移動体の異常検出方法
【課題】異常要素を簡易且つ精度よく検出することができる移動体の異常検出方法を提供する。
【解決手段】基準用車両の走行時の音及び振動に関する基準用データを取得し、基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求め、基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する（Ｓ１１〜１４）。そして、かかるＳＮ比の適用を基準用被加工物に対して繰り返し実施することで、ニューラルネットワークモデルを構築する（Ｓ１５）。続いて、検出用車両の走行時の音及び振動に関する検出用データを取得し、検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求め、検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及び構築したニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する。
【解決手段】基準用車両の走行時の音及び振動に関する基準用データを取得し、基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求め、基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する（Ｓ１１〜１４）。そして、かかるＳＮ比の適用を基準用被加工物に対して繰り返し実施することで、ニューラルネットワークモデルを構築する（Ｓ１５）。続いて、検出用車両の走行時の音及び振動に関する検出用データを取得し、検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求め、検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及び構築したニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両等の移動体の異常要素を検出する異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体の異常検出方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このような移動体の異常検出方法では、センサによって鉄道車両（移動体）のダンパの変位に関するデータを取得し、取得したデータに基づいてＭＴシステムのマハラノビス距離（Mahalanobis distance：以下、「ＭＤ」という）を算出する。そして、算出したＭＤに基づいて、ダンパの異常の有無を検出する。
【特許文献１】特開２００６−１６０１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したような移動体の異常検出方法においては、移動体を構成する要素（例えば、ばね、ダンパ、軸受、動力伝達装置等）のうち何れが異常要素であるのかを精度よく検出し特定できることが望まれている。特に、近年の移動体の異常検出方法では、異常要素を簡易に検出できることが要求されている。
【０００４】
そこで、本発明は、異常要素を簡易且つ精度よく検出することができる移動体の異常検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る移動体の異常検出方法は、移動体の異常要素を検出するための異常検出方法であって、異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する工程と、構築されたニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する工程と、を備え、ニューラルネットワークモデルを構築する工程は、基準用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する基準用データを取得する第１工程と、取得した基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求める第２工程と、求めた基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第３工程と、第１〜３工程を基準用移動体に対して繰り返し実施することで、ニューラルネットワークモデルを構築する第４工程と、を含み、異常要素を検出する工程は、検出用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する検出用データを取得する第５工程と、取得した検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求める第６工程と、求めた検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及びニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する第７工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
この移動体の異常検出方法では、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出している。すなわち、一般的にＭＴシステムのＭＤによる異常要素の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本発明では、ＭＴシステムを適用する一方で、ＭＴシステムのＭＤによらずにニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、異常要素を精度よく特定して検出することができる。他方、ニューラルネットワークによる異常の検出においては、通常、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く（例えば、約１００〜１０００程度）の教師データ数が必要とされる。この点、本発明では、教師データにＭＴシステムのＳＮ比を適用している。さらに、このＳＮ比にあっては、特徴化（正常と異常との違いが強調）されたＲＭＳ（Root Means Square）値に基づいて算出される。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化できる共に精度のよいニューラルネットワークモデルを構築できる。従って、本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。
【０００７】
ここで、異常要素として検出される要素は、移動体の走行系の要素であることが好ましい。これにより、移動障害や事故の発生を抑制することができ、移動体の安全性を向上することが可能となる。走行系の要素としては、例えば、ばね、ダンパ、軸受及び動力伝達装置等が挙げられる。
【０００８】
また、ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比であることが好ましい。この場合、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。
【０００９】
また、異常要素として検出される要素は複数存在しており、ＳＮ比は、複数の要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されることが好ましい。これにより、異常要素として検出される要素が複数存在する場合において、その要素ごとにＳＮ比を算出してニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、１つのニューラルネットワークモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態において、「上」、「下」等の語は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る移動体の異常要素検出システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、異常要素検出システム１は、移動体の走行系要素のうち異常又は異常の兆候が生じている要素を、異常要素として検出する。具体的には、異常要素システム１では、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出し特定する。そこで、まず、ＭＴシステム及びニューラルネットワークのそれぞれについて説明する。
【００１３】
［ＭＴシステム］
一般的に、ＭＴ（Mahalanobis-Taguchi）システムとは、ＭＤという基本概念を用いて状態の変化を判別する多変量解析手法である。つまり、ＭＴシステムは、複数の測定量（多変数）をＭＤ（１つの変数）で表現して取り扱う。このＭＴシステムでは、例えば、次の（１）〜（３）の順にそのアルゴリズムが構築される。
【００１４】
（１）単位空間の構築
まず、図２に示すように、異常要素の検出に必要なデータを測定（検出）し、正常と異常とのデータに仮定する。そして、測定した測定量に、正常と異常との違いを強調する数値処理である特徴化を行う。このように測定量を特徴化することで、種々の要因で正常データが異常データとされてしまうことが抑制され、異常検出に使用する情報が的確に取り出される。その後、例えば測定量や特徴化した項目（図中のＡ´，Ｂ´等）によって単位空間を形成する。
【００１５】
（２）有効性解析
次に、データの有効性を見極める有効性解析を行う。この際の評価は、異常検出のために有用な情報と有害な情報との比であるＳＮ比によって行うことができる。具体的には、図３に示すように、上記（１）で特徴化したデータを直交表に割り付けることで、ＳＮ比を項目別に算出する。ここでは、直交表として、Ｌ８直交表を用いている。直交表中の１，２は水準を示しており、「１」はその項目を用いる（単位空間に含む）ことを意味し、「２」はその項目を用いない（単位空間から除外する）ことを意味する。列番（図中のＡ，Ｂ…）は、異常要素として検出される要素に対応するものである。
【００１６】
これにより、図４に示すように、有効性解析の結果として、要素別にＳＮ比が示されたＳＮ比データが得られる。なお、図中の縦軸は、大きいもの程異常検出のための効果があることを意味している。
【００１７】
（３）ＭＤの算出
次に、上記（２）で得られたＳＮ比データの中からＳＮ比（要因効果）が大きい項目を選択し、ＭＤを算出する。なお、ＭＤの算出の詳細については、特開２００６−１６０１５３号公報等を参照されたい。
【００１８】
［ニューラルネットワーク］
一般的に、ニューラルネットワークとは、脳神経系の情報処理機構を模倣した数理モデルであり、様々なパターンを教師データとして与え、そのパターン差を異常状態としてアルゴリズムを構築する手法である。
【００１９】
図５に示すように、ここでのニューラルネットワーク５０は、階層型のものであり、ユニット５１と呼ばれる演算素子を層状に結合した階層構造として表される。このニューラルネットワーク５０は、外部からデータを受け取る入力ユニット５２が配置された入力層と、外部へデータを出力する出力ユニット５３が配置された出力層と、これらの層間の隠れ層（中間層）と、を備えている。また、図中の矢印５５は、信号の流れを表している。
【００２０】
このニューラルネットワークによれば、上記ＭＴシステムと異なり、結果が「○」「×」や「Ｙｅｓ」「Ｎｏ」のように２値化される。そのため、異常発生の明確な判別を行うことが可能となる。
【００２１】
次に、本実施形態の異常要素システム１について説明する。
【００２２】
図６は、鉄道車両の台車を示す側面図である。図１，６に示すように、異常要素システム１は、鉄道車両２０の台車２１における走行系要素（ここでは、後述のばね２７，２８、ダンパ３３及び軸受３２）に異常が生じたとき、その要素を異常要素として検出し特定する。そして、異常要素を検出した場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して鉄道車両２０の走行を停止させる。
【００２３】
図６に示すように、台車２１は、鉄道車両２０の車体（台枠）２５の底面をその下方から支持しており、台車枠２６を有している。台車枠２６は、車両進行方向（図示左右方向）に延在し、その長手方向の略中央には、枕ばね（空気ばね）２７が設けられている。枕ばね２７は、車体２６の上下方向における振動を緩和するものであり、車体２６の底面に接続されている。
【００２４】
また、台車枠２６の車両進行方向における両端には、軸ばね２８がそれぞれ設けられている。軸ばね２８は上下方向の振動を緩和するものであり、軸ばね２８の一端は軸箱２９に連結されている。軸箱２９には、車輪３０に固定された車軸３１を回転自在に支持するための軸受３２が内蔵されている。また、各軸ばね２８には、軸ダンパ３３が並列するように設けられている。軸ダンパ３３の一端は軸箱２９に連結されており、他端は軸ばね２８に連結されている。また、軸箱２９は、軸箱支持装置３４（いわゆる軸はり）によって台車枠２６に支持されている。
【００２５】
図１に戻り、異常要素システム１は、音検出センサ２、振動検出センサ３、バンドパスフィルタ４及び異常要素検出部５を備えている。
【００２６】
音検出センサ２は、鉄道車両２０の走行時に発生する音を検出するためのものである。振動検出センサ３は、鉄道車両２０の走行時に発生する振動を検出するためのものである。これらのセンサ２，３は、鉄道車両２０の台車２１近傍に配置されている。また、センサ２，３は、バンドパスフィルタ４を介して異常要素検出部５に接続されており、該異常要素検出部５へ出力信号を出力する。
【００２７】
バンドパスフィルタ４は、センサ２，３から出力された出力信号のうちの特定周波数帯を選択的に通過させて抽出する。なお、この特定周波数帯は、検出する異常要素や周囲環境等によって適宜設定されるものであり、例えば、共振点の帯域、低周波の帯域、又は高周波の帯域とする場合がある。
【００２８】
異常要素検出部５は、物理的には、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。この異常要素検出部３１は、異常要素の検出するためのニューラルネットワークモデルを格納する。また、異常要素検出部３１は、センサ２，３から出力された出力信号とニューラルネットワークモデルとに基づいて、異常要素を検出する（詳しくは、後述）。さらにまた、異常要素検出部３１は、ブレーキ６及び動力伝達装置７に接続されており、異常要素を検出した場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して鉄道車両２０の走行を自動的に停止させる。
【００２９】
次に、異常要素システム１によって異常要素を検出する処理について、図７〜図９のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、ここでは、鉄道車両２０の走行系要素のうちのばね２７，２８を第１要素、ダンパ３３を第２要素、及び軸受３２を第３要素とし、これら第１〜３要素を対象に異常要素を検出する。
【００３０】
異常要素システム１では、基準用の鉄道車両２０Ａ（以下、「基準用車両２０Ａ」という）の走行時に発生する音及び振動を検出し、異常要素の検出のためのニューラルネットワークモデルを予め構築する（Ｓ１：前工程）。そして、検出用の鉄道車両１０Ｂ（以下、「検出用車両２０Ｂ」という）の走行時に発生する音及び振動を検出し、構築したニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素の検出を行うことで、検出用車両２０Ｂをリアルタイム（走行中）で監視する（Ｓ２：本工程）。
【００３１】
［前工程］
まず、基準用車両２０Ａの走行時に発生する音及び振動を、センサ２，３によってバンドパスフィルタ４を介して検出する。これにより、走行時に発生する音及び振動のそれぞれについて、波形パターンの出力信号が基準用データとして取得される（Ｓ１１）。
【００３２】
続いて、取得した基準用データを特徴化するため、基準用データに基づいてＲＭＳ値（以下、「基準用ＲＭＳ値」という）を求める（Ｓ１２）。つまり、基準用データを特徴化すべく、バンドパスフィルタ４でフィルタリングされた出力信号の実効値である基準用ＲＭＳ値が求められる。
【００３３】
続いて、求めた基準用ＲＭＳ値に基づいて有効性解析を実施し、ＭＴシステムのＳＮ比を算出する（Ｓ１３）。具体的には、基準用ＲＭＳ値を直交表に割り付けることで、ＭＴシステムのＳＮ比を、第１〜第３要素ごとに分けられたＳＮ比群からなる基準用ＳＮ比データとして算出する。ここでのＳＮ比は、異常要素を検出できればよいという観点から好ましいとして、望大特性のＳＮ比とされている。直交表としては、基準用データのデータ数に応じて適宜なものが用いられ、例えばＬ４直交表、Ｌ８直交表、Ｌ１２直交表及びＬ１６直交表等が挙げられる。
【００３４】
続いて、算出した基準用ＳＮ比データをニューラルネットワークへ教師データとして適用する（Ｓ１４）。そして、上記Ｓ１１〜Ｓ１４を複数の基準用車両２０Ａに対して繰り返し実施する。ここでは、第１〜３要素のそれぞれについて、異常要素であるときの基準用ＳＮ比データを教師データとして３〜４回繰り返し適用する。これにより、ＳＮ比データの各ＳＮ比パターンの違いで第１〜３要素から異常要素を特定できるニューラルネットワークモデルが構築される（Ｓ１５）。なお、上記Ｓ１１〜Ｓ１４を１つの基準用車両２０Ａに繰り返し実施してもよい。
【００３５】
図９は、基準用ＳＮ比データの一例を示す線図である。図中の基準用ＳＮ比データＤ１は、第２要素が異常要素のときのものを示している。この基準用ＳＮ比データＤ１は、第１〜第３要素ごとに分けられた複数のＳＮ比を含んで構成されている。図９に示すように、基準用ＳＮ比データＤ１では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第２要素の項目にてＳＮ比が正となる傾向があるのがわかる。また、異常要素ではない第１要素の一項目においても、ＳＮ比が特に大きくなる傾向があるのがわかる。
【００３６】
図１０は、基準用ＳＮ比データの他の一例を示す線図である。図中の基準用ＳＮ比データＤ２は、第３要素が異常要素のときのものを示している。この基準用ＳＮ比データＤ２は、上記の基準用ＳＮ比データＤ１と同様に、第１〜第３要素ごとに分けられた複数のＳＮ比を含んで構成されている。図１０に示すように、基準用ＳＮ比データＤ２では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第３要素の項目においては、ＳＮ比に特徴的な傾向が特に見られない。一方、異常要素ではない第１及び２要素における一項目にてＳＮ比が大きくなる傾向があるのがわかる。
【００３７】
［本工程］
次に、本工程について説明する。まず、検出用車両２０Ｂの走行時に発生する音及び振動を、センサ２，３によってバンドパスフィルタ４を介して検出する。これにより、検出用車両２０Ｂの走行時に発生する音及び振動のそれぞれについて、波形パターンの出力信号を検出用データとして取得する（Ｓ２１）。
【００３８】
続いて、取得した検出用データを特徴化するため、検出用データに基づいてＲＭＳ値（以下、「検出用ＲＭＳ値」という）を求める（Ｓ２２）。続いて、求めた検出用ＲＭＳ値に基づいて有効性解析を実施し、ＭＴシステムのＳＮ比を算出する（Ｓ２３）。具体的には、検出用ＲＭＳ値を直交表に割り付けることで、ＭＴシステムのＳＮ比を、第１〜第３要素ごとに分けられたＳＮ比群からなる検出用ＳＮ比データとして算出する。ここでのＳＮ比は、上記Ｓ１３と同様に、望大特性のＳＮ比とされている。
【００３９】
続いて、算出した検出用ＳＮ比データと、上記Ｓ１６で構築したニューラルネットワークモデルとに基づいて、第１〜第３要素のうち異常が生じている要素を異常要素として検出する（Ｓ２４）。つまり、検出用ＳＮ比データをニューラルネットワークモデルへ未知データとして適用することで、検出用ＳＮ比データに含まれる各ＳＮ比のパターンの違いから異常要素が判別され特定されることとなる。
【００４０】
そして、異常要素が検出された場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して検出用車両２０Ｂの走行を直ちに停止する（Ｓ２５→Ｓ２６）。一方、異常要素が検出されない場合、検出用車両２０Ｂがそのまま走行すると共に、上記Ｓ２１に戻り、その後の処理を繰り返し続行する。
【００４１】
ここで、一般的にＭＴシステムのＭＤによる異常の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本実施形態では、上述したように、ＭＴシステムを適用する一方で、ＭＴシステムのＭＤによらずに（上記の「（３）ＭＤの算出」を実施せずに）、ニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、複数の異常要素を検出する場合であっても、異常要素を精度よく検出することができる。
【００４２】
他方、一般的にニューラルネットワークによる異常の検出においては、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く（例えば、約１００〜１０００程度）の教師データ数が必要とされる。このデータ数は、ＭＴシステムで必要とするデータ数の数十倍である。ニューラルネットワークが多くの教師データ数を必要とするのは、教師データのばらつきが大きいことを示している。この点、本実施形態では、教師データにＭＴシステムのＳＮ比を適用している。さらに、このＳＮ比にあっては、特徴化されたＲＭＳ値に基づいて算出されている。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化（ここでは、３〜４つに）することができる共に、精度のよいニューラルネットワークモデルを構築することができる。
【００４３】
従って、本実施形態の異常要素検出システム１によれば、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させ、異常要素を自動的に検出（異常診断）することができる。つまり、ＭＴシステムの欠点とニューラルネットワークの欠点とのそれぞれを補うように、それぞれの長所が互いに強調されて異常要素が自動的に検出される。その結果、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。さらに、異常要素を精度よく検出できることによって鉄道車両２０の走行系要素の監視が可能となり、予防保全を実現することができる。ひいては、保全周期の延伸や保全部品の延命が可能となり、保全コストを低減することもできる。
【００４４】
図１１は、図１の異常要素検出システムによる異常要素検出結果を示す図表である。図中の検出結果では、検出精度の確認のため、異常要素は判定値として既知とされている。また、図中の第１〜７段目に示す結果では、ＳＮ比データを教師データとしてニューラルネットワークに適用し、ニューラルネットワークモデルを構築しているのに加え、ＳＮ比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出の確認を行っている。図中の第８段目に示す結果では、ＳＮ比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出を行っている。図１１に示すように、本実施形態によれば、ＳＮ比データを教師データとして３〜４回ニューラルネットワークへ適用することで、正答率１００％で異常要素が検出されるのがわかる。よって、異常要素を簡易且つ精度よく検出するという上記効果を確認することができた。
【００４５】
また、本実施形態では、上述したように、異常要素として検出される要素が、鉄道車両２０の走行系部品であるばね２２、ダンパ２３、及び軸受２４とされている。これにより、鉄道車両２０の走行系の不具合による走行障害や事故の発生を抑制することができ、安全性を向上することが可能となる。かかる効果は、移動体にとって有効なものである。
【００４６】
また、本実施形態では、上述したように、ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比とされている。よって、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。なお、ＳＮ比は、場合によっては、動特性のＳＮ比等としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、上述したように、異常要素として検出される要素が複数存在しており、ＳＮ比は、複数の要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されている（図１０，１１参照）。この場合、要素ごとにＳＮ比を算出し、要素ごとにニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、１つのモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。
【００４８】
また、上述したように、算出されたＳＮ比は、異常要素ではない要素の項目において特徴的な傾向を示す場合がある（図１０参照）。この点、本実施形態では、ＳＮ比を要素ごとに算出せずにＳＮ比データとして算出し、このＳＮ比データをニューラルネットワークに適用している。そのため、異常要素ではない要素の項目にてＳＮ比が特徴的な傾向を示す場合であっても、かかる特徴を考慮してニューラルネットワークモデルを構築することができる。よって、一層精度よく異常要素を検出することが可能となる。
【００４９】
なお、一般的に、ＭＴシステムとニューラルネットワークとは、例えば次の理由から、協動させるのが困難な手法とされている。すなわち、それぞれの手法が誕生した時期が異なっている。具体的には、ニューラルネットワークは１９８０年代〜１９９０年代をピークに研究される一方、ＭＴシステムは２０００年代をピークに研究されている。また、ニューラルネットワークは、非常に多くのデータから計算を行うことから、２０００年代以前の汎用コンピュータによる計算では非常に難儀である。よって、従来、ニューラルネットワークは、計算コスト、計算速度から推定される異常検出速度の遅さ等の点で現実上困難な手法とされている。これに対し、本実施形態ではＭＴシステム及びニューラルネットワークが互いに好適に協働されており、よって、本実施形態は特に有効なものといえる。
【００５０】
ちなみに、本実施形態の異常要素検出システム１は、検出用車両２０Ｂの走行中において多次元情報（音及び振動）を取得することで異常要素を検出することから、多次元情報によるリアルタイム監視システムともいえる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、音及び振動に関するデータを取得したが、音又は振動のいずれか一方に関するデータを取得してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、移動体として鉄道車両２０に適用したが、自動車等のあらゆる移動体に適用することが可能である。
【００５３】
また、上記実施形態では、対象とする走行系要素をばね２２、ダンパ２３及び軸受２４としたが、例えば動力伝達装置等のその他の走行系要素を対象としてもよい。さらに、走行系要素でなくとも、移動体を構成する種々の要素を異常要素として検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る異常要素検出システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ＭＴシステムにおける単位空間の構築を説明するための図である。
【図３】ＭＴシステムにおける直交表の一例を示す図である。
【図４】ＭＴシステムにおける有効性解析の結果を示す図である。
【図５】ニューラルネットワークシステムの構造を示す概略図である。
【図６】鉄道車両の台車を示す側面図である。
【図７】図１の異常要素検出システムにおける処理のフローチャートである。
【図８】図７の前工程におけるフローチャートである。
【図９】図７の本工程におけるフローチャートである。
【図１０】基準用ＳＮ比データの一例を示す線図である。
【図１１】基準用ＳＮ比データの他の一例を示す線図である。
【図１２】図１の異常要素検出システムによる異常要素検出結果を示す図表である。
【符号の説明】
【００５５】
１…異常要素システム、１０…鉄道車両（移動体）、１０Ａ…基準用車両（基準用移動体）、１０Ｂ…検出用車両（検出用移動体）、５０…ニューラルネットワーク、Ｄ１，Ｄ２…基準用ＳＮ比データ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両等の移動体の異常要素を検出する異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体の異常検出方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このような移動体の異常検出方法では、センサによって鉄道車両（移動体）のダンパの変位に関するデータを取得し、取得したデータに基づいてＭＴシステムのマハラノビス距離（Mahalanobis distance：以下、「ＭＤ」という）を算出する。そして、算出したＭＤに基づいて、ダンパの異常の有無を検出する。
【特許文献１】特開２００６−１６０１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したような移動体の異常検出方法においては、移動体を構成する要素（例えば、ばね、ダンパ、軸受、動力伝達装置等）のうち何れが異常要素であるのかを精度よく検出し特定できることが望まれている。特に、近年の移動体の異常検出方法では、異常要素を簡易に検出できることが要求されている。
【０００４】
そこで、本発明は、異常要素を簡易且つ精度よく検出することができる移動体の異常検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る移動体の異常検出方法は、移動体の異常要素を検出するための異常検出方法であって、異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する工程と、構築されたニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する工程と、を備え、ニューラルネットワークモデルを構築する工程は、基準用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する基準用データを取得する第１工程と、取得した基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求める第２工程と、求めた基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第３工程と、第１〜３工程を基準用移動体に対して繰り返し実施することで、ニューラルネットワークモデルを構築する第４工程と、を含み、異常要素を検出する工程は、検出用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する検出用データを取得する第５工程と、取得した検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求める第６工程と、求めた検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及びニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素を検出する第７工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
この移動体の異常検出方法では、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出している。すなわち、一般的にＭＴシステムのＭＤによる異常要素の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本発明では、ＭＴシステムを適用する一方で、ＭＴシステムのＭＤによらずにニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、異常要素を精度よく特定して検出することができる。他方、ニューラルネットワークによる異常の検出においては、通常、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く（例えば、約１００〜１０００程度）の教師データ数が必要とされる。この点、本発明では、教師データにＭＴシステムのＳＮ比を適用している。さらに、このＳＮ比にあっては、特徴化（正常と異常との違いが強調）されたＲＭＳ（Root Means Square）値に基づいて算出される。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化できる共に精度のよいニューラルネットワークモデルを構築できる。従って、本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。
【０００７】
ここで、異常要素として検出される要素は、移動体の走行系の要素であることが好ましい。これにより、移動障害や事故の発生を抑制することができ、移動体の安全性を向上することが可能となる。走行系の要素としては、例えば、ばね、ダンパ、軸受及び動力伝達装置等が挙げられる。
【０００８】
また、ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比であることが好ましい。この場合、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。
【０００９】
また、異常要素として検出される要素は複数存在しており、ＳＮ比は、複数の要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されることが好ましい。これにより、異常要素として検出される要素が複数存在する場合において、その要素ごとにＳＮ比を算出してニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、１つのニューラルネットワークモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態において、「上」、「下」等の語は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る移動体の異常要素検出システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、異常要素検出システム１は、移動体の走行系要素のうち異常又は異常の兆候が生じている要素を、異常要素として検出する。具体的には、異常要素システム１では、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させて異常要素を検出し特定する。そこで、まず、ＭＴシステム及びニューラルネットワークのそれぞれについて説明する。
【００１３】
［ＭＴシステム］
一般的に、ＭＴ（Mahalanobis-Taguchi）システムとは、ＭＤという基本概念を用いて状態の変化を判別する多変量解析手法である。つまり、ＭＴシステムは、複数の測定量（多変数）をＭＤ（１つの変数）で表現して取り扱う。このＭＴシステムでは、例えば、次の（１）〜（３）の順にそのアルゴリズムが構築される。
【００１４】
（１）単位空間の構築
まず、図２に示すように、異常要素の検出に必要なデータを測定（検出）し、正常と異常とのデータに仮定する。そして、測定した測定量に、正常と異常との違いを強調する数値処理である特徴化を行う。このように測定量を特徴化することで、種々の要因で正常データが異常データとされてしまうことが抑制され、異常検出に使用する情報が的確に取り出される。その後、例えば測定量や特徴化した項目（図中のＡ´，Ｂ´等）によって単位空間を形成する。
【００１５】
（２）有効性解析
次に、データの有効性を見極める有効性解析を行う。この際の評価は、異常検出のために有用な情報と有害な情報との比であるＳＮ比によって行うことができる。具体的には、図３に示すように、上記（１）で特徴化したデータを直交表に割り付けることで、ＳＮ比を項目別に算出する。ここでは、直交表として、Ｌ８直交表を用いている。直交表中の１，２は水準を示しており、「１」はその項目を用いる（単位空間に含む）ことを意味し、「２」はその項目を用いない（単位空間から除外する）ことを意味する。列番（図中のＡ，Ｂ…）は、異常要素として検出される要素に対応するものである。
【００１６】
これにより、図４に示すように、有効性解析の結果として、要素別にＳＮ比が示されたＳＮ比データが得られる。なお、図中の縦軸は、大きいもの程異常検出のための効果があることを意味している。
【００１７】
（３）ＭＤの算出
次に、上記（２）で得られたＳＮ比データの中からＳＮ比（要因効果）が大きい項目を選択し、ＭＤを算出する。なお、ＭＤの算出の詳細については、特開２００６−１６０１５３号公報等を参照されたい。
【００１８】
［ニューラルネットワーク］
一般的に、ニューラルネットワークとは、脳神経系の情報処理機構を模倣した数理モデルであり、様々なパターンを教師データとして与え、そのパターン差を異常状態としてアルゴリズムを構築する手法である。
【００１９】
図５に示すように、ここでのニューラルネットワーク５０は、階層型のものであり、ユニット５１と呼ばれる演算素子を層状に結合した階層構造として表される。このニューラルネットワーク５０は、外部からデータを受け取る入力ユニット５２が配置された入力層と、外部へデータを出力する出力ユニット５３が配置された出力層と、これらの層間の隠れ層（中間層）と、を備えている。また、図中の矢印５５は、信号の流れを表している。
【００２０】
このニューラルネットワークによれば、上記ＭＴシステムと異なり、結果が「○」「×」や「Ｙｅｓ」「Ｎｏ」のように２値化される。そのため、異常発生の明確な判別を行うことが可能となる。
【００２１】
次に、本実施形態の異常要素システム１について説明する。
【００２２】
図６は、鉄道車両の台車を示す側面図である。図１，６に示すように、異常要素システム１は、鉄道車両２０の台車２１における走行系要素（ここでは、後述のばね２７，２８、ダンパ３３及び軸受３２）に異常が生じたとき、その要素を異常要素として検出し特定する。そして、異常要素を検出した場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して鉄道車両２０の走行を停止させる。
【００２３】
図６に示すように、台車２１は、鉄道車両２０の車体（台枠）２５の底面をその下方から支持しており、台車枠２６を有している。台車枠２６は、車両進行方向（図示左右方向）に延在し、その長手方向の略中央には、枕ばね（空気ばね）２７が設けられている。枕ばね２７は、車体２６の上下方向における振動を緩和するものであり、車体２６の底面に接続されている。
【００２４】
また、台車枠２６の車両進行方向における両端には、軸ばね２８がそれぞれ設けられている。軸ばね２８は上下方向の振動を緩和するものであり、軸ばね２８の一端は軸箱２９に連結されている。軸箱２９には、車輪３０に固定された車軸３１を回転自在に支持するための軸受３２が内蔵されている。また、各軸ばね２８には、軸ダンパ３３が並列するように設けられている。軸ダンパ３３の一端は軸箱２９に連結されており、他端は軸ばね２８に連結されている。また、軸箱２９は、軸箱支持装置３４（いわゆる軸はり）によって台車枠２６に支持されている。
【００２５】
図１に戻り、異常要素システム１は、音検出センサ２、振動検出センサ３、バンドパスフィルタ４及び異常要素検出部５を備えている。
【００２６】
音検出センサ２は、鉄道車両２０の走行時に発生する音を検出するためのものである。振動検出センサ３は、鉄道車両２０の走行時に発生する振動を検出するためのものである。これらのセンサ２，３は、鉄道車両２０の台車２１近傍に配置されている。また、センサ２，３は、バンドパスフィルタ４を介して異常要素検出部５に接続されており、該異常要素検出部５へ出力信号を出力する。
【００２７】
バンドパスフィルタ４は、センサ２，３から出力された出力信号のうちの特定周波数帯を選択的に通過させて抽出する。なお、この特定周波数帯は、検出する異常要素や周囲環境等によって適宜設定されるものであり、例えば、共振点の帯域、低周波の帯域、又は高周波の帯域とする場合がある。
【００２８】
異常要素検出部５は、物理的には、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。この異常要素検出部３１は、異常要素の検出するためのニューラルネットワークモデルを格納する。また、異常要素検出部３１は、センサ２，３から出力された出力信号とニューラルネットワークモデルとに基づいて、異常要素を検出する（詳しくは、後述）。さらにまた、異常要素検出部３１は、ブレーキ６及び動力伝達装置７に接続されており、異常要素を検出した場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して鉄道車両２０の走行を自動的に停止させる。
【００２９】
次に、異常要素システム１によって異常要素を検出する処理について、図７〜図９のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、ここでは、鉄道車両２０の走行系要素のうちのばね２７，２８を第１要素、ダンパ３３を第２要素、及び軸受３２を第３要素とし、これら第１〜３要素を対象に異常要素を検出する。
【００３０】
異常要素システム１では、基準用の鉄道車両２０Ａ（以下、「基準用車両２０Ａ」という）の走行時に発生する音及び振動を検出し、異常要素の検出のためのニューラルネットワークモデルを予め構築する（Ｓ１：前工程）。そして、検出用の鉄道車両１０Ｂ（以下、「検出用車両２０Ｂ」という）の走行時に発生する音及び振動を検出し、構築したニューラルネットワークモデルに基づいて異常要素の検出を行うことで、検出用車両２０Ｂをリアルタイム（走行中）で監視する（Ｓ２：本工程）。
【００３１】
［前工程］
まず、基準用車両２０Ａの走行時に発生する音及び振動を、センサ２，３によってバンドパスフィルタ４を介して検出する。これにより、走行時に発生する音及び振動のそれぞれについて、波形パターンの出力信号が基準用データとして取得される（Ｓ１１）。
【００３２】
続いて、取得した基準用データを特徴化するため、基準用データに基づいてＲＭＳ値（以下、「基準用ＲＭＳ値」という）を求める（Ｓ１２）。つまり、基準用データを特徴化すべく、バンドパスフィルタ４でフィルタリングされた出力信号の実効値である基準用ＲＭＳ値が求められる。
【００３３】
続いて、求めた基準用ＲＭＳ値に基づいて有効性解析を実施し、ＭＴシステムのＳＮ比を算出する（Ｓ１３）。具体的には、基準用ＲＭＳ値を直交表に割り付けることで、ＭＴシステムのＳＮ比を、第１〜第３要素ごとに分けられたＳＮ比群からなる基準用ＳＮ比データとして算出する。ここでのＳＮ比は、異常要素を検出できればよいという観点から好ましいとして、望大特性のＳＮ比とされている。直交表としては、基準用データのデータ数に応じて適宜なものが用いられ、例えばＬ４直交表、Ｌ８直交表、Ｌ１２直交表及びＬ１６直交表等が挙げられる。
【００３４】
続いて、算出した基準用ＳＮ比データをニューラルネットワークへ教師データとして適用する（Ｓ１４）。そして、上記Ｓ１１〜Ｓ１４を複数の基準用車両２０Ａに対して繰り返し実施する。ここでは、第１〜３要素のそれぞれについて、異常要素であるときの基準用ＳＮ比データを教師データとして３〜４回繰り返し適用する。これにより、ＳＮ比データの各ＳＮ比パターンの違いで第１〜３要素から異常要素を特定できるニューラルネットワークモデルが構築される（Ｓ１５）。なお、上記Ｓ１１〜Ｓ１４を１つの基準用車両２０Ａに繰り返し実施してもよい。
【００３５】
図９は、基準用ＳＮ比データの一例を示す線図である。図中の基準用ＳＮ比データＤ１は、第２要素が異常要素のときのものを示している。この基準用ＳＮ比データＤ１は、第１〜第３要素ごとに分けられた複数のＳＮ比を含んで構成されている。図９に示すように、基準用ＳＮ比データＤ１では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第２要素の項目にてＳＮ比が正となる傾向があるのがわかる。また、異常要素ではない第１要素の一項目においても、ＳＮ比が特に大きくなる傾向があるのがわかる。
【００３６】
図１０は、基準用ＳＮ比データの他の一例を示す線図である。図中の基準用ＳＮ比データＤ２は、第３要素が異常要素のときのものを示している。この基準用ＳＮ比データＤ２は、上記の基準用ＳＮ比データＤ１と同様に、第１〜第３要素ごとに分けられた複数のＳＮ比を含んで構成されている。図１０に示すように、基準用ＳＮ比データＤ２では、次の傾向があることがわかる。すなわち、異常要素である第３要素の項目においては、ＳＮ比に特徴的な傾向が特に見られない。一方、異常要素ではない第１及び２要素における一項目にてＳＮ比が大きくなる傾向があるのがわかる。
【００３７】
［本工程］
次に、本工程について説明する。まず、検出用車両２０Ｂの走行時に発生する音及び振動を、センサ２，３によってバンドパスフィルタ４を介して検出する。これにより、検出用車両２０Ｂの走行時に発生する音及び振動のそれぞれについて、波形パターンの出力信号を検出用データとして取得する（Ｓ２１）。
【００３８】
続いて、取得した検出用データを特徴化するため、検出用データに基づいてＲＭＳ値（以下、「検出用ＲＭＳ値」という）を求める（Ｓ２２）。続いて、求めた検出用ＲＭＳ値に基づいて有効性解析を実施し、ＭＴシステムのＳＮ比を算出する（Ｓ２３）。具体的には、検出用ＲＭＳ値を直交表に割り付けることで、ＭＴシステムのＳＮ比を、第１〜第３要素ごとに分けられたＳＮ比群からなる検出用ＳＮ比データとして算出する。ここでのＳＮ比は、上記Ｓ１３と同様に、望大特性のＳＮ比とされている。
【００３９】
続いて、算出した検出用ＳＮ比データと、上記Ｓ１６で構築したニューラルネットワークモデルとに基づいて、第１〜第３要素のうち異常が生じている要素を異常要素として検出する（Ｓ２４）。つまり、検出用ＳＮ比データをニューラルネットワークモデルへ未知データとして適用することで、検出用ＳＮ比データに含まれる各ＳＮ比のパターンの違いから異常要素が判別され特定されることとなる。
【００４０】
そして、異常要素が検出された場合、ブレーキ６及び動力伝達装置７を制御して検出用車両２０Ｂの走行を直ちに停止する（Ｓ２５→Ｓ２６）。一方、異常要素が検出されない場合、検出用車両２０Ｂがそのまま走行すると共に、上記Ｓ２１に戻り、その後の処理を繰り返し続行する。
【００４１】
ここで、一般的にＭＴシステムのＭＤによる異常の検出においては、例えば異常要素として検出されるべき要素の数が多いと、定量的評価が困難になり検出精度が低下してしまう。この点、本実施形態では、上述したように、ＭＴシステムを適用する一方で、ＭＴシステムのＭＤによらずに（上記の「（３）ＭＤの算出」を実施せずに）、ニューラルネットワークによって異常要素を検出している。よって、複数の異常要素を検出する場合であっても、異常要素を精度よく検出することができる。
【００４２】
他方、一般的にニューラルネットワークによる異常の検出においては、ニューラルネットワークモデルを構築する際、非常に多く（例えば、約１００〜１０００程度）の教師データ数が必要とされる。このデータ数は、ＭＴシステムで必要とするデータ数の数十倍である。ニューラルネットワークが多くの教師データ数を必要とするのは、教師データのばらつきが大きいことを示している。この点、本実施形態では、教師データにＭＴシステムのＳＮ比を適用している。さらに、このＳＮ比にあっては、特徴化されたＲＭＳ値に基づいて算出されている。よって、教師データのばらつきの影響を極小化でき、必要な教師データ数を最小化（ここでは、３〜４つに）することができる共に、精度のよいニューラルネットワークモデルを構築することができる。
【００４３】
従って、本実施形態の異常要素検出システム１によれば、ＭＴシステム及びニューラルネットワークを互いに好適に協働させ、異常要素を自動的に検出（異常診断）することができる。つまり、ＭＴシステムの欠点とニューラルネットワークの欠点とのそれぞれを補うように、それぞれの長所が互いに強調されて異常要素が自動的に検出される。その結果、異常要素を簡易且つ精度よく検出することが可能となる。さらに、異常要素を精度よく検出できることによって鉄道車両２０の走行系要素の監視が可能となり、予防保全を実現することができる。ひいては、保全周期の延伸や保全部品の延命が可能となり、保全コストを低減することもできる。
【００４４】
図１１は、図１の異常要素検出システムによる異常要素検出結果を示す図表である。図中の検出結果では、検出精度の確認のため、異常要素は判定値として既知とされている。また、図中の第１〜７段目に示す結果では、ＳＮ比データを教師データとしてニューラルネットワークに適用し、ニューラルネットワークモデルを構築しているのに加え、ＳＮ比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出の確認を行っている。図中の第８段目に示す結果では、ＳＮ比データを未知データとしてニューラルネットワークモデルへ適用し、異常要素の検出を行っている。図１１に示すように、本実施形態によれば、ＳＮ比データを教師データとして３〜４回ニューラルネットワークへ適用することで、正答率１００％で異常要素が検出されるのがわかる。よって、異常要素を簡易且つ精度よく検出するという上記効果を確認することができた。
【００４５】
また、本実施形態では、上述したように、異常要素として検出される要素が、鉄道車両２０の走行系部品であるばね２２、ダンパ２３、及び軸受２４とされている。これにより、鉄道車両２０の走行系の不具合による走行障害や事故の発生を抑制することができ、安全性を向上することが可能となる。かかる効果は、移動体にとって有効なものである。
【００４６】
また、本実施形態では、上述したように、ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比とされている。よって、充分な精度を確保しつつ一層簡易に異常要素を検出することが可能となる。なお、ＳＮ比は、場合によっては、動特性のＳＮ比等としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、上述したように、異常要素として検出される要素が複数存在しており、ＳＮ比は、複数の要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されている（図１０，１１参照）。この場合、要素ごとにＳＮ比を算出し、要素ごとにニューラルネットワークモデルを構築することが不要となる。つまり、１つのモデルで複数の異常要素を特定して検出することができる。
【００４８】
また、上述したように、算出されたＳＮ比は、異常要素ではない要素の項目において特徴的な傾向を示す場合がある（図１０参照）。この点、本実施形態では、ＳＮ比を要素ごとに算出せずにＳＮ比データとして算出し、このＳＮ比データをニューラルネットワークに適用している。そのため、異常要素ではない要素の項目にてＳＮ比が特徴的な傾向を示す場合であっても、かかる特徴を考慮してニューラルネットワークモデルを構築することができる。よって、一層精度よく異常要素を検出することが可能となる。
【００４９】
なお、一般的に、ＭＴシステムとニューラルネットワークとは、例えば次の理由から、協動させるのが困難な手法とされている。すなわち、それぞれの手法が誕生した時期が異なっている。具体的には、ニューラルネットワークは１９８０年代〜１９９０年代をピークに研究される一方、ＭＴシステムは２０００年代をピークに研究されている。また、ニューラルネットワークは、非常に多くのデータから計算を行うことから、２０００年代以前の汎用コンピュータによる計算では非常に難儀である。よって、従来、ニューラルネットワークは、計算コスト、計算速度から推定される異常検出速度の遅さ等の点で現実上困難な手法とされている。これに対し、本実施形態ではＭＴシステム及びニューラルネットワークが互いに好適に協働されており、よって、本実施形態は特に有効なものといえる。
【００５０】
ちなみに、本実施形態の異常要素検出システム１は、検出用車両２０Ｂの走行中において多次元情報（音及び振動）を取得することで異常要素を検出することから、多次元情報によるリアルタイム監視システムともいえる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、音及び振動に関するデータを取得したが、音又は振動のいずれか一方に関するデータを取得してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、移動体として鉄道車両２０に適用したが、自動車等のあらゆる移動体に適用することが可能である。
【００５３】
また、上記実施形態では、対象とする走行系要素をばね２２、ダンパ２３及び軸受２４としたが、例えば動力伝達装置等のその他の走行系要素を対象としてもよい。さらに、走行系要素でなくとも、移動体を構成する種々の要素を異常要素として検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る異常要素検出システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ＭＴシステムにおける単位空間の構築を説明するための図である。
【図３】ＭＴシステムにおける直交表の一例を示す図である。
【図４】ＭＴシステムにおける有効性解析の結果を示す図である。
【図５】ニューラルネットワークシステムの構造を示す概略図である。
【図６】鉄道車両の台車を示す側面図である。
【図７】図１の異常要素検出システムにおける処理のフローチャートである。
【図８】図７の前工程におけるフローチャートである。
【図９】図７の本工程におけるフローチャートである。
【図１０】基準用ＳＮ比データの一例を示す線図である。
【図１１】基準用ＳＮ比データの他の一例を示す線図である。
【図１２】図１の異常要素検出システムによる異常要素検出結果を示す図表である。
【符号の説明】
【００５５】
１…異常要素システム、１０…鉄道車両（移動体）、１０Ａ…基準用車両（基準用移動体）、１０Ｂ…検出用車両（検出用移動体）、５０…ニューラルネットワーク、Ｄ１，Ｄ２…基準用ＳＮ比データ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の異常要素を検出する異常検出方法であって、
前記異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する工程と、
構築された前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する工程と、を備え、
前記ニューラルネットワークモデルを構築する前記工程は、
基準用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する基準用データを取得する第１工程と、
取得した前記基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求める第２工程と、
求めた前記基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第３工程と、
前記第１〜３工程を基準用移動体に対して繰り返し実施することで、前記ニューラルネットワークモデルを構築する第４工程と、を含み、
前記異常要素を検出する前記工程は、
検出用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する検出用データを取得する第５工程と、
取得した前記検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求める第６工程と、
求めた前記検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及び前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する第７工程と、を含むことを特徴とする移動体の異常検出方法。
【請求項２】
前記異常要素として検出される要素は、前記移動体の走行系の要素であることを特徴とする請求項１記載の移動体の異常検出方法。
【請求項３】
前記ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比であることを特徴とする請求項１又は２記載の移動体の異常検出方法。
【請求項４】
前記異常要素として検出される要素は複数存在しており、
前記ＳＮ比は、複数の前記要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の移動体の異常検出方法。
【請求項１】
移動体の異常要素を検出する異常検出方法であって、
前記異常要素を検出するためのニューラルネットワークモデルを構築する工程と、
構築された前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する工程と、を備え、
前記ニューラルネットワークモデルを構築する前記工程は、
基準用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する基準用データを取得する第１工程と、
取得した前記基準用データに基づいて基準用ＲＭＳ値を求める第２工程と、
求めた前記基準用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比をニューラルネットワークに教師データとして適用する第３工程と、
前記第１〜３工程を基準用移動体に対して繰り返し実施することで、前記ニューラルネットワークモデルを構築する第４工程と、を含み、
前記異常要素を検出する前記工程は、
検出用移動体の走行時に発生する音及び振動の少なくとも一方に関する検出用データを取得する第５工程と、
取得した前記検出用データに基づいて検出用ＲＭＳ値を求める第６工程と、
求めた前記検出用ＲＭＳ値に基づいてＭＴシステムのＳＮ比を算出し、このＳＮ比及び前記ニューラルネットワークモデルに基づいて前記異常要素を検出する第７工程と、を含むことを特徴とする移動体の異常検出方法。
【請求項２】
前記異常要素として検出される要素は、前記移動体の走行系の要素であることを特徴とする請求項１記載の移動体の異常検出方法。
【請求項３】
前記ＳＮ比は、望大特性のＳＮ比であることを特徴とする請求項１又は２記載の移動体の異常検出方法。
【請求項４】
前記異常要素として検出される要素は複数存在しており、
前記ＳＮ比は、複数の前記要素ごとに分けられたＳＮ比群からなるＳＮ比データとして算出されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の移動体の異常検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２９４１４７（Ｐ２００９−２９４１４７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９５９７（Ｐ２００８−１４９５９７）
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（０００００３３７７）東急車輛製造株式会社 (332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（０００００３３７７）東急車輛製造株式会社 (332)
【Ｆターム（参考）】
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