JP7767992B2 - Railroad vehicle air conditioning system and railroad vehicle air conditioning system management system - Google Patents
Railroad vehicle air conditioning system and railroad vehicle air conditioning system management systemInfo
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Description
本開示は、鉄道車両用空気調和装置および鉄道車両用空気調和装置管理システムに関するものであり、特に、鉄道車両用空気調和装置の異常監視に関するものである。 This disclosure relates to air conditioning systems for railway vehicles and air conditioning system management systems for railway vehicles, and in particular to abnormality monitoring of air conditioning systems for railway vehicles.
従来、電動機を有する機器において、異常が発生しているか否かを診断するための方法、機器に異常が発生する前に異常の予兆を検知するための方法などが提案されている。例えば、商用電源によって駆動される電動機に供給される電流の電流波形をFFT(Fast Fourier Transform)解析し、電源周波数近傍の周波数に生じる側帯波を抽出し、当該側帯波のスペクトル強度を解析することにより、異常の有無を診断する方法が知られている(特許文献1)。 Conventionally, methods have been proposed for diagnosing whether an abnormality has occurred in equipment that has an electric motor, and for detecting signs of an abnormality before an abnormality occurs in the equipment. For example, one known method diagnoses the presence or absence of an abnormality by performing FFT (Fast Fourier Transform) analysis on the current waveform of the current supplied to an electric motor driven by a commercial power source, extracting sidebands that occur at frequencies near the power supply frequency, and analyzing the spectral intensity of the sidebands (Patent Document 1).
しかしながら、鉄道車両用空気調和装置には、圧縮機、室外送風機および室内送風機など、電動機を有する機器が複数搭載されている。このため、鉄道車両用空気調和装置において、特許文献1に開示されている方法を用いて異常診断を行う場合、診断対象とする電動機以外の電動機の振動が、対象とする電動機の振動に影響を与え、正確な診断ができなくなる恐れがあるという課題があった。 However, railway vehicle air conditioning systems are equipped with multiple devices that have electric motors, such as compressors, outdoor fans, and indoor fans. Therefore, when performing abnormality diagnosis on railway vehicle air conditioning systems using the method disclosed in Patent Document 1, there is a problem in that vibrations of motors other than the motor being diagnosed may affect the vibrations of the motor being diagnosed, making it impossible to perform an accurate diagnosis.
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、鉄道車両用空気調和装置において、異常診断を正確に行うことを目的とするものである。 This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to accurately diagnose abnormalities in air conditioning systems for railway vehicles.
本開示に係る鉄道車両用空気調和装置は、車両に搭載され、車室内の空気調和を行う複数の鉄道車両用空気調和装置であって、冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、車外の空気を室外熱交換器に送る室外送風機と、車室内の空気を室内熱交換器に送る室内送風機と、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機に供給される電流の側帯波の電流値を、正常動作している状態で鉄道車両用空気調和装置ごとに個別に取得された電流値に基づいて設定された基準値と比較することにより異常診断を行う監視処理部とを備える鉄道車両用空気調和装置である。
また、本開示に係る鉄道車両用空気調和装置は、車両に搭載され、車室内の空気調和を行う鉄道車両用空気調和装置であって、冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、車外の空気を室外熱交換器に送る室外送風機と、車室内の空気を室内熱交換器に送る室内送風機と、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機のモータに流れる電流の電流信号を取得するとともに、電流信号を周波数解析して得られるスペクトルデータから検出される、側帯波に対応するピークの周波数および電流値を入力とし、正常に動作しているときの側帯波の周波数および電流値との類似度合いを出力とする学習済モデルを用いて、ピークの周波数および電流値から類似度合いを推定し、類似度合いが所定値未満の場合には異常とする監視処理部とを備える鉄道車両用空気調和装置である。
The railway vehicle air conditioning devices disclosed herein are a plurality of railway vehicle air conditioning devices that are mounted on a vehicle and condition the air inside the vehicle cabin, and include a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected by refrigerant piping, an outdoor blower that sends air outside the vehicle to the outdoor heat exchanger, an indoor blower that sends air inside the vehicle cabin to the indoor heat exchanger, and a monitoring processing unit that, when the compressor is stopped and at least one of the outdoor blower and the indoor blower is driving, performs abnormality diagnosis by comparing the current value of the sideband wave of the current supplied to the driving blower with a reference value set based on the current value acquired individually for each railway vehicle air conditioning device when it is operating normally.
In addition, the railway vehicle air conditioning device according to the present disclosure is a railway vehicle air conditioning device that is mounted on a vehicle and conditions the air inside the vehicle cabin, and includes a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected by refrigerant piping, an outdoor blower that sends air outside the vehicle to the outdoor heat exchanger, an indoor blower that sends air inside the vehicle cabin to the indoor heat exchanger, and a monitoring processing unit that, when the compressor is stopped and at least one of the outdoor blower and the indoor blower is driving, acquires a current signal of the current flowing through the motor of the driving blower, and uses a trained model that receives as input the frequency and current value of peaks corresponding to sideband waves detected from spectrum data obtained by frequency analysis of the current signal, and outputs the degree of similarity with the frequency and current value of the sideband waves when the vehicle is operating normally, estimates the degree of similarity from the peak frequency and current value, and determines that an abnormality occurs if the degree of similarity is less than a predetermined value.
本開示に係る鉄道車両用空気調和装置管理システムは、車両に搭載され、車室内の空気調和を行う鉄道車両用空気調和装置と、複数の車両の鉄道車両用空気調和装置と通信可能な中央管理装置とを備える鉄道車両用空気調和装置管理システムであって、鉄道車両用空気調和装置は、冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、車外の空気を室外熱交換器に送る室外送風機と、車室内の空気を室内熱交換器に送る室内送風機と、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機に供給される電流の電流信号を取得する電流取得部と、電流取得部で取得した電流信号を中央管理装置へ送信する第1データ通信部とを有し、中央管理装置は、鉄道車両用空気調和装置の記第1データ通信部から送信された電流信号を受信する第2データ通信部と、第2データ通信部で受信した電流信号に基づいて、駆動している送風機に供給される電流信号を周波数解析して得られる側帯波の電流値を、正常動作している状態で鉄道車両用空気調和装置ごとに個別に取得された電流値に基づいて設定された基準値と比較することにより異常診断を行う監視処理部とを有する鉄道車両用空気調和装置管理システムである。
The railway vehicle air conditioning unit management system according to the present disclosure is a railway vehicle air conditioning unit management system that includes a railway vehicle air conditioning unit that is mounted on a vehicle and conditions the air inside the vehicle cabin, and a central management device that can communicate with the railway vehicle air conditioning units of a plurality of vehicles, and the railway vehicle air conditioning unit includes a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger that are connected by refrigerant piping, an outdoor blower that sends air outside the vehicle to the outdoor heat exchanger, an indoor blower that sends air inside the vehicle cabin to the indoor heat exchanger, and a current supplied to the operating blower when the compressor is stopped and at least one of the outdoor blower and the indoor blower is operating. and a first data communication unit that transmits the current signal acquired by the current acquisition unit to a central management device, wherein the central management device has a second data communication unit that receives the current signal transmitted from the first data communication unit of the railway vehicle air conditioning device, and a monitoring processing unit that performs abnormality diagnosis by comparing the current value of a sideband wave obtained by frequency analysis of the current signal supplied to the driven blower based on the current signal received by the second data communication unit with a reference value that is set based on the current value acquired individually for each railway vehicle air conditioning device when it is operating normally .
本開示によれば、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機の異常診断を行うことにより、鉄道車両用空気調和装置の異常診断を正確に行うことができる。 According to the present disclosure, when the compressor is stopped and at least one of the outdoor blower and indoor blower is operating, an abnormality diagnosis of the operating blower can be performed, thereby enabling accurate abnormality diagnosis of the air conditioning system for railway vehicles.
以下、図面を参照し、本開示の実施の形態に係る鉄道車両用空気調和装置について説明する。図中、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、添字などで区別している複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。なお、以下では、鉄道車両用空気調和装置が、車両の屋根上に設置される屋根置き型の場合について説明するが、鉄道車両用空気調和装置は、車両の床下に設置される床下設置型としてもよい。 The following describes a railway vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present disclosure, with reference to the drawings. In the drawings, identical or corresponding parts are given the same reference numerals, and descriptions thereof may be omitted. Furthermore, when multiple similar devices are distinguished by subscripts or other symbols, the subscripts may be omitted if there is no need to distinguish or identify them. Note that the following describes a roof-mounted railway vehicle air conditioning system installed on the roof of a vehicle, but the railway vehicle air conditioning system may also be an underfloor-mounted system installed under the floor of the vehicle.
<実施の形態1>
図1は、本開示の実施の形態1に係る鉄道車両用空気調和装置管理システム1の構成を示す図である。図に示すように、鉄道車両用空気調和装置管理システム1は、鉄道の車両2に搭載される鉄道車両用空気調和装置3と、鉄道車両基地などに設置され、車両2に搭載される鉄道車両用空気調和装置3の管理を行う中央管理装置6とから構成される。鉄道車両用空気調和装置3は、常時移動する車両2に搭載されるものであるため、鉄道車両用空気調和装置3と中央管理装置6とは、無線通信により接続される。なお、図1に記載した車両2は1台であるが、中央管理装置6は、複数の車両2の鉄道車両用空気調和装置3との間で通信を行うことができる。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a railway vehicle air conditioning unit management system 1 according to a first embodiment of the present disclosure. As shown in the figure, the railway vehicle air conditioning unit management system 1 is composed of a railway vehicle air conditioning unit 3 mounted on a railway vehicle 2, and a central management device 6 that is installed at a railway vehicle depot or the like and manages the railway vehicle air conditioning unit 3 mounted on the vehicle 2. Because the railway vehicle air conditioning unit 3 is mounted on a vehicle 2 that is constantly moving, the railway vehicle air conditioning unit 3 and the central management device 6 are connected via wireless communication. Note that while FIG. 1 shows only one vehicle 2, the central management device 6 can communicate with the railway vehicle air conditioning units 3 of multiple vehicles 2.
鉄道車両用空気調和装置3は、冷媒回路4と、空気調和装置用制御装置5とを有する。冷媒回路4は、車両2の車室内の冷房、暖房、および送風などの空気調和を行うための装置である。空気調和装置用制御装置5は、鉄道車両用空気調和装置3に含まれる機器の制御および異常診断、並びに中央管理装置6との通信を行うための装置である。 The railway vehicle air conditioning unit 3 has a refrigerant circuit 4 and an air conditioning unit control device 5. The refrigerant circuit 4 is a device for performing air conditioning such as cooling, heating, and ventilation within the passenger compartment of the vehicle 2. The air conditioning unit control device 5 is a device for controlling and diagnosing abnormalities in the equipment included in the railway vehicle air conditioning unit 3, and for communicating with the central management device 6.
まず、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3における、空気調和に係る機器の構成について説明する。図2は、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3の空気調和に係る機器の構成の一例を示す図である。図2に示すように、鉄道車両用空気調和装置3は、2系統の冷媒回路4aおよび冷媒回路4bと、室外送風機17aおよび室外送風機17bと、室内送風機18とを有する。鉄道車両用空気調和装置3は、筐体の内部を仕切板により仕切られて形成された空間である、室外機室19a、室外機室19b、および室内機室20を有する。 First, the configuration of the air conditioning equipment in the railway vehicle air conditioning system 3 of this embodiment will be described. Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the air conditioning equipment in the railway vehicle air conditioning system 3 of this embodiment. As shown in Figure 2, the railway vehicle air conditioning system 3 has two refrigerant circuits 4a and 4b, outdoor blowers 17a and 17b, and an indoor blower 18. The railway vehicle air conditioning system 3 has outdoor unit rooms 19a, 19b, and indoor unit rooms 20, which are spaces formed by dividing the interior of the housing with partition plates.
冷媒回路4aは、圧縮機11a、切替弁12a、減圧装置13a、室外熱交換器14a、および室内熱交換器15aが冷媒配管16aで接続され、冷媒配管16a中を冷媒が循環可能に構成されている。冷媒回路4bは、圧縮機11b、切替弁12b、減圧装置13b、室外熱交換器14b、および室内熱交換器15bが冷媒配管16bで接続され、冷媒配管16b中を冷媒が循環可能に構成されている。なお、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は2系統の冷媒回路4を有する構成としたが、冷媒回路4の系統数はこれに限定されない。 Refrigerant circuit 4a is configured such that compressor 11a, switching valve 12a, pressure reducing device 13a, outdoor heat exchanger 14a, and indoor heat exchanger 15a are connected by refrigerant piping 16a, allowing refrigerant to circulate through refrigerant piping 16a. Refrigerant circuit 4b is configured such that compressor 11b, switching valve 12b, pressure reducing device 13b, outdoor heat exchanger 14b, and indoor heat exchanger 15b are connected by refrigerant piping 16b, allowing refrigerant to circulate through refrigerant piping 16b. Note that, although the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment is configured to have two refrigerant circuits 4, the number of refrigerant circuits 4 is not limited to this.
冷媒回路4の圧縮機11は、冷媒を吸入し、圧縮して高温および高圧の状態にして吐出する。圧縮機11は、圧縮機モータ(図示せず)を有し、圧縮機モータにより駆動される。また、圧縮機11は、インバータ制御により、駆動回転数を細かく制御できるタイプの圧縮機であってもよい。 The compressor 11 of the refrigerant circuit 4 draws in refrigerant, compresses it, and discharges it at a high temperature and high pressure. The compressor 11 has a compressor motor (not shown) and is driven by the compressor motor. The compressor 11 may also be a type of compressor whose drive rotation speed can be precisely controlled by inverter control.
冷媒回路4の切替弁12は、例えば、四方弁などで構成され、冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流れを切り替える。切替弁12は、冷房運転では図2の実線側に切替えられ、暖房運転では図2の点線側に切替えられる。 The switching valve 12 of the refrigerant circuit 4 is, for example, a four-way valve, and switches the flow of refrigerant between cooling operation and heating operation. The switching valve 12 is switched to the solid line side in Figure 2 during cooling operation, and to the dotted line side in Figure 2 during heating operation.
冷媒回路4の減圧装置13は、キャピラリチューブなどにより構成され、冷媒を減圧して膨張させる。冷媒回路4を循環する冷媒は、たとえば、非共沸混合冷媒、擬似共沸混合冷媒、または単一冷媒などを使用してもよい。 The pressure reducing device 13 of the refrigerant circuit 4 is composed of a capillary tube or the like, and reduces the pressure of the refrigerant to expand it. The refrigerant circulating through the refrigerant circuit 4 may be, for example, a non-azeotropic refrigerant mixture, a near-azeotropic refrigerant mixture, or a single refrigerant.
冷媒回路4の室外熱交換器14は、冷媒と車外の空気との熱交換を行う。たとえば、室外熱交換器14は、冷房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機11で圧縮されて切替弁12側から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝集させて液化させる。室外熱交換器14は、暖房運転時には蒸発器として機能し、減圧装置13を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。室外熱交換器14aには室外送風機17aが設けられ、室外熱交換器14bには室外送風機17bが設けられている。 The exterior heat exchanger 14 of the refrigerant circuit 4 exchanges heat between the refrigerant and the air outside the vehicle. For example, during cooling operation, the exterior heat exchanger 14 functions as a condenser, exchanging heat between the refrigerant compressed by the compressor 11 and flowing in through the switching valve 12 and the air, condensing and liquefying the refrigerant. During heating operation, the exterior heat exchanger 14 functions as an evaporator, exchanging heat between the low-pressure refrigerant flowing in through the pressure reducing device 13 and the air, evaporating and vaporizing the refrigerant. An exterior blower 17a is provided for the exterior heat exchanger 14a, and an exterior blower 17b is provided for the exterior heat exchanger 14b.
冷媒回路4の室内熱交換器15は、冷媒と車室内の空気との熱交換を行う。たとえば、室内熱交換器15は、冷房運転時には蒸発器として機能し、減圧装置13を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させ、空気を冷却する。室内熱交換器15は、暖房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機11で圧縮されて切替弁12側から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させ、空気を加熱する。室内熱交換器15には室内送風機18が設けられている。 The indoor heat exchanger 15 of the refrigerant circuit 4 exchanges heat between the refrigerant and the air in the vehicle cabin. For example, during cooling operation, the indoor heat exchanger 15 functions as an evaporator, exchanging heat between the low-pressure refrigerant that flows in through the pressure reducing device 13 and the air, evaporating the refrigerant and cooling the air. During heating operation, the indoor heat exchanger 15 functions as a condenser, exchanging heat between the refrigerant that is compressed by the compressor 11 and flows in from the switching valve 12 side and the air, condensing and liquefying the refrigerant, and heating the air. The indoor heat exchanger 15 is equipped with an indoor blower 18.
室外送風機17aは、三相誘導電動機である室外モータ23aと、室外モータ23aの回転軸に固定された室外ファン21aとを有する。室外モータ23aが駆動することにより室外ファン21aが回転し、車外の空気が室外機室19aに取り込まれて冷媒回路4aの室外熱交換器14aを通過する気流が形成される。室外送風機17bは、三相誘導電動機である室外モータ23bと、室外モータ23bの回転軸に固定された室外ファン21bとを有する。室外モータ23bが駆動することにより室外ファン21bが回転し、車外の空気が室外機室19bに取り込まれて冷媒回路4bの室外熱交換器14bを通過する気流が形成される。図2中の矢印は、室外送風機17により形成される気流を示す。なお、本実施の形態の室外送風機17は、冷媒回路4ごとに設置されるが、これに限定されず、複数系統の冷媒回路4に共通して設置されてもよい。また、本実施の形態は、室外熱交換器14の位置から室外送風機17の位置へ向かう気流が形成される構成とするが、室外送風機17の位置から室外熱交換器14の位置へ向かう気流が形成される構成としてもよい。 The outdoor blower 17a has an outdoor motor 23a, which is a three-phase induction motor, and an outdoor fan 21a fixed to the rotating shaft of the outdoor motor 23a. When the outdoor motor 23a is driven, the outdoor fan 21a rotates, drawing air from outside the vehicle into the outdoor unit compartment 19a and creating an airflow that passes through the outdoor heat exchanger 14a of the refrigerant circuit 4a. The outdoor blower 17b has an outdoor motor 23b, which is a three-phase induction motor, and an outdoor fan 21b fixed to the rotating shaft of the outdoor motor 23b. When the outdoor motor 23b is driven, the outdoor fan 21b rotates, drawing air from outside the vehicle into the outdoor unit compartment 19b and creating an airflow that passes through the outdoor heat exchanger 14b of the refrigerant circuit 4b. The arrows in Figure 2 indicate the airflow created by the outdoor blower 17. In this embodiment, the outdoor blower 17 is installed for each refrigerant circuit 4, but this is not limited thereto and an outdoor blower 17 may be installed commonly to multiple refrigerant circuits 4. In addition, in this embodiment, an airflow is formed from the position of the outdoor heat exchanger 14 to the position of the outdoor blower 17, but an airflow may also be formed from the position of the outdoor blower 17 to the position of the outdoor heat exchanger 14.
室内送風機18は、三相誘導電動機である室内モータ24と、室内モータ24の回転軸に固定された室内ファン22とを有する。室内モータ24が駆動されることで室内ファン22が回転し、車室内の空気が室内機室20に取り込まれて冷媒回路4の室内熱交換器15を通過する気流が形成される。これにより、空気調和された空気を車室内に送ることができる。なお、本実施の形態の室内送風機18は、複数系統の冷媒回路4に共通して設置されるが、これに限定されず、冷媒回路4ごとに設置されてもよい。また、本実施の形態は、室内熱交換器15の位置から室内送風機18の位置へ向かう気流が形成される構成とするが、室外送風機17の位置から室外熱交換器14の位置へ向かう気流が形成される構成としてもよい。 The indoor blower 18 has an indoor motor 24, which is a three-phase induction motor, and an indoor fan 22 fixed to the rotating shaft of the indoor motor 24. When the indoor motor 24 is driven, the indoor fan 22 rotates, and air from the vehicle cabin is drawn into the indoor unit compartment 20, creating an airflow that passes through the indoor heat exchanger 15 of the refrigerant circuit 4. This allows conditioned air to be delivered into the vehicle cabin. Note that in this embodiment, the indoor blower 18 is installed in common with multiple refrigerant circuits 4, but this is not limited to this and the indoor blower 18 may be installed for each refrigerant circuit 4. Furthermore, in this embodiment, an airflow is formed from the indoor heat exchanger 15 to the indoor blower 18, but an airflow from the outdoor blower 17 to the outdoor heat exchanger 14 may also be formed.
以降の説明では、室外送風機17と室内送風機18とを区別しない場合には、これらをまとめて送風機と記載する場合がある。 In the following description, when there is no need to distinguish between the outdoor blower 17 and the indoor blower 18, they may be collectively referred to as blowers.
室外機室19aには、室外熱交換器14aおよび室外送風機17aが設置され、室外機室19bには、室外熱交換器14bおよび室外送風機17bが設置され、室内機室20には、圧縮機11、切替弁12、減圧装置13、室内熱交換器15および室内送風機18が設置される。 The outdoor unit room 19a is equipped with an outdoor heat exchanger 14a and an outdoor blower 17a, the outdoor unit room 19b is equipped with an outdoor heat exchanger 14b and an outdoor blower 17b, and the indoor unit room 20 is equipped with a compressor 11, a switching valve 12, a pressure reducing device 13, an indoor heat exchanger 15, and an indoor blower 18.
ここで、空気調和に係る機器の動作について、冷媒回路4を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。 Here, the operation of the air conditioning equipment will be explained based on the flow of refrigerant circulating through the refrigerant circuit 4.
まず、冷房運転について説明する。圧縮機11は、冷媒を吸入し、圧縮して高温かつ高圧の状態にして吐出する。圧縮機11から吐出された冷媒は、切替弁12を介して室外熱交換器14へ流入する。室外熱交換器14は、室外送風機17により供給される車外の空気と冷媒との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。液化した冷媒は減圧装置13を通過する。減圧装置13は、液化した状態で通過する冷媒を減圧する。減圧された低圧の冷媒は室内熱交換器15に流入する。室内熱交換器15は、室内送風機18により供給される車室内の空気と冷媒との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。そして、気化して切替弁12を再度通過した冷媒を圧縮機11が吸入する。 First, we will explain cooling operation. The compressor 11 draws in refrigerant, compresses it, and discharges it at a high temperature and high pressure. The refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the exterior heat exchanger 14 via the switching valve 12. The exterior heat exchanger 14 exchanges heat between the refrigerant and air outside the vehicle supplied by the exterior blower 17, condensing and liquefying the refrigerant. The liquefied refrigerant passes through the pressure reducing device 13, which reduces the pressure of the refrigerant passing through in a liquefied state. The reduced-pressure refrigerant flows into the interior heat exchanger 15. The interior heat exchanger 15 exchanges heat between the refrigerant and air inside the vehicle cabin supplied by the interior blower 18, evaporating the refrigerant. The vaporized refrigerant then passes through the switching valve 12 again and is drawn into the compressor 11.
続いて、暖房運転について説明する。圧縮機11は、冷媒を吸入し、圧縮して高温かつ高圧の状態にして吐出する。圧縮機11から吐出された冷媒は切替弁12を介して室内熱交換器15へ流入する。室内熱交換器15は、室内送風機18により供給される車内の空気と冷媒との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。液化した冷媒は減圧装置13を通過する。減圧装置13は、液化した状態で通過する冷媒を減圧する。減圧された冷媒は室外熱交換器14に流入する。室外熱交換器14は、室外送風機17により供給される車外の空気と冷媒との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。そして、気化して切替弁12を再度通過した冷媒を圧縮機11が吸入する。 Next, heating operation will be explained. The compressor 11 draws in refrigerant, compresses it, and discharges it at a high temperature and high pressure. The refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor heat exchanger 15 via the switching valve 12. The indoor heat exchanger 15 exchanges heat between the refrigerant and the air inside the vehicle supplied by the indoor blower 18, condensing and liquefying the refrigerant. The liquefied refrigerant passes through the pressure reducing device 13, which reduces the pressure of the refrigerant passing through in a liquefied state. The reduced-pressure refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 14. The outdoor heat exchanger 14 exchanges heat between the refrigerant and the air outside the vehicle supplied by the outdoor blower 17, evaporating the refrigerant. The evaporated refrigerant then passes through the switching valve 12 again and is drawn into the compressor 11.
次に、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3における、空気調和装置用制御装置5について説明する。図3は、本実施の形態の空気調和装置用制御装置5の構成を示す図である。空気調和装置用制御装置5は、上述した鉄道車両用空気調和装置3の空気調和に係る各機器の制御、および異常診断を行い、異常診断の結果を中央管理装置6へ送信する。なお、以降の説明では、空気調和に係る各機器の制御について説明するときに、圧縮機11、室外送風機17、および室内送風機18の制御の説明は行うが、切替弁12、減圧装置13などの他の機器の制御の説明は省略する。 Next, we will explain the air conditioning device control device 5 in the railway vehicle air conditioning device 3 of this embodiment. Figure 3 is a diagram showing the configuration of the air conditioning device control device 5 of this embodiment. The air conditioning device control device 5 controls each device related to air conditioning in the railway vehicle air conditioning device 3 described above, performs abnormality diagnosis, and transmits the results of the abnormality diagnosis to the central management device 6. Note that in the following explanation, when explaining the control of each device related to air conditioning, we will explain the control of the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18, but will omit explanations of the control of other devices such as the switching valve 12 and pressure reducing device 13.
空気調和装置用制御装置5は、データ通信部40、制御基板41、I/O基板42、電源基板43、および異常監視基板44を備える。制御基板41は、空気調和制御部50、および制御記憶部51を備える。異常監視基板44は、監視処理部52、監視表示部53、および監視記憶部54を備え、監視処理部52は、電流取得部55、FFT解析部56、論理演算部57、および判定部58を備える。 The air conditioning unit control device 5 includes a data communication unit 40, a control board 41, an I/O board 42, a power supply board 43, and an abnormality monitoring board 44. The control board 41 includes an air conditioning control unit 50 and a control memory unit 51. The abnormality monitoring board 44 includes a monitoring processing unit 52, a monitoring display unit 53, and a monitoring memory unit 54, and the monitoring processing unit 52 includes a current acquisition unit 55, an FFT analysis unit 56, a logical operation unit 57, and a judgment unit 58.
空気調和装置用制御装置5のデータ通信部40は、空気調和装置用制御装置5と中央管理装置6との間で行われる無線通信のインターフェースとなる。データ通信部40は、異常監視基板44から鉄道車両用空気調和装置3の異常診断の結果に関する情報を取得し、取得した情報を含む信号を生成して中央管理装置6へ送信する。また、データ通信部40は、中央管理装置6から送信される信号を受信し、受信した信号に含まれる情報を抽出して制御基板41および異常監視基板44へ出力する。 The data communication unit 40 of the air conditioning unit control device 5 serves as an interface for wireless communication between the air conditioning unit control device 5 and the central management unit 6. The data communication unit 40 acquires information relating to the results of abnormality diagnosis of the railway vehicle air conditioning unit 3 from the abnormality monitoring board 44, generates a signal containing the acquired information, and transmits it to the central management unit 6. The data communication unit 40 also receives signals transmitted from the central management unit 6, extracts information contained in the received signals, and outputs it to the control board 41 and the abnormality monitoring board 44.
空気調和装置用制御装置5の制御基板41は、鉄道車両用空気調和装置3の空気調和に係る各種機器を制御するための指令を生成して出力する。言い換えると、圧縮機11、室外送風機17、および室内送風機18は、制御基板41から出力される指令に基づいて制御される。また、制御基板41には、図示しない室内温度計および車外温度計が接続されている。室内温度計は、車両2の車室内の温度である室内温度を検出し、車外温度計は、車両2の外部の温度である車外温度を検出する。室内温度計および車外温度計により検出された室内温度および車外温度は、制御基板41へ入力される。 The control board 41 of the air conditioning device control device 5 generates and outputs commands to control various devices related to air conditioning in the railway vehicle air conditioning device 3. In other words, the compressor 11, exterior blower 17, and interior blower 18 are controlled based on commands output from the control board 41. In addition, an interior thermometer and an exterior thermometer (not shown) are connected to the control board 41. The interior thermometer detects the interior temperature, which is the temperature inside the passenger compartment of the vehicle 2, and the exterior thermometer detects the exterior temperature, which is the temperature outside the vehicle 2. The interior and exterior temperatures detected by the interior and exterior thermometers are input to the control board 41.
空気調和制御部50は、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードの切り替えを行う。具体的には、空気調和制御部50は、制御記憶部51に記憶された室内温度の値、および車外温度の値に基づいて駆動モードを決定し、決定した駆動モードに応じて、圧縮機11、室外送風機17、および室内送風機18を制御するための指令を含む駆動信号を生成する。駆動モードには、たとえば、冷房モード、暖房モード、および送風モードが含まれる。指令には、たとえば、対象機器を駆動させる指示、および停止させる指示などが含まれる。空気調和制御部50は、生成した駆動信号をI/O基板42へ出力する。また、空気調和制御部50は、決定した駆動モードを制御記憶部51へ出力する。空気調和制御部50は、駆動モードが変化した場合に駆動モードを制御記憶部51出力してもよいし、定期的に最新の駆動モードを制御記憶部51へ出力してもよい。駆動モードの切り替え処理の詳細は後述する。 The air conditioning control unit 50 switches the drive mode of the railway vehicle air conditioning unit 3. Specifically, the air conditioning control unit 50 determines the drive mode based on the indoor temperature value and the outdoor temperature value stored in the control memory unit 51, and generates drive signals including commands to control the compressor 11, the outdoor blower 17, and the indoor blower 18 according to the determined drive mode. Drive modes include, for example, cooling mode, heating mode, and fan mode. Commands include, for example, instructions to drive and stop the target equipment. The air conditioning control unit 50 outputs the generated drive signals to the I/O board 42. The air conditioning control unit 50 also outputs the determined drive mode to the control memory unit 51. The air conditioning control unit 50 may output the drive mode to the control memory unit 51 when the drive mode changes, or may periodically output the latest drive mode to the control memory unit 51. Details of the drive mode switching process will be described later.
制御記憶部51は、室内温度計および車外温度計により検出された室内温度および車外温度を記憶する。また、制御記憶部51は、空気調和制御部50から出力される駆動モード、および駆動モードの切換処理に必要な情報を記憶する。 The control memory unit 51 stores the indoor and outdoor temperatures detected by the indoor and outdoor thermometers. The control memory unit 51 also stores the drive mode output from the air conditioning control unit 50 and information required for the drive mode switching process.
空気調和装置用制御装置5のI/O基板42は、空気調和制御部50から出力される駆動信号を用いて、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18の駆動制御を行う。 The I/O board 42 of the air conditioning device control device 5 controls the operation of the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18 using drive signals output from the air conditioning control unit 50.
空気調和装置用制御装置5の電源基板43は、電源回路が実装され、鉄道車両用空気調和装置3に含まれる各機器に電力を供給する。 The power supply board 43 of the air conditioning unit control device 5 is equipped with a power supply circuit and supplies power to each device included in the railway vehicle air conditioning unit 3.
ここで、図を参照して、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードの切り替え処理の動作について説明する。図4は、駆動モードの切り替え処理を示すフローチャートである。図5は、室内温度および車外温度と、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードとの対応関係の一例を示す図である。図6は、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードと、空気調和に係る各機器の動作状態との対応関係の一例を示す。図5および図6に示す対応関係は、制御記憶部51に保持される。 Now, with reference to the figures, the operation of the drive mode switching process of the railway vehicle air conditioning unit 3 will be described. Figure 4 is a flowchart showing the drive mode switching process. Figure 5 is a diagram showing an example of the correspondence between the indoor temperature, the outside temperature, and the drive mode of the railway vehicle air conditioning unit 3. Figure 6 shows an example of the correspondence between the drive mode of the railway vehicle air conditioning unit 3 and the operating state of each device related to air conditioning. The correspondence relationships shown in Figures 5 and 6 are stored in the control memory unit 51.
空気調和制御部50は、制御記憶部51から最新の室内温度および車外温度を取得する(ST1)。空気調和制御部50は、取得した室内温度および車外温度と、図5に示す対応関係とを用いて、取得した室内温度および車外温度に対応する駆動モードを特定する(ST2)。図5に示すように、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードは、室内温度および車外温度の値の組み合わせにより異なる。 The air conditioning control unit 50 acquires the latest indoor and outdoor vehicle temperatures from the control memory unit 51 (ST1). The air conditioning control unit 50 uses the acquired indoor and outdoor vehicle temperatures and the correspondence relationship shown in Figure 5 to identify the drive mode corresponding to the acquired indoor and outdoor vehicle temperatures (ST2). As shown in Figure 5, the drive mode of the railway vehicle air conditioning unit 3 differs depending on the combination of indoor and outdoor vehicle temperature values.
次に、空気調和制御部50は、今回の駆動モードの切り替え処理で特定した駆動モードと、前回の駆動モードの切り替え処理で特定した駆動モードとを比較し、駆動モードが変化したか否かを判断する(ST3)。前回の処理で特定した駆動モードは、制御記憶部51に記憶されている。駆動モードが変化していない場合(ST3:No)、空気調和制御部50は、駆動モードの切り替え処理を終了する。 Next, the air conditioning control unit 50 compares the drive mode identified in this drive mode switching process with the drive mode identified in the previous drive mode switching process, and determines whether the drive mode has changed (ST3). The drive mode identified in the previous process is stored in the control memory unit 51. If the drive mode has not changed (ST3: No), the air conditioning control unit 50 ends the drive mode switching process.
駆動モードが変化している場合(ST3:Yes)、空気調和制御部50は、今回の処理で特定した駆動モードと、図6に示す対応関係とを用いて、今回の処理で特定した駆動モードに対応する、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18の動作状態を取得する(ST4)。図6に示すように、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18の動作状態は、駆動モードにより異なる。たとえば、駆動モードが暖房モードまたは冷房モードの場合には、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18は駆動状態となる。これにより、車室内の暖房または冷房が行われる。駆動モードが送風モードの場合には、圧縮機11と室外送風機17が停止状態、室内送風機18が駆動状態となる。これにより、車室内の空気の循環が行われる。 If the drive mode has changed (ST3: Yes), the air conditioning control unit 50 uses the drive mode identified in this process and the correspondence shown in FIG. 6 to obtain the operating states of the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18 corresponding to the drive mode identified in this process (ST4). As shown in FIG. 6, the operating states of the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18 differ depending on the drive mode. For example, when the drive mode is heating mode or cooling mode, the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18 are in an operating state. This allows heating or cooling of the vehicle cabin. When the drive mode is blowing mode, the compressor 11 and outdoor blower 17 are in a stopped state, and the indoor blower 18 is in an operating state. This allows air to circulate in the vehicle cabin.
次に、空気調和制御部50は、ST4で取得した動作状態となるように圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18を制御する指令を含む駆動信号を生成する(ST5)。空気調和制御部50は、特定した駆動モードを制御記憶部51へ出力し、生成した駆動信号をI/O基板42へ出力し(ST6)、駆動モードの切り替え処理を終了する。 Next, the air conditioning control unit 50 generates a drive signal including a command to control the compressor 11, outdoor blower 17, and indoor blower 18 so that they are in the operating state acquired in ST4 (ST5). The air conditioning control unit 50 outputs the identified drive mode to the control memory unit 51 and outputs the generated drive signal to the I/O board 42 (ST6), completing the drive mode switching process.
なお、本実施の形態では、本実施の形態では、駆動モードが変化していない場合、空気調和制御部50は切り替え処理を終了するものとして説明したが、これに限定されず、ST3を省略し、駆動モードが変化したか否かによらずST4以降の処理を実行するものとしてもよい。また、駆動モードは、室内温度および車外温度に応じて特定されるものとして説明したが、これに限定されず、車掌の操作、または中央管理装置6からの指令により切り替えられるものとしてもよい。また、駆動モードの切り替え処理は、所定の周期で定期的に実施されてもよい。 In this embodiment, the air conditioning control unit 50 has been described as ending the switching process if the drive mode has not changed, but this is not limited to this, and ST3 may be omitted and the process from ST4 onwards may be executed regardless of whether the drive mode has changed. Furthermore, the drive mode has been described as being determined based on the indoor temperature and the outside temperature, but this is not limited to this, and the drive mode may be switched by operation by the conductor or by a command from the central management device 6. Furthermore, the drive mode switching process may be performed periodically at a predetermined cycle.
再び、鉄道車両用空気調和装置3に含まれる空気調和装置用制御装置5の構成の説明に戻る。
空気調和装置用制御装置5の異常監視基板44は、鉄道車両用空気調和装置3の室内送風機18の状態を監視する。図3に示すように、異常監視基板44は、監視処理部52、監視表示部53、および監視記憶部54を備える。
Returning to the description of the configuration of the air conditioner control device 5 included in the railcar air conditioner 3, the following will be described.
The abnormality monitoring board 44 of the air conditioning unit control device 5 monitors the state of the indoor fan 18 of the railway vehicle air conditioning unit 3. As shown in Figure 3, the abnormality monitoring board 44 includes a monitoring processing unit 52, a monitoring display unit 53, and a monitoring memory unit 54.
異常監視基板44には、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流波形を検出する電流検出器(図示せず)が接続されており、電流検出器で計測された電流値が電流信号として異常監視基板44に入力される。異常監視基板44は、電流検出器で検出される電流値を用いて、室内送風機18に異常が発生しているか否かを判定する異常診断を行うことにより、室内送風機18の状態を監視する。 A current detector (not shown) that detects the current waveform of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24 is connected to the abnormality monitoring board 44, and the current value measured by the current detector is input to the abnormality monitoring board 44 as a current signal. The abnormality monitoring board 44 monitors the status of the indoor blower 18 by performing an abnormality diagnosis using the current value detected by the current detector to determine whether an abnormality has occurred in the indoor blower 18.
また、監視処理部52は、鉄道車両用空気調和装置3が送風モードで駆動しているときに、室内送風機18の異常診断を行う。送風モードでは、圧縮機11および室外送風機17が停止状態、室内送風機18が駆動状態、つまり、圧縮機モータおよび室外モータ23が停止状態、室内モータ24が駆動状態となる。 In addition, the monitoring processing unit 52 performs abnormality diagnosis on the indoor blower 18 when the railway vehicle air conditioning unit 3 is operating in the blowing mode. In the blowing mode, the compressor 11 and the outdoor blower 17 are stopped, and the indoor blower 18 is driven; that is, the compressor motor and the outdoor motor 23 are stopped, and the indoor motor 24 is driven.
このように、監視処理部52は、圧縮機11および室外送風機17が停止しているときに取得された、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流値を用いて、室内送風機18に異常が発生しているか否かを判定する。これにより、監視処理部52は、圧縮機11および室外送風機17の影響を排除した状態で室内送風機18の異常診断を行うことができる。なお、監視処理部52は、制御記憶部51に記憶されている駆動モードを参照して、鉄道車両用空気調和装置3が送風モードで駆動していることを検知してもよいし、制御基板41からの通知により、駆動モードが送風モードに切り替えられたことを検知してもよい。また、監視処理部52は、圧縮機モータが停止した直後ではなく、圧縮機モータが停止し、圧縮機モータの駆動に起因する圧縮機11の振動が落ち着き、圧縮機11が安定状態に移行した後、室内モータ24の異常診断処理を行うことが好ましい。したがって、監視処理部52は、圧縮機モータが停止してから予め定められた時間経過後に、室内モータ24の異常診断処理を行うことが好ましい。これにより、圧縮機11の振動の影響がより確実に排除される。 In this way, the monitoring processor 52 determines whether an abnormality has occurred in the indoor blower 18 using the current value of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24, acquired when the compressor 11 and the outdoor blower 17 are stopped. This allows the monitoring processor 52 to perform an abnormality diagnosis of the indoor blower 18 without affecting the compressor 11 and the outdoor blower 17. The monitoring processor 52 may detect that the railway vehicle air conditioning device 3 is operating in the fan mode by referencing the drive mode stored in the control memory unit 51, or may detect that the drive mode has been switched to the fan mode by receiving a notification from the control board 41. Furthermore, it is preferable for the monitoring processor 52 to perform an abnormality diagnosis process for the indoor motor 24 after the compressor motor has stopped, the vibration of the compressor 11 caused by the compressor motor's operation has settled, and the compressor 11 has transitioned to a stable state, rather than immediately after the compressor motor has stopped. Therefore, it is preferable for the monitoring processor 52 to perform an abnormality diagnosis process for the indoor motor 24 after a predetermined time has elapsed since the compressor motor stopped. This more reliably eliminates the effects of compressor 11 vibration.
監視処理部52は、異常診断の結果を監視記憶部54および監視表示部53へ出力するとともに、データ通信部40を介して中央管理装置6へ送信する。監視処理部52のより詳細な構成、および異常診断処理の詳細は、後述する。 The monitoring processing unit 52 outputs the results of the abnormality diagnosis to the monitoring memory unit 54 and the monitoring display unit 53, and also transmits them to the central management unit 6 via the data communication unit 40. A more detailed configuration of the monitoring processing unit 52 and details of the abnormality diagnosis process will be described later.
監視表示部53は、たとえば、液晶パネル等により構成され、監視処理部52から出力される異常診断処理の結果を表示する。監視表示部53は、たとえば、異常が発生した場合、異常が発生したことを表示して車掌に知らせる。 The monitoring display unit 53 is configured, for example, with an LCD panel or the like, and displays the results of the abnormality diagnosis processing output from the monitoring processing unit 52. For example, if an abnormality occurs, the monitoring display unit 53 displays that an abnormality has occurred and notifies the conductor.
監視記憶部54は、電流検出器により検出された電流の電流信号、監視処理部52から出力される異常診断処理の結果、および異常診断処理に必要な情報を記憶する。また、監視記憶部54は、異常診断処理の結果とともに中央管理装置6へ送信する情報、たとえば、鉄道車両用空気調和装置3が搭載されている車両2の識別番号、および号車番号などの車両2に関する情報、鉄道車両用空気調和装置3の識別番号などの鉄道車両用空気調和装置3に関する情報、並びに異常診断の対象機器に関する情報を記憶する。監視記憶部54は、ROMまたはフラッシュメモリなどのメモリで構成される。 The monitoring memory unit 54 stores the current signal of the current detected by the current detector, the results of the abnormality diagnosis processing output from the monitoring processing unit 52, and information necessary for the abnormality diagnosis processing. The monitoring memory unit 54 also stores information to be sent to the central management unit 6 along with the results of the abnormality diagnosis processing, such as information about the vehicle 2 on which the railway vehicle air conditioning unit 3 is installed, such as the identification number and car number, information about the railway vehicle air conditioning unit 3, such as the identification number of the railway vehicle air conditioning unit 3, and information about the equipment being diagnosed for abnormality. The monitoring memory unit 54 is composed of memory such as ROM or flash memory.
次に、監視処理部52の構成について詳細に説明する。図3に示すように、監視処理部52は、電流取得部55、FFT解析部56、論理演算部57、および判定部58を備える。 Next, the configuration of the monitoring processing unit 52 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the monitoring processing unit 52 includes a current acquisition unit 55, an FFT analysis unit 56, a logical operation unit 57, and a determination unit 58.
電流取得部55は、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流信号を取得する。取得した電流信号は、監視記憶部54に出力され、時系列データとして記憶される。電流取得部55は、全ての電流信号を監視記憶部54に出力し、記憶させてもよいし、異常診断に用いる電流信号、つまり、鉄道車両用空気調和装置3が送風モードで駆動しているときに取得した電流信号を監視記憶部54に出力し、記憶させてもよい。 The current acquisition unit 55 acquires a current signal of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24. The acquired current signal is output to the monitoring memory unit 54 and stored as time-series data. The current acquisition unit 55 may output all current signals to the monitoring memory unit 54 for storage, or may output the current signal used for abnormality diagnosis, i.e., the current signal acquired when the railway vehicle air conditioning unit 3 is operating in fan mode, to the monitoring memory unit 54 for storage.
FFT解析部56は、電流取得部55が取得した電流信号の周波数解析を行う。具体的には、FFT解析部56は、監視記憶部54から読み出した電流値の時系列データを周波数解析の一例である高速フーリエ変換する。FFT解析部56は、高速フーリエ変換により得られるスペクトルデータを論理演算部57へ出力する。スペクトルデータとは、周波数と対数変換した電流スペクトルとの関係を示すデータである。 The FFT analysis unit 56 performs frequency analysis of the current signal acquired by the current acquisition unit 55. Specifically, the FFT analysis unit 56 performs a fast Fourier transform, an example of frequency analysis, on the time series data of current values read from the monitoring memory unit 54. The FFT analysis unit 56 outputs the spectral data obtained by the fast Fourier transform to the logical operation unit 57. The spectral data is data that indicates the relationship between frequency and the logarithmically transformed current spectrum.
図7は、室内モータ24の電流波形を高速フーリエ変換して得られるスペクトルデータの一例を示す。横軸は周波数(Hz)、縦軸は電流値(A)を示す。図7に示すように、室内モータ24の電源周波数に対応する位置にもっと高いピークW1が生じ、室内モータ24の電源周波数の両側近傍の周波数帯域に側帯波によるピークW2が生じる。 Figure 7 shows an example of spectrum data obtained by performing a fast Fourier transform on the current waveform of the indoor motor 24. The horizontal axis represents frequency (Hz), and the vertical axis represents current value (A). As shown in Figure 7, a higher peak W1 occurs at a position corresponding to the power supply frequency of the indoor motor 24, and peak W2 due to sidebands occurs in frequency bands on both sides of the power supply frequency of the indoor motor 24.
論理演算部57は、FFT解析部56から出力されるスペクトルデータから、電源周波数によるピーク、側帯波によるピークおよびその他のピークを検出する。たとえば、論理演算部57は、スペクトルデータを微分計算して得られる結果から、傾きが急峻かつ反転する部分を特定することによりピークを抽出する。そして、論理演算部57は、抽出したピークから、電源周波数によるピークおよび側帯波によるピークを特定する。このとき、論理演算部57は、制御基板41の制御記憶部51に記憶されているモータの電源周波数を用いて電源周波数によるピークを特定してもよいし、検出されたピークの中で電流値が最も大きいスペクトルピークを電源周波数によるピークとして特定してもよい。また、論理演算部57は、電源周波数によるピークを中心として両側に同一周波数分離れた位置に発生している1対のピークを側帯波によるピークとして特定してもよい。論理演算部57は、側帯波によるピークの周波数および電流値を判定部58へ出力する。 The logic operation unit 57 detects peaks due to the power supply frequency, peaks due to sideband waves, and other peaks from the spectrum data output from the FFT analysis unit 56. For example, the logic operation unit 57 extracts peaks by identifying portions with steep slopes and inversions from the results obtained by differentiating the spectrum data. The logic operation unit 57 then identifies peaks due to the power supply frequency and peaks due to sideband waves from the extracted peaks. In this case, the logic operation unit 57 may identify the peak due to the power supply frequency using the motor's power supply frequency stored in the control memory unit 51 of the control board 41, or may identify the spectrum peak with the largest current value among the detected peaks as the peak due to the power supply frequency. The logic operation unit 57 may also identify a pair of peaks occurring on both sides of the peak due to the power supply frequency at a distance of the same frequency as the peak due to the sideband waves. The logic operation unit 57 outputs the frequency and current value of the peak due to the sideband waves to the determination unit 58.
判定部58は、側帯波によるピークの電流値に基づいて、室内モータ24に異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定部58は、論理演算部57から出力される側帯波によるピークの電流値が、基準値より所定値以上乖離している場合には、室内モータ24に異常が発生していると判断し、乖離していない場合には、異常が発生していないと判断する。判定部58は、異常が発生していると判断した場合には、異常を検出した旨を監視表示部53に出力するとともに、監視記憶部54へ出力する。また、判定部58は、データ通信部40を通じて、異常を検出したことを示す情報を含む信号を中央管理装置6へ無線送信する。なお、基準値は、異常の判断基準となる閾値であり、予め与えられる。側帯波の電流値は、通常、異常の程度が大きいほど増大する。また、所定値とは、測定誤差であり、たとえば、基準値との差が+0.01~0.1A程度であれば乖離していないと判断し、それ以上であれば乖離していると判断してもよい。基準値および所定値は、監視記憶部54に記憶されている。 The determination unit 58 determines whether an abnormality has occurred in the indoor motor 24 based on the peak current value of the sideband waves. Specifically, if the peak current value of the sideband waves output from the logic operation unit 57 deviates from the reference value by a predetermined value or more, the determination unit 58 determines that an abnormality has occurred in the indoor motor 24; if the deviation is not greater than a predetermined value, the determination unit 58 determines that an abnormality has not occurred. If the determination unit 58 determines that an abnormality has occurred, it outputs a signal indicating that an abnormality has been detected to the monitoring display unit 53 and to the monitoring memory unit 54. The determination unit 58 also wirelessly transmits a signal containing information indicating the detection of an abnormality to the central management unit 6 via the data communication unit 40. The reference value is a threshold value used to determine an abnormality and is set in advance. The sideband current value typically increases as the degree of abnormality increases. The predetermined value is a measurement error; for example, a difference of approximately +0.01 to 0.1 A from the reference value may be determined to be no deviation, and a deviation greater than this may be determined to be present. The reference value and predetermined value are stored in the monitoring memory unit 54.
ここで、「異常を検出した」とは、たとえば、室内モータ24において、回転軸の異常、偏心、アンバランス、もしくはエアギャップなどの故障、またはこれらの予兆が発生していることを意味する。モータにこのような異常が発生すると、異音が発生している可能性があり、車室の乗客に不快感を与える可能性がある。特に、室内モータ24は、室外モータ23と比べて車室に近い位置に設けられるため、異音が乗客に聞こえやすい。このため、異常が検出された場合には、モータを保守、あるいはメンテナンスする必要がある。 Here, "an abnormality has been detected" means, for example, that the indoor motor 24 has a fault such as an abnormality in the rotating shaft, eccentricity, imbalance, or air gap, or that a sign of such a fault has occurred. When such an abnormality occurs in the motor, it may cause abnormal noise, which may cause discomfort to passengers in the vehicle cabin. In particular, the indoor motor 24 is located closer to the vehicle cabin than the outdoor motor 23, so abnormal noises are more likely to be heard by passengers. For this reason, if an abnormality is detected, the motor must be serviced or maintained.
次に、図を参照して、室内送風機18の異常診断処理の動作について説明する。図8は、異常診断処理を示すフローチャートである。 Next, the operation of the abnormality diagnosis process for the indoor blower 18 will be explained with reference to the figures. Figure 8 is a flowchart showing the abnormality diagnosis process.
電流取得部55は、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流信号を監視記憶部54から取得し、FFT解析部56へ出力する(ST10)。FFT解析部56は、電流信号を高速フーリエ変換し、スペクトルデータを生成して論理演算部57へ出力する(ST11)。論理演算部57は、スペクトルデータから側帯波によるピークを検出し、検出結果を判定部58へ出力する(ST12)。判定部58は、側帯波によるピークの信号レベル、つまり、電流値と基準値とを比較する(ST13)。電流値が基準値より所定値以上乖離している場合(ST13:Yes)には、判定部58は、室内モータ24に異常が発生していると判断し(ST14)、診断結果を監視表示部53および監視記憶部54へ出力する(ST15)。電流値が基準値より所定値以上乖離していない場合(ST13:No)には、判定部58は、室内モータ24に異常が発生していないと判断し(ST16)、異常診断処理を終了する。 The current acquisition unit 55 acquires the current signal of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24 from the monitoring memory unit 54 and outputs it to the FFT analysis unit 56 (ST10). The FFT analysis unit 56 performs a fast Fourier transform on the current signal to generate spectral data and output it to the logic operation unit 57 (ST11). The logic operation unit 57 detects peaks due to sideband waves from the spectral data and outputs the detection results to the determination unit 58 (ST12). The determination unit 58 compares the signal level of the peak due to the sideband waves, i.e., the current value, with a reference value (ST13). If the current value deviates from the reference value by more than a predetermined value (ST13: Yes), the determination unit 58 determines that an abnormality has occurred in the indoor motor 24 (ST14) and outputs the diagnosis result to the monitoring display unit 53 and the monitoring memory unit 54 (ST15). If the current value does not deviate from the reference value by more than the specified value (ST13: No), the determination unit 58 determines that no abnormality has occurred in the indoor motor 24 (ST16) and ends the abnormality diagnosis process.
なお、本実施の形態では、異常の判断基準となる閾値である基準値は、予め定められるものとして説明したが、たとえば、室内送風機18の納入後またはメンテナンス後の運転において、初めて行う異常診断処理で取得した側帯波の電流値としてもよい。すなわち、複数の鉄道車両用空気調和装置3の基準値を一律に設定するのではなく、正常動作している状態で鉄道車両用空気調和装置3ごとに個別に取得した側帯波の電流値を基準値として設定してもよい。側帯波の大きさは、室内送風機18の個体差に影響を受けるため、基準値を一律に設定すると、異常の有無を正しく判断できない鉄道車両用空気調和装置3が発生する恐れがある。特に、鉄道車両用空気調和装置3は、SIV(静止型インバータ)から供給される電流により、室内モータ24を駆動するものであり、SIVの個体差が周波数解析に影響を与える。そのため、鉄道車両用空気調和装置3は、鉄道車両用空気調和装置3ごとに基準値を設定することにより、個体差による誤判定を排除し、より正確な診断を行うことができる。 In this embodiment, the reference value, which is the threshold used to determine whether an abnormality has occurred, is described as being predetermined. However, for example, it may be the sideband current value obtained during the first abnormality diagnosis process performed after the indoor blower 18 is installed or after maintenance. That is, rather than uniformly setting the reference value for multiple railway vehicle air conditioning units 3, the reference value may be the sideband current value obtained individually for each railway vehicle air conditioning unit 3 during normal operation. Because the magnitude of the sideband wave is affected by individual differences in the indoor blowers 18, setting a uniform reference value may result in railway vehicle air conditioning units 3 being unable to accurately determine whether an abnormality has occurred. In particular, railway vehicle air conditioning units 3 drive the indoor motor 24 with current supplied from a static inverter (SIV), and individual differences in the SIV affect frequency analysis. Therefore, by setting a reference value for each railway vehicle air conditioning unit 3, erroneous judgments due to individual differences can be eliminated and more accurate diagnosis can be performed.
また、側帯波の大きさは、車両2の振動にも影響を受ける。車両2の振動態様は、車両2が走行する路線により異なるため、基準値を取得した際に車両2が走行していた路線と異なる路線を走行しているときに、鉄道車両用空気調和装置3が異常診断を行うと、路線の違いに起因する車両2の振動の違いによって、正確な異常診断ができなくなる恐れがある。そこで、基準値を取得した際に車両2が走行していた路線と同一の路線を走行しているときに、鉄道車両用空気調和装置3が異常診断を行うことにより、より正確な診断を行うことができる。さらに、鉄道車両用空気調和装置3は、複数の路線で基準値を取得し、異常診断を行うときに走行している路線と同一の路線で取得した基準値を用いて異常診断を行ってもよいし、最も類似している路線で取得した基準値を用いて異常診断を行ってもよい。 The magnitude of the sideband waves is also affected by the vibration of the vehicle 2. The vibration pattern of the vehicle 2 differs depending on the line on which the vehicle 2 is traveling. Therefore, if the railway vehicle air conditioning unit 3 performs an abnormality diagnosis while the vehicle 2 is traveling on a line different from the line on which the vehicle 2 was traveling when the reference value was acquired, there is a risk that an accurate abnormality diagnosis will not be possible due to differences in the vibration of the vehicle 2 caused by the difference in line. Therefore, a more accurate diagnosis can be made by having the railway vehicle air conditioning unit 3 perform an abnormality diagnosis while the vehicle 2 is traveling on the same line on which the vehicle 2 was traveling when the reference value was acquired. Furthermore, the railway vehicle air conditioning unit 3 may acquire reference values on multiple lines and perform an abnormality diagnosis using the reference value acquired on the same line as the line on which the vehicle 2 is traveling when performing the abnormality diagnosis, or may perform an abnormality diagnosis using the reference value acquired on the most similar line.
また、判定部58は、基準値を用いる代わりに、ニューラルネットワークなどで事前に作成した学習済モデルを用いて異常の有無を判定してもよい。学習済モデルは、論理演算部57で生成される側帯波の情報を入力とし、異常の有無を推定して出力する。側帯波の情報とは、たとえば、側帯波に対応するピークの周波数および電流値とする。 In addition, instead of using a reference value, the judgment unit 58 may determine the presence or absence of an abnormality using a trained model created in advance using a neural network or the like. The trained model receives the sideband wave information generated by the logical operation unit 57 as input, estimates the presence or absence of an abnormality, and outputs the result. The sideband wave information may be, for example, the frequency and current value of the peak corresponding to the sideband wave.
学習済モデルは、正常に動作しているときの側帯波の情報を学習用データとする教師無し学習により生成されてもよいし、側帯波の情報と、側帯波の情報を取得したときの機器の状態、つまり、正常状態または異常状態を示すラベルとの組を学習用データとする教師あり学習により生成されてもよい。学習済モデルは、監視記憶部54に予め記憶されている。学習済モデルから出力される推定結果は、たとえば、学習用データとして与えた正常に動作しているときの側帯波の情報との類似度合いに対応し、類似度合いが所定値以上の場合には正常、所定値未満の場合には異常とする。推定精度は、学習用データの数が多いほど向上する。なお、判定部58は、車両2が走行する路線ごとに作成した学習済モデルを予め監視記憶部54に記憶し、異常診断を実施するときに走行している路線に対応する学習済モデルを利用するようにしてもよい。また、判定部58は、異常の種類により側帯波の周波数または電流値が異なる場合には、側帯波の情報と、異常の種類との組を学習用データとすることにより、異常の種類を判別可能な学習済モデルを生成することができる。学習済モデルは、判定部58で生成されてもよいし、図示しない外部装置により生成され、監視記憶部54に記憶されもよい。 The trained model may be generated by unsupervised learning, using sideband wave information during normal operation as training data, or by supervised learning, using a pair of sideband wave information and a label indicating the state of the equipment when the sideband wave information was acquired, i.e., a normal state or an abnormal state, as training data. The trained model is pre-stored in the monitoring memory unit 54. The estimation result output from the trained model corresponds, for example, to the degree of similarity with the sideband wave information during normal operation provided as training data. If the degree of similarity is equal to or greater than a predetermined value, the result is considered normal, and if it is less than the predetermined value, the result is considered abnormal. The estimation accuracy improves as the number of training data increases. The determination unit 58 may store trained models created for each route on which the vehicle 2 travels in the monitoring memory unit 54 in advance, and use the trained model corresponding to the route on which the vehicle 2 travels when performing abnormality diagnosis. Furthermore, if the frequency or current value of the sideband waves differs depending on the type of abnormality, the determination unit 58 can generate a trained model capable of distinguishing the type of abnormality by using a pair of sideband wave information and the type of abnormality as training data. The trained model may be generated by the determination unit 58, or may be generated by an external device (not shown) and stored in the monitoring memory unit 54.
次に、空気調和装置用制御装置5のH/W構成について説明する。空気調和装置用制御装置5のデータ通信部40、空気調和制御部50、監視処理部52、電流取得部55、FFT解析部56、論理演算部57、判定部58の機能は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンまたはCPUのような演算装置と、その上で実行されるプログラムとにより構成することもできる。別基板上に配置された演算装置は、バスによって接続される。プログラムは、制御基板41の制御記憶部51、または、異常監視基板44の監視記憶部54に記憶される。制御記憶部51および監視記憶部54は、ROMまたはフラッシュメモリなどのメモリで構成される。 Next, the hardware configuration of the air conditioning unit control device 5 will be explained. The functions of the data communication unit 40, air conditioning control unit 50, monitoring processing unit 52, current acquisition unit 55, FFT analysis unit 56, logical operation unit 57, and judgment unit 58 of the air conditioning unit control device 5 can be configured using hardware such as circuit devices that realize those functions, or they can be configured using a calculation unit such as a microcomputer or CPU and a program executed thereon. Calculation units arranged on separate boards are connected by a bus. The program is stored in the control memory unit 51 of the control board 41 or the monitoring memory unit 54 of the abnormality monitoring board 44. The control memory unit 51 and monitoring memory unit 54 are configured using memory such as ROM or flash memory.
次に、鉄道車両用空気調和装置管理システム1に含まれる中央管理装置6について説明する。図9は、本実施の形態における、中央管理装置6の構成を示す図である。 Next, we will explain the central management unit 6 included in the railway vehicle air conditioning unit management system 1. Figure 9 is a diagram showing the configuration of the central management unit 6 in this embodiment.
中央管理装置6は、無線通信により、複数の車両2に搭載された鉄道車両用空気調和装置3との間で信号の送受信を行い、鉄道車両用空気調和装置3の異常診断の結果を示す情報を取得する。中央管理装置6は、取得した情報に基づいて、鉄道車両用空気調和装置3のメンテナンスなどの管理を行う。中央管理装置6は、データ通信部30、制御部31、管理表示部32、管理記憶部33を備える。 The central management unit 6 wirelessly transmits and receives signals to and from the railway vehicle air conditioning units 3 installed in multiple vehicles 2, and acquires information indicating the results of abnormality diagnosis of the railway vehicle air conditioning units 3. Based on the acquired information, the central management unit 6 manages maintenance and other operations of the railway vehicle air conditioning units 3. The central management unit 6 includes a data communication unit 30, a control unit 31, a management display unit 32, and a management memory unit 33.
中央管理装置6のデータ通信部30は、中央管理装置6と鉄道車両用空気調和装置3との間で行われる無線通信のインターフェースとなる。データ通信部30は、鉄道車両用空気調和装置3から送信される信号を受信し、受信した信号に含まれる情報を抽出して制御部31へ出力する。また、データ通信部30は、制御部31から出力される情報を含む信号を生成して鉄道車両用空気調和装置3へ送信する。 The data communication unit 30 of the central management unit 6 serves as an interface for wireless communication between the central management unit 6 and the railway vehicle air conditioning unit 3. The data communication unit 30 receives signals transmitted from the railway vehicle air conditioning unit 3, extracts information contained in the received signals, and outputs the information to the control unit 31. The data communication unit 30 also generates signals containing the information output from the control unit 31 and transmits them to the railway vehicle air conditioning unit 3.
ここで、鉄道車両用空気調和装置3から中央管理装置6へ送信される信号に含まれる情報は、たとえば、鉄道車両用空気調和装置3が搭載されている車両2の識別番号、および号車番号などの車両2に関する情報、並びに、鉄道車両用空気調和装置3の識別番号、および異常診断の結果などの鉄道車両用空気調和装置3に関する情報を含む。中央管理装置6から鉄道車両用空気調和装置3へ送信される信号に含まれる情報は、たとえば、鉄道車両用空気調和装置3の制御に必要な情報が含まれる。ただし、空気調和装置用制御装置5から送信される信号、および中央管理装置6から送信される信号に含まれる情報は、これらの全ての情報である必要はなく、必要に応じて選択されてもよい。 Here, the information contained in the signal transmitted from the railway vehicle air conditioning unit 3 to the central management unit 6 includes, for example, information about the vehicle 2, such as the identification number of the vehicle 2 on which the railway vehicle air conditioning unit 3 is installed and the car number, as well as information about the railway vehicle air conditioning unit 3, such as the identification number of the railway vehicle air conditioning unit 3 and the results of abnormality diagnosis. The information contained in the signal transmitted from the central management unit 6 to the railway vehicle air conditioning unit 3 includes, for example, information necessary for controlling the railway vehicle air conditioning unit 3. However, the information contained in the signal transmitted from the air conditioning unit control device 5 and the signal transmitted from the central management unit 6 does not need to include all of this information, and may be selected as needed.
中央管理装置6の制御部31は、データ通信部30を介して複数の車両2の鉄道車両用空気調和装置3から受信した情報を、管理表示部32および管理記憶部33へ出力する。また、制御部31は、鉄道車両用空気調和装置3へ送信する情報をデータ通信部30へ出力する。 The control unit 31 of the central management unit 6 outputs information received from the railway vehicle air conditioning units 3 of multiple vehicles 2 via the data communication unit 30 to the management display unit 32 and management memory unit 33. The control unit 31 also outputs information to be sent to the railway vehicle air conditioning units 3 to the data communication unit 30.
データ通信部30および制御部31の機能は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンおよびCPU(Central Processing Unit)のような演算装置と、その上で実行されるプログラムとにより構成することもできる。プログラムは、管理記憶部33に記憶される。 The functions of the data communication unit 30 and control unit 31 can be configured using hardware such as circuit devices that realize those functions, or they can be configured using a computing device such as a microcomputer or CPU (Central Processing Unit) and a program executed on that device. The program is stored in the management memory unit 33.
中央管理装置6の管理表示部32は、液晶パネル等により構成され、制御部31から受信した情報を表示する。管理表示部32は、たとえば、鉄道車両用空気調和装置3の機器に異常が発生した場合、異常が発生したことを表示して監視員に知らせる。 The management display unit 32 of the central management unit 6 is composed of an LCD panel or the like, and displays information received from the control unit 31. For example, if an abnormality occurs in the railway vehicle air conditioning unit 3, the management display unit 32 displays the abnormality and notifies the monitor.
中央管理装置6の管理記憶部33は、鉄道車両用空気調和装置3から受信した情報、および制御部31から受信した情報を記憶する。管理記憶部33は、ROMまたはフラッシュメモリなどのメモリで構成される。 The management memory unit 33 of the central management unit 6 stores information received from the railway vehicle air conditioning unit 3 and information received from the control unit 31. The management memory unit 33 is composed of memory such as ROM or flash memory.
次に、本実施の形態の空気調和装置用制御装置5において、異常診断を行うための異常監視基板44と、空気調和の制御を行うための制御基板41とを別に設けたことにより得られる効果について説明する。 Next, we will explain the effects achieved by separately providing an abnormality monitoring board 44 for performing abnormality diagnosis and a control board 41 for controlling air conditioning in the air conditioning device control device 5 of this embodiment.
上述した、周波数解析に用いる電流信号のデータ量は膨大なものとなる。このため、制御基板41に異常診断の機能を持たせようとすると、制御基板41のコストやサイズが増大する。一方で、鉄道車両用空気調和装置3には、費用削減や小型化が求められ、コストやサイズを優先して異常診断機能を不要とするものもあれば、高機能化が求められ、コストやサイズが増大しても異常診断機能を必要とするものもある。 The amount of data for the current signals used in the frequency analysis described above is enormous. Therefore, if the control board 41 is to be equipped with an abnormality diagnosis function, the cost and size of the control board 41 will increase. Meanwhile, there is a demand for cost reduction and miniaturization in railway vehicle air conditioning units 3, and some prioritize cost and size and do not require an abnormality diagnosis function, while others require high functionality and require an abnormality diagnosis function even if it increases cost and size.
このため、制御基板に異常診断の機能を持たせると、異常診断機能を必要とする鉄道車両用空気調和装置に適用する制御基板と、異常診断機能を必要としない鉄道車両用空気調和装置に適用する制御基板とを個別に設計する必要がある。すなわち、異常診断の機能を必要とする鉄道車両用空気調和装置の制御基板と、異常診断の機能を不要とする鉄道車両用空気調和装置の制御基板との間で、仕様の共通化を図ることができなくなる。 For this reason, if the control board is given an abnormality diagnosis function, it will be necessary to design separate control boards for use in railcar air conditioning systems that require an abnormality diagnosis function and control boards for use in railcar air conditioning systems that do not require an abnormality diagnosis function. In other words, it will be impossible to standardize specifications between control boards for railcar air conditioning systems that require an abnormality diagnosis function and control boards for railcar air conditioning systems that do not require an abnormality diagnosis function.
そこで、本実施の形態の空気調和装置用制御装置5は、制御基板41とは別に異常監視基板44を搭載し、異常監視基板44で異常診断を行うようにした。このように、制御基板41と異常監視基板44とを別体として構成することにより、制御基板41の仕様を変更することなく、異常監視基板44を省略するだけで、異常監視の機能が不要な鉄道車両用空気調和装置に対応することができる。つまり、本実施の形態では、異常診断機能を必要とする鉄道車両用空気調和装置と、異常診断機能を不要とする鉄道車両用空気調和装置との間で、制御基板41の共通化を図ることができる。 The air conditioning unit control device 5 of this embodiment is therefore equipped with an abnormality monitoring board 44 separate from the control board 41, and abnormality diagnosis is performed by the abnormality monitoring board 44. By configuring the control board 41 and the abnormality monitoring board 44 as separate entities in this way, it is possible to accommodate railway vehicle air conditioning units that do not require an abnormality monitoring function by simply omitting the abnormality monitoring board 44, without changing the specifications of the control board 41. In other words, in this embodiment, the control board 41 can be shared between railway vehicle air conditioning units that require an abnormality diagnosis function and railway vehicle air conditioning units that do not require an abnormality diagnosis function.
なお、本実施の形態では、鉄道車両用空気調和装置3が室内送風機18の異常診断を行う構成について説明したが、室外送風機17の異常診断を行うように構成することもできる。以下では、室外送風機17の異常診断を行う場合について、室内送風機18の異常診断を行う場合の構成と異なる事項を中心に説明する。 In this embodiment, the railcar air conditioning unit 3 has been described as being configured to diagnose abnormalities in the indoor blower 18, but it can also be configured to diagnose abnormalities in the outdoor blower 17. The following will focus on the differences between the configuration for diagnosing abnormalities in the outdoor blower 17 and the configuration for diagnosing abnormalities in the indoor blower 18.
室外送風機17の異常診断を行う場合には、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードに診断モードが追加される。駆動モードが診断モードの場合には、圧縮機11および室内送風機18が停止状態となり、室外送風機17が駆動状態となる。 When performing an abnormality diagnosis on the outdoor blower 17, a diagnostic mode is added to the driving modes of the railway vehicle air conditioning unit 3. When the driving mode is diagnostic mode, the compressor 11 and indoor blower 18 are stopped, and the outdoor blower 17 is driven.
空気調和制御部50は、駆動モードが診断モードに切り替えられると、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18が診断モードに対応した動作状態となるように、圧縮機11、室外送風機17および室内送風機18を制御する。診断モードへの切り替えは、車掌の操作により行われてもよいし、中央管理装置6からの指令により行われてもよい。 When the drive mode is switched to the diagnostic mode, the air conditioning control unit 50 controls the compressor 11, the outdoor blower 17, and the indoor blower 18 so that they are in an operating state corresponding to the diagnostic mode. Switching to the diagnostic mode may be performed by the conductor or by command from the central management unit 6.
異常監視基板44には、電源基板43から室外モータ23に流れる電流の電流波形を検出する電流検出器(図示せず)が接続され、電流検出器の測定結果である電流信号が入力される。 A current detector (not shown) that detects the current waveform of the current flowing from the power supply board 43 to the outdoor motor 23 is connected to the abnormality monitoring board 44, and the current signal that is the measurement result of the current detector is input.
監視処理部52は、鉄道車両用空気調和装置3が診断モードで駆動しているときに、室外送風機17に異常が発生しているか否かを判定する異常診断処理を行う。具体的には、圧縮機11および室内送風機18が停止し、室外送風機17が駆動しているとき、つまり、圧縮機モータおよび室内モータ24が停止し、室外モータ23が駆動しているときに、監視処理部52は、電源基板43から室外モータ23に流れる電流の電流信号を取得し、取得した電流信号を用いて室外送風機17に異常が発生しているか否かを判定する。これにより、鉄道車両用空気調和装置3は、圧縮機11および室内送風機18の影響を排除した状態で、室外送風機17の異常診断を行うことができる。 When the railway vehicle air conditioning unit 3 is operating in diagnostic mode, the monitoring processing unit 52 performs an abnormality diagnosis process to determine whether an abnormality has occurred in the outdoor blower 17. Specifically, when the compressor 11 and indoor blower 18 are stopped and the outdoor blower 17 is operating (i.e., when the compressor motor and indoor motor 24 are stopped and the outdoor motor 23 is operating), the monitoring processing unit 52 acquires a current signal of the current flowing from the power supply board 43 to the outdoor motor 23 and uses the acquired current signal to determine whether an abnormality has occurred in the outdoor blower 17. This allows the railway vehicle air conditioning unit 3 to perform an abnormality diagnosis of the outdoor blower 17 while eliminating the influence of the compressor 11 and indoor blower 18.
なお、鉄道車両用空気調和装置3は、診断モードで駆動しているときに、圧縮機11を停止状態とし、室外送風機17および室内送風機18を駆動状態として、室外送風機17および室内送風機18の異常診断を行うようにしてもよい。この場合、監視処理部52は、電源基板から室内モータ24に流れる電流の電流信号を用いて、室内送風機18に異常が発生しているか否かを判定するとともに、電源基板から室外モータ23に流れる電流の電流信号を用いて、室外送風機17に異常が発生しているか否かを判定する。これにより、鉄道車両用空気調和装置3は、圧縮機モータの影響を排除した状態で、室外送風機17および室内送風機18の異常診断を行うことができる。 When operating in diagnostic mode, the railway vehicle air conditioning unit 3 may stop the compressor 11 and drive the outdoor blower 17 and indoor blower 18 to perform abnormality diagnosis on the outdoor blower 17 and indoor blower 18. In this case, the monitoring processing unit 52 uses the current signal of the current flowing from the power supply board to the indoor motor 24 to determine whether an abnormality has occurred in the indoor blower 18, and uses the current signal of the current flowing from the power supply board to the outdoor motor 23 to determine whether an abnormality has occurred in the outdoor blower 17. This allows the railway vehicle air conditioning unit 3 to perform abnormality diagnosis on the outdoor blower 17 and indoor blower 18 without being affected by the compressor motor.
一般的に、圧縮機11のモータは、室内モータ24および室外モータ23と比較して、大型であり、駆動しているときに大きな振動が発生する。このため、圧縮機11が駆動しているときに、室外送風機17および室内送風機18の異常診断を行うと、室外送風機17および室内送風機18に圧縮機11の影響による振動が発生し、正確な診断が行えない。そこで、本実施形態では、圧縮機11が停止しているときに、室外送風機17および室内送風機18の異常診断を行うことにより、圧縮機11の振動による影響を受けることなく、正確に異常診断を行うことができる。 Generally, the motor of the compressor 11 is larger than the indoor motor 24 and the outdoor motor 23, and generates significant vibrations when it is running. Therefore, if an abnormality diagnosis is performed on the outdoor blower 17 and the indoor blower 18 while the compressor 11 is running, vibrations will occur in the outdoor blower 17 and the indoor blower 18 due to the influence of the compressor 11, making it impossible to perform an accurate diagnosis. Therefore, in this embodiment, an abnormality diagnosis is performed on the outdoor blower 17 and the indoor blower 18 when the compressor 11 is stopped, allowing for accurate abnormality diagnosis without being affected by the vibrations of the compressor 11.
また、本実施の形態では、中央管理装置6は、鉄道車両基地など、車両外に設置されるものとしたが、車両内に設置されてもよい。この場合、中央管理装置6は、列車の編成の両端の車両にそれぞれ設置され、鉄道車両用空気調和装置3は、車両2の進行方向に応じて、先頭となる車両2に設置された中央管理装置6により管理される。鉄道車両用空気調和装置3と中央管理装置6との間の通信は、無線通信ではなく、車両内に設置された車内伝送路を介して行われてもよい。中央管理装置6は、列車の編成の各車両に搭載された鉄道車両用空気調和装置3から異常診断結果を取得し、取得した異常診断結果に基づいて、鉄道車両用空気調和装置3のメンテナンスなどの管理を行う。 In addition, although the present embodiment describes the central management unit 6 being installed outside the vehicle, such as in a railway vehicle depot, it may also be installed inside the vehicle. In this case, a central management unit 6 is installed in each of the cars at both ends of the train formation, and the railway vehicle air conditioning unit 3 is managed by the central management unit 6 installed in the leading car 2 depending on the direction of travel of the car 2. Communication between the railway vehicle air conditioning unit 3 and the central management unit 6 may be performed via an in-car transmission line installed inside the vehicle, rather than wireless communication. The central management unit 6 obtains abnormality diagnosis results from the railway vehicle air conditioning units 3 installed in each car of the train formation, and manages maintenance and other aspects of the railway vehicle air conditioning units 3 based on the obtained abnormality diagnosis results.
以上のように、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機の異常診断を行うことにより、圧縮機11および停止している送風機の振動による影響を受けることなく、正確に異常診断することができる。
つまり、圧縮機が停止し、室外送風機および室内送風機がともに駆動しているときに、室外送風機および室内送風機の異常診断を行うことにより、圧縮機11の振動による影響を排除した状態で、異常診断を行うことができる。
また、圧縮機および室外送風機が停止し、室内送風機が駆動しているときに、室内送風機の異常診断を行うことにより、圧縮機11および室外送風機の振動による影響を排除した状態で、異常診断を行うことができる。
また、圧縮機および室内送風機が停止し、室外送風機が駆動しているときに、室外送風機の異常診断を行うことにより、圧縮機11および室内送風機の振動による影響を排除した状態で、異常診断を行うことができる。
As described above, the railway vehicle air conditioning device 3 of this embodiment can accurately diagnose abnormalities without being affected by vibrations of the compressor 11 and the stopped blower by diagnosing abnormalities in the operating blower when the compressor is stopped and at least one of the outdoor blower and the indoor blower is operating.
In other words, by performing an abnormality diagnosis on the outdoor blower and the indoor blower when the compressor is stopped and both the outdoor blower and the indoor blower are operating, it is possible to perform an abnormality diagnosis while eliminating the influence of vibrations of the compressor 11.
In addition, by performing an abnormality diagnosis on the indoor blower when the compressor and outdoor blower are stopped and the indoor blower is running, it is possible to perform an abnormality diagnosis while eliminating the influence of vibrations of the compressor 11 and the outdoor blower.
Furthermore, by performing an abnormality diagnosis on the outdoor blower when the compressor and indoor blower are stopped and the outdoor blower is running, it is possible to perform an abnormality diagnosis while eliminating the influence of vibrations of the compressor 11 and the indoor blower.
また、圧縮機11および室外送風機17が停止し、室内送風機18が駆動している状態は、鉄道車両用空気調和装置3の駆動モードに一般的に含まれる送風モードに対応する。よって、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、異常診断のための特別な駆動モードを設ける必要が無く、また、営業運転時間内に鉄道車両用空気調和装置3を送風モードで使用しているときに異常診断を行うことができる。 Furthermore, the state in which the compressor 11 and the outdoor blower 17 are stopped and the indoor blower 18 is running corresponds to the fan mode, which is generally included in the driving modes of the railway vehicle air conditioning unit 3. Therefore, the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment does not need to have a special driving mode for abnormality diagnosis, and abnormality diagnosis can be performed when the railway vehicle air conditioning unit 3 is used in the fan mode during commercial operating hours.
また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、車両の営業運転時間中に、室内送風機18の異常診断を行うことができるため、営業運転時間の終了後に異常診断を行う場合と比較して、早期に異常を検出することができる。特に、室内モータ24が配置されている室内機室20は、車室に直接つながっているため、室内モータ24の異常に起因して異音などが発生すると、車室にいる乗客に不快感を与える恐れがある。そのため、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、営業運転時間中に異常診断を行うことにより、早期に異常を検出して乗客の不快感を解消することができる。また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、営業運転時間以外の時間に鉄道車両用空気調和装置を駆動させて異常診断を行う必要が無いため、異常検出の手間やコストを低減することができる。 Furthermore, the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment can perform abnormality diagnosis of the indoor blower 18 during the vehicle's commercial operating hours, allowing for earlier detection of abnormalities compared to when abnormality diagnosis is performed after the end of commercial operating hours. In particular, because the indoor unit room 20 in which the indoor motor 24 is located is directly connected to the vehicle compartment, if an abnormality in the indoor motor 24 causes an abnormal noise or the like, it may cause discomfort to passengers in the vehicle compartment. Therefore, by performing abnormality diagnosis during commercial operating hours, the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment can detect abnormalities early and alleviate passenger discomfort. Furthermore, the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment does not require the railway vehicle air conditioning unit to be operated to perform abnormality diagnosis outside of commercial operating hours, thereby reducing the effort and cost required for abnormality detection.
また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、車両2の営業運転前の冷房または暖房を行う前に、室内送風機18を駆動し、異常診断を行ってもよい。このように、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、圧縮機11が駆動する前に異常診断を行うことにより、車両2の振動による影響を排除した状態で、異常診断を行うことができる。また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、圧縮機11の振動が安定状態に移行するまで待つことなく、直ちに異常診断を開始することができる。 Furthermore, the railway vehicle air conditioning system 3 of this embodiment may drive the indoor blower 18 and perform an abnormality diagnosis before cooling or heating the vehicle 2 prior to commercial operation. In this way, the railway vehicle air conditioning system 3 of this embodiment can perform an abnormality diagnosis before the compressor 11 is driven, thereby eliminating the influence of vehicle 2 vibrations. Furthermore, the railway vehicle air conditioning system 3 of this embodiment can immediately start an abnormality diagnosis without waiting until the vibration of the compressor 11 has stabilized.
また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、異常診断の対象となる送風機のモータに供給される電流の電流信号に基づいて異常診断を行うため、モータの回転軸に関連する異常を正確に検知することができる。 In addition, the railway vehicle air conditioning unit 3 of this embodiment performs abnormality diagnosis based on the current signal of the current supplied to the blower motor that is the target of abnormality diagnosis, so it can accurately detect abnormalities related to the motor's rotating shaft.
また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、制御基板と異常監視基板を別体として構成したことにより、異常診断を必要とする鉄道車両用空気調和装置と必要としない鉄道車両用空気調和装置との間で、制御基板の設計仕様の共通化を図ることができる。 Furthermore, in this embodiment of the railway vehicle air conditioning unit 3, the control board and the abnormality monitoring board are configured as separate units, which allows for the design specifications of the control board to be standardized between railway vehicle air conditioning units that require abnormality diagnosis and those that do not.
また、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置3は、異常診断の結果を中央管理装置6に通知する。中央管理装置6と鉄道車両用空気調和装置3との間のデータ通信は、無線で行われるが、異常診断で用いる電流値のデータ量が膨大なため、異常診断で用いる電流値を中央管理装置6へ常時送信する場合には、膨大なリソースが必要となる。これに対し、本実施の形態では、鉄道車両用空気調和装置3で異常診断を行い、その結果のみを中央管理装置6へ送信するため、通信量を最低限に抑えることができる。 In addition, in this embodiment, the railway vehicle air conditioning unit 3 notifies the central management unit 6 of the results of the abnormality diagnosis. Data communication between the central management unit 6 and the railway vehicle air conditioning unit 3 is performed wirelessly, but because the amount of data on the current values used in the abnormality diagnosis is enormous, constantly transmitting the current values used in the abnormality diagnosis to the central management unit 6 would require enormous resources. In contrast, in this embodiment, the railway vehicle air conditioning unit 3 performs the abnormality diagnosis and only transmits the results to the central management unit 6, minimizing communication volume.
<実施の形態2>
実施の形態1の鉄道車両用空気調和装置管理システム1では、鉄道車両用空気調和装置3が異常診断を行い、結果を中央管理装置6に通知する構成について説明した。これに対し、実施の形態2の鉄道車両用空気調和装置管理システム101は、鉄道車両用空気調和装置が取得した電流値を用いて、中央管理装置が異常診断を行う点が実施の形態1と異なる。以下、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。また、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能又は構成については同一の符号を用いて説明する。
<Second Embodiment>
In the railway vehicle air conditioning unit management system 1 of embodiment 1, a configuration has been described in which the railway vehicle air conditioning units 3 perform abnormality diagnosis and notify the central management unit 6 of the results. In contrast, the railway vehicle air conditioning unit management system 101 of embodiment 2 differs from embodiment 1 in that the central management unit performs abnormality diagnosis using current values acquired by the railway vehicle air conditioning units. The following description will focus on the differences from embodiment 1. Furthermore, items that are not specifically described will be the same as embodiment 1, and the same functions or configurations will be described using the same reference numerals.
図面を参照して、本実施の形態に係る鉄道車両用空気調和装置管理システム101の構成について説明する。
図10は、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置管理システム101の構成の一例を示す図である。図に示すように、鉄道車両用空気調和装置管理システム101は、鉄道の車両2(2a、2b、2c)に搭載される鉄道車両用空気調和装置103(103a、103b、103c)と、車両2の管理を行う中央管理装置106とから構成される。
The configuration of a railway vehicle air conditioning unit management system 101 according to this embodiment will be described with reference to the drawings.
10 is a diagram showing an example of the configuration of a railway vehicle air conditioning unit management system 101 according to this embodiment. As shown in the figure, the railway vehicle air conditioning unit management system 101 is made up of railway vehicle air conditioning units 103 (103a, 103b, 103c) mounted on railway cars 2 (2a, 2b, 2c), and a central management device 106 that manages the cars 2.
鉄道車両用空気調和装置103は、冷媒回路4(4a、4b、4c)と、空気調和装置用制御装置105(105a、105b、105c)とを有する。冷媒回路4は、車両2の車室内の冷房、暖房、および送風などの空気調和を行うための装置である。空気調和装置用制御装置105は、鉄道車両用空気調和装置103に含まれる機器の制御および異常診断用データの取得、並びに中央管理装置106との通信を行うための装置である。 The railway vehicle air conditioning system 103 has a refrigerant circuit 4 (4a, 4b, 4c) and an air conditioning system control device 105 (105a, 105b, 105c). The refrigerant circuit 4 is a device for performing air conditioning such as cooling, heating, and ventilation within the passenger compartment of the vehicle 2. The air conditioning system control device 105 is a device for controlling the equipment included in the railway vehicle air conditioning system 103, acquiring data for abnormality diagnosis, and communicating with the central management device 106.
まず、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置103における、空気調和装置用制御装置105について説明する。図11は、本実施の形態の空気調和装置用制御装置105の構成を示す図である。本実施の形態の空気調和装置用制御装置105は、異常監視基板44の代わりに、異常監視基板144を備える。異常監視基板144は、異常診断用のデータを取得し、データ通信部40を介して中央管理装置106へ送信する。 First, we will explain the air conditioning unit control device 105 in the railway vehicle air conditioning unit 103 of this embodiment. Figure 11 is a diagram showing the configuration of the air conditioning unit control device 105 of this embodiment. The air conditioning unit control device 105 of this embodiment has an abnormality monitoring board 144 instead of the abnormality monitoring board 44. The abnormality monitoring board 144 acquires data for abnormality diagnosis and transmits it to the central management unit 106 via the data communication unit 40.
異常監視基板144は、監視記憶部54、および電流取得部155を備える。また、異常監視基板144には、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流信号を検出する電流検出器が接続されており、電流検出器の測定結果である電流信号が入力される。異常監視基板144は、電流検出器から入力される電流信号を用いて、室内送風機18に異常が発生しているか否かを判定することにより、室内送風機18の状態を監視する。 The abnormality monitoring board 144 includes a monitoring memory unit 54 and a current acquisition unit 155. A current detector that detects the current signal of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24 is also connected to the abnormality monitoring board 144, and the current signal that is the measurement result of the current detector is input. The abnormality monitoring board 144 monitors the status of the indoor blower 18 by using the current signal input from the current detector to determine whether an abnormality has occurred in the indoor blower 18.
電流取得部155は、電源基板43から室内モータ24に流れる電流の電流信号を取得する。取得した電流信号は、監視記憶部154に出力され、時系列データとして記憶される。電流取得部155は、全ての電流信号を監視記憶部154に出力し、記憶させてもよいし、異常診断に用いる電流信号、つまり、鉄道車両用空気調和装置103が送風モードで駆動しているときに取得した電流信号を監視記憶部154に出力し、記憶させてもよい。また、電流取得部155は、鉄道車両用空気調和装置103のメンテナンスのために車両2が鉄道車両基地に入る際に、LAN(Local Area Network)などを通じて、監視記憶部154に記憶されている電流信号を、鉄道車両基地に設置されている中央管理装置106へ無線送信する。 The current acquisition unit 155 acquires a current signal of the current flowing from the power supply board 43 to the indoor motor 24. The acquired current signal is output to the monitoring memory unit 154 and stored as time-series data. The current acquisition unit 155 may output all current signals to the monitoring memory unit 154 for storage, or may output and store current signals used for abnormality diagnosis, i.e., current signals acquired when the railway vehicle air conditioning unit 103 is operating in fan mode, to the monitoring memory unit 154. In addition, when the vehicle 2 enters the railway vehicle depot for maintenance of the railway vehicle air conditioning unit 103, the current acquisition unit 155 wirelessly transmits the current signal stored in the monitoring memory unit 154 to the central management unit 106 installed at the railway vehicle depot via a LAN (Local Area Network) or the like.
監視記憶部154は、電流検出器により検出された電流信号を記憶する。また、監視記憶部154は、電流信号とともに中央管理装置106へ送信する情報、たとえば、鉄道車両用空気調和装置103が搭載されている車両2の識別番号、および号車番号などの車両2に関する情報、鉄道車両用空気調和装置103の識別番号などの鉄道車両用空気調和装置103に関する情報、並びに電流信号が取得された機器に関する情報を記憶する。 The monitoring memory unit 154 stores the current signal detected by the current detector. The monitoring memory unit 154 also stores information to be sent to the central management device 106 along with the current signal, such as information about the vehicle 2, such as the identification number and car number of the vehicle 2 on which the railcar air conditioning unit 103 is installed, information about the railcar air conditioning unit 103, such as the identification number of the railcar air conditioning unit 103, and information about the equipment from which the current signal was acquired.
次に、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置103における、中央管理装置106について説明する。図12は、本実施の形態の中央管理装置106の構成を示す図である。本実施の形態の中央管理装置106は、制御部31の代わりに、処理部131を備え、管理記憶部33の代わりに、管理記憶部133を備える。 Next, we will explain the central management unit 106 in the railway vehicle air conditioning unit 103 of this embodiment. Figure 12 is a diagram showing the configuration of the central management unit 106 of this embodiment. The central management unit 106 of this embodiment has a processing unit 131 instead of the control unit 31, and a management memory unit 133 instead of the management memory unit 33.
処理部131は、監視処理部152を備え、監視処理部152は、データ通信部30を通じて鉄道車両用空気調和装置103から取得した電流信号に基づいて、室内送風機18に異常が発生しているか否かを判断する。 The processing unit 131 includes a monitoring processing unit 152, which determines whether an abnormality has occurred in the indoor blower 18 based on the current signal acquired from the railway vehicle air conditioning unit 103 via the data communication unit 30.
監視処理部152は、FFT解析部156、論理演算部157、および判定部158を備える。 The monitoring processing unit 152 includes an FFT analysis unit 156, a logical operation unit 157, and a determination unit 158.
FFT解析部156は、データ通信部30を通じて受信された電流信号の周波数解析を行う。具体的には、FFT解析部156は、監視記憶部154から読み出した電流信号の時系列データを周波数解析の一例である高速フーリエ変換する。FFT解析部156は、高速フーリエ変換により得られるスペクトルデータを論理演算部157へ出力する。 The FFT analysis unit 156 performs frequency analysis of the current signal received through the data communication unit 30. Specifically, the FFT analysis unit 156 performs a fast Fourier transform, an example of frequency analysis, on the time series data of the current signal read from the monitoring memory unit 154. The FFT analysis unit 156 outputs the spectrum data obtained by the fast Fourier transform to the logic operation unit 157.
論理演算部157は、FFT解析部156から出力されるスペクトルデータから、電源周波数によるピーク、側帯波によるピークおよびその他のピークを検出する。論理演算部157は、側帯波によるピークの周波数および電流値を判定部158へ出力する。 The logic operation unit 157 detects peaks due to the power supply frequency, peaks due to sideband waves, and other peaks from the spectrum data output from the FFT analysis unit 156. The logic operation unit 157 outputs the frequency and current value of the peak due to the sideband waves to the determination unit 158.
判定部158は、側帯波によるピークの電流値に基づいて、室内モータ24に異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定部158は、論理演算部157から出力される側帯波によるピークの電流値が、基準値より所定値以上乖離している場合には、室内モータ24に異常が発生していると判断し、乖離していない場合には、異常が発生していないと判断する。判定部158は、異常が発生していると判断した場合には、異常を検出した旨を管理表示部32に出力するとともに、管理記憶部133へ出力する。 The determination unit 158 determines whether an abnormality has occurred in the indoor motor 24 based on the peak current value due to the sideband waves. Specifically, if the peak current value due to the sideband waves output from the logic operation unit 157 deviates from the reference value by a predetermined value or more, the determination unit 158 determines that an abnormality has occurred in the indoor motor 24, and if the deviation is not significant, the determination unit 158 determines that an abnormality has not occurred. If the determination unit 158 determines that an abnormality has occurred, it outputs a signal to the management display unit 32 that an abnormality has been detected, and also outputs a signal to the management memory unit 133.
管理記憶部133は、鉄道車両用空気調和装置103から受信した電流信号、および判定部158から出力される異常診断の結果を記憶する。また、管理記憶部133は、電流信号、および異常診断の結果と、鉄道車両用空気調和装置103から受信した情報とを関連付けして記憶する。これにより、中央管理装置106は、管理記憶部133に記憶される、複数の鉄道車両用空気調和装置103の異常診断結果を識別することができる。 The management memory unit 133 stores the current signal received from the railway vehicle air conditioning unit 103 and the abnormality diagnosis results output from the judgment unit 158. The management memory unit 133 also stores the current signal and the abnormality diagnosis results in association with the information received from the railway vehicle air conditioning unit 103. This allows the central management unit 106 to identify the abnormality diagnosis results of multiple railway vehicle air conditioning units 103 stored in the management memory unit 133.
なお、本実施の形態では、中央管理装置106は、鉄道車両基地など、車両外に設置されるものとしたが、車両内に設置されてもよい。この場合、中央管理装置106は、列車の編成の両端の車両にそれぞれ設置され、鉄道車両用空気調和装置103は、車両2の進行方向に応じて、先頭となる車両2に設置された中央管理装置106により管理される。鉄道車両用空気調和装置103と中央管理装置106との間の通信は、無線通信ではなく、車両内に設置された車内伝送路を介して行われてもよい。中央管理装置106は、列車の編成の各車両に搭載された鉄道車両用空気調和装置103から電流信号を取得し、取得した電流信号に基づいて、鉄道車両用空気調和装置103の異常診断を行う。 In this embodiment, the central management unit 106 is installed outside the vehicle, such as in a railway vehicle depot, but it may also be installed inside the vehicle. In this case, a central management unit 106 is installed in each of the cars at both ends of the train formation, and the railway vehicle air conditioning unit 103 is managed by the central management unit 106 installed in the leading car 2 depending on the direction of travel of the car 2. Communication between the railway vehicle air conditioning unit 103 and the central management unit 106 may be performed via an in-car transmission line installed inside the vehicle, rather than wireless communication. The central management unit 106 acquires current signals from the railway vehicle air conditioning units 103 installed in each car of the train formation, and performs abnormality diagnosis of the railway vehicle air conditioning units 103 based on the acquired current signals.
以上のように、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置管理システム101は、中央管理装置106がFFT解析部156、論理演算部157、判定部158を備え、鉄道車両用空気調和装置103から受信した電流信号に基づいて、室内送風機18の異常診断を行い、診断結果を中央管理装置106の管理記憶部133に出力する。 As described above, in the railway vehicle air conditioning unit management system 101 of this embodiment, the central management unit 106 is equipped with an FFT analysis unit 156, a logical operation unit 157, and a judgment unit 158, and performs an abnormality diagnosis of the indoor blower 18 based on the current signal received from the railway vehicle air conditioning unit 103, and outputs the diagnosis results to the management memory unit 133 of the central management unit 106.
これにより、中央管理装置106は、複数の鉄道車両用空気調和装置103の室内送風機18に関する異常診断の履歴を記憶することができるため、複数の鉄道車両用空気調和装置103の異常診断記録の比較、および詳細な解析を行うことができる。 This allows the central management device 106 to store the history of abnormality diagnoses for the indoor fans 18 of multiple railway vehicle air conditioning units 103, making it possible to compare and perform detailed analysis of the abnormality diagnosis records of multiple railway vehicle air conditioning units 103.
<実施の形態3>
実施の形態3の鉄道車両用空気調和装置203は、整流部を有する梁部材を室内機室20に設け、室内機室20における空気の流れを整流する点が実施の形態1の鉄道車両用空気調和装置3、および実施の形態2の鉄道車両用空気調和装置103と異なる。以下、実施の形態1および実施の形態2と異なる点を中心に説明する。また、特に記述しない項目については実施の形態1および実施の形態2と同様とし、同一の機能又は構成については同一の符号を用いて説明する。
<Third Embodiment>
The railway vehicle air conditioning apparatus 203 of embodiment 3 differs from the railway vehicle air conditioning apparatus 3 of embodiment 1 and the railway vehicle air conditioning apparatus 103 of embodiment 2 in that a beam member having a rectifying section is provided in the indoor unit room 20 to rectify the flow of air in the indoor unit room 20. The following will focus on the differences from embodiment 1 and embodiment 2. Items that are not specifically described will be the same as embodiment 1 and embodiment 2, and the same functions or configurations will be described using the same reference numerals.
図を参照して、室内機室20の構成について説明する。図13は、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置203の室内機室20の概略断面図である。 The configuration of the indoor unit room 20 will be described with reference to the figure. Figure 13 is a schematic cross-sectional view of the indoor unit room 20 of the railway vehicle air conditioning unit 203 of this embodiment.
鉄道車両用空気調和装置203の筐体260は、天板261と、底板262と、側板263とを有する。側板263には、既述した、筐体260の内部を仕切る仕切板も含まれる。鉄道車両用空気調和装置203は、天板261と、天板261に対向して配置される底板262と、天板261と底板262とをつなぐ側板263とで画定される室内機室20を有する。室内機室20には、室内熱交換器15a、室内熱交換器15b、および室内送風機18が収容される。 The housing 260 of the railcar air conditioning unit 203 has a top plate 261, a bottom plate 262, and side plates 263. The side plates 263 also include the partition plates that divide the interior of the housing 260, as previously described. The railcar air conditioning unit 203 has an indoor unit room 20 defined by the top plate 261, a bottom plate 262 arranged opposite the top plate 261, and side plates 263 connecting the top plate 261 and the bottom plate 262. The indoor unit room 20 houses the indoor heat exchanger 15a, the indoor heat exchanger 15b, and the indoor blower 18.
天板261には、吸込口264a、吸込口264bおよび排出口265が形成される。吸込口264aおよび吸込口264bは、排出口265との間に間隔をおいて、排出口265の両側にそれぞれ配置されている。吸込口264aおよび吸込口264bは、車室と連通する吸込ダクト(図示せず)に接続される。排出口265は、車室と連通する吹出ダクト(図示せず)に接続される。 Top plate 261 is formed with intake port 264a, intake port 264b, and exhaust port 265. Intake port 264a and intake port 264b are located on either side of exhaust port 265, with a gap between them. Intake port 264a and intake port 264b are connected to an intake duct (not shown) that communicates with the vehicle interior. Exhaust port 265 is connected to an outlet duct (not shown) that communicates with the vehicle interior.
図に示すように、吸込口264aの下方、つまり、吸込口264aに面する位置に室内熱交換器15aが配置され、吸込口264bの下方、つまり、吸込口264bに面する位置に室内熱交換器15bが配置され、排出口265の下方、つまり、排出口265に面する位置に室内送風機18が配置される。室内送風機18は、室内熱交換器15aと室内熱交換器15bとの間に配置され、回転軸が鉛直方向と平行になるように、底板262の、天板261側の面に設置される。室内熱交換器15aおよび室内熱交換器15bのそれぞれは、室内送風機18に向かって傾けられている。 As shown in the figure, the indoor heat exchanger 15a is positioned below the intake port 264a, i.e., facing the intake port 264a, the indoor heat exchanger 15b is positioned below the intake port 264b, i.e., facing the intake port 264b, and the indoor blower 18 is positioned below the exhaust port 265, i.e., facing the exhaust port 265. The indoor blower 18 is positioned between the indoor heat exchangers 15a and 15b, and is installed on the surface of the bottom plate 262 facing the top plate 261 so that its rotation axis is parallel to the vertical direction. The indoor heat exchangers 15a and 15b are each tilted toward the indoor blower 18.
このような構成において、室内送風機18が駆動すると、吸込口264aおよび吸込口264bから排出口265に向かう空気の流れが形成される。具体的には、吸込ダクトに取り入れられた車室の空気が、吸込口264aおよび吸込口264bから室内機室20に吸い込まれる。室内機室20に吸い込まれた空気は、室内熱交換器15aおよび室内熱交換器15bを通過した後、排出口265から吹出ダクトに排出され、吹出ダクトから車室に吹き出される。 In this configuration, when the indoor blower 18 is driven, an air flow is formed from the intake ports 264a and 264b toward the exhaust port 265. Specifically, air from the vehicle cabin taken into the intake duct is drawn into the indoor unit room 20 through the intake ports 264a and 264b. The air drawn into the indoor unit room 20 passes through the indoor heat exchangers 15a and 15b, then is discharged from the exhaust port 265 into the exhaust duct and blown out from the exhaust duct into the vehicle cabin.
鉄道車両用空気調和装置203は、室内熱交換器15aと室内送風機18との間に梁部材266aを有し、室内熱交換器15bと室内送風機18との間に梁部材266bを有する。梁部材266aと室内熱交換器15aとの間、および梁部材266bと室内熱交換器15bとの間には、間隔が確保されている。梁部材266aおよび梁部材266bと、室内送風機18との間にも、間隔が確保されている。 The railway vehicle air conditioning unit 203 has a beam member 266a between the indoor heat exchanger 15a and the indoor blower 18, and a beam member 266b between the indoor heat exchanger 15b and the indoor blower 18. A gap is maintained between the beam member 266a and the indoor heat exchanger 15a, and between the beam member 266b and the indoor heat exchanger 15b. A gap is also maintained between the beam member 266a and the indoor blower 18 and the indoor blower 18, and between the beam member 266b and the indoor heat exchanger 15b.
梁部材266aおよび梁部材266bは、底板262の、天板261側の面上において、室内熱交換器15a、室内熱交換器15bおよび室内送風機18が配置される方向と直交する方向に延在する。また、梁部材266は、梁部材266が延在する方向に対向する一対の側板263の一方の側板263と他方の側板263との間に渡って延在する。梁部材266は、底板262に接合されており、底板262を補強している。 Beam members 266a and 266b extend on the surface of bottom plate 262 facing top plate 261 in a direction perpendicular to the direction in which indoor heat exchanger 15a, indoor heat exchanger 15b, and indoor blower 18 are arranged. Beam member 266 also extends between one side plate 263 and the other side plate 263 of a pair of side plates 263 that face each other in the direction in which beam member 266 extends. Beam member 266 is joined to bottom plate 262, reinforcing it.
底板262の法線に平行な方向から見たときに、梁部材266aと梁部材266bとが、室内熱交換器15および室内送風機18が配置される方向に隣り合っており、かつ、梁部材266aと梁部材266bとの間に、室内送風機18が配置される。 When viewed from a direction parallel to the normal of the bottom plate 262, beam members 266a and 266b are adjacent to each other in the direction in which the indoor heat exchanger 15 and indoor blower 18 are arranged, and the indoor blower 18 is arranged between beam members 266a and 266b.
梁部材266aは、整流部267aを有し、梁部材266bは、整流部267bを有する。整流部267aは、傾斜面であって、底板262の法線に平行な方向から見たときに、梁部材266aの長さ方向に延在している。整流部267bも同様に、底板262の法線に平行な方向から見たときに、梁部材266bの長さ方向に延在している。具体的には、整流部267aと整流部267bは、梁部材266が延在する方向に対向する一対の側板263の一方の側板263と他方の側板263との間に渡って延在する。 Beam member 266a has a rectifying portion 267a, and beam member 266b has a rectifying portion 267b. The rectifying portion 267a is an inclined surface that extends in the longitudinal direction of beam member 266a when viewed in a direction parallel to the normal to the bottom plate 262. Similarly, the rectifying portion 267b extends in the longitudinal direction of beam member 266b when viewed in a direction parallel to the normal to the bottom plate 262. Specifically, the rectifying portion 267a and the rectifying portion 267b extend between one side plate 263 and the other side plate 263 of a pair of side plates 263 that face each other in the extending direction of the beam member 266.
また、整流部267aおよび整流部267bは、梁部材266aおよび整流部267bの長さ方向に平行な方向から見たときに、室内送風機18から遠ざかるに従って、底板262の、天板261側の面に向かって下っている。 Furthermore, when viewed from a direction parallel to the longitudinal direction of the beam member 266a and the rectifying portion 267b, the rectifying portion 267a and the rectifying portion 267b slope downward toward the surface of the bottom plate 262 facing the top plate 261 as they move away from the indoor blower 18.
本実施の形態によれば、底板262を補強する梁部材266が、整流部267において気流を整える役割を兼ねる。特に、室内熱交換器15と室内送風機18との間の位置に傾斜面である整流部267を設けることにより、室内熱交換器15を通過した後、底板262の方向に向かう空気の流れを、室内送風機18の室内ファンの位置に向かわせるように制御することができる。 In this embodiment, the beam members 266 that reinforce the bottom plate 262 also serve to straighten the airflow in the rectifying section 267. In particular, by providing the rectifying section 267, which is an inclined surface, between the indoor heat exchanger 15 and the indoor blower 18, the air flow that passes through the indoor heat exchanger 15 and heads toward the bottom plate 262 can be controlled so that it is directed toward the position of the indoor fan of the indoor blower 18.
鉄道車両用空気調和装置203において、室内送風機18の劣化診断を行う場合、風路構造上の問題で、室内機室20の内部における気流の風速分布にばらつきが発生すると、室内機室20の劣化以外の原因により、室内機室20にアンバランスが発生し、側帯波が発生する場合がある。そこで、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置203では、室内機室20に、筐体260の底板262を補強する梁部材266を設け、当該梁部材266に気流を整える傾斜面である整流部267を設ける構成とした。 When diagnosing deterioration of the indoor blower 18 in a railway vehicle air conditioning unit 203, if variations in the airflow speed distribution inside the indoor unit room 20 occur due to problems with the air path structure, an imbalance may occur in the indoor unit room 20 and sideband waves may be generated due to causes other than deterioration of the indoor unit room 20. Therefore, in this embodiment of the railway vehicle air conditioning unit 203, the indoor unit room 20 is provided with a beam member 266 that reinforces the bottom plate 262 of the housing 260, and the beam member 266 is provided with a straightening section 267, which is an inclined surface that straightens the airflow.
このような構成により、室内機室20の内部における気流の風速分布にばらつきが発生しにくくなり、鉄道車両用空気調和装置203が室内送風機18の異常診断を行う場合に、室内送風機18の劣化以外の原因で発生する側帯波が抑制される。その結果、室内送風機18の異常診断の誤判定が抑制される。 This configuration reduces variations in the airflow speed distribution inside the indoor unit room 20, and when the railway vehicle air conditioning device 203 performs an abnormality diagnosis of the indoor blower 18, sideband waves generated due to causes other than deterioration of the indoor blower 18 are suppressed. As a result, erroneous diagnosis of an abnormality in the indoor blower 18 is reduced.
<実施の形態4>
実施の形態4の鉄道車両用空気調和装置303は、整流部を有する梁部材を室外機室19に設け、室外機室19における空気の流れを整流する点が実施の形態3の鉄道車両用空気調和装置203と異なる。以下、実施の形態3の構成と異なる点を中心に説明する。また、特に記述しない項目については実施の形態3と同様とし、同一の機能又は構成については同一の符号を用いて説明する。なお、実施の形態1から実施の形態3の室外送風機は、冷媒回路ごとに設置されるものとしたが、本実施の形態の室外送風機は、室内送風機と同様に、複数系統の冷媒回路4に共通して設置されるものとする。
<Fourth Embodiment>
The railway vehicle air conditioning apparatus 303 of embodiment 4 differs from the railway vehicle air conditioning apparatus 203 of embodiment 3 in that a beam member having a rectifying section is provided in the outdoor unit room 19 to rectify the flow of air in the outdoor unit room 19. The following description will focus on the differences from the configuration of embodiment 3. Items that are not particularly described are the same as those of embodiment 3, and the same functions or configurations will be described using the same reference numerals. Note that while the outdoor fans in embodiments 1 to 3 were installed for each refrigerant circuit, the outdoor fans of this embodiment are installed in common to the refrigerant circuits 4 of multiple systems, just like the indoor fans.
図を参照して、室外機室19の構成について説明する。図14は、本実施の形態の鉄道車両用空気調和装置303の室外機室19の概略断面図である。 The configuration of the outdoor unit room 19 will be described with reference to the figure. Figure 14 is a schematic cross-sectional view of the outdoor unit room 19 of the railway vehicle air conditioning unit 303 of this embodiment.
鉄道車両用空気調和装置303の筐体360は、天板361と、底板362と、側板363とを有する。側板363には、既述した、筐体360の内部を仕切る仕切板も含まれる。鉄道車両用空気調和装置303は、天板361と、天板361に対向して配置される底板362と、天板361と底板362とをつなぐ側板363とで画定される室外機室19を有する。室外機室19には、室外熱交換器14a、室外熱交換器14b、および室外送風機17が収容される。 The housing 360 of the railcar air conditioning unit 303 has a top plate 361, a bottom plate 362, and side plates 363. The side plates 363 also include the partition plates that separate the interior of the housing 360, as previously described. The railcar air conditioning unit 303 has an outdoor unit chamber 19 defined by the top plate 361, a bottom plate 362 arranged opposite the top plate 361, and side plates 363 connecting the top plate 361 and the bottom plate 362. The outdoor unit chamber 19 houses the outdoor heat exchanger 14a, the outdoor heat exchanger 14b, and the outdoor blower 17.
天板361には、吸込口364、排出口365aおよび排出口365bが形成される。排出口365aおよび排出口365bは、吸込口364との間に間隔をおいて、吸込口364の両側にそれぞれ配置されている。吸込口364は、車外と連通する吸込ダクト(図示せず)に接続される。排出口365aおよび排出口365bは、車外と連通する吹出ダクト(図示せず)に接続される。 Top plate 361 is formed with intake port 364, exhaust port 365a, and exhaust port 365b. Exhaust port 365a and exhaust port 365b are located on either side of intake port 364, spaced apart from each other. Intake port 364 is connected to an intake duct (not shown) that communicates with the outside of the vehicle. Exhaust port 365a and exhaust port 365b are connected to an outlet duct (not shown) that communicates with the outside of the vehicle.
図に示すように、吸込口364の下方、つまり、吸込口364に面する位置に室外送風機17が配置され、排出口365aの下方、つまり、排出口365aに面する位置に室外熱交換器14aが配置され、排出口365bの下方、つまり、排出口365bに面する位置に室外熱交換器14bが配置される。室外送風機17は、室外熱交換器14aと室外熱交換器14bとの間に配置され、回転軸が鉛直方向と平行になるように、底板362の、天板361側の面に設置される。室外熱交換器14aおよび室外熱交換器14bのそれぞれは、室外送風機17に向かって傾けられている。 As shown in the figure, the outdoor blower 17 is disposed below the intake port 364, i.e., facing the intake port 364; the outdoor heat exchanger 14a is disposed below the exhaust port 365a, i.e., facing the exhaust port 365a; and the outdoor heat exchanger 14b is disposed below the exhaust port 365b, i.e., facing the exhaust port 365b. The outdoor blower 17 is disposed between the outdoor heat exchangers 14a and 14b, and is installed on the surface of the bottom plate 362 facing the top plate 361 so that its rotation axis is parallel to the vertical direction. The outdoor heat exchangers 14a and 14b are each tilted toward the outdoor blower 17.
このような構成において、室外送風機17が駆動すると、吸込口364から排出口365aおよび排出口365bに向かう空気の流れが形成される。具体的には、吸込ダクトに取り入れられた車外の空気が、吸込口364から室外機室19に吸い込まれる。室外機室19に吸い込まれた空気は、室外熱交換器14aおよび室外熱交換器14bを通過した後、排出口365aおよび排出口365bから吹出ダクトに排出され、吹出ダクトから車外に吹き出される。 In this configuration, when the exterior blower 17 is driven, an air flow is formed from the intake port 364 toward the exhaust ports 365a and 365b. Specifically, air from outside the vehicle is taken into the intake duct and drawn into the outdoor unit compartment 19 through the intake port 364. The air drawn into the outdoor unit compartment 19 passes through the outdoor heat exchangers 14a and 14b, then is discharged from the exhaust ports 365a and 365b into the outlet duct, and is then blown out of the vehicle from the outlet duct.
鉄道車両用空気調和装置303は、室外熱交換器14aと室外送風機17との間に梁部材366aを有し、室外熱交換器14bと室外送風機17との間に梁部材366bを有する。梁部材366aと室外熱交換器14aとの間、および梁部材366bと室外熱交換器14bとの間には、間隔が確保されている。梁部材366aおよび梁部材366bと、室外送風機17との間にも、間隔が確保されている。 The railway vehicle air conditioning unit 303 has a beam member 366a between the outdoor heat exchanger 14a and the outdoor blower 17, and a beam member 366b between the outdoor heat exchanger 14b and the outdoor blower 17. A gap is maintained between the beam member 366a and the outdoor heat exchanger 14a, and between the beam member 366b and the outdoor heat exchanger 14b. A gap is also maintained between the beam member 366a and the outdoor blower 17 and between the beam member 366a and the outdoor heat exchanger 14b and the outdoor blower 17.
梁部材366aおよび梁部材366bは、底板362の、天板361側の面上において、室外熱交換器14a、室外熱交換器14bおよび室外送風機17が配置される方向と直交する方向に延在する。また、梁部材366は、梁部材366が延在する方向に対向する一対の側板363の一方の側板363と他方の側板363との間に渡って延在する。梁部材366は、底板362に接合されており、底板362を補強している。 Beam members 366a and 366b extend on the surface of bottom plate 362 facing top plate 361 in a direction perpendicular to the direction in which outdoor heat exchanger 14a, outdoor heat exchanger 14b, and outdoor blower 17 are arranged. Beam member 366 also extends between one side plate 363 and the other side plate 363 of a pair of side plates 363 that face each other in the direction in which beam member 366 extends. Beam member 366 is joined to bottom plate 362, reinforcing it.
底板362の法線に平行な方向から見たときに、梁部材366aと梁部材366bとが、室外熱交換器14および室外送風機17が配置される方向に隣り合っており、かつ、梁部材366aと梁部材366bとの間に、室外送風機17が配置される。 When viewed from a direction parallel to the normal of the bottom plate 362, beam members 366a and 366b are adjacent to each other in the direction in which the outdoor heat exchanger 14 and outdoor blower 17 are arranged, and the outdoor blower 17 is arranged between beam members 366a and 366b.
梁部材366aは、整流部367aを有し、梁部材366bは、整流部367bを有する。整流部367aは、傾斜面であって、底板362の法線に平行な方向から見たときに、梁部材366aの長さ方向に延在している。整流部367bも同様に、底板362の法線に平行な方向から見たときに、梁部材366bの長さ方向に延在している。具体的には、整流部367aと整流部367bは、梁部材366が延在する方向に対向する一対の側板363の一方の側板363と他方の側板363との間に渡って延在する。 Beam member 366a has flow rectifying portion 367a, and beam member 366b has flow rectifying portion 367b. Flow rectifying portion 367a is an inclined surface that extends in the longitudinal direction of beam member 366a when viewed in a direction parallel to the normal to bottom plate 362. Flow rectifying portion 367b similarly extends in the longitudinal direction of beam member 366b when viewed in a direction parallel to the normal to bottom plate 362. Specifically, flow rectifying portion 367a and flow rectifying portion 367b extend between one side plate 363 and the other side plate 363 of a pair of side plates 363 that face each other in the extending direction of beam member 366.
また、整流部367aおよび整流部367bは、梁部材366aおよび整流部367bの長さ方向に平行な方向から見たときに、室外送風機17に近づくに従って、底板362の、天板361側の面に向かって下っている。 Furthermore, when viewed from a direction parallel to the longitudinal direction of the beam member 366a and the flow rectifying section 367b, the flow rectifying section 367a and the flow rectifying section 367b slope downward toward the surface of the bottom plate 362 facing the top plate 361 as they approach the outdoor blower 17.
本実施の形態によれば、底板362を補強する梁部材366が、整流部367において気流を整える役割を兼ねる。特に、室外熱交換器14と室外送風機17との間の位置に傾斜面である整流部367を設けることにより、室外送風機17を通過した後、底板362の方向に向かう空気の流れを、室外熱交換器14の位置に向かわせるように制御することができる。 In this embodiment, the beam members 366 that reinforce the bottom plate 362 also serve to straighten the airflow at the rectifying section 367. In particular, by providing the rectifying section 367, which is an inclined surface, between the outdoor heat exchanger 14 and the outdoor blower 17, the air flow that passes through the outdoor blower 17 and heads toward the bottom plate 362 can be controlled so that it heads toward the outdoor heat exchanger 14.
本実施の形態では、室外機室19に、筐体360の底板362を補強する梁部材366を設け、当該梁部材366に気流を整える傾斜面である整流部367を設ける構成とした。 In this embodiment, a beam member 366 is provided in the outdoor unit chamber 19 to reinforce the bottom plate 362 of the housing 360, and the beam member 366 is provided with a straightening section 367, which is an inclined surface that straightens the airflow.
このような構成により、室外機室19の内部における気流の風速分布にばらつきが発生しにくくなり、鉄道車両用空気調和装置303が室外送風機17の異常診断を行う場合に、室外送風機17の劣化以外の原因で発生する側帯波が抑制される。その結果、室外送風機17の異常診断の誤判定が抑制される。 This configuration reduces variations in the airflow speed distribution inside the outdoor unit room 19, and when the railway vehicle air conditioning device 303 performs an abnormality diagnosis of the outdoor blower 17, sideband waves generated due to causes other than deterioration of the outdoor blower 17 are suppressed. As a result, erroneous determinations in the abnormality diagnosis of the outdoor blower 17 are reduced.
また、一般的に、熱交換器の熱交換効率は、気流が熱交換器の端部を通過する場合よりも、熱交換器の中心を通過する場合の方が良い。そこで、整流部367が、気流が室外熱交換器14の中央に向かうように気流を制御することにより、熱交換効率が向上する。 In general, the heat exchange efficiency of a heat exchanger is better when the airflow passes through the center of the heat exchanger rather than through the ends of the heat exchanger. Therefore, the airflow straightening unit 367 controls the airflow so that it is directed toward the center of the outdoor heat exchanger 14, thereby improving heat exchange efficiency.
なお、実施の形態4では、室外送風機17から室外熱交換器14に向かう方向に空気が流れる場合について説明したが、逆向きに空気が流れる場合には、実施の形態3の整流部267を室外機室19に設けることにより、実施の形態3と同様の効果が得られる。 In the fourth embodiment, we have described a case where air flows from the outdoor blower 17 toward the outdoor heat exchanger 14. However, if air flows in the opposite direction, the same effect as in the third embodiment can be achieved by providing the rectifying section 267 of the third embodiment in the outdoor unit room 19.
また、実施の形態3では、室内送風機18から室内熱交換器15に向かう方向に空気が流れる場合について説明したが、逆向きに空気が流れる場合には、実施の形態4の整流部367を室内機室20に設けることにより、実施の形態4と同様の効果が得られる。 Furthermore, in the third embodiment, the case where air flows in the direction from the indoor blower 18 toward the indoor heat exchanger 15 was described. However, if air flows in the opposite direction, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained by providing the rectifying section 367 of the fourth embodiment in the indoor unit room 20.
なお、上述した実施の形態1から実施の形態3は本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。 Note that the above-described first to third embodiments are intended to explain the present disclosure and do not limit the scope of the present disclosure. In other words, the scope of the present disclosure is indicated by the claims, not the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and the meaning of equivalent disclosures are considered to be within the scope of the present disclosure.
1 鉄道車両用空気調和装置管理システム、2 車両、3 鉄道車両用空気調和装置、4 冷媒回路、5 空気調和装置用制御装置、6 中央管理装置、11 圧縮機、12 切替弁、13 減圧装置、14 室外熱交換器、15 室内熱交換器、16 冷媒配管、17 室外送風機、18 室内送風機、19 室外機室、20 室内機室、21 室外ファン、22 室内ファン、23 室外モータ、24 室内モータ、30 データ通信部、31 制御部、32 管理表示部、33 管理記憶部、40 データ通信部、41 制御基板、42 I/O基板、43 電源基板、44 異常監視基板、50 空気調和制御部、51 制御記憶部、52 監視処理部、53 監視表示部、54 監視記憶部、55 電流取得部、56 FFT解析部、57 論理演算部、58 判定部、101 鉄道車両用空気調和装置管理システム、103 鉄道車両用空気調和装置、105 空気調和装置用制御装置、106 中央管理装置、133 管理記憶部、144 異常監視基板、152 監視処理部、154 監視記憶部、155 電流取得部、156 FFT解析部、157 論理演算部、158 判定部、203 鉄道車両用空気調和装置、260 筐体、261 天板、262 底板、263 側板、264 吸込口、265 排出口、266 梁部材、267 整流部、303 鉄道車両用空気調和装置、360 筐体、361 天板、362 底板、363 側板、364 吸込口、365 排出口、366 梁部材、367 整流部。 1 Railway vehicle air conditioning unit management system, 2 Vehicle, 3 Railway vehicle air conditioning unit, 4 Refrigerant circuit, 5 Air conditioning unit control device, 6 Central management unit, 11 Compressor, 12 Switching valve, 13 Pressure reducing device, 14 Outdoor heat exchanger, 15 Indoor heat exchanger, 16 Refrigerant piping, 17 Outdoor blower, 18 Indoor blower, 19 Outdoor unit room, 20 Indoor unit room, 21 Outdoor fan, 22 Indoor fan, 23 Outdoor motor, 24 Indoor motor, 30 Data communication unit, 31 Control unit, 32 Management display unit, 33 Management memory unit, 40 Data communication unit, 41 Control board, 42 I/O board, 43 Power supply board, 44 Abnormality monitoring board, 50 Air conditioning control unit, 51 Control memory unit, 52 Monitoring processing unit, 53 Monitoring display unit, 54 Monitoring memory unit, 55 Current acquisition unit, 56 FFT analysis unit, 57 logical operation unit, 58 judgment unit, 101 railway vehicle air conditioning unit management system, 103 railway vehicle air conditioning unit, 105 air conditioning unit control device, 106 central management unit, 133 management memory unit, 144 abnormality monitoring board, 152 monitoring processing unit, 154 monitoring memory unit, 155 current acquisition unit, 156 FFT analysis unit, 157 logical operation unit, 158 judgment unit, 203 railway vehicle air conditioning unit, 260 housing, 261 top plate, 262 bottom plate, 263 side plate, 264 intake port, 265 exhaust port, 266 beam member, 267 rectification unit, 303 railway vehicle air conditioning unit, 360 housing, 361 top plate, 362 bottom plate, 363 side plate, 364 intake port, 365 Discharge port, 366 Beam member, 367 Rectifier.
Claims (12)
冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、
車外の空気を前記室外熱交換器に送る室外送風機と、
前記車室内の空気を前記室内熱交換器に送る室内送風機と、
前記圧縮機が停止し、前記室外送風機および前記室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機に供給される電流の側帯波の電流値を、正常動作している状態で前記鉄道車両用空気調和装置ごとに個別に取得された電流値に基づいて設定された基準値と比較することにより異常診断を行う監視処理部とを備える
鉄道車両用空気調和装置。 A plurality of railcar air conditioning devices mounted on a vehicle for conditioning the air inside the vehicle,
a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected by refrigerant piping;
an exterior blower that sends air outside the vehicle to the exterior heat exchanger;
an interior blower that sends air from within the vehicle interior to the interior heat exchanger;
and a monitoring processing unit that, when the compressor is stopped and at least one of the outdoor fan and the indoor fan is driven, performs abnormality diagnosis by comparing the current value of a sideband wave of a current supplied to the driven fan with a reference value that is set based on a current value acquired individually for each of the air conditioning devices for railway vehicles in a normal operating state .
請求項1に記載の鉄道車両用空気調和装置。 The air conditioning system for a railway vehicle according to claim 1 , wherein the monitoring processing unit performs an abnormality diagnosis when the compressor and the outdoor fan are stopped and the indoor fan is operating.
請求項1または2に記載の鉄道車両用空気調和装置。 The air conditioning system for a railway vehicle according to claim 1 or 2, wherein the monitoring processing unit performs an abnormality diagnosis when the vehicle is stopped.
前記監視処理部は、前記回転軸の異常を検知する
請求項1から3のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。 The blower to be diagnosed as an abnormality has a motor with a fan fixed to a rotating shaft,
The air conditioning system for a railway vehicle according to claim 1 , wherein the monitoring processing unit detects an abnormality in the rotating shaft.
請求項1に記載の鉄道車両用空気調和装置。 2. The air conditioning device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the monitoring processing unit sets as the reference value a current value of a sideband wave obtained by frequency analysis of a current signal of a current supplied to the blower that is the target of abnormality diagnosis when the blower that is the target of abnormality diagnosis is operating normally .
請求項1に記載の鉄道車両用空気調和装置。 2. The air conditioning device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the monitoring processing unit sets as the reference value a current value of a sideband wave obtained when the vehicle on which the fan to be diagnosed is mounted is traveling on the same line as the vehicle on which the fan is traveling.
冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、
車外の空気を前記室外熱交換器に送る室外送風機と、
前記車室内の空気を前記室内熱交換器に送る室内送風機と、
前記圧縮機が停止し、前記室外送風機および前記室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機のモータに流れる電流の電流信号を取得するとともに、
前記電流信号を周波数解析して得られるスペクトルデータから検出される、側帯波に対応するピークの周波数および電流値を入力とし、正常に動作しているときの側帯波の周波数および電流値との類似度合いを出力とする学習済モデルを用いて、前記ピークの周波数および電流値から前記類似度合いを推定し、前記類似度合いが所定値未満の場合には異常とする監視処理部とを備える
鉄道車両用空気調和装置。 An air conditioning device for a railway vehicle that is mounted on a vehicle and conditions the air inside the vehicle cabin,
a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected by refrigerant piping;
an exterior blower that sends air outside the vehicle to the exterior heat exchanger;
an interior blower that sends air from within the vehicle interior to the interior heat exchanger;
When the compressor is stopped and at least one of the outdoor fan and the indoor fan is driven, a current signal of a current flowing through a motor of the driven fan is acquired;
a monitoring processing unit that receives as input the frequency and current value of a peak corresponding to a sideband wave detected from spectrum data obtained by frequency analysis of the current signal, estimates the degree of similarity from the frequency and current value of the peak using a trained model that outputs the degree of similarity with the frequency and current value of the sideband wave during normal operation, and determines that an abnormality has occurred when the degree of similarity is less than a predetermined value;
Air conditioning equipment for railway vehicles.
前記監視処理部は、異常診断を実施するときに走行している路線に対応する前記学習済モデルを用いる請求項7に記載の鉄道車両用空気調和装置。The air conditioning apparatus for a railway vehicle according to claim 7 , wherein the monitoring processing unit uses the trained model corresponding to the line on which the vehicle is traveling when performing an abnormality diagnosis.
請求項1から8のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。 9. The air conditioning device for a railway vehicle according to claim 1, further comprising a control board that realizes an air conditioning function and an abnormality monitoring board that realizes an abnormality diagnosis function, the control board and the abnormality monitoring board being configured as separate entities.
前記室内機室および前記室外機室の少なくとも一方の空間に設けられる梁部材とを有し、
前記室外熱交換器および前記室外送風機は、前記室外熱交換器および前記室外送風機のうち一方が前記室外機室に形成された吸込口に面し、他方が前記室外機室に形成された排出口に面するように前記室外機室に収容され、
前記室内熱交換器および前記室内送風機は、前記室内熱交換器および前記室内送風機のうち一方が前記室内機室に形成された吸込口に面し、他方が前記室内機室に形成された排出口に面するように前記室内機室に収容され、
前記梁部材は、前記梁部材が設けられた空間に収容された熱交換器と送風機との間の位置に配置され、前記梁部材が設けられた空間において、前記吸込口から前記排出口に向かう空気の流れを整流する整流部を有する
請求項1から9のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。 a housing having an indoor unit chamber and an outdoor unit chamber, which are spaces defined by a top plate, a bottom plate facing the top plate, and side plates connecting the top plate and the bottom plate, wherein an intake port and an exhaust port that connect the indoor unit chamber to the vehicle interior are formed in the indoor unit chamber, and an intake port and an exhaust port that connect the outdoor unit chamber to the outside of the vehicle are formed in the outdoor unit chamber;
a beam member provided in at least one of the indoor unit room and the outdoor unit room,
the outdoor heat exchanger and the outdoor fan are housed in the outdoor unit room such that one of the outdoor heat exchanger and the outdoor fan faces an intake port formed in the outdoor unit room, and the other faces an exhaust port formed in the outdoor unit room,
the indoor heat exchanger and the indoor blower are housed in the indoor unit room such that one of the indoor heat exchanger and the indoor blower faces an intake port formed in the indoor unit room, and the other faces an exhaust port formed in the indoor unit room,
10. The air conditioning device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the beam member is positioned between a heat exchanger and a blower housed in the space in which the beam member is provided, and has a rectifying portion that rectifies the flow of air from the intake port toward the exhaust port in the space in which the beam member is provided.
前記鉄道車両用空気調和装置は、異常診断の結果を前記中央管理装置へ送信する
鉄道車両用空気調和装置管理システム。 10. A railway vehicle air conditioning device management system comprising: the railway vehicle air conditioning device according to claim 1; and a central management device capable of communicating with the railway vehicle air conditioning devices of a plurality of the vehicles,
The railcar air conditioning unit transmits the result of the abnormality diagnosis to the central management device.
鉄道車両用空気調和装置は、
冷媒配管により接続された圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器を有する冷媒回路と、
車外の空気を前記室外熱交換器に送る室外送風機と、
前記車室内の空気を前記室内熱交換器に送る室内送風機と、
前記圧縮機が停止し、前記室外送風機および前記室内送風機のうち少なくとも一方が駆動しているときに、駆動している送風機に供給される電流の電流信号を取得する電流取得部と、
前記電流取得部で取得した前記電流信号を前記中央管理装置へ送信する第1データ通信部とを有し、
前記中央管理装置は、
鉄道車両用空気調和装置の前記第1データ通信部から送信された前記電流信号を受信する第2データ通信部と、
前記第2データ通信部で受信した前記電流信号に基づいて、駆動している送風機に供給される前記電流信号を周波数解析して得られる側帯波の電流値を、正常動作している状態で前記鉄道車両用空気調和装置ごとに個別に取得された電流値に基づいて設定された基準値と比較することにより異常診断を行う監視処理部とを有する
鉄道車両用空気調和装置管理システム。 A railway vehicle air conditioning unit management system including a railway vehicle air conditioning unit mounted on a vehicle for conditioning the air inside a vehicle cabin, and a central management unit capable of communicating with the railway vehicle air conditioning units of a plurality of the vehicles,
The air conditioning system for railway vehicles is
a refrigerant circuit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger connected by refrigerant piping;
an exterior blower that sends air outside the vehicle to the exterior heat exchanger;
an interior blower that sends air from within the vehicle interior to the interior heat exchanger;
a current acquisition unit that acquires a current signal of a current supplied to at least one of the outdoor fan and the indoor fan when the compressor is stopped and the outdoor fan and the indoor fan are driven;
a first data communication unit that transmits the current signal acquired by the current acquisition unit to the central management device;
The central management device
a second data communication unit that receives the current signal transmitted from the first data communication unit of the railway vehicle air conditioning device;
and a monitoring processing unit that performs abnormality diagnosis by comparing the current value of a sideband wave obtained by frequency analysis of the current signal supplied to the driven blower based on the current signal received by the second data communication unit with a reference value set based on current values obtained individually for each of the railway vehicle air conditioning units when the unit is operating normally .
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