車両の発熱部位異常検出システム、車両の発熱部位異常検出方法、プログラム
【課題】鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出する。
【解決手段】測定された軸箱の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択する。続いて、その選択されたすべての表面温度値の中央値を算出し（列車基準値）、その選択されたすべての表面温度値と列車基準値との差異をそれぞれ算出する（測定温度差）。続いて、すべての測定温度差の中央値を算出する（基準補正値）。さらに、列車基準値と基準補正値とを加算する（推定温度値）。そして、測定されたすべての表面温度値と推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する軸箱に異常が発生しているか否かを判定する。
【解決手段】測定された軸箱の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択する。続いて、その選択されたすべての表面温度値の中央値を算出し（列車基準値）、その選択されたすべての表面温度値と列車基準値との差異をそれぞれ算出する（測定温度差）。続いて、すべての測定温度差の中央値を算出する（基準補正値）。さらに、列車基準値と基準補正値とを加算する（推定温度値）。そして、測定されたすべての表面温度値と推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する軸箱に異常が発生しているか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両など軌道上を走行する車両では、車輪を支持する軸の両端に、その軸を回転可能に支持する車軸軸受けがそれぞれ取り付けられている。この車軸軸受けとしては、潤滑油等の液体潤滑に依存する滑り軸受けや固体潤滑を利用した転がり軸受けがある。なお、このような車軸軸受けはそれを支持する構造を含めて一般的に軸箱とも呼ばれるため、以下の説明では軸箱と適宜表記する。
【０００３】
ところで、このような軸箱においては、走行時に高速で回転する軸を回転可能に支持するために多量の熱を発生させる。そして、発生した熱により車両走行時に軸箱の温度が異常上昇し、過熱および焼損等の事故が発生し得る。このため、このような軸箱の過熱および焼損等の発生を未然に防ぐために、様々な試みがなされている。
【０００４】
例えば、機器温度センサを用いて軸箱の温度を検出し、検出した温度が閾値を超えた場合に軸箱に異常が発生していると判定する手法があり、広く採用されている。
【０００５】
なお、このような手法において、軸箱の温度を検出する方法としては、車両に搭載されるすべての発熱部位の近傍にそれぞれ取り付ける方法や、センサを、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置し、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、上述のような手法では、軸箱の発熱量を正確には測定できないという問題がある。これは、たとえ軸箱の温度が高くても、必ずしも軸箱の発熱量が大きいとは限らないからである。つまり、実際には軸箱の発熱量が小さくても、外気温などの外的要因によって軸箱の温度が高くなっていれば、軸箱に異常が発生していなくても誤って軸箱に異常が発生していると判定してしまう場合があるからである。
【０００７】
そこで、物体の発熱量が物体の温度と周囲温度（外気温）との差を温度上昇として評価できることを利用して、軸箱の温度および外気温を測定し、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）を評価する手法が行われている。この手法では、例えば、外気温２０℃のときの機器温度４０℃と、外気温３０℃のときの機器温度５０℃とは同等の機器発熱とみなせることを利用するのである。この手法の一例を挙げると、特許文献２に記載の技術では、機器温度センサと外気温センサから得られた温度データから計算した「温度上昇」を評価して、軸箱の温度異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２８３２９８号公報（第９頁、図２）
【特許文献２】特開平１０−０６２２７１号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような手法では、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）にばらつきが大きいため、精度よく軸箱の異常を診断することができないという問題がある。図４は外気温に対する正常な軸箱温度の測定例である。例えば外気温１０℃のときに測定された軸箱温度は１２〜４５℃程度と幅３０℃以上の広い領域に分布してしまっている。なお、個別の部位の軸箱に限定したとしても、測定された軸箱温度が、幅２０℃程度の領域にばらつくため、この温度差よりも精度よく異常検出を行うことは困難であった。つまり、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）を評価するだけでは、軸箱温度の異常を精度よく検出することができなかった。また、このような温度上昇のばらつきが、様々な走行パターン（速度変化、走行時間）や気象条件（降雨、風）の影響を受けて発生していることも明らかになった。
【００１０】
なお、このようなことは上述の軸箱に限られず、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、走行時に発熱する部位にも同様の問題が生じ得る。なお、このように走行時に発熱する部位としては、例えば、パンタグラフや、主変圧器、抵抗器、車輪、主電動機、歯車箱、ブレーキディスクなどが挙げられる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、鉄道車両などの軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る車両の発熱部位異常検出システム（１００：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時に発熱する部位（発熱部位）に異常が発生していることを検出するシステムである。
【００１３】
具体的には、温度測定手段（１）が、上述の発熱部位の表面温度値を測定する。また、列車基準値算出手段（６）が、温度測定手段によって測定された表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とする。また、測定温度差算出手段（７）が、列車基準値算出手段によって列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と列車基準値算出手段によって算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とする。さらに、基準補正値算出手段（９）が、測定温度差算出手段によって算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択する。なお、特定種別の具体例としては、車種や号車、軸位、搭載される側（海側、山側）が挙げられ、これらから一つまたは複数の種別に該当する発熱部位に対応する測定温度差を選択する。なお、車種とは車両の構造の種類を言う。そして、基準補正値算出手段が、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とする。また、推定温度値算出手段（１０）が、列車基準値算出手段によって算出された列車基準値と基準補正値算出手段によって算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする。そして、異常判定手段（１１，１２）が、温度測定手段によって測定されたすべての表面温度値と推定温度値算出手段によって算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定する。
【００１４】
このように構成された本発明の車両の発熱部位異常検出システムによれば、鉄道車両などの軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出することができる。
【００１５】
なお、上述のような発熱部位が互いに同一条件下におかれていたとの判断については、発熱部位が搭載される列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどった場合に、発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することが考えられる（請求項２）。さらに、発熱部位が互いに車両の同一の側（海側、山側）に設置されていることを加えたもので発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することによってさらに精度が向上する（請求項３）。
【００１６】
このように構成すれば、上述の発熱部位の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００１７】
また、上述のような温度傾向が同一であることの判断については、搭載される車両が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することが考えられる（請求項４）。また、上述のような温度傾向が同一であることの判断については、軸位が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することが考えられる（請求項５）。
【００１８】
このように構成すれば、上述の発熱部位の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００１９】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、選択されたすべての表面温度値の中央値を算出することが考えられる（請求項６）。このように前記代表値として中央値を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２０】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出することが考えられる（請求項７）。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２１】
また、選択されたすべての測定温度差を代表する代表値として、選択されたすべての測定温度差の中央値を算出することが考えられる（請求項８）。このように前記代表値として中央値を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２２】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出することが考えられる（請求項９）。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２３】
ところで、上述の温度測定手段については、車両が走行する軌道が敷設された地上側に設置することも考えられる。具体的には、請求項１０ように、温度測定手段が、車両が走行する軌道が敷設された地上側に、車両の両側方それぞれに対応して配置され、車両の側方に臨む前記発熱部位の放射熱を検知することにより前記発熱部位の表面温度値を測定することが考えられる。このように構成された本発明の車両の発熱部位異常検出システムによれば、軌道近くに設置された温度測定手段の前を通過する車両に搭載されるすべての発熱部位の表面温度を測定することができ、したがって、発熱部位の表面温度を効率よく測定することができる。
【００２４】
なお、本発明は、請求項１１に記載の車両の発熱部位異常検出方法としても実現することができる。
【００２５】
なお、請求項１２に示すように、請求項１〜９の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおける列車基準値算出手段、測定温度差算出手段、基準補正値算出手段、推定温度値算出手段および異常判定手段は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。したがって、本発明は、プログラムの発明として実現できる。また、このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として本プログラムを記録しておき、ＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータに組み込んで用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】軸箱温度異常検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】軸箱温度異常検出処理を示すフローチャートである。
【図３】軸箱温度異常検出システムが同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例を示す説明図である。
【図４】従来の軸箱温度異常検出システムが同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
【００２８】
［１．軸箱温度異常検出システム１００の構成の説明］
図１に示す軸箱温度異常検出システム１００は、軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時に軸箱に異常が発生していることを検出するシステムである。
【００２９】
具体的には、図１に示すように、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００は、機器温度センサ１と、列車検出部２と、機器部位検出部３と、データ処理部４と、データ一時記憶部５と、列車基準値計算部６と、乖離計算部７と、データ蓄積部８と、基準補正値計算部９と、推定温度値計算部１０と、比較部１１と、温度異常検出部１２と、表示部１３と、を備えている。なお、軸箱温度異常検出システム１００は車両の発熱部位異常検出システムに該当する。
【００３０】
なお、軸箱温度異常検出システム１００は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成されるコンピュータを搭載しており、このうちのＣＰＵが、上述のデータ処理部４、列車基準値計算部６、乖離計算部７、基準補正値計算部９、推定温度値計算部１０、比較部１１および温度異常検出部１２として機能し、またＲＡＭが上述のデータ一時記憶部５およびデータ蓄積部８として機能する。
【００３１】
なお、ＣＰＵは、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶された制御プログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭは、プログラム格納領域とデータ記憶領域とを有している。プログラム格納領域には制御プログラムが格納され、データ記憶領域には制御プログラムの動作に必要なデータが格納されている。また、制御プログラムは、ＲＡＭ上にてワークメモリを作業領域とする形で動作する。
【００３２】
次に、軸箱温度異常検出システム１００が備える各構成について順に説明する。
【００３３】
機器温度センサ１は、線路（軌道）が敷設された地上側に、線路を走行する列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する。より具体的には、機器温度センサ１は、筐体の内部に赤外線放射温度計を内蔵する構成を有しており、赤外線放射温度計が、温度を有する物体が放射する赤外線の強さ（エネルギー量）を検知することにより、線路を通過する列車の各車両の床下の温度を、非接触で計測する。なお、この機器温度センサ１は、ＣＰＵからの指示に従って、予め設定された測定開始時刻となったら上述の測定を開始し（図２のＳ１０５）、予め設定された測定終了時刻となったら測定を終了する（図２のＳ１５５）。なお、機器温度センサ１は温度測定手段に該当する。
【００３４】
列車検出部２は、線路を通過する列車の編成番号を検出する。具体的には、編成の車体に貼り付けたＩＣカードに編成名が登録されていて、列車通過時に地上に設けられた図示しないアンテナによって情報を受信し、編成名を当該列車検出部２に読み込むようになっている。
【００３５】
機器部位検出部３は、車輪のフランジ部が近接すると信号を出力し、非接触で車輪の通過タイミングを精度良く検知可能である。なお、このような非接触での検出手法としては、例えば高周波誘導方式や光電方式が挙げられる。
【００３６】
データ処理部４は、機器温度センサ１からの出力信号、列車検出部２からの出力信号、機器部位検出部３からの出力信号に基づき各種演算を実行して、通過する列車の車種、軸箱が設置される号車番号、軸箱の軸位、および軸箱が設置される側が海側か山側の区別を判断し、その判断結果を列車基準値計算部６、乖離計算部７および比較部１１に出力する。また、データ処理部４は、データ一時記憶部５との間でデータのやり取りが可能であり、上述の判断結果をデータ一時記憶部５に出力して記憶させたり、データ一時記憶部５が記憶する各種データを読み出して列車基準値計算部６、乖離計算部７および比較部１１に出力したりする。
【００３７】
データ一時記憶部５は、データ処理部４による演算結果などの各種データを一時的に記憶するのに利用される。
【００３８】
列車基準値計算部６は、機器温度センサ１によって測定された軸箱の表面温度値を所定条件で一つ以上のグループに分類し、各グループに属するすべての軸箱の表面温度値の代表値としての中央値をグループごとに算出する。具体的には、まず、列車基準値計算部６は、機器温度センサ１によって測定された軸箱の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱の表面温度値を選択する。本実施形態では、互いに同一条件下におかれていたとの判断を、列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどったものとする。さらに同一条件下であることの精度をあげるために、発熱部位が互いに車両の同一の側（海側、山側）に設置されていることを判断に加えてもよい。次に、列車基準値計算部６は、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択して一つ以上のグループに分類する（グルーピング）。なお、本実施形態では、同じ号車に搭載される軸箱同士をそれぞれ温度傾向が同一であると判断して分類したグループとしている。これは、電気（発電）ブレーキと機械（摩擦）ブレーキの制御の違いによって軸箱の周辺温度に差が出てくるためである。または、軸位（各号車内で軸を前から数えた番号）が同じ軸箱同士をそれぞれ温度傾向が同一であるとして判断して分類してもよい。これは、例えば雨天の場合に各号車の１番前の軸が特に温度が下がりやすい傾向にあるためである。そして、列車基準値計算部６は、各グループに属するすべての表面温度値の中央値をそれぞれ計算し、計算した値を列車基準値とする。なお、上述の列車基準値計算部６が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１１０に該当する。また、列車基準値計算部６は、列車基準値算出手段に該当する。
【００３９】
乖離計算部７は、上述のグループごとに、グループに属するすべての表面温度値それぞれと列車基準値計算部６によって計算されたそのグループの列車基準値との乖離（差異）を計算し、計算した値を測定温度差とする。なお、この乖離計算部７が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１１５に該当する。また、乖離計算部７は、測定温度差算出手段に該当する。
【００４０】
データ蓄積部８は、乖離計算部７による計算結果を順次蓄積する。なお、このデータ蓄積部８が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１２０に該当する。
【００４１】
基準補正値計算部９は、乖離計算部７によって計算された測定温度差のうち一定期間中に機器温度センサ１によって測定された表面温度値から計算された測定温度差を選択してデータ蓄積部８から読み出し、その読み出したすべての測定温度差の代表値として中央値を計算し、計算した値を基準補正値とする。なお、この一定期間とは、一日以上の測定日を包含する期間に設定してもよいし、特定の測定日の測定開始から測定終了までの期間すべてまたは一部に設定してもよい。また、この一定期間をユーザの操作に基づき設定または変更するようにしてもよい。なお、上述の基準補正値計算部９が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１２５に該当する。また、基準補正値計算部９は、基準補正値算出手段に該当する。
【００４２】
推定温度値計算部１０は、列車基準値計算部６が計算した列車基準値と基準補正値計算部９が計算した基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする。なお、この推定温度値計算部１０が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１３０に該当する。また、推定温度値計算部１０は、推定温度値算出手段に該当する。
【００４３】
比較部１１は、一定期間中に機器温度センサ１によって測定されたすべての表面温度値と推定温度値とを順に比較する。なお、この比較部１１が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１３５に該当する。
【００４４】
温度異常検出部１２は、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、表面温度値と推定温度値との差が閾値よりも大きい場合に、その表面温度値に対応する軸箱が異常であると判定する。なお、上述の閾値については予め実験等により設定されることが考えられる。また、上述の閾値をユーザの操作に基づき設定または変更するようにしてもよい。また、温度異常検出部１２は、正常判定を行った場合にはその旨を示す情報を表示部１３に出力し、一方、異常判定を行った場合にはその旨を示す情報を表示部１３に出力する。なお、この温度異常検出部１２が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１４０に該当する。なお、比較部１１および温度異常検出部１２は、異常判定手段に該当する。
【００４５】
表示部１３は、温度異常検出部１２からの情報（出力データ）を表示する。具体的には、表示部１３は、温度異常検出部１２から正常判定を行った旨の情報を受けたときにはその情報を表示し、一方、温度異常検出部１２から異常判定を行った旨の情報を受けたときにはその情報を表示する。なお、この表示部１３が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１４５に該当する。
【００４６】
［２．軸箱温度異常検出処理による異常検出結果の評価結果について］
次に、軸箱温度異常検出システム１００が実行する軸箱温度異常検出処理による異常検出結果を評価した結果について説明する。図３は同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例である。相対比較によって、通常であれば当該の軸箱の温度はこの程度であるという推定値を求め、その値を横軸にとり、縦軸には実際に測定した温度をプロットした。なお、このデータの母体は、「発明が解決しようとする課題」欄で示した図４のデータと同じものである。三角印で示されるのはＣ編成１６号車の第４番軸を山側で支持する軸箱の表面温度であり、丸印で示されるのはＣ編成３号車の第４番軸を山側で支持する軸箱の表面温度である。図３に示すように、外気温からの温度上昇値で生じていたばらつきが大変よく収束していることが示されている。したがって、この方法によって、軸箱の異常な温度上昇を精度良く検出することが可能となる。
【００４７】
［３．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱同士であれば、車両の走行条件（速度変化、走行時間など）や気象条件（天候や降雨量、風速、風向など）が同一であったと判断しても差し支えないことを着目し、同一列車に搭載される複数個の軸箱の温度を相対的に比較することにより、複数個の軸箱温度の中から異常に温度の高い軸箱を検出する。このことにより、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに軸箱に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出することができる。
【００４８】
（２）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、列車基準値計算部６が、互いに同一条件下におかれていたとの判断を、列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどったものとして行うので、軸箱の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００４９】
（３）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、同じ号車に搭載される軸箱同士を温度傾向が同一であると判断して分類するので、軸箱の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００５０】
（４）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、列車基準値計算部６が選択されたすべての表面温度値の代表値として中央値を計算するので、選択されたすべての表面温度値に含まれる、異常が発生している軸箱の表面温度値の影響を算出時に受けにくくすることができる。
【００５１】
（５）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、基準補正値計算部９が測定温度差の代表値として中央値を計算するので、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している軸箱の測定温度差の影響を算出時に受けにくくすることができる。
【００５２】
（６）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、機器温度センサ１が、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の各車両の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する。このことにより、線路近くに設置された機器温度センサ１の前を通過する列車の各車両に搭載されるすべての軸箱の表面温度を測定することができ、したがって、軸箱の表面温度を効率よく測定することができる。
【００５３】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の一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定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００５４】
（１）上記実施形態では、列車基準値計算部６が、選択されたすべての軸箱の表面温度値の代表値として中央値を計算するが、これには限られず、列車基準値計算部６が、選択されたすべての軸箱の表面温度値の代表値として平均値や最頻値を算出するようにしてもよい。
【００５５】
（２）上記実施形態では、基準補正値計算部９が、測定温度差の代表値として中央値を計算するが、これには限られず、基準補正値計算部９が、測定温度差の代表値として平均値や最頻値を算出するようにしてもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では、機器温度センサ１が、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定するが、これには限られず、列車の各車両に搭載されるすべての軸箱の近傍にそれぞれ取り付けるようにしてもよい。このように構成しても、列車に搭載されるすべての軸箱の表面温度値を測定することができる。
【００５７】
（４）上記実施形態では、本発明を軸箱に適用した例を挙げたが、これには限られず、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載されて走行時に発熱する部位に本発明を適用することが可能である。なお、このように走行時に発熱する部位としては、例えば、パンタグラフや、主変圧器、抵抗器、車輪、主電動機、歯車箱、ブレーキディスクなどが挙げられる。そして、機器温度センサ１が、これらすべての種別の発熱部位の表面温度値を測定するようにしてもよいし、これらの内の特定の種別の発熱部位の表面温度値を測定するようにしてもよい。
【００５８】
（５）上記実施形態では、温度異常検出部１２が、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、表面温度値と推定温度値との差が閾値よりも大きい場合に、その表面温度値に対応する軸箱が異常であると判定するが、これには限られず、温度異常検出部１２が、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、すべての表面温度値と推定温度値との差異を順に計算し、その計算結果を示す情報を出力し、出力された計算結果を表示部１３が表示するようにしてもよい。つまり、即刻異常として表示部１３に表示するほどでは無いにしても、少しばかり良くない（「差異」がある程度大きい）状態が続いた場合や頻発した場合には異常の予兆として表示するとしてもよい。また、出力された計算結果を記憶手段に記憶しておいて後日分析に用いてもよい。このように、表面温度値と推定温度値との差異を異常の度合いとしてアナログ的な評価値とすることもメンテナンスにとって効果的である。
【００５９】
（６）なお、上記（１）および（２）で挙げた代表値は中央値、平均値または最頻値といった定数としてもよいし、一つ以上のパラメータに依存する関数としてもよい。
【００６０】
具体的には、上記（１）で挙げた代表値については、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出してもよい。なお、第一条件および第二条件としては、列車内のすべての軸のうち号車、軸位または側をパラメータに選択することが挙げられる。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００６１】
また、上記（２）で挙げた代表値については、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出してもよい。なお、第一条件および第二条件としては、上述のように、列車内のすべての軸のうち号車、軸位または側をパラメータに選択することが挙げられる。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００６２】
一例を挙げると、単に測定温度差の中央値を求めるのではなく、「列車内の軸全体の中央値」と「列車内の各号車の一番前の軸全体の中央値」との差をパラメータとし、このパラメータと測定温度差の相関関数を求めて代表値（代表関数）として使用するといった具合である。なお、相関関数については１次関数に限らず多次関数としてもよいし、パラメータも一つとは限らず複数としてもよい。このように代表値を関数とすれば、軸箱異常をより精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…機器温度センサ、２…列車検出部、３…機器部位検出部、４…データ処理部、５…データ一時記憶部、６…列車基準値計算部、７…乖離計算部、８…データ蓄積部、９…基準補正値計算部、１０…推定温度値計算部、１１…比較部、１２…温度異常検出部、１３…表示部、１００…軸箱温度異常検出システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両など軌道上を走行する車両では、車輪を支持する軸の両端に、その軸を回転可能に支持する車軸軸受けがそれぞれ取り付けられている。この車軸軸受けとしては、潤滑油等の液体潤滑に依存する滑り軸受けや固体潤滑を利用した転がり軸受けがある。なお、このような車軸軸受けはそれを支持する構造を含めて一般的に軸箱とも呼ばれるため、以下の説明では軸箱と適宜表記する。
【０００３】
ところで、このような軸箱においては、走行時に高速で回転する軸を回転可能に支持するために多量の熱を発生させる。そして、発生した熱により車両走行時に軸箱の温度が異常上昇し、過熱および焼損等の事故が発生し得る。このため、このような軸箱の過熱および焼損等の発生を未然に防ぐために、様々な試みがなされている。
【０００４】
例えば、機器温度センサを用いて軸箱の温度を検出し、検出した温度が閾値を超えた場合に軸箱に異常が発生していると判定する手法があり、広く採用されている。
【０００５】
なお、このような手法において、軸箱の温度を検出する方法としては、車両に搭載されるすべての発熱部位の近傍にそれぞれ取り付ける方法や、センサを、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置し、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、上述のような手法では、軸箱の発熱量を正確には測定できないという問題がある。これは、たとえ軸箱の温度が高くても、必ずしも軸箱の発熱量が大きいとは限らないからである。つまり、実際には軸箱の発熱量が小さくても、外気温などの外的要因によって軸箱の温度が高くなっていれば、軸箱に異常が発生していなくても誤って軸箱に異常が発生していると判定してしまう場合があるからである。
【０００７】
そこで、物体の発熱量が物体の温度と周囲温度（外気温）との差を温度上昇として評価できることを利用して、軸箱の温度および外気温を測定し、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）を評価する手法が行われている。この手法では、例えば、外気温２０℃のときの機器温度４０℃と、外気温３０℃のときの機器温度５０℃とは同等の機器発熱とみなせることを利用するのである。この手法の一例を挙げると、特許文献２に記載の技術では、機器温度センサと外気温センサから得られた温度データから計算した「温度上昇」を評価して、軸箱の温度異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２８３２９８号公報（第９頁、図２）
【特許文献２】特開平１０−０６２２７１号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような手法では、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）にばらつきが大きいため、精度よく軸箱の異常を診断することができないという問題がある。図４は外気温に対する正常な軸箱温度の測定例である。例えば外気温１０℃のときに測定された軸箱温度は１２〜４５℃程度と幅３０℃以上の広い領域に分布してしまっている。なお、個別の部位の軸箱に限定したとしても、測定された軸箱温度が、幅２０℃程度の領域にばらつくため、この温度差よりも精度よく異常検出を行うことは困難であった。つまり、軸箱の温度と外気温との差異（温度上昇）を評価するだけでは、軸箱温度の異常を精度よく検出することができなかった。また、このような温度上昇のばらつきが、様々な走行パターン（速度変化、走行時間）や気象条件（降雨、風）の影響を受けて発生していることも明らかになった。
【００１０】
なお、このようなことは上述の軸箱に限られず、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、走行時に発熱する部位にも同様の問題が生じ得る。なお、このように走行時に発熱する部位としては、例えば、パンタグラフや、主変圧器、抵抗器、車輪、主電動機、歯車箱、ブレーキディスクなどが挙げられる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、鉄道車両などの軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る車両の発熱部位異常検出システム（１００：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時に発熱する部位（発熱部位）に異常が発生していることを検出するシステムである。
【００１３】
具体的には、温度測定手段（１）が、上述の発熱部位の表面温度値を測定する。また、列車基準値算出手段（６）が、温度測定手段によって測定された表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とする。また、測定温度差算出手段（７）が、列車基準値算出手段によって列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と列車基準値算出手段によって算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とする。さらに、基準補正値算出手段（９）が、測定温度差算出手段によって算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択する。なお、特定種別の具体例としては、車種や号車、軸位、搭載される側（海側、山側）が挙げられ、これらから一つまたは複数の種別に該当する発熱部位に対応する測定温度差を選択する。なお、車種とは車両の構造の種類を言う。そして、基準補正値算出手段が、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とする。また、推定温度値算出手段（１０）が、列車基準値算出手段によって算出された列車基準値と基準補正値算出手段によって算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする。そして、異常判定手段（１１，１２）が、温度測定手段によって測定されたすべての表面温度値と推定温度値算出手段によって算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定する。
【００１４】
このように構成された本発明の車両の発熱部位異常検出システムによれば、鉄道車両などの軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに発熱する部位に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出することができる。
【００１５】
なお、上述のような発熱部位が互いに同一条件下におかれていたとの判断については、発熱部位が搭載される列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどった場合に、発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することが考えられる（請求項２）。さらに、発熱部位が互いに車両の同一の側（海側、山側）に設置されていることを加えたもので発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することによってさらに精度が向上する（請求項３）。
【００１６】
このように構成すれば、上述の発熱部位の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００１７】
また、上述のような温度傾向が同一であることの判断については、搭載される車両が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することが考えられる（請求項４）。また、上述のような温度傾向が同一であることの判断については、軸位が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することが考えられる（請求項５）。
【００１８】
このように構成すれば、上述の発熱部位の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００１９】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、選択されたすべての表面温度値の中央値を算出することが考えられる（請求項６）。このように前記代表値として中央値を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２０】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出することが考えられる（請求項７）。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２１】
また、選択されたすべての測定温度差を代表する代表値として、選択されたすべての測定温度差の中央値を算出することが考えられる（請求項８）。このように前記代表値として中央値を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２２】
また、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出することが考えられる（請求項９）。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００２３】
ところで、上述の温度測定手段については、車両が走行する軌道が敷設された地上側に設置することも考えられる。具体的には、請求項１０ように、温度測定手段が、車両が走行する軌道が敷設された地上側に、車両の両側方それぞれに対応して配置され、車両の側方に臨む前記発熱部位の放射熱を検知することにより前記発熱部位の表面温度値を測定することが考えられる。このように構成された本発明の車両の発熱部位異常検出システムによれば、軌道近くに設置された温度測定手段の前を通過する車両に搭載されるすべての発熱部位の表面温度を測定することができ、したがって、発熱部位の表面温度を効率よく測定することができる。
【００２４】
なお、本発明は、請求項１１に記載の車両の発熱部位異常検出方法としても実現することができる。
【００２５】
なお、請求項１２に示すように、請求項１〜９の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおける列車基準値算出手段、測定温度差算出手段、基準補正値算出手段、推定温度値算出手段および異常判定手段は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。したがって、本発明は、プログラムの発明として実現できる。また、このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として本プログラムを記録しておき、ＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータに組み込んで用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】軸箱温度異常検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】軸箱温度異常検出処理を示すフローチャートである。
【図３】軸箱温度異常検出システムが同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例を示す説明図である。
【図４】従来の軸箱温度異常検出システムが同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
【００２８】
［１．軸箱温度異常検出システム１００の構成の説明］
図１に示す軸箱温度異常検出システム１００は、軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時に軸箱に異常が発生していることを検出するシステムである。
【００２９】
具体的には、図１に示すように、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００は、機器温度センサ１と、列車検出部２と、機器部位検出部３と、データ処理部４と、データ一時記憶部５と、列車基準値計算部６と、乖離計算部７と、データ蓄積部８と、基準補正値計算部９と、推定温度値計算部１０と、比較部１１と、温度異常検出部１２と、表示部１３と、を備えている。なお、軸箱温度異常検出システム１００は車両の発熱部位異常検出システムに該当する。
【００３０】
なお、軸箱温度異常検出システム１００は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成されるコンピュータを搭載しており、このうちのＣＰＵが、上述のデータ処理部４、列車基準値計算部６、乖離計算部７、基準補正値計算部９、推定温度値計算部１０、比較部１１および温度異常検出部１２として機能し、またＲＡＭが上述のデータ一時記憶部５およびデータ蓄積部８として機能する。
【００３１】
なお、ＣＰＵは、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶された制御プログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭは、プログラム格納領域とデータ記憶領域とを有している。プログラム格納領域には制御プログラムが格納され、データ記憶領域には制御プログラムの動作に必要なデータが格納されている。また、制御プログラムは、ＲＡＭ上にてワークメモリを作業領域とする形で動作する。
【００３２】
次に、軸箱温度異常検出システム１００が備える各構成について順に説明する。
【００３３】
機器温度センサ１は、線路（軌道）が敷設された地上側に、線路を走行する列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する。より具体的には、機器温度センサ１は、筐体の内部に赤外線放射温度計を内蔵する構成を有しており、赤外線放射温度計が、温度を有する物体が放射する赤外線の強さ（エネルギー量）を検知することにより、線路を通過する列車の各車両の床下の温度を、非接触で計測する。なお、この機器温度センサ１は、ＣＰＵからの指示に従って、予め設定された測定開始時刻となったら上述の測定を開始し（図２のＳ１０５）、予め設定された測定終了時刻となったら測定を終了する（図２のＳ１５５）。なお、機器温度センサ１は温度測定手段に該当する。
【００３４】
列車検出部２は、線路を通過する列車の編成番号を検出する。具体的には、編成の車体に貼り付けたＩＣカードに編成名が登録されていて、列車通過時に地上に設けられた図示しないアンテナによって情報を受信し、編成名を当該列車検出部２に読み込むようになっている。
【００３５】
機器部位検出部３は、車輪のフランジ部が近接すると信号を出力し、非接触で車輪の通過タイミングを精度良く検知可能である。なお、このような非接触での検出手法としては、例えば高周波誘導方式や光電方式が挙げられる。
【００３６】
データ処理部４は、機器温度センサ１からの出力信号、列車検出部２からの出力信号、機器部位検出部３からの出力信号に基づき各種演算を実行して、通過する列車の車種、軸箱が設置される号車番号、軸箱の軸位、および軸箱が設置される側が海側か山側の区別を判断し、その判断結果を列車基準値計算部６、乖離計算部７および比較部１１に出力する。また、データ処理部４は、データ一時記憶部５との間でデータのやり取りが可能であり、上述の判断結果をデータ一時記憶部５に出力して記憶させたり、データ一時記憶部５が記憶する各種データを読み出して列車基準値計算部６、乖離計算部７および比較部１１に出力したりする。
【００３７】
データ一時記憶部５は、データ処理部４による演算結果などの各種データを一時的に記憶するのに利用される。
【００３８】
列車基準値計算部６は、機器温度センサ１によって測定された軸箱の表面温度値を所定条件で一つ以上のグループに分類し、各グループに属するすべての軸箱の表面温度値の代表値としての中央値をグループごとに算出する。具体的には、まず、列車基準値計算部６は、機器温度センサ１によって測定された軸箱の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱の表面温度値を選択する。本実施形態では、互いに同一条件下におかれていたとの判断を、列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどったものとする。さらに同一条件下であることの精度をあげるために、発熱部位が互いに車両の同一の側（海側、山側）に設置されていることを判断に加えてもよい。次に、列車基準値計算部６は、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択して一つ以上のグループに分類する（グルーピング）。なお、本実施形態では、同じ号車に搭載される軸箱同士をそれぞれ温度傾向が同一であると判断して分類したグループとしている。これは、電気（発電）ブレーキと機械（摩擦）ブレーキの制御の違いによって軸箱の周辺温度に差が出てくるためである。または、軸位（各号車内で軸を前から数えた番号）が同じ軸箱同士をそれぞれ温度傾向が同一であるとして判断して分類してもよい。これは、例えば雨天の場合に各号車の１番前の軸が特に温度が下がりやすい傾向にあるためである。そして、列車基準値計算部６は、各グループに属するすべての表面温度値の中央値をそれぞれ計算し、計算した値を列車基準値とする。なお、上述の列車基準値計算部６が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１１０に該当する。また、列車基準値計算部６は、列車基準値算出手段に該当する。
【００３９】
乖離計算部７は、上述のグループごとに、グループに属するすべての表面温度値それぞれと列車基準値計算部６によって計算されたそのグループの列車基準値との乖離（差異）を計算し、計算した値を測定温度差とする。なお、この乖離計算部７が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１１５に該当する。また、乖離計算部７は、測定温度差算出手段に該当する。
【００４０】
データ蓄積部８は、乖離計算部７による計算結果を順次蓄積する。なお、このデータ蓄積部８が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１２０に該当する。
【００４１】
基準補正値計算部９は、乖離計算部７によって計算された測定温度差のうち一定期間中に機器温度センサ１によって測定された表面温度値から計算された測定温度差を選択してデータ蓄積部８から読み出し、その読み出したすべての測定温度差の代表値として中央値を計算し、計算した値を基準補正値とする。なお、この一定期間とは、一日以上の測定日を包含する期間に設定してもよいし、特定の測定日の測定開始から測定終了までの期間すべてまたは一部に設定してもよい。また、この一定期間をユーザの操作に基づき設定または変更するようにしてもよい。なお、上述の基準補正値計算部９が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１２５に該当する。また、基準補正値計算部９は、基準補正値算出手段に該当する。
【００４２】
推定温度値計算部１０は、列車基準値計算部６が計算した列車基準値と基準補正値計算部９が計算した基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする。なお、この推定温度値計算部１０が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１３０に該当する。また、推定温度値計算部１０は、推定温度値算出手段に該当する。
【００４３】
比較部１１は、一定期間中に機器温度センサ１によって測定されたすべての表面温度値と推定温度値とを順に比較する。なお、この比較部１１が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１３５に該当する。
【００４４】
温度異常検出部１２は、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、表面温度値と推定温度値との差が閾値よりも大きい場合に、その表面温度値に対応する軸箱が異常であると判定する。なお、上述の閾値については予め実験等により設定されることが考えられる。また、上述の閾値をユーザの操作に基づき設定または変更するようにしてもよい。また、温度異常検出部１２は、正常判定を行った場合にはその旨を示す情報を表示部１３に出力し、一方、異常判定を行った場合にはその旨を示す情報を表示部１３に出力する。なお、この温度異常検出部１２が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１４０に該当する。なお、比較部１１および温度異常検出部１２は、異常判定手段に該当する。
【００４５】
表示部１３は、温度異常検出部１２からの情報（出力データ）を表示する。具体的には、表示部１３は、温度異常検出部１２から正常判定を行った旨の情報を受けたときにはその情報を表示し、一方、温度異常検出部１２から異常判定を行った旨の情報を受けたときにはその情報を表示する。なお、この表示部１３が実行する処理内容は、図２の軸箱温度異常検出処理のＳ１４５に該当する。
【００４６】
［２．軸箱温度異常検出処理による異常検出結果の評価結果について］
次に、軸箱温度異常検出システム１００が実行する軸箱温度異常検出処理による異常検出結果を評価した結果について説明する。図３は同一列車内の軸箱温度を相対比較したデータの一例である。相対比較によって、通常であれば当該の軸箱の温度はこの程度であるという推定値を求め、その値を横軸にとり、縦軸には実際に測定した温度をプロットした。なお、このデータの母体は、「発明が解決しようとする課題」欄で示した図４のデータと同じものである。三角印で示されるのはＣ編成１６号車の第４番軸を山側で支持する軸箱の表面温度であり、丸印で示されるのはＣ編成３号車の第４番軸を山側で支持する軸箱の表面温度である。図３に示すように、外気温からの温度上昇値で生じていたばらつきが大変よく収束していることが示されている。したがって、この方法によって、軸箱の異常な温度上昇を精度良く検出することが可能となる。
【００４７】
［３．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、互いに同一条件下におかれていたと判断される軸箱同士であれば、車両の走行条件（速度変化、走行時間など）や気象条件（天候や降雨量、風速、風向など）が同一であったと判断しても差し支えないことを着目し、同一列車に搭載される複数個の軸箱の温度を相対的に比較することにより、複数個の軸箱温度の中から異常に温度の高い軸箱を検出する。このことにより、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載され、車両の走行時などに軸箱に異常が発生していることを、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、精度よく検出することができる。
【００４８】
（２）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、列車基準値計算部６が、互いに同一条件下におかれていたとの判断を、列車が同一、つまり車両が連結されて同じ気象条件で同じ走行軌跡をたどったものとして行うので、軸箱の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００４９】
（３）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、同じ号車に搭載される軸箱同士を温度傾向が同一であると判断して分類するので、軸箱の異常を、車両の走行条件や気象条件の影響を受けずに、さらに精度よく検出することができる。
【００５０】
（４）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、列車基準値計算部６が選択されたすべての表面温度値の代表値として中央値を計算するので、選択されたすべての表面温度値に含まれる、異常が発生している軸箱の表面温度値の影響を算出時に受けにくくすることができる。
【００５１】
（５）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、基準補正値計算部９が測定温度差の代表値として中央値を計算するので、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している軸箱の測定温度差の影響を算出時に受けにくくすることができる。
【００５２】
（６）また、本実施形態の軸箱温度異常検出システム１００によれば、機器温度センサ１が、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の各車両の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定する。このことにより、線路近くに設置された機器温度センサ１の前を通過する列車の各車両に搭載されるすべての軸箱の表面温度を測定することができ、したがって、軸箱の表面温度を効率よく測定することができる。
【００５３】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の一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定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００５４】
（１）上記実施形態では、列車基準値計算部６が、選択されたすべての軸箱の表面温度値の代表値として中央値を計算するが、これには限られず、列車基準値計算部６が、選択されたすべての軸箱の表面温度値の代表値として平均値や最頻値を算出するようにしてもよい。
【００５５】
（２）上記実施形態では、基準補正値計算部９が、測定温度差の代表値として中央値を計算するが、これには限られず、基準補正値計算部９が、測定温度差の代表値として平均値や最頻値を算出するようにしてもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では、機器温度センサ１が、線路（軌道）が敷設された地上側に、列車の両側方それぞれに対応して配置され、列車の側方に臨む発熱部位としての軸箱の放射熱を検知して軸箱の温度値を測定するが、これには限られず、列車の各車両に搭載されるすべての軸箱の近傍にそれぞれ取り付けるようにしてもよい。このように構成しても、列車に搭載されるすべての軸箱の表面温度値を測定することができる。
【００５７】
（４）上記実施形態では、本発明を軸箱に適用した例を挙げたが、これには限られず、鉄道車両など軌道上を走行する車両に搭載されて走行時に発熱する部位に本発明を適用することが可能である。なお、このように走行時に発熱する部位としては、例えば、パンタグラフや、主変圧器、抵抗器、車輪、主電動機、歯車箱、ブレーキディスクなどが挙げられる。そして、機器温度センサ１が、これらすべての種別の発熱部位の表面温度値を測定するようにしてもよいし、これらの内の特定の種別の発熱部位の表面温度値を測定するようにしてもよい。
【００５８】
（５）上記実施形態では、温度異常検出部１２が、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、表面温度値と推定温度値との差が閾値よりも大きい場合に、その表面温度値に対応する軸箱が異常であると判定するが、これには限られず、温度異常検出部１２が、比較部１１による表面温度値と推定温度値との比較結果に基づき、すべての表面温度値と推定温度値との差異を順に計算し、その計算結果を示す情報を出力し、出力された計算結果を表示部１３が表示するようにしてもよい。つまり、即刻異常として表示部１３に表示するほどでは無いにしても、少しばかり良くない（「差異」がある程度大きい）状態が続いた場合や頻発した場合には異常の予兆として表示するとしてもよい。また、出力された計算結果を記憶手段に記憶しておいて後日分析に用いてもよい。このように、表面温度値と推定温度値との差異を異常の度合いとしてアナログ的な評価値とすることもメンテナンスにとって効果的である。
【００５９】
（６）なお、上記（１）および（２）で挙げた代表値は中央値、平均値または最頻値といった定数としてもよいし、一つ以上のパラメータに依存する関数としてもよい。
【００６０】
具体的には、上記（１）で挙げた代表値については、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出してもよい。なお、第一条件および第二条件としては、列車内のすべての軸のうち号車、軸位または側をパラメータに選択することが挙げられる。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される表面温度値に含まれる、異常が発生している発熱部位の表面温度値の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００６１】
また、上記（２）で挙げた代表値については、選択されたすべての表面温度値を代表する代表値として、同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出してもよい。なお、第一条件および第二条件としては、上述のように、列車内のすべての軸のうち号車、軸位または側をパラメータに選択することが挙げられる。このように前記代表値として関数を算出すれば、選択される測定温度差に含まれる、異常が発生している発熱部位の測定温度差の影響を代表値の算出時に受けにくくすることができる。
【００６２】
一例を挙げると、単に測定温度差の中央値を求めるのではなく、「列車内の軸全体の中央値」と「列車内の各号車の一番前の軸全体の中央値」との差をパラメータとし、このパラメータと測定温度差の相関関数を求めて代表値（代表関数）として使用するといった具合である。なお、相関関数については１次関数に限らず多次関数としてもよいし、パラメータも一つとは限らず複数としてもよい。このように代表値を関数とすれば、軸箱異常をより精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…機器温度センサ、２…列車検出部、３…機器部位検出部、４…データ処理部、５…データ一時記憶部、６…列車基準値計算部、７…乖離計算部、８…データ蓄積部、９…基準補正値計算部、１０…推定温度値計算部、１１…比較部、１２…温度異常検出部、１３…表示部、１００…軸箱温度異常検出システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する車両に搭載され、前記車両の走行時に発熱する部位である発熱部位に異常が発生していることを検出する車両の発熱部位異常検出システムであって、
前記発熱部位の表面温度値を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段によって測定された表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とする列車基準値算出手段と、
前記列車基準値算出手段によって前記列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と前記列車基準値算出手段によって算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とする測定温度差算出手段と、
前記測定温度差算出手段によって算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択し、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とする基準補正値算出手段と、
前記列車基準値算出手段によって算出された列車基準値と前記基準補正値算出手段によって算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする推定温度値算出手段と、
前記温度測定手段によって測定されたすべての表面温度値と前記推定温度値算出手段によって算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記発熱部位が搭載される列車が同一である場合に、前記発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記発熱部位が搭載される列車が同一であり且つ同一の側に設置される場合に、前記発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
搭載される車両が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
軸位が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記列車基準値算出手段は、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値を代表する代表値として、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値の中央値を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記列車基準値算出手段は、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値を代表する代表値として、当該列車基準値算出手段が同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、当該列車基準値算出手段が同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記基準補正値算出手段は、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差を代表する代表値として、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差の中央値を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記基準補正値算出手段は、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差を代表する代表値として、当該基準補正値算出手段が同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、当該基準補正値算出手段が同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記温度測定手段は、前記車両が走行する軌道が敷設された地上側に、前記車両の両側方それぞれに対応して配置され、前記車両の側方に臨む前記発熱部位の放射熱を検知することにより前記発熱部位の表面温度値を測定すること
を特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項１１】
軌道上を走行する車両に搭載され、前記車両の走行時に発熱する部位に異常が発生していることを検出する車両の発熱部位異常検出方法であって、
測定された前記発熱部位の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とし、
前記列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とし、
算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択し、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とし、
算出された列車基準値と算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とし、
測定されたすべての表面温度値と算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定すること
を特徴とする車両の発熱部位異常検出方法。
【請求項１２】
請求項１〜９何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおける列車基準値算出手段、測定温度差算出手段、基準補正値算出手段、推定温度値算出手段および異常判定手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１】
軌道上を走行する車両に搭載され、前記車両の走行時に発熱する部位である発熱部位に異常が発生していることを検出する車両の発熱部位異常検出システムであって、
前記発熱部位の表面温度値を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段によって測定された表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とする列車基準値算出手段と、
前記列車基準値算出手段によって前記列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と前記列車基準値算出手段によって算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とする測定温度差算出手段と、
前記測定温度差算出手段によって算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択し、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とする基準補正値算出手段と、
前記列車基準値算出手段によって算出された列車基準値と前記基準補正値算出手段によって算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とする推定温度値算出手段と、
前記温度測定手段によって測定されたすべての表面温度値と前記推定温度値算出手段によって算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記発熱部位が搭載される列車が同一である場合に、前記発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記発熱部位が搭載される列車が同一であり且つ同一の側に設置される場合に、前記発熱部位が互いに同一条件下におかれていたと判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
搭載される車両が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
軸位が同一である発熱部位同士を温度傾向が同一であると判断することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記列車基準値算出手段は、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値を代表する代表値として、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値の中央値を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記列車基準値算出手段は、当該列車基準値算出手段が選択したすべての表面温度値を代表する代表値として、当該列車基準値算出手段が同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値と、当該列車基準値算出手段が同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した発熱部位の表面温度値の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと表面温度値との相関関数を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記基準補正値算出手段は、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差を代表する代表値として、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差の中央値を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記基準補正値算出手段は、当該基準補正値算出手段が選択したすべての測定温度差を代表する代表値として、当該基準補正値算出手段が同一列車内から所定の第一条件に基づき選択した測定温度差の中央値と、当該基準補正値算出手段が同一列車内から所定の第二条件に基づき選択した測定温度差の中央値との差をパラメータとし、そのパラメータと測定温度差との相関関数を算出することを特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおいて、
前記温度測定手段は、前記車両が走行する軌道が敷設された地上側に、前記車両の両側方それぞれに対応して配置され、前記車両の側方に臨む前記発熱部位の放射熱を検知することにより前記発熱部位の表面温度値を測定すること
を特徴とする車両の発熱部位異常検出システム。
【請求項１１】
軌道上を走行する車両に搭載され、前記車両の走行時に発熱する部位に異常が発生していることを検出する車両の発熱部位異常検出方法であって、
測定された前記発熱部位の表面温度値から、互いに同一条件下におかれていたと判断される発熱部位の表面温度値を選択し、その選択されたすべての表面温度値からその温度傾向が同一である表面温度値をさらに選択し、その選択されたすべての表面温度値を代表する代表値を算出し、算出された値を列車基準値とし、
前記列車基準値を算出する際に選択されたすべての表面温度値と算出された列車基準値との差異をそれぞれ算出し、算出された値を測定温度差とし、
算出されたすべての測定温度差のうち特定種別の発熱部位に対応する測定温度差を選択し、その選択されたすべての測定温度差を代表する代表値を算出し、算出された値を基準補正値とし、
算出された列車基準値と算出された基準補正値とを加算し、算出された値を推定温度値とし、
測定されたすべての表面温度値と算出された推定温度値とを順に比較し、その比較結果に基づきその表面温度値に対応する発熱部位に異常が発生しているか否かを判定すること
を特徴とする車両の発熱部位異常検出方法。
【請求項１２】
請求項１〜９何れかに記載の車両の発熱部位異常検出システムにおける列車基準値算出手段、測定温度差算出手段、基準補正値算出手段、推定温度値算出手段および異常判定手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７９７０６（Ｐ２０１０−１７９７０６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８１７（Ｐ２００９−２２８１７）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
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