JP7219062B2 - 車両用戸閉装置の異常検出方法 - Google Patents
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Description
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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
Claims (2)
- 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ことを特徴とする車両用戸閉装置の異常検出方法。 - 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。
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