JP6916632B2 - 鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 - Google Patents
鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6916632B2 JP6916632B2 JP2017032786A JP2017032786A JP6916632B2 JP 6916632 B2 JP6916632 B2 JP 6916632B2 JP 2017032786 A JP2017032786 A JP 2017032786A JP 2017032786 A JP2017032786 A JP 2017032786A JP 6916632 B2 JP6916632 B2 JP 6916632B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressor
- pressure
- information
- vehicle
- abnormality
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
従来、コンプレッサの制御技術として、例えばコンプレッサの異常検出回数を計数するカウンタを備え、カウンタの計数値が所定の回数に達した場合には、コンプレッサのモータを停止して、再起動を禁止する技術がある(特許文献1)。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、鉄道車両の機器モニタリングデータを利用して、外気温度や乗車率、車両の走行速度等の条件の差異に影響されずに、コンプレッサ(蓄圧系を含む)の異常の発生を高い精度で検知することができる鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法を提供することを目的とする。
鉄道車両に搭載されたデータ収集システムによって収集されたコンプレッサの稼働情報、ブレーキ装置の稼働情報、蓄圧系の圧力情報、空気バネの圧力情報、車両重量に関する情報、車両の走行速度情報および外気温度情報を受信し記憶する第1ステップと、
記憶された情報の中から、ブレーキ装置の操作のない時間における蓄圧系の圧力情報を、コンプレッサごとに抽出する第2ステップと、
抽出された蓄圧系の圧力情報に基づいて、所定時間内における蓄圧系の圧力上昇量を、コンプレッサごとに算出する第3ステップと、
算出された圧力上昇量のうち所定期間の中でコンプレッサ動作1回当たり最大のものを選択する第4ステップと、
前記所定時間内における空気バネの圧力変位を算出する第5ステップと、
前記車両重量に関する情報に基づいて前記所定時間中における乗車率を算出する第6ステップと、
少なくとも前記空気バネの圧力変位と、乗車率と、外気温度と、車両速度とを説明変数とし、かつ蓄圧系の圧力上昇量を従属変数として重回帰分析により回帰モデル式を立て、当該回帰モデル式と前記第1ステップで収集した蓄圧系の圧力情報、前記第5ステップで算出した空気バネの圧力変位、車両重量に関する情報および車両の走行速度情報とを用いてコンプレッサの状態を判断する処理を行う第7ステップと、
を含むようにしたものである。
上記のように、算出した蓄圧系の圧力上昇量の予測値と圧力上昇量の実績値との差分を求め、差分をプロットしたグラフにおける集団を内包する位置に境界線を設定し、設定された境界線を用いてコンプレッサ(蓄圧系を含む)の状態を判断するため、コンプレッサ(蓄圧系を含む)の異常の発生を高い精度でかつ比較的簡単な演算処理によって検知することができる。
このように、蓄圧系の圧力上昇量の予測値と実績値との差分が境界線を越えた回数を計数し、当該計数値が予め設定した前記所定回数よりも大きいか否か判定して異常を知らせる情報を出力することにより、比較的簡単な処理により異常の発生の有無の判定を行うことができるとともに、判定結果および異常報知の信頼性を高めることができる。
このように、蓄圧系の圧力上昇量の予測値と実績値との差分が境界線を越えた回数の変化率を算出し、変化率が予め設定した所定値よりも大きいか否か判定して異常を知らせる情報を出力することにより、回数のみに基づいて判定する場合に比べていち早く異常の発生を検知して報知することができる。
1車両につき左右それぞれ複数の前記空気バネが設けられている場合に、回帰モデル式の説明変数の空気バネの圧力変位として、すべての空気バネの圧力変位を用いても良いが、上記のように、1車両につき左右複数の前記空気バネのうち左右一つずつの圧力変位を用いることによって、少ない計算量で比較的精度の高い異常検知を行うことができる。
本発明に係るコンプレッサの異常検知方法は、走行中の列車において取集した蓄圧系(空気タンク)の圧力、空気バネの圧力、車両重量、車両速度等のデータに基づいて、各コンプレッサの状態を把握し、コンプレッサが異常を起こす早い段階で異常の発生を検知するものである。そこで、異常検知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コンプレッサの状態を判定し報知するコンプレッサの異常検知システムの構成について、図1を用いて先ず説明する。
図1に示されているように、1編成の列車の各車両A,B,C……には、数両に1台の割合でコンプレッサ11および空気タンク12とブレーキコントローラ13が搭載された車両(図では車両B)が連結されているとともに、各車両には前後左右計4か所に空気バネ14が設けられている。なお、図1においては、図示の都合で、車両Cの空気バネ14のみを示している。
中央端末装置17は、データ伝送路15を介して収集したデータを、電動車識別情報(号車情報)と共に例えばハードディスクや半導体メモリのような記憶装置を備えた記録装置18に格納し、無線通信機能を有する送信ユニット19が地上側装置(20)へ収集データを定期的に送信するように構成されている。
記録装置18には、当該列車の識別情報(編成番号)および始発駅情報が格納されており、中央端末装置17が収集データを送信する際には、収集した温度データ、空気圧データ、車両走行速度データおよび走行距離データと共に列車の識別情報および始発駅情報を送信する。なお、記録装置18は、サーバーであっても良い。
次に、コンプレッサの異常検知システム20における境界線算出処理とモータ異常検知判定処理の詳細を、本発明を開発するに至った経緯とともに説明する。
図3は、縦軸に空気タンク内の圧力とブレーキノッチ位置、横軸に時間をとってコンプレッサの動作1回当たりにおける圧力の変化を示したもので、(A)は稼働時間(蓄圧時間)が比較的長い場合のもの、(B)は稼働時間(蓄圧時間)が比較的短い場合のものである。
また、左側の縦軸におけるP1は空気タンク内の圧力が下がってコンプレッサの稼働を開始する時の圧力、P2は空気タンク内の圧力が上がってコンプレッサの稼働を停止する時の圧力である。このような制御が、ブレーキコントローラ13によって実施されている。図3(A),(B)において、Ta,Tbはそれぞれコンプレッサの稼働時間を表わしている。
図3より、走行中にブレーキ操作をしている時にコンプレッサが稼働すると、所定の圧力に達するまでの時間が長くなり、ブレーキ操作をしていない時にコンプレッサが稼働すると、所定の圧力に達するまでの時間が短くなることが確認された。
図4は、縦軸に空気タンクの圧力、横軸に時間をとってコンプレッサの動作1回当たりにおける圧力の変化を示したもので、◆印は稼働時間(蓄圧時間)の比較的短かった際の圧力測定値をプロットしたもの、□印は稼働時間(蓄圧時間)の比較的長かった際の圧力測定値をプロットしたものである。
そこで、収集した測定データの中から、走行中にブレーキ操作がなかったときの測定データ(空気タンクの圧力)を抽出して、分析を行うこととした。
具体的には、同一区間(直線区間)の走行中に取得した空気タンク内の圧力データを用いて、時間幅Tをそれぞれ1秒、3秒、5秒、10秒、13秒、15秒に変えて、空気タンク内の圧力MRの上昇量を計算した。その結果を図5に示す。図5より、5秒以下ではときどき平均から外れた値が見られるが、10秒以上になるとほぼ安定した値が得られることが分かった。そこで、コンプレッサの蓄圧能力を判断する指標として、次のモデル式
a=(MR2−MR1)/T
を用い、評価することとした。そして、適切な時間幅Tとして10秒を選択することとした。なお、この10秒は、適用する列車の車種に応じて変わることもある。
このことから、MR上昇量は車両速度等も関係していると予想されるので、MR上昇量と車両速度との関係について調べた。その結果を図6に示す。図6より、MR上昇量と車両速度との間に相関(右肩上がりの傾向)がみられるものの、同一の車両速度でもMR上昇量に大きなバラツキがみられることから、車両速度以外の要因もあるとの結論に達した。
上記5つの説明変数を用いた重回帰式は、次式
従属変数(MR上昇量)=a+b×(AS1変位)+c×(AS2変位)
+d×(乗車率)+e×(外気温度)+f×(車両速度) ……(1)
で示される。なお、AS1とAS2の代わりに、AS3とAS4の値(変位)を使用するようにしても良い。
MR上昇量=4.683−0.047×(AS1変位)−0.061×(AS2変位)
+0.18×(乗車率)−0.023×(外気温度)+0.037×(車両速度) ……(2)
が得られた。なお、上記式(1)における定数aおよび係数b,c,d,e,fの値は、重回帰分析機能を有する種々のソフトウェアが市販されているので、それを利用して得ることができる。
図9は、図1に示すコンプレッサの異常検知システム20の境界線算出部23および判定処理部24によって実行される処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、検知対象の列車が複数のコンプレッサおよび蓄圧系を備える場合、コンプレッサおよび蓄圧系ごとに実行してもよいし、車種や線区毎にまとめて実施してもよい。
コンプレッサが故障する前であっても、コンプレッサの劣化が進むと稼働開始後所定圧力に達するまでの時間が長くなり、境界線を越える回数が次第に多くなる。また、コンプレッサの劣化が進むと、境界線を越える回数の変化率が次第に高くなると予想される。図9に示すコンプレッサの異常検知処理のフローチャートでは、図10(A)に示すように境界線を越える回数が次第に多くなって所定回数をオーバーするか、図10(B)に示すように回数の変化率が急に高くなって所定値をオーバーすると、アラートを発信するため、コンプレッサの故障の予兆を的確に捉えて異常の発生を報知することができる。
11 コンプレッサ
12 空気タンク
13 ブレーキコントローラ
14 空気バネ
15 データ伝送路
16A,16B,16C 伝送端末装置
17 中央端末装置
18 記録装置
19 送信ユニット
20 地上側装置(異常検知システム)
21 データ受信部
22 データ格納部
23 境界線算出部
24 判定処理部
25 結果格納部
26 アラート発信部
Claims (5)
- 鉄道車両に搭載されたデータ収集システムによって収集されたコンプレッサの稼働情報、ブレーキ装置の稼働情報、蓄圧系の圧力情報、空気バネの圧力情報、車両重量に関する情報、車両の走行速度情報および外気温度情報を受信し記憶する第1ステップと、
記憶された情報の中から、ブレーキ装置の操作のない時間における蓄圧系の圧力情報を、コンプレッサごとに抽出する第2ステップと、
抽出された蓄圧系の圧力情報に基づいて、所定時間内における蓄圧系の圧力上昇量を、コンプレッサごとに算出する第3ステップと、
算出された圧力上昇量のうち所定期間の中でコンプレッサ動作1回当たり最大のものを選択する第4ステップと、
前記所定時間内における空気バネの圧力変位を算出する第5ステップと、
前記車両重量に関する情報に基づいて前記所定時間中における乗車率を算出する第6ステップと、
少なくとも前記空気バネの圧力変位と、乗車率と、外気温度と、車両速度とを説明変数とし、かつ蓄圧系の圧力上昇量を従属変数として重回帰分析により回帰モデル式を立て、当該回帰モデル式と前記第1ステップで収集した蓄圧系の圧力情報、前記第5ステップで算出した空気バネの圧力変位、車両重量に関する情報および車両の走行速度情報とを用いてコンプレッサの状態を判断する処理を行う第7ステップと、
を含むことを特徴とするコンプレッサの異常検知方法。 - 前記第7ステップにおいては、前記回帰モデル式を用いて算出した蓄圧系の圧力上昇量の予測値と、前記第3ステップで算出された圧力上昇量の実績値との差分を求め、該差分をプロットしたグラフにおける集団を内包する位置に境界線を設定して、コンプレッサの状態を判断することを特徴とする請求項1に記載のコンプレッサの異常検知方法。
- 前記第7ステップにおいては、前記回帰モデル式を用いて算出した圧力上昇量の予測値と実績値との差分が前記境界線を越えた回数を計数し、その計数値が予め設定した所定回数よりも大きいか否か判定し、計数値が予め設定した所定回数よりも大きい場合に異常を知らせる情報を出力することを特徴とする請求項2に記載のコンプレッサの異常検知方法。
- 前記第7ステップの前記コンプレッサの状態を判断する処理においては、前記境界線を越えた回数の変化率を算出し、当該変化率が予め設定した所定値よりも大きいか否か判定し、変化率が予め設定した前記所定値よりも大きい場合に異常を知らせる情報を出力することを特徴とする請求項3に記載のコンプレッサの異常検知方法。
- 前記第7ステップにおいて設定する前記回帰モデル式の説明変数には前記空気バネの圧力変位として、1車両につき左右の複数の前記空気バネのうち左右一つずつの変位を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のコンプレッサの異常検知方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017032786A JP6916632B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017032786A JP6916632B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018137967A JP2018137967A (ja) | 2018-08-30 |
JP6916632B2 true JP6916632B2 (ja) | 2021-08-11 |
Family
ID=63367168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017032786A Active JP6916632B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6916632B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7467318B2 (ja) | 2020-11-19 | 2024-04-15 | 東日本旅客鉄道株式会社 | 鉄道車両における蓄圧系の異常検知方法 |
CN113625144B (zh) * | 2021-08-11 | 2024-06-25 | 北京信息科技大学 | Igbt故障预测方法和*** |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3248742B2 (ja) * | 1991-11-07 | 2002-01-21 | 株式会社ナブコ | 空気源装置 |
JP6474564B2 (ja) * | 2014-08-25 | 2019-02-27 | 東日本旅客鉄道株式会社 | 設備の劣化状態判定システムおよび設備の劣化状態判定方法 |
-
2017
- 2017-02-24 JP JP2017032786A patent/JP6916632B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018137967A (ja) | 2018-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5416630B2 (ja) | 移動体異常判断支援システム | |
EP3431359B1 (en) | Track state evaluation method, device, and program | |
US11536579B2 (en) | Methods and systems for determining a vehicle route based on an estimation of the weight of the vehicle | |
CN108712972A (zh) | 车辆集成预期胎面寿命指示*** | |
JP6760834B2 (ja) | 車両用空調装置の状態評価方法 | |
CN103625459A (zh) | 汽车行车制动效能动态监测及报警*** | |
US20210217256A1 (en) | Method and Apparatus for Diagnosing and Monitoring Vehicles, Vehicle Components and Routes | |
JP6916632B2 (ja) | 鉄道車両用コンプレッサの異常検知方法 | |
US20020105429A1 (en) | Bearing condition monitoring method and apparatus | |
JP6806576B2 (ja) | 鉄道車両用走行モータの異常検知方法 | |
CN103619617A (zh) | 胎压监测单元的操作方法以及胎压监测单元 | |
KR20190083029A (ko) | 철도 차량 부품들의 결함을 진단하는 방법 및 장치 | |
EP3376205A1 (en) | Tire managing method and tire managing apparatus | |
CN108238538A (zh) | 一种自动扶梯的故障监测方法和故障监测*** | |
JP7306815B2 (ja) | タイヤ劣化推定システムおよびタイヤ劣化推定方法 | |
JP6968026B2 (ja) | タイヤ状態検出装置 | |
KR102394857B1 (ko) | 차량 현가장치의 과적 축중 경고 시스템 및 방법, 이를 이용한 차량의 현가장치 내구수명 예측 시스템 및 방법 | |
CN112766771A (zh) | 一种基于svm的重型汽车整车质量预测方法 | |
WO2013015780A1 (en) | System for predicting residual tire endurance limit in real-time | |
US10852718B2 (en) | Equipment life diagnostic device | |
CN114414023A (zh) | 传感器异常诊断方法及装置、存储介质 | |
US11941920B2 (en) | Apparatus and method of providing automotive preventive maintenance service | |
RU2596048C2 (ru) | Способ контроля контакта рельса с колесом | |
JP6007065B2 (ja) | 鉄道車両の保守システム | |
CN106627437A (zh) | 一种机动车偏载状态识别及预警*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210713 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210716 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6916632 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |