JP7219062B2 - Abnormality detection method for door-closing device for vehicle - Google Patents
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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 in 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。 Conventionally, as a technology for detecting failures and abnormalities in side sliding door door-closing devices for vehicles (hereinafter simply referred to as door-closing devices or railroad vehicle door-closing devices), for example, the position of a sliding door (hereinafter referred to as a door) is detected. It has a sensor for opening and closing and a current measuring device that measures the current value of the motor for opening and closing drive. , some have a function to judge whether there is any 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 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100003, a door speed is predicted after a predetermined time from a door speed detection value and an acceleration calculated from the speed detection value, and an abnormality is determined when the predicted speed exceeds a set speed. Thus, an invention relating to a drive control device is disclosed which is designed to accurately detect a reverse runaway state without erroneously recognizing it.
Further,
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 techniques for determining an abnormality in a door operating system disclosed in
Therefore, the applicant of the present invention has made an invention relating to an abnormality detection method for a railway vehicle door-closing device, which can determine the maintenance timing by grasping signs of deterioration and abnormality, thereby reducing 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 an abnormality detection method for a door-closing device disclosed in Patent Document 3 classifies data collected by a data collecting means by a one-class SVM method, and obtains the degree of abnormality based on the classified data. Arithmetic processing of the data collected by the data collecting means by principal component analysis to calculate the first principal component and the second principal component, and image data of the two-dimensional map based on the first principal component and the second principal component and create 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 if the degree of abnormality is greater than the threshold A composite image is displayed when the determination is made.
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, data is classified into normal values and abnormal values by 1 class SVM, and the degree of abnormality is calculated. Therefore, it is necessary to define normal data in advance. be. However, actual vehicle doors have relatively large individual differences, and data characteristics differ from individual to individual. Therefore, sufficient accuracy cannot be obtained in classifying normal values and abnormal values. For the above reasons, the two-dimensional map of the normal state used for comparison of the principal component analysis must be defined by judging the normal state for each individual. Defining the requires an enormous amount of time and effort, which causes an increase in cost.
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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is capable of detecting abnormalities by grasping signs of deterioration or failure of a vehicle door operating system, thereby reducing the cost required for maintenance. To provide an abnormality detection method for a vehicle door-closing device capable of
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であって、
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、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、開動作前のドア位置をゼロとしたときの開動作中におけるドア位置の最大値およびドア開動作による最終停止位置である終端値と、前記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定義ファイルに基づいて動作特徴量を算出し、
算出された動作特徴量がそれぞれ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、いずれかの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
drive means for opening and closing a door; control means for controlling the drive means in accordance with a signal from the opening and closing operation means; a data collection means for collecting detection data of the plurality of state detection means; and a data processing means for processing the data collected by the data collection means and determining whether or not there is an abnormality in the device. An abnormality detection method for a vehicle door operating system by an abnormality detection system comprising:
The state detection means includes current detection means for the driving means, door position detection means, a door close switch for detecting that the door is closed, and a door lock switch for detecting that the door is locked,
The data collection means receives a signal from the opening/closing operation means, the position of the door detected by the state detection means and the driving means during a period from when the signal from the opening/closing operation means changes until a predetermined time elapses. and collect the drive current values of
The data processing means are
From the data collected by the data collection means , the ON/OFF timing of the door closing switch, the ON/OFF timing of the door lock switch, the average current of the constant speed control section of the drive current, and the The maximum value of the door position during the opening operation when the door position is set to zero, the terminal value that is the final stop position by the door opening operation, and the difference between the maximum value and the terminal value of the door position are stored as operation feature amounts. Calculate the motion feature amount based on the defined file,
It is determined whether or not each of the calculated motion feature values is greater than a predetermined threshold value set in advance, and if it is determined that any motion feature value is greater than the corresponding threshold value, the door is closed. It is designed to notify that there is an abnormality in the device.
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 timing of maintenance of the door operating device by grasping signs of deterioration and abnormalities, and to perform maintenance before a failure occurs. Required cost can be reduced compared to the conventional method of exchanging. In addition, since the relationship between the motion feature amount defined in the definition file and the cause of the abnormality is clear, it is possible to easily determine whether or not maintenance is required.
また、上記方法によれば、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。 Further, according to the above method, in addition to the position of the door and the current of the driving means, the ON/OFF timing of the door closing switch and the ON/OFF timing of the door lock switch are also used as operation feature quantities to determine whether there is an abnormality. Abnormalities due to different causes (events) can be efficiently detected.
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, the definition file stores information about a threshold value corresponding to the motion feature amount and an abnormal site or an abnormal event,
The data processing means outputs information about the abnormal site or abnormal event together with the notification of the abnormality when it is determined that the calculated operation feature amount is larger than the corresponding threshold value.
According to this method, it is possible to easily grasp the parts to be inspected with particular attention during maintenance based on the output information about the abnormal parts or abnormal events, thereby quickly completing the work. 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, an abnormality can be detected by grasping signs of deterioration or failure of a railroad vehicle door-closing device, thereby reducing 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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an abnormality detection method for a railway 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 railroad vehicle door operating system according to the present invention includes door position data collected from an actual train (a train in operation), a current value of a door opening/closing drive motor, and ON/OFF of a switch in the door operating system. Based on the time, the state of each door closing device is grasped, and the occurrence of an abnormality is detected at an early stage when a failure such as a malfunction occurs. Therefore, FIG. 1 shows the configuration of a system to which a system for collecting data necessary for detecting an abnormality and a method for detecting an abnormality of a door-operating apparatus that judges and notifies the state of the door-operating apparatus based on the data collected by the system is applied. will be described first.
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 comprises 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, the leading vehicle has 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
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。
Note that the functions of the feature
The transmission of data 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, details of data processing by the
Abnormalities in the door-closing
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。
FIG. 2 shows the mounting positions of the door close switch (DCS) and the door lock switch (DLS) in the door operating system targeted by the present inventors.
The door closing device shown in FIG. 2 includes an
The door close switch DCS is mounted on the bottom 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 inventors of the present invention prepared a door-closing device (mockup) for experiments, and examined various abnormalities that actually occurred, such as foreign matter entering the slide rail, staining of the slide rail, depletion of grease, and door pocket. The conditions assumed include the intervention of foreign objects, improper door installation, misalignment of the door close switch (DCS) and door lock switch (DLS) (adjustment dimensional misalignment), rail deformation, and looseness of the bolts that secure the parts. Then, the opening/closing operation experiment of the door operating device was repeatedly conducted, and the data of the door position and the motor drive current value at that time were collected. Then, as a result of analyzing these data by trial and error, the degree of anomaly is calculated by cluster analysis, and the difference between data with a high degree of anomaly and normal data is defined as a motion feature value (defining multiple motion feature values). , found that anomalies leading to failures can be detected by monitoring these operation feature values, 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。
The content of the anomaly hypothesis test and the motion feature values shown in Table 1 will be described below, and then the content of the data analysis processing will be described.
First, we hypothesize that if there is an error in the mounting position of the door close switch (DCS) and door lock switch (DLS), the switch will be pressed too little or too much, which will affect the ON/OFF time of the switch. set up, tested and validated. In the test, the mounting positions of the door close switch (DCS) and the door lock switch (DLS) were shifted little by little in the mockup, and the door was repeatedly opened and closed, and the door open command signal and the door close command signal were sent. The signals from the DCS and DLS were sampled for 5 seconds after the start, and the time at which the DCS and DLS signals changed was 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。
3A and 3B show changes in the signal of the door close switch (DCS) sampled during the door opening and closing operations, and FIG. 4 shows the door lock signal sampled during the door opening operation. The state of the change of the signal of a switch (DLS) is shown with a door position.
In FIGS. 3A and 3B, the solid line a shows the signal change when the DCS is correctly set at the normal position, and the thick line b shows the signal change when the door close switch (DCS) is positioned farther from the door side operation rod than at the normal position. The thin line c shows the signal when the DCS is shifted to the far side, that is, when the actuator is pushed weakly, and when the DCS is shifted closer to the door-side operating rod than the normal position, that is, when the actuator is pushed strongly. Show change.
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。 From FIG. 3(A), when the door is opened, if the push is weak, the DCS switches from on to off at a timing earlier than normal, and if the push is strong, the DCS turns off at a timing later than normal. It can be seen that there is a transition from on to off. Also, from FIG. 3(B), when the door is closed, if the push is weak, the DCS shifts from off to on at a later timing than during normal operation, and if the push is strong, the DCS shifts from off to on at an earlier timing than during normal operation. It can be seen that the DCS transitions from off to on. Therefore, it is effective to define the off-timing of the DCS during the door opening operation or the DCS on-timing during the door closing operation as the "operation feature amount" with respect to the mounting position deviation (error) of the DCS. As a matter of course, the off-timing and on-timing of the DCS are related to the door position, so if the detection accuracy of the door position detecting means is extremely high, the door position should be defined as the "operation feature value". can 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, the solid line a indicates the signal change when the door lock switch (DLS) is correctly set to the normal position, the thick line b indicates the signal change when the DLS actuator is pressed weakly, and the thin line c indicates the signal change when the DLS actuator is pressed strongly.
From Fig. 4, when the push is weak, the DLS turns from on to off at a timing earlier than normal when the door is opened, and when the push is strong, the DLS turns off from on at a timing later than during normal door opening. It can be seen that the transition to As a matter of course, the same phenomenon is expected for the ON timing of the DLS when the door is closed. Therefore, regarding the mounting position deviation (error) of the DLS, it is effective to define the DLS off-timing during the door opening operation or the DLS on-timing during 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 opening and closing speed of the door is controlled at a constant speed, we hypothesized that if the sliding part becomes dirty or the grease has dried up, the operating resistance of the door increases and the drive current of the motor rises. A standing test and verification was carried out. In the test, the slide rail and the sliding portion of the direction changing device were soiled, and the movement resistance was increased step by step. Specifically, dust and grease were applied to adjust the operating resistance, and the operating resistance was varied stepwise within the range of 18N to 80N. Also, the measurement was performed using a force gauge for 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 changes in the drive current of the motor during the closing operation in the door opening/closing test, and FIG. 6 shows the data acquired in the operation test (the 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 almost constant in the constant speed control section. From the test results, it was confirmed that, in the constant speed control section, the average value (average current) of the drive current of the motor increases as the operating resistance increases.
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 carried out by comparing data from actual vehicles. FIG. 6 shows the results of the comparison. In FIG. 6, ♦ and ◯ are plots of the average current and dynamic resistance (first and second times) obtained in the above mock-up test, and Δ is the plot of the measurement results on the actual vehicle.
From FIG. 6, both show the same tendency, and it was confirmed that there is a correlation between the dynamic resistance and the average current in the actual vehicle. From this, it is possible to define the average current value of the motor in the constant speed control section as the "operation feature amount" for abnormalities such as dirt on the sliding part, dry grease, and foreign matter that increase the operating resistance of the slide rail. It turns out to be effective. Note that the average value of the drive current of the motor is not limited to the current during the closing operation of the door, and may be the current during the opening operation.
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, with regard to changes in the V-shaped angle of the slide rail due to improper installation of the door or displacement over time, we hypothesized that "if the V-shaped angle of the slide rail changes, the end stop position of the door during the opening operation will be displaced." was tested and verified. In the test, the end stop position (end value) of the door was measured when the height difference between the inner end and the outer end of the slide rail was varied stepwise in the range of 4.1 mm to -17.2 mm. . The "-" indicates that the left and right slide rails are inclined to form an inverted V shape. FIG. 7 shows the measured variation of the 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、開動作前のドア位置をゼロとしたときの開動作中における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 position of the door during the opening operation peaks before stopping, and then finally stops at a position corresponding to the difference in height (V-shaped angle). From this, regarding the change in the V-shaped angle of the slide rail, the maximum value of the door position during the opening operation when the door position before the opening operation is set to zero and the terminal stop position (terminal value) of the door are defined as the "operation feature value ” is valid. Further, from FIG. 7, it can be seen 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 varies depending on the difference in height (V-shaped angle). Therefore, the difference between the maximum value of the door position and the terminal stop position (terminal value) of the door may be defined as the "operation 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 a foreign object in the door pocket, we set up a hypothesis that "if a foreign object enters the door pocket, the end stop position of the door will be displaced during the opening operation", and we conducted tests and verifications. In the test, a waste cloth was placed in the door bottom portion (near the outer end portion of the slide rail) in the door pocket, and the end stop position of the door was measured. FIG. 8 shows the change in the measured end stop position (end value) of the door. Note that (B) is an enlarged view of part of (A).
From FIG. 8, it can be seen that the door position during the opening operation reaches a peak before stopping and then finally stops at a different position, and that the peak values are almost the same. From this, it is effective to define the magnitude of the difference between the maximum value of the door position and the final stop position (terminal value) of the door as an "operation feature value" regarding the intervention of a foreign object 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 validity of the five types of "operation feature values" shown in Table 1 has been described above. The time required for the detection signal of the door close switch (DCS) to change after the is sent (not the timing but the required time), and the change in the detection signal of the door lock switch (DLS) after the door close command signal was sent. It is presumed that an abnormality has occurred even if the time required to complete the operation is significantly longer than the expected time (the time required under normal conditions before the start of vehicle operation). It is conceivable 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 contents of the data analysis processing of the embodiment in which an abnormality (including deterioration of performance) of the door operating device is detected and an alarm is output will be described using the flow chart of FIG. Note that before the data analysis processing in FIG. 9 is started, a feature value definition file (definition formula) defining each of the plurality of motion feature values is created and stored in the data storage unit 22 (see FIG. 1) of the
In the data analysis processing of this embodiment, first, in the on-vehicle device, when a door open/close button is operated, for example, at the time of departure inspection, an open command signal or a close 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, these read collected data are transmitted by the transmission terminal device 14 to the
In the
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 of the motion feature values is greater than the preset threshold value (Yes), there is a high possibility that an abnormality has occurred. is stored in the
Note 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 above based on the examples, the present invention is not limited to the above examples. For example, in the above-described embodiment, the data analysis processing is performed by the
Further, in the above embodiments, the case where the present invention is applied to a railroad vehicle door operating device has been described as an example, but the present invention is not limited to a railroad vehicle door operating device, and is a slide type door operating device for automobiles. It can also be applied to door opening/closing devices, sliding automatic doors for facilities and buildings, and the like.
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 (on-board device, data collection means)
11 door-closing
13 vehicle control unit 14
21
Claims (2)
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、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、開動作前のドア位置をゼロとしたときの開動作中におけるドア位置の最大値およびドア開動作による最終停止位置である終端値と、前記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定義ファイルに基づいて動作特徴量を算出し、
算出された動作特徴量がそれぞれ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、いずれかの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。 drive means for opening and closing a door; control means for controlling the drive means in accordance with a signal from the opening and closing operation means; a data collection means for collecting detection data of the plurality of state detection means; and a data processing means for processing the data collected by the data collection means and determining whether or not there is an abnormality in the device. An abnormality detection method for a vehicle door operating system by an abnormality detection system comprising:
The state detection means includes current detection means for the driving means, door position detection means, a door close switch for detecting that the door is closed, and a door lock switch for detecting that the door is locked,
The data collection means receives a signal from the opening/closing operation means, the position of the door detected by the state detection means and the driving means during a period from when the signal from the opening/closing operation means changes until a predetermined time elapses. and collect the drive current values of
The data processing means are
From the data collected by the data collection means , the ON/OFF timing of the door closing switch, the ON/OFF timing of the door lock switch, the average current of the constant speed control section of the drive current, and the The maximum value of the door position during the opening operation when the door position is set to zero, the terminal value that is the final stop position by the door opening operation, and the difference between the maximum value and the terminal value of the door position are stored as operation feature amounts. Calculate the motion feature amount based on the defined file,
It is determined whether or not each of the calculated motion feature values is greater than a predetermined threshold value set in advance, and if it is determined that any motion feature value is greater than the corresponding threshold value, the door is closed. 1. An abnormality detection method for a vehicle door-closing device, characterized by transmitting that there is an abnormality in the device.
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１に記載の車両用戸閉装置の異常検出方法。 The definition file stores information about a threshold value corresponding to the motion feature quantity and an abnormal site or abnormal event,
The data processing means is characterized in that, when it is determined that the calculated motion feature quantity is larger than the corresponding threshold value, the data processing means outputs information on the abnormal site or abnormal event together with the notification of the abnormality. 2. The abnormality detection method for a vehicle door operating system according to claim 1 .
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