WO2017212607A1 - 鉄道車両用空気調和管理システムおよび鉄道車両用空気調和装置 - Google Patents

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WO2017212607A1
WO2017212607A1 PCT/JP2016/067232 JP2016067232W WO2017212607A1 WO 2017212607 A1 WO2017212607 A1 WO 2017212607A1 JP 2016067232 W JP2016067232 W JP 2016067232W WO 2017212607 A1 WO2017212607 A1 WO 2017212607A1
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railway
railway vehicle
air conditioning
vehicle
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PCT/JP2016/067232
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康敬 落合
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三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00978—Control systems or circuits characterised by failure of detection or safety means; Diagnostic methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning apparatus for a railway vehicle and an air conditioning management system for a railway vehicle that air condition the space in the railway vehicle of the train.
  • the present invention relates to the management of the state of a railway vehicle air conditioner.
  • each railway vehicle is provided with an air conditioner for a railway vehicle that air-conditions the space in the railway vehicle.
  • the reference temperature set value during operation, the actual temperature in the railway vehicle, and the like are stored as device monitoring data.
  • equipment monitoring data is acquired, data analysis is performed, the difference between the measured temperature and the reference temperature is output the number of times the threshold is exceeded, which is the number of times exceeding the allowable range, etc.
  • a device monitoring data analysis system that supports the above determination has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an air conditioning management system for a railway vehicle and an air conditioning for a railway vehicle that can manage the railway air conditioning apparatus based on more data.
  • the object is to obtain a device.
  • An air conditioning management system for a railway vehicle is installed in a railway vehicle and includes a compressor, a heat source side heat exchanger, a decompression device, and a load side heat exchanger, and a refrigerant circuit is configured.
  • a railway vehicle air conditioner that circulates refrigerant and air-conditions the inside of the railway vehicle, and a recording device that records vehicle air-conditioning data including data indicating operation states of the railway vehicle air conditioner in a plurality of railway vehicles
  • the railway vehicle air conditioner performs a special operation that operates in a predetermined pattern in an unmanned state in the railway vehicle, and the management device stores data indicating the operation state in the special operation.
  • the vehicle air conditioning data is recorded in the recording device.
  • the vehicle air-conditioning data collected from many railway vehicles can be recorded in the recording device, a large amount of vehicle air-conditioning data having similar environmental conditions, driving conditions, etc. can be recorded. it can.
  • the vehicle air-conditioning data obtained by special driving in the absence of passengers it is possible to increase the number of data that can be referred to for determining an abnormal state.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of various parameter states when the speed of a load-side fan 16 is changed when the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 is operating normally.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a first example of various parameter states when the speed of a load-side fan 16 is changed when the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a second example of various parameter states when the speed of a load-side fan 16 is changed in a case where the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of various parameter states when the speed of a load-side fan 16 is changed when a case where the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a third example of various parameter states when the speed of the load-side fan 16 is changed in a case where the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally. It is a figure explaining the operating rate of the air conditioner 50 for rail vehicles which concerns on Embodiment 4 of this invention. It is a figure explaining an example of the operation rate of each refrigerant circuit 10 in the emergency operation of the air conditioning apparatus 50 for railway vehicles which concerns on Embodiment 4 of this invention. It is a figure explaining an example of the operation rate in the emergency operation of the railcar air conditioner 50 which concerns on Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioning management system for a railway vehicle according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plurality of railway vehicles 1 each have a railway vehicle air conditioner 50.
  • the rail vehicle air conditioner 50 is a device that performs cooling and heating in the rail vehicle 1.
  • the rail vehicle air conditioner 50 may be either a roof-standing type installed on the roof of the railway vehicle 1 or an under-floor type device installed below the floor.
  • Each railcar air conditioner 50 according to Embodiment 1 has a refrigerant circuit 10 or the like as an apparatus for performing air conditioning.
  • the control system includes a vehicle air-conditioning control device 20, a vehicle air-conditioning storage device 30, and a vehicle air-conditioning communication device 40.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the operation of the equipment related to air conditioning so that the inside of the railway vehicle has a predetermined set temperature in the vehicle.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 causes the vehicle air-conditioning storage device 30 to record the vehicle air-conditioning data, which is data for the management device 100 to manage the rail vehicle air-conditioning device 50.
  • the vehicle air conditioning data includes, for example, data relating to the railway vehicle 1 such as a car number, a vehicle organization, and a manufacturing year.
  • instructions given to air-conditioning equipment such as a driving frequency of the compressor 11 and a discharge temperature, which will be described later, and physical quantities such as temperature and pressure detected by various sensors installed in the railway vehicle air-conditioning apparatus 50 It includes data indicating the operation state of the air conditioner 50 for a railway vehicle, such as a value, a detection date and time, for example, a detection position based on a business distance from the first train, an accumulated operation time after repair (maintenance), and the like.
  • these data are not all included in the vehicle air conditioning data, and can be selected as necessary.
  • the configuration of the equipment related to air conditioning will be described later.
  • the vehicle air conditioning storage device 30 stores data necessary for the vehicle air conditioning control device 20 to perform processing.
  • the vehicle air-conditioning communication device 40 is a recording device that records vehicle air-conditioning data sent to the management device 100.
  • the vehicle air conditioning communication device 40 serves as an interface for signal communication between the vehicle air conditioning control device 20 and the management device 100.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 performs processing, and the vehicle air-conditioning data recorded in the vehicle air-conditioning storage device 30 is included in the signal and sent to the management device 100.
  • the data included in the signal sent from the management device 100 is sent to the vehicle air conditioning control device 20.
  • the management device 100 manages the plurality of rail vehicles 1 based on the vehicle data in the plurality of rail vehicles 1. Although there are two railway vehicles 1 illustrated in FIG. 1, communication connection and management can be performed with the railway vehicle air conditioners 50 of many railway vehicles 1 in practice. In the first embodiment, data management related to the railcar air conditioner 50 of each railcar 1 is performed.
  • the management device 100 is installed at, for example, a railway vehicle base.
  • the management device 100 includes a management communication device 110, a management control device 120, a management arithmetic device 130, a management storage device 140, and a management display device 150.
  • the management communication device 110 serves as an interface for signal communication between the vehicle air conditioning control device 20 and the management control device 120 of the railway vehicle air conditioner 50.
  • vehicle air-conditioning data included in a signal sent from the railcar air conditioner 50 is extracted and sent to the management control device 120. Further, the data from the management control device 120 is included in the signal and sent to the railway vehicle air conditioner 50.
  • the management control device 120 causes the management storage device 140 to record the vehicle air conditioning data sent from the rail vehicle air conditioner 50 of the plurality of rail vehicles 1.
  • the management control device 120 includes an abnormal state determination unit 121, and a state in which an abnormality or a sign of abnormality appears in the railcar air conditioner 50 and an abnormality is predicted (hereinafter referred to as an abnormal state). ) Is determined.
  • the management control device 120 includes the abnormal state determination unit 121.
  • the management control device 120 may have an independent configuration as the abnormal state determination device.
  • the management arithmetic device 130 performs arithmetic processing of data necessary for the management control device 120 to perform processing, for example, by calculating a determination reference value based on vehicle air conditioning data.
  • the management storage device 140 is a device that stores data related to the processing of the management control device 120 and the management arithmetic device 130.
  • the management storage device 140 of the first embodiment has a vehicle air conditioning data recording unit 141.
  • the vehicle air conditioning data recording unit 141 is a database that records vehicle air conditioning data.
  • the management display device 150 displays, for example, processing results performed by the management control device 120.
  • the management control device 120 and the management arithmetic device 130 of the management device 100 in the present embodiment can be configured by different hardware.
  • an arithmetic control means (computer) having a CPU (Central Processing Unit) can be used as hardware, and processing procedures such as control and arithmetic can be programmed in advance, and the apparatus can be configured as software, firmware, or the like.
  • the arithmetic control means executes a program to perform processing, thereby realizing processing performed by the management control device 120, the management arithmetic device 130, and the like.
  • the data of these programs may be stored in the management storage device 140, for example.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the equipment related to air conditioning of the railway vehicle air conditioning apparatus 50 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the railway vehicle air conditioner 50 according to the first embodiment has two refrigerant circuits 10A and 10B.
  • the refrigerant circuit 10A is configured such that the compressor 11A, the switching device 17A, the heat source side heat exchanger 12A, the pressure reducing device 13A, and the load side heat exchanger 14A are connected by a refrigerant pipe and the refrigerant is circulated.
  • the refrigerant circuit 10B is configured such that the compressor 11B, the switching device 17B, the heat source side heat exchanger 12B, the pressure reducing device 13B, and the load side heat exchanger 14B are connected by a refrigerant pipe and the refrigerant is circulated. Yes.
  • the railway vehicle air conditioner 50 of the first embodiment has the two refrigerant circuits 10, the number of the refrigerant circuits 10 is not limited.
  • the start and stop (drive or drive stop) of the compressor 11 is repeated more frequently than the air conditioner installed in a building or the like due to the switching of power supply. For this reason, the burden concerning the apparatus which comprises the refrigerant circuit 10 is large. Therefore, a plurality of refrigerant circuits 10 are provided in consideration of the life of the equipment. Then, the operation is performed so that the operation time of each refrigerant circuit becomes uniform, and the burden is reduced.
  • Non-azeotropic refrigerant mixtures include, for example, R407C (R32, R125, R134a), which is an HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant.
  • Examples of the pseudoazeotropic refrigerant mixture include R410A (R32, R125) and R404A (R125, R143a, R134a), which are HFC refrigerants.
  • Examples of the single refrigerant include R22, which is an HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerant, and R134a, which is an HFC refrigerant.
  • Compressor 11 sucks in refrigerant, compresses it, discharges it in a high temperature and high pressure state.
  • the compressor 11 of the present embodiment is a type of compressor that can control the rotational speed of the drive by an inverter circuit or the like and adjust the discharge amount of the refrigerant.
  • the switching device 17 is a device configured with, for example, a four-way valve. The switching device 17 switches the refrigerant flow between the cooling operation and the heating operation.
  • the heat source side heat exchanger 12 performs heat exchange between the refrigerant and air (air outside the railway vehicle). For example, during the heating operation, it functions as an evaporator, performs heat exchange between the low-pressure refrigerant that has flowed in via the decompression device 13 and air, and evaporates and vaporizes the refrigerant. Further, during the cooling operation, it functions as a condenser (including a gas cooler; hereinafter the same), performs heat exchange between the refrigerant compressed in the compressor 11 that has flowed in from the switching device 17 side and air, and dissipates heat to the refrigerant.
  • the refrigerant is condensed and liquefied by heat radiation.
  • the decompression device 13 decompresses and expands the refrigerant.
  • the decompression device 13 includes, for example, a flow rate control unit such as a capillary tube (capillary tube) or an electronic expansion valve, a refrigerant flow rate control unit such as an expansion valve having a temperature sensing cylinder, and the like.
  • the load side heat exchanger 14 performs heat exchange between the refrigerant and the air in the vehicle. For example, it functions as a condenser during heating operation, condenses the refrigerant from the compressor 11 and heats the air.
  • the cooling operation it functions as an evaporator, performs heat exchange between the refrigerant and the air that has been brought to a low pressure state by the decompression device 13, evaporates and vaporizes the refrigerant, and cools the air.
  • the heat source side fan 15A is installed in the heat source side heat exchanger 12A on the refrigerant circuit 10A side.
  • a heat source side fan 15B is installed in the heat source side heat exchanger 12B on the refrigerant circuit 10B side.
  • the heat source side fan 15 when the fan motor 15a is driven, the fan rotates, and the air outside the vehicle passes through the heat source side heat exchanger 12.
  • the load side fan 16 the fan rotates by driving the fan motor 16a, the air in the railway vehicle is passed through the load side heat exchanger 14, and the air-conditioned air is sent into the railway vehicle.
  • the load-side fan 16 of the first embodiment is installed in common for the refrigerant circuits 10 of a plurality of systems.
  • a heat source side filter 18 for removing foreign matters contained in the fluid supplied to the heat source side heat exchanger 12 by the heat source side fan 15 is provided between the heat source side heat exchanger 12 and the heat source side fan 15. Is provided. Between the load side heat exchanger 14 and the load side fan 16, a load side filter 19 is provided for removing foreign matters contained in the fluid supplied to the load side heat exchanger 14 by the load side fan 16. ing.
  • the refrigerant circuit 10 is provided with a pressure sensor 21 and a temperature sensor 22.
  • the pressure sensor 21 is installed on the suction side of the compressor 11, detects the suction pressure that is the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 11, and sends a signal including the detected value to the vehicle air conditioning control device 20.
  • the temperature sensor 22 is installed on the refrigerant outflow side when the load-side heat exchanger 14 functions as an evaporator, for example, detects the temperature, and sends a signal including the detected value to the vehicle air-conditioning control device 20. .
  • each component device of the refrigerant circuit 10 in the cooling operation and heating operation of the rail vehicle air conditioner 50 will be described based on the flow of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10.
  • the compressor 11 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state.
  • the discharged refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12 via the switching device 17.
  • the heat source side heat exchanger 12 exchanges heat between air outside the vehicle supplied by the heat source side fan 15 and the refrigerant, and condenses and liquefies the refrigerant.
  • the condensed and liquefied refrigerant passes through the decompression device 13.
  • the decompression device 13 decompresses the refrigerant that has condensed and passed therethrough.
  • the decompressed refrigerant flows into the load side heat exchanger 14.
  • the load side heat exchanger 14 exchanges heat between the air in the vehicle supplied by the load side fan 16 and the refrigerant, and evaporates the refrigerant. Then, the compressor 11 sucks the evaporated gas refrigerant that has passed through the switching device 17 again.
  • the compressor 11 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state.
  • the discharged refrigerant flows into the load side heat exchanger 14 via the switching device 17.
  • the load side heat exchanger 14 exchanges heat between the air in the vehicle supplied by the load side fan 16 and the refrigerant to condense and liquefy the refrigerant.
  • the condensed and liquefied refrigerant passes through the decompression device 13.
  • the decompression device 13 decompresses the refrigerant that has condensed and passed therethrough.
  • the decompressed refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12. Heat is exchanged between the air outside the vehicle supplied by the heat source side fan 15 and the refrigerant to evaporate the refrigerant. Then, the compressor 11 sucks the evaporated gas refrigerant that has passed through the switching device 17 again.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 causes the railcar air conditioner 50 to perform a special operation in an unmanned state where there are no passengers, for example, before the start of a train operation.
  • the vehicle air conditioning data obtained in the special operation is recorded in the vehicle air conditioning storage device 30.
  • the special operation is, for example, driving the compressor 11 at two stages of driving frequencies of 30 Hz and 70 Hz.
  • the driving frequency of the compressor 11, the fan rotation speed of the heat source side fan 15, and the fan rotation of the load side fan 16 This is an operation performed by the refrigerant circuit 10 by driving a number or the like in a predetermined pattern.
  • the vehicle air-conditioning data which drive
  • a switch for instructing a special operation may be installed in a driver's seat or the like so that the vehicle air-conditioning control device 20 can be instructed to perform the special operation.
  • operation is performed by a human instruction
  • the vehicle air conditioning data may be recorded by automatically performing a special operation of the railway vehicle air conditioner 50 at every fixed time.
  • vehicle air conditioning data in the special operation but also the vehicle air conditioning data of the railway vehicle 1 in the normal operation when the train is operating may be recorded.
  • the management device 100 records and manages the vehicle air conditioning data in the rail vehicle air conditioner 50 of each rail vehicle 1 in the vehicle air conditioning data recording unit 141 of the management storage device 140.
  • the plurality of railway vehicles 1 are operated under various environmental conditions with different operating hours, operating distances, and the like. Therefore, the management apparatus 100 collects and records various vehicle air-conditioning data obtained under various environmental conditions and driving conditions as so-called big data.
  • the management control device 120 uses reference vehicle air-conditioning data, for example, when performing an abnormal state determination process on the target railcar air conditioner 50 of a certain railcar 1.
  • the management control device 120 operates under conditions such as similar (including the same) environmental conditions and operating conditions from the vehicle air-conditioning data recorded in the vehicle air-conditioning data recording unit 141 of the management storage device 140.
  • the vehicle air-conditioning data obtained in this way is retrieved and determined as reference vehicle air-conditioning data.
  • the reference vehicle air-conditioning data may be grouped and recorded in advance, and used for processing.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the railway vehicle 1 according to the determination of the reference vehicle air-conditioning data in the first embodiment of the present invention.
  • the data is determined as reference vehicle air conditioning data.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the railway vehicle 1 according to the determination of another reference vehicle air-conditioning data in the first embodiment of the present invention.
  • the vehicle air conditioning data for reference may be determined from the vehicle air conditioning data in the normal operation when the railway vehicle 1 is operating.
  • vehicle air conditioning data relating to the rail vehicle air conditioner 50 of the rail vehicle 1 with the same car number in different vehicle formations with different departure times is determined.
  • the boarding rates differ between a railway vehicle 1 that stops near the stairs of a station and a railway vehicle 1 that does not. Therefore, the vehicle air-conditioning data related to the air conditioner 50 for a railway vehicle of the railway vehicle 1 with the same car number in another vehicle formation with different departure times having similar boarding rates is determined as reference vehicle air-conditioning data.
  • the railway vehicle 1 that is the target of the abnormal state determination process and the same year of manufacture within a predetermined range (for example, one year before and after) You may make it determine the vehicle air conditioning data which concern on the air conditioning apparatus 50 for rail vehicles of the vehicle 1 as reference vehicle air conditioning data.
  • vehicle air conditioning data relating to a railway vehicle air conditioning device 50 of a certain railway vehicle 1 and the same railcar 1 within a predetermined range of continuous operation time after repair (maintenance), which are targets for determining an abnormal state You may make it determine as reference vehicle air-conditioning data.
  • the determination of the vehicle air conditioning data for reference is not particularly limited to these methods described above.
  • the vehicle air conditioning data collected from many railway vehicles 1 is recorded in the vehicle air conditioning data recording unit 141.
  • Many vehicle air-conditioning data with similar conditions such as conditions and driving conditions can be recorded. Therefore, for example, the vehicle air conditioning data referred to when the management control device 120 performs an abnormal state determination process or the like can be increased. For this reason, it is possible to improve the accuracy of abnormal state determination and the like.
  • the railway vehicle air conditioner 50 performs a special operation, and by operating under the same operating conditions under the same environmental conditions, time, etc., it is possible to
  • the vehicle air conditioning data related to the railcar air conditioner 50 of the railcar 1 can be used as reference vehicle air conditioning data.
  • the rail vehicle air conditioner 50 of the railway vehicle 1 of the same car number in the different vehicle organization from which departure time differs on the same route can be used.
  • Embodiment 2 FIG.
  • the management control device 120 has described the process of causing the management storage device 140 to record the vehicle air conditioning data in the rail vehicle air conditioner 50 of the plurality of rail vehicles 1.
  • the abnormal state determination process using the vehicle air conditioning data in the plurality of railway vehicles 1 will be described.
  • the abnormal state determination process is performed based on changes in the pressure, temperature, and the like of the refrigerant circuit 10 when the compressor 11 is started.
  • the compressor 11 is driven or stopped (hereinafter referred to as start / stop) more frequently than the air conditioner installed in a building or the like due to the switching of power supply.
  • start / stop the compressor 11 is started up, if the refrigerant is not evaporated in the evaporator and the degree of superheat of the refrigerant on the refrigerant outflow side of the evaporator is low, the liquid refrigerant or the gas-liquid two-phase refrigerant is converted into the compressor 11.
  • a liquid back is generated after being sucked in.
  • the compressor 11 may be damaged in the compressor 11 in an attempt to compress the liquid refrigerant having a high density. Therefore, for example, in order to determine an abnormal state related to the liquid back, an abnormal state determination process is performed based on changes in pressure, temperature, and the like of the refrigerant circuit 10 when the compressor 11 is started.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the vehicle air conditioning data related to the abnormal state determination process performed by the abnormal state determination unit 121 of the management control device 120 of the management device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 the relationship between the time change of the drive frequency when starting the compressor 11 and the time change of the corresponding discharge temperature is shown.
  • changes in drive frequency and discharge temperature for about 3 minutes after the compressor 11 is started are shown.
  • the discharge temperature is as shown in FIG. ).
  • the time until the discharge temperature is stabilized is delayed as shown in FIG. 5C, or the discharge temperature is not increased as shown in FIG. 5D. Therefore, when the compressor 11 is started, if the discharge temperature of the compressor 11 does not reach the predetermined temperature in a predetermined time, it can be determined that the state is abnormal.
  • the abnormal state determination unit 121 determines that it is in an abnormal state if it determines that the discharge temperature of the compressor 11 is lower than the determination set temperature when the determination set time has elapsed since the compressor 11 was started.
  • threshold values such as determination setting time and determination setting temperature that are used as a basis for the abnormal state determination processing are managed based on the determined vehicle air conditioning data for reference.
  • the arithmetic device 130 calculates an average value and uses the obtained average value as a threshold value.
  • it is not limited to this determination procedure.
  • the abnormal state determination unit 121 of the management apparatus 100 performs an abnormal state determination process.
  • the management device 100 uses the determined set time and determination set temperature data corresponding to the determined rail vehicle air conditioner 50 of each rail vehicle 1 as the vehicle of each rail vehicle air conditioner 50. It may be stored in the air conditioning storage device 30, and the vehicle air conditioning control device 20 may perform an abnormal state determination process.
  • the abnormality determination processing is performed based on the determination criteria determined based on the vehicle air conditioning data obtained from many railway vehicles 1. Therefore, highly accurate abnormality determination processing can be performed based on more data.
  • the abnormality determination process based on data such as pressure and temperature detected after the compressor 11 is started, many abnormalities of the railway vehicle air conditioner 50 can be determined. Since the abnormality determination process is performed from the discharge temperature after the compressor 11 is started, it is possible to determine a large amount of liquid back in the railcar air conditioner 50.
  • Embodiment 3 In the second embodiment described above, the determination of the abnormal state related to the liquid back to the compressor 11 has been described.
  • the railway vehicle air conditioner 50 can perform a special operation for determining an abnormal state of a device or the like. In the special operation, for example, a cooling operation or a heating operation is performed, and the set temperature for the room air is fixed. Based on the value detected by each sensor obtained when the pattern is changed from the first state to the second state, the operating state of the equipment controlled by the vehicle air-conditioning control device 20 is changed to the abnormal state.
  • the location can be specified.
  • Embodiment 3 another example of determination of an abnormal state will be described.
  • the management control device 120 performs the abnormal state determination process as described in the second embodiment.
  • devices such as the compressor 11 whose driving is controlled by the vehicle air-conditioning control device 20 according to a predetermined pattern are appropriately referred to as “element devices”.
  • the cause of the abnormal state relates to the abnormal state of various sensors, or the abnormal state of various devices constituting the refrigerant circuit 10. Can be separated.
  • Such separation of abnormal states can be estimated based on the state of values detected by various sensors when the operation state of the element device is changed from the first state to the second state. Specifically, for example, when the operation state of the element device is changed, if the values detected by the various sensors do not change, it is determined that the sensor is in an abnormal state such as sensor deterioration or sensor detachment. be able to.
  • the abnormal state can be determined and the device in the abnormal state is identified. be able to.
  • the component devices in the railway vehicle air conditioner 50 at this time include the compressor 11, the decompression device 13 as an expansion valve, the heat source side fan 15, and the load side fan 16.
  • the driving frequency is changed.
  • an abnormality of the decompression device 13 as an expansion valve can be detected.
  • the valve opening is changed.
  • an abnormality of the compressor 11 can be detected.
  • the rotational speed of the fan is changed.
  • the number of rotations of the heat source side fan 15, for example, an abnormal state of the heat source side fan 15, the heat source side heat exchanger 12, or the like can be determined.
  • the rotation speed of the load side fan 16 for example, an abnormal state of the load side fan 16, the load side heat exchanger 14, etc. can be determined.
  • the decompression device 13 is an expansion valve that expands the refrigerant by adjusting the opening of the valve. Further, the valve opening degree of the decompression device 13 is controlled by the vehicle air-conditioning control device 20 so that the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 becomes a preset temperature, for example, 4 ° C. during the cooling operation. Shall.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of various parameter states when the drive frequency of the compressor 11 according to Embodiment 3 of the present invention is changed.
  • FIGS. 6A to 6C show various parameter states when the railway vehicle air conditioner 50 operates normally.
  • FIG. 6A shows the state of the drive frequency of the compressor 11 set in the special operation.
  • the driving frequency of the compressor 11 is changed from 30 Hz to 70 Hz at a preset time interval, for example, 10 minutes.
  • FIG. 6B shows a state of the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 when the drive frequency of the compressor 11 is changed as shown in FIG.
  • FIG. 6C shows the state of the indicated value of the valve opening with respect to the decompression device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the drive frequency of the compressor 11 is changed as shown in FIG. .
  • FIGS. 6D to 6F show states of various parameters when the railway vehicle air conditioner 50 does not operate normally due to an abnormality occurring in the decompression device 13.
  • FIG. 6 (d) shows the state of the drive frequency of the compressor 11 set in the special operation, as in FIG. 6 (a).
  • FIG. 6 (e) shows the state of the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 when the drive frequency of the compressor 11 is changed as shown in FIG. 6 (d).
  • FIG. 6 (f) shows the state of the indicated value of the valve opening with respect to the decompression device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the drive frequency of the compressor 11 is changed as shown in FIG. 6 (d). .
  • the vehicle air-conditioning control device 20 is connected to the load-side heat exchanger 14.
  • the valve opening degree of the decompression device 13 is controlled so that the degree of superheat is always 4 ° C.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the decompression device 13 so as to increase the valve opening of the decompression device 13 at the timing when the drive frequency increases.
  • a superheat degree is always kept at 4 degreeC.
  • the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 can be calculated by subtracting the saturation temperature at the pressure detected by the pressure sensor 21 from the temperature detected by the temperature sensor 22.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 when an abnormality occurs in the railway vehicle air conditioner 50, as shown in FIG. 6D, when the drive frequency of the compressor 11 is changed, the vehicle air-conditioning control device 20 always has a superheat degree of 4.
  • the valve opening degree of the decompression device 13 is controlled so as to be at ° C.
  • the degree of superheat increases to 10 ° C. due to the valve of the decompression device 13 not operating normally. Therefore, the vehicle air-conditioning control device 20 performs control so as to further increase the valve opening. As a result, the indicated value of the valve opening degree by the vehicle air-conditioning control device 20 is finally maximized.
  • the superheat degree of the heat source side heat exchanger 12 and the indicated value of the valve opening of the decompression device 13 are confirmed while the superheat degree of the heat source side heat exchanger 12 is controlled to be constant. By doing so, the abnormality of the decompression device 13 can be similarly detected.
  • the abnormality of the decompression device 13 is determined based on the degree of superheat of the load-side heat exchanger 14 and the instruction value of the valve opening degree with respect to the decompression device 13, but this is not limited to this example.
  • the abnormality of the pressure reducing device 13 can be determined based only on the instruction value of the valve opening degree with respect to the pressure reducing device 13. This is because, when an abnormality occurs in the decompression device 13, for example, when the indicated value of the valve opening with respect to the decompression device 13 is increased, the degree of superheat of the load side heat exchanger 14 is increased accordingly. This is because the degree changes in accordance with the change in the indicated value of the valve opening.
  • the railway vehicle air conditioner 50 is in a cooling operation. Therefore, it demonstrates as what the load side heat exchanger 14 functions as an evaporator.
  • the valve opening degree of the decompression device 13 is controlled by the vehicle air-conditioning control device 20 so that the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 is 4 ° C. during the cooling operation.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of various parameter states when the rotational speed of the load-side fan 16 is changed when the railcar air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 is operating normally. It is.
  • FIG. 7A shows the state of the fan speed of the load side fan 16 set in the special operation.
  • the fan rotational speed of the load side fan 16 is increased at the time point X, and the fan rotational speed is returned to the original rotational speed at the time point Y.
  • FIG. 7B shows a state of the degree of superheat in the load side heat exchanger 14 when the fan rotation speed of the load side fan 16 is changed as shown in FIG.
  • FIG. 7C shows the state of the current value input to the fan motor 16a of the load-side fan 16 when the fan rotation speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 7A.
  • FIG. 7D shows the state of the valve opening instruction value for the decompression device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the fan speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 7A. Indicates.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 When the railway vehicle air conditioner 50 operates normally, when the vehicle air-conditioning control device 20 performs control so as to change the fan rotational speed of the load-side fan 16 as shown in FIG.
  • the valve opening degree of the decompression device 13 is controlled so that the degree of superheat in the side heat exchanger 14 always becomes a preset temperature.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the pressure reducing device 13 so as to increase the valve opening of the pressure reducing device 13 at the point X when the fan rotation speed increases, as shown in FIG. Thereby, the superheat degree in the load side heat exchanger 14 is always maintained at preset temperature, as shown in FIG.7 (b).
  • the current value input to the fan motor 16a at this time changes according to the fan rotation speed as shown in FIG. 7C. Specifically, when the fan speed increases, the current value of the fan motor 16a increases, and when the fan speed decreases, the current value decreases.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a first example of the state of various parameters when the rotation speed of the load-side fan 16 is changed in the case where the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. FIG. 8A shows the state of the fan speed of the load side fan 16 set in the special operation.
  • the fan rotational speed of the load-side fan 16 is increased at the time point X, and the fan rotational speed is returned to the original rotational speed at the time point Y.
  • FIG. 8B shows the state of the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 when the fan rotation speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8C shows the state of the current value input to the fan motor 16a of the load side fan 16 when the fan rotation speed of the load side fan 16 is changed as shown in FIG.
  • FIG. 8D shows the state of the indicated value of the valve opening degree with respect to the pressure reducing device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the fan rotational speed of the load side fan 16 is changed as shown in FIG. Indicates.
  • the state indicated by the dotted line indicates a state where the railway vehicle air conditioner 50 operates normally.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 first controls the load-side fan 16 to change the fan rotational speed as shown in FIG. At this time, in the load-side fan 16, since the fan motor 16a has deteriorated, the current value input to the fan motor 16a in order to set the fan rotation speed to the assumed rotation speed is as shown in FIG. It becomes larger than normal operation.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the valve opening degree of the decompression device 13 so that the degree of superheat in the load side heat exchanger 14 always becomes a preset temperature.
  • the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 is always maintained at a set temperature, but the assumed air volume to the load-side heat exchanger 14 is deteriorated due to deterioration of the fan motor 16a. It cannot be obtained sufficiently, and the degree of superheat tends to decrease. Therefore, as shown in FIG. 8D, the vehicle air-conditioning control device 20 controls the pressure reducing device 13 so that the valve opening of the pressure reducing device 13 is smaller than that during normal operation.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a second example of the state of various parameters when the rotational speed of the load-side fan 16 is changed in the case where the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. FIG. 9A shows the state of the fan speed of the load side fan 16 set in the special operation.
  • the fan rotational speed of the load-side fan 16 is increased at the time point X, and the fan rotational speed is returned to the original rotational speed at the time point Y.
  • FIG. 9B shows a state of the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 when the fan rotational speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 9A.
  • FIG. 9C shows the current value input to the fan motor 16a for driving the load-side fan 16 when the fan rotational speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 9A. Indicates the state.
  • FIG. 9D shows the state of the indicated value of the valve opening degree with respect to the decompression device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the fan rotation speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 9A.
  • the state indicated by the dotted line indicates a state where the railway vehicle air conditioner 50 operates normally.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 first controls the load-side fan 16 to change the fan rotational speed as shown in FIG. At this time, since the load-side filter 19 between the load-side heat exchanger 14 and the load-side fan 16 is clogged, the wind passes through the load-side filter 19 when the fan speed is high. It becomes difficult to supply a sufficient air volume to the load-side heat exchanger 14. Therefore, the wind that cannot pass through the load-side filter 19 becomes a resistance to the load-side fan 16, and the current value input to the fan motor 16 a in order to obtain the rotation speed assuming the fan rotation speed is as shown in FIG. It becomes larger than normal operation.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the valve opening degree of the decompression device 13 so that the degree of superheat in the load side heat exchanger 14 always becomes a preset temperature. At this time, the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 is always maintained at a set temperature as shown in FIG. 9B, but is assumed for the load-side heat exchanger 14 due to clogging of the load-side filter 19. The air volume cannot be obtained sufficiently and the degree of superheat tends to decrease. Therefore, as shown in FIG. 9D, the vehicle air-conditioning control device 20 controls the decompression device 13 so that the valve opening degree of the decompression device 13 is smaller than that during normal operation.
  • the difference between the current value input to the fan motor 16a when the load-side filter 19 is abnormal and the current value during normal operation is the same for the fan motor 16a when the fan motor 16a deteriorates. This is larger than the difference between the input current value and the current value during normal operation (see FIG. 8). This is because it is more difficult to increase the fan rotation speed of the load-side fan 16 when the load-side filter 19 is clogged than when the fan motor 16a is deteriorated.
  • the third embodiment it is possible to determine which of the fan motor 16a and the load side filter 19 is the cause of the abnormality based on the magnitude of the difference between each parameter and the normal state.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a third example of the state of various parameters when the rotation speed of the load-side fan 16 is changed when the railway vehicle air conditioner 50 of FIGS. 1 and 2 does not operate normally.
  • FIG. FIG. 10A shows the state of the fan rotation speed of the load-side fan 16 set in the special operation.
  • the fan rotational speed of the load-side fan 16 is increased at the time point X, and the fan rotational speed is increased at the time point Y. It shall return to the original rotation speed.
  • FIG. 10B shows the state of the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 when the fan rotation speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG.
  • FIG. 10C shows the current value input to the fan motor 16a for driving the load-side fan 16 when the fan rotational speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG.
  • FIG. 10 (d) shows the state of the valve opening instruction value for the decompression device 13 by the vehicle air-conditioning control device 20 when the fan rotation speed of the load-side fan 16 is changed as shown in FIG. 10 (a).
  • Indicates. 10 (b) and 10 (d) the state indicated by the dotted line indicates a state where the railway vehicle air conditioner 50 operates normally.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 first controls the load-side fan 16 to change the fan rotational speed as shown in FIG.
  • the current value input to the fan motor 16a at this time is the same value as that during normal operation, as shown in FIG.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 controls the valve opening degree of the decompression device 13 so that the degree of superheat in the load side heat exchanger 14 always becomes a preset temperature.
  • the degree of superheat in the load-side heat exchanger 14 is 0 ° C. or substantially 0 ° C. as shown in FIG. It becomes. Therefore, as shown in FIG. 10D, the vehicle air-conditioning control device 20 controls the pressure reducing device 13 so that the valve opening degree of the pressure reducing device 13 is smaller than that during normal operation. In this case, since the degree of superheat is 0 ° C. or approximately 0 ° C., the vehicle air-conditioning control device 20 minimizes the valve opening degree of the decompression device 13.
  • the state of the superheat degree in the load-side heat exchanger 14 and the vehicle air-conditioning control device 20 differs from the instruction value of the valve opening degree with respect to the decompression device 13 by 20 as compared with the case of the railcar air conditioner 50 that operates normally.
  • the case where the special operation is executed in the heating operation state and the fan rotation speed of the heat source side fan 15 is changed is the same as described above.
  • the heat source side fan by checking the superheat degree of the heat source side heat exchanger 12, the input current value of the fan motor 15a, and the indicated value of the valve opening when the fan speed of the heat source side fan 15 is changed, the heat source side fan The abnormality of the 15 fan motors 15a, the heat source side filter 18, and the heat source side heat exchanger 12 can be detected.
  • the railway vehicle air conditioning apparatus 50 includes the compressor 11, the heat source side heat exchanger 12, the decompression apparatus 13, and the load side heat exchanger 14. Are connected by piping and the refrigerant circuit 10 is configured by circulating the refrigerant, and includes a vehicle air-conditioning control device 20 that controls the operation of each device.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 is included in a plurality of devices. Based on the state of each device when the operating state of one element device is changed from the first state to the second state among the plurality of element devices controlled by the vehicle air-conditioning control device 20, an abnormal location Special operation to identify
  • Embodiment 4 the abnormal condition determination process of the railcar air conditioner 50 is performed based on the vehicle air conditioning data of the plurality of railcar air conditioners 50 recorded by the management apparatus 100. To determine whether it is abnormal.
  • the railway vehicle 1 having an abnormality in the railway vehicle air conditioner 50 is basically not used. However, it may not be an abnormal state in which the refrigerant circuit 10 cannot be operated at all. Moreover, even if the railway vehicle air conditioner 50 is in an abnormal state, there is no problem with the function of transporting passengers in the railway vehicle 1. It is desirable that such a railway vehicle 1 can be used as much as possible.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operating rate of the railway vehicle air conditioner 50 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the operating rate of the basic railway vehicle air conditioner 50 is determined by the deviation between the set temperature and set humidity and the temperature and humidity of the intake air.
  • the operation rate is high, the operation time of the refrigerant circuit 10 (drive time of the compressor 11) becomes long.
  • the operation time of the refrigerant circuit 10 is shortened.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an example of the operating rate of each refrigerant circuit 10 in the emergency operation of the railway vehicle air conditioner 50 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 12A shows the operating rate when both the refrigerant circuit 10A and the refrigerant circuit 10B are operating normally. If the refrigerant circuit 10A and the refrigerant circuit 10B are both in normal operation, for example, the operation rates of the refrigerant circuits 10 are set to be the same so that the operation times become equal.
  • the operation rate when the refrigerant circuit 10B is in an abnormal state is shown.
  • the emergency operation is, for example, an operation performed when the railway vehicle air conditioner 50 is in an abnormal state.
  • a switch for instructing emergency driving is installed in the driver's seat or the like so that the vehicle air-conditioning control device 20 can be instructed for emergency driving.
  • the refrigerant circuit 10 that is determined to be in an abnormal state is not in an abnormal state. If there is the determined refrigerant circuit 10, the emergency operation using the refrigerant circuit 10 determined not to be in an abnormal state is performed, so that the railway vehicle 1 can be used effectively.
  • Embodiment 5 FIG. In the fourth embodiment described above, if there is a refrigerant circuit 10 that is not in an abnormal state among the refrigerant circuits 10 of a plurality of systems, the refrigerant circuit 10 is operated and the refrigerant circuit 10 in an abnormal state is not operated.
  • the vehicle air-conditioning control device 20 may perform an emergency operation in which the operation rate of each refrigerant circuit 10 is adjusted.
  • the refrigerant circuit 10 in an abnormal state performs an operation with the operation rate adjusted to be low and the operation time limited to a small amount.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an example of the operating rate in the emergency operation of the railway vehicle air conditioner 50 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the refrigerant circuit 10B is in an abnormal state.
  • the limited operation is performed such that the operation rate of the refrigerant circuit 10B in the abnormal state is lower than the operation rate in the normal operation.
  • the operating rate of the refrigerant circuit 10A is adjusted to be higher than the operating rate in normal operation.
  • Embodiment 6 the emergency operation with the operation rate adjusted to be low is performed on the refrigerant circuit 10 in the abnormal state.
  • the refrigerant circuit 10 in an abnormal state may be subjected to a limited operation in which a limitation is imposed on the driving ability.
  • the upper limit of the drive frequency of the compressor 11 is set to a drive frequency lower than normal.
  • the pressure reducing device 13 is an electronic expansion valve, the liquid back is prevented by reducing the opening degree.

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Abstract

この発明に係る鉄道車両用空気調和管理システムは、鉄道車両に設置され、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置および負荷側熱交換器を少なくとも有して冷媒回路が構成され、冷媒回路において冷媒の循環が行われて鉄道車両内を空気調和する鉄道車両用空気調和装置と、複数の鉄道車両における鉄道車両用空気調和装置の運転状態を示すデータを含む車両空調データが記録される記録装置を有する管理装置とを備え、鉄道車両用空気調和装置は、あらかじめ定められたパターンで運転する特殊運転を、鉄道車両内が無人状態において行い、管理装置は、特殊運転における運転状態を示すデータを含む車両空調データを、記録装置に記録させるものである。

Description

鉄道車両用空気調和管理システムおよび鉄道車両用空気調和装置
　この発明は、列車の鉄道車両内の空間を空気調和する鉄道車両用空気調和装置および鉄道車両用空気調和管理システムに関するものである。特に、鉄道車両用空気調和装置の状態の管理に関するものである。
　たとえば、各鉄道車両には、鉄道車両内の空間を空気調和する鉄道車両用空気調和装置が設置されている。鉄道車両用空気調和装置の状態を管理するため、運行時における基準温度設定値、実際の鉄道車両内の温度などを機器モニタリングデータとして記憶しておく。そして、車両所などに入庫した際、機器モニタリングデータを取得し、データ解析を行って、測定温度と基準温度との差分が、許容範囲を超えた回数である閾値超過回数を出力して故障などの判断支援を行う機器モニタリングデータ解析システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００９－０１８７７０号公報
　特許文献１のシステムでは、同じ鉄道車両の鉄道車両用空気調和装置における機器モニタリングデータに基づいて解析処理を行っている。このため、参照できるデータ数が少なく、異常などの判定を行う精度の向上には限界があった。
　この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り、より多くのデータに基づいて鉄道用空気調和装置を管理することができる鉄道車両用空気調和管理システムおよび鉄道車両用空気調和装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る鉄道車両用空気調和管理システムは、鉄道車両に設置され、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置および負荷側熱交換器を少なくとも有して冷媒回路が構成され、冷媒回路において冷媒の循環が行われて鉄道車両内を空気調和する鉄道車両用空気調和装置と、複数の鉄道車両における鉄道車両用空気調和装置の運転状態を示すデータを含む車両空調データが記録される記録装置を有する管理装置とを備え、鉄道車両用空気調和装置は、あらかじめ定められたパターンで運転する特殊運転を、鉄道車両内が無人状態において行い、管理装置は、特殊運転における運転状態を示すデータを含む車両空調データを、記録装置に記録させるものである。
　この発明によれば、多くの鉄道車両から収集した車両空調データを記録装置に記録しておくことができるようにしたので、環境条件、運転条件などが類似する車両空調データを多く記録することができる。特に乗客のいない状態で特殊運転によって得られた車両空調データを記録することで、異常状態の判定などに参照できるデータ数を増やすことができる。
この発明の実施の形態１に係る鉄道車両用空気調和管理システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る鉄道車両用空気調和装置５０の空気調和に係る機器の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における参照用の車両空調データの決定に係る鉄道車両１について説明する図である。 この発明の実施の形態１における別の参照用の車両空調データの決定に係る鉄道車両１について説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る管理装置１００の管理制御装置１２０の異常状態判定部１２１が行う異常状態判定処理に係る車両空調データについて説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る圧縮機１１の駆動周波数を変化させた場合の各種パラメータの状態の一例を示す概略図である。 図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作している場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の一例を示す概略図である。 図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第１の例を示す概略図である。 図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第２の例を示す概略図である。 図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第３の例を示す概略図である。 この発明の実施の形態４に係る鉄道車両用空気調和装置５０の稼働率について説明する図である。 この発明の実施の形態４に係る鉄道車両用空気調和装置５０の応急運転における各冷媒回路１０の稼働率の一例について説明する図である。 この発明の実施の形態５に係る鉄道車両用空気調和装置５０の応急運転における稼働率の一例について説明する図である。
　以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。ここで、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適宜、適用することができる。そして、圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る鉄道車両用空気調和管理システムの構成を示す図である。図１において、複数の鉄道車両１は、それぞれ鉄道車両用空気調和装置５０を有している。鉄道車両用空気調和装置５０は、鉄道車両１内の冷房、暖房などを行う装置である。鉄道車両用空気調和装置５０は、鉄道車両１の屋根に設置される屋根置き型および床下に設置される床下型のいずれの形式の装置でもよい。
　実施の形態１における各鉄道車両用空気調和装置５０は、空気調和を行うための装置として、冷媒回路１０などを有している。また、制御系の装置として、車両空調用制御装置２０、車両空調用記憶装置３０および車両空調用通信装置４０を有している。
　車両空調用制御装置２０は、鉄道車両内が所定の車内設定温度になるように、空気調和に係る機器の動作を制御する。また、実施の形態１において、車両空調用制御装置２０は、管理装置１００が鉄道車両用空気調和装置５０の管理を行うためのデータとなる車両空調データを車両空調用記憶装置３０に記録させる。ここで、車両空調データとは、たとえば、号車番号、車両編成、製造年式などの鉄道車両１に係るデータを含む。また、たとえば、後述する圧縮機１１の駆動周波数、吐出温度などの空気調和に係る機器に行う指示、鉄道車両用空気調和装置５０に設置された各種センサによって検出された温度、圧力などの物理量の値、検出日時、たとえば始発からの営業距離などによる検出位置、修理（メンテナンス）後の積算運転時間などの鉄道車両用空気調和装置５０の運転状態を示すデータを含む。ただし、これらのデータをすべて車両空調データに含めるものではなく、必要に応じて取捨選択することができる。空気調和に係る機器の構成については後述する。
　車両空調用記憶装置３０は、車両空調用制御装置２０が処理を行うために必要なデータを記憶する。実施の形態１では、特に、車両空調用通信装置４０が管理装置１００に送る車両空調データを記録する記録装置となる。車両空調用通信装置４０は、車両空調用制御装置２０と管理装置１００との間における信号通信のインターフェースとなる。たとえば、実施の形態１では、車両空調用制御装置２０が処理し、車両空調用記憶装置３０に記録された車両空調データを信号に含めて管理装置１００に送る。また、管理装置１００から送られた信号に含まれるデータを車両空調用制御装置２０に送る。
　一方、管理装置１００は、複数の鉄道車両１における車両データに基づいて、複数の鉄道車両１の管理を行う。図１において記載されている鉄道車両１は２台であるが、実際には、多くの鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０との間で通信接続および管理を行うことができる。実施の形態１では、特に各鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係るデータ管理などを行う。管理装置１００は、たとえば鉄道車両基地などに設置されている。管理装置１００は、管理通信装置１１０、管理制御装置１２０、管理演算装置１３０、管理記憶装置１４０および管理表示装置１５０を備えている。
　管理通信装置１１０は、鉄道車両用空気調和装置５０の車両空調用制御装置２０と管理制御装置１２０との間における信号通信のインターフェースとなる。たとえば、実施の形態１では、鉄道車両用空気調和装置５０から送られた信号に含まれる車両空調データを抽出し、管理制御装置１２０に送る。また、管理制御装置１２０からのデータを信号に含めて鉄道車両用空気調和装置５０に送る。
　管理制御装置１２０は、複数の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０から送られる車両空調データを管理記憶装置１４０に記録させる。また、管理制御装置１２０は、異常状態判定部１２１を有しており、鉄道車両用空気調和装置５０に、異常発生または異常の兆候が現れて異常発生が予測される状態（以下、異常状態という）であるかどうかを判定処理する。実施の形態１では、管理制御装置１２０が、異常状態判定部１２１を有しているが、異常状態判定装置として独立した構成であってもよい。管理演算装置１３０は、たとえば、車両空調データに基づく判定基準値を算出するなど、管理制御装置１２０が処理を行うために必要なデータの演算処理を行う。
　管理記憶装置１４０は、管理制御装置１２０および管理演算装置１３０の処理に係るデータを記憶する装置である。特に、実施の形態１の管理記憶装置１４０は、車両空調データ記録部１４１を有している。車両空調データ記録部１４１は、車両空調データを記録するデータベースとなる。管理表示装置１５０は、たとえば、管理制御装置１２０が行った処理結果の表示などを行う。
　ここで、本実施の形態における管理装置１００の管理制御装置１２０、管理演算装置１３０などを、たとえば、それぞれ異なるハードウェアで装置を構成することができる。また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を有する演算制御手段（コンピュータ）をハードウェアとし、制御、演算などの処理手順をあらかじめプログラム化し、ソフトウェア、ファームウェアなどとして、装置を構成することもできる。演算制御手段がプログラムを実行して処理を行い、管理制御装置１２０、管理演算装置１３０などが行う処理を実現する。これらのプログラムのデータは、たとえば、管理記憶装置１４０に記憶するようにしてもよい。
　図２は、この発明の実施の形態１に係る鉄道車両用空気調和装置５０の空気調和に係る機器の構成を示す図である。実施の形態１における鉄道車両用空気調和装置５０は、２系統の冷媒回路１０Ａおよび冷媒回路１０Ｂを有している。冷媒回路１０Ａは、圧縮機１１Ａ、切替装置１７Ａ、熱源側熱交換器１２Ａ、減圧装置１３Ａおよび負荷側熱交換器１４Ａが冷媒配管で接続され、冷媒の循環が行われるように構成されている。また、冷媒回路１０Ｂは、圧縮機１１Ｂ、切替装置１７Ｂ、熱源側熱交換器１２Ｂ、減圧装置１３Ｂおよび負荷側熱交換器１４Ｂが冷媒配管で接続され、冷媒の循環が行われるように構成されている。実施の形態１の鉄道車両用空気調和装置５０は２系統の冷媒回路１０を有しているが、冷媒回路１０の系統数は限定するものではない。
　たとえば、鉄道車両用空気調和装置５０では、電力の供給切替などの関係で、建物などに設置される空気調和装置よりも、圧縮機１１の発停（駆動または駆動停止）が頻繁に繰り返される。このため、冷媒回路１０を構成する機器にかかる負担が大きい。そこで、機器の寿命を考慮して複数系統の冷媒回路１０を有している。そして、各冷媒回路の運転時間が均一になるように運転を行い、負担の軽減などをはかる。
　冷媒回路１０を循環する冷媒は、たとえば、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒などを使用するとよい。非共沸混合冷媒には、たとえば、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ）などがある。擬似共沸混合冷媒には、たとえば、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２、Ｒ１２５）、Ｒ４０４Ａ（Ｒ１２５、Ｒ１４３ａ、Ｒ１３４ａ）などがある。また、単一冷媒には、たとえば、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２、ＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａなどがある。
　圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して高温および高圧の状態にして吐出する。本実施の形態の圧縮機１１は、たとえば、インバータ回路などにより駆動回転数を制御し、冷媒の吐出量を調整できるタイプの圧縮機である。また、切替装置１７は、たとえば、四方弁などで構成される装置である。切替装置１７は、冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流れが切り替わる。
　熱源側熱交換器１２は、冷媒と空気（鉄道車両外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、減圧装置１３を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器（ガスクーラを含む。以下同じ）として機能し、切替装置１７側から流入した圧縮機１１において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に放熱させる。ここでは、放熱により冷媒を凝縮して液化させる。
　減圧装置１３は、冷媒を減圧して膨張させる。減圧装置１３は、たとえば、毛細管（キャピラリチューブ）、電子式膨張弁などの流量制御手段、感温筒を有する膨張弁などの冷媒流量調節手段などで構成する。負荷側熱交換器１４は、冷媒と車内の空気との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、圧縮機１１からの冷媒を凝縮などさせ、空気を加熱する。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、減圧装置１３により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させ、空気を冷却する。
　そして、冷媒回路１０Ａ側の熱源側熱交換器１２Ａには、熱源側ファン１５Ａが設置されている。冷媒回路１０Ｂ側の熱源側熱交換器１２Ｂには、熱源側ファン１５Ｂが設置されている。熱源側ファン１５においては、ファンモータ１５ａが駆動されることでファンが回転し、熱源側熱交換器１２に車外の空気を通過させる。また、負荷側ファン１６においては、ファンモータ１６ａが駆動されることでファンが回転し、負荷側熱交換器１４に鉄道車両内の空気を通過させ、空気調和された空気を鉄道車両内に送る。実施の形態１の負荷側ファン１６は、複数系統の冷媒回路１０に共通して設置される。
　また、熱源側熱交換器１２と熱源側ファン１５との間には、熱源側ファン１５によって熱源側熱交換器１２に供給される流体に含まれる異物などを除去するための熱源側フィルタ１８が設けられている。負荷側熱交換器１４と負荷側ファン１６との間には、負荷側ファン１６によって負荷側熱交換器１４に供給される流体に含まれる異物などを除去するための負荷側フィルタ１９が設けられている。
　また、冷媒回路１０には、圧力センサ２１および温度センサ２２が設置されている。圧力センサ２１は、圧縮機１１の吸入側に設置され、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出し、検出した値を含む信号を車両空調用制御装置２０に送る。また、温度センサ２２は、たとえば、負荷側熱交換器１４が蒸発器として機能する際の冷媒流出側に設置されて温度を検出し、検出した値を含む信号を車両空調用制御装置２０に送る。
　次に、鉄道車両用空気調和装置５０の冷房運転および暖房運転における、冷媒回路１０の各構成機器における動作などを、冷媒回路１０を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。まず、冷房運転について説明する。圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。吐出した冷媒は切替装置１７を介して熱源側熱交換器１２へ流入する。熱源側熱交換器１２は、熱源側ファン１５により供給される車外の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる。凝縮液化した冷媒は減圧装置１３を通過する。減圧装置１３は、通過する凝縮液化した冷媒を減圧する。減圧した冷媒は負荷側熱交換器１４に流入する。負荷側熱交換器１４は、負荷側ファン１６により供給される車内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化させる。そして、切替装置１７を再度通過した蒸発ガス化した冷媒を圧縮機１１が吸入する。
　次に、暖房運転について説明する。圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。吐出した冷媒は切替装置１７を介して負荷側熱交換器１４へ流入する。負荷側熱交換器１４は、負荷側ファン１６により供給される車内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる。凝縮液化した冷媒は減圧装置１３を通過する。減圧装置１３は、通過する凝縮液化した冷媒を減圧する。減圧した冷媒は熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側ファン１５により供給される車外の空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化させる。そして、切替装置１７を再度通過した蒸発ガス化した冷媒を圧縮機１１が吸入する。
　次に、車両空調データにおける運転状態を示すデータの取得について説明する。車両空調用制御装置２０は、たとえば、列車の営業運行開始前などのように乗客がいない無人状態において、鉄道車両用空気調和装置５０に特殊運転を行わせる。特殊運転において得られた車両空調データを車両空調用記憶装置３０に記録させる。特殊運転とは、たとえば、圧縮機１１を、３０Ｈｚと７０Ｈｚとの２段階の駆動周波数で駆動させるなど、圧縮機１１の駆動周波数、熱源側ファン１５のファン回転数、負荷側ファン１６のファン回転数などを、あらかじめ定められたパターンで駆動して、冷媒回路１０が行う運転である。鉄道車両１内の設定温度、あらかじめ定められたパターンで駆動する機器以外の機器の動作状態などを固定して、特殊運転を行うことで、異常状態の判定、異常状態の機器の特定などを行うことができる。ここで、車庫などに停車中のように、移動による風などの、外乱の影響を受けない状態で特殊運転を行わせるようにすれば、なおよい。
　たとえば、列車が営業運行しているときは、階段付近に近い鉄道車両１に乗客が多いなど、鉄道車両１内における乗客の乗車率が異なるため、各鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０における空調負荷が異なる。特殊運転は、乗客がいないときに行うので、各鉄道車両１の乗車率は０で同じである。そして、同じ車両編成における複数の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０について、同じ環境条件、同時間での運転などの下、同じ運転条件で運転した車両空調データを記録することができる。このため、たとえば、判定対象となる鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に異常状態判定処理を行うにあたり、比較、閾値の算出などを行うために参照するデータ数を増やすことができる。
　ここで、たとえば、特殊運転を指示するスイッチなどを運転席などに設置し、車両空調用制御装置２０に特殊運転を指示できるようにしてもよい。そして、人間の指示により特殊運転が行われ、車両空調データが記録される。また、たとえば、毎定時に鉄道車両用空気調和装置５０の特殊運転が自動的に行われて車両空調データが記録されるようにしてもよい。
　また、特殊運転における車両空調データだけでなく、列車が営業運行しているときの通常運転における鉄道車両１の車両空調データを記録するようにしてもよい。
　次に、管理装置１００における車両空調データの管理について説明する。管理装置１００は、各鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０における車両空調データを管理記憶装置１４０の車両空調データ記録部１４１に記録し、管理する。複数の鉄道車両１は、運行時間、運行距離などが異なる様々な環境条件の下で運行されている。したがって、管理装置１００には、様々な環境条件および運転条件で得られた多様な車両空調データが、いわゆるビッグデータとして収集され、記録されることになる。
　そして、管理制御装置１２０は、たとえば、対象とする、ある鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に対して、異常状態判定処理などを行うにあたり、参照用の車両空調データを利用する。このとき、管理制御装置１２０は、管理記憶装置１４０の車両空調データ記録部１４１に記録された車両空調データの中から、類似（同一も含む）する環境条件、運転条件などの条件の下で運転して得られた車両空調データを検索し、参照用の車両空調データとして決定する。ここで、参照用の車両空調データをあらかじめグループ化して記録しておいて、処理を行う際に利用するようにしてもよい。
　図３は、この発明の実施の形態１における参照用の車両空調データの決定に係る鉄道車両１について説明する図である。たとえば、前述した特殊運転、営業運転などにおいて、同じ環境条件、同時間の運転など、同じ運転条件で運転した、同じ車両編成における複数の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを、参照用の車両空調データとして決定する。
　図４は、この発明の実施の形態１における別の参照用の車両空調データの決定に係る鉄道車両１について説明する図である。たとえば、鉄道車両１が営業運行しているときの通常の運転における車両空調データから参照用の車両空調データを決定する場合もある。この場合、同一路線において、発車時刻が異なる別車両編成における同じ号車番号の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを決定する。たとえば、駅の階段付近に停車する鉄道車両１とそうでない鉄道車両１とでは乗車率が異なる。そこで、乗車率が類似している発車時刻が異なる別の車両編成における同じ号車番号の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを、参照用の車両空調データとして決定する。
　他にも、たとえば、参照用として利用できる車両空調データを厳選するために、異常状態判定処理の対象となる鉄道車両１と、製造年式が所定の範囲内で同じ（たとえば前後１年）鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを、参照用の車両空調データとして決定するようにしてもよい。また、異常状態を判定する対象となる、ある鉄道車両１と、修理（メンテナンス）後の連続運転時間が所定範囲内で同じ鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを、参照用の車両空調データとして決定するようにしてもよい。参照用の車両空調データの決定については、前述したこれらの方法に特に限定するものではない。
　以上のように、実施の形態１の鉄道車両用空気調和管理システムによれば、多くの鉄道車両１から収集した車両空調データを車両空調データ記録部１４１に記録しておくようにしたので、環境条件、運転条件などの条件が類似する車両空調データを多く記録することができる。したがって、たとえば、管理制御装置１２０が異常状態判定処理などを行う際に参照する車両空調データを増やすことができる。このため、異常状態判定などの精度を向上させることができる。
　そして、たとえば、乗客がいない状態で、鉄道車両用空気調和装置５０に特殊運転を行わせるなどして、同じ環境条件、時間などにおいて、同じ運転条件で運転することで、同じ車両編成における複数の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを、参照用の車両空調データに利用することができる。
　また、鉄道車両１が営業運行しているときの通常の運転における車両空調データについて、同一路線において、発車時刻が異なる別車両編成における同じ号車番号の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に係る車両空調データを利用することで、乗車率が類似した車両空調データを利用することができる。
実施の形態２．
　前述した実施の形態１では、管理装置１００において、管理制御装置１２０が、複数の鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０における車両空調データを、管理記憶装置１４０に記録させる処理について説明した。ここでは、複数の鉄道車両１における車両空調データを用いた異常状態判定処理について説明する。特に、実施の形態２では、圧縮機１１を起動させたときの冷媒回路１０の圧力、温度などの変化に基づいて異常状態判定処理を行う。
　鉄道車両用空気調和装置５０は、電力の供給切替などの関係で、建物などに設置される空気調和装置よりも、圧縮機１１の駆動または駆動停止（以下、発停という）が多く繰り返される。ここで、たとえば、圧縮機１１の起動時などにおいて、蒸発器において冷媒が蒸発されず、蒸発器の冷媒流出側における冷媒の過熱度が低いと、液冷媒または気液二相冷媒が圧縮機１１に吸入されて戻る液バックが発生する。液バックが発生すると、圧縮機１１内において、密度が高い液冷媒を圧縮しようとして圧縮機１１が破損する場合がある。そこで、たとえば、液バックに係る異常状態を判定するために、圧縮機１１を起動させたときの冷媒回路１０の圧力、温度などの変化に基づいて異常状態判定処理を行う。
　図５は、この発明の実施の形態２に係る管理装置１００の管理制御装置１２０の異常状態判定部１２１が行う異常状態判定処理に係る車両空調データについて説明する図である。図５では、圧縮機１１を起動させたときの駆動周波数の時間変化および対応する吐出温度の時間変化との関係を示している。ここでは、圧縮機１１を起動させてから約３分間の駆動周波数および吐出温度の変化を示している。
　たとえば、図５（ａ）に示すような圧縮機１１の駆動周波数の変化に対して、鉄道車両用空気調和装置５０内の冷媒回路１０が正常に運転したときには、吐出温度は、図５（ｂ）に示すように変化する。しかし、液バックが発生すると、図５（ｃ）に示すように、吐出温度が安定するまでの時間が遅れる、または、図５（ｄ）に示すように、吐出温度が上がらなくなる。したがって、圧縮機１１を起動させたときに、圧縮機１１の吐出温度が所定時間に所定温度に達しなければ、異常状態であると判定することができる。
　異常状態判定部１２１が判定を行うにあたっては、判定基準として用いる閾値となる判定用設定時間および判定用設定温度があらかじめ決定されている。異常状態判定部１２１は、圧縮機１１が起動されてから判定用設定時間が経過したときに、圧縮機１１の吐出温度が判定用設定温度より低いと判定すると、異常状態であると判定する。
　異常状態判定処理の基準となる判定用設定時間、判定用設定温度などの閾値の決定については、たとえば、実施の形態１において説明したように、決定した参照用の車両空調データに基づいて、管理演算装置１３０が、平均値を算出し、得られた平均値を閾値とする。ただし、この決定手順に限定するものではない。
　ここで、管理装置１００の異常状態判定部１２１において、異常状態判定処理を行うようにした。しかしながら、たとえば、管理装置１００が、決定した各鉄道車両１の鉄道車両用空気調和装置５０に対応した判定用設定時間および判定用設定温度のデータを、それぞれの鉄道車両用空気調和装置５０の車両空調用記憶装置３０に記憶させておき、車両空調用制御装置２０が、異常状態判定処理を行うようにしてもよい。
　以上のように、実施の形態２の鉄道車両用空気調和管理システムによれば、多くの鉄道車両１から得られた車両空調データに基づいて決定した判定基準によって、異常判定処理を行うようにしたので、より多くのデータに基づいて精度の高い異常判定処理を行うことができる。
　また、圧縮機１１の起動後に検出した圧力、温度などのデータに基づいて、異常判定処理を行うようにすることで、鉄道車両用空気調和装置５０の多くの異常を判定することができる。そして、圧縮機１１の起動後における吐出温度から異常判定処理を行うようにしたので、鉄道車両用空気調和装置５０に多い液バックの判定を行うことができる。
実施の形態３．
　前述した実施の形態２においては、圧縮機１１への液バックに係る異常状態の判定について説明した。鉄道車両用空気調和装置５０は、機器などの異常状態を判定するための特殊運転を行うことができる。特殊運転では、たとえば、冷房運転または暖房運転を行い、室内空気に対する設定温度を固定した状態とする。そして、車両空調用制御装置２０によって制御される機器の運転状態を、第１の状態から第２の状態にパターンを変化させたときなどに得られる各センサが検出した値に基づき、異常状態の箇所を特定することができる。
　実施の形態３においては、異常状態の判定の他の例について説明する。ここで、以下の説明では、管理制御装置１２０が、実施の形態２で説明したような異常状態判定処理を行うものとして説明する。また、車両空調用制御装置２０によってあらかじめ定めたパターンにより駆動を制御される圧縮機１１などの機器を「要素機器」と適宜称する。
（異常状態の箇所の分離）
　たとえば、鉄道車両用空気調和装置５０が異常状態である場合に、異常状態の要因が各種センサの異常状態に関するものであるのか、または、冷媒回路１０を構成する各種機器の異常状態に関するものであるのかを分離することができる。
　このような異常状態の分離は、要素機器の運転状態を第１の状態から第２の状態に変化させた場合における各種センサが検出した値の状態に基づいて推定することができる。具体的には、たとえば、要素機器の運転状態を変化させた場合に、各種センサが検出した値が変化しなかった場合には、センサ劣化、センサ外れなどのセンサの異常状態であると判定することができる。
（異常箇所の特定）
　また、特殊運転においては、要素機器のうち１つの機器の運転状態を変化させ、残りの機器の運転状態を固定させることにより、異常状態を判定することができるとともに、異常状態の機器を特定することができる。このときの鉄道車両用空気調和装置５０における要素機器としては、たとえば、圧縮機１１、膨張弁としての減圧装置１３、熱源側ファン１５および負荷側ファン１６などが挙げられる。
　たとえば、圧縮機１１の駆動状態を変化させる場合には、駆動周波数を変化させる。圧縮機１１の駆動周波数を変化させることにより、たとえば膨張弁としての減圧装置１３の異常を検出することができる。また、たとえば、膨張弁としての減圧装置１３の運転状態を変化させる場合には、弁開度を変化させる。また、減圧装置１３の弁開度を変化させることにより、たとえば圧縮機１１の異常を検出することができる。
　さらに、たとえば、熱源側ファン１５または負荷側ファン１６の駆動状態を変化させる場合には、ファンの回転数を変化させる。熱源側ファン１５の回転数を変化させることにより、たとえば熱源側ファン１５、熱源側熱交換器１２などの異常状態を判定することができる。また、負荷側ファン１６の回転数を変化させることにより、たとえば負荷側ファン１６、負荷側熱交換器１４などの異常状態を判定することができる。
（圧縮機１１の駆動周波数を変化させる場合）
　次に、特殊運転によって異常状態の箇所を特定する具体例について説明する。圧縮機１１の駆動周波数を変化させた場合には、たとえば減圧装置１３の弁が正常に動作しないといった異常状態を判定することができる。
　ここで、以下の例では、減圧装置１３が、弁の開度を調整することによって冷媒を膨張させる膨張弁である場合について説明する。また、冷房運転時に負荷側熱交換器１４における過熱度が、あらかじ設定された温度、たとえば４℃となるように、減圧装置１３の弁開度が車両空調用制御装置２０によって制御されているものとする。
　図６は、この発明の実施の形態３に係る圧縮機１１の駆動周波数を変化させた場合の各種パラメータの状態の一例を示す概略図である。図６（ａ）～図６（ｃ）は、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合の各種パラメータの状態を示す。
　図６（ａ）は、特殊運転において設定された圧縮機１１の駆動周波数の状態を示す。この例では、圧縮機１１の駆動周波数をあらかじめ設定された時間間隔、たとえば１０分間隔で３０Ｈｚから７０Ｈｚに変化させるものとする。図６（ｂ）は、圧縮機１１の駆動周波数を図６（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図６（ｃ）は、圧縮機１１の駆動周波数を図６（ａ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。
　また、図６（ｄ）～図６（ｆ）は、減圧装置１３に異常が発生することによって鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合の各種パラメータの状態を示す。
　図６（ｄ）は、図６（ａ）と同様に、特殊運転において設定された圧縮機１１の駆動周波数の状態を示す。図６（ｅ）は、圧縮機１１の駆動周波数を図６（ｄ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図６（ｆ）は、圧縮機１１の駆動周波数を図６（ｄ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。
　鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合において、図６（ａ）に示すように圧縮機１１の駆動周波数を変化させると、車両空調用制御装置２０は、負荷側熱交換器１４における過熱度が常に４℃となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。
　ここで、過熱度が一定の温度となるように制御された状態で圧縮機１１の駆動周波数を大きくした場合には、減圧装置１３の弁開度を大きくする必要がある。そのため、車両空調用制御装置２０は、図６（ｃ）に示すように、駆動周波数が大きくなるタイミングで減圧装置１３の弁開度を大きくするように、減圧装置１３を制御する。これにより、過熱度は、図６（ｂ）に示すように、常に４℃に保たれる。
　なお、負荷側熱交換器１４における過熱度は、温度センサ２２で検出される温度から、圧力センサ２１で検出される圧力における飽和温度を減算することによって算出することができる。
　一方、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生した場合、図６（ｄ）に示すように、圧縮機１１の駆動周波数を変化させると、車両空調用制御装置２０は、過熱度が常に４℃となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。しかしながら、この例では、減圧装置１３の弁が正常に動作しないことにより過熱度が１０℃に上昇する。そのため、車両空調用制御装置２０は、さらに弁開度を大きくするように制御する。その結果、最終的に車両空調用制御装置２０による弁開度の指示値が最大となる。
　このように、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生し、その要因が減圧装置１３にある場合には、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態と、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値とが、正常に動作する鉄道車両用空気調和装置５０の場合と比較して差異が生じる。
　したがって、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生した場合に特殊運転を実行し、過熱度の状態および弁開度の指示値が正常動作時と比較して差異が認められる場合には、減圧装置１３に異常が発生したことを判断することができる。
　なお、暖房運転時には、熱源側熱交換器１２の過熱度が一定となるように制御した状態で、熱源側熱交換器１２における過熱度の状態および減圧装置１３の弁開度の指示値を確認することで、同様に減圧装置１３の異常を検出することができる。
　また、この例では、負荷側熱交換器１４の過熱度と、減圧装置１３に対する弁開度の指示値とに基づいて減圧装置１３の異常を判断したが、これはこの例に限られない。たとえば、実施の形態３では、減圧装置１３に対する弁開度の指示値のみに基づいて減圧装置１３の異常を判断することもできる。これは、減圧装置１３に異常が発生した場合には、たとえば、減圧装置１３に対する弁開度の指示値が大きくなると、それにしたがって負荷側熱交換器１４の過熱度も大きくなるというように、過熱度が弁開度の指示値の変化に応じて同様に変化するからである。
（ファンの回転数を変化させる場合）
　次に、負荷側ファン１６の回転数を変化させた場合に異常を検出する方法について説明する。負荷側ファン１６の回転数を変化させた場合には、たとえば、負荷側ファン１６を駆動するファンモータ１６ａ、負荷側熱交換器１４と負荷側ファン１６との間の負荷側フィルタ１９、負荷側熱交換器１４などの異常を検出することができる。
　なお、以下の例では、鉄道車両用空気調和装置５０を冷房運転させる場合を想定する。したがって、負荷側熱交換器１４が蒸発器として機能するものとして説明する。また、この例では、冷房運転時に負荷側熱交換器１４における過熱度が４℃となるように、減圧装置１３の弁開度が車両空調用制御装置２０によって制御されているものとする。
（正常動作時）
　まず、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合について説明する。図７は、図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作している場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の一例を示す概略図である。
　図７（ａ）は、特殊運転において設定された負荷側ファン１６のファン回転数の状態を示す。この例では、時点Ｘで負荷側ファン１６のファン回転数を大きくし、時点Ｙでファン回転数を元の回転数に戻すものとする。図７（ｂ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図７（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図７（ｃ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図７（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側ファン１６のファンモータ１６ａに入力される電流値の状態を示す。図７（ｄ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図７（ａ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。
　鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合において、車両空調用制御装置２０は、図７（ａ）に示すように負荷側ファン１６のファン回転数を変化させるように制御すると、同時に負荷側熱交換器１４における過熱度が常にあらかじめ設定された温度となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。
　車両空調用制御装置２０は、図７（ｄ）に示すように、ファン回転数が大きくなる時点Ｘで減圧装置１３の弁開度を大きくするように、減圧装置１３を制御する。これにより、負荷側熱交換器１４における過熱度は、図７（ｂ）に示すように、常に設定温度に保たれる。
　また、このときファンモータ１６ａに入力される電流値は、図７（ｃ）に示すように、ファン回転数に応じて変化する。具体的には、ファン回転数が大きくなると、ファンモータ１６ａの電流値が大きくなり、ファン回転数が小さくなると、電流値が小さくなる。
（ファンモータ異常時）
　次に、負荷側ファン１６のファンモータ１６ａに異常が発生することにより、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合について説明する。この例では、ファンモータ１６ａに異常、特に、ファンモータ１６ａが劣化し、想定する風量が得られない場合について説明する。
　図８は、図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第１の例を示す概略図である。図８（ａ）は、特殊運転において設定された負荷側ファン１６のファン回転数の状態を示す。この例では、図７（ａ）に示す場合と同様に、時点Ｘで負荷側ファン１６のファン回転数を大きくし、時点Ｙでファン回転数を元の回転数に戻すものとする。
　図８（ｂ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図８（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図８（ｃ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図８（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側ファン１６のファンモータ１６ａに入力される電流値の状態を示す。図８（ｄ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図８（ａ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。なお、図８（ｃ）および図８（ｄ）において、点線で示す状態は、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合の状態を示す。
　鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合において、まず、車両空調用制御装置２０は、図８（ａ）に示すように負荷側ファン１６のファン回転数を変化させるように制御する。このとき、負荷側ファン１６では、ファンモータ１６ａが劣化しているため、ファン回転数を想定する回転数とするためにファンモータ１６ａに入力される電流値が、図８（ｃ）に示すように正常動作時よりも大きくなる。
　また、車両空調用制御装置２０は、負荷側熱交換器１４における過熱度が常にあらかじめ設定された温度となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。このとき、負荷側熱交換器１４における過熱度は、図８（ｂ）に示すように、常に設定温度に保たれるが、ファンモータ１６ａの劣化により負荷側熱交換器１４に対する想定する風量が十分に得られず、過熱度が低下する傾向になる。そのため、車両空調用制御装置２０は、図８（ｄ）に示すように、減圧装置１３の弁開度を正常動作時よりも小さくするように減圧装置１３を制御する。
　このように、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生し、その要因が負荷側ファン１６のファンモータ１６ａにある場合には、負荷側ファン１６におけるファンモータ１６ａの入力電流値の状態と、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値とに、正常に動作する鉄道車両用空気調和装置５０の場合と比較して差異が生じる。
　したがって、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生した場合に特殊運転を実行し、負荷側ファン１６のファン回転数を変化させ、ファンモータ１６ａの入力電流値の状態および弁開度の指示値に正常動作時と比較して差異が認められる場合には、ファンモータ１６ａに異常が発生したと判断することができる。
（フィルタ異常時）
　次に、フィルタに異常が発生することにより、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合について説明する。この例では、負荷側熱交換器１４と負荷側ファン１６との間の負荷側フィルタ１９に異常、特に負荷側フィルタ１９が目詰まりし、負荷側ファン１６による最大風量時に、想定する風量が得られない場合について説明する。
　図９は、図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第２の例を示す概略図である。図９（ａ）は、特殊運転において設定された負荷側ファン１６のファン回転数の状態を示す。この例では、図７（ａ）および図８（ａ）に示す場合と同様に、時点Ｘで負荷側ファン１６のファン回転数を大きくし、時点Ｙでファン回転数を元の回転数に戻すものとする。
　図９（ｂ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図９（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図９（ｃ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図９（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側ファン１６を駆動するためのファンモータ１６ａに入力される電流値の状態を示す。図９（ｄ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図９（ａ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。なお、図９（ｃ）および図９（ｄ）において、点線で示す状態は、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合の状態を示す。
　鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合において、まず、車両空調用制御装置２０は、図９（ａ）に示すように負荷側ファン１６のファン回転数を変化させるように制御する。このとき、負荷側熱交換器１４と負荷側ファン１６との間の負荷側フィルタ１９が目詰まりしているため、ファン回転数が大きい場合には、風が負荷側フィルタ１９を通過するのが困難となり、十分な風量を負荷側熱交換器１４に供給できなくなる。そのため、負荷側フィルタ１９を通過できない風が負荷側ファン１６に対する抵抗となり、ファン回転数を想定する回転数とするためにファンモータ１６ａに入力される電流値が、図９（ｃ）に示すように正常動作時よりも大きくなる。
　また、車両空調用制御装置２０は、負荷側熱交換器１４における過熱度が常にあらかじめ設定された温度となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。このとき、負荷側熱交換器１４における過熱度は、図９（ｂ）に示すように、常に設定温度に保たれるが、負荷側フィルタ１９の目詰まりにより負荷側熱交換器１４に対する想定する風量が十分に得られず、過熱度が低下する傾向になる。そのため、車両空調用制御装置２０は、図９（ｄ）に示すように、減圧装置１３の弁開度を正常動作時よりも小さくするように減圧装置１３を制御する。
　このように、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生し、その要因が負荷側熱交換器１４と負荷側ファン１６との間の負荷側フィルタ１９にある場合には、負荷側ファン１６におけるファンモータ１６ａの入力電流値の状態と、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値とに、正常に動作する鉄道車両用空気調和装置５０の場合と比較して差異が生じる。
　したがって、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生した場合に特殊運転を実行し、負荷側ファン１６のファン回転数を変化させ、ファンモータ１６ａの入力電流値の状態および弁開度の指示値に正常動作時と比較して差異が認められる場合には、負荷側フィルタ１９に異常が発生したと判断することができる。
　ところで、ファンモータ１６ａに異常が発生した場合と、負荷側フィルタ１９に異常が発生した場合とでは、共にファンモータ１６ａの入力電流値の状態および弁開度の指示値を確認することにより、異常箇所を判断する。そのため、この場合には、ファンモータ１６ａと負荷側フィルタ１９とのいずれで異常が発生したのかを確実に判断することができない虞がある。
　しかしながら、負荷側フィルタ１９に異常が発生した場合のファンモータ１６ａに入力される電流値と正常動作時の電流値との差（図９参照）は、ファンモータ１６ａの劣化時におけるファンモータ１６ａに入力される電流値と正常動作時の電流値との差（図８参照）よりも大きくなる。これは、ファンモータ１６ａが劣化した場合と比較して、負荷側フィルタ１９が目詰まりした場合の方が負荷側ファン１６のファン回転数を大きくすることが困難なためである。また、負荷側フィルタ１９に異常が発生した場合の弁開度の指示値と正常時の弁開度の指示値との差と、ファンモータ１６ａに異常が発生した場合の弁開度の指示値と正常時の弁開度の指示値との差とについても、同様である。
　したがって、実施の形態３においては、各パラメータの正常時との差の大きさにより、異常の要因がファンモータ１６ａおよび負荷側フィルタ１９のいずれであるのかを判断することができる。
（熱交換器異常時）
　次に、負荷側熱交換器１４に異常が発生することにより、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合について説明する。この例では、負荷側熱交換器１４に異常、特に熱交換器が腐食し、冷媒と室内空気との間で熱交換を行うことができない場合について説明する。
　図１０は、図１および図２の鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合で、負荷側ファン１６の回転数を変化させたときの各種パラメータの状態の第３の例を示す概略図である。図１０（ａ）は、特殊運転において設定された負荷側ファン１６のファン回転数の状態を示す。この例では、図７（ａ）、図８（ａ）および図９（ａ）に示す場合と同様に、時点Ｘで負荷側ファン１６のファン回転数を大きくし、時点Ｙでファン回転数を元の回転数に戻すものとする。
　図１０（ｂ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図１０（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態を示す。図１０（ｃ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図１０（ａ）に示すように変化させた場合の、負荷側ファン１６を駆動するためのファンモータ１６ａに入力される電流値の状態を示す。図１０（ｄ）は、負荷側ファン１６のファン回転数を図１０（ａ）に示すように変化させた場合の、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値の状態を示す。なお、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）において、点線で示す状態は、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合の状態を示す。
　鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作しない場合において、まず、車両空調用制御装置２０は、図１０（ａ）に示すように負荷側ファン１６のファン回転数を変化させるように制御する。このときのファンモータ１６ａに入力される電流値は、図１０（ｃ）に示すように、正常動作時と同様の値となる。
　また、車両空調用制御装置２０は、負荷側熱交換器１４における過熱度が常にあらかじめ設定された温度となるように、減圧装置１３の弁開度を制御する。しかしながら、この場合には、負荷側熱交換器１４において熱交換を行うことができないため、負荷側熱交換器１４における過熱度は、図１０（ｂ）に示すように、０℃あるいは略０℃となる。そのため、車両空調用制御装置２０は、図１０（ｄ）に示すように、減圧装置１３の弁開度を正常動作時よりも小さくするように減圧装置１３を制御する。この場合には、過熱度が０℃あるいは略０℃であるため、車両空調用制御装置２０は、減圧装置１３の弁開度を最小とする。
　このように、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生し、その要因が負荷側熱交換器１４にある場合には、負荷側熱交換器１４における過熱度の状態と、車両空調用制御装置２０による減圧装置１３に対する弁開度の指示値とに、正常に動作する鉄道車両用空気調和装置５０の場合と比較して差異が生じる。
　したがって、鉄道車両用空気調和装置５０に異常が発生した場合に特殊運転を実行し、負荷側ファン１６のファン回転数を変化させ、過熱度の状態および弁開度の指示値に正常動作時と比較して差異が認められる場合には、負荷側熱交換器１４に異常が発生したと判断することができる。
　ここで、暖房運転時の状態で特殊運転を実行し、熱源側ファン１５のファン回転数を変化させた場合についても、上述したのと同様である。たとえば、熱源側ファン１５のファン回転数を変化させた際の、熱源側熱交換器１２の過熱度、ファンモータ１５ａの入力電流値および弁開度の指示値を確認することにより、熱源側ファン１５のファンモータ１５ａ、熱源側フィルタ１８、および熱源側熱交換器１２の異常を検出することができる。
　以上のように、実施の形態３に係る鉄道車両用空気調和管理システムにおいて、鉄道車両用空気調和装置５０は、圧縮機１１、熱源側熱交換器１２、減圧装置１３、負荷側熱交換器１４が配管で接続され、冷媒が循環することによって冷媒回路１０が構成され、それぞれの機器の動作を制御する車両空調用制御装置２０を備え、車両空調用制御装置２０は、複数の機器に含まれる車両空調用制御装置２０によって制御される複数の要素機器のうち、１つの要素機器の運転状態を第１の状態から第２の状態に変化させた場合のそれぞれの機器の状態に基づき、異常箇所を特定する特殊運転を行う。
　これにより、鉄道車両用空気調和装置５０が正常に動作する場合と正常に動作しない場合とで、それぞれの機器の状態が異なるため、異常が発生しているか否かを判断することができる。また、ある要素機器の運転状態を変化させた場合に、変化する状態が異常箇所に応じて異なるため、異常箇所を特定することができる。
実施の形態４．
　前述した実施の形態１～実施の形態３では、管理装置１００が記録する複数の鉄道車両用空気調和装置５０の車両空調データに基づいて、鉄道車両用空気調和装置５０の異常状態判定処理を行って異常状態であるかどうかを判定した。
　たとえば、従来において、鉄道車両用空気調和装置５０に異常を有する鉄道車両１については、基本的に使用しないようにしている。ただ、冷媒回路１０の運転がまったくできない異常状態ではないことがある。また、鉄道車両用空気調和装置５０が異常状態でも、鉄道車両１における乗客の輸送の機能については問題ない。このような鉄道車両１については、できるだけ使用できる方が望ましい。
　図１１は、この発明の実施の形態４に係る鉄道車両用空気調和装置５０の稼働率について説明する図である。基本的な鉄道車両用空気調和装置５０における稼働率は、設定温度および設定湿度と、吸い込み空気の温度および湿度との偏差によって稼働率を決定する。稼働率が高いと、冷媒回路１０の運転時間（圧縮機１１の駆動時間）は長くなる。稼働率が低いと、冷媒回路１０の運転時間は短くなる。
　図１２は、この発明の実施の形態４に係る鉄道車両用空気調和装置５０の応急運転における各冷媒回路１０の稼働率の一例について説明する図である。図１２（ａ）は、冷媒回路１０Ａおよび冷媒回路１０Ｂが、ともに正常に運転している場合の稼働率を表す。冷媒回路１０Ａおよび冷媒回路１０Ｂが、ともに正常運転であれば、たとえば、各冷媒回路１０の稼働率を同じにして、運転時間が均等になる用にする。
　図１２（ｂ）に示す例では、冷媒回路１０Ｂが異常状態である場合の稼働率について示している。応急運転は、たとえば、鉄道車両用空気調和装置５０が異常状態である場合に行われる運転である。たとえば、応急運転を指示するスイッチなどを運転席などに設置し、車両空調用制御装置２０に応急運転を指示できるようにする。
　図１２（ｂ）に示すように、実施の形態４の応急運転においては、異常状態でない冷媒回路１０があれば、異常状態でない冷媒回路１０を用いて運転を行い、異常状態の冷媒回路１０については運転を行わないようにする。図１２（ｂ）では、冷媒回路１０Ａは、冷媒回路１０Ｂの肩代わりをしていることになる。
　以上のように、実施の形態４の鉄道車両用空気調和装置５０においては、複数系統の冷媒回路１０について異常判定処理を行った結果、異常状態であると判定した冷媒回路１０と異常状態でないと判定した冷媒回路１０とがあれば、異常状態でないと判定した冷媒回路１０を用いた応急運転を行うようにしたので、鉄道車両１を有効に利用することができる。
実施の形態５．
　前述した実施の形態４では、複数系統の冷媒回路１０のうち、異常状態でない冷媒回路１０があれば、その冷媒回路１０を運転させ、異常状態の冷媒回路１０は運転させないようにした。
　ここで、たとえば、異常状態であると判定された冷媒回路１０においても、異常の兆候があるだけで、実際に異常が発生していないような場合がある。たとえば、このような場合には、異常状態の冷媒回路１０の使用を完全に停止しなくてもよい。そこで、車両空調用制御装置２０は、各冷媒回路１０の稼働率を調整した応急運転を行うようにしてもよい。たとえば、異常状態の冷媒回路１０は、稼働率を低く調整し、運転時間を少なく制限した運転を行う。
　図１３は、この発明の実施の形態５に係る鉄道車両用空気調和装置５０の応急運転における稼働率の一例について説明する図である。図１３に示す例では、冷媒回路１０Ｂが異常状態である場合について示している。応急運転を行う際、異常状態である冷媒回路１０Ｂの稼働率を通常運転における稼働率よりも低くなるような制限運転を行う。一方、たとえば、冷媒回路１０Ａについては、冷媒回路１０Ａの稼働率を通常運転における稼働率よりも高くなるように調整する。以上のような調整を行うことで、たとえば、鉄道車両用空気調和装置５０全体として通常運転の稼働率と同じになるようにして、空調負荷に対応した応急運転を行うことができる。
実施の形態６．
　前述した実施の形態５では、異常状態の冷媒回路１０に対して、稼働率を低く調整した応急運転を行った。ここで、応急運転の際、異常状態の冷媒回路１０については、運転能力に制限を加えた制限運転を行わせるようにしてもよい。たとえば、圧縮機１１の駆動周波数の上限を通常よりも低い駆動周波数に設定するようにする。また、蒸発器側のファンを最大回転数にする、減圧装置１３が電子膨張弁の場合には、開度を小さくするなどして液バックを防ぐようにする。
　１　鉄道車両、１０，１０Ａ，１０Ｂ　冷媒回路、１１，１１Ａ，１１Ｂ　圧縮機、１２，１２Ａ，１２Ｂ　熱源側熱交換器、１３，１３Ａ，１３Ｂ　減圧装置、１４，１４Ａ，１４Ｂ　負荷側熱交換器、１５，１５Ａ，１５Ｂ　熱源側ファン、１６　負荷側ファン、１５ａ，１５ａＡ，１５ａＢ，１６ａ　ファンモータ、１７，１７Ａ，１７Ｂ　切替装置、１８，１８Ａ，１８Ｂ　熱源側フィルタ、１９，１９Ａ，１９Ｂ　負荷側フィルタ、２０　車両空調用制御装置、２１，２１Ａ，２２Ｂ　圧力センサ、２２，２２Ａ，２２Ｂ　温度センサ、３０　車両空調用記憶装置、４０　車両空調用通信装置、５０　鉄道車両用空気調和装置、１００　管理装置、１１０　管理通信装置、１２０　管理制御装置、１２１　異常状態判定部、１３０　管理演算装置、１４０　管理記憶装置、１４１　車両空調データ記録部、１５０　管理表示装置。

Claims (10)

  1. 　鉄道車両に設置され、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置および負荷側熱交換器を少なくとも有して冷媒回路が構成され、該冷媒回路において冷媒の循環が行われて前記鉄道車両内を空気調和する鉄道車両用空気調和装置と、
    　複数の前記鉄道車両における前記鉄道車両用空気調和装置の運転状態を示すデータを含む車両空調データが記録される記録装置を有する管理装置と
    を備え、
    　前記鉄道車両用空気調和装置は、あらかじめ定められたパターンで運転する特殊運転を、前記鉄道車両内が無人状態において行い、
    　前記管理装置は、前記特殊運転における前記運転状態を示すデータを含む前記車両空調データを、前記記録装置に記録させる鉄道車両用空気調和管理システム。
  2. 　前記記録装置に記録された前記車両空調データから、対象となる前記鉄道車両の前記鉄道車両用空気調和装置が、異常または異常の兆候がある異常状態であるかどうかを判定する異常状態判定装置をさらに備え、
    　該異常状態判定装置は、
    　前記対象となる前記鉄道車両の前記鉄道車両用空気調和装置と同時に同じ条件で運転した前記鉄道車両用空気調和装置の前記車両空調データを、前記記録装置から検索し、参照用の前記車両空調データとする請求項１に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  3. 　前記管理装置は、前記鉄道車両の営業運行中における前記鉄道車両用空気調和装置の運転に係る前記運転状態を示すデータを含む前記車両空調データを、前記記録装置に記録させ、
    　前記記録装置に記録された前記車両空調データから、対象となる前記鉄道車両の前記鉄道車両用空気調和装置が、異常または異常の兆候がある異常状態であるかどうかを判定する異常状態判定装置をさらに備え、
    　前記異常状態判定装置は、
    　前記対象となる前記鉄道車両と同じ路線を運行する別車両編成の同じ号車番号の前記鉄道車両の前記車両空調データを、前記記録装置から検索し、参照用の前記車両空調データとする請求項１に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  4. 　前記異常状態判定装置は、前記検索した前記車両空調データのうち、製造年式が所定範囲内で同じ前記鉄道車両の前記車両空調データを前記記録装置からさらに検索し、参照用の前記車両空調データとする請求項２または請求項３に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  5. 　前記異常状態判定装置は、前記検索した前記車両空調データのうち、前記鉄道車両用空気調和装置の修理後の運転時間が所定範囲内で同じ前記鉄道車両の前記車両空調データを前記記録装置からさらに検索し、参照用の前記車両空調データとする請求項２～請求項４のいずれか一項に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  6. 　前記異常状態判定装置は、前記車両空調データのうち、前記圧縮機を起動後の所定時間における前記冷媒回路内の温度および圧力の少なくとも一方のデータに基づいて、前記対象となる前記鉄道車両の前記鉄道車両用空気調和装置が前記異常状態であるかどうかを判定する請求項２～請求項５のいずれか一項に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  7. 　前記異常状態判定装置は、前記圧縮機が吐出する冷媒の吐出温度のデータに基づいて、前記対象となる前記鉄道車両の前記鉄道車両用空気調和装置において液バックが発生しているかどうかを判定する請求項６に記載の鉄道車両用空気調和管理システム。
  8. 　鉄道車両に設置され、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置および負荷側熱交換器を少なくとも有して冷媒回路が構成され、冷媒の循環が行われて前記鉄道車両内を空気調和する鉄道車両用空気調和装置であって、
    　複数系統の前記冷媒回路と、
    　前記複数系統の前記冷媒回路のうち、異常または異常の兆候がある異常状態の前記冷媒回路に対して、運転を停止または制限した応急運転を行わせる車両空調用制御装置と
    を備える鉄道車両用空気調和装置。
  9. 　前記車両空調用制御装置は、前記異常状態の前記冷媒回路の運転時間を制限する請求項８に記載の鉄道車両用空気調和装置。
  10. 　前記車両空調用制御装置は、前記異常状態の前記冷媒回路の運転能力を制限する請求項８または請求項９に記載の鉄道車両用空気調和装置。
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