は、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システムを実現するハードウエア構成の一例を示す図である。図６に示すように、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の状態監視システム１が備える各装置は、プロセッサ２０１、メモリ２０２、受信器２０３、及び、送信器２０４を備えており、プロセッサ２０１は受信した情報を用いてソフトウエアによる演算及び制御を行う。メモリ２０２は、受信した情報又はプロセッサ２０１が演算及び制御を行うに際して必要な情報及びソフトウエアの記憶を行う。受信器２０３は、外部から情報を受信するインターフェースである。送信器２０４は、外部に情報を送信するインターフェースである。尚、プロセッサ２０１、メモリ２０２、受信器２０３、送信器２０４は、各々複数設けられていても良い。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲において、各実施の形態を適宜変更、省略したりすることができる。

１状態監視システム、１０〜１０ｂ車両、２０〜２０ｃ機器、４０中央装置、５０〜５０ｃデータ収集装置、５１データ取得部、５２データ保持部、５３データ通信部、５９環境情報検知部、６０データ記録装置、７０車上側無線通信部、８０地上サーバ、１００列車

Claims

車両に搭載される機器の状態情報を取得する中央装置と、
データ取得部によって取得された前記機器の前記状態情報を記録するデータ保持部と、前記データ保持部に記録された前記状態情報の伝送を行うデータ通信部と、を有するデータ収集装置と、
前記中央装置から出力される前記機器の一部の前記状態情報と、前記データ通信部を介して伝送される前記状態情報と、を記録するデータ記録装置と、
を備える鉄道車両の状態監視システム。
前記データ収集装置は、自装置を識別する収集装置識別情報が付与されており、
前記データ通信部は、前記収集装置識別情報が対応付けられた前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記車両は、自車両を識別する車両識別情報が付与されており、
前記データ通信部は、前記車両識別情報が対応付けられた前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記機器は、自機器を識別する機器識別情報が付与されており、
前記データ通信部は、前記機器識別情報が対応付けられた前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ通信部は、前記データ取得部が前記状態情報を取得した時刻を示す時刻情報が対応付けられた前記状態情報の伝送を行うこと特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ通信部は、無線通信により前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記車両は、複数の機器を搭載しており、
前記データ収集装置は、前記複数の機器毎に複数設けられ、
複数の前記データ収集装置のそれぞれの前記データ保持部に記録されたそれぞれの前記状態情報は、前記データ記録装置に記録されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記複数のデータ収集装置には、前記中央装置が前記状態情報を取得する前記複数の機器以外の他の機器の状態情報を取得するデータ収集装置が含まれていることを特徴とする請求項７に記載の鉄道車両の状態監視システム。
それぞれの前記データ保持部に記録されたそれぞれの前記状態情報は、前記複数のデータ収集装置のうちの１つの前記データ収集装置に集約され、
それぞれの前記状態情報が集約された前記データ収集装置は、それぞれの前記状態情報を前記データ記録装置に出力することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記複数の機器には、異なる機種の機器が含まれていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ収集装置の前記データ通信部は、前記状態情報を、他の前記データ収集装置へ無線通信による伝送を順次行うことにより、前記複数のデータ収集装置のうちの１つの前記データ収集装置にそれぞれの前記状態情報を集約し、
それぞれの前記状態情報が集約された前記データ収集装置は、それぞれの前記状態情報を前記データ記録装置に出力することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ記録装置は、前記車両を含んで構成される列車の位置を示す列車位置情報又は前記車両の位置を示す車両位置情報が対応付けられた前記状態情報を記録することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ記録装置は、前記車両を含んで構成される列車の連結車両台数を示す車両台数情報と、前記車両の進行方向を示す進行方向情報と、前記車両の号車番号を示す号車番号情報とが対応付けられた前記状態情報、又は、前記車両が先頭車両、中間車両、後尾車両のいずれであるかを示す車両種別情報が対応付けられた前記状態情報を記録することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ記録装置は、前記車両を含んで構成される列車を識別する列車識別情報が対応付けられた前記状態情報を記録することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ通信部は、前記データ取得部が前記状態情報を取得する前記機器に異常又は異常の予兆が生じていない通常時は、異常又は異常の予兆が生じている異常時よりも少ない容量の前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ収集装置は、前記車両を含んで構成される列車の前記車両とは異なる他の車両にも搭載され、
前記他の車両に搭載される前記データ収集装置の前記データ通信部を介して伝送される前記状態情報は、前記データ記録装置に記録されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記車両を含んで構成される列車の車両間での前記状態情報の伝送は、無線通信により行われることを特徴とする請求項１６に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ記録装置に記録された前記中央装置が取得する前記機器の一部の前記状態情報と、前記データ通信部を介して伝送される前記状態情報と、を無線通信により地上側に送信する車上側無線通信部を備えることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記車上側無線通信部は、前記データ記録装置に記録された前記データ通信部を介して伝送される前記状態情報のうち、前記中央装置が取得する前記機器の一部の前記状態情報と重複していない前記状態情報を無線通信により前記地上側に送信することを特徴とする請求項１８に記載の鉄道車両の状態監視システム。
前記データ収集装置は、前記機器の周囲の環境情報を検知する環境情報検知部を備え、
前記データ通信部は、前記環境情報検知部が検知した前記環境情報が対応付けられた前記状態情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の鉄道車両の状態監視システム。