JP6627636B2 - 振動異常検知装置およびエレベータ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エレベータにおける異常状態を振動から検知する振動異常検知装置およびエレベータ制御システムに関する。

エレベータの乗車中の防犯等のために、エレベータのかご内で乗客が暴れている異常状態を検知する技術が提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１は、エレベータの乗客の異常行動の検知精度を向上させることを目的とするエレベータの異常監視装置を開示している。特許文献１の異常監視装置は、エレベータの乗りかご内を撮影する撮影装置と、乗りかごの床の異常振動を検知する振動検知装置とを備えている。異常監視装置は、振動検知装置により異常振動が検知されたときに、撮影装置により撮影した映像中の乗客の画像認識により、乗客の異常行動を検知している。特許文献１の異常監視装置によると、映像中で検知された異常行動の連続検知時間が所定期間を超えた場合に、異常行動の防止に係る処理が行われている。

特開２０１４−０７３９０７号公報

特許文献１の異常監視装置では、振動センサによって所定値以上の振動が検出された後に、撮影装置によって撮影された映像を解析することにより、乗客の異常行動を検知している。このため、撮影装置の映像解析を用いなければ乗客の異常行動を高精度に検知することができなかった。

本発明は、エレベータにおける振動から乗客が暴れている異常状態を精度良く検知することができる振動異常検知装置およびエレベータ制御システムを提供する。

本発明の一態様に係る振動異常検知装置は、振動検出部と、演算処理部とを備える。振動検出部は、所定方向におけるエレベータかごの振動を検出して検出信号を生成する。演算処理部は、検出信号に基づいて、所定の演算処理を行う。演算処理部は、検出信号から、所定の第１のカットオフ周波数よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、第１のカットオフ周波数以上の第２のカットオフ周波数よりも低い周波数成分が遮断された高周波成分とをそれぞれ抽出する。演算処理部は、抽出した低周波成分及び高周波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータの異常状態を検知する。

本発明の別の態様に係る振動異常検知装置において、演算処理部は、検出信号における信号波形に基づく包絡線を演算し、演算した包絡線に基づいてエレベータの異常状態を検知する。

本発明の一態様に係るエレベータ制御システムは、振動異常検知装置と、制御部とを備える。制御部は、振動異常検知装置の検知結果に基づいて、エレベータかごを制御する。

本発明に係る振動異常検知装置およびエレベータ制御システムによると、エレベータにおける振動から乗客が暴れている異常状態を精度良く検知することができる。

本発明の実施形態１に係るエレベータ制御システムの構成を示す図 エレベータ制御システムにおける振動異常検知装置の構成を示すブロック図 エレベータの乗客の暴れ行動を説明するための図 エレベータにおける暴れ行動と振動との関係を説明するための図 実施形態１の振動異常検知装置における演算器の機能を示す機能ブロック図 鉛直方向の振動の検出信号に対するフィルタリング特性を示す図 水平方向の振動の検出信号に対するフィルタリング特性を示す図 低周波信号及び衝撃波信号の信号波形を例示する波形図 低周波信号及び衝撃波信号に基づく包絡線データを例示する波形図 振動異常検知装置の演算器による判定処理を説明するためのフローチャート 実施形態２の振動異常検知装置における演算器の機能を示す機能ブロック図

本発明の実施形態に係る振動異常検知装置およびエレベータ制御システムについて、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

（実施形態１）
１．構成
実施形態１に係る振動異常検知装置およびエレベータ制御システムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る振動異常検知装置を備えたエレベータの構成を示す図である。

本実施形態に係るエレベータ制御システムは、例えばロープ式のエレベータ１を制御するシステムである。図１に示すように、エレベータ１は、エレベータかご１０と、制御盤３と、ロープ４の巻上機４０と、釣合い重り４１とを備える。エレベータかご１０は、例えば複数の階床を有する建物等における昇降路５に設置される。制御盤３及び巻上機４０は、例えば建物の屋上等で昇降路５の端部に設けられた機械室５０に設置される。

エレベータかご１０は、図１に示すように、かご室１１と、振動異常検知装置１２とを備える。エレベータかご１０は、昇降路５に設けられたレールに係合するローラガイド等を有し、昇降路５において階床間を昇降するように走行する。以下、昇降路５においてエレベータかご１０が昇降する方向（例えば鉛直方向）を「Ｚ方向」とする。

かご室１１は、ドアパネル、カーパネル及び床板などを備え、エレベータ１の乗客が乗り込む部屋を形成する。かご室１１は、例えば床面が水平面となるように設置される。以下、水平面におけるドアの開閉方向を「Ｘ方向」とし、Ｘ，Ｚ方向と直交する方向を「Ｙ方向」とする（図３参照）。

振動異常検知装置１２は、エレベータかご１０のかご室１１で生じた振動からエレベータ１の異常状態を検出する装置である。本実施形態では、振動異常検知装置１２により、エレベータ１の乗客が暴れている異常状態を検知する。振動異常検知装置１２の構成の詳細については後述する。振動異常検知装置１２と、制御盤３とは、本実施形態に係るエレベータ制御システムを構成する。

制御盤３は、例えばＣＰＵを備え、エレベータ１の全体動作を制御する。例えば、制御盤３は、巻上機４０を駆動して、昇降路５におけるエレベータかご１０の走行を制御する。また、制御盤３は、振動異常検知装置１２の検知結果に基づいて、例えばエレベータかご１０の走行制御を管制運転に切り替えたり、エレベータかご１０内のスピーカ（不図示）から所定のアナウンス又はブザー音等を出力したりする。制御盤３は、本システムにおいてエレベータかご１０を制御する制御部の一例である。

また、制御盤３は、所定のインタフェース回路を介して、外部の管理端末等と無線又は有線通信を行ってもよい。また、本システムにおける制御部は、エレベータ１の調速機を含む種々の安全装置（不図示）に関する制御を行ってもよい。調速機は、例えば機械室５０に設けられる。

巻上機４０は、モータ等を備える電動駆動機である。巻上機４０は、ロープ４を巻き上げるように回転駆動する。ロープ４の一端は、昇降路５においてエレベータかご１０を吊すように、エレベータかご１０のかご室１１を支持するかご枠等に接続される。ロープ４の他端は、釣合い重り４１に接続される。エレベータかご１０は、巻上機４０によるロープ４の巻き上げ駆動により、昇降路５において走行する。

１−１．振動異常検知装置の構成
本実施形態に係る振動異常検知装置１２の構成の詳細について、図１及び図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るエレベータ制御システムにおける振動異常検知装置１２の構成を示すブロック図である。

本システムにおいて、振動異常検知装置１２は、図２に示すように、振動センサ２と、演算器２０とを備える。

振動センサ２は、例えば３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサで構成される。振動センサ２を構成する加速度センサは、例えば静電容量型、圧電型及びピエゾ抵抗型などの種々の方式の加速度センサであってもよい。振動センサ２は、本実施形態に係る振動異常検知装置１２の振動検出部の一例である。

振動センサ２は、図１に示すように、エレベータかご１０においてかご室１１の近傍に設置される。エレベータかご１０において、振動センサ２は、検出対象の３軸方向が、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ方向となるように配置される。振動センサ２は、Ｘ方向の振動（例えば、加速度）の検出結果を示す検出信号Ａｘ，Ｙ方向の振動の検出結果を示す検出信号Ａｙ及びＺ方向の振動の検出結果を示す検出信号Ａｚを生成する。

図２において、振動センサ２は、演算器２０のアナログ入力端子に接続されている。振動センサ２は、例えばアナログ値においてＸ，Ｙ，Ｚ方向の振動の検出信号Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを演算器２０に出力する。

演算器２０は、例えばソフトウェアと協働して所定の機能を実現するＣＰＵを備えた演算処理装置である。演算器２０は、例えばフラッシュメモリなどの内部メモリを備え、内部メモリに種々のデータ及びプログラムを格納する。演算器２０は、内部メモリに格納したデータ及びプログラムを読み出して種々の演算処理を行い、各種の機能を実現する。

例えば、演算器２０は、後述するフィルタ処理部、包絡線処理部および判定処理部としての機能を実現する（図５参照）。これにより、演算器２０は、振動センサ２からの検出信号Ａｘ，Ａｙ，Ａｚに基づき、エレベータかご１０が異常な振動をしている場合に異常信号Ｓａｂを制御盤３に出力する。演算器２０は、本実施形態に係る振動異常検知装置１２の演算処理部の一例である。

演算器２０は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路や再構成可能な電子回路などのハードウェア回路であってもよい。演算器２０は、ＣＰＵ，ＭＰＵ，マイコン、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。演算器２０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器及びフィルタ回路などを備えてもよい。

２．動作
以下、本実施形態に係るエレベータ制御システムおよび振動異常検知装置１２の動作について説明する。

２−１．動作の概要
本システムの動作の概要について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、エレベータの乗客の暴れ行動を説明するための図である。図４は、エレベータにおける暴れ行動と振動との関係を説明するための図である。

本システムにおいて、振動異常検知装置１２は、図３に示すように、エレベータかご１０において乗客が暴れている異常状態を検知するために、エレベータかご１０の振動を検出する。本システムは、振動異常検知装置１２によってエレベータ１の異常状態が検知された場合には、例えば制御盤３の制御により注意アナウンスや防犯管制運転、警備会社への発報等を行う。以下、エレベータ１のかご室１１内部で乗客が暴れる行動を「暴れ行動」という。

乗客の暴れ行動には、種々の行動が想定される。本発明者は、鋭意検討の結果、様々な暴れ行動の種類に応じて、エレベータかご１０の振動の仕方が異なることに着目した。図４（ａ），（ｂ）を用いて、暴れ行動と振動との関係について説明する。

図４（ａ）は、エレベータかご１０のＺ方向（鉛直方向）の振動の仕方と、暴れ行動との関係を示している。図４（ｂ）は、エレベータかご１０のＸＹ方向（水平方向）の振動の仕方と、暴れ行動との関係を示している。図４（ａ），（ｂ）において、横軸は振動の周波数を示し、縦軸は振動の大きさ（加速度）を示している。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、足踏みやパネル１１１（図３）を叩く、蹴るなどの暴れ行動は、かご室１１に衝撃を与えることにより、屈伸などの体操やシャドウボクシング等の暴れ行動よりも高い周波数の振動を生じる。また、故意にエレベータかご１０を揺らす暴れ行動は、エレベータかご１０の共振周波数を含む振動を生じる。また、ジャンプしたり、パネル１１１に体当たりしたりする暴れ行動は、暴れる者の重心移動を伴うことから、衝撃による高い周波数だけでなく、より低い周波数（上記の共振周波数近傍など）も含んだ振動を生じる。これらの暴れ行動は、通常の乗車時よりも大きい加速度の振動を生じる。

以上のような暴れ行動において、かご室１１に衝撃を与えるような暴れ行動は、乗客への暴力やかご室１１の破損のおそれがあり、被害を最小限に抑える観点からエレベータ１が異常状態であることの判定基準を設定することが望ましい。一方、重心移動を伴い故意又は不意にエレベータかご１０を揺らすような暴れ行動は、落下事故対策等の安全装置の誤作動を招く可能性があり、誤作動による乗客の閉じ込めを回避する観点から異常状態の判定基準を設定することが望ましい。

そこで、本実施形態に係る振動異常検知装置１２では、振動センサ２による振動の検出信号Ａｘ，Ａｙ，Ａｚから、エレベータかご１０を揺らし得る低周波成分と、衝撃に伴う高周波成分（衝撃波成分）とをそれぞれ抽出し、それぞれの成分に基づく異常状態の判定を行う。低周波成分に基づく判定では、エレベータかご１０を揺らすような暴れ行動によって安全装置の誤作動を招き得る状態（第１の異常状態）であるか否かを判定する。衝撃波成分に基づく判定では、かご室１１に衝撃を与えるような暴れ行動により、乗客等への危害が懸念される状態（第２の異常状態）であるか否かを判定する。以上の判定により、種々の暴れ行動の周波数帯に応じてエレベータ１の異常状態を精度良く検知することができる。

２−２．動作の詳細
本実施形態に係るエレベータ制御システム及び振動異常検知装置１２の動作の詳細について、図５〜図９を参照して説明する。

図５は、振動異常検知装置１２における演算器２０の機能を示す機能ブロック図である。図６は、Ｚ方向振動の検出信号Ａｚに対するフィルタリング特性を示す図である。図７は、Ｘ，Ｙ方向振動の検出信号Ａｘ，Ａｙに対するフィルタリング特性を示す図である。図８は、低周波信号及び衝撃波信号の信号波形を例示する波形図である。図９は、低周波信号及び衝撃波信号に基づく包絡線データを例示する波形図である。

演算器２０は、図５に示すように、演算処理機能としてフィルタ処理部２１，２２，２３と、包絡線処理部２４１〜２４６と、判定処理部２５とを含む。

演算器２０は、振動センサ２から３軸方向それぞれの振動の検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙを受信すると、適宜、Ａ／Ｄ変換等を行い、例えばデジタル値の各検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙをそれぞれフィルタ処理部２１，２２，２３に入力する。フィルタ処理部２１，２２，２３は、それぞれ低周波通過フィルタ部２１ａ，２２ａ，２３ａ及び衝撃波通過フィルタ部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを含む。

Ｚ方向振動の検出信号Ａｚに対して、フィルタ処理部２１は、低周波通過フィルタ部２１ａ及び衝撃波通過フィルタ部２１ｂにより、検出信号Ａｚに含まれる２つの周波数成分（低周波成分及び衝撃波成分）を別々に抽出する。図６（ａ），（ｂ）に、Ｚ方向の低周波通過フィルタ部２１ａ及び衝撃波通過フィルタ部２１ｂのそれぞれのフィルタリング特性を示す。

低周波通過フィルタ部２１ａは、図６（ａ）に示すように２つのカットオフ周波数ｆ０，ｆ１（ｆ０＜ｆ１）による通過帯域を有し、バンドパスフィルタとして機能する。カットオフ周波数ｆ０は、エレベータかご１０（図１）の走行による加速度の変動を遮断するように、０Ｈｚよりも大きい周波数に設定される（例えば０．１Ｈｚ以上）。カットオフ周波数ｆ１は、例えばロープ４の伸縮等によるエレベータかご１０の共振周波数よりも大きく、且つ足踏み等の衝撃による振動の周波数よりも小さい周波数に設定される（図４（ａ）参照）。

低周波通過フィルタ部２１ａは、図６（ａ）に示すフィルタリング特性に基づき、検出信号Ａｚにおいてカットオフ周波数ｆ０，ｆ１間の周波数成分を示す低周波信号Ａｚａを出力する。低周波信号Ａｚａが示す周波数成分は、Ｚ方向振動の検出信号Ａｚの周波数成分において、ロープ４の伸縮等によるエレベータかご１０の縦揺れの共振周波数近傍を含む低周波成分である。上記のフィルタリング特性（図６（ａ））により、低周波信号Ａｚａでは、足踏み等の重心移動を伴わない衝撃、及びエレベータかご１０の走行による影響が除去されている。

衝撃波通過フィルタ部２１ｂは、図６（ｂ）に示すように、２つのカットオフ周波数ｆ２，ｆ３（ｆ２＜ｆ３）による通過帯域を有し、バンドパスフィルタとして機能する。カットオフ周波数ｆ２は、低周波通過フィルタ部２１ａのカットオフ周波数ｆ１以上であって、且つ足踏み等の衝撃による振動の周波数よりも小さい周波数に設定される（例えばｆ２＝ｆ１）。カットオフ周波数ｆ３は、上記の衝撃による振動の周波数よりも大きい周波数に設定される。カットオフ周波数ｆ３は、枠部材及び梁部材等のエレベータかご１０を構成する部材の（ビビリの）固有振動数よりも小さくなるように設定されてもよい。

衝撃波通過フィルタ部２１ｂは、図６（ｂ）に示すフィルタリング特性に基づき、検出信号Ａｚにおいてカットオフ周波数ｆ２，ｆ３間の周波数成分を示す衝撃波信号Ａｚｂを出力する。衝撃波信号Ａｚｂが示す周波数成分は、暴力行為等の暴れ行動によって生じる衝撃に伴う振動を含む衝撃波成分であり、本実施形態における検出信号Ａｚの高周波成分の一例である。

図５に戻り、演算器２０において、Ｚ方向振動の検出信号Ａｚからフィルタ処理部２１によって抽出された低周波信号Ａｚａ及び衝撃波信号Ａｚｂは、それぞれ包絡線処理部２４１，２４２に出力される。図８（ａ），（ｂ）に、低周波信号Ａｚａ及び衝撃波信号Ａｚｂの信号波形の例を示す。

図８（ａ），（ｂ）において、横軸は時間（秒単位）であり、縦軸は加速度（Ｇａｌ単位）である。図８（ａ），（ｂ）に示すように、低周波信号Ａｚａ及び衝撃波信号Ａｚｂの信号波形は、それぞれ特定の周波数帯において振動しながら、各信号波形の振幅が変動する。図８（ａ），（ｂ）の例では、低周波信号Ａｚａの振幅には２回の起伏があり、衝撃波信号Ａｚｂの振幅には５回の起伏がある。このことから、図８（ａ），（ｂ）の例において、乗客の暴れ行動は５回、起きており、その内の２回は重心移動を伴う暴れ行動であると考えられる。

上述のように、エレベータかご１０の振動の検出信号Ａｚから抽出した各信号Ａｚａ，Ａｚｂの振幅の変動における起伏の数が、乗客の暴れ行動の回数に対応していると考えられる。そこで、本実施形態では、包絡線処理部２４１，２４２により、抽出した各信号Ａｚａ，Ａｚｂの信号波形のピークに接する曲線であって信号波形の起伏に応じた包絡線を解析する。

包絡線処理部２４１は、例えばフィルタ処理部２１から随時、低周波信号Ａｚａを受信し、内部メモリ等に過去１０秒などの所定期間分の低周波信号Ａｚａの信号波形を保持する（図８（ａ））。包絡線処理部２４１は、包絡線解析のための所定の演算処理等によって低周波信号Ａｚａの信号波形に基づく包絡線を演算し、演算結果の包絡線を示す包絡線データＥｚａを生成する。図９（ａ）に、図８（ａ）の低周波信号Ａｚａに基づく包絡線データＥｚａの波形例を示す。

また、包絡線処理部２４２は、フィルタ処理部２１からの衝撃波信号Ａｚｂに対して、包絡線処理部２４１と同様に包絡線の解析を行い、包絡線データＥｚｂを生成する。図９（ｂ）に、図８（ｂ）の衝撃波信号Ａｚｂに基づく包絡線データＥｚｂの波形例を示す。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、図８（ａ）の低周波信号Ａｚａに基づく包絡線データＥｚａの包絡線は２回の起伏を有し、図８（ｂ）の衝撃波信号Ａｚｂに基づく包絡線データＥｚｂの包絡線は５回の起伏を有する。このように、検出信号Ａｚから抽出した各周波数成分の信号波形（Ａｚａ，Ａｚｂ）に対する包絡線を解析することにより、暴れ行動の回数を適切に計測可能なデータ（Ｅｚａ，Ｅｚｂ）が得られ、暴れ行動の検出精度を向上することができる。

図５に戻り、演算器２０における判定処理部２５は、生成された包絡線データＥｚａ，Ｅｚｂに基づき、暴れ行動によるエレベータ１の異常状態を判定する。本実施形態において、判定処理部２５は、しきい値判定処理部２５１〜２５６とＯＲゲート２５７とを含む。

しきい値判定処理部２５１は、Ｚ方向振動の低周波成分の包絡線データＥｚａとしきい値Ｇｚａとを比較し、比較結果に基づき（第１の）異常状態を判定する判定処理を行う。本判定処理の詳細については後述する。しきい値判定処理部２５１は、低周波成分の包絡線データＥｚａに基づき第１の異常状態を判定する。第１の異常状態とは、エレベータかご１０を揺らすような暴れ行動によって安全装置の誤作動を招き得る状態である。包絡線データＥｚａに対するしきい値Ｇｚａは、エレベータ１の調速機などの安全装置が誤作動し得る加速度の大きさを考慮して、例えば調速機が作動しない加速度の上限値の１／２などに設定される。

しきい値判定処理部２５２は、Ｚ方向振動の衝撃波成分の包絡線データＥｚｂとしきい値Ｇｚｂとを比較し、しきい値判定処理部２５１と同様の判定処理を行って、第２の異常状態を判定する。第２の異常状態とは、かご室１１に衝撃を与えるような暴れ行動により、乗客等への危害が懸念される状態である。衝撃波成分の包絡線データＥｚｂに対するしきい値Ｇｚｂは、例えば乗客が危険だと想定される暴れ行動によりかご室１１の床に加わる衝撃を予め計測し、計測結果に基づいて設定される。

しきい値判定処理部２５１，２５２の少なくとも一方により異常状態と判定されると、判定処理部２５は、ＯＲゲート２５７による論理和に基づき、エレベータ１が異常状態であることを示す異常信号Ｓａｂを制御盤３（図２）に出力する。

また、本実施形態では、Ｘ，Ｙ方向の振動の検出信号Ａｘ，Ａｙに対しても、フィルタ処理部２２，２３，包絡線処理部２４３〜２４６及びしきい判定処理部２５３〜２５６により、上記のＺ方向振動の検出信号Ａｚに対する処理と同様の処理を行う。図７（ａ），（ｂ）は、Ｘ，Ｙ方向のフィルタ処理部２２，２３の低周波通過フィルタ部２２ａ，２３ａと衝撃波通過フィルタ部２２ｂ，２３ｂとのフィルタリング特性を示す。

Ｘ，Ｙ方向の低周波通過フィルタ部２２ａ，２３ａは、図７（ａ）に示すように１つのカットオフ周波数ｆ１１を有し（例えばｆ１１＝ｆ１）、ローパスフィルタとして機能する。カットオフ周波数ｆ１１は、エレベータかご１０のローラガイドの伸縮等による共振周波数よりも大きく、且つパネル１１１（図３）を叩く等の衝撃による振動の周波数よりも小さい周波数に設定される（図４（ｂ）参照）。これにより、Ｘ，Ｙ方向振動の検出信号Ａｘ，Ａｙから、エレベータかご１０の横揺れを起こし得る低周波成分を示す低周波信号Ａｘａ，Ａｙａが抽出される。

また、Ｘ，Ｙ方向の衝撃波通過フィルタ部２２ｂ，２３ｂは、図７（ｂ）に示すように、２つのカットオフ周波数ｆ１２，ｆ１３（ｆ１２＜ｆ１３）による通過帯域を有し、バンドパスフィルタとして機能する。カットオフ周波数ｆ１２は、低周波通過フィルタ部２２ａ，２３ａのカットオフ周波数ｆ１１以上であって、且つパネル１１１を叩く等の衝撃による振動の周波数よりも小さい周波数に設定される（例えばｆ１２＝ｆ１１）。カットオフ周波数ｆ１３は、上記の衝撃による振動の周波数よりも大きい周波数に設定される（例えばｆ１３＝ｆ３）。これにより、検出信号Ａｘ，Ａｙから、エレベータかご１０の水平方向の衝撃に基づく衝撃波成分を示す衝撃波信号Ａｘｂ，Ａｙｂが抽出される。カットオフ周波数ｆ１３は、エレベータかご１０を構成する部材の（ビビリの）固有振動数よりも小さくなるように設定されてもよい。

抽出された各信号Ａｘａ，Ａｘｂ，Ａｙａ，Ａｙｂに基づき、包絡線処理部２４３〜２４６は、各信号波形に対する包絡線を示す包絡線データＥｘａ，Ｅｘｂ，Ｅｙａ，Ｅｙｂを生成する。しきい値判定処理部２５３〜２５６は、それぞれに設定されたしきい値と、包絡線データＥｘａ，Ｅｘｂ，Ｅｙａ，Ｅｙｂとを比較し、しきい値判定処理部２５１，２５２と同様の判定処理を行う。

本実施形態において、各しきい値判定処理部２５３〜２５６のしきい値は、Ｚ方向振動に対するしきい値Ｇｚａ，Ｇｚｂとは別途、設定される。Ｘ，Ｙ方向振動の低周波成分に対するしきい値判定処理部２５３，２５５のしきい値は、例えばエレベータかご１０の横揺れにより昇降路５内の種々の機器との接触が起こり得る加速度の大きさを考慮して設定される。Ｘ，Ｙ方向振動の衝撃波成分に対するしきい値判定処理部２５４，２５６のしきい値は、例えば危険だと想定される暴れ行動によるパネル１１１への衝撃を考慮して設定される。

本実施形態において判定処理部２５は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の各しきい値判定処理部２５１〜２５６の少なくともいずれか１つにより異常状態と判定されると、異常信号Ｓａｂを出力する。これにより、しきい値判定処理部２５１〜２５６のそれぞれに設定されたしきい値を用いて、種々の暴れ行動に対する異常状態の判定を適切に行うことができる。

以上の処理により、振動センサ２からの３軸方向の振動の検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙに基づき、種々の暴れ行動に対する異常状態を精度良く検出することができる。

以上の処理において、Ｘ，Ｙ方向振動の低周波成分に対するしきい値判定処理部２５３，２５５のしきい値は、同一に設定されてもよいし、別個に設定されてもよい。また、Ｘ，Ｙ方向振動の衝撃波成分に対するしきい値判定処理部２５４，２５６のしきい値についても、同一に設定されてもよいし、別個に設定されてもよい。例えば、ドア側から進入した乗客の暴れ行動のパターンや、エレベータかご１０を構成する部材の固有振動の方向に基づき、Ｘ，Ｙ方向間でしきい値を異ならせてもよい。

また、以上の説明では、Ｚ，Ｘ，Ｙ方向の各包絡線データＥｚａ，Ｅｚｂ，Ｅｘａ，Ｅｘｂ，Ｅｙａ，Ｅｙｂに基づくしきい値判定処理部２５１〜２５６の判定結果のいずれかで異常状態と判定されると、異常信号Ｓａｂが出力された。異常状態の判定方法はこれに限らず、例えば包絡線データＥｚａ，Ｅｚｂ，Ｅｘａ，Ｅｘｂ，Ｅｙａ，Ｅｙｂを組み合わせて異常状態の判定を行ってもよい。また、各包絡線データＥｚａ，Ｅｚｂ，Ｅｘａ，Ｅｘｂ，Ｅｙａ，Ｅｙｂの判定結果を別々に示す信号が制御盤３に出力されてもよい。

２−２−１．判定処理について
本実施形態に係る振動異常検知装置１２の演算器２０による判定処理の詳細について、図１０を参照して説明する。図１０は、振動異常検知装置１２の演算器２０による判定処理を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すフローチャートは、演算器２０が、判定処理部２５のしきい値判定処理部２５１〜２５６の内の１つとして、所定の制御周期（例えば１秒）において実行する。以下では、演算器２０がしきい値判定処理部２５１として、Ｚ方向振動の低周波成分の包絡線データＥｚａに対する判定処理を行う例について説明する。

まず、演算器２０はしきい値判定処理部２５１として、過去１０秒間等の所定期間分の包絡線データＥｚａ（図９（ａ））において、包絡線がしきい値Ｇｚａを越えたときがあるか否かを判断する（Ｓ１）。演算器２０は、包絡線がしきい値Ｇｚａを越えたときがないと判断した場合（Ｓ１でＮＯ）、本処理を終了する。

一方、演算器２０は、包絡線がしきい値Ｇｚａを越えたときがあると判断した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、包絡線データＥｚａ中で包絡線がしきい値Ｇｚａを超えた回数を算出する（Ｓ２）。例えば、図９（ａ）の例では、演算器２０は、包絡線がしきい値Ｇｚａを超えた回数として、「２回」を算出する。

次に、演算器２０は、計算した回数が、所定の設定回数（例えば５回）以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。演算器２０は、算出した回数が設定回数以上であると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、異常信号Ｓａｂを生成する（Ｓ６）。設定回数は、例えばしきい値Ｇｚａを越える暴れ行動が繰り返されることによる危険性を考慮して、予め設定される。これにより、エレベータかご１０内で暴れ行動が繰り返される異常状態を検知することができる。

一方、演算器２０は、算出した回数が設定回数以上でないと判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、包絡線がしきい値Ｇｚａを越え続けた期間を算出する（Ｓ４）。包絡線データＥｚａ上で複数回、包絡線がしきい値Ｇｚａを越えている場合、演算器２０は、各回においてしきい値Ｇｚａを越え続けた期間を計算し、計算した期間の内の最長の期間を算出する。

次に、演算器２０は、しきい値Ｇｚａを越え続けた期間が所定の設定期間（例えば５秒）以上か否かを判断する（Ｓ５）。設定期間は、例えばしきい値Ｇｚａを越える暴れ行動が継続されることによる危険性を考慮して、予め設定される。

演算器２０は、しきい値Ｇｚａを越え続けた期間が設定期間以上でないと判断した場合（Ｓ５でＮＯ）、異常信号Ｓａｂを出力することなく、本処理を終了する。

一方、演算器２０は、しきい値Ｇｚａを越え続けた期間が設定期間以上であると判断した場合（Ｓ５でＹＥＳ）、異常信号Ｓａｂを出力して（Ｓ６）、本処理を終了する。これにより、包絡線データＥｚａ（図９（ａ））において振動の起伏１回当たりの継続期間が長いような暴れ行動であっても、異常状態として検知することができる。

以上の処理により、包絡線データの包絡線がしきい値を超えた回数及び期間に基づき、エレベータの異常状態を判定することができる。

以上の説明では、１つの包絡線データＥｚａに対して１つのしきい値Ｇｚａを設定したが、１つの包絡線データＥｚａに対して、複数のしきい値を設定してもよい。例えば、演算器２０は、しきい値Ｇｚａよりも大きいしきい値と包絡線データＥｚａの包絡線とを比較し、包絡線が当該しきい値を超えたときがある場合には回数及び期間に関わらず異常信号Ｓａｂを生成してもよい。これにより、暴れ行動における振動の大きさに応じて、過度に強い暴れ行動があれば即時、異常状態と判定することができる。

また、以上の説明では、演算器２０は、例えば１秒間毎などの各制御周期において、取得した過去１０秒間などの包絡線データＥｚａにおいて包絡線がしきい値Ｇｚａを越えた回数を計算し（Ｓ２）、計算した回数と設定回数とを比較した（Ｓ３）。ステップＳ３の処理では、過去の制御周期の計算結果を用いてもよい。例えば、演算器２０は、内部メモリ等にステップＳ２で計算した回数を保持し、所定サイクル分の計算した回数を加算して、ステップＳ３の判断に用いてもよい。ステップＳ５の処理についても同様に、過去の制御周期のステップＳ４の計算結果を用いてもよい。

３．まとめ
以上のように、本実施形態に係る振動異常検知装置１２は、振動センサ２と、演算器２０とを備える。振動センサ２は、Ｚ方向（第１の方向）におけるエレベータかご１０の振動を検出して（第１の）検出信号Ａｚを生成する。演算器２０は、検出信号Ａｚに基づいて、所定の演算処理を行う。演算器２０は、検出信号Ａｚから、（第１の）カットオフ周波数ｆ１よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、カットオフ周波数ｆ１以上の（第２の）カットオフ周波数ｆ２よりも低い周波数成分が遮断された衝撃波成分とをそれぞれ抽出する（２１ａ，２１ｂ）。演算器２０は、抽出した低周波成分を示す低周波信号Ａｚａ及び衝撃波成分を示す衝撃波信号Ａｚｂのうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータ１の異常状態を検知する。

また、本実施形態に係るエレベータ制御システムは、振動異常検知装置１２と、振動異常検知装置１２の検知結果に基づいて、エレベータかご１０を制御する制御盤３とを備える。

以上の振動異常検知装置１２及びエレベータ制御システムによると、振動センサ２によって検出された検出信号Ａｚでは重畳している低周波成分と衝撃波成分とを別個に抽出し、エレベータ１の異常状態の検知に用いる。これにより、乗客の暴れ行動特有の周波数帯の振動に応じて、エレベータにおける振動から乗客が暴れている異常状態を精度良く検知することができる。

また、本実施形態において、衝撃波成分は、カットオフ周波数ｆ２以上であってカットオフ周波数ｆ３以下の範囲の周波数帯を有する。これにより、エレベータかご１０に衝撃を与える暴れ行動特有の周波数帯を有する衝撃波成分を用いて、乗客が暴れている異常状態の検知精度を向上することができる。また、衝撃波成分は、エレベータかご１０においてかご室１１をかご枠等に固定する防振ゴム等の弾性部材の固有振動周波数を含むように設定されてもよい。

また、本実施形態において、Ｚ方向は、エレベータかご１０が昇降する方向である。低周波信号Ａｚａの低周波成分は、カットオフ周波数ｆ１以下であってカットオフ周波数ｆ０以上の範囲の周波数帯を有する。これにより、エレベータかご１０が走行することによる影響を除去して、精度良く異常状態を検知することができる。

また、本実施形態において、演算器２０は、検出信号Ａｚから抽出した低周波成分及び衝撃波成分を、別々のしきい値Ｇｚａ，Ｇｚｂと比較し、それぞれの比較結果に基づいて異常状態を検知する。別々のしきい値Ｇｚａ，Ｇｚｂを用いることにより、低周波成分及び衝撃波成分の振動に応じた異常状態の判定基準を簡単に設定することができ、異常状態の検知精度を向上できる。

また、本実施形態において、演算器２０は、低周波成分の信号波形及び高周波成分の信号波形の信号波形に基づく包絡線を演算する（２４１，２４２）。これにより、演算した包絡線を用いて、検出信号Ａｚにおける振動振幅の起伏に応じてエレベータ１の異常状態を精度良く検知することができる。なお、演算器２０は、包絡線の演算を行わずに、低周波信号Ａｚａ及び衝撃波信号Ａｚｂの信号波形を解析することにより、エレベータ１の異常状態を検知してもよい。

また、本実施形態において、振動センサ２は、Ｚ方向と交差するＸ，Ｙ方向（第２の方向）におけるエレベータかご１０の振動を検出して（第２の）検出信号Ａｘ，Ａｙを生成する。演算器２０は、検出信号Ａｘ，Ａｙから、（第３の）カットオフ周波数ｆ１１よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、カットオフ周波数ｆ１１以上の（第４の）カットオフ周波数ｆ１２よりも低い周波数成分が遮断された衝撃波成分とをそれぞれ抽出する（２２，２３）。演算器２０は、検出信号Ａｘ，Ａｙ，Ａｚから抽出したそれぞれの低周波成分及び衝撃波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータ１の異常状態を検知する。これにより、暴れ行動による振動を各方向にわたって解析し、暴れ行動による異常状態を高精度に検知することができる。

（実施形態２）
実施形態１では、振動センサ２による振動の検出信号から２つの周波数成分を抽出して、それぞれの信号波形に基づくそれぞれの包絡線を演算した。実施形態２では、振動の検出信号から２つの周波数成分を抽出せずに包絡線を演算する振動異常検知装置について説明する。

本実施形態に係る振動異常検知装置について、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る振動異常検知装置における演算器２０Ａの機能を示す機能ブロック図である。

本実施形態に係る振動異常検知装置は、実施形態１に係る振動異常検知装置１２と同様の構成を備える（図２）。本実施形態では、演算器２０Ａが、実施形態１における演算器２０の機能（図５）に代えて、図１１に示す機能を実現する。

実施形態１における演算器２０は、振動センサ２による振動の検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙから低周波信号Ａｚａ，Ａｘａ，Ａｙａ及び衝撃波信号Ａｚｂ，Ａｘｂ，Ａｙｂを抽出し、それぞれの信号波形に基づくそれぞれの包絡線を演算した（図５）。実施形態２における演算器２Ａは、特に特定の周波数成分を抽出することなく、図５に示すように、包絡線処理部２４１〜２４３によって振動センサ２からの検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙの信号波形に基づくそれぞれの包絡線を演算する。

演算器２０Ａにおいて、包絡線処理部２４１〜２４３は、それぞれ検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙの信号波形の包絡線を示す包絡線データＥｚ，Ｅｘ，Ｅｙを生成する。判定処理部２５は、包絡線データＥｚ，Ｅｘ，Ｅｙに基づき、実施形態１と同様の判定処理を行い、それぞれの包絡線がしきい値と比較される。判定処理部２５は、それぞれの比較結果に基づき、実施形態１と同様に異常信号Ｓａｂを制御盤３に出力する。

以上の処理によると、検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙの信号波形の起伏に応じた包絡線としきい値とが比較される。このため、振動を繰り返す検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙの信号波形自体としきい値とを比較する場合のように、しきい値を越える回数を数え過ぎることなく、精度良くエレベータ１の異常状態を検知することができる。

また、以上の処理では、検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙの信号波形に基づく包絡線が演算されたが、これに限らず、例えば検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙからそれぞれ１つずつ特定の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の信号波形に基づく包絡線を演算してもよい。また、検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙ毎に３つ以上の周波数成分を抽出して、それぞれの包絡線を演算してもよい。これらの場合、演算器２０Ａは、適宜、特定の通過帯域を有する複数のフィルタ処理部を含む。以上のように、検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙに含まれる信号波形の包絡線に基づき判定処理を行うことで、エレベータ１の異常状態の検知精度を向上することができる。

以上のように、本実施形態において、演算器２０Ａは、振動センサ２からの検出信号Ａｚ，Ａｘ，Ａｙにおける信号波形に基づく包絡線を演算し、演算した包絡線に基づいて、エレベータ１の異常状態を検知する。これにより、エレベータ１における振動から乗客が暴れている異常状態を精度良く検知することができる。

（他の実施形態）
上記の各実施形態では、振動センサ２は３軸方向の振動を検出可能であった。本実施形態における振動検出部は、３軸方向の振動を検出可能でなくてもよく、例えば１軸方向又は２軸方向のみの振動を検出可能であってもよい。この場合、振動検出部は、１軸方向又は２軸方向の加速度を検出可能な加速度センサなどで構成される。また、検出対象の１軸方向又は２軸方向は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のいずれか一つ又は二つの方向であってもよいし、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向から適宜、傾斜した方向であってもよい。

また、上記の各実施形態では、振動センサ２が加速度センサで構成される例について説明したが、本システム及び振動異常検知装置における振動検出部は加速度センサに限らず、例えば速度センサまたは変位センサで構成されてもよい。例えば、演算器２０は、速度センサまたは変位センサによる速度又は変位の検出結果を示す検出信号に対して、フィルタ処理部２１，２２，２３、包絡線処理部２４１〜２４６及び判定処理部２５（図５〜図９）と同様の各種演算処理を行ってもよい。また、演算器２０は、速度センサまたは変位センサによる検出信号に対して、一階又は二階微分を演算する演算処理を行って加速度を算出してから、図５〜図９に示す各種演算処理を行ってもよい。

上記各実施形態において、衝撃波通過フィルタ部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂはバンドパスフィルタであったが、これに代えて、例えばカットオフ周波数ｆ２，ｆ１２に基づくハイパスフィルタを用いてもよい。これによっても、振動センサ２の検出信号Ａｘ，Ａｙ，Ａｚから、衝撃を伴う暴れ行動による振動の高周波成分を抽出することができる。

また、上記の各実施形態における振動異常検知装置の振動センサ２と演算器２０，２０Ａとは別体で構成されたが、振動検出部と演算処理部とは一体的に構成されてもよい。

また、上記の各実施形態において、演算器２０，２０Ａが行った各処理は、制御盤３によって行われてもよい。

また、本システムは、振動異常検知装置１２と共に、例えばエレベータ１のかご室１１内を撮像する監視カメラなどの撮像部を備えてもよい。この場合、本システムは、例えば振動異常検知装置１２を用いて特定の暴れ行動に応じた振動を検出し、監視カメラの撮像動作を開始させてもよい。

また、上記の各実施形態において、エレベータ制御システムが制御するエレベータ１は機械室５０が設けられたロープ式のエレベータであった。本実施形態におけるエレベータ制御システムは、特にロープ式のエレベータに限らず、例えば油圧式、水圧式、リニアモータ式のエレベータを制御してもよい。また、特に機械室が設けられなくてもよく、本システムにおける制御部は、昇降路内に設けられた制御盤であってもよい。

１…エレベータ
１０…エレベータかご
１１…かご室
１２…振動異常検知装置
２…振動センサ
２０…演算器
３…制御盤

Claims (9)

1. 所定の第１の方向におけるエレベータかごの振動を検出して第１の検出信号を生成する振動検出部と、
   前記第１の検出信号に基づいて、所定の演算処理を行う演算処理部とを備え、
   前記演算処理部は、
   前記第１の検出信号から、所定の第１のカットオフ周波数よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、前記第１のカットオフ周波数以上の第２のカットオフ周波数よりも低い周波数成分が遮断された高周波成分とをそれぞれ抽出し、
   抽出した低周波成分及び高周波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータの異常状態を検知し、
   前記第１のカットオフ周波数は、前記エレベータかごが吊されたロープによる共振周波数と、前記エレベータかごのローラガイドによる共振周波数との少なくとも一方の周波数以下であり、
   前記第２のカットオフ周波数は、前記エレベータかごにおける弾性部材の固有振動周波数以上、及び／又は、前記エレベータかごを構成する部材のびびり振動の周波数以下である
   振動異常検知装置。
2. 前記高周波成分は、前記第２のカットオフ周波数以上の所定範囲の周波数帯を有する
   請求項１に記載の振動異常検知装置。
3. 前記第１の方向は、前記エレベータかごが昇降する方向であり、
   前記低周波成分は、前記第１のカットオフ周波数以下の所定範囲の周波数帯を有する
   請求項１又は２に記載の振動異常検知装置。
4. 前記演算処理部は、前記第１の検出信号から抽出した低周波成分及び高周波成分を、別々のしきい値と比較し、それぞれの比較結果に基づいて前記異常状態を検知する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動異常検知装置。
5. 所定の第１の方向におけるエレベータかごの振動を検出して第１の検出信号を生成する振動検出部と、
   前記第１の検出信号に基づいて、所定の演算処理を行う演算処理部とを備え、
   前記演算処理部は、
   前記第１の検出信号から、所定の第１のカットオフ周波数よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、前記第１のカットオフ周波数以上の第２のカットオフ周波数よりも低い周波数成分が遮断された高周波成分とをそれぞれ抽出し、
   抽出した低周波成分及び高周波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータの異常状態を検知し、
   前記演算処理部は、前記低周波成分の信号波形及び前記高周波成分の信号波形のうちの少なくともいずれか一つの信号波形に基づく包絡線を演算する
   振動異常検知装置。
6. 所定の第１の方向におけるエレベータかごの振動を検出して第１の検出信号を生成する振動検出部と、
   前記第１の検出信号に基づいて、所定の演算処理を行う演算処理部とを備え、
   前記演算処理部は、
   前記第１の検出信号から、所定の第１のカットオフ周波数よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、前記第１のカットオフ周波数以上の第２のカットオフ周波数よりも低い周波数成分が遮断された高周波成分とをそれぞれ抽出し、
   抽出した低周波成分及び高周波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、エレベータの異常状態を検知し、
   前記振動検出部は、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記エレベータかごの振動を検出して第２の検出信号を生成し、
   前記演算処理部は、
   前記第２の検出信号から、所定の第３のカットオフ周波数よりも高い周波数成分が遮断された低周波成分と、前記第３のカットオフ周波数以上の第４のカットオフ周波数よりも低い周波数成分が遮断された高周波成分とをそれぞれ抽出し、
   前記第１及び第２の検出信号から抽出したそれぞれの低周波成分及び高周波成分のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、前記エレベータの異常状態を検知する
   振動異常検知装置。
7. 前記振動検出部は、前記エレベータかごの加速度を検出する加速度センサで構成される
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動異常検知装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動異常検知装置と、
   前記振動異常検知装置の検知結果に基づいて、前記エレベータかごを制御する制御部と
   を備えるエレベータ制御システム。
9. 所定方向におけるエレベータかごの振動を検出して検出信号を生成する振動検出部と、
   前記検出信号に基づいて、所定の演算処理を行う演算処理部とを備え、
   前記演算処理部は、前記検出信号における信号波形に基づく包絡線を演算し、演算した包絡線に基づいてエレベータの異常状態を検知する
   振動異常検知装置。

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