JP2020082993A - Abnormality detection method of vehicular door closing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用の側引戸戸閉装置（ドア開閉装置）の異常を検出する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting an abnormality of a side sliding door closing device (door opening/closing device) for a vehicle.
従来、車両用の側引戸戸閉装置（以下、単に戸閉装置あるいは鉄道車両用戸閉装置と称する）の故障や異常を検出する技術として、例えば引戸（以下、ドアと称する）の位置を検出するセンサや開閉駆動用のモータの電流値を測定する電流測定器を持ち、運転台からの指令により全車両の戸閉装置を一斉に開閉動作させて、開閉時間やモータの電流値に基づいて、異常が無いかどうか判断する機能を有するものがある。 BACKGROUND ART Conventionally, as a technique for detecting a failure or abnormality of a vehicle side sliding door door closing device (hereinafter, simply referred to as a door closing device or a railcar door closing device), for example, a position of a sliding door (hereinafter referred to as a door) is detected. It has a sensor and a current measuring device that measures the current value of the motor for opening/closing, and operates the door-closing devices of all vehicles simultaneously by a command from the driver's cab, and based on the opening/closing time and the current value of the motor. Some have a function to judge whether there is no abnormality.
例えば特許文献１には、ドアの速度検出値と該速度検出値から算出された加速度とから所定時間後のドアの速度を予測し、その予測速度が設定速度を超えた場合に異常と判定することで、逆転暴走状態を誤認することなく正確に検出するようにした駆動制御装置に関する発明が開示されている。
また、特許文献２には、ドア駆動装置の入力電流が判定値以上である状態が所定回数発生した場合に、ドア駆動装置に異常が発生したと判断して警報を発するようにした発明が開示されている。
For example, in
Further, Patent Document 2 discloses an invention in which when a state in which an input current of a door drive device is equal to or larger than a determination value occurs a predetermined number of times, it is determined that an abnormality has occurred in the door drive device and an alarm is issued. Has been done.
上記特許文献１や２に開示されている戸閉装置の異常を判定する技術は、戸閉装置において故障に近い異常が発生した場合に、異常が発生したと判断するものであり、比較的軽微な故障や故障の兆候までは検出することは困難である。そのため、実際に戸閉装置に故障が発生してから修理することとなるので、維持コストが高くなるという問題がある。
そこで、本出願人、劣化状態や異常の兆候をとらえてメンテナンス時期を判定することができ、それによってメンテナンスに要するコストを低減することができる鉄道車両用戸閉装置の異常検出方法に関する発明をなし、特許出願を行なった（特許文献３）。
The technology for determining an abnormality of the door closing device disclosed in
Therefore, the applicant of the present invention has made an invention relating to an abnormality detection method for a railroad vehicle door closing device that can determine the maintenance time by observing a deterioration state and a sign of abnormality, and thereby can reduce the cost required for maintenance. Filed a patent application (Patent Document 3).
上記特許文献３に開示されている戸閉装置の異常検出方法に関する発明は、１クラスＳＶＭ法によって、データ収集手段により収集されたデータを分類し、分類されたデータに基づいて異常度を求める一方、データ収集手段により収集されたデータを主成分分析法によって演算処理して第１主成分及び第２主成分を算出し、第１主成分及び第２主成分に基づいて２次元マップの画像データを作成するとともに該２次元マップの画像データと正常な状態で収集されたデータに基づいて作成された２次元マップの画像データとの合成画像を作成し、異常度がしきい値よりも大きいと判定された場合に合成画像を表示するようにしたものである。 The invention relating to the abnormality detecting method for the door closing device disclosed in the above-mentioned Patent Document 3 classifies the data collected by the data collecting means by the 1-class SVM method, and calculates the degree of abnormality based on the classified data. The first principal component and the second principal component are calculated by processing the data collected by the data collecting means by the principal component analysis method, and the image data of the two-dimensional map based on the first principal component and the second principal component. While creating a composite image of the image data of the two-dimensional map and the image data of the two-dimensional map created based on the data collected in the normal state, and the abnormality degree is larger than the threshold value. The composite image is displayed when it is determined.
特許文献３に開示されている発明においては、１ｃｌａｓｓＳＶＭで、データを正常値と異常値とに分類して異常度を算出するようにしているため、事前に正常なデータを定義しておく必要がある。しかし、現物の車両用のドアは、個体差が比較的大きいためデータの特性が個体毎に異なるので、正常値と異常値の分類において十分な精度が得られない。また、上記事由により、主成分分析の比較に活用する正常状態の２次元マップは個体毎に正常状態を判定して定義する必要があるが、莫大な数の戸閉装置全部に対して正常状態を定義することは膨大な手間と労力を要するためコストアップを招くという課題がある。 In the invention disclosed in Patent Document 3, since 1classSVM classifies data into normal values and abnormal values to calculate the degree of abnormality, it is necessary to define normal data in advance. is there. However, since actual vehicle doors have a relatively large individual difference and data characteristics differ from individual to individual, sufficient accuracy cannot be obtained in classifying normal values and abnormal values. Further, for the above reasons, the two-dimensional map of the normal state used for the comparison of the principal component analysis needs to be defined by determining the normal state for each individual. There is a problem in that the cost is increased because the definition of requires a great deal of labor and labor.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、車両用戸閉装置の劣化状態や故障の兆候をとらえて異常を検出することができ、それによってメンテナンスに要するコストを低減することができる車両用戸閉装置の異常検出方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and can detect an abnormality by recognizing a deterioration state or a failure sign of a vehicle door closing device, thereby reducing the cost required for maintenance. An object of the present invention is to provide a method for detecting an abnormality in a vehicle door closing device.
上記課題を解決するために、本発明は、
ドアを開閉駆動する駆動手段と、開閉操作手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御する制御手段と、少なくとも前記ドアの位置および前記駆動手段の駆動電流を含む装置の動作状態を検出する複数の状態検出手段と、前記複数の状態検出手段の検出データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段によって収集されたデータを処理して装置の異常の有無を判定するするデータ処理手段と、を備えた異常検出システムによる車両用戸閉装置の異常検出方法において、
前記データ収集手段は、前記開閉操作手段からの信号と、当該開閉操作手段の信号が変化してから所定時間経過するまでの間における前記状態検出手段により検出された前記ドアの位置および前記駆動手段の駆動電流の値と、を収集し、
前記データ処理手段は、
前記データ収集手段により収集されたデータから、所定の定義ファイルに基づいて所定の動作特徴量を算出し、
算出された動作特徴量が予め設定された所定のしきい値よりも大きいか否か判定し、しきい値よりも大きいと判定した場合には戸閉装置に異常があることを発信するようにしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides
Driving means for opening and closing the door, control means for controlling the driving means in response to a signal from the opening and closing operation means, and a plurality of units for detecting an operating state of the apparatus including at least the position of the door and the driving current of the driving means The state detecting means, the data collecting means for collecting the detection data of the plurality of state detecting means, and the data processing means for processing the data collected by the data collecting means to determine whether or not there is an abnormality in the device. In the abnormality detection method of the vehicle door closing device by the abnormality detection system equipped with,
The data collecting means includes a signal from the opening/closing operation means, the position of the door detected by the state detecting means and a driving means until a predetermined time elapses after the signal of the opening/closing operation means changes. Of the drive current of
The data processing means,
From the data collected by the data collection means, a predetermined motion characteristic amount is calculated based on a predetermined definition file,
It is determined whether or not the calculated motion characteristic amount is larger than a predetermined threshold value set in advance, and if it is determined to be larger than the threshold value, it is transmitted that there is an abnormality in the door closing device. It was done.
上記方法によれば、劣化状態や異常の兆候をとらえて戸閉装置のメンテナンス時期を判定することができ、故障が発生する前にメンテナンスを行えるので、故障が発生してから修繕したり部品を交換したりする従来方法に比べて所要コストを低減することができる。また、定義ファイルで定義される動作特徴量と異常の原因との関係がはっきりしているため、メンテナンスの実施の要否の判定が容易に行なえる。 According to the above method, it is possible to determine the maintenance time of the door closing device by recognizing the deterioration state and the sign of abnormality, and it is possible to perform the maintenance before the failure occurs, so repair or repair the parts after the failure occurs. The required cost can be reduced as compared with the conventional method of exchanging. In addition, since the relationship between the operation characteristic amount defined in the definition file and the cause of the abnormality is clear, it is possible to easily determine whether maintenance is required.
ここで、望ましくは、前記状態検出手段は、前記駆動手段の電流検出手段と、ドア位置検出手段と、ドアが閉じたことを検知するドア閉スイッチと、ドアがロックされたことを検知するドアロックスイッチとを備え、
前記定義ファイルには、前記ドア閉スイッチのオン／オフタイミングと、前記ドアロックスイッチのオン／オフタイミングと、前記駆動電流の一定速度制御区間の平均電流と、ドア位置の最大値および終端値と、ドア位置の最大値と終端値との差が、動作特徴量として格納されているようにする。
Here, it is desirable that the state detecting means is a current detecting means of the driving means, a door position detecting means, a door closing switch for detecting that the door is closed, and a door for detecting that the door is locked. Equipped with a lock switch,
The definition file includes on/off timings of the door close switch, on/off timings of the door lock switch, an average current of a constant speed control section of the drive current, a maximum value and a terminal value of a door position. , The difference between the maximum value of the door position and the end value is stored as the operation feature amount.
かかる方法によれば、ドアの位置および駆動手段の電流の他、ドア閉スイッチのオン／オフタイミングや、ドアロックスイッチのオン／オフタイミングも動作特徴量として異常の有無を判断するため、異なる原因（事象）による異常を効率良く検出することが可能となる。 According to this method, in addition to the position of the door and the current of the driving means, the on/off timing of the door close switch and the on/off timing of the door lock switch are also used as the operation feature amount to determine whether there is an abnormality, and therefore different causes It is possible to efficiently detect an abnormality due to (event).
また、望ましくは、前記定義ファイルには、前記動作特徴量に対応したしきい値および異常部位もしくは異常事象に関する情報が記憶されており、
前記データ処理手段は、算出された前記動作特徴量が、対応する前記しきい値よりも大きいと判定した場合に、前記異常の発信とともに前記異常部位もしくは異常事象に関する情報を出力するようにする。
かかる方法によれば、出力された異常部位もしくは異常事象に関する情報に基づいてメンテナンスの際に特に注意して検査すべき部位を容易に把握することができ、それによって速やかに作業を完了することができる。
Further, desirably, in the definition file, information about a threshold value and an abnormal portion or an abnormal event corresponding to the operation characteristic amount is stored,
When it is determined that the calculated motion feature amount is larger than the corresponding threshold value, the data processing unit outputs the abnormality and outputs information on the abnormal portion or abnormal event.
According to such a method, it is possible to easily grasp the part to be inspected with special care during maintenance based on the output information on the abnormal part or the abnormal event, and thereby the work can be completed promptly. it can.
本発明によれば、鉄道車両用戸閉装置の劣化状態や故障の兆候をとらえて異常を検出することができ、それによってメンテナンスに要するコストを低減することができるという効果を奏することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to detect an abnormality by observing a deterioration state or a failure sign of a railroad vehicle door closing device, and thereby it is possible to reduce the cost required for maintenance.
以下、本発明に係る鉄道車両用戸閉装置の異常検出方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る鉄道車両用戸閉装置の異常検出方法は、現車（運用中の列車）において取集したドア位置データおよびドア開閉駆動用モータの電流値、戸閉装置内スイッチのオン、オフ時間に基づいて、各戸閉装置の状態を把握し、動作不良等の故障を起こす早い段階で異常の発生を検出するものである。そこで、異常検出に必要なデータの収集システムおよび該システムにより収集されたデータに基づいて戸閉装置の状態を判定し報知する戸閉装置の異常検出方法を適用したシステムの構成について、図１を用いて先ず説明する。
An embodiment of an abnormality detecting method for a railroad vehicle door closing device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
A method for detecting an abnormality in a door closing device for a railroad vehicle according to the present invention includes a door position data collected in a current vehicle (a train in operation), a current value of a door opening/closing drive motor, and an on/off switch in a door closing device. The state of each door closing device is grasped on the basis of time, and the occurrence of an abnormality is detected at an early stage of causing a failure such as a malfunction. Therefore, FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a system for applying an abnormality detection method for a door-closing device that determines the state of the door-closing device based on the data collected by the system and the data collected by the system to notify the abnormality. First, a description will be given.
図１に示すように、本実施形態のシステムは、走行中の列車からデータを収集する車両側システム（車上装置）１０と、戸閉装置１１の異常を検出する地上側システム２０とにより構成される。戸閉装置１１は１編成の列車の複数の車両にそれぞれ複数個設けられており、車両側システム１０は、各戸閉装置１１に対応して設けられた動作状態検出部１２と、各戸閉装置１１を制御する車両制御部１３と、各車両に設けられている伝送端末装置１４と、伝送端末装置１４間を接続するデータ伝送路１５を備える。
As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a vehicle-side system (on-board device) 10 that collects data from a running train and a ground-
図示しないが、動作状態検出部１２は、ドアの位置を検出するための位置検出手段としてのエンコーダと、ドア開閉駆動用モータの電流値を測定する電流検出器と、半導体メモリあるいは磁気ディスク装置などの記憶手段を有しており、車両制御部１３から戸閉装置１１に対して開閉制御信号が供給されると、例えば２０ｍｓ（ミリ秒）のような周期で５秒間、ドアの位置データとモータの電流値を取得し、記憶する。戸閉装置１１に対する開指令信号および閉指令信号は、運転台等に設けられている開閉ボタンが操作された際に車両制御部１３に入力される信号に対応して生成される信号である。
Although not shown, the operating
また、戸閉装置１１には、ドアが閉まったことを検知するドア閉スイッチ（ＤＣＳ）と、ドアをロックする施錠装置が作動したことを検知するドアロックスイッチ（ＤＬＳ）とが設けられており、動作状態検出部１２は、これらのスイッチのオン／オフ状態も取得し、記憶する。動作状態検出部１２によるデータの収集は、例えば戸閉装置の開閉動作ごとに毎回行なわれるようにしても良いし、出区の際に行なわれるドア開閉動作点検作業時に行うようにしても良い。
Further, the
上記動作状態検出部１２において記憶されたデータは、伝送端末装置１４およびデータ伝送路１５を利用して、例えば先頭車両（１号車）に設けられている中央端末装置１６へ伝送されるように構成されている。
さらに、先頭車両には、データ伝送路１５を介して収集したドア位置データおよびモータの電流値情報等を、戸閉装置の識別情報と共に記憶するハードディスクや半導体メモリのような記憶装置１７と、無線通信機能を有する送信ユニット１８とが設けられており、送信ユニット１８が地上側装置２０へ収集データを送信するように構成されている。また、図示しないが、車両基地を出る際に行われる出区点検のモードに移行するための点検スイッチが設けられている。なお、記憶装置１７は、サーバーであっても良い。
The data stored in the operating
Further, in the leading vehicle, a
戸閉装置の異常検出システムとしての地上側システム２０は、車両側システム１０の送信ユニット１８から送信された収集データを受信するデータ受信部２１と、受信した収集データを記憶するハードディスクや半導体メモリのようなデータ格納部２２を備える。また、地上側システム２０は、定義ファイルを参照して収集データに基づいて動作特徴量を算出する特徴量算出部２３と、算出された動作特徴量に基づいて戸閉装置の状態を判定する判定処理部２４と、判定結果を記憶する結果格納部２５と、アラート（警報）情報を外部の情報端末３０等へ送信するアラート発信部２６を備える。
The ground-
なお、上記特徴量算出部２３および判定処理部２４の機能は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）のような演算装置、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置、キーボードのような入力装置および表示装置のような出力装置を備えたパーソナルコンピュータと、その記憶装置に記憶されるプログラムとによって実現することができる。かかるパーソナルコンピュータのハードウェア構成自体は自明であるのでその図示は省略する。
車両側システム１０の送信ユニット１８から地上側システム２０のデータ受信部２１へのデータの送信は、データ収集ごとに毎回行なっても良いが、送信ユニット１８やデータ受信部２１の通信能力等に応じて、例えば１日１回などのように決定しても良い。
The functions of the feature
Data may be transmitted from the
次に、判定処理部２４によるデータ処理の内容について、図２を用いて説明する。
戸閉装置１１の異常には、ドアを誘導するスライドレールの動作抵抗の増大や、戸袋への異物の介入（ドア開閉動作不良）、ドアの建付け不良、装置内部に設けられているドア閉スイッチ（ＤＣＳ）やドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の取付け位置誤差等さまざまなものがあるが、これらの異常を放置しておくと、ドアが開かなくなったり閉じなくなったりするなどの故障が発生する原因となる。本実施形態においては、故障に結びつく異常を、故障に至る前に検出してメンテナンスの必要性を報知するとともに、異常の原因を表示することで戸閉装置のメンテナンスを支援できるように工夫している。
Next, the content of the data processing by the
Abnormalities in the
なお、本発明者らが対象とした戸閉装置におけるドア閉スイッチ（ＤＣＳ）とドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の取付け位置が図２に示されている。
図２に示す戸閉装置は、左右のドア４１Ａ，４１Ｂを案内する上部レール４２と、ドア４１Ａの上部に連結されたラック４３Ａと、ドア４１Ｂの上部に連結されたラック４３Ｂと、ラック４３Ａと４３Ｂに噛合され図示しないドア開閉駆動モータによって回転されることでドア４１Ａ，４１Ｂをそれぞれ逆方向へ移動させるピニオン４４を備える。
ドア閉スイッチＤＣＳは上部レール４２の中央部下面に装着され、ドアロックスイッチＤＬＳはラック４３Ａの上方近傍に設置されている。
The mounting positions of the door close switch (DCS) and the door lock switch (DLS) in the door close device targeted by the present inventors are shown in FIG.
The door closing device shown in FIG. 2 includes an
The door close switch DCS is mounted on the lower surface of the central portion of the
本発明者らは、実験用の戸閉装置（モックアップ）を用意して、実際に発生するさまざまな異常のうち、スライドレールへの異物の介入、スライドレールの汚損、グリス涸れ、戸袋への異物の介入、ドアの建付け不良、ドア閉スイッチ（ＤＣＳ）やドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の取付け位置ずれ（調整寸法ずれ）、レールの変形、部品を固定するボルトの緩み等を想定した条件を設定して、戸閉装置の開閉動作実験を繰り返し実施してその時のドア位置およびモータ駆動電流値のデータを収集した。そして、試行錯誤によりそれらのデータを解析した結果、クラスタ分析により異常度を算出し、異常度が高いデータについて正常データとの差異を動作特徴量として定義し（複数の動作特徴量を定義し）、それらの動作特徴量を監視することによって故障に結びつく異常を検出できることを見出し、以下に説明するような異常検出方法を開発するに至った。 The present inventors have prepared a door closing device (mock-up) for experiments, and among various abnormalities that actually occur, foreign matter intervenes in the slide rail, stains on the slide rail, grease drips, and door pockets Assuming conditions such as foreign matter intervention, door installation failure, door closing switch (DCS) and door lock switch (DLS) mounting position deviation (adjustment dimension deviation), rail deformation, loosening bolts that fix parts, etc. After setting and repeating the opening/closing operation experiment of the door closing device, data of the door position and the motor drive current value at that time were collected. Then, as a result of analyzing those data by trial and error, the degree of abnormality is calculated by cluster analysis, and the difference between the abnormal data and the normal data is defined as the motion characteristic amount (a plurality of motion characteristic amounts are defined). The inventors have found that it is possible to detect anomalies that lead to failures by monitoring their operational feature quantities, and have developed an anomaly detection method as described below.
次の表１には、本発明者がモックアップを使用して行なった異常仮説試験により作成した動作特徴量と対象動作および検知対象事象の例が示されている。なお、表１において、「Ｖ字変化」とは、ドアの建付け不良に起因して生じるスライドレールの傾き角度の変化を意味する。
以下、異常仮説試験の内容と表１に示す動作特徴量について説明した後、データ分析処理の内容について説明する。
先ず、「ドア閉スイッチ（ＤＣＳ）とドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の取付け位置に誤差があると、スイッチの押し不足、押しすぎが発生してスイッチのON/OFF時間に影響が現れる」という仮説を立て、試験と検証を実施した。試験においては、モックアップにおいて、ドア閉スイッチ（ＤＣＳ）とドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の取付け位置を少しずつずらして、ドアの開閉を繰り返し行なって、ドア開指令信号とドア閉指令信号が送出されてから５秒間におけるＤＣＳとＤＬＳからの信号をサンプリングして、ＤＣＳとＤＬＳの信号が変化する時間をそれぞれ測定した。
Hereinafter, the contents of the abnormal hypothesis test and the motion feature amounts shown in Table 1 will be described, and then the contents of the data analysis process will be described.
First of all, the hypothesis is that "If there is an error in the installation position of the door close switch (DCS) and the door lock switch (DLS), the switch will be pressed insufficiently or excessively, and the ON/OFF time of the switch will be affected." Standed, tested and verified. In the test, in the mock-up, the mounting positions of the door close switch (DCS) and the door lock switch (DLS) were slightly shifted, the door was repeatedly opened and closed, and the door open command signal and the door close command signal were sent. The signals from DCS and DLS were sampled for 5 seconds after the start of the measurement, and the times when the signals of DCS and DLS changed were measured.
図３（Ａ），（Ｂ）に、ドア開動作時とドア閉動作時にサンプリングされたドア閉スイッチ（ＤＣＳ）の信号の変化の様子を、図４に、ドア開動作時にサンプリングされたドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の信号の変化の様子を、ドア位置と共に示す。
図３（Ａ），（Ｂ）において、実線ａはＤＣＳが正規位置に正しくセットされている場合の信号変化を、また太線ｂはドア閉スイッチ（ＤＣＳ）が正規位置よりもドア側作動ロッドから遠い側にずれている場合すなわちアクチュエータの押しが弱い場合の信号変化を、さらに細線ｃはＤＣＳが正規位置よりもドア側作動ロッドから近い側にずれている場合すなわちアクチュエータの押しが強い場合の信号変化を示す。
3(A) and 3(B) show changes in the signal of the door close switch (DCS) sampled during the door opening operation and the door closing operation, and FIG. 4 shows the door lock sampled during the door opening operation. The change of the signal of the switch (DLS) is shown together with the door position.
In FIGS. 3A and 3B, the solid line a indicates the signal change when the DCS is correctly set to the normal position, and the thick line b indicates that the door close switch (DCS) is closer to the door side operating rod than the normal position. The signal changes when the actuator is pushed far away, that is, when the actuator is weakly pushed, and the thin line c indicates a signal when the DCS is shifted closer to the door-side operation rod than the normal position, that is, when the actuator is strongly pushed. Show changes.
図３（Ａ）より、ドア開動作時にあっては、押しが弱い場合は正常時よりも早いタイミングでＤＣＳがオンからオフに移行し、押しが強い場合は正常時よりも遅いタイミングでＤＣＳがオンからオフに移行することが分かる。また、図３（Ｂ）より、ドア閉動作時にあっては、押しが弱い場合は正常時よりも遅いタイミングでＤＣＳがオフからオンに移行し、押しが強い場合は正常時よりも早いタイミングでＤＣＳがオフからオンに移行することが分かる。従って、ＤＣＳの取付け位置ずれ（誤差）に関しては、「動作特徴量」として、ドア開動作時のＤＣＳのオフタイミング、またはドア閉動作時のＤＣＳのオンタイミングを定義することが有効である。なお、当然のことながら、ＤＣＳのオフタイミングやオンタイミングはドア位置に関連しているので、ドア位置検出手段の検出精度が非常に高ければ、ドア位置を「動作特徴量」として定義するようにしても良い。 As shown in FIG. 3A, during the door opening operation, the DCS shifts from ON to OFF at a timing earlier than normal when the push is weak, and when the push is strong, the DCS is delayed at a timing later than the normal. You can see that it goes from on to off. Further, as shown in FIG. 3(B), during the door closing operation, the DCS shifts from off to on at a timing later than normal when the push is weak, and at a timing earlier than normal when the push is strong. It can be seen that the DCS goes from off to on. Therefore, regarding the displacement (error) of the DCS installation position, it is effective to define the DCS off-timing during the door opening operation or the DCS on-timing during the door closing operation as the "motion feature amount". As a matter of course, the DCS off-timing and on-timing are related to the door position. Therefore, if the detection accuracy of the door position detecting means is very high, the door position should be defined as the “motion feature amount”. May be.
一方、図４において、実線ａはドアロックスイッチ（ＤＬＳ）が正規位置に正しくセットされている場合の信号変化を、また太線ｂはＤＬＳのアクチュエータの押しが弱い場合の信号変化を、さらに細線ｃはＤＬＳのアクチュエータの押しが強い場合の信号変化を示す。
図４より、押しが弱い場合はドア開動作時に正常時よりも早いタイミングでＤＬＳがオンからオフに移行し、押しが強い場合はドア開動作時に正常時よりも遅いタイミングでＤＬＳがオンからオフに移行することが分かる。当然のことながら、ドア閉動作時のＤＬＳのオンタイミングについても同様な事象が予想される。従って、ＤＬＳの取付け位置ずれ（誤差）に関しては、「動作特徴量」として、ドア開動作時のＤＬＳのオフタイミング、またはドア閉動作時のＤＬＳのオンタイミングを定義することが有効である。
On the other hand, in FIG. 4, a solid line a shows a signal change when the door lock switch (DLS) is correctly set to a normal position, a thick line b shows a signal change when the DLS actuator is weakly pressed, and a thin line c. Indicates a signal change when the DLS actuator is strongly pressed.
According to FIG. 4, when the push is weak, the DLS shifts from ON to OFF at a timing earlier than the normal time during the door opening operation, and when the push is strong, the DLS turns on from OFF at a timing later than the normal time during the door opening operation. You can see that it will move to. As a matter of course, a similar phenomenon is expected for the DLS on-timing during the door closing operation. Therefore, regarding the displacement (error) of the mounting position of the DLS, it is effective to define the DLS off-timing at the door opening operation or the DLS on-timing at the door closing operation as the “operation feature amount”.
次に、ドアの開閉動作は速度を一定に制御していることから、「摺動部に汚れやグリス枯れが発生するとドアの動作抵抗が増加し、モータの駆動電流が上昇する」という仮説を立て試験と検証を実施した。試験においては、スライドレール、方向変換装置の摺動部に汚れを付着させ、段階的に動作抵抗を上昇させた。具体的には、塵埃とグリスを塗布し動作抵抗を調整して、動作抵抗を１８Ｎ〜８０Ｎの範囲で段階的に変化させた。また、測定は、ドア押し込み（開き）時の動作抵抗ピーク値をフォースゲージを用いて行なった。 Next, since the door opening/closing operation is controlled at a constant speed, the hypothesis is that "when the sliding part becomes dirty or withered with grease, the door operating resistance increases and the motor drive current increases." A vertical test and verification were performed. In the test, dirt was attached to the slide rail and the sliding portion of the direction changing device to gradually increase the operation resistance. Specifically, dust and grease were applied to adjust the operating resistance, and the operating resistance was changed stepwise in the range of 18N to 80N. Further, the measurement was carried out by using a force gauge to measure the peak value of the operating resistance when the door was pushed (opened).
図５にドア開閉試験における閉動作中のモータの駆動電流の変化を、また図６に上記動作試験の取得データ（平均電流と動作抵抗との関係）を示す。図５において、（Ａ）はドア位置の測定データ、（Ｂ）はドアの動作速度の変化、（Ｃ）はモータの駆動電流の測定値を示す。モックアップのドア開閉装置においては、ドアが一定速度で移動するように制御しており、図５に示されているように、一定速度制御区間においてはモータの駆動電流もほぼ一定となる。そして、試験結果から、一定速度制御区間において、動作抵抗が大きいほどモータの駆動電流の平均値（平均電流）も大きくなることを確認した。 FIG. 5 shows the change in the drive current of the motor during the closing operation in the door opening/closing test, and FIG. 6 shows the acquired data of the above operation test (relationship between the average current and the operating resistance). In FIG. 5, (A) shows the measured data of the door position, (B) shows the change in the operating speed of the door, and (C) shows the measured value of the drive current of the motor. In the mockup door opening/closing device, the door is controlled to move at a constant speed, and as shown in FIG. 5, the drive current of the motor is also substantially constant in the constant speed control section. From the test results, it was confirmed that in the constant speed control section, the larger the operating resistance, the larger the average value of the motor drive current (average current).
次に、現車でのデータとの比較による検証を行なった。比較した結果を図６に示す。図６において、◆印と○印は上記モックアップ試験で取得した平均電流と動作抵抗（１回目と２回目）をプロットしたもの、△印は現車での測定結果をプロットしたものである。
図６より、両者は同一の傾向を示しており、現車においても動作抵抗と平均電流に相関があることを確認することができた。これより、スライドレールの動作抵抗が増加する摺動部の汚れやグリス枯れ、異物の介入などの異常に関しては、「動作特徴量」として一定速度制御区間におけるモータの平均電流値を定義することが有効であることが分かる。なお、モータの駆動電流の平均値は、ドアの閉動作中の電流に限定されず、開動作中の電流に着目しても良い。
Next, verification was performed by comparison with the data of the current vehicle. The result of the comparison is shown in FIG. In FIG. 6, the ♦ marks and the O marks plot the average current and the operating resistance (first and second times) obtained in the mock-up test, and the Δ marks plot the measurement results of the current vehicle.
From FIG. 6, it was confirmed that both showed the same tendency, and that there was a correlation between the operating resistance and the average current even in the current vehicle. From this, it is possible to define the average current value of the motor in the constant speed control section as the "motion feature amount" for abnormalities such as dirt and grease running out of the sliding part where the operation resistance of the slide rail increases, and foreign matter intervention. It turns out to be effective. The average value of the drive current of the motor is not limited to the current during the closing operation of the door, and the current during the opening operation may be focused on.
次に、ドアの建付け不良や経年変位に基づくスライドレールのＶ字角度の変化に関して、「スライドレールのＶ字角度が変化すると開動作時におけるドアの終端停止位置が変位する」という仮説を立てて試験と検証を実施した。試験においては、スライドレールの内端と外端の高さの差を、４．１ｍｍから−１７．２ｍｍの範囲で段階的に変化させた時のドアの終端停止位置（終端値）を測定した。なお、「−」が付くのは、左右のスライドレールが逆Ｖ字をなするように傾斜していることを意味している。図７に、測定されたドアの終端停止位置の変化を示す。 Next, regarding the change in the V-shaped angle of the slide rail due to poor installation of the door and displacement over time, a hypothesis was made that "if the V-shaped angle of the slide rail changes, the end stop position of the door during opening operation will be displaced." Test and verification were carried out. In the test, the end stop position (end value) of the door was measured when the difference in height between the inner end and the outer end of the slide rail was changed stepwise in the range of 4.1 mm to -17.2 mm. . In addition, "-" is attached means that the left and right slide rails are inclined so as to form an inverted V shape. FIG. 7 shows the change in the measured end stop position of the door.
図７より、開動作時におけるドアの位置は、停止前にピークとなった後に、それぞれ高さの差（Ｖ字角度）に応じた位置で最終的に停止することが分かる。これより、スライドレールのＶ字角度の変化に関しては、ドア位置の最大値とドアの終端停止位置（終端値）を「動作特徴量」として定義することが有効である。また、図７より、ドア位置の最大値とドアの終端停止位置（終端値）との差の大きさも、高さの差（Ｖ字角度）によって異なることが分かる。従って、ドア位置の最大値とドアの終端停止位置（終端値）との差を、「動作特徴量」として定義するようにしてもよい。 From FIG. 7, it can be seen that the door position during the opening operation peaks before the stop and then finally stops at the positions corresponding to the height differences (V-shaped angle). Therefore, regarding the change in the V-shaped angle of the slide rail, it is effective to define the maximum value of the door position and the end stop position (end value) of the door as the "motion feature amount". Further, it can be seen from FIG. 7 that the magnitude of the difference between the maximum value of the door position and the end stop position (end value) of the door also differs depending on the height difference (V-shaped angle). Therefore, the difference between the maximum value of the door position and the end stop position (end value) of the door may be defined as the “motion feature amount”.
次に、戸袋への異物の介入に関して、「戸袋内へ異物が介入すると開動作時におけるドアの終端停止位置が変位する」という仮説を立てて試験と検証を実施した。試験においては、戸袋内の戸尻部（スライドレールの外端部近傍）にウエス（布）を設置して、ドアの終端停止位置を測定した。図８に、測定されたドアの終端停止位置（終端値）の変化を示す。なお、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大したものである。
図８より、開動作時におけるドアの位置は、停止前にピークとなった後に最終的に異なる位置で停止すること、またピークの値はほぼ同じであるが分かる。これより、戸袋への異物の介入に関しては、ドア位置の最大値とドアの終端停止位置（終端値）との差の大きさを、「動作特徴量」として定義することが有効であることが分かる。
Next, regarding the intervention of foreign matter into the door pocket, tests and verifications were carried out based on the hypothesis that "if foreign matter intervenes into the door pocket, the end stop position of the door is displaced during the opening operation". In the test, a cloth (cloth) was installed in the door bottom (near the outer end of the slide rail) in the door pocket, and the terminal stop position of the door was measured. FIG. 8 shows a change in the measured end stop position (end value) of the door. Note that (B) is an enlarged version of (A).
It can be seen from FIG. 8 that the door position during the opening operation peaks before stopping and then finally stops at different positions, and the peak values are almost the same. From this, it is effective to define the size of the difference between the maximum value of the door position and the end stop position (end value) of the door as the "motion feature amount" for the intervention of foreign matter in the door pocket. I understand.
以上、表１に示されている５種類の「動作特徴量」の妥当性について説明したが、上述の５種類の「動作特徴量」の他に、例えば戸閉装置に対してドア閉指令信号が送出されてからドア閉スイッチ（ＤＣＳ）の検知信号が変化するまでに要した時間（タイミングではなく所要時間）やドア閉指令信号が送出されてからドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の検知信号が変化するまでに要した時間が、想定される時間（車両運用開始前における正常な状態での所要時間）よりも大幅に長くなったような場合にも異常が発生していると推定されるので、これらの時間も「動作特徴量」に加えることが考えられる。 The adequacy of the five types of "motion feature amounts" shown in Table 1 has been described above. In addition to the above-mentioned five types of "motion feature amounts", for example, a door closing command signal to the door closing device From the time when the door close switch (DCS) detection signal changes (the required time, not the timing) or the door lock switch (DLS) detection signal changes after the door close command signal is sent Since it is estimated that an abnormality has occurred even when the time required to do so is significantly longer than the expected time (the time required in a normal state before the start of vehicle operation), It is considered that these times are also added to the “motion feature amount”.
次に、戸閉装置の異常（性能劣化を含む）を見つけてアラームを出力するようにした実施例のデータ分析処理の内容について、図９のフローチャートを使用して説明する。なお、図９のデータ分析処理が開始される前に、上記複数の動作特徴量をそれぞれ定義する特徴量定義ファイル（定義式）が作成され、地上側装置２０のデータ格納部２２（図１参照）に格納されている。
この実施例のデータ分析処理においては、先ず車上装置において、例えば出区点検時にドア開閉ボタンが操作されることで車両制御部１３から戸閉装置１１へ送られる開指令信号または閉指令信号が変化してから例えば５秒間におけるドア位置検出器からの位置情報および電流検出器からの電流値情報やドア閉スイッチ（ＤＣＳ）、ドアロックスイッチ（ＤＬＳ）の状態信号が、動作状態検出部１２によって読み込まれる（ステップＳ１）。
Next, the content of the data analysis process of the embodiment in which an abnormality (including performance deterioration) of the door closing device is detected and an alarm is output will be described using the flowchart of FIG. 9. Before the data analysis process of FIG. 9 is started, a feature quantity definition file (definition formula) that defines each of the plurality of motion feature quantities is created, and the data storage unit 22 (see FIG. 1) of the
In the data analysis processing of this embodiment, first, in the on-vehicle device, for example, an opening command signal or a closing command signal sent from the
続いて、読み込まれたこれらの収集データが、伝送端末装置１４によって、伝送路１５を介して中央端末装置１６へ伝送されて記憶装置１７に記憶され（ステップＳ２）、さらに、送信ユニット１８によって地上側装置２０へ送信される（ステップＳ３）。
地上側装置２０においては、データ受信部２１が送信ユニット１８から送信された収集データを受信して、データ格納部２２に記憶する（ステップＳ４）。
Subsequently, the read collected data are transmitted by the transmission terminal device 14 to the
In the ground-
次に、特徴量算出部２３がデータ格納部２２に記憶されている収集データを読み出して特徴量定義ファイルに従って動作特徴量を算出して、データ格納部（データベース）２２に記憶する（ステップＳ５）。続いて、判定処理部２４が、上記ステップＳ５で算出された各動作特徴量が予め設定したしきい値よりも大きいか否か判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６で、すべての動作特徴量が予め設定したしきい値よりも小さい（Ｎｏ）と判定した場合は異常が発生している可能性が低いので、データ分析処理を終了する。
Next, the feature
一方、ステップＳ６で、いずれかの動作特徴量が予め設定したしきい値よりも大きい（Ｙｅｓ）と判定すると、異常が発生している可能性が高いので、ステップＳ７へ移行して、判定結果を結果格納部２５に格納し、アラート発信部２６が情報端末３０へアラート情報を送信し（ステップＳ８）、情報端末３０がスピーカにて警報音を出力するとともに、表示部にメンテナンスの実施を促すメッセージを表示してデータ分析処理を終了する。
なお、データ格納部２２に特徴量定義ファイルとともに各動作特徴量に対応した異常部位もしくは異常事象を記憶しておいて、アラート発信部２６がアラートとともに異常部位もしくは異常事象に関する情報を送信し、情報端末３０において主として実施すべきメンテナンスの対象部位または部品を表示部に表示させるようにしてもよい。
On the other hand, if it is determined in step S6 that any one of the motion characteristic amounts is larger than the preset threshold value (Yes), it is highly possible that an abnormality has occurred. Therefore, the process proceeds to step S7, and the determination result Is stored in the
It should be noted that the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例では、地上側装置２０によりデータ分析処理を行なって動作特徴量を算出して異常の有無を判断するようにしているが、データ収集からデータ分析処理まですべてを車上装置において行うようにしても良い。
また、上記実施例では、本発明を、鉄道車両用の戸閉装置に適用した場合を例にとって説明してきたが、本発明は鉄道車両用の戸閉装置に限定されず、自動車用のスライド式ドア開閉装置、施設や建物などのスライド式自動ドアなどにも適用することができる。
Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the
Further, in the above embodiments, the present invention has been described by taking the case of being applied to a door closing device for a railway vehicle as an example, but the present invention is not limited to the door closing device for a railway vehicle, and is a slide type for an automobile. It can also be applied to door opening/closing devices and sliding automatic doors for facilities and buildings.
１０ 車両側システム（車上装置、データ収集手段）
１１ 戸閉装置
１２ 戸閉装置の動作状態検出部（ドア位置検出手段，電流検出手段）
１３ 車両制御部
１４ 伝送端末装置
１５ データ伝送路
１８ 送信ユニット
２０ 地上側システム（地上側装置）
２１ データ受信部
２２ データ格納部
２３ 特徴量算出部
２４ 判定処理部
２６ アラート発信部
10 Vehicle side system (vehicle equipment, data collection means)
11 Door-closing
13 vehicle control unit 14
21
Claims (3)
前記データ収集手段は、前記開閉操作手段からの信号と、当該開閉操作手段の信号が変化してから所定時間経過するまでの間における前記状態検出手段により検出された前記ドアの位置および前記駆動手段の駆動電流の値と、を収集し、
前記データ処理手段は、
前記データ収集手段により収集されたデータから、所定の定義ファイルに基づいて所定の動作特徴量を算出し、
算出された動作特徴量が予め設定された所定のしきい値よりも大きいか否か判定し、しきい値よりも大きいと判定した場合には戸閉装置に異常があることを発信することを特徴とする車両用戸閉装置の異常検出方法。 Driving means for opening and closing the door, control means for controlling the driving means in response to a signal from the opening and closing operation means, and a plurality of units for detecting an operating state of the apparatus including at least the position of the door and the driving current of the driving means The state detecting means, the data collecting means for collecting the detection data of the plurality of state detecting means, and the data processing means for processing the data collected by the data collecting means to determine whether or not there is an abnormality in the device. A method for detecting an abnormality in a vehicle door closing device using an abnormality detection system comprising:
The data collecting means includes a signal from the opening/closing operation means, the position of the door detected by the state detecting means and a driving means until a predetermined time elapses after the signal of the opening/closing operation means changes. Of the drive current of
The data processing means,
From the data collected by the data collection means, a predetermined motion characteristic amount is calculated based on a predetermined definition file,
It is determined whether the calculated motion feature amount is larger than a predetermined threshold value set in advance, and if it is determined that it is larger than the threshold value, it is transmitted that there is an abnormality in the door closing device. A method for detecting an abnormality in a vehicle door closing device.
前記定義ファイルには、前記ドア閉スイッチのオン／オフタイミングと、前記ドアロックスイッチのオン／オフタイミングと、前記駆動電流の一定速度制御区間の平均電流と、ドア位置の最大値および終端値と、ドア位置の最大値と終端値との差が、動作特徴量として格納されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用戸閉装置の異常検出方法。 The state detection unit includes a current detection unit of the drive unit, a door position detection unit, a door closing switch that detects that the door is closed, and a door lock switch that detects that the door is locked,
The definition file includes on/off timings of the door close switch, on/off timings of the door lock switch, an average current of a constant speed control section of the drive current, a maximum value and a terminal value of a door position. The method for detecting an abnormality in a vehicle door closing device according to claim 1, wherein the difference between the maximum value and the end value of the door position is stored as an operation feature amount.
前記データ処理手段は、算出された前記動作特徴量が、対応する前記しきい値よりも大きいと判定した場合に、前記異常の発信とともに前記異常部位もしくは異常事象に関する情報を出力することを特徴とする請求項２に記載の車両用戸閉装置の異常検出方法。 In the definition file, a threshold value corresponding to the operation feature amount and information about an abnormal part or an abnormal event are stored,
The data processing means, when it is determined that the calculated motion feature amount is larger than the corresponding threshold value, outputs the abnormality and outputs information about the abnormal portion or abnormal event. The method for detecting an abnormality in a vehicle door closing device according to claim 2.
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