車両の監視装置及びこれを用いた車両の監視システム
【課題】鉄道車両等の車両の異常事態をより適切に検知する。
【解決手段】速度演算部１１及び加減速度演算部１２は、速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、鉄道車両の挙動として、鉄道車両の速度及び加速度を検出する。異常検知処理部１５は、速度演算部１１及び加減速度演算部１２により検出された速度及び加速度と鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号［Ａ］，［Ｂ］とに基づいて、速度演算部１１及び加減速度演算部１２により検出された速度及び加速度が、鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号［Ａ］，［Ｂ］に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【解決手段】速度演算部１１及び加減速度演算部１２は、速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、鉄道車両の挙動として、鉄道車両の速度及び加速度を検出する。異常検知処理部１５は、速度演算部１１及び加減速度演算部１２により検出された速度及び加速度と鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号［Ａ］，［Ｂ］とに基づいて、速度演算部１１及び加減速度演算部１２により検出された速度及び加速度が、鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号［Ａ］，［Ｂ］に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両等の車両の監視装置及びこれを用いた車両の監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、鉄道車両等の交通機関の運転状況を監視する運転状況監視システムとして、前記交通機関を運転するときに要求される運転条件とこの交通機関の現在の運転状況とを比較する運転状況比較手段と、前記運転状況比較手段の比較結果に基づいて、前記交通機関の現在の運転状況の妥当性を判定する運転状況判定手段と、を備える運転状況監視システムが、開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献１には、設備機器の操作状況を監視する操作状況監視システムとして、前記設備機器を操作するときに要求される操作条件とこの設備機器の現在の操作状況とを比較する操作状況比較手段と、前記操作状況比較手段の比較結果に基づいて前記設備機器の現在の操作状況の妥当性を判定する操作状況判定手段と、を備える操作状況監視システムも、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の運転状況監視システムでは、交通機関を運転するときに要求される運転条件とこの交通機関の現在の運転状況とを比較し、その比較結果に基づいて交通機関の現在の運転状況の妥当性を判定している。したがって、前記従来の運転状況監視システムでは、予め定められた当初の運転条件とは異なる運転条件に応じた運転操作を運転者が意図して行っても、当該交通機関の現在の運転状況が当初の運転条件に従った運転状況のまま継続してしまうような異常事態（例えば、運転者が危険回避等のために急減速操作を行っても、交通機関が減速することなく、その操作前の速度を維持してしまうような異常事態）を、検知することができなかった。
【０００６】
また、前記従来の操作状況監視システムでは、設備機器を操作するときに要求される操作条件とこの設備機器の現在の操作状況とを比較し、その比較結果に基づいて設備機器の現在の操作状況の妥当性を判定している。したがって、この設備機器が鉄道車両等である場合において、操作者が予め定められた操作条件に従う操作をしていれば、鉄道車両等の車両がその操作条件に従わない挙動を行うような異常事態（例えば、運転者が予め定められた通りに減速操作をしているにも拘わらず、当該車両が加速してしまうような異常事態）を、検知することはできなかった。
【０００７】
このように、従来の運転状況監視システムや操作状況監視システムでは、鉄道車両等の車両の異常事態を適切に検知することはできなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、鉄道車両等の車両の異常事態をより適切に検知することができる車両の監視装置、及び、これを用いた車両の監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による車両監視装置は、車両の挙動を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する異常検知処理手段と、を備えたものである。
【００１０】
この第１の態様では、異常検知処理手段が、前記検出手段により検出された車両の挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する。したがって、この第１の態様によれば、正常であれば運転操作部の操作状態からは生じ得ない車両の異常挙動によって、車両の異常を検知することができるため、前述した従来の監視システムでは検知し得なかった車両の異常事態を、適切に検知することができる。
【００１１】
第２の態様による車両の監視装置は、前記第１の態様において、前記挙動が、前記車両の加減速度、あるいは、前記車両の加減速度及び速度であるものである。この第２の態様は、車両の挙動の具体例を挙げたものである。
【００１２】
第３の態様による車両の監視装置は、前記第１又は第２の態様において、前記車両が鉄道車両であり、前記運転操作部が、前記運転操作信号としてノッチ信号を発生するマスコンを含むものである。この第３の態様は、前記車両として、鉄道車両の例を挙げたものである。もっとも、前記第１及び第２の態様では、前記車両は、鉄道車両に限定されるものではなく、例えば、道路を走行する自動車等でもよい。
【００１３】
第４の態様による車両の監視装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生するものである。
【００１４】
この第４の態様によれば、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生するので、信号ノイズ等による誤検知を防止することができるため、好ましい。もっとも、前記第１乃至第３の態様では、前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に瞬間的に該当する場合にも前記異常検知信号を発生してもよい。
【００１５】
第５の態様による車両の監視装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記異常検知信号に応答して、当該異常検知信号発生時及び／又は当該異常検知信号の発生前後に渡る所定期間の、前記車両の各部の状態を示す情報を記録する記録手段を、備えたものである。
【００１６】
この第５の態様によれば、前記記録手段を備えているので、前記記録手段により記録された情報を用いることで、異常の発生原因の究明が容易になる。
【００１７】
第６の態様による車両の監視システムは、前記第１乃至第５のいずれかの態様による車両の監視装置と、前記異常検知信号に応答して前記車両の運転者に警報を発する警報手段と、を備えたものである。
【００１８】
この第６の態様によれば、前記警報手段を備えているので、運転者は異常状態に応じて適切に対処することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鉄道車両等の車両の異常事態をより適切に検知することができる車両の監視装置、及び、これを用いた車両の監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態による監視装置及びこれと共に鉄道車両に搭載された関連要素を模式的に示す概略ブロック図である。
【図２】図１中の監視装置を模式的に示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による車両の監視装置及び車両の監視システムについて、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態による車両の監視装置１及びこれと共に鉄道車両（図示せず）に搭載された関連要素２〜１０を模式的に示す概略ブロック図である。
【００２３】
前記鉄道車両には、本実施の形態による監視装置１の他、マスコン２と、予備ブレーキ用操作スイッチ３と、当該鉄道車両が走行するための動力を発生する駆動モータ４と、エアブレーキ等の主ブレーキ５と、予備ブレーキ６と、モータ制御部７と、ブレーキ制御部８と、速度パルス信号発生部９と、警報部１０とが搭載されている。
【００２４】
本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３が、運転操作信号を発生する運転操作部を構成している。
【００２５】
マスコン２は、主幹制御器とも呼ばれ、前記鉄道車両の運転台に設置されている。マスコン２は、当該鉄道車両の走行に関する力行（アクセル）、ブレーキ及びニュートラル等の運転操作信号を発生するための主ハンドルのノッチ位置を有している。本実施の形態では、図面には示していないが、マスコン２は、Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢの各ノッチ位置を有し、主ハンドルが各ノッチ位置に位置しているときに、運転操作信号として、対応するノッチ信号を出力する。マスコン２は、Ｐ１〜Ｐ６のノッチ位置では、力行に相当するノッチ信号を発生し、Ｐ１〜Ｐ６の順に力行の度合いが高くなるノッチ信号を発生する。マスコン２は、Ｂ１〜Ｂ７のノッチ位置では、ブレーキに相当するノッチ信号を発生し、Ｂ１〜Ｂ７の順にブレーキの度合いが高くなるノッチ信号を発生する。マスコン２は、ＥＢのノッチ位置では、ブレーキ力の大きい緊急ブレーキに相当するノッチ信号を発生する。マスコン２は、Ｎのノッチ位置では、アクセルもブレーキも作動させない中立に相当するノッチ信号を発生する。なお、以下の説明では、各ノッチ位置のノッチ信号も、対応するノッチ位置と同じ符号を付して説明する。図１では、マスコン２が発生するノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢを、操作信号［Ａ］と総称している。
【００２６】
予備ブレーキ用操作スイッチ３は、マスコン２とは別に前記鉄道車両の運転台付近に設置され、予備ブレーキ６をオンオフさせる運転操作信号を発生する。予備ブレーキ６は、マスコン２の各ノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢに応じて作動する主ブレーキ５とは別個に設けられている。図１では、この運転操作信号を操作信号［Ｂ］と称している。以下の説明では、操作信号［Ｂ］のうち、予備ブレーキ６をオンさせる信号を「オン信号」、予備ブレーキ６をオフさせる信号を「オフ信号」と呼ぶ。
【００２７】
なお、図面には示していないが、前記鉄道車両には、非常時に操作する非常操作部が設けられている。この非常操作部を操作することで、パンタグラフを下げることにより当該鉄道車両に対する電力供給を遮断したり、当該鉄道車両に対する電力供給部を電気的に短絡させて過電流遮断器を作動させて主電源回路を遮断したりすることができるようになっている。
【００２８】
駆動モータ４は、モータ制御部７による制御下で、当該鉄道車両の走行に関する駆動力を発生する。主ブレーキ５は、ブレーキ制御部８による制御下で、当該鉄道車両の走行に関する制動力を発生する。予備ブレーキ６は、保安ブレーキであり、直通予備ブレーキと呼ばれる場合もある。予備ブレーキ６は、主ブレーキ５とは別系統で、予備ブレーキ用操作スイッチ３からオン信号を受けて作動して、当該鉄道車両の走行に関する強力な制動力を発生する。
【００２９】
図１では、駆動モータ４、主ブレーキ５及び予備ブレーキ６をそれぞれ１つしか示していないが、実際には、それぞれ当該鉄道車両に複数搭載される。また、図１では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３をそれぞれ１つしか示していないが、実際には、それぞれ上り用の運転台と下り用の運転台に１つずつ搭載される。
【００３０】
モータ制御部７は、マスコン２からの操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６を受けているときに、駆動モータ４が当該ノッチ信号に応じた駆動力を発生する（力行動作を行う）ように、モータ制御信号［Ｃ］を駆動モータ４に供給する。また、モータ制御部７は、操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７を受けているときに、駆動モータ４が回生動作を行うように、モータ制御信号［Ｃ］を駆動モータ４に供給する。
【００３１】
また、モータ制御部７は、公知の自己診断機能を有し、駆動モータ４が異常である（これは、例えば、駆動モータ４に流れる電流量等に基づいて検知し得る。）か否か及びモータ制御部７が異常である（これは、ソフトウエアやハードウエアによるウォッチドックタイマー等により検知し得る。）か否かを診断し、駆動モータ４やモータ制御部７に異常がある場合に、その異常を示すモータ制御異常検知信号［Ｆ］を発生し、このモータ制御異常検知信号［Ｆ］を監視装置１に供給する。
【００３２】
さらに、モータ制御部７は、駆動モータ４が力行及び回生のいずれの動作を行っているかを示す状態信号［Ｅ］を発生し、この状態信号［Ｅ］を監視装置１に供給する。
【００３３】
ブレーキ制御部８は、マスコン２からの操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢを受けているときに、主ブレーキ５が当該ノッチ信号に応じた制動力を発生するように、ブレーキ制御信号［Ｄ］を主ブレーキ５に供給する。
【００３４】
また、ブレーキ制御部８は、公知の自己診断機能を有し、主ブレーキ５が異常である（これは、例えば、主ブレーキに設けられている空気圧センサ等の信号に基づいて検知し得る。）か否か及びブレーキ制御部８が異常である（これは、ソフトウエアやハードウエアによるウォッチドックタイマー等により検知し得る。）か否かを診断し、主ブレーキ５やブレーキ制御部８に異常がある場合に、その異常を示すブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を発生し、このブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を監視装置１に供給する。
【００３５】
さらに、ブレーキ制御部８は、自身がマスコン２からノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けたと認識しているかを示す状態信号［Ｇ］を発生し、この状態信号［Ｇ］を監視装置１に供給する。
【００３６】
速度パルス信号発生部９は、当該鉄道車両の車輪の回転に比例した周期のパルス信号（速度パルス信号［Ｊ］）を発生する公知の発生器である。この速度パルス信号［Ｊ］は、監視装置１に供給される。
【００３７】
警報部１０は、監視装置１から供給される警報指令信号［Ｋ］に応答して、運転者に警報を発する。この警報は、視覚的な表示による警報及び音声による警報の両方でもよいし、いずれか一方のみでもよい。この警報部１０としては、当該鉄道車両の運転台に設けられている表示部やスピーカーを用いてもよいし、既存の表示部やスピーカーとは別に警報専用の表示部やブザー等を設けてもよい。本発明の一実施の形態による車両の監視システムは、監視装置１と警報部１０とによって構成されている。
【００３８】
なお、当該鉄道車両の運転者は、警報部１０からの警報に応じて、前記非常操作部を操作するなどの対処を行うことができる。
【００３９】
図２は、図１中の監視装置１を模式的に示す概略ブロック図である。本実施の形態による監視装置１は、速度演算部１１と、加減速度演算部１２と、操作信号判定部１３と、状態信号判定部１４と、異常検知処理部１５と、警報指令信号出力部１６と、情報記録部１７と、異常検知信号判定部１８とを備えている。なお、これらの各要素は、ハードウエアにより実現してもよいし、ＣＰＵ等を用いてソフトウエアにより実現してもよい。
【００４０】
速度演算部１１は、速度パルス信号発生部９からの速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、当該鉄道車両の走行速度を演算する。速度演算部１１は、速度パルス信号発生部９と共に、当該鉄道車両の挙動としての当該鉄道車両の速度（走行速度）を検出する速度検出手段を構成している。加減速度演算部１２は、速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、当該鉄道車両の加減速度を演算する。加減速度演算部１２は、速度パルス信号発生部９と共に、当該鉄道車両の挙動としての当該鉄道車両の走行の加減速度を検出する加減速度検出手段を構成している。なお、前記速度検出手段や加減速度検出手段は、例えばＧＰＳや速度パルス＋ＧＰＳなど、速度パルス信号発生部９を用いた構成に限らない。本実施の形態では、速度パルス信号発生部９、速度演算部１１及び加減速度演算部１２が、当該鉄道車両の挙動を検出する検出手段を構成している。このように、本実施の形態では、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度及び速度の両方を検出している。もっとも、本発明では、後述するように、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度のみを検出してもよい。
【００４１】
操作信号判定部１３は、マスコン２から得られている操作信号［Ａ］がノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢにいずれであるか、及び、予備ブレーキ用操作スイッチ３から得られている操作信号［Ｂ］がオン信号及びオフ信号のいずれであるかを、判定する。
【００４２】
異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）と当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３からの操作信号［Ａ］，［Ｂ］、すなわち、本実施の形態では、操作信号判定部１３の判定結果）とに基づいて、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）が、当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、操作信号［Ａ］，［Ｂ］）に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【００４３】
本実施の形態では、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に所定時間（例えば、数秒）継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生する。この所定時間は、例えば５秒とすることができるが、他の値に適宜変更してもよい。なお、この所定時間は、後述する全ての個別異常挙動条件について同一であってもよいし、各個別異常挙動条件毎に適宜設定してもよい。また、前記所定時間は、適宜変更して設定し得るようにしておくことが好ましい。なお、本発明では、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に瞬間的に該当する場合にも前記異常検知信号を発生してもよい。
【００４４】
前記異常挙動条件として、例えば、以下に説明する第１乃至第１４の個別異常挙動条件のオアとして設定することができ、下記第１乃至第１４の個別異常挙動条件のいずれかに該当した場合に、前記異常挙動条件に該当するものとすることができる。なお、以下の説明において、加減速度が正である場合には速度が増加していく加速度を意味し、加減速度が負である場合には速度が低下していく減速度を意味する。
【００４５】
第１の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６のいずれかが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオン信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ１ km/h/sよりも大きいという条件、である。ここで、値ａ１は、例えば０．０とすることができるが、０．５などの他の値に適宜変更してもよい。
【００４６】
第２の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ１が得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ２ km/h未満であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ２ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ２は例えば２．５とし、値ａ２は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４７】
第３の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ２が得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ３ km/h未満であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ３ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ３は例えば１４．０とし、値ａ３は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４８】
第４の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ３〜Ｐ６のいずれかが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ４ km/h以上であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ４ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ４は例えば１４．０とし、値ａ４は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４９】
第５の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ１が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ５ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ５ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ５は例えば０．０とし、値ａ５は例えば０．３とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５０】
第６の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ２が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ６ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ６ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ６は例えば０．０とし、値ａ６は例えば０．６とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５１】
第７の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ３が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ７ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ７ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ７は例えば０．０とし、値ａ７は例えば０．８とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５２】
第８の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ４が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ８ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ８ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ８は例えば０．０とし、値ａ８は例えば１．１とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５３】
第９の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ５が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ９ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ９ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ９は例えば０．０とし、値ａ９は例えば１．４とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５４】
第１０の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ６が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１０ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１０ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１０は例えば０．０とし、値ａ１０は例えば１．７とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５５】
第１１の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ７が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１１ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１１ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１１は例えば０．０とし、値ａ１１は例えば２．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５６】
第１２の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号ＥＢが得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１２ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１２ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１２は例えば０．０とし、値ａ１２は例えば２．９とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５７】
第１３の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｎが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ１３ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ａ１３は例えば２．２とすることができるが、この値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５８】
第１４の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｎが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１４ km/h/s以下であるという条件、である。ここで、値ａ１４は例えば４．８とすることができるが、この値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５９】
なお、各個別異常挙動条件における速度や加速度の値は、適宜変更して設定し得るようにしておくことが好ましい。
【００６０】
前記異常挙動条件は、この例に限定されるものではない。例えば、前記第１乃至第１４の個別異常挙動条件のうち、第１、第１３及び第１４の個別異常挙動条件のみを採用し、これら３つの個別異常挙動条件のオアを前記異常挙動条件としてもよい。この場合、これらの個別異常挙動条件には当該鉄道車両の速度の条件が含まれていないので、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度のみを検出してもよい。
【００６１】
また、前記個別異常挙動条件では、当該鉄道車両の走行地点の勾配等の要因で場合分けがされていない。しかしながら、前記例における１つの個別異常挙動条件を、当該鉄道車両の走行地点が平坦であるか上り勾配であるか下り勾配であるかに応じて（各走行地点の勾配状況は既知であるので、走行地点（具体的にはキロ程等）に応じて）、場合分けしてもよい。
【００６２】
本実施の形態では、いずれの個別異常挙動条件に該当したかの情報を情報記録部１７が記録し得るように、異常検知処理部１５は、異常検知信号［Ｌ］として、いずれの個別異常挙動条件に該当したにより異なる種類の異常検知信号を出力するようになっている。もっとも、情報記録部１７はいずれの個別異常挙動条件に該当したかの情報を必ずしも記録する必要はなく、その場合には、異常検知処理部１５は、いずれの個別異常挙動条件に該当したかに拘わらず、異常検知信号［Ｌ］として１種類の異常検知信号を出力してもよい。
【００６３】
警報指令信号出力部１６は、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して、警報指令信号［Ｋ］として、異常挙動の旨の警報を警報部１０（図１参照）に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、異常挙動の旨の警報を発生する。
【００６４】
異常検知信号判定部１８は、モータ制御部７からモータ制御異常検知信号［Ｆ］が得られているか否か、及び、ブレーキ制御部８からブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］が得られている否かを、判定する。
【００６５】
本実施の形態では、警報指令信号出力部１６は、異常検知信号判定部１８の判定結果に従って、モータ制御部７からモータ制御異常検知信号［Ｆ］が得られている場合には、警報指令信号［Ｋ］として、モータ制御異常の旨の警報を警報部１０に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、モータ制御異常の旨の警報を発生する。また、警報指令信号出力部１６は、異常検知信号判定部１８の判定結果に従って、ブレーキ制御部８からブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］が得られている場合には、警報指令信号［Ｋ］として、ブレーキ制御異常の旨の警報を警報部１０に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、ブレーキ制御異常の旨の警報を発生する。
【００６６】
状態信号判定部１４は、モータ制御部７から得られている状態信号［Ｅ］が力行及び回生のいずれを示しているか、及び、ブレーキ制御部８からの状態信号［Ｇ］はブレーキ制御部８がノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けていると認識していることを示しているかを、判定する。
【００６７】
情報記録部１７は、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して、当該異常検知信号［Ｌ］発生時及び／又は当該異常検知信号［Ｌ］の発生前後に渡る所定期間の、当該鉄道車両の各部の状態を示す情報を、記録媒体（図示せず）に記録する。
【００６８】
具体的には、例えば、情報記録部１７は、異常検知信号［Ｌ］発生時の情報として、その発生時刻、当該鉄道車両の編成構成、当該鉄道車両の列車番号、後方駅名、駅間キロ程、操作信号［Ａ］として得られているノッチ信号の種類、当該鉄道車両の速度、当該鉄道車両の加減速度、各部の電圧、各部の空気圧、該当した個別異常挙動条件の種別を記録する。また、例えば、情報記録部１７は、異常検知信号［Ｌ］の発生前後に渡る所定期間（例えば、発生３分前から発生３分後に渡る６分間）における、所定サンプリング周期（例えば、５００ｍｓｅｃ）毎の各サンプリング時での、サンプリング時刻、操作信号［Ａ］として得られているノッチ信号の種類、操作信号［Ｂ］がオン信号及びオフ信号のいずれであるか、当該鉄道車両の速度、当該鉄道車両の加減速度、状態信号判定部１４による判定結果（状態信号［Ｅ］が力行及び回生のいずれを示しているか、及び、ブレーキ制御部８からの状態信号［Ｇ］はブレーキ制御部８がノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けていると認識していることを示しているか）を、記録する。
【００６９】
本実施の形態では、前述したように、異常検知処理部１５が、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）と当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３からの操作信号［Ａ］，［Ｂ］、すなわち、本実施の形態では、操作信号判定部１３の判定結果）とに基づいて、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）が、当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、操作信号［Ａ］，［Ｂ］）に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【００７０】
したがって、本実施の形態によれば、正常であればマスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３の操作状態からは生じ得ない当該鉄道車両の異常挙動によって、当該鉄道車両の異常を検知することができるため、前述した従来の監視システムでは検知し得なかった車両の異常事態を、適切に検知することができる。
【００７１】
ところで、本実施の形態では、前述したように、モータ制御部７が自己診断機能を有し、駆動モータ４やモータ制御部７に異常がある場合に、その異常を示すモータ制御異常検知信号［Ｆ］を発生する。また、本実施の形態では、前述したように、ブレーキ制御部８が自己診断機能を有し、主ブレーキ５やブレーキ制御部８に異常がある場合に、その異常を示すブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を発生する。したがって、モータ制御部７の自己診断機能やブレーキ制御部８の自己診断機能によっても、当該鉄道車両の異常状態を検知することができるので、好ましい。
【００７２】
本実施の形態と異なり、モータ制御部７の自己診断機能やブレーキ制御部８の自己診断機能のみによって当該鉄道車両の異常状態を検知することとし、異常検知処理部１５を取り除いてしまえば、モータ制御部７やブレーキ制御部８の自己診断機能が損なわれたり、異常検知信号［Ｆ］，［Ｈ］を伝送する伝送路が断線したりしてしまうと、モータ制御部７のモータ制御動作や駆動モータ４に異常が発生したりブレーキ制御部８のブレーキ制御動作や主ブレーキ５に異常が発生したりして、当該鉄道車両が異常挙動をしても、その異常状態を全く検知し得ない。
【００７３】
これに対し、本実施の形態では、異常検知処理部１５を備えているので、モータ制御部７やブレーキ制御部８の自己診断機能が損なわれたり、異常検知信号［Ｆ］，［Ｈ］を伝送する伝送路が断線したりしてしまっても、正常であればマスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３の操作状態からは生じ得ない当該鉄道車両の異常挙動によって、当該鉄道車両の異常を検知することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、前述したように、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に所定時間（例えば、数秒）継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生する。したがって、本実施の形態によれば、信号ノイズ等による誤検知を防止することができるため、好ましい。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、前述したように、情報記録部１７によって、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して前記情報を記録する。したがって、本実施の形態によれば、この情報を用いることで、異常の発生原因の究明が容易になる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、前記情報記録部１７は必ずしも設けなくてもよい。また、モータ制御部７やブレーキ制御部８は、必ずしも自己診断機能を有していなくてもよい。さらに、本発明は、モータ制御の鉄道車両に限らず、エンジン制御の気動車等の他の鉄道車両や、道路を走行する自動車等の鉄道車両以外の種々の車両の監視装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 監視装置
２ マスコン
３ 予備ブレーキ用操作スイッチ
９ 速度パルス信号発生部
１０ 警報部
１１ 速度演算部
１２ 加減速度演算部
１５ 異常検知処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両等の車両の監視装置及びこれを用いた車両の監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、鉄道車両等の交通機関の運転状況を監視する運転状況監視システムとして、前記交通機関を運転するときに要求される運転条件とこの交通機関の現在の運転状況とを比較する運転状況比較手段と、前記運転状況比較手段の比較結果に基づいて、前記交通機関の現在の運転状況の妥当性を判定する運転状況判定手段と、を備える運転状況監視システムが、開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献１には、設備機器の操作状況を監視する操作状況監視システムとして、前記設備機器を操作するときに要求される操作条件とこの設備機器の現在の操作状況とを比較する操作状況比較手段と、前記操作状況比較手段の比較結果に基づいて前記設備機器の現在の操作状況の妥当性を判定する操作状況判定手段と、を備える操作状況監視システムも、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の運転状況監視システムでは、交通機関を運転するときに要求される運転条件とこの交通機関の現在の運転状況とを比較し、その比較結果に基づいて交通機関の現在の運転状況の妥当性を判定している。したがって、前記従来の運転状況監視システムでは、予め定められた当初の運転条件とは異なる運転条件に応じた運転操作を運転者が意図して行っても、当該交通機関の現在の運転状況が当初の運転条件に従った運転状況のまま継続してしまうような異常事態（例えば、運転者が危険回避等のために急減速操作を行っても、交通機関が減速することなく、その操作前の速度を維持してしまうような異常事態）を、検知することができなかった。
【０００６】
また、前記従来の操作状況監視システムでは、設備機器を操作するときに要求される操作条件とこの設備機器の現在の操作状況とを比較し、その比較結果に基づいて設備機器の現在の操作状況の妥当性を判定している。したがって、この設備機器が鉄道車両等である場合において、操作者が予め定められた操作条件に従う操作をしていれば、鉄道車両等の車両がその操作条件に従わない挙動を行うような異常事態（例えば、運転者が予め定められた通りに減速操作をしているにも拘わらず、当該車両が加速してしまうような異常事態）を、検知することはできなかった。
【０００７】
このように、従来の運転状況監視システムや操作状況監視システムでは、鉄道車両等の車両の異常事態を適切に検知することはできなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、鉄道車両等の車両の異常事態をより適切に検知することができる車両の監視装置、及び、これを用いた車両の監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による車両監視装置は、車両の挙動を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する異常検知処理手段と、を備えたものである。
【００１０】
この第１の態様では、異常検知処理手段が、前記検出手段により検出された車両の挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する。したがって、この第１の態様によれば、正常であれば運転操作部の操作状態からは生じ得ない車両の異常挙動によって、車両の異常を検知することができるため、前述した従来の監視システムでは検知し得なかった車両の異常事態を、適切に検知することができる。
【００１１】
第２の態様による車両の監視装置は、前記第１の態様において、前記挙動が、前記車両の加減速度、あるいは、前記車両の加減速度及び速度であるものである。この第２の態様は、車両の挙動の具体例を挙げたものである。
【００１２】
第３の態様による車両の監視装置は、前記第１又は第２の態様において、前記車両が鉄道車両であり、前記運転操作部が、前記運転操作信号としてノッチ信号を発生するマスコンを含むものである。この第３の態様は、前記車両として、鉄道車両の例を挙げたものである。もっとも、前記第１及び第２の態様では、前記車両は、鉄道車両に限定されるものではなく、例えば、道路を走行する自動車等でもよい。
【００１３】
第４の態様による車両の監視装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生するものである。
【００１４】
この第４の態様によれば、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生するので、信号ノイズ等による誤検知を防止することができるため、好ましい。もっとも、前記第１乃至第３の態様では、前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に瞬間的に該当する場合にも前記異常検知信号を発生してもよい。
【００１５】
第５の態様による車両の監視装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記異常検知信号に応答して、当該異常検知信号発生時及び／又は当該異常検知信号の発生前後に渡る所定期間の、前記車両の各部の状態を示す情報を記録する記録手段を、備えたものである。
【００１６】
この第５の態様によれば、前記記録手段を備えているので、前記記録手段により記録された情報を用いることで、異常の発生原因の究明が容易になる。
【００１７】
第６の態様による車両の監視システムは、前記第１乃至第５のいずれかの態様による車両の監視装置と、前記異常検知信号に応答して前記車両の運転者に警報を発する警報手段と、を備えたものである。
【００１８】
この第６の態様によれば、前記警報手段を備えているので、運転者は異常状態に応じて適切に対処することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鉄道車両等の車両の異常事態をより適切に検知することができる車両の監視装置、及び、これを用いた車両の監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態による監視装置及びこれと共に鉄道車両に搭載された関連要素を模式的に示す概略ブロック図である。
【図２】図１中の監視装置を模式的に示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による車両の監視装置及び車両の監視システムについて、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態による車両の監視装置１及びこれと共に鉄道車両（図示せず）に搭載された関連要素２〜１０を模式的に示す概略ブロック図である。
【００２３】
前記鉄道車両には、本実施の形態による監視装置１の他、マスコン２と、予備ブレーキ用操作スイッチ３と、当該鉄道車両が走行するための動力を発生する駆動モータ４と、エアブレーキ等の主ブレーキ５と、予備ブレーキ６と、モータ制御部７と、ブレーキ制御部８と、速度パルス信号発生部９と、警報部１０とが搭載されている。
【００２４】
本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３が、運転操作信号を発生する運転操作部を構成している。
【００２５】
マスコン２は、主幹制御器とも呼ばれ、前記鉄道車両の運転台に設置されている。マスコン２は、当該鉄道車両の走行に関する力行（アクセル）、ブレーキ及びニュートラル等の運転操作信号を発生するための主ハンドルのノッチ位置を有している。本実施の形態では、図面には示していないが、マスコン２は、Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢの各ノッチ位置を有し、主ハンドルが各ノッチ位置に位置しているときに、運転操作信号として、対応するノッチ信号を出力する。マスコン２は、Ｐ１〜Ｐ６のノッチ位置では、力行に相当するノッチ信号を発生し、Ｐ１〜Ｐ６の順に力行の度合いが高くなるノッチ信号を発生する。マスコン２は、Ｂ１〜Ｂ７のノッチ位置では、ブレーキに相当するノッチ信号を発生し、Ｂ１〜Ｂ７の順にブレーキの度合いが高くなるノッチ信号を発生する。マスコン２は、ＥＢのノッチ位置では、ブレーキ力の大きい緊急ブレーキに相当するノッチ信号を発生する。マスコン２は、Ｎのノッチ位置では、アクセルもブレーキも作動させない中立に相当するノッチ信号を発生する。なお、以下の説明では、各ノッチ位置のノッチ信号も、対応するノッチ位置と同じ符号を付して説明する。図１では、マスコン２が発生するノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢを、操作信号［Ａ］と総称している。
【００２６】
予備ブレーキ用操作スイッチ３は、マスコン２とは別に前記鉄道車両の運転台付近に設置され、予備ブレーキ６をオンオフさせる運転操作信号を発生する。予備ブレーキ６は、マスコン２の各ノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢに応じて作動する主ブレーキ５とは別個に設けられている。図１では、この運転操作信号を操作信号［Ｂ］と称している。以下の説明では、操作信号［Ｂ］のうち、予備ブレーキ６をオンさせる信号を「オン信号」、予備ブレーキ６をオフさせる信号を「オフ信号」と呼ぶ。
【００２７】
なお、図面には示していないが、前記鉄道車両には、非常時に操作する非常操作部が設けられている。この非常操作部を操作することで、パンタグラフを下げることにより当該鉄道車両に対する電力供給を遮断したり、当該鉄道車両に対する電力供給部を電気的に短絡させて過電流遮断器を作動させて主電源回路を遮断したりすることができるようになっている。
【００２８】
駆動モータ４は、モータ制御部７による制御下で、当該鉄道車両の走行に関する駆動力を発生する。主ブレーキ５は、ブレーキ制御部８による制御下で、当該鉄道車両の走行に関する制動力を発生する。予備ブレーキ６は、保安ブレーキであり、直通予備ブレーキと呼ばれる場合もある。予備ブレーキ６は、主ブレーキ５とは別系統で、予備ブレーキ用操作スイッチ３からオン信号を受けて作動して、当該鉄道車両の走行に関する強力な制動力を発生する。
【００２９】
図１では、駆動モータ４、主ブレーキ５及び予備ブレーキ６をそれぞれ１つしか示していないが、実際には、それぞれ当該鉄道車両に複数搭載される。また、図１では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３をそれぞれ１つしか示していないが、実際には、それぞれ上り用の運転台と下り用の運転台に１つずつ搭載される。
【００３０】
モータ制御部７は、マスコン２からの操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６を受けているときに、駆動モータ４が当該ノッチ信号に応じた駆動力を発生する（力行動作を行う）ように、モータ制御信号［Ｃ］を駆動モータ４に供給する。また、モータ制御部７は、操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７を受けているときに、駆動モータ４が回生動作を行うように、モータ制御信号［Ｃ］を駆動モータ４に供給する。
【００３１】
また、モータ制御部７は、公知の自己診断機能を有し、駆動モータ４が異常である（これは、例えば、駆動モータ４に流れる電流量等に基づいて検知し得る。）か否か及びモータ制御部７が異常である（これは、ソフトウエアやハードウエアによるウォッチドックタイマー等により検知し得る。）か否かを診断し、駆動モータ４やモータ制御部７に異常がある場合に、その異常を示すモータ制御異常検知信号［Ｆ］を発生し、このモータ制御異常検知信号［Ｆ］を監視装置１に供給する。
【００３２】
さらに、モータ制御部７は、駆動モータ４が力行及び回生のいずれの動作を行っているかを示す状態信号［Ｅ］を発生し、この状態信号［Ｅ］を監視装置１に供給する。
【００３３】
ブレーキ制御部８は、マスコン２からの操作信号［Ａ］のうちのノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢを受けているときに、主ブレーキ５が当該ノッチ信号に応じた制動力を発生するように、ブレーキ制御信号［Ｄ］を主ブレーキ５に供給する。
【００３４】
また、ブレーキ制御部８は、公知の自己診断機能を有し、主ブレーキ５が異常である（これは、例えば、主ブレーキに設けられている空気圧センサ等の信号に基づいて検知し得る。）か否か及びブレーキ制御部８が異常である（これは、ソフトウエアやハードウエアによるウォッチドックタイマー等により検知し得る。）か否かを診断し、主ブレーキ５やブレーキ制御部８に異常がある場合に、その異常を示すブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を発生し、このブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を監視装置１に供給する。
【００３５】
さらに、ブレーキ制御部８は、自身がマスコン２からノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けたと認識しているかを示す状態信号［Ｇ］を発生し、この状態信号［Ｇ］を監視装置１に供給する。
【００３６】
速度パルス信号発生部９は、当該鉄道車両の車輪の回転に比例した周期のパルス信号（速度パルス信号［Ｊ］）を発生する公知の発生器である。この速度パルス信号［Ｊ］は、監視装置１に供給される。
【００３７】
警報部１０は、監視装置１から供給される警報指令信号［Ｋ］に応答して、運転者に警報を発する。この警報は、視覚的な表示による警報及び音声による警報の両方でもよいし、いずれか一方のみでもよい。この警報部１０としては、当該鉄道車両の運転台に設けられている表示部やスピーカーを用いてもよいし、既存の表示部やスピーカーとは別に警報専用の表示部やブザー等を設けてもよい。本発明の一実施の形態による車両の監視システムは、監視装置１と警報部１０とによって構成されている。
【００３８】
なお、当該鉄道車両の運転者は、警報部１０からの警報に応じて、前記非常操作部を操作するなどの対処を行うことができる。
【００３９】
図２は、図１中の監視装置１を模式的に示す概略ブロック図である。本実施の形態による監視装置１は、速度演算部１１と、加減速度演算部１２と、操作信号判定部１３と、状態信号判定部１４と、異常検知処理部１５と、警報指令信号出力部１６と、情報記録部１７と、異常検知信号判定部１８とを備えている。なお、これらの各要素は、ハードウエアにより実現してもよいし、ＣＰＵ等を用いてソフトウエアにより実現してもよい。
【００４０】
速度演算部１１は、速度パルス信号発生部９からの速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、当該鉄道車両の走行速度を演算する。速度演算部１１は、速度パルス信号発生部９と共に、当該鉄道車両の挙動としての当該鉄道車両の速度（走行速度）を検出する速度検出手段を構成している。加減速度演算部１２は、速度パルス信号［Ｊ］に基づいて、当該鉄道車両の加減速度を演算する。加減速度演算部１２は、速度パルス信号発生部９と共に、当該鉄道車両の挙動としての当該鉄道車両の走行の加減速度を検出する加減速度検出手段を構成している。なお、前記速度検出手段や加減速度検出手段は、例えばＧＰＳや速度パルス＋ＧＰＳなど、速度パルス信号発生部９を用いた構成に限らない。本実施の形態では、速度パルス信号発生部９、速度演算部１１及び加減速度演算部１２が、当該鉄道車両の挙動を検出する検出手段を構成している。このように、本実施の形態では、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度及び速度の両方を検出している。もっとも、本発明では、後述するように、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度のみを検出してもよい。
【００４１】
操作信号判定部１３は、マスコン２から得られている操作信号［Ａ］がノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６，Ｎ，Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢにいずれであるか、及び、予備ブレーキ用操作スイッチ３から得られている操作信号［Ｂ］がオン信号及びオフ信号のいずれであるかを、判定する。
【００４２】
異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）と当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３からの操作信号［Ａ］，［Ｂ］、すなわち、本実施の形態では、操作信号判定部１３の判定結果）とに基づいて、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）が、当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、操作信号［Ａ］，［Ｂ］）に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【００４３】
本実施の形態では、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に所定時間（例えば、数秒）継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生する。この所定時間は、例えば５秒とすることができるが、他の値に適宜変更してもよい。なお、この所定時間は、後述する全ての個別異常挙動条件について同一であってもよいし、各個別異常挙動条件毎に適宜設定してもよい。また、前記所定時間は、適宜変更して設定し得るようにしておくことが好ましい。なお、本発明では、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に瞬間的に該当する場合にも前記異常検知信号を発生してもよい。
【００４４】
前記異常挙動条件として、例えば、以下に説明する第１乃至第１４の個別異常挙動条件のオアとして設定することができ、下記第１乃至第１４の個別異常挙動条件のいずれかに該当した場合に、前記異常挙動条件に該当するものとすることができる。なお、以下の説明において、加減速度が正である場合には速度が増加していく加速度を意味し、加減速度が負である場合には速度が低下していく減速度を意味する。
【００４５】
第１の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ１〜Ｐ６のいずれかが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオン信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ１ km/h/sよりも大きいという条件、である。ここで、値ａ１は、例えば０．０とすることができるが、０．５などの他の値に適宜変更してもよい。
【００４６】
第２の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ１が得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ２ km/h未満であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ２ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ２は例えば２．５とし、値ａ２は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４７】
第３の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ２が得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ３ km/h未満であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ３ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ３は例えば１４．０とし、値ａ３は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４８】
第４の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｐ３〜Ｐ６のいずれかが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ４ km/h以上であり、かつ、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ４ km/h/s未満であるという条件、である。ここで、値ｖ４は例えば１４．０とし、値ａ４は例えば０．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００４９】
第５の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ１が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ５ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ５ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ５は例えば０．０とし、値ａ５は例えば０．３とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５０】
第６の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ２が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ６ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ６ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ６は例えば０．０とし、値ａ６は例えば０．６とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５１】
第７の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ３が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ７ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ７ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ７は例えば０．０とし、値ａ７は例えば０．８とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５２】
第８の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ４が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ８ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ８ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ８は例えば０．０とし、値ａ８は例えば１．１とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５３】
第９の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ５が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ９ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ９ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ９は例えば０．０とし、値ａ９は例えば１．４とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５４】
第１０の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ６が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１０ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１０ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１０は例えば０．０とし、値ａ１０は例えば１．７とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５５】
第１１の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｂ７が得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１１ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１１ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１１は例えば０．０とし、値ａ１１は例えば２．０とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５６】
第１２の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号ＥＢが得られている場合において、当該鉄道車両の速度がｖ１２ km/hより大きく、かつ、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１２ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ｖ１２は例えば０．０とし、値ａ１２は例えば２．９とすることができるが、これらの値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５７】
第１３の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｎが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が＋ａ１３ km/h/s以上であるという条件、である。ここで、値ａ１３は例えば２．２とすることができるが、この値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５８】
第１４の個別異常挙動条件は、マスコン２から操作信号［Ａ］としてノッチ信号Ｎが得られ、かつ、予備ブレーキ用操作スイッチ３から操作信号［Ｂ］としてオフ信号が得られている場合において、当該鉄道車両の加減速度が−ａ１４ km/h/s以下であるという条件、である。ここで、値ａ１４は例えば４．８とすることができるが、この値は他の値に適宜変更してもよい。
【００５９】
なお、各個別異常挙動条件における速度や加速度の値は、適宜変更して設定し得るようにしておくことが好ましい。
【００６０】
前記異常挙動条件は、この例に限定されるものではない。例えば、前記第１乃至第１４の個別異常挙動条件のうち、第１、第１３及び第１４の個別異常挙動条件のみを採用し、これら３つの個別異常挙動条件のオアを前記異常挙動条件としてもよい。この場合、これらの個別異常挙動条件には当該鉄道車両の速度の条件が含まれていないので、当該鉄道車両の挙動として当該鉄道車両の加減速度のみを検出してもよい。
【００６１】
また、前記個別異常挙動条件では、当該鉄道車両の走行地点の勾配等の要因で場合分けがされていない。しかしながら、前記例における１つの個別異常挙動条件を、当該鉄道車両の走行地点が平坦であるか上り勾配であるか下り勾配であるかに応じて（各走行地点の勾配状況は既知であるので、走行地点（具体的にはキロ程等）に応じて）、場合分けしてもよい。
【００６２】
本実施の形態では、いずれの個別異常挙動条件に該当したかの情報を情報記録部１７が記録し得るように、異常検知処理部１５は、異常検知信号［Ｌ］として、いずれの個別異常挙動条件に該当したにより異なる種類の異常検知信号を出力するようになっている。もっとも、情報記録部１７はいずれの個別異常挙動条件に該当したかの情報を必ずしも記録する必要はなく、その場合には、異常検知処理部１５は、いずれの個別異常挙動条件に該当したかに拘わらず、異常検知信号［Ｌ］として１種類の異常検知信号を出力してもよい。
【００６３】
警報指令信号出力部１６は、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して、警報指令信号［Ｋ］として、異常挙動の旨の警報を警報部１０（図１参照）に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、異常挙動の旨の警報を発生する。
【００６４】
異常検知信号判定部１８は、モータ制御部７からモータ制御異常検知信号［Ｆ］が得られているか否か、及び、ブレーキ制御部８からブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］が得られている否かを、判定する。
【００６５】
本実施の形態では、警報指令信号出力部１６は、異常検知信号判定部１８の判定結果に従って、モータ制御部７からモータ制御異常検知信号［Ｆ］が得られている場合には、警報指令信号［Ｋ］として、モータ制御異常の旨の警報を警報部１０に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、モータ制御異常の旨の警報を発生する。また、警報指令信号出力部１６は、異常検知信号判定部１８の判定結果に従って、ブレーキ制御部８からブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］が得られている場合には、警報指令信号［Ｋ］として、ブレーキ制御異常の旨の警報を警報部１０に発生させるための指令信号を発生し、その指令信号を警報部１０に供給する。この指令信号に応答して、警報部１０は、ブレーキ制御異常の旨の警報を発生する。
【００６６】
状態信号判定部１４は、モータ制御部７から得られている状態信号［Ｅ］が力行及び回生のいずれを示しているか、及び、ブレーキ制御部８からの状態信号［Ｇ］はブレーキ制御部８がノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けていると認識していることを示しているかを、判定する。
【００６７】
情報記録部１７は、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して、当該異常検知信号［Ｌ］発生時及び／又は当該異常検知信号［Ｌ］の発生前後に渡る所定期間の、当該鉄道車両の各部の状態を示す情報を、記録媒体（図示せず）に記録する。
【００６８】
具体的には、例えば、情報記録部１７は、異常検知信号［Ｌ］発生時の情報として、その発生時刻、当該鉄道車両の編成構成、当該鉄道車両の列車番号、後方駅名、駅間キロ程、操作信号［Ａ］として得られているノッチ信号の種類、当該鉄道車両の速度、当該鉄道車両の加減速度、各部の電圧、各部の空気圧、該当した個別異常挙動条件の種別を記録する。また、例えば、情報記録部１７は、異常検知信号［Ｌ］の発生前後に渡る所定期間（例えば、発生３分前から発生３分後に渡る６分間）における、所定サンプリング周期（例えば、５００ｍｓｅｃ）毎の各サンプリング時での、サンプリング時刻、操作信号［Ａ］として得られているノッチ信号の種類、操作信号［Ｂ］がオン信号及びオフ信号のいずれであるか、当該鉄道車両の速度、当該鉄道車両の加減速度、状態信号判定部１４による判定結果（状態信号［Ｅ］が力行及び回生のいずれを示しているか、及び、ブレーキ制御部８からの状態信号［Ｇ］はブレーキ制御部８がノッチ信号Ｂ１〜Ｂ７，ＥＢのいずれを受けていると認識していることを示しているか）を、記録する。
【００６９】
本実施の形態では、前述したように、異常検知処理部１５が、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）と当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、マスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３からの操作信号［Ａ］，［Ｂ］、すなわち、本実施の形態では、操作信号判定部１３の判定結果）とに基づいて、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動（本実施の形態では、当該鉄道車両の加減速度及び速度）が、当該鉄道車両の運転操作部からの運転操作信号（本実施の形態では、操作信号［Ａ］，［Ｂ］）に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号［Ｌ］を発生する。
【００７０】
したがって、本実施の形態によれば、正常であればマスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３の操作状態からは生じ得ない当該鉄道車両の異常挙動によって、当該鉄道車両の異常を検知することができるため、前述した従来の監視システムでは検知し得なかった車両の異常事態を、適切に検知することができる。
【００７１】
ところで、本実施の形態では、前述したように、モータ制御部７が自己診断機能を有し、駆動モータ４やモータ制御部７に異常がある場合に、その異常を示すモータ制御異常検知信号［Ｆ］を発生する。また、本実施の形態では、前述したように、ブレーキ制御部８が自己診断機能を有し、主ブレーキ５やブレーキ制御部８に異常がある場合に、その異常を示すブレーキ制御異常検知信号［Ｈ］を発生する。したがって、モータ制御部７の自己診断機能やブレーキ制御部８の自己診断機能によっても、当該鉄道車両の異常状態を検知することができるので、好ましい。
【００７２】
本実施の形態と異なり、モータ制御部７の自己診断機能やブレーキ制御部８の自己診断機能のみによって当該鉄道車両の異常状態を検知することとし、異常検知処理部１５を取り除いてしまえば、モータ制御部７やブレーキ制御部８の自己診断機能が損なわれたり、異常検知信号［Ｆ］，［Ｈ］を伝送する伝送路が断線したりしてしまうと、モータ制御部７のモータ制御動作や駆動モータ４に異常が発生したりブレーキ制御部８のブレーキ制御動作や主ブレーキ５に異常が発生したりして、当該鉄道車両が異常挙動をしても、その異常状態を全く検知し得ない。
【００７３】
これに対し、本実施の形態では、異常検知処理部１５を備えているので、モータ制御部７やブレーキ制御部８の自己診断機能が損なわれたり、異常検知信号［Ｆ］，［Ｈ］を伝送する伝送路が断線したりしてしまっても、正常であればマスコン２及び予備ブレーキ用操作スイッチ３の操作状態からは生じ得ない当該鉄道車両の異常挙動によって、当該鉄道車両の異常を検知することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、前述したように、異常検知処理部１５は、加減速度演算部１２及び速度演算部１１により検出された当該鉄道車両の挙動が、前記異常挙動条件に所定時間（例えば、数秒）継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生する。したがって、本実施の形態によれば、信号ノイズ等による誤検知を防止することができるため、好ましい。
【００７５】
さらに、本実施の形態では、前述したように、情報記録部１７によって、異常検知処理部１５からの異常検知信号［Ｌ］に応答して前記情報を記録する。したがって、本実施の形態によれば、この情報を用いることで、異常の発生原因の究明が容易になる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、前記情報記録部１７は必ずしも設けなくてもよい。また、モータ制御部７やブレーキ制御部８は、必ずしも自己診断機能を有していなくてもよい。さらに、本発明は、モータ制御の鉄道車両に限らず、エンジン制御の気動車等の他の鉄道車両や、道路を走行する自動車等の鉄道車両以外の種々の車両の監視装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 監視装置
２ マスコン
３ 予備ブレーキ用操作スイッチ
９ 速度パルス信号発生部
１０ 警報部
１１ 速度演算部
１２ 加減速度演算部
１５ 異常検知処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の挙動を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する異常検知処理手段と、
を備えたことを特徴とする車両の監視装置。
【請求項２】
前記挙動が、前記車両の加減速度、あるいは、前記車両の加減速度及び速度であることを特徴とする請求項１記載の車両の監視装置。
【請求項３】
前記車両が鉄道車両であり、
前記運転操作部が、前記運転操作信号としてノッチ信号を発生するマスコンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の車両の監視装置。
【請求項４】
前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の監視装置。
【請求項５】
前記異常検知信号に応答して、当該異常検知信号発生時及び／又は当該異常検知信号の発生前後に渡る所定期間の、前記車両の各部の状態を示す情報を記録する記録手段を、備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の監視装置と、
前記異常検知信号に応答して前記車両の運転者に警報を発する警報手段と、
を備えたことを特徴とする車両の監視システム。
【請求項１】
車両の挙動を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記挙動と前記車両の運転操作部からの運転操作信号とに基づいて、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記車両の運転操作部からの運転操作信号に基づいて予め定められた異常挙動条件に該当するか否かを判定し、前記異常挙動条件に該当する場合に異常検知信号を発生する異常検知処理手段と、
を備えたことを特徴とする車両の監視装置。
【請求項２】
前記挙動が、前記車両の加減速度、あるいは、前記車両の加減速度及び速度であることを特徴とする請求項１記載の車両の監視装置。
【請求項３】
前記車両が鉄道車両であり、
前記運転操作部が、前記運転操作信号としてノッチ信号を発生するマスコンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の車両の監視装置。
【請求項４】
前記異常検知処理手段は、前記検出手段により検出された前記挙動が、前記異常挙動条件に所定時間継続して該当する場合にのみ前記異常検知信号を発生することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の監視装置。
【請求項５】
前記異常検知信号に応答して、当該異常検知信号発生時及び／又は当該異常検知信号の発生前後に渡る所定期間の、前記車両の各部の状態を示す情報を記録する記録手段を、備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の監視装置と、
前記異常検知信号に応答して前記車両の運転者に警報を発する警報手段と、
を備えたことを特徴とする車両の監視システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０５３３２（Ｐ２０１２−２０５３３２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５２４８（Ｐ２０１１−６５２４８）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９０００３８２５）北海道旅客鉄道株式会社 (94)
【出願人】（３９００１００５４）コイト電工株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９０００３８２５）北海道旅客鉄道株式会社 (94)
【出願人】（３９００１００５４）コイト電工株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
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