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JP7691389B2 - Fault sign diagnostic device and fault sign diagnostic method - Google Patents
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Description

本発明は、故障予兆診断装置及び故障予兆診断方法に関し、鉄道車両に用いられる空気圧縮機またはその圧縮空気を利用する関連機器における故障の予兆を診断する故障予兆診断装置及び故障予兆診断方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a failure sign diagnostic device and a failure sign diagnostic method, and is suitable for use in a failure sign diagnostic device and a failure sign diagnostic method for diagnosing signs of failure in air compressors used in railway vehicles or in related equipment that uses compressed air.

保守作業の効率化及び省力化の観点から、車上機器から取得されるデータを活用した、故障予兆診断技術の開発が求められている。車上機器の中でも、空気ブレーキや空気バネなどで使用する圧縮空気を生成する空気圧縮機は、故障時に空気ブレーキ等の他の機器の動作にも影響を与えることから、故障が発生するよりも前にその予兆を検知し診断する技術の開発が強く求められている。 From the perspective of improving the efficiency and labor-saving of maintenance work, there is a demand for the development of technology to diagnose signs of failures using data obtained from on-board equipment. Among on-board equipment, air compressors that generate compressed air used in air brakes and air springs affect the operation of other equipment such as air brakes when they fail, so there is a strong demand for the development of technology to detect and diagnose signs of failure before they occur.

例えば特許文献1には、鉄道車両の機器モニタリングデータを利用してコンプレッサの異常の発生を高い精度で検知しようとする異常検知方法が開示されている。特許文献1の異常検知方法によれば、コンプレッサ(空気圧縮機)が稼働中かつ、ブレーキが未動作時のデータを抽出し、さらにそのデータを一定の時間で分割したデータの中で、最も蓄圧系の圧力上昇量が大きかったデータを抽出する。また、その時の空気ばねの圧力変位量、車両重量から算出した乗車率、走行速度、及び外気温の情報を説明変数として重回帰分析によって圧力上昇量を算出する。そして、抽出した蓄圧系の圧力上昇量と、重回帰分析によって算出した圧力上昇量とを比較することで、異常検知を行う。 For example, Patent Document 1 discloses an anomaly detection method that uses equipment monitoring data from railway vehicles to detect the occurrence of compressor abnormalities with high accuracy. According to the anomaly detection method of Patent Document 1, data is extracted when the compressor (air compressor) is operating and the brakes are not operating, and from the data divided by a certain time period, the data with the largest pressure rise in the pressure accumulator system is extracted. The amount of pressure rise is then calculated by multiple regression analysis using the pressure displacement of the air spring at that time, the occupancy rate calculated from the vehicle weight, the running speed, and the outside air temperature as explanatory variables. Anomalies are then detected by comparing the extracted amount of pressure rise in the pressure accumulator system with the amount of pressure rise calculated by multiple regression analysis.

特開2018-137967号公報JP 2018-137967 A

しかし、特許文献1の異常検知方法では、空気圧縮機が稼働中かつ、圧縮空気を用いる機器(例えばブレーキ)が動作していない時間を対象として、異常検知の判断に用いる圧力上昇量のデータを抽出するものであった。そのため、機器が搭載された車両の運用や線形条件によっては、データの抽出条件に該当する期間が短く、故障予兆診断に用いるデータを十分に取得できないおそれがあった。具体的には例えば、機器を鉄道車両のブレーキとしたとき、鉄道車両は停車駅の手前からブレーキで減速して駅に停車するため、駅間が短い場合には圧力上昇量のデータを取得することができない。また、駅間に急な下り勾配が続くような場合も、長時間ブレーキが動作し続けることから、圧力上昇量のデータを取得することができない。このように、特許文献1の異常検知方法では、空気圧縮機の稼働中に、圧縮空気を使用する関連機器がほぼ動作しているような状況では、異常検知の判断に用いるデータを十分に取得できず、その結果、空気圧縮機またはその関連機器における異常検知を実施できない期間が発生するおそれがあった。 However, in the anomaly detection method of Patent Document 1, the data on the amount of pressure rise used to determine anomaly detection is extracted from the time when the air compressor is operating and the equipment using compressed air (e.g., brakes) is not operating. Therefore, depending on the operation and linear conditions of the vehicle on which the equipment is installed, the period corresponding to the data extraction conditions may be short, and there is a risk that data used for failure sign diagnosis may not be obtained sufficiently. Specifically, for example, when the equipment is a brake of a railway vehicle, the railway vehicle decelerates by braking just before the station and stops at the station, so if the distance between stations is short, data on the amount of pressure rise cannot be obtained. Also, if there is a steep downward gradient between stations, the brakes continue to operate for a long time, so data on the amount of pressure rise cannot be obtained. Thus, in the anomaly detection method of Patent Document 1, in a situation where related equipment using compressed air is almost always operating while the air compressor is operating, data used to determine anomaly detection may not be obtained sufficiently, and as a result, there may be a period during which anomaly detection cannot be performed in the air compressor or its related equipment.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、車両の運用及び線形条件に関わらず、空気圧縮機またはその圧縮空気を利用する関連機器における故障の予兆を診断することが可能な故障予兆診断装置及び故障予兆診断方法を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to propose a failure sign diagnostic device and failure sign diagnostic method that can diagnose signs of failure in air compressors or related equipment that uses compressed air, regardless of the vehicle's operation and linear conditions.

かかる課題を解決するため本発明においては、空気圧縮機または前記空気圧縮機が生成した圧縮空気を使用する関連機器における故障予兆を診断する故障予兆診断装置であって、前記空気圧縮機の稼働データ及び前記関連機器の圧力データを入力するデータ入力部と、前記データ入力部に入力された前記稼働データに基づいて、前記空気圧縮機の実稼働時間を算出する稼働時間算出部と、前記データ入力部に入力された前記稼働データ及び前記圧力データに基づいて、前記関連機器ごとに、前記空気圧縮機の稼働に対して当該関連機器が使用した圧縮空気の量を示す積算圧力変位量を算出する積算圧力変位量算出部と、前記積算圧力変位量算出部によって算出された各関連機器の積算圧力変位量を特徴量として、当該特徴量を使用する予測モデルから前記空気圧縮機の予測稼働時間を算出する稼働時間予測モデル部と、前記稼働時間算出部によって算出された実稼働時間と、前記稼働時間予測モデル部によって算出された予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記空気圧縮機または前記関連機器の少なくとも何れかにおける故障予兆の有無を診断する故障予兆診断部と、を備える故障予兆診断装置が提供される。 In order to solve this problem, the present invention provides a failure sign diagnosis device that diagnoses failure signs in an air compressor or related equipment that uses compressed air generated by the air compressor, the failure sign diagnosis device comprising: a data input unit that inputs operation data of the air compressor and pressure data of the related equipment; an operation time calculation unit that calculates the actual operation time of the air compressor based on the operation data input to the data input unit; an integrated pressure displacement calculation unit that calculates, for each of the related equipment, an integrated pressure displacement indicating the amount of compressed air used by the related equipment for the operation of the air compressor based on the operation data and the pressure data input to the data input unit; an operation time prediction model unit that uses the integrated pressure displacement of each of the related equipment calculated by the integrated pressure displacement calculation unit as a feature and calculates a predicted operation time of the air compressor from a prediction model that uses the feature; and a failure sign diagnosis unit that diagnoses the presence or absence of a failure sign in at least one of the air compressor or the related equipment based on a comparison result between the actual operation time calculated by the operation time calculation unit and the predicted operation time calculated by the operation time prediction model unit.

また、かかる課題を解決するため本発明においては、空気圧縮機または前記空気圧縮機が生成した圧縮空気を使用する関連機器における故障予兆を診断する故障予兆診断装置による故障予兆診断方法であって、前記故障予兆診断装置が、前記空気圧縮機の稼働データ及び前記関連機器の圧力データを入力するデータ入力ステップと、前記故障予兆診断装置が、前記データ入力ステップで入力された前記稼働データに基づいて、前記空気圧縮機の実稼働時間を算出する稼働時間算出ステップと、前記故障予兆診断装置が、前記データ入力ステップで入力された前記稼働データ及び前記圧力データに基づいて、前記関連機器ごとに、前記空気圧縮機の稼働に対して当該関連機器が使用した圧縮空気の量を示す積算圧力変位量を算出する積算圧力変位量算出ステップと、前記故障予兆診断装置が、前記積算圧力変位量算出ステップで算出された各関連機器の積算圧力変位量を特徴量として、当該特徴量を使用する予測モデルから前記空気圧縮機の予測稼働時間を算出する稼働時間予測ステップと、前記故障予兆診断装置が、前記稼働時間算出ステップで算出された実稼働時間と、前記稼働時間予測ステップで算出された予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記空気圧縮機または前記関連機器の少なくとも何れかにおける故障予兆の有無を診断する故障予兆診ステップと、を備える故障予兆診断方法が提供される。 In addition, in order to solve the above problem, the present invention provides a failure sign diagnosis method by a failure sign diagnosis device that diagnoses a failure sign in an air compressor or related equipment that uses compressed air generated by the air compressor, the method comprising: a data input step in which the failure sign diagnosis device inputs operation data of the air compressor and pressure data of the related equipment; an operation time calculation step in which the failure sign diagnosis device calculates an actual operation time of the air compressor based on the operation data input in the data input step; and an operation time calculation step in which the failure sign diagnosis device calculates an actual operation time of the air compressor for each of the related equipment based on the operation data and the pressure data input in the data input step. the failure sign diagnosis device uses the integrated pressure displacement amount of each related device calculated in the integrated pressure displacement amount calculation step as a feature amount and calculates a predicted operating time of the air compressor from a prediction model using the feature amount; and the failure sign diagnosis step of diagnosing the presence or absence of a failure sign in at least one of the air compressor or the related device based on a comparison result between the actual operating time calculated in the operating time calculation step and the predicted operating time calculated in the operating time prediction step.

本発明によれば、車両の運用及び線形条件に関わらず、空気圧縮機またはその関連機器における故障の予兆を診断することができる。 The present invention makes it possible to diagnose signs of failure in an air compressor or related equipment, regardless of the vehicle's operating and linear conditions.

本発明の第1の実施形態に係る故障予兆診断装置100の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of a failure sign diagnosis device 100 according to a first embodiment of the present invention. 稼働時間算出部120による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a process performed by an operating time calculation unit 120; 積算圧力変位量算出部130による処理の処理手順例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a process performed by an integrated pressure displacement amount calculation unit 130; 稼働時間予測モデル部140による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a process performed by an operating time prediction model unit 140. 関連機器の影響度αの決定方法の一例を説明するための図である。11 is a diagram for explaining an example of a method for determining an influence degree α n of a related device. FIG. 故障予兆診断部150による処理の処理手順例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a failure sign diagnosing unit 150; 本発明の第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100の構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a failure sign diagnosis device 100 according to a second embodiment of the present invention. 第2の実施形態の積算圧力変位量算出部130による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a process performed by an integrated pressure displacement amount calculation unit 130 according to the second embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る故障予兆診断装置300の構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a failure sign diagnosis device 300 according to a third embodiment of the present invention. 稼働時間予測モデル部340による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a process performed by an operating time prediction model unit 340. 故障予兆診断部350による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a failure sign diagnosing unit 350; モデル更新部360による処理の処理手順例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a model update unit 360.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述する。 The following describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings.

(1)第1の実施形態
(1-1)構成
図1は、本発明の第1の実施形態に係る故障予兆診断装置100の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、故障予兆診断装置100は、データ入力部110、稼働時間算出部120、積算圧力変位量算出部130、稼働時間予測モデル部140、及び故障予兆診断部150を備えて構成される。
(1) First embodiment (1-1) configuration Fig. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a failure sign diagnosis device 100 according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the failure sign diagnosis device 100 includes a data input unit 110, an operation time calculation unit 120, an integrated pressure displacement amount calculation unit 130, an operation time prediction model unit 140, and a failure sign diagnosis unit 150.

また、故障予兆診断装置100には、故障予兆の診断対象の機器として、空気圧縮機210、ブレーキ装置220、及び空気ばね230が接続されている。空気圧縮機210は、圧縮空気を生成して供給する機器である。ブレーキ装置220及び空気ばね230は、空気圧縮機210が生成した圧縮空気を使用する関連機器の一例である。空気圧縮機210の関連機器は、1つであっても複数であってもよい。 In addition, an air compressor 210, a brake device 220, and an air spring 230 are connected to the failure sign diagnosis device 100 as devices to be diagnosed for failure signs. The air compressor 210 is a device that generates and supplies compressed air. The brake device 220 and the air spring 230 are examples of related devices that use the compressed air generated by the air compressor 210. There may be one or more related devices for the air compressor 210.

データ入力部110は、空気圧縮機210から空気圧縮機210の稼働データを入力し、空気圧縮機210が生成した圧縮空気を使用するブレーキ装置220及び空気ばね230から、それぞれの圧力データを入力する。さらに、データ入力部110は、空気圧縮機210の稼働データを稼働時間算出部120及び積算圧力変位量算出部130に出力し、ブレーキ装置220及び空気ばね230の圧力データを積算圧力変位量算出部130に出力する。 The data input unit 110 inputs operation data of the air compressor 210 from the air compressor 210, and inputs pressure data from the brake device 220 and the air spring 230 that use the compressed air generated by the air compressor 210. Furthermore, the data input unit 110 outputs operation data of the air compressor 210 to the operation time calculation unit 120 and the accumulated pressure displacement calculation unit 130, and outputs pressure data of the brake device 220 and the air spring 230 to the accumulated pressure displacement calculation unit 130.

本実施形態では、圧縮空気を使用する関連機器の圧力データとして、一般的な鉄道車両において搭載されていることが多いブレーキ装置220のブレーキシリンダ(BC)圧力値と、空気ばね230のエアーサスペンション(AS)圧力値とを例に用いて説明する。但し、本実施形態で使用可能な圧力データは上述した圧力データに限定されるものではなく、空気圧縮機210で生成された圧縮空気を使用する関連機器が存在する場合は、当該関連機器ごとの圧力データもデータ入力部110に入力されるとしてよい。以上のことは、他の実施形態でも同様である。 In this embodiment, the pressure data of related equipment that uses compressed air will be described using as examples the brake cylinder (BC) pressure value of the brake device 220, which is often installed in general railway vehicles, and the air suspension (AS) pressure value of the air spring 230. However, the pressure data that can be used in this embodiment is not limited to the pressure data described above, and if there is related equipment that uses compressed air generated by the air compressor 210, the pressure data for each related equipment may also be input to the data input unit 110. The above is similar to other embodiments.

また、データ入力部110における各データの入力方法は、各機器にデータ入力部110を直接接続することによってデータを入力してもよいし、各機器を搭載した車両(例えば鉄道車両)において各機器の情報を集約及び制御する不図示の車両情報制御装置が備えられている場合には、車両情報制御装置にデータ入力部110を接続することによって各データを入力するようにしてもよい。また、各機器を搭載した車両が、公共無線通信等を用いて車両基地等に設置されたサーバまたはクラウド環境上に構築されたサーバ等の記憶領域に対して各データを送信可能な機能を有する場合は、故障予兆診断装置100を上記のサーバに接続可能な環境下に実装し、上記サーバからデータ入力部110に各データを入力するようにしてもよい。以上のことは、他の実施形態でも同様である。 The data input unit 110 may input data by directly connecting the data input unit 110 to each device, or, if a vehicle (e.g., a railroad vehicle) equipped with each device is equipped with a vehicle information control device (not shown) that aggregates and controls information from each device, the data input unit 110 may be connected to the vehicle information control device to input each data. If a vehicle equipped with each device has a function capable of transmitting each data to a storage area of a server installed in a vehicle depot or the like or a server constructed in a cloud environment using public wireless communication, the failure sign diagnosis device 100 may be implemented in an environment in which it can be connected to the server, and each data may be input from the server to the data input unit 110. The above is similar to other embodiments.

稼働時間算出部120は、データ入力部110から空気圧縮機210の稼働データを入力し、入力した情報に基づいて実稼働時間を算出し、これを故障予兆診断部150へ出力する。空気圧縮機210の稼働データは、少なくとも空気圧縮機210の稼働状態(稼働中または停止中)を示す。稼働時間算出部120による処理の詳細は後述する。 The operating time calculation unit 120 inputs the operating data of the air compressor 210 from the data input unit 110, calculates the actual operating time based on the input information, and outputs this to the failure sign diagnosis unit 150. The operating data of the air compressor 210 indicates at least the operating state of the air compressor 210 (operating or stopped). Details of the processing by the operating time calculation unit 120 will be described later.

積算圧力変位量算出部130は、データ入力部110から稼働データ、BC圧力値、及びAS圧力値を入力し、入力した情報に基づいて、各関連機器の積算圧力変位量(積算BC圧力変位量、積算AS圧力変位量)を算出し、これらを稼働時間予測モデル部140へ出力する。積算圧力変位量は、空気圧縮機210の1回(所定回数であってもよい)の稼働に対する関連機器の圧力の変位量であって、関連機器ごとに算出される。なお、積算圧力変位量は、空気圧縮機210の1回の稼働中に関連機器が使用した圧縮空気量、ともいえる。積算圧力変位量算出部130による処理の詳細は後述する。 The integrated pressure displacement calculation unit 130 inputs the operation data, BC pressure value, and AS pressure value from the data input unit 110, calculates the integrated pressure displacement (integrated BC pressure displacement, integrated AS pressure displacement) of each related device based on the input information, and outputs these to the operation time prediction model unit 140. The integrated pressure displacement is the pressure displacement of the related device for one operation (which may be a predetermined number of times) of the air compressor 210, and is calculated for each related device. The integrated pressure displacement can also be said to be the amount of compressed air used by the related device during one operation of the air compressor 210. Details of the processing by the integrated pressure displacement calculation unit 130 will be described later.

稼働時間予測モデル部140は、積算圧力変位量算出部130から積算BC圧力変位量及び積算AS圧力変位量を入力し、入力した情報に基づいて稼働時間の予測値である予測稼働時間を導出し、これを故障予兆診断部150へ出力する。稼働時間予測モデル部140による処理の詳細は後述する。 The operating time prediction model unit 140 inputs the integrated BC pressure displacement amount and the integrated AS pressure displacement amount from the integrated pressure displacement amount calculation unit 130, derives a predicted operating time, which is a predicted value of the operating time, based on the input information, and outputs this to the failure sign diagnosis unit 150. Details of the processing by the operating time prediction model unit 140 will be described later.

故障予兆診断部150は、稼働時間算出部120から実稼働時間を、稼働時間予測モデル部140から予測稼働時間を入力し、入力した情報に基づいて故障予兆の診断を行い、その診断結果を運転士や車両基地へ出力する。故障予兆診断部150による処理の詳細は後述する。 The failure sign diagnosis unit 150 inputs the actual operating time from the operating time calculation unit 120 and the predicted operating time from the operating time prediction model unit 140, diagnoses failure signs based on the input information, and outputs the diagnosis results to the driver and the vehicle depot. Details of the processing by the failure sign diagnosis unit 150 will be described later.

以下では、故障予兆診断装置100の各機能部による処理の詳細を説明する。 The following describes in detail the processing performed by each functional unit of the failure prediction diagnosis device 100.

(1-2)稼働時間算出部120の処理
図2は、稼働時間算出部120による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図2に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
(1-2) Processing by the Operating Time Calculation Unit 120 Fig. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure by the operating time calculation unit 120. The processing shown in Fig. 2 is repeatedly executed at a predetermined cycle.

図2によればまず、稼働時間算出部120は、データ入力部110から空気圧縮機210の稼働データを取得する。前述した通り、空気圧縮機210の稼働データには、少なくとも、空気圧縮機210の稼働状態(稼働中/停止中)が示される(ステップS101)。 According to FIG. 2, first, the operation time calculation unit 120 acquires operation data of the air compressor 210 from the data input unit 110. As described above, the operation data of the air compressor 210 indicates at least the operation status (operating/stopped) of the air compressor 210 (step S101).

次に、稼働時間算出部120は、ステップS101で取得した稼働データを参照し、空気圧縮機210の稼働状態が停止中から稼働中に変化したか否かを判定する(ステップS102)。稼働状態が停止中から稼働中に変化した場合(ステップS102のYES)、ステップS103に進み、稼働状態が停止中から稼働中に変化していない場合(ステップS102のNO)、ステップS104に進む。 Next, the operating time calculation unit 120 refers to the operating data acquired in step S101 and determines whether the operating state of the air compressor 210 has changed from stopped to operating (step S102). If the operating state has changed from stopped to operating (YES in step S102), the process proceeds to step S103, and if the operating state has not changed from stopped to operating (NO in step S102), the process proceeds to step S104.

ステップS103では、稼働時間算出部120は、稼働時間の計測を開始し、ステップS104に進む。 In step S103, the operating time calculation unit 120 starts measuring the operating time and proceeds to step S104.

ステップS104では、稼働時間算出部120は、ステップS101で取得した稼働データを参照し、空気圧縮機210の稼働状態が稼働中から停止中に変化したか否かを判定する。稼働状態が稼働中から停止中に変化した場合(ステップS104のYES)、ステップS105に進み、稼働状態が稼働中から停止中に変化していない場合(ステップS104のNO)、処理を終了する。 In step S104, the operating time calculation unit 120 refers to the operating data acquired in step S101 and determines whether the operating state of the air compressor 210 has changed from operating to stopped. If the operating state has changed from operating to stopped (YES in step S104), the process proceeds to step S105, and if the operating state has not changed from operating to stopped (NO in step S104), the process ends.

ステップS105では、稼働時間算出部120は、稼働時間の計測を停止し、計測した時間を実稼働時間に設定し、ステップS106に進む。実稼働時間は、空気圧縮機210が稼働してから停止するまでに経過した稼働時間の実測結果であり、稼働時間算出部120は、所定の記憶領域に実稼働時間を記憶する。 In step S105, the operation time calculation unit 120 stops measuring the operation time, sets the measured time as the actual operation time, and proceeds to step S106. The actual operation time is the actual measurement of the operation time that has elapsed since the air compressor 210 started operating until it was stopped, and the operation time calculation unit 120 stores the actual operation time in a specified memory area.

次いで、稼働時間算出部120は、ステップS105で設定した実稼働時間を故障予兆診断部150に出力し(ステップS106)、処理を終了する。 Next, the operating time calculation unit 120 outputs the actual operating time set in step S105 to the failure symptom diagnosis unit 150 (step S106), and ends the process.

以上、図2に示した処理を実行することにより、稼働時間算出部120は、空気圧縮機210の稼働データに基づいて、空気圧縮機210の実稼働時間を算出し、出力することができる。 By executing the process shown in FIG. 2 as described above, the operation time calculation unit 120 can calculate and output the actual operation time of the air compressor 210 based on the operation data of the air compressor 210.

(1-3)積算圧力変位量算出部130の処理
図3は、積算圧力変位量算出部130による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図3に示す処理は、図2の処理と同様の周期で繰り返し実行される。
(1-3) Processing by the Integrated Pressure Displacement Calculation Unit 130 Fig. 3 is a flowchart showing an example of the processing procedure by the integrated pressure displacement calculation unit 130. The processing shown in Fig. 3 is repeatedly executed in the same cycle as the processing in Fig. 2.

図3によればまず、積算圧力変位量算出部130は、データ入力部110から、空気圧縮機210の稼働データ(稼働中/停止中)と、ブレーキ装置220のBC圧力値と、空気ばね230のAS圧力値とを取得する(ステップS201)。図2の説明で述べたように、ステップS201の処理は、図2のステップS101の処理と同様の周期で実行される。 According to FIG. 3, first, the integrated pressure displacement calculation unit 130 acquires operation data (operating/stopped) of the air compressor 210, the BC pressure value of the brake device 220, and the AS pressure value of the air spring 230 from the data input unit 110 (step S201). As described in the explanation of FIG. 2, the process of step S201 is executed at the same cycle as the process of step S101 in FIG. 2.

次に、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得した稼働データを参照し、空気圧縮機210の稼働状態が停止中から稼働中に変化したか否かを判定する(ステップS202)。稼働状態が停止中から稼働中に変化した場合(ステップS202のYES)、ステップS204に進み、稼働状態が停止中から稼働中に変化していない場合(ステップS202のNO)、ステップS203に進む。 Next, the integrated pressure displacement calculation unit 130 refers to the operation data acquired in step S201 and determines whether the operation state of the air compressor 210 has changed from stopped to operating (step S202). If the operation state has changed from stopped to operating (YES in step S202), the process proceeds to step S204, and if the operation state has not changed from stopped to operating (NO in step S202), the process proceeds to step S203.

ステップS203では、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得した稼働データに基づいて、空気圧縮機210の稼働状態が稼働中であるか否かを判定する。稼働状態が稼働中である場合は(ステップS203のYES)、ステップS204に進み、稼働状態が稼働中ではない場合は(ステップS203のNO)、後述するステップS206に進む。 In step S203, the integrated pressure displacement calculation unit 130 determines whether the air compressor 210 is in operation based on the operation data acquired in step S201. If the air compressor 210 is in operation (YES in step S203), the process proceeds to step S204. If the air compressor 210 is not in operation (NO in step S203), the process proceeds to step S206, which will be described later.

ステップS204では、積算圧力変位量算出部130は、関連機器ごとの圧力データについて、積算圧力変位量を算出する。具体的には、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得したBC圧力値及びAS圧力値についてそれぞれ、1周期前の圧力値との差分を算出し、この差分の絶対値をそれぞれの積算圧力変位量に積算することによって、BC圧力値の積算圧力変位量(積算BC圧力変位量)とAS圧力値の積算圧力変位量(積算AS圧力変位量)を算出する。そして、積算圧力変位量算出部130は、現在のBC圧力値及びAS圧力値を所定の記憶領域に記憶し(ステップS205)、ステップS206に進む。 In step S204, the integrated pressure displacement calculation unit 130 calculates the integrated pressure displacement for the pressure data for each related device. Specifically, the integrated pressure displacement calculation unit 130 calculates the difference between the BC pressure value and the AS pressure value acquired in step S201 and the pressure value one cycle earlier, and calculates the integrated pressure displacement for the BC pressure value (integrated BC pressure displacement) and the integrated pressure displacement for the AS pressure value (integrated AS pressure displacement) by integrating the absolute value of this difference into each integrated pressure displacement. The integrated pressure displacement calculation unit 130 then stores the current BC pressure value and AS pressure value in a specified memory area (step S205) and proceeds to step S206.

ステップS206において、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得した稼働データに基づいて、空気圧縮機210の稼働状態が稼働中から停止中に変化したか否かを判定する。稼働状態が稼働中から停止中に変化した場合は(ステップS206のYES)、ステップS207に進み、稼働状態が稼働中から停止中に変化していない場合は(ステップS206のNO)、処理を終了する。 In step S206, the integrated pressure displacement calculation unit 130 determines whether the operating state of the air compressor 210 has changed from operating to stopped based on the operating data acquired in step S201. If the operating state has changed from operating to stopped (YES in step S206), the process proceeds to step S207, and if the operating state has not changed from operating to stopped (NO in step S206), the process ends.

ステップS207では、積算圧力変位量算出部130は、現在の積算BC圧力変位量及び積算AS圧力変位量を稼働時間予測モデル部140に出力する。その後、積算圧力変位量算出部130は、自身が管理する各関連機器の積算圧力変位量の値を「0」に初期化し(ステップS208)、処理を終了する。 In step S207, the integrated pressure displacement calculation unit 130 outputs the current integrated BC pressure displacement and integrated AS pressure displacement to the operating time prediction model unit 140. After that, the integrated pressure displacement calculation unit 130 initializes the integrated pressure displacement value of each related device that it manages to "0" (step S208), and ends the process.

以上のように、図3に示した積算圧力変位量の算出処理によって、積算圧力変位量算出部130は、空気圧縮機210が稼働を開始してから停止するまでの1回の稼働に対して各関連機器が使用した圧縮空気量を算出することができる。 As described above, by the calculation process of the accumulated pressure displacement amount shown in FIG. 3, the accumulated pressure displacement amount calculation unit 130 can calculate the amount of compressed air used by each related device for one operation from when the air compressor 210 starts to when it stops.

なお、本例ではデータ入力部110から積算圧力変位量算出部130に入力される圧力データがBC圧力及びAS圧力である場合について説明したが、データ入力部110に入力される圧力データが上記以外にもある場合には、積算圧力変位量算出部130は、ステップS204,S205,S207,S208の処理を、入力された各圧力データに対して実施すればよい。 In this example, the case where the pressure data input from the data input unit 110 to the integrated pressure displacement calculation unit 130 is BC pressure and AS pressure has been described, but if pressure data other than the above is input to the data input unit 110, the integrated pressure displacement calculation unit 130 can perform the processes of steps S204, S205, S207, and S208 for each input pressure data.

(1-4)稼働時間予測モデル部140の処理
図4は、稼働時間予測モデル部140による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図4に示す処理は、図3のステップS207において積算圧力変位量算出部130から各関連機器の積算圧力変位量が出力されたときに開始される。
(1-4) Processing of the operating time prediction model unit 140 Fig. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the operating time prediction model unit 140. The processing shown in Fig. 4 is started when the integrated pressure displacement amount calculation unit 130 outputs the integrated pressure displacement amount of each related device in step S207 in Fig. 3.

図4によればまず、稼働時間予測モデル部140は、図3のステップS207で積算圧力変位量算出部130から出力された各関連機器の積算圧力変位量(例えば、積算BC圧力変位量及び積算AS圧力変位量)を取得する(ステップS301)。 According to FIG. 4, first, the operating time prediction model unit 140 acquires the accumulated pressure displacement amount (e.g., the accumulated BC pressure displacement amount and the accumulated AS pressure displacement amount) of each related device output from the accumulated pressure displacement amount calculation unit 130 in step S207 of FIG. 3 (step S301).

次に、稼働時間予測モデル部140は、ステップS301で取得した積算圧力変位量を、後述する式1の予測モデル式に代入して、予測稼働時間を算出する(ステップS302)。 Next, the operating time prediction model unit 140 substitutes the accumulated pressure displacement amount obtained in step S301 into the prediction model equation of Equation 1 described below to calculate the predicted operating time (step S302).

そして、稼働時間予測モデル部140は、ステップS302で算出した予測稼働時間を故障予兆診断部150に出力し(ステップS303)、処理を終了する。 Then, the operating time prediction model unit 140 outputs the predicted operating time calculated in step S302 to the failure sign diagnosis unit 150 (step S303), and ends the process.

(1-4-1)予測モデル
空気圧縮機210の予測稼働時間を算出する予測モデルについて詳しく説明する。図4のステップS302で使用される予測モデル式は、例えば以下の式1で示される。

Figure 0007691389000001
式1において、Y[秒]は予測稼働時間、A[秒]は基準稼働時間、X[kPa]は関連機器nの積算圧力変位量、α[秒/kPa]は関連機器nの影響度である。 (1-4-1) Prediction Model A detailed description will now be given of the prediction model for calculating the predicted operating time of the air compressor 210. The prediction model equation used in step S302 in FIG.
Figure 0007691389000001
In formula 1, Y t [sec] is the predicted operating time, A [sec] is the reference operating time, X n [kPa] is the integrated pressure displacement of related device n, and α n [sec/kPa] is the influence of related device n.

基準稼働時間Aは、関連機器による影響を受けない構成における空気圧縮機210の正常時の稼働時間である。基準稼働時間Aは、空気圧縮機210の正常時の空気圧縮性能W[kPa/秒]と、空気圧縮機210が生成した圧縮空気を蓄積するタンクにおける起動圧力Pmin及び停止圧力Pmaxが事前に分かっている場合には、「A=(Pmax-Pmin)/W」の式を用いて算出することができる。なお、起動圧力Pminは上記タンクにおける起動圧力の下限圧力値であり、停止圧力Pmaxは、上記タンクにおける停止圧力の上限圧力値である。 The reference operating time A is the normal operating time of the air compressor 210 in a configuration that is not affected by related equipment. When the air compression performance W [kPa/sec] of the air compressor 210 in the normal state and the start pressure P min and stop pressure P max in a tank that accumulates the compressed air generated by the air compressor 210 are known in advance, the reference operating time A can be calculated using the formula "A = (P max - P min )/W". Note that the start pressure P min is the lower limit pressure value of the start pressure in the tank, and the stop pressure P max is the upper limit pressure value of the stop pressure in the tank.

また、空気圧縮性能W、起動圧力Pmin、及び停止圧力Pmaxの値が不明である場合は、新品時また点検や修理直後から一定期間における、各関連機器の積算圧力変位量が「0」であった場合の実稼働時間の値を蓄積し、その平均の値を用いるようにすればよい。上記の一定期間とは、空気圧縮機210が搭載されている車両(列車)で想定される運用(駅間、種別)が網羅的に含まれるデータを取得可能な期間とする。 Furthermore, when the values of the air compression performance W, the starting pressure Pmin , and the stopping pressure Pmax are unknown, the values of the actual operation time when the integrated pressure displacement of each related device was "0" for a certain period from when it was new or immediately after inspection or repair may be accumulated, and the average value may be used. The above-mentioned certain period refers to a period during which data that comprehensively includes the expected operation (station intervals, type) of the vehicle (train) on which the air compressor 210 is mounted can be obtained.

各関連機器の影響度αは、各関連機器における積算圧力変位量の空気圧縮機210への影響度合いを示したパラメータであり、より具体的には、各関連機器が1kPaの圧縮空気を使用するあたりの空気圧縮機210の動作時間の延長量[秒]を示したパラメータである。影響度αのそれぞれの値α~αは、事前に、一定期間分の実稼働時間とその時の積算BC圧力変位量及び積算AS圧力変位量のデータとを学習データとした回帰学習等を用いて算出される。 The influence degree αn of each related device is a parameter indicating the degree of influence of the integrated pressure displacement amount in each related device on the air compressor 210, more specifically, a parameter indicating the extension [seconds] of the operating time of the air compressor 210 per 1 kPa of compressed air used by each related device. Each value α1 to αn of the influence degree αn is calculated in advance using regression learning or the like, using as learning data the actual operating time for a certain period of time and the integrated BC pressure displacement amount and integrated AS pressure displacement amount at that time.

また、関連機器n以外の積算圧力変位量が「0」であった場合には、図5に示すように、関連機器nの積算圧力変位量とその時の稼働時間との関係性に基づいて、関連機器nの影響度αを決定するようにしてもよい。具体的には例えば、関連機器nの積算圧力変位量と対応する稼働時間とを一定期間に亘って蓄積し、最小二乗法等の公知の手法で近似式を算出し、その近似式における傾きの値を影響度αとして決定することができる(図5参照)。上記の一定期間とは、空気圧縮機210が搭載されている車両(列車)で想定される運用(駅間、種別)が網羅的に含まれるデータを取得可能な期間とする。 In addition, when the integrated pressure displacement amount of the related equipment other than the related equipment n is "0", the influence degree α n of the related equipment n may be determined based on the relationship between the integrated pressure displacement amount of the related equipment n and the operation time at that time, as shown in Fig. 5. Specifically, for example, the integrated pressure displacement amount of the related equipment n and the corresponding operation time are accumulated for a certain period of time, an approximation formula is calculated by a known method such as the least squares method, and the value of the slope in the approximation formula is determined as the influence degree α n (see Fig. 5). The above-mentioned certain period is a period during which data that comprehensively includes the operation (station interval, type) expected for the vehicle (train) on which the air compressor 210 is mounted can be obtained.

図5は、関連機器の影響度αの決定方法の一例を説明するための図である。図5に示したように、一定期間に亘って蓄積した関連機器nの稼働時間と積算圧力変位量のデータに対して、所定の手法を用いて近似式を算出することができる。そして、図5に示した、一次関数の近似式における傾きを、関連機器nの影響度αに決定することができる。 Fig. 5 is a diagram for explaining an example of a method for determining the influence degree αn of the related device. As shown in Fig. 5, an approximation formula can be calculated using a predetermined method for data on the operation time and integrated pressure displacement amount of the related device n accumulated over a certain period of time. Then, the slope of the approximation formula of the linear function shown in Fig. 5 can be determined as the influence degree αn of the related device n.

(1-5)故障予兆診断部150の処理
図6は、故障予兆診断部150による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図6に示す処理は、図2及び図4の処理が終了した後に実行される。
(1-5) Processing by the Failure Sign Diagnosis Unit 150 Fig. 6 is a flowchart showing an example of a processing procedure by the failure sign diagnosis unit 150. The processing shown in Fig. 6 is executed after the processing in Figs. 2 and 4 is completed.

図6によればまず、故障予兆診断部150は、稼働時間算出部120から実稼働時間を取得し、稼働時間予測モデル部140から予測稼働時間を取得する(ステップS401)。 According to FIG. 6, first, the failure sign diagnosis unit 150 obtains the actual operating time from the operating time calculation unit 120 and obtains the predicted operating time from the operating time prediction model unit 140 (step S401).

次に、故障予兆診断部150は、ステップS401で取得した実稼働時間及び予測稼働時間に基づいて、実稼働時間が予測稼働時間に閾値dを足した値よりも大きいか否かを判定する(ステップS402)。詳細は後述するが、閾値dは、空気圧縮機210の実稼働時間及び予測稼働時間から、空気圧縮機210またはその関連機器において故障が発生し得る状態であるかを判定するために用いられるパラメータである。 Next, the failure sign diagnosis unit 150 determines whether or not the actual operation time is greater than the sum of the predicted operation time and a threshold value d1 based on the actual operation time and the predicted operation time acquired in step S401 (step S402). The threshold value d1 is a parameter used to determine whether or not a failure may occur in the air compressor 210 or its associated devices, based on the actual operation time and the predicted operation time of the air compressor 210, as will be described in detail later.

ステップS402において肯定結果が得られた場合は(ステップS402のYES)、空気圧縮機210の実稼働時間が予測稼働時間に対して長すぎることから、空気圧縮機210または関連機器において異常(故障)が発生し得る状態と判断できる。そこで、故障予兆診断部150は、自身が保持するパラメータである故障予兆カウンタの値を1加算し(ステップS403)、ステップS404に進む。 If a positive result is obtained in step S402 (YES in step S402), the actual operating time of the air compressor 210 is too long compared to the predicted operating time, and therefore it can be determined that an abnormality (failure) may occur in the air compressor 210 or related equipment. Therefore, the failure sign diagnosis unit 150 adds 1 to the value of the failure sign counter, which is a parameter held by the unit 150 (step S403), and proceeds to step S404.

一方、ステップS402において否定結果が得られた場合は(ステップS402のNO)、空気圧縮機210の実稼働時間が予測稼働時間に対して正常な範囲内であることから、空気圧縮機210または関連機器において異常(故障)が発生する予兆は検知されない。そこで、故障予兆診断部150は、故障予兆カウンタの値を「0」に初期化し(ステップS406)、ステップS407に進む。 On the other hand, if a negative result is obtained in step S402 (NO in step S402), the actual operating time of the air compressor 210 is within the normal range relative to the predicted operating time, and therefore no signs of an abnormality (failure) occurring in the air compressor 210 or related equipment are detected. Therefore, the failure sign diagnosis unit 150 initializes the value of the failure sign counter to "0" (step S406) and proceeds to step S407.

ステップS404では、故障予兆診断部150は、故障予兆カウンタの値が閾値dよりも大きいか否かを判定する(ステップS404)。詳細は後述するが、閾値dは、故障予兆カウンタの値から、空気圧縮機210またはその関連機器において故障の予兆があるかを判定するために用いられるパラメータである。 In step S404, the failure sign diagnosis unit 150 determines whether the value of the failure sign counter is greater than a threshold value d2 (step S404). Although details will be described later, the threshold value d2 is a parameter used to determine whether there is a sign of a failure in the air compressor 210 or its associated devices, from the value of the failure sign counter.

ステップS404において故障予兆カウンタの値が閾値dよりも大きい場合は(ステップS404のYES)、故障予兆カウンタの値が故障予兆の検知基準に到達した状態である。そこで、故障予兆診断部150は、故障予兆を検知した旨を所定の報知手段またはその制御手段に通知し、所定の報知手段または制御手段が、故障予兆の検知に対応する警告(故障予兆アラート)を運転士、運転指令、または検修区等の所定の報知先へ報知する(ステップS405)。故障予兆アラートの報知の詳細は後述する。ステップS405の後はステップS407に進む。 If the value of the failure sign counter is greater than the threshold value d2 in step S404 (YES in step S404), the value of the failure sign counter has reached the detection criterion for the failure sign. Then, the failure sign diagnosis unit 150 notifies a predetermined notification means or its control means that a failure sign has been detected, and the predetermined notification means or control means issues a warning (failure sign alert) corresponding to the detection of the failure sign to a predetermined notification destination such as a driver, an operation commander, or an inspection and maintenance area (step S405). Details of the notification of the failure sign alert will be described later. After step S405, the process proceeds to step S407.

一方、ステップS404において故障予兆カウンタの値が閾値d以下である場合は(ステップS404のNO)、故障予兆カウンタの値が1以上ではあるが、故障予兆の検知基準にまでは到達していない状態である。そこで、故障予兆診断部150は、現段階では故障予兆アラートの報知は行わずに、ステップS407に進む。 On the other hand, if the value of the failure sign counter is equal to or less than the threshold value d2 in step S404 (NO in step S404), the value of the failure sign counter is equal to or greater than 1 but has not yet reached the detection standard for a failure sign. Therefore, the failure sign diagnosis unit 150 does not issue a failure sign alert at this stage, and proceeds to step S407.

そしてステップS407では、故障予兆診断部150は、現在の故障予兆カウンタの値を所定の記憶領域に保存し、その後、処理を終了する。 Then, in step S407, the failure sign diagnosis unit 150 stores the current value of the failure sign counter in a specified memory area, and then ends the process.

(1-5-1)閾値d
閾値dの詳細について説明する。閾値dは、予測稼働時間に対して実稼働時間が異常な値であるか判定するためのパラメータであって、実稼働時間に許容される予測稼働時間からの超過時間の基準を示す。
(1-5-1) Threshold d1
The threshold value d1 is a parameter for determining whether the actual operation time is an abnormal value with respect to the predicted operation time, and indicates a standard for the allowable excess time of the actual operation time from the predicted operation time.

閾値dの算出方法としては、例えば、前記した式1における基準稼働時間Aの算出の際に、蓄積したデータの平均値を用いた場合は、蓄積したデータの標準偏差σを算出し、統計学上で外れ値とされる値(3σ等)を閾値dに用いるようにしてもよい。 As a method of calculating the threshold value d1 , for example, when the average value of the accumulated data is used in calculating the reference operating time A in the above-mentioned formula 1, the standard deviation σ of the accumulated data may be calculated, and a value that is considered to be an outlier in statistics (such as 3σ) may be used as the threshold value d1 .

また例えば、事前に空気圧縮機210の正常時の空気圧縮性能W[kPa/秒]について、その最大値Wmaxと最小値Wminとが既知である場合、以下の式2から閾値dを算出するようにしてもよい。

Figure 0007691389000002
Furthermore, for example, if the maximum value W max and minimum value W min of the air compression performance W [kPa/sec] of the air compressor 210 in a normal state are known in advance, the threshold value d 1 may be calculated from the following equation 2.
Figure 0007691389000002

また、空気圧縮機210の起動圧力Pmin及び停止圧力Pmaxの値に、例えば「Pmin±ΔP」及び「Pmax±ΔP」のように幅があることが既知の場合には、ΔP,ΔPの値を用いて、以下の式3から閾値dを算出するようにしてもよい。

Figure 0007691389000003
In addition, when it is known that there is a range between the values of the starting pressure Pmin and the stopping pressure Pmax of the air compressor 210, for example, " Pmin ± ΔP1 " and " Pmax ±ΔP2 " , the threshold value d1 may be calculated from the following equation 3 using the values of ΔP1 and ΔP2 .
Figure 0007691389000003

また、空気圧縮性能Wの最大値Wmax及び最小値Wminと、上記のΔP,ΔPとがすべて既知である場合は、以下の式4から閾値dを算出するようにしてもよい。

Figure 0007691389000004
Furthermore, when the maximum value Wmax and minimum value Wmin of the air compression performance W and the above-mentioned ΔP1 and ΔP2 are all known, the threshold value d1 may be calculated from the following formula 4.
Figure 0007691389000004

(1-5-2)閾値d
閾値dの詳細について説明する。閾値dは、予測稼働時間に対して実稼働時間が過剰に長い現象(具体的には、予測稼働時間よりも閾値d以上に長い現象)が連続的に発生しているかを判定するためのパラメータであって、上記現象の連続的な発生回数の基準を示す。
(1-5-2) Threshold d2
The details of the threshold value d2 will be described. The threshold value d2 is a parameter for determining whether a phenomenon in which the actual operation time is excessively long compared to the predicted operation time (specifically, a phenomenon in which the actual operation time is longer than the predicted operation time by the threshold value d1 or more) occurs continuously, and indicates a standard for the number of continuous occurrences of the above phenomenon.

閾値d2の値は、駅間や、時間帯等の条件が網羅的に含まれたデータにおいて、連続的に実稼働時間が予測稼働時間よりも閾値d1以上長い時間を取り続けた場合に、故障予兆が発生していると検知できるように、列車の運行計画から決定される。 The value of threshold d2 is determined from the train operation plan so that if the actual operating time is continuously longer than the predicted operating time by at least threshold d1 in data that comprehensively includes conditions such as station intervals and time periods, a malfunction can be detected.

また、空気配管に物体が衝突して亀裂が生じた場合などの突発的な故障を検知するために、実稼働時間が、予測稼働時間に閾値dを積算した値を大幅に超過した値(例えば、閾値dの2倍の値など)を示した場合は、閾値dの値を、上述した閾値dの値よりも少ない回数(例えば、2回や3回等)に設定するようにしてもよい。 In addition, in order to detect a sudden failure such as when an object collides with an air pipe and causes a crack, if the actual operating time indicates a value that significantly exceeds the value obtained by multiplying the predicted operating time by the threshold value d1 (for example, a value twice the threshold value d1 ), the value of the threshold value d2 may be set to a number of times less than the above-mentioned threshold value d2 (for example, two or three times).

(1-5-3)故障予兆アラートの報知
故障予兆アラートの報知方法の詳細を説明する。故障予兆アラートは、故障予兆診断部150が空気圧縮機210の故障予兆を検知したときに、所定の報知手段やその制御手段が、空気圧縮機210の故障予兆を検知した旨を、画面表示や音声鳴動によって、運転士や、運転指令、検修区に報知する機能である。
(1-5-3) Notification of a failure sign alert The following describes in detail a method for notifying a failure sign alert. The failure sign alert is a function in which, when the failure sign diagnosis unit 150 detects a failure sign in the air compressor 210, a predetermined notification means or its control means notifies the driver, the operation commander, or the inspection and maintenance department by displaying on a screen or emitting an audio sound that the failure sign in the air compressor 210 has been detected.

例えば故障予兆診断装置100が列車に搭載されている場合は、不図示の車両情報制御装置に故障予兆アラートを出力し、車両情報制御装置から運転台の表示器に故障予兆を検知した旨の画面表示を行う。また、故障予兆診断装置100から、直接運転台の表示器に故障予兆を検知した旨の画面表示を行うようにしてもよい。また、故障予兆診断装置100が、車両情報制御装置の集約された車両データを、公共無線通信等を用いて運転指令や検修区などにある地上システムに送信する機能がある場合には、故障予兆アラートを車両データに含ませて、地上システムに送信することで、地上システムにある画面等を通じて故障予兆アラートを報知する等としてもよい。さらに、故障予兆診断装置100が運転指令や検修区などにある地上システム上に実装されている場合は、故障予兆アラートを地上システム上の画面等に表示するとしてもよい。 For example, if the failure sign diagnosis device 100 is installed on a train, it outputs a failure sign alert to a vehicle information control device (not shown), and the vehicle information control device displays a screen on the display in the cab indicating that a failure sign has been detected. Also, the failure sign diagnosis device 100 may directly display a screen on the display in the cab indicating that a failure sign has been detected. Also, if the failure sign diagnosis device 100 has a function to transmit the aggregated vehicle data of the vehicle information control device to a ground system in an operation command or inspection area using public wireless communication or the like, the failure sign alert may be included in the vehicle data and transmitted to the ground system, so that the failure sign alert may be notified through a screen on the ground system or the like. Furthermore, if the failure sign diagnosis device 100 is implemented on a ground system in an operation command or inspection area, the failure sign alert may be displayed on a screen on the ground system or the like.

以上に説明したように、第1の実施形態に係る故障予兆診断装置100によれば、車両(列車)の運用中に空気圧縮機210が稼働した場合でも、精度よく空気圧縮機210の稼働時間(予測稼働時間)を推測することが可能である。また、故障予兆診断装置100は、空気圧縮機210で生成された圧縮空気を使用する関連機器が空気圧縮機210の稼働中に使用した圧縮空気量を算出する機能や、それぞれの関連機器による圧縮空気の使用量が予測稼働時間に与える影響度合いを考慮する機能を有する。これらの機能を有することにより、故障予兆診断装置100は、一定期間以上に亘り(閾値dの回数まで連続して)、空気圧縮機210の実稼働時間が予測稼働時間よりも閾値d以上長い値を示した場合に、空気圧縮機210またはその関連機器(例えばブレーキ装置220または空気ばね230)において故障予兆が発生したと判断することができる。 As described above, according to the failure sign diagnosis device 100 of the first embodiment, even if the air compressor 210 is operated during the operation of the vehicle (train), it is possible to accurately estimate the operation time (predicted operation time) of the air compressor 210. Furthermore, the failure sign diagnosis device 100 has a function of calculating the amount of compressed air used by related devices that use the compressed air generated by the air compressor 210 during the operation of the air compressor 210, and a function of considering the degree of influence of the amount of compressed air used by each related device on the predicted operation time. By having these functions, the failure sign diagnosis device 100 can determine that a failure sign has occurred in the air compressor 210 or its related devices (e.g., the brake device 220 or the air spring 230) when the actual operation time of the air compressor 210 indicates a value longer than the predicted operation time by at least the threshold value d 1 for a certain period of time or more (continuously up to the number of times equal to the threshold value d 2).

かくして、本実施形態に係る故障予兆診断装置100は、車両の走行中の様々なタイミングで稼働する空気圧縮機210、または空気圧縮機210で生成された圧縮空気を使用する各関連機器における異常(故障)の予兆を、車両の運用及び線形条件に制限されることなく、常に精度よく検知し診断することが可能となる。 Thus, the failure prediction diagnosis device 100 according to this embodiment is capable of consistently and accurately detecting and diagnosing signs of abnormalities (failures) in the air compressor 210, which operates at various times while the vehicle is traveling, or in each associated device that uses the compressed air generated by the air compressor 210, without being limited by the vehicle's operational and linear conditions.

(2)第2の実施形態
(2-1)構成
図7は、本発明の第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100の構成例を示すブロック図である。図7に示すように、第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100の構成は、第1の実施形態で図1に示した構成と同様である。第1の実施形態との相違点として、第2の実施形態では、空気圧縮機210が搭載される車両が、圧縮空気を使用してドアの開閉動作を行う空気式のドア装置240を有するとしている。すなわち、第2の実施形態では、空気圧縮機210で生成された圧縮空気を使用する関連機器として、第1の実施形態と同様のブレーキ装置220及び空気ばね230に、ドア装置240が追加されており、ドア装置240からデータ入力部110にデータが入力される。
(2) Second embodiment (2-1) configuration FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a failure sign diagnosis device 100 according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the configuration of the failure sign diagnosis device 100 according to the second embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1 in the first embodiment. As a difference from the first embodiment, in the second embodiment, a vehicle equipped with an air compressor 210 has an air door device 240 that uses compressed air to open and close the door. That is, in the second embodiment, a door device 240 is added to the brake device 220 and air spring 230 similar to those in the first embodiment as related devices that use the compressed air generated by the air compressor 210, and data is input from the door device 240 to the data input unit 110.

ここで、一般的な鉄道車両では、ドア装置240で使用する圧縮空気が蓄積される空気タンクの圧力値は計測していないことが多い。この場合、ドア装置240から圧力データを取得することはできない。そこで第2の実施形態においてデータ入力部110は、ドア装置240からの入力データとして、ドアの開閉情報を取得する。 In general rail vehicles, the pressure value of the air tank that stores the compressed air used by the door device 240 is often not measured. In such cases, pressure data cannot be obtained from the door device 240. Therefore, in the second embodiment, the data input unit 110 obtains door opening/closing information as input data from the door device 240.

上記のように構成された第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100では、稼働時間算出部120及び故障予兆診断部150については、構成及び処理ともに第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、データ入力部110、積算圧力変位量算出部130、及び稼働時間予測モデル部140については、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。 In the failure sign diagnosis device 100 according to the second embodiment configured as described above, the operating time calculation unit 120 and the failure sign diagnosis unit 150 are similar in both configuration and processing to those of the first embodiment, so a description thereof will be omitted. In addition, the data input unit 110, the integrated pressure displacement calculation unit 130, and the operating time prediction model unit 140 will be described, focusing on the differences from the first embodiment.

(2-2)データ入力部110の処理
第2の実施形態において、データ入力部110は、空気圧縮機210から稼働データを、ブレーキ装置220及び空気ばね230からそれぞれの圧力データ(BC圧力値、AS圧力値)を、ドア装置240から開閉データを入力する。開閉データは、ドア装置240におけるドアの開閉状態を示す情報である。また、データ入力部110は、空気圧縮機210の稼働データを稼働時間算出部120及び積算圧力変位量算出部130に出力し、ブレーキ装置220及び空気ばね230の圧力データ(BC圧力値、AS圧力値)と、ドア装置240の開閉データ(開/閉)とを積算圧力変位量算出部130に出力する。
(2-2) Processing of Data Input Unit 110 In the second embodiment, the data input unit 110 inputs operation data from the air compressor 210, pressure data (BC pressure value, AS pressure value) from the braking device 220 and the air spring 230, and opening/closing data from the door device 240. The opening/closing data is information indicating the open/closed state of the door in the door device 240. In addition, the data input unit 110 outputs operation data of the air compressor 210 to the operation time calculation unit 120 and the integrated pressure displacement amount calculation unit 130, and outputs pressure data (BC pressure value, AS pressure value) of the braking device 220 and the air spring 230 and opening/closing data (open/closed) of the door device 240 to the integrated pressure displacement amount calculation unit 130.

(2-3)積算圧力変位量算出部130の処理
第2の実施形態における積算圧力変位量算出部130の処理について、図8を参照しながら説明する。図8は、第2の実施形態の積算圧力変位量算出部130による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図8においては、第1の実施形態で説明した図3と同様の処理については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
(2-3) Processing of the integrated pressure displacement amount calculation unit 130 The processing of the integrated pressure displacement amount calculation unit 130 in the second embodiment will be described with reference to Fig. 8. Fig. 8 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the integrated pressure displacement amount calculation unit 130 in the second embodiment. In Fig. 8, the same processes as those in Fig. 3 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図8によればまず、積算圧力変位量算出部130は、データ入力部110から、空気圧縮機210の稼働データ(稼働中/停止中)と、ブレーキ装置220のBC圧力値と、空気ばね230のAS圧力値と、ドア装置240の開閉データとを取得する(ステップS501)。 According to FIG. 8, first, the integrated pressure displacement calculation unit 130 acquires operation data (operating/stopped) of the air compressor 210, the BC pressure value of the brake device 220, the AS pressure value of the air spring 230, and opening/closing data of the door device 240 from the data input unit 110 (step S501).

次のステップS202~S205の処理は、図3のステップS202~S205の処理と同様である。ステップS205の処理の後は、ステップS502に進む。 The processing in the following steps S202 to S205 is the same as the processing in steps S202 to S205 in FIG. 3. After processing in step S205, the process proceeds to step S502.

ステップS502では、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得した開閉データに基づいて、ドア装置240の開閉状態が閉から開に変化したか否かを判定する。開閉状態が閉から開に変化した場合は(ステップS502のYES)、ステップS503に進み、開閉状態が閉から開に変化していない場合は(ステップS502のNO)、ステップS206に進む。 In step S502, the integrated pressure displacement calculation unit 130 determines whether the open/close state of the door device 240 has changed from closed to open based on the open/close data acquired in step S201. If the open/close state has changed from closed to open (YES in step S502), the process proceeds to step S503, and if the open/close state has not changed from closed to open (NO in step S502), the process proceeds to step S206.

ステップS503では、積算圧力変位量算出部130は、自身が保持するパラメータであるドア開回数の値を1加算し、ステップS206に進む。 In step S503, the integrated pressure displacement calculation unit 130 adds 1 to the value of the number of door openings, which is a parameter held by the unit 130, and proceeds to step S206.

ステップS206では、図3で説明した通り、積算圧力変位量算出部130は、ステップS201で取得した稼働データに基づいて、空気圧縮機210の稼働状態が稼働中から停止中に変化したか否かを判定する。稼働状態が稼働中から停止中に変化した場合は(ステップS206のYES)、ステップS504に進み、稼働状態が稼働中から停止中に変化していない場合は(ステップS206のNO)、処理を終了する。 In step S206, as described in FIG. 3, the integrated pressure displacement calculation unit 130 determines whether the operation state of the air compressor 210 has changed from operating to stopped based on the operation data acquired in step S201. If the operation state has changed from operating to stopped (YES in step S206), the process proceeds to step S504, and if the operation state has not changed from operating to stopped (NO in step S206), the process ends.

ステップS504では、積算圧力変位量算出部130は、現在の積算BC圧力変位量、積算AS圧力変位量、及びドア開回数を稼働時間予測モデル部140に出力する。その後、積算圧力変位量算出部130は、自身が管理する各関連機器の積算圧力変位量及びドア開回数の値を「0」に初期化し(ステップS505)、処理を終了する。 In step S504, the integrated pressure displacement calculation unit 130 outputs the current integrated BC pressure displacement, integrated AS pressure displacement, and door opening count to the operating time prediction model unit 140. The integrated pressure displacement calculation unit 130 then initializes the integrated pressure displacement and door opening count values of each associated device managed by the unit 130 to "0" (step S505), and ends the process.

(2-4)稼働時間予測モデル部140の処理
第2の実施形態において、稼働時間予測モデル部140が実行する処理の処理手順は、第1の実施形態で図4に示した処理手順例と同様である。但し、第2の実施形態では、使用する予測モデルが異なるため、以下では、予測モデルの変更点について説明する。
(2-4) Processing of the operating time prediction model unit 140 In the second embodiment, the processing procedure of the processing executed by the operating time prediction model unit 140 is similar to the processing procedure example shown in Fig. 4 in the first embodiment. However, since the prediction model used in the second embodiment is different, the following describes changes to the prediction model.

第2の実施形態において稼働時間予測モデル部140は、例えば以下の式5を用いて、空気圧縮機210の予測稼働時間を算出することができる。

Figure 0007691389000005
In the second embodiment, the operation time prediction model unit 140 can calculate the predicted operation time of the air compressor 210 by using, for example, the following Equation 5.
Figure 0007691389000005

式5において、Y[秒]は予測稼働時間、A[秒]は基準稼働時間、X[kPa]は関連機器nの積算圧力変位量、α[秒/kPa]は関連機器nの影響度である。これらは第1の実施形態で式1に説明した予測モデル式と同じである。さらに式5において、影響度β[秒/回]はドア開回数の影響度、ドア開回数Z[回]はドア開回数の値である。 In formula 5, Yt [seconds] is the predicted operating time, A [seconds] is the reference operating time, Xn [kPa] is the integrated pressure displacement of related device n, and αn [seconds/kPa] is the influence of related device n. These are the same as the prediction model formula explained in formula 1 in the first embodiment. Furthermore, in formula 5, the influence β1 [seconds/times] is the influence of the number of door openings, and the number of door openings Z1 [times] is the value of the number of door openings.

影響度βは、ドア装置240におけるドア開回数1回あたりの空気圧縮機210の動作時間の延長量[秒]を示したパラメータである。影響度βは、第1の実施形態で説明した積算圧力変位量の影響度αと同様の方法で算出することができる。具体的には例えば、事前に、一定期間分の実稼働時間とその時のドア開回数とを学習データとした回帰学習等を用いて算出されてもよい。また例えば、図5に例示したように、他の関連機器の積算圧力変位量が「0」であった場合には、当該状況におけるドア開回数とその時の稼働時間とを一定期間蓄積し、最小二乗法等の公知の手法で近似式を算出し、その近似式における傾きの値を影響度βとして決定してもよい。上記の一定期間とは、空気圧縮機210が搭載されている車両(列車)で想定される運用(駅間、種別)が網羅的に含まれるデータを取得可能な期間とする。 The influence degree β 1 is a parameter indicating the extension amount [seconds] of the operation time of the air compressor 210 per one door opening in the door device 240. The influence degree β 1 can be calculated in the same manner as the influence degree α n of the integrated pressure displacement amount described in the first embodiment. Specifically, for example, the influence degree β 1 may be calculated in advance using regression learning or the like in which the actual operation time for a certain period and the door opening number at that time are used as learning data. For example, as illustrated in FIG. 5, when the integrated pressure displacement amount of other related equipment is "0", the door opening number in that situation and the operation time at that time may be accumulated for a certain period, an approximation formula may be calculated by a known method such as the least squares method, and the value of the slope in the approximation formula may be determined as the influence degree β 1. The above-mentioned certain period is a period during which data including comprehensively the operation (station interval, type) expected for the vehicle (train) on which the air compressor 210 is mounted can be obtained.

以上に説明したように、第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100によれば、故障予兆の診断対象に含まれる関連機器を、ブレーキ装置220や空気ばね230のように圧力データを取得できる第1の関連機器だけに限定することなく、ドア装置240のように圧力データを取得できない第2の関連機器が含まれる場合であっても、第1及び第2の関連機器による空気圧縮機210の稼働時間への影響度を考慮して、空気圧縮機210の予測稼働時間を算出することができる。すなわち、第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100によれば、多様な関連機器を搭載した車両において、精度よく稼働時間を推定し、車両の運用及び線形条件に制限されることなく、推定された稼働時間に基づいて、空気圧縮機210またはその関連機器の故障予兆を常に精度よく診断することが可能となる。 As described above, according to the failure sign diagnosis device 100 of the second embodiment, the related devices included in the failure sign diagnosis target are not limited to only the first related devices from which pressure data can be obtained, such as the brake device 220 and the air spring 230, but even if a second related device from which pressure data cannot be obtained, such as the door device 240, is included, the predicted operating time of the air compressor 210 can be calculated taking into account the degree of influence of the first and second related devices on the operating time of the air compressor 210. That is, according to the failure sign diagnosis device 100 of the second embodiment, in a vehicle equipped with various related devices, it is possible to accurately estimate the operating time and always accurately diagnose the failure sign of the air compressor 210 or its related devices based on the estimated operating time without being limited by the operation and linear conditions of the vehicle.

なお、上記説明では、圧力データを取得できない第2の関連機器としてドア装置240だけを示したが、第2の実施形態に係る故障予兆診断装置100は、複数の第2の関連機器が接続される場合でも、同様に、故障予兆を精度よく診断することができる。このような場合、具体的には、それぞれの第2の関連機器に対応する「β×Z」の項数を追加した式5を用いて予測稼働時間を算出し、算出した予測稼働時間と実稼働時間とに基づいて故障予兆の検知及び診断を行えばよい。 In the above explanation, only the door device 240 is shown as the second related device from which pressure data cannot be acquired. However, the failure sign diagnosis device 100 according to the second embodiment can accurately diagnose failure signs even when multiple second related devices are connected. In such a case, specifically, the predicted operating time is calculated using Equation 5 with the additional term "β×Z" corresponding to each second related device, and failure signs are detected and diagnosed based on the calculated predicted operating time and actual operating time.

(3)第3の実施形態
本発明の第3の実施形態について説明する。前述した特許文献1に開示された異常検知方法では、特定の車両の営業開始から1年間のデータを用いて異常検知の判断の目安となる境界線を算出していた。しかし、このような方法では、車両ごとの個体差や、同一種類の車両であっても異なる線区を走行していた場合の特性の違いを考慮することができず、境界線を算出した車両以外に適用した場合には診断の精度が低下するおそれがあった。このような課題を鑑みて、本発明の第3の実施形態では、車両ごとの個体差や、車両が導入される線区の違いに影響を受けることなく、空気圧縮機またはその関連機器の故障予兆を精度よく検知し診断できる故障予兆診断装置を提供する。
(3) Third embodiment A third embodiment of the present invention will be described. In the anomaly detection method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, a boundary line serving as a guide for judging anomaly detection is calculated using data from one year after the start of operation of a specific vehicle. However, such a method cannot take into account individual differences between vehicles or differences in characteristics when the same type of vehicle runs on different railway lines, and there is a risk that the accuracy of diagnosis will decrease if the method is applied to a vehicle other than the vehicle for which the boundary line was calculated. In view of such a problem, in the third embodiment of the present invention, a failure sign diagnosis device is provided that can accurately detect and diagnose a failure sign of an air compressor or its related equipment without being affected by individual differences between vehicles or differences in railway lines on which the vehicle is introduced.

(3-1)構成
図9は、本発明の第3の実施形態に係る故障予兆診断装置300の構成例を示すブロック図である。図9に示すように、故障予兆診断装置300は、データ入力部310、稼働時間算出部320、積算圧力変位量算出部330、稼働時間予測モデル部340、故障予兆診断部350、及びモデル更新部360を備えて構成される。
(3-1) Configuration Fig. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a failure sign diagnosis device 300 according to a third embodiment of the present invention. As shown in Fig. 9, the failure sign diagnosis device 300 includes a data input unit 310, an operation time calculation unit 320, an integrated pressure displacement amount calculation unit 330, an operation time prediction model unit 340, a failure sign diagnosis unit 350, and a model update unit 360.

また、図9の故障予兆診断装置300には、第1の実施形態で図1に示した故障予兆診断装置100と同様に、故障予兆の診断対象の機器として、空気圧縮機210、ブレーキ装置220、及び空気ばね230が接続される。なお、図9は一例であって、故障予兆診断装置300に接続される空気圧縮機210の関連機器は、1つであっても複数であってもよい。また、関連機器は、第2の実施形態で示したドア装置240のように、圧力データを取得できない機器であってもよい。 Furthermore, the failure sign diagnosis device 300 in FIG. 9 is connected to an air compressor 210, a brake device 220, and an air spring 230 as devices to be diagnosed for failure signs, similar to the failure sign diagnosis device 100 shown in FIG. 1 in the first embodiment. Note that FIG. 9 is an example, and the number of related devices of the air compressor 210 connected to the failure sign diagnosis device 300 may be one or more. Furthermore, the related devices may be devices from which pressure data cannot be obtained, such as the door device 240 shown in the second embodiment.

データ入力部310は、第1の実施形態で説明したデータ入力部110と同様の構成である。 The data input unit 310 has the same configuration as the data input unit 110 described in the first embodiment.

稼働時間算出部320は、算出した実稼働時間を故障予兆診断部350及びモデル更新部360に出力する点以外は、第1の実施形態で説明した稼働時間算出部120と同様の構成である。 The operating time calculation unit 320 has the same configuration as the operating time calculation unit 120 described in the first embodiment, except that it outputs the calculated actual operating time to the failure sign diagnosis unit 350 and the model update unit 360.

積算圧力変位量算出部330は、第1の実施形態で説明した積算圧力変位量算出部130と同様の構成である。 The integrated pressure displacement calculation unit 330 has the same configuration as the integrated pressure displacement calculation unit 130 described in the first embodiment.

稼働時間予測モデル部340は、積算圧力変位量算出部330から各関連機器の積算圧力変位量(積算BC圧力変位量、積算AS圧力変位量)を入力し、モデル更新部360から各積算圧力変位量の影響度の値を入力し、入力した情報に基づいて、所定の予測モデルを用いて空気圧縮機210の予測稼働時間を算出する。さらに、稼働時間予測モデル部340は、算出した予測稼働時間を故障予兆診断部350に出力し、算出した予測稼働時間と、当該予測稼働時間の算出に用いた予測モデルにおける各関連機器の積算圧力変位量及び影響度の値と、をモデル更新部360に出力する。稼働時間予測モデル部340による処理の詳細は後述する。 The operating time prediction model unit 340 inputs the accumulated pressure displacement (accumulated BC pressure displacement, accumulated AS pressure displacement) of each related device from the accumulated pressure displacement calculation unit 330, inputs the influence value of each accumulated pressure displacement from the model update unit 360, and calculates the predicted operating time of the air compressor 210 using a predetermined prediction model based on the input information. Furthermore, the operating time prediction model unit 340 outputs the calculated predicted operating time to the failure sign diagnosis unit 350, and outputs the calculated predicted operating time and the accumulated pressure displacement and influence value of each related device in the prediction model used to calculate the predicted operating time to the model update unit 360. Details of the processing by the operating time prediction model unit 340 will be described later.

故障予兆診断部350は、稼働時間算出部320から実稼働時間を、稼働時間予測モデル部340から予測稼働時間を入力し、入力した情報に基づいて故障予兆の診断を行う。さらに、故障予兆診断部350は、故障予兆の診断結果を運転士や車両基地へ出力し、診断状態の値をモデル更新部360へ出力する。本説明では、診断状態は、状態に応じて「0」、「1」、「2」の何れかの値をとるが、その他の状態を示す他の値が用意されていてもよい。故障予兆診断部350による処理の詳細は後述する。 The failure sign diagnosis unit 350 inputs the actual operating time from the operating time calculation unit 320 and the predicted operating time from the operating time prediction model unit 340, and performs a diagnosis of failure signs based on the input information. Furthermore, the failure sign diagnosis unit 350 outputs the results of the failure sign diagnosis to the driver or the vehicle depot, and outputs the value of the diagnosis status to the model update unit 360. In this description, the diagnosis status takes the value of "0", "1", or "2" depending on the status, but other values indicating other statuses may be prepared. Details of the processing by the failure sign diagnosis unit 350 will be described later.

モデル更新部360は、稼働時間算出部320から実稼働時間を入力し、稼働時間予測モデル部340から予測モデルにおける各影響度及び特徴量の値と、予測稼働時間とを入力し、故障予兆診断部350から診断状態の値を入力する。そしてモデル更新部360は、これらの入力した情報に基づいて、予測モデルにおける各影響度の値を更新し、更新した各影響度の値を稼働時間予測モデル部340に出力する。モデル更新部360による処理の詳細は後述する。 The model update unit 360 inputs the actual operating time from the operating time calculation unit 320, inputs the values of each impact and feature in the prediction model and the predicted operating time from the operating time prediction model unit 340, and inputs the value of the diagnosis state from the failure sign diagnosis unit 350. The model update unit 360 then updates the values of each impact in the prediction model based on this input information, and outputs the updated values of each impact to the operating time prediction model unit 340. Details of the processing by the model update unit 360 will be described later.

上記のように構成された故障予兆診断装置300において、データ入力部310、稼働時間算出部320、及び積算圧力変位量算出部330による処理は、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。以下では、第1の実施形態とは異なる処理を行う稼働時間予測モデル部340、故障予兆診断部350、及びモデル更新部360について、詳しく説明する。 In the failure sign diagnosis device 300 configured as described above, the processing by the data input unit 310, the operating time calculation unit 320, and the integrated pressure displacement calculation unit 330 is the same as in the first embodiment, so detailed explanations will be omitted. Below, detailed explanations will be given of the operating time prediction model unit 340, the failure sign diagnosis unit 350, and the model update unit 360, which perform processing different from that in the first embodiment.

(3-2)稼働時間予測モデル部340の処理
図10は、稼働時間予測モデル部340による処理の処理手順例を示すフローチャートである。
(3-2) Processing by the Operation Time Prediction Model Unit 340 FIG. 10 is a flowchart showing an example of the processing procedure by the operation time prediction model unit 340.

図10によればまず、稼働時間予測モデル部340は、積算圧力変位量算出部330から出力された各関連機器の積算圧力変位量(例えば、積算BC圧力変位量及び積算AS圧力変位量)を取得し、モデル更新部360から各積算圧力変位量に対応した影響度の値α’~α’を取得する(ステップS601)。 According to FIG. 10, first, the operating time prediction model unit 340 acquires the accumulated pressure displacement amount (e.g., the accumulated BC pressure displacement amount and the accumulated AS pressure displacement amount) of each related device output from the accumulated pressure displacement amount calculation unit 330, and acquires the influence degree values α' 1 to α' n corresponding to each accumulated pressure displacement amount from the model update unit 360 (step S601).

次に、稼働時間予測モデル部340は、式1の予測モデル式における影響度α1~αnを、ステップS601で取得した値α’~α’に更新する(ステップS602)。 Next, the operating time prediction model unit 340 updates the influence levels α1 to αn in the prediction model formula of Equation 1 to the values α' 1 to α' n acquired in step S601 (step S602).

次に、稼働時間予測モデル部340は、ステップS601で取得した積算圧力変位量を、式1の予測モデル式に代入して、予測稼働時間を算出する(ステップS603)。 Next, the operating time prediction model unit 340 substitutes the accumulated pressure displacement amount obtained in step S601 into the prediction model equation of Equation 1 to calculate the predicted operating time (step S603).

そして、稼働時間予測モデル部340は、ステップS603で算出した予測稼働時間を故障予兆診断部150に出力し、予測稼働時間と、当該予測稼働時間の算出で用いた各関連機器の積算圧力変位量X1~Xn及び影響度α1~αnとをモデル更新部360に出力し(ステップS604)、処理を終了する。 Then, the operating time prediction model unit 340 outputs the predicted operating time calculated in step S603 to the failure sign diagnosis unit 150, and outputs the predicted operating time and the integrated pressure displacement amounts X1 to Xn and the influence degrees α1 to αn of each related device used in calculating the predicted operating time to the model update unit 360 (step S604), and the process ends.

(3-3)故障予兆診断部350の処理
図11は、故障予兆診断部350による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図11において、第1の実施形態で説明した図6と同様の処理については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
(3-3) Processing by the Failure Sign Diagnosis Unit 350 Fig. 11 is a flowchart showing an example of the processing procedure by the failure sign diagnosis unit 350. In Fig. 11, the same processes as those in Fig. 6 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図11によればまず、故障予兆診断部350は、稼働時間算出部320から実稼働時間を取得し、稼働時間予測モデル部340から予測稼働時間を取得する(ステップS401)。 According to FIG. 11, first, the failure sign diagnosis unit 350 obtains the actual operating time from the operating time calculation unit 320 and obtains the predicted operating time from the operating time prediction model unit 340 (step S401).

次に、故障予兆診断部350は、ステップS401で取得した実稼働時間及び予測稼働時間に基づいて、実稼働時間が予測稼働時間に閾値dを足した値よりも大きいか否かを判定する(ステップS402)。閾値dは、第1の実施形態で説明した閾値dと同様に算出されるパラメータである。ステップS402において実稼働時間が予測稼働時間に閾値dを足した値よりも大きい場合は(ステップS402のYES)、故障予兆診断部350は、故障予兆カウンタの値を1加算し(ステップS403)、ステップS701に進む。 Next, the failure sign diagnosis unit 350 determines whether the actual operation time is greater than the predicted operation time plus a threshold value d1 based on the actual operation time and predicted operation time acquired in step S401 (step S402). The threshold value d1 is a parameter calculated in the same manner as the threshold value d1 described in the first embodiment. If the actual operation time is greater than the predicted operation time plus the threshold value d1 in step S402 (YES in step S402), the failure sign diagnosis unit 350 increments the value of the failure sign counter by 1 (step S403) and proceeds to step S701.

ステップS701では、故障予兆診断部350は、診断状態の値を「0」にする。「0」の診断状態は、今回周期で故障予兆が検知され、診断のために、故障予兆が以降も連続して発生するかを継続して監視する必要がある状態を表す。 In step S701, the failure symptom diagnosis unit 350 sets the value of the diagnosis status to "0." A diagnosis status of "0" indicates that a failure symptom has been detected in the current cycle, and that for diagnosis purposes, it is necessary to continue to monitor whether the failure symptom continues to occur thereafter.

ステップS701に次いで、故障予兆診断部350は、故障予兆カウンタの値が閾値dよりも大きいか否かを判定する(ステップS404)。ステップS404において故障予兆カウンタの値が閾値dよりも大きい場合は(ステップS404のYES)、故障予兆診断部350は、故障予兆アラートを運転士、運転指令、または検修区等の所定の報知先へ報知し(ステップS405)、ステップS407に進む。一方、ステップS404において故障予兆カウンタの値が閾値d以下である場合は(ステップS404のNO)、故障予兆アラートの報知は行わずに、ステップS407に進む。ステップS404の判定及びその判定結果に応じた処理の詳細は、第1の実施形態で説明した通りである。 Following step S701, the failure sign diagnosis unit 350 determines whether the value of the failure sign counter is greater than the threshold value d2 (step S404). If the value of the failure sign counter is greater than the threshold value d2 in step S404 (YES in step S404), the failure sign diagnosis unit 350 notifies a failure sign alert to a predetermined notification destination such as the driver, the operation commander, or the inspection and maintenance area (step S405), and proceeds to step S407. On the other hand, if the value of the failure sign counter is equal to or less than the threshold value d2 in step S404 (NO in step S404), the failure sign alert is not notified, and the process proceeds to step S407. The details of the determination in step S404 and the process according to the determination result are as described in the first embodiment.

ステップS402において実稼働時間が予測稼働時間に閾値dを足した値以下であった場合は(ステップS402のNO)、ステップS702に進む。 In step S402, if the actual operation time is equal to or less than the value obtained by adding the threshold value d1 to the predicted operation time (NO in step S402), the process proceeds to step S702.

ステップS702では、故障予兆診断部350は、故障予兆カウンタの値が「0」よりも大きいか否かを判定する。故障予兆カウンタの値が「0」よりも大きい場合、すなわち「1」または「2」である場合(ステップS702のYES)、故障予兆診断部350は、診断状態の値を「2」にして(ステップS703)、ステップS406に進む。「2」の診断状態は、前回周期で検知された故障予兆が今回周期では検知されなかったことから、誤検知であった可能性がある状態を表す。一方、故障予兆カウンタの値が「0」である場合(ステップS702のYES)、故障予兆診断部350は、診断状態の値を「1」にして(ステップS704)、ステップS406に進む。「1」の診断状態は、前回周期に続いて今回周期でも故障予兆が検知されなかったことから、故障予兆が検知されていない正常な状態、あるいは故障予兆が検知ができていない誤検知(他の誤検知と区別するために「未検知」とも称する)の状態であることを表す。 In step S702, the failure sign diagnosis unit 350 determines whether the value of the failure sign counter is greater than "0". If the value of the failure sign counter is greater than "0", i.e., "1" or "2" (YES in step S702), the failure sign diagnosis unit 350 sets the diagnostic state value to "2" (step S703) and proceeds to step S406. The diagnostic state of "2" indicates a state in which a failure sign detected in the previous cycle was not detected in the current cycle, and thus may have been a false detection. On the other hand, if the value of the failure sign counter is "0" (YES in step S702), the failure sign diagnosis unit 350 sets the diagnostic state value to "1" (step S704) and proceeds to step S406. The diagnostic state of "1" indicates a normal state in which a failure sign has not been detected, or a false detection state in which a failure sign has not been detected (also called "undetected" to distinguish it from other false detections) in which a failure sign has not been detected, since no failure sign was detected in the current cycle following the previous cycle.

ステップS406では、故障予兆診断部350は、故障予兆カウンタの値を「0」に初期化し、ステップS407に進む。 In step S406, the failure sign diagnosis unit 350 initializes the value of the failure sign counter to "0" and proceeds to step S407.

ステップS407では、故障予兆診断部350は、現在の故障予兆カウンタの値を所定の記憶領域に保存する。 In step S407, the failure sign diagnosis unit 350 stores the current value of the failure sign counter in a specified memory area.

最後に、故障予兆診断部350は、現在の診断状態の値をモデル更新部360に出力し(ステップS705)、処理を終了する。 Finally, the failure sign diagnosis unit 350 outputs the value of the current diagnosis state to the model update unit 360 (step S705) and ends the process.

(3-4)モデル更新部360の処理
図12は、モデル更新部360による処理の処理手順例を示すフローチャートである。図12の処理は、図11のステップS705の処理後に開始される。
(3-4) Processing by the Model Update Unit 360 Fig. 12 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the processing by the model update unit 360. The processing in Fig. 12 is started after the processing in step S705 in Fig. 11 .

図12によればまず、モデル更新部360は、稼働時間算出部320から実稼働時間を取得し、稼働時間予測モデル部340から予測稼働時間と、各関連機器の積算圧力変位量及び影響度とを取得し、故障予兆診断部350から診断状態を取得する(ステップS801)。 According to FIG. 12, first, the model update unit 360 obtains the actual operating time from the operating time calculation unit 320, obtains the predicted operating time and the accumulated pressure displacement amount and impact degree of each related device from the operating time prediction model unit 340, and obtains the diagnosis status from the failure sign diagnosis unit 350 (step S801).

次に、モデル更新部360は、ステップS801で取得した診断状態の値を判定する(ステップS802)。診断状態の値は「0」、「1」、「2」の何れかである。診断状態の値が「0」の場合はステップS803に進み、診断状態の値が「1」の場合はステップS804に進み、診断状態の値が「2」の場合はステップS807に進む。 Next, the model update unit 360 determines the value of the diagnostic state acquired in step S801 (step S802). The diagnostic state value is one of "0", "1", and "2". If the diagnostic state value is "0", the process proceeds to step S803; if the diagnostic state value is "1", the process proceeds to step S804; if the diagnostic state value is "2", the process proceeds to step S807.

診断状態が「0」である場合は、今回周期で故障予兆が検知され、以降も連続して発生するかを継続して監視する状態である。この状態において故障予兆を検知する予測モデルのパラメータを変更する必要はない。そこで、ステップS803において、モデル更新部360は、自身が記憶領域に記憶している予測稼働時間、実稼働時間、及び各関連機器の積算圧力変位量の値を、ステップS801で取得した値にそれぞれ更新し、処理を終了する。 If the diagnostic status is "0", a fault sign has been detected in the current cycle, and monitoring is ongoing to see whether it continues to occur thereafter. In this state, there is no need to change the parameters of the predictive model that detects fault signs. Therefore, in step S803, the model update unit 360 updates the predicted operating time, actual operating time, and integrated pressure displacement of each associated device that are stored in its own memory area to the values acquired in step S801, and ends the process.

診断状態が「1」である場合は、故障予兆が検知されていない正常な状態、あるいは故障予兆が検知ができていない誤検知(未検知)の状態である。この誤検知(未検知)の状態は、車両の個体差等によって想定よりも長い予測稼働時間が算出されているために、故障予兆が検知できていない(未検知である)、ことを意味する。これらの状態を考慮して、ステップS804においてモデル更新部360は、予測稼働時間が実稼働時間に閾値dを加えた値よりも大きいか否かを判定する。予測稼働時間が実稼働時間に閾値dを加えた値よりも大きい場合(ステップS804のYES)、予測稼働時間が長くなりすぎて未検知のおそれがある状態を表すため、ステップS805に進む。一方、予測稼働時間が実稼働時間に閾値dを加えた値以下の場合は(ステップS804のNO)、予測稼働時間に問題はなく、何も変更する必要がないため、処理を終了する。 When the diagnosis state is "1", it is a normal state where no fault sign is detected, or a false detection (undetected) state where no fault sign is detected. This false detection (undetected) state means that a fault sign cannot be detected (undetected) because a predicted operating time longer than expected is calculated due to individual differences in the vehicle. Taking these states into consideration, in step S804, the model update unit 360 determines whether the predicted operating time is greater than the value obtained by adding the threshold d1 to the actual operating time. If the predicted operating time is greater than the value obtained by adding the threshold d1 to the actual operating time (YES in step S804), this indicates a state in which the predicted operating time is too long and there is a risk of undetection, so the process proceeds to step S805. On the other hand, if the predicted operating time is equal to or less than the value obtained by adding the threshold d1 to the actual operating time (NO in step S804), there is no problem with the predicted operating time and no need to change anything, so the process ends.

ステップS805では、モデル更新部360は、ステップS801で取得した各関連機器の積算圧力変位量と対応する影響度とを掛け合わせた値Xα~Xαを算出し、算出した各値の大きさの比率γ~γを、以下の式6を用いて算出し、ステップS806に進む。

Figure 0007691389000006
In step S805, the model update unit 360 calculates values X 1 α 1 to X n α n by multiplying the integrated pressure displacement amount of each related device acquired in step S801 by the corresponding influence degree, calculates the ratios γ 1 to γ n of the magnitude of each calculated value using the following equation 6, and proceeds to step S806.
Figure 0007691389000006

ステップS806では、モデル更新部360は、ステップS805で算出した各関連機器の比率γ~γに応じて、影響度α~αの値を以下の式7を用いて影響度α’~α’に更新し、ステップS809に進む。

Figure 0007691389000007
式7において、α’[秒/kPa]はある関連機器kの更新後の影響度、α[秒/kPa]は関連機器kの更新前の影響度、X[kPa]は関連機器kの積算圧力変位量、Y[秒]は予測稼働時間、Y[秒]は実稼働時間である。閾値dは、前述した閾値dと同様である。 In step S806, the model update unit 360 updates the values of the influence levels α 1 to α n to influence levels α' 1 to α' k using the following equation 7 according to the ratios γ 1 to γ n of each related device calculated in step S805, and proceeds to step S809.
Figure 0007691389000007
In Equation 7, α' k [sec/kPa] is the influence of a certain related device k after updating, α k [sec/kPa] is the influence of the related device k before updating, X k [kPa] is the integrated pressure displacement of the related device k, Y t [sec] is the predicted operating time, and Y [sec] is the actual operating time. The threshold value d 1 is the same as the threshold value d 1 described above.

診断状態が「2」である場合は、前回周期で検知された故障予兆が誤検知であった可能性がある状態である。この状態では、故障予兆を検知する予測モデルを変更することが好ましく、予測モデルの影響度の更新値を算出する必要がある。そこで、ステップS807において、モデル更新部360は、自身が記憶領域に記憶している各関連機器の積算圧力変位量と対応する影響度とを掛け合わせた値Xα~Xαを算出し、算出した各値の大きさの比率γ~γを、上記した式6を用いて算出し、ステップS808に進む。 When the diagnostic state is "2", there is a possibility that the failure sign detected in the previous cycle was a false positive. In this state, it is preferable to change the prediction model for detecting the failure sign, and it is necessary to calculate an updated value of the influence of the prediction model. Therefore, in step S807, the model update unit 360 calculates values X 1 α 1 to X n α n by multiplying the integrated pressure displacement amount of each related device stored in the memory area by the corresponding influence, calculates the ratios γ 1 to γ n of the magnitudes of each calculated value using the above-mentioned formula 6, and proceeds to step S808.

ステップS808では、モデル更新部360は、ステップS807で算出した各関連機器の比率γ~γに応じて、影響度α~αの値を以下の式8を用いて影響度α’~α’に更新し、ステップS809に進む。

Figure 0007691389000008
式8において、α’[秒/kPa]は更新後の関連機器kの影響度、α[秒/kPa]は更新前の関連機器kの影響度、X[kPa]は関連機器kの積算圧力変位量、Y[秒]は予測稼働時間、Y[秒]は実稼働時間である。閾値dは、前述した閾値dと同様である。 In step S808, the model update unit 360 updates the values of the influence levels α 1 to α n to influence levels α' 1 to α' k using the following equation 8 according to the ratios γ 1 to γ n of each related device calculated in step S807, and proceeds to step S809.
Figure 0007691389000008
In Equation 8, α' k [sec/kPa] is the influence of the related device k after the update, α k [sec/kPa] is the influence of the related device k before the update, X k [kPa] is the integrated pressure displacement of the related device k, Y t [sec] is the predicted operating time, and Y [sec] is the actual operating time. The threshold value d 1 is the same as the threshold value d 1 described above.

そして、ステップS809では、モデル更新部360は、ステップS806またはステップS808で算出した更新後の関連機器kの影響度α’を稼働時間予測モデル部340に出力し、処理を終了する。 Then, in step S809, the model update unit 360 outputs the updated influence degree α' k of the related device k calculated in step S806 or step S808 to the operating time prediction model unit 340, and ends the process.

以上に説明したように、第3の実施形態に係る故障予兆診断装置300では、実稼働時間と予測稼働時間の大小関係と故障予兆の検知状況とに基づいて診断状態を決定し、診断状態に基づいて予測モデルのパラメータ(各関連機器による空気圧縮機210の稼働時間への影響度)を逐次更新することにより、車両ごとの個体差や車両が導入される線区の違い等による影響を考慮した予測モデルに更新することができる。かくして、第3の実施形態に係る故障予兆診断装置300は、車両ごとの個体差や、車両が導入される線区の違いに関わらず、空気圧縮機210の稼働時間を高精度に推定することができ、この推定した稼働時間を用いて、空気圧縮機210またはその関連機器の故障予兆を精度よく検知し、診断することができる。 As described above, in the failure sign diagnosis device 300 according to the third embodiment, the diagnosis state is determined based on the relationship between the actual operating time and the predicted operating time and the detection status of the failure sign, and the parameters of the prediction model (the degree of influence of each related device on the operating time of the air compressor 210) are successively updated based on the diagnosis state, thereby updating the prediction model to one that takes into account the influence of individual differences between vehicles and differences in the line section in which the vehicle is introduced. Thus, the failure sign diagnosis device 300 according to the third embodiment can estimate the operating time of the air compressor 210 with high accuracy regardless of individual differences between vehicles and differences in the line section in which the vehicle is introduced, and can use this estimated operating time to accurately detect and diagnose the failure signs of the air compressor 210 or its related devices.

なお、第3の実施形態における上記説明では、第1の実施形態と同様に、圧力データを取得可能なブレーキ装置220及び空気ばね230を関連機器としたが、第2の実施形態のように圧力データを取得できない関連機器が接続される場合であっても、第3の実施形態を実現することは可能である。 In the above description of the third embodiment, the brake device 220 and the air spring 230 capable of acquiring pressure data are considered to be the associated devices, as in the first embodiment. However, the third embodiment can be realized even when associated devices that cannot acquire pressure data are connected, as in the second embodiment.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to having all of the configurations described. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができ、あるいは、外部のサーバやクラウドからプログラム等が配布される形式であってもよい。 Furthermore, the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware, in part or in whole, for example by designing them as integrated circuits. Furthermore, the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as the programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, DVD, etc., or the programs, etc. may be distributed from an external server or cloud.

また、図面において制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines shown in the drawings are those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily show all control lines and information lines on the product. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.

100,300 故障予兆診断装置
110,310 データ入力部
120,320 稼働時間算出部
130,330 積算圧力変位量算出部
140,340 稼働時間予測モデル部
150,350 故障予兆診断部
210 空気圧縮機
220 ブレーキ装置
230 空気ばね
240 ドア装置
360 モデル更新部
REFERENCE SIGNS LIST 100, 300 Failure sign diagnosis device 110, 310 Data input unit 120, 320 Operation time calculation unit 130, 330 Accumulated pressure displacement calculation unit 140, 340 Operation time prediction model unit 150, 350 Failure sign diagnosis unit 210 Air compressor 220 Brake device 230 Air spring 240 Door device 360 Model update unit

Claims (11)

空気圧縮機または前記空気圧縮機が生成した圧縮空気を使用する関連機器における故障予兆を診断する故障予兆診断装置であって、
前記空気圧縮機の稼働データ及び前記関連機器の圧力データを入力するデータ入力部と、
前記データ入力部に入力された前記稼働データに基づいて、前記空気圧縮機の実稼働時間を算出する稼働時間算出部と、
前記データ入力部に入力された前記稼働データ及び前記圧力データに基づいて、前記関連機器ごとに、前記空気圧縮機の稼働に対して当該関連機器が使用した圧縮空気の量を示す積算圧力変位量を算出する積算圧力変位量算出部と、
前記積算圧力変位量算出部によって算出された各関連機器の積算圧力変位量を特徴量として、当該特徴量を使用する予測モデルから前記空気圧縮機の予測稼働時間を算出する稼働時間予測モデル部と、
前記稼働時間算出部によって算出された実稼働時間と、前記稼働時間予測モデル部によって算出された予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記空気圧縮機または前記関連機器の少なくとも何れかにおける故障予兆の有無を診断する故障予兆診断部と、
を備えることを特徴とする故障予兆診断装置。
A failure sign diagnosis device that diagnoses a failure sign in an air compressor or a related device that uses compressed air generated by the air compressor, comprising:
a data input unit for inputting operation data of the air compressor and pressure data of the related equipment;
an operation time calculation unit that calculates an actual operation time of the air compressor based on the operation data inputted to the data input unit;
an integrated pressure change amount calculation unit that calculates, for each of the related devices, an integrated pressure change amount that indicates an amount of compressed air used by the related device in response to the operation of the air compressor, based on the operation data and the pressure data inputted to the data input unit;
an operating time prediction model unit that calculates a predicted operating time of the air compressor from a prediction model that uses the integrated pressure displacement amount of each associated device calculated by the integrated pressure displacement amount calculation unit as a feature amount;
a failure sign diagnosing unit that diagnoses the presence or absence of a failure sign in at least one of the air compressor or the related equipment based on a comparison result between an actual operation time calculated by the operation time calculation unit and a predicted operation time calculated by the operation time prediction model unit;
A failure sign diagnosis device comprising:
前記故障予兆診断部は、
周期的に前記実稼働時間と前記予測稼働時間とを比較し、
前記比較において前記実稼働時間が前記予測稼働時間と第1の閾値との合計時間よりも長い場合に、前記故障予兆の可能性が有ると検知し、
前記故障予兆の可能性の検知結果に基づいて、前記故障予兆の有無を診断する
ことを特徴とする請求項1に記載の故障予兆診断装置。
The failure sign diagnosis unit is
periodically comparing the actual operation time with the predicted operation time;
detecting a possibility of the failure symptom when the comparison shows that the actual operation time is longer than a total time of the predicted operation time and a first threshold value;
The failure sign diagnosing device according to claim 1 , further comprising: a diagnosis of the presence or absence of the failure sign based on a result of the detection of the possibility of the failure sign.
前記故障予兆診断部は、
前記故障予兆の可能性が有るという検知が第2の閾値を超える回数で連続した場合に、前記故障予兆が有ると診断する
ことを特徴とする請求項2に記載の故障予兆診断装置。
The failure sign diagnosis unit is
3. The failure sign diagnosing device according to claim 2, further comprising a step of diagnosing the presence of the failure sign when the number of consecutive detections indicating the possibility of a failure sign exceeds a second threshold value.
前記予測モデルは、前記関連機器による影響を受けない構成における前記空気圧縮機の正常時の稼働時間に、前記関連機器の動作によって追加される前記空気圧縮機の稼働時間である追加稼働時間を加算することによって前記予測稼働時間を算出し、
前記追加稼働時間は、前記関連機器ごとに、当該関連機器の前記特徴量に所定の方法で決定された影響度を掛け合わせて算出される
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の故障予兆診断装置。
the prediction model calculates the predicted operating time by adding an additional operating time, which is an operating time of the air compressor added by operation of the related equipment, to a normal operating time of the air compressor in a configuration not affected by the related equipment;
4. The failure sign diagnosis device according to claim 2, wherein the additional operating time is calculated for each of the related devices by multiplying the feature amount of the related device by an influence degree determined by a predetermined method.
前記関連機器に、圧力データを取得可能な第1の関連機器と、圧力データは取得できないが所定の動作データを取得可能な第2の関連機器とが含まれる場合、
前記稼働時間予測モデル部は、前記圧力データに基づいて算出された前記積算圧力変位量を前記第1の関連機器の特徴量とし、前記動作データに基づいて算出された動作回数を前記第2の関連機器の特徴量として、前記第1及び第2の関連機器の特徴量を使用して前記予測モデルから前記空気圧縮機の予測稼働時間を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の故障予兆診断装置。
In the case where the related devices include a first related device capable of acquiring pressure data and a second related device capable of acquiring predetermined operation data but not capable of acquiring pressure data,
5. The failure sign diagnosis device according to claim 1, wherein the operating time prediction model unit calculates a predicted operating time of the air compressor from the prediction model using the features of the first and second related devices, with the integrated pressure displacement calculated based on the pressure data as a feature of the first related device and the number of operations calculated based on the operation data as a feature of the second related device.
前記第1の関連機器の1つがブレーキ装置である場合、当該第1の関連機器の前記圧力データはブレーキシリンダ圧力値であり、
前記第1の関連機器の1つが空気ばねである場合、当該第1の関連機器の前記圧力データはエアーサスペンション圧力値であり、
前記第2の関連機器の1つがドア装置である場合、当該第2の関連機器の前記動作データはドアの開閉情報である
ことを特徴とする請求項5に記載の故障予兆診断装置。
If one of the first associated devices is a brake system, the pressure data for that first associated device is a brake cylinder pressure value;
If one of the first related devices is an air spring, the pressure data of the first related device is an air suspension pressure value;
6. The failure sign diagnosis device according to claim 5, wherein when one of the second related devices is a door device, the operation data of the second related device is door opening/closing information.
前記実稼働時間と前記予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記予測モデルにおける各前記関連機器の影響度を更新するモデル更新部をさらに備える
ことを特徴とする請求項4に記載の故障予兆診断装置。
5. The failure sign diagnosis device according to claim 4, further comprising a model update unit that updates an influence degree of each of the related devices in the prediction model based on a result of comparison between the actual operation time and the predicted operation time.
前記モデル更新部は、
前記実稼働時間が前記予測稼働時間と前記第1の閾値との合計時間以下で、かつ、前記予測稼働時間が前記実稼働時間と前記第1の閾値との合計時間より長い場合に、
それぞれの前記関連機器の前記影響度を、前記予測稼働時間における各特徴量の比重に応じて低下させる
ことを特徴とする請求項7に記載の故障予兆診断装置。
The model update unit is
When the actual operation time is equal to or less than the sum of the predicted operation time and the first threshold value, and the predicted operation time is longer than the sum of the actual operation time and the first threshold value,
8. The failure sign diagnosis device according to claim 7, wherein the degree of influence of each of the related devices is reduced in accordance with a weight of each feature amount in the predicted operating time.
前記故障予兆診断部は、
周期的に前記実稼働時間と前記予測稼働時間とを比較し、
前記比較において前記実稼働時間が前記予測稼働時間と第1の閾値との合計時間よりも長い場合に、前記故障予兆の可能性が有ると検知し、
前記故障予兆の可能性が有るという検知が第2の閾値を超える回数で連続した場合に、前記故障予兆が有ると診断し、
前記予測モデルは、前記関連機器による影響を受けない構成における前記空気圧縮機の正常時の稼働時間に、前記関連機器の動作によって追加される前記空気圧縮機の稼働時間である追加稼働時間を加算することによって前記予測稼働時間を算出し、
前記追加稼働時間は、前記関連機器ごとに、当該関連機器の前記特徴量に所定の方法で決定された影響度を掛け合わせて算出され、
前記実稼働時間と前記予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記予測モデルにおける各前記関連機器の影響度を更新するモデル更新部をさらに備え、
前記モデル更新部は、
前記実稼働時間が前記予測稼働時間と前記第1の閾値との合計時間以下で、かつ、前記予測稼働時間が前記実稼働時間と前記第1の閾値との合計時間より長い場合に、それぞれの前記関連機器の前記影響度を、前記予測稼働時間における各特徴量の比重に応じて低下させ、
前記故障予兆診断部によって前記故障予兆の可能性が有ると検知された状態が前記第2の閾値の回数を超えて連続して発生する前に、前記実稼働時間が前記予測稼働時間と前記第1の閾値との合計時間以下となった場合に、それぞれの前記関連機器の前記影響度を、前記予測稼働時間における各特徴量の比重に応じて増加させる
ことを特徴とする請求項に記載の故障予兆診断装置。
The failure sign diagnosis unit is
periodically comparing the actual operation time with the predicted operation time;
detecting a possibility of the failure symptom when the comparison shows that the actual operation time is longer than a total time of the predicted operation time and a first threshold value;
When the number of consecutive detections indicating that there is a possibility of a failure symptom exceeds a second threshold, the presence of the failure symptom is diagnosed;
the prediction model calculates the predicted operating time by adding an additional operating time, which is an operating time of the air compressor added by operation of the related equipment, to a normal operating time of the air compressor in a configuration not affected by the related equipment;
the additional operating time is calculated for each of the related devices by multiplying the feature amount of the related device by an impact degree determined by a predetermined method;
a model update unit that updates an influence degree of each of the related devices in the prediction model based on a comparison result of the actual operation time and the predicted operation time,
The model update unit is
when the actual operation time is equal to or less than a sum of the predicted operation time and the first threshold value and the predicted operation time is longer than a sum of the actual operation time and the first threshold value, reducing the influence degree of each of the related devices in accordance with a weight of each feature amount in the predicted operation time;
2. The failure sign diagnosis device according to claim 1, wherein, when the actual operation time becomes equal to or less than the sum of the predicted operation time and the first threshold value before a state detected by the failure sign diagnosis unit as possibly being a failure sign occurs consecutively more than the second threshold value, the influence of each of the related devices is increased in accordance with a weight of each feature amount in the predicted operation time.
前記故障予兆診断部は、前記故障予兆が有ると診断した場合は、所定の出力先にアラートを通知する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の故障予兆診断装置。
10. The failure sign diagnosing device according to claim 1, wherein the failure sign diagnosing unit is configured to notify an alert to a predetermined output destination when it has diagnosed the presence of the failure sign.
空気圧縮機または前記空気圧縮機が生成した圧縮空気を使用する関連機器における故障予兆を診断する故障予兆診断装置による故障予兆診断方法であって、
前記故障予兆診断装置が、前記空気圧縮機の稼働データ及び前記関連機器の圧力データを入力するデータ入力ステップと、
前記故障予兆診断装置が、前記データ入力ステップで入力された前記稼働データに基づいて、前記空気圧縮機の実稼働時間を算出する稼働時間算出ステップと、
前記故障予兆診断装置が、前記データ入力ステップで入力された前記稼働データ及び前記圧力データに基づいて、前記関連機器ごとに、前記空気圧縮機の稼働に対して当該関連機器が使用した圧縮空気の量を示す積算圧力変位量を算出する積算圧力変位量算出ステップと、
前記故障予兆診断装置が、前記積算圧力変位量算出ステップで算出された各関連機器の積算圧力変位量を特徴量として、当該特徴量を使用する予測モデルから前記空気圧縮機の予測稼働時間を算出する稼働時間予測ステップと、
前記故障予兆診断装置が、前記稼働時間算出ステップで算出された実稼働時間と、前記稼働時間予測ステップで算出された予測稼働時間との比較結果に基づいて、前記空気圧縮機または前記関連機器の少なくとも何れかにおける故障予兆の有無を診断する故障予兆診ステップと、
を備えることを特徴とする故障予兆診断方法。
A failure sign diagnosis method by a failure sign diagnosis device for diagnosing a failure sign in an air compressor or a related device that uses compressed air generated by the air compressor, comprising:
a data input step in which the failure sign diagnosis device inputs operation data of the air compressor and pressure data of the related equipment;
an operation time calculation step in which the failure sign diagnosis device calculates an actual operation time of the air compressor based on the operation data inputted in the data input step;
an integrated pressure change amount calculation step in which the failure sign diagnosis device calculates, for each of the related devices, an integrated pressure change amount indicating an amount of compressed air used by the related device in response to the operation of the air compressor, based on the operation data and the pressure data inputted in the data input step;
an operation time prediction step in which the failure sign diagnosis device calculates a predicted operation time of the air compressor from a prediction model using the integrated pressure displacement amount of each related device calculated in the integrated pressure displacement amount calculation step as a feature amount;
a failure sign diagnosing step in which the failure sign diagnosing device diagnoses the presence or absence of a failure sign in at least one of the air compressor or the related equipment based on a comparison result between the actual operation time calculated in the operation time calculating step and the predicted operation time calculated in the operation time predicting step;
A failure sign diagnosis method comprising:
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