JP7579205B2 - Learning processing device and learning processing method - Google Patents
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Description
本発明による実施形態は、学習処理装置および学習処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a learning processing device and a learning processing method.
鉄道運用の乗務員操作の例として、鉄道車両の空調を調整するために、車両用空調機の目標温度を手動補正する事例がある。上記車両用空調機内では、コンプレッサが冷媒を圧縮し、車内外の熱を交換するための冷媒循環機構である冷凍サイクルを構築する。これにより、車内の空気を循環させ、車内温度を上下させる。また、車両用空調機は、車両に搭載された制御装置により制御され、車両内の温度を調整する。上記の制御装置は、例えば温度センサで取得した車内の温度等の計測値に基づき、目標温度を設定する。 One example of a crew operation during railway operations is the manual correction of the target temperature of a vehicle air conditioner to adjust the air conditioning of a railway vehicle. Inside the vehicle air conditioner, a compressor compresses the refrigerant, creating a refrigeration cycle, which is a refrigerant circulation mechanism for exchanging heat between the inside and outside of the vehicle. This circulates the air inside the vehicle, raising and lowering the temperature inside the vehicle. The vehicle air conditioner is also controlled by a control device installed in the vehicle, which adjusts the temperature inside the vehicle. The control device sets the target temperature based on measurements such as the temperature inside the vehicle obtained by a temperature sensor, for example.
しかし、実際には、温度センサの計測値が目標温度から大きく離れる等により、乗務員が上記の制御に対して満足しない場合がある。従って、乗務員は、手動で手間をかけて目標温度補正値を随時与える場合がある。すなわち、乗務員の判断および操作を代替することができず、手動操作の手間がかかってしまう場合がある。 However, in reality, the crew may not be satisfied with the above control, for example because the temperature sensor measurement value is significantly different from the target temperature. Therefore, the crew may have to manually enter the target temperature correction value from time to time, which is time-consuming. In other words, it is not possible to substitute for the crew's judgment and operation, and manual operation may be time-consuming.
手動操作の手間を抑制することができる学習処理装置および学習処理方法を提供することを目的とする。 The objective is to provide a learning processing device and a learning processing method that can reduce the effort required for manual operation.
本実施形態による学習処理装置は、データ取得部と、モデル構築部と、制御部と、を備える。データ取得部は、車両に搭載される車上装置の乗務員による操作実績データと、車上装置の操作の判断に用いられる運行中の車両に関する要素データと、を取得するとともに、データ蓄積部に蓄積させる。モデル構築部は、操作実績データに含まれる車上装置の学習対象の操作と、学習対象の操作が実行された過去における要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築する。制御部は、当日における要素データを学習モデルに適用することにより、車上装置を制御するための制御指令を生成する。 The learning processing device according to this embodiment includes a data acquisition unit, a model construction unit, and a control unit. The data acquisition unit acquires operation history data of the on-board device installed in the vehicle by the driver and element data related to the vehicle in operation used to determine the operation of the on-board device, and stores the data in the data storage unit. The model construction unit constructs a learning model based on the correspondence between the operation of the on-board device to be learned, which is included in the operation history data, and the element data from the past when the operation to be learned was performed. The control unit generates a control command for controlling the on-board device by applying the element data for the current day to the learning model.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. The drawings are schematic or conceptual, and the ratio of each part is not necessarily the same as the actual one. In the specification and drawings, elements similar to those described above with respect to the previous drawings are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における鉄道車両1の全体構成の一例を示すブロック図である。図1は、1両編成の鉄道車両1を示す。しかし、第1実施形態は、1両編成に限られず、複数の鉄道車両1を含む編成にも適用可能である。この場合、図1の車両情報制御装置100は、複数の鉄道車両1を含む編成ごとに少なくとも設けられる。
First Embodiment
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a
鉄道車両1は、車両情報制御装置100と、空調制御装置101と、空調機102と、応荷重検出部103と、温湿度センサ104と、学習処理装置205と、を備える。なお、空調制御装置101および空調機102は、空調装置105とも呼ばれる場合がある。
The
車両情報制御装置100は、運転台に配置された、乗務員の操作端末である。車両情報制御装置100は、空調装置105に限られず、他の装置(図示せず)と接続され、モータ、ブレーキ装置等の各種データを受け取る。車両情報制御装置100は、各種データを表示し、車両情報制御装置100に接続された装置の操作も受け付ける。
The vehicle
また、車両情報制御装置100は、乗車率およびカレンダー情報などの空調制御用データを空調制御装置101に送る。また、車両情報制御装置100は、空調制御装置101の目標温度補正を送る。「目標温度補正」は、空調制御装置101が設定する目標温度を補正するための制御指令である。乗務員は、空調制御装置101が設定する目標温度に満足しない場合、車両情報制御装置100により手動で目標温度補正値を与えることができる。
The vehicle
空調制御装置101は、温度センサ及び湿度センサ(図1に示す温湿度センサ104)から温湿度情報を取得し、ハードの空調機102の状態情報も参照しながら、空調機102内のコンプレッサなどに制御指令を行う。空調制御装置101は、例えば温度センサで取得した車内の温度等の計測値に基づき、目標温度を設定する。この目標温度は、上記の目標温度補正によって補正される。また、例えば、空調制御装置101は、温度等の計測値を用いて目標温度から一定範囲内の温度となるようにフィードバック制御する。
The air
空調機102は、空調制御装置101の制御指令に基づいて、鉄道車両1の車内を空気調和する。空調機102は、例えば、コンプレッサを有する。空調機102内では、コンプレッサが冷媒を圧縮し、車内外の熱を交換するための冷媒循環機構である冷凍サイクルを構築する。これにより、車内の空気を循環させ、車内温度を上下させる。
The
応荷重検出部103は、例えば、鉄道車両1の乗客数を検出する。この乗客数から、乗車率等の情報を取得することができる。応荷重検出部103は、乗率数を車両情報制御装置100に送る。
The load
温湿度センサ104は、鉄道車両1の車内の温度および湿度を検出する。温湿度センサ104は、温湿度情報を空調制御装置101に送る。
The temperature and
学習処理装置205は、車両情報制御装置100を用いた乗務員の操作実績に伴う車上データから、乗務員の操作を代替する学習処理モデルを構築する。学習処理装置205は、車両情報制御装置100から車上データを受け取る。「車上データ」は、運行中の鉄道車両1の各種情報を含む。車上データは、操作実績データと、要素データと、を少なくとも含む。「操作実績データ」は、乗務員が車両情報制御装置100を介して車上装置を操作した記録を示すデータである。車上装置は、例えば、空調装置105である。操作実績データは、例えば、目標温度補正である。「要素データ」は、車上装置の操作の判断に用いられる運行中の鉄道車両1に関するデータである。要素データは、乗務員の操作対象が空調装置105(空調制御装置101)である場合、例えば、時刻、乗車率、および車両内の温湿度情報等を含む。
The
また、学習処理装置205は、構築した学習モデルおよび運行中に得られる車上データに基づいて、車両情報制御装置100に制御指示を行う。この制御指示は、乗務員の操作を代替するように、学習処理装置205が生成した目標温度補正の制御指令である。
The
学習処理装置205から制御指示を受け取った車両情報制御装置100は、制御指示に基づいて空調制御装置101に目標温度補正を設定する。これにより、乗務員の操作を代替して、自動で空調装置105(空調制御装置101)の制御を行うことができる。
The vehicle
上記の車両情報制御装置100、空調制御装置101および学習処理装置205等の処理は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の回路を含むハードウェアにより構成される。
The processing of the vehicle
図2は、第1実施形態における学習処理装置205の構成の一例を示すブロック図である。
Figure 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
学習処理装置205は、データ取得部301と、データ蓄積DB(Database)302と、データ読出部303と、データ加工部304と、モデル構築部305と、制御指示部306と、を備える。
The
データ取得部301は、車両情報制御装置100から車上データ(操作実績データおよび要素データ)を逐次取得するとともに、データ蓄積DB302に逐次蓄積(保存)する。
The
なお、乗務員は、手動操作モードと、学習処理装置205による自動操作モードと、を切り替えることができる。操作実績データは、手動操作モードにおいて蓄積される。要素データは、いずれのモードにおいても蓄積される。
The crew can switch between a manual operation mode and an automatic operation mode using the
より詳細には、データ取得部301は、操作実績データと要素データとを時刻により関連付けてデータ蓄積DB302に蓄積させる。また、データ取得部301は、運行中の鉄道車両1の運行状況情報を取得するとともに、データ蓄積DB302に蓄積してもよい。「運行状況情報」は、車上データに含まれ、鉄道車両1の運行状況を示す情報である。運行状況情報は、例えば、ワンマン運用であるか否か、および、回送等の非営業走行であるか否かの少なくとも1つに関する情報等を含む。また、運行状況情報には、鉄道車両1のドアの開閉の情報が含まれていてもよい。
More specifically, the
データ蓄積DB(データ蓄積部)302は、車上データを格納する。データ蓄積DB302は、例えば、RAM(Random Access Memory)もしくはフラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク等により実現する。
The data storage DB (data storage unit) 302 stores on-board data. The
データ読出部303は、データ蓄積DB302から、学習対象データを読み出す。学習対象データは、操作実績データと、そのモデル化に考慮する要素データを含む。また、データ読出部303は、上記データから、ワンマン運用および非営業走行を除外するなど、データをフィルタする。すなわち、データ読出部303は、運行状況情報に基づいて、データ蓄積DB302から、学習モデルの構築に用いられる操作実績データおよび要素データを読み出す。より詳細には、データ読出部303は、ワンマン運用時および非営業走行時の少なくとも一方を除外して、データ蓄積DB302から、学習モデルの構築に用いられる操作実績データおよび要素データを読み出す。ワンマン運用時では、車掌が乗車せず、運転手が車掌を兼ねる。従って、ワンマン運用時では、運転手が空調操作を行う余裕がない場合がある。また、非営業走行時は、鉄道車両1に乗客がほぼいない。ワンマン運用時および非営業走行時のデータを除外することにより、空調操作の実績としてより意味のあるデータを選抜し、データ負荷を削減することができる。なお、データフィルタの詳細については、図4を参照して、後で説明する。
The
なお、データ取得部301は、データ読出部303のデータフィルタにより除外されるデータを、データ蓄積DB302に保存しないようにしてもよい。
The
データ加工部304は、データ読出部303から受け取ったデータを、モデル構築のためのデータセットを学習用と評価用に分割する。データ加工部304は、データ分割部でもある。
The
モデル構築部305は、操作実績データに含まれる空調装置105の学習対象の操作と、学習対象の操作が実行された過去における要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築(生成)する。「学習対象の操作」は、例えば、目標温度補正である。より詳細には、モデル構築部305は、学習対象の操作と、時刻により学習対象の操作と関連付けられた要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築する。
The
また、モデル構築部305は、複数の機械学習を試行し、最も適切な手法を学習処理モデルとして採用する。すなわち、モデル構築部305は、構築した複数の学習モデルを評価し、評価が最も高い学習モデルを、制御指示部306により適用される学習モデルとする。
The
制御指示部(制御部)306は、学習モデルに基づいて、制御指示を行う。制御指示部306は、データ取得部301から操作代替用データを受け取り、学習モデルに適用する。操作代替用データは、乗務員の操作代替を行う当日に取得された要素データである。制御指示部306は、当日における要素データを学習モデルに適用することにより、空調装置105を制御するための制御指令を生成する。制御指示部306は、例えば、車両情報制御装置100を間に介して空調制御装置101(空調装置105)に制御指令を出力する。
The control instruction unit (control unit) 306 issues control instructions based on the learning model. The
次に、学習処理装置205の処理フローについて説明する。
Next, we will explain the processing flow of the
図3は、第1実施形態における学習処理装置205の動作の一例を示すフロー図である。
Figure 3 is a flow diagram showing an example of the operation of the
まず、データ取得部301は、車両情報制御装置100から車上データを取得する(S201)。また、データ取得部301は、取得した車上データをデータ蓄積DB302に保存する。ここで、車両情報制御装置100は1秒未満の刻みのサンプリングで時系列データを管理しているが、データ取得部301は、さらにダウンサンプリングして、例えば15秒刻みなどの任意指定刻みで保存することも可能とする。すなわち、データ取得部301は、取得した車上データ(操作実績データおよび要素データ)を、間引いてデータ蓄積DB302に蓄積させてもよい。
First, the
次に、データ読出部303は、操作対象となる目標温度補正値(分類モデルの目的変数Y)を読み出す(S202)。第1実施形態の具体例では、例えば式(1)のモデル式のYとなる操作対象の目標温度補正値に対して、車内温度、外気温度、乗車率、時間帯、湿度を判断要素データ群Xiとする。
次に、データ読出部303は、目標温度補正の判断基準となる判断要素データ(分類モデルの説明変数群Xi)を読み出す(S203)。判断要素データ(要素データ)として、任意のデータが選定されてもよいし、目標温度補正値に対して、相関係数が一定閾値以上のデータが選定されてもよい。
Next, the
次に、データ読出部303は、データフィルタ処理を行うことにより、データ蓄積DB302からデータを抽出する(S204)。例えば、データ読出部303がデータを読み出す際、ワンマン運用時(車掌が乗車せず、運転手が車掌を兼ねる運用時)を読み出さず、非営業走行(列番未設定)データを読み出さず、駅停車後ドア閉後に空間が大きく変わった状況のデータを読み出すなどにより、学習対象とするデータを絞り処理負荷を削減することができる。
Next, the
図4は、第1実施形態におけるデータ読出部303によるデータフィルタの一例を示す図である。図4に示す時系列データには、例えば、年月日時、外気温度、乗車率、ワンマン操作の有無が含まれている。
Figure 4 is a diagram showing an example of a data filter by the
図4に示すように、ワンマン運用時のデータ抽出については、ワンマンスイッチ信号などの機器信号(運行状況情報)によりデータフィルタすることができる。ワンマン操作の有無を切り替えるための切替スイッチは、例えば、運転手が操作できるように、車両情報制御装置100に配置される。この場合、データ読出部303は、ワンマン操作でない場合の時系列データがフィルタリングされて読み出される。これにより、運転手と車掌の二人で相対的にきめ細かい条件で操作していた条件のデータで、後のステップS209で説明するようにモデル構築することが可能となる。
As shown in FIG. 4, data extraction during one-man operation can be performed by filtering data using equipment signals (operation status information) such as a one-man switch signal. A switch for switching on and off one-man operation is located in the vehicle
また、データ読出部303は、要素データの値、および、鉄道車両1の所定の動作の少なくとも一方に基づいて、データ蓄積DB302から、学習モデルの構築に用いられる操作実績データおよび要素データを読み出してもよい。すなわち、データ読出部303は、例えば、要素データの値によってフィルタしてもよい。データ読出部303は、例えば、鉄道車両1が駅に停車後、ドアが閉じた後に車内の空間の温度等が大きく変わった状況のデータを読み出すフィルタを適用する。ドアが開いている間、鉄道車両1の内外で空気が入れ替わりやすく、車内温度等が不安定になりやすい。車内温度等が不安定になりやすい場合を除外することにより、空調操作の実績としてより意味のあるデータを選抜し、データ負荷を削減することができる。
The
次に、データ加工部304は、データ読み出し手段が出力したデータに対して、例えば直近数日の短期的なトレンドデータおよび、昨年同季節時期数カ月分の周期性を考慮したデータの両者を取得し、モデル構築のためのデータに加工する(S205、S206)。すなわち、データ加工部304は、モデル構築部305が傾向変動および季節変動の少なくとも一方を考慮した学習モデルを構築するように、学習モデルの構築に用いられる操作実績データおよび要素データを抽出する。傾向変動は、例えば、当日から過去の所定の日数の間における時系列データの値の変動を示す。所定の日数は、例えば、2日~3日である。データ加工部304は、季節変動として、例えば、当日が夏である場合、1年前および2年間の夏におけるデータを抽出する。上記の短期トレンドデータ及び周期性を考慮したデータは、いずれか一方でもよいし、任意期の期間を指定できるものとする。
Next, the
次に、データ加工部304は、例えば、モデル評価用の直近3日分のデータと、モデル学習用の直近3日間以外のデータに分割する(S207)。すなわち、データ加工部304は、学習モデルの構築に用いられる操作実績データおよび要素データを、学習モデルを構築するための学習データと、構築した学習モデルを評価するための評価データと、に分割する。
Next, the
次に、モデル構築部305は、試行する機械学習手法の数だけ、ステップS209~S212を実行する(S208)。モデル構築部305は、複数の教師有の機械学習手法により分類モデルを構築し、操作対象の分類モデルの構築結果において、最も優れたモデルを学習処理モデルとして採用する(S209~S212)。機械学習には汎用的な手法として、決定木、k近傍法、ランダムフォレスト、サポートベクターマシンおよびディープラーニングなどがあり、一般にどのような状況でもいつも最適な手法は存在しない。そのため、モデル構築部305は、学習データに対して、あらかじめ定めた指標のうち最もスコアのよい方法を学習処理モデルとして採用する。
Next, the
図5は、第1実施形態における学習モデルの構成の一例を示す図である。図5は、決定木のモデルを示す。 Figure 5 is a diagram showing an example of the configuration of a learning model in the first embodiment. Figure 5 shows a decision tree model.
図5に示すように、外気温度および乗車率などの判断要素データを、上から条件ごとに分岐していくと、適切な目標温度補正値が得られる。図5に示す例では、当日の要素データ中の外気温度(℃)、車内温度(℃)、乗車率(割(十分率))および時刻(時)に基づいて、0℃補正および-2.0℃補正のいずれか一方の温度補正が選択される。なお、0℃補正は、温度補正を行わないことを示す。 As shown in Figure 5, by branching out the decision-making element data such as outside temperature and occupancy rate for each condition from the top, an appropriate target temperature correction value can be obtained. In the example shown in Figure 5, either 0°C correction or -2.0°C correction is selected based on the outside temperature (°C), inside temperature (°C), occupancy rate (percentage (full rate)), and time (hour) in the element data for that day. Note that 0°C correction indicates that no temperature correction is performed.
図6は、第1実施形態における機械学習モデルの採用の一例を示す図である。図6は、機械学習の決定木、k近傍法、ランダムフォレストの3手法を同一の学習データでモデル化し、評価データと照合したときの正解率を比較した例を示す。 Figure 6 is a diagram showing an example of the adoption of a machine learning model in the first embodiment. Figure 6 shows an example in which three machine learning techniques, a decision tree, a k-nearest neighbor method, and a random forest, are modeled using the same training data and the accuracy rates are compared when collated with evaluation data.
図6に示す例では、決定木、k近傍法およびランダムフォレストにより構築された学習モデルの正解率は、それぞれ75%、81%および79%である。従って、k近傍法で得たモデルが、もっとも評価データに対して正解率が高い。モデル構築部305は、k近傍法で得たモデルを学習処理モデルとして採用する。なお、上記3手法は一例であり、手法は任意の機械学習手法を追加および削減してよい。指標についても分類モデルの評価としては、正解率、適合率、再現率およびF値などがあり、任意の指標を選択可能とする。
In the example shown in FIG. 6, the accuracy rates of the learning models constructed using the decision tree, k-nearest neighbor method, and random forest are 75%, 81%, and 79%, respectively. Therefore, the model obtained using the k-nearest neighbor method has the highest accuracy rate for the evaluation data. The
次に、制御指示部306は、モデル構築部305にて得られた学習処理モデルに基づき、車両情報制御装置100に、目標温度補正値を指示する(S213)。この際、例えば図5に示した決定木を常時適用しようとした場合、補正値0℃と補正値-2.0℃を頻繁に交互に指定してハンチングする可能性がある。ハンチングは、機器の故障につながる可能性がある。そのため、制御指示部306は、あらかじめ決めた定周期(例えば15分など)、または、ドア閉後15秒後に車内空間および乗車人員が落ち着いたタイミングのデータで制御指示を行う。すなわち、制御指示部306は、予め設定された第1所定期間ごとに、制御指令を空調装置105に出力する。また、制御指示部306は、鉄道車両1のドアが開いている間、および、ドアが閉じてから予め設定された第2所定期間までの間、空調装置105への制御指令の出力を停止する。これにより、車内空間が不安定な場合に学習処理装置205の自動制御の実行数を減らすことができ、目標温度変化が不安定になることを抑制することができる。
Next, the
また、図3の処理フローは、各車両個別に適用してもよいし、各車両のデータを合算し、編成全体に対して適用してもよい。 The processing flow in Figure 3 may be applied to each vehicle individually, or the data from each vehicle may be combined and applied to the entire train.
以上のように、第1実施形態によれば、データ取得部301は、操作実績データと、要素データと、を取得するとともに、データ蓄積DB302に蓄積する。モデル構築部305は、学習対象の操作と、学習対象の操作が実行された過去における要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築する。制御指示部306は、当日における要素データに学習モデルを適用することにより、空調装置105(空調制御装置101)を制御するための制御指令を生成する。これにより、目標温度補正等の空調装置105の操作に関する乗務員の判断および操作を、学習モデルで代替することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
図7は、比較例における鉄道車両1の全体構成の一例を示すブロック図である。図7に示す比較例では、学習処理装置205が設けられない。
Figure 7 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a
図7に示す例では、空調制御装置101は、温度等の計測値を用いて目標温度から一定範囲内の温度となるようにフィードバック制御する。また、乗客の荷重を検知する応荷重検出部から取得する乗車率や湿度が一定の閾値以上の場合には、目標温度を自動補正する機能を備えることもある。しかし、実際には、乗務員が上記自動補正機能に対して満足しない場合、手動で手間をかけて目標温度補正値を随時与える場合がある。乗務員は、上記自動補正機能と同じように、車内温度や湿度、乗車率のような要素も意識するほか、ラッシュ時間帯等の運用情報も考慮して手動操作していると考えられる。また、乗務員は、路線ごと、または編成ごとの運用に合わせて目標温度をしばしば手動補正操作している。
In the example shown in FIG. 7, the air
これに対して、第1実施形態では、乗務員の手動補正の操作データと共に、外気温度、車内温度、乗車率等の判断要素データを蓄積することにより、どのような場合に人間系が空調操作するかを含めたデータを蓄積することができる。また、手動補正の操作データを教師データとする機械学習により、乗務員の操作を代替することができる学習モデルを構築することができる。この結果、乗務員の手動操作の手間を抑制することができる。 In contrast to this, in the first embodiment, by accumulating decision-making factor data such as outside temperature, in-car temperature, and occupancy rate along with the driver's manual correction operation data, it is possible to accumulate data including the circumstances in which the human system will operate the air conditioning. In addition, by using machine learning with the manual correction operation data as training data, it is possible to build a learning model that can replace the driver's operation. As a result, it is possible to reduce the effort required for the driver to perform manual operations.
また、最近では、鉄道の車両情報制御装置が管理する大量の車上データを地上側サーバに蓄積し、車上データを分析可能な環境が整いつつある。これにより、地上側にダウンロードしたデータを分析の上、機械学習を適用し、様々な実績データ同士の関係性を定式化、すなわちモデル化することも可能となる。従って、例えば、図2に示すデータ蓄積DB302は、車上に限られず、地上側に設けられていてもよい。仮に、上記地上側サーバが確保できない場合、図1に示すように、学習処理装置205は、車上側でデータの蓄積およびモデル化を行えばよい。この場合、データ取得部301は、上記のように、データ蓄積DB302に蓄積するデータを間引きすることが好ましい。
Recently, an environment is being established where large amounts of on-board data managed by railway vehicle information control devices can be stored on ground servers and analyzed. This makes it possible to analyze data downloaded to the ground, apply machine learning, and formulate, i.e., model, relationships between various pieces of performance data. Therefore, for example, the
なお、鉄道車両1は、ドアの開閉情報等の情報を検出する検出部をさらに備えてもよい。この場合、検出部の検出結果は、車上データに含まれてデータ蓄積DB302に蓄積される。
The
また、空調制御装置101の乗務員操作は、目標温度補正に限定されない。例えば、ラインフローファン(鉄道車両内用サーキュレータ)、換気扇または扇風機の強弱などの、空調機102に関する他の乗務員操作についても適用することができる。また、乗務員の操作対象は、空調装置105に限られず、他の車上装置であってもよい。
Furthermore, crew operation of the air
また、図1を参照して説明したように、第1実施形態は、複数の鉄道車両1による編成に適用可能である。第1実施形態における学習処理装置205は、例えば、車両情報制御装置100に付帯する。従って、学習処理装置205は、車両情報制御装置100と同様に、複数の鉄道車両1を含む編成ごとに少なくとも設けられる。この場合、図1に示す学習処理装置205は、複数の鉄道車両1の個別の車上データを含む幹線データを、車両情報制御装置100から取得する。これにより、少ない装置数で複数の鉄道車両1の空調装置105の操作を代替することができる。
As described with reference to FIG. 1, the first embodiment is applicable to a formation consisting of
また、学習処理装置205は、車両情報制御装置100の内部に含まれていてもよい。
The
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態における鉄道車両1の全体構成の一例を示すブロック図である。第2実施形態は、学習処理装置205が車両情報制御装置100に代えて空調制御装置101とデータおよび信号の送受信を行う点で、第1実施形態とは異なっている。
Second Embodiment
8 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a
車両情報制御装置100は、車上データを空調制御装置101に送る。
The vehicle
空調制御装置101は、車上データを学習処理装置205に送る。
The air
学習処理装置205は、例えば、空調装置105(空調制御装置101)に付帯する。従って、学習処理装置205は、空調装置105ごとに設けられる。なお、学習処理装置205は、鉄道車両1ごとに設けられてもよい。学習処理装置205は、車上データを空調制御装置101から受け取り、目標温度補正を空調制御装置101に送る。
The
より詳細には、データ取得部301は、鉄道車両1の動作に関する操作を乗務員から受け付ける車両情報制御装置100を間に介することなく、空調装置105(空調制御装置101)から操作実績データと要素データとを取得する。制御指示部306は、車両情報制御装置100を間に介することなく、空調装置105(空調制御装置101)に制御指令を出力する。これにより、複数の鉄道車両1に対して個別に学習モデルの構築および操作代替をすることができる。例えば、空調装置105または鉄道車両1のメーカが異なる場合、メーカごとに操作傾向が異なる可能性がある。また、例えば、弱冷房車は、通常の車両とは操作傾向が異なる可能性がある。また、例えば、複数の編成を連結して1つの編成とする場合、新しい編成と古い編成との間でインターフェースの不都合が発生する可能性がある。また、例えば、車両情報制御装置100と学習処理装置205との間でメーカが異なる場合も、インターフェースの不都合が発生する可能性がある。これらのような場合、車両ごと、または、空調装置105ごとに学習モデルを構築することがより好ましい。
More specifically, the
第2実施形態における学習処理装置205のその他の構成は、第1実施形態による学習処理装置205の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。第2実施形態における学習処理装置205は、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations of the
なお、学習処理装置205は、空調制御装置101の内部に含まれていてもよい。
The
本実施形態による学習処理装置205および学習処理方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、学習処理装置205および学習処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD-ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、学習処理装置205および学習処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
At least a part of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and gist of the invention.
1 鉄道車両、100 車両情報制御装置、101 空調制御装置、102 空調機、103 応荷重検出部、104 温湿度センサ、205 学習処理装置、301 データ取得部、302 データ蓄積DB、303 データ読出部、304 データ加工部、305 モデル構築部、306 制御指示部 1 Railway vehicle, 100 Vehicle information control device, 101 Air conditioning control device, 102 Air conditioner, 103 Load response detection unit, 104 Temperature and humidity sensor, 205 Learning processing device, 301 Data acquisition unit, 302 Data storage DB, 303 Data reading unit, 304 Data processing unit, 305 Model construction unit, 306 Control instruction unit
Claims (14)
前記操作実績データに含まれる前記車上装置の学習対象の操作と、前記学習対象の操作が実行された過去における前記要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築するモデル構築部と、
当日における前記要素データを前記学習モデルに適用することにより、前記車上装置を制御するための制御指令を生成する制御部と、を備える、学習処理装置。 a data acquisition unit that acquires operation record data by a driver of an on-board device mounted on a vehicle and element data related to the vehicle in operation that is used to determine the operation of the on-board device, and stores the data in a data storage unit;
a model construction unit that constructs a learning model based on a correspondence relationship between an operation of the on-board device that is a learning target included in the operation record data and the element data in the past when the operation of the learning target was executed;
A learning processing device comprising: a control unit that generates a control command for controlling the on-board device by applying the element data for the current day to the learning model.
前記モデル構築部は、前記学習対象の操作と、時刻により前記学習対象の操作と関連付けられた前記要素データと、の対応関係に基づいて前記学習モデルを構築する、請求項1に記載の学習処理装置。 The data acquisition unit causes the operation result data and the element data to be associated with each other by time and stored in the data storage unit;
The learning processing device according to claim 1 , wherein the model construction unit constructs the learning model based on a correspondence relationship between the operation of the learning target and the element data associated with the operation of the learning target by time.
前記運行状況情報に基づいて、前記データ蓄積部から、前記学習モデルの構築に用いられる前記操作実績データおよび前記要素データを読み出すデータ読出部をさらに備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の学習処理装置。 The data acquisition unit acquires operation status information of the vehicle during operation and accumulates the information in the data accumulation unit;
The learning processing device according to claim 1 , further comprising a data reading unit that reads out, from the data storage unit, the operation history data and the element data used for constructing the learning model, based on the operation status information.
前記データ読出部は、ワンマン運用時および非営業走行時の少なくとも一方を除外して、前記データ蓄積部から、前記学習モデルの構築に用いられる前記操作実績データおよび前記要素データを読み出す、請求項4に記載の学習処理装置。 The operation status information includes information regarding at least one of one-man operation and non-commercial running,
5. The learning processing device according to claim 4, wherein the data reading unit reads out the operation record data and the element data used to construct the learning model from the data storage unit, excluding at least one of one-man operation and non-commercial driving.
複数の機械学習手法により複数の前記学習モデルを構築し、
構築した複数の前記学習モデルを評価し、
評価が最も高い前記学習モデルを、前記制御部により適用される前記学習モデルとする、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の学習処理装置。 The model construction unit includes:
Constructing a plurality of said learning models using a plurality of machine learning techniques;
Evaluating the constructed learning models;
The learning processing device according to claim 1 , wherein the learning model with the highest evaluation is set as the learning model to be applied by the control unit.
前記データ取得部は、前記車両の動作に関する操作を前記乗務員から受け付ける車両情報制御装置から、前記操作実績データと前記要素データとを取得し、
前記制御部は、前記車両情報制御装置を間に介して前記車上装置に前記制御指令を出力する、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の学習処理装置。 The learning processing device is provided at least for each formation including a plurality of the vehicles,
The data acquisition unit acquires the operation record data and the element data from a vehicle information control device that accepts operations related to the operation of the vehicle from the driver,
The learning processing device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the control command to the on-board device via the vehicle information control device.
前記データ取得部は、前記車両の動作に関する操作を前記乗務員から受け付ける車両情報制御装置を間に介することなく、前記車上装置から前記操作実績データと前記要素データとを取得し、
前記制御部は、前記車両情報制御装置を間に介することなく、前記車上装置に前記制御指令を出力する、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の学習処理装置。 the learning processing device is provided for each of the on-board devices or for each of the vehicles;
the data acquisition unit acquires the operation record data and the element data from the on-board device without going through a vehicle information control device that accepts operations related to the operation of the vehicle from the driver;
The learning processing device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the control command to the on-board device without using the vehicle information control device.
前記操作実績データに含まれる前記車上装置の学習対象の操作と、前記学習対象の操作が実行された過去における前記要素データと、の対応関係に基づいて学習モデルを構築し、
当日における前記要素データを前記学習モデルに適用することにより、前記車上装置を制御するための制御指令を生成する、ことを具備する、学習処理方法。 data on operation history of an on-board device by a driver mounted on the vehicle and element data on the vehicle during operation used to determine the operation of the on-board device are acquired and stored in a data storage unit;
constructing a learning model based on a correspondence relationship between an operation of the on-board device to be learned, which is included in the operation record data, and the element data in the past when the operation of the learning target was executed;
generating a control command for controlling the on-board device by applying the element data for the current day to the learning model.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204415404U (en) | 2014-11-12 | 2015-06-24 | 中科诺信(北京)高新技术有限公司 | Railcar attemperating unit |
| US20190071103A1 (en) | 2017-09-05 | 2019-03-07 | Alstom Transport Technologies | Process for Monitoring an Air Conditioning System of a Railway Vehicle and Railway Vehicle Comprising an Air Conditioning System Implementing This Process |
| JP2019093969A (en) | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning control device, and control method and program for air conditioner of vehicle |
| JP2019123364A (en) | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning control device, vehicle air-conditioning control method and program |
| JP2019138542A (en) | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 三菱電機株式会社 | Air condition control device, air conditioning control system, air conditioning method, and program |
| JP2020095616A (en) | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning plan device, method, and program |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204415404U (en) | 2014-11-12 | 2015-06-24 | 中科诺信(北京)高新技术有限公司 | Railcar attemperating unit |
| US20190071103A1 (en) | 2017-09-05 | 2019-03-07 | Alstom Transport Technologies | Process for Monitoring an Air Conditioning System of a Railway Vehicle and Railway Vehicle Comprising an Air Conditioning System Implementing This Process |
| JP2019093969A (en) | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning control device, and control method and program for air conditioner of vehicle |
| JP2019123364A (en) | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning control device, vehicle air-conditioning control method and program |
| JP2019138542A (en) | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 三菱電機株式会社 | Air condition control device, air conditioning control system, air conditioning method, and program |
| JP2020095616A (en) | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 株式会社東芝 | Vehicle air-conditioning plan device, method, and program |
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