特許 6620072 ノイズ監視システム及びそれを備えた鉄道車両並びにノイズ監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6620072

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】ノイズ監視システム及びそれを備えた鉄道車両並びにノイズ監視方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20191202BHJP

   G01R 29/08 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 N

   G01R29/08 D

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-127653(P2016-127653)

(22)【出願日】2016年6月28日

(65)【公開番号】特開2018-7336(P2018-7336A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2018年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】福増 圭輔

(72)【発明者】

【氏名】李 ジャア

(72)【発明者】

【氏名】船戸 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】松島 清人

(72)【発明者】

【氏名】中原 一重

【審査官】 清水 康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２２２２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００２４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０３５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８６６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｇ０１Ｒ ２９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の運行状態をおよび前記鉄道車両に搭載した機器の動作状態を示す車両データと、前記鉄道車両に搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグと、前記鉄道車両に搭載した機器により電力線および通信配線に発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサからの信号とを受信して前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とを対応付ける検出部と、
前記検出部で対応付けた前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とに基づいて前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記複数のセンサの位置によって示される分布を求める処理部と、
前記処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報を出力する出力部と
を備え、
前記検出部は、前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサからの前記鉄道車両に搭載した機器から発生する前記電磁ノイズを検出した複数の信号を一時記憶する一時記憶メモリと、前記一時記憶メモリに記憶した前記電磁ノイズを検出した複数の信号から前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を抽出する記録制御部と、前記記録制御部で抽出した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を記憶する記憶部とを備え、
前記処理部は、前記検出部の前記記憶部に記憶した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサからの信号を受けて前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値を検出するピーク値検出部と、前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値を記録した時刻の時間差を求める位相検出部と、前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサの位置情報と前記ピーク値検出部で検出した信号波形のピーク値の情報と前記位相検出部で検出した波形のピーク値を記録した時刻の時間差の情報を用いて前記電磁ノイズの前記分布を求めるノイズ分布情報解析部とを備えたことを特徴とするノイズ監視システム。

【請求項2】

請求項１記載のノイズ監視システムであって、前記出力部は、前記処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報として、前記鉄道車両に配置した複数のセンサ間のノイズの伝播状態を可視化して出力することを特徴とするノイズ監視システム。

【請求項3】

運行状態および機器の動作状態を示す車両データと搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグとを出力する車両システム制御部と、
前記搭載した機器により電力線および通信配線に発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサを備えたセンサ部と、
前記車両システム制御部から出力された前記車両データ及び前記エラーフラグと、前記センサ部の前記複数のセンサで前記電磁ノイズを計測した信号とを受信して機器から発生した前記電磁ノイズの前記複数のセンサの位置によって示される分布の情報を求めるノイズ監視システムとを備えたノイズ監視システムを備えた鉄道車両であって、
前記ノイズ監視システムは、
前記車両システム制御部から出力された前記エラーフラグと前記センサ部の前記複数のセンサからの前記電磁ノイズを計測した信号とを対応付ける検出部と、
前記検出部で対応付けた前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とに基づいて前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布を求める処理部と、
前記処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報を出力する出力部とを備え、
前記検出部は、前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサからの前記鉄道車両に搭載した機器から発生する前記電磁ノイズを検出した複数の信号を一時記憶する一時記憶メモリと、
前記一時記憶メモリに記憶した前記電磁ノイズを検出した複数の信号から前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を抽出する記録制御部と、
前記記録制御部で抽出した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を記憶する記憶部とを備え、
前記処理部は、前記検出部の前記記憶部に記憶した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサからの信号を受けて前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値を検出するピーク値検出部と、前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値を記録した時刻の時間差を求める位相検出部と、
前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサの位置情報と前記ピーク値検出部で検出した信号波形のピーク値の情報と前記位相検出部で検出した波形のピーク値を記録した時刻の時間差の情報を用いて前記電磁ノイズの分布を求めるノイズ分布情報解析部とを備えたことを特徴とするノイズ監視システムを備えた鉄道車両。

【請求項4】

請求項３記載のノイズ監視システムを備えた鉄道車両であって、前記ノイズ監視システムの前記出力部は、前記処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報として、前記鉄道車両に配置した複数のセンサ間のノイズの伝播状態を可視化して出力することを特徴とするノイズ監視システムを備えた鉄道車両。

【請求項5】

鉄道車両の運行状態をおよび前記鉄道車両に搭載した機器の動作状態を示す車両データと、前記鉄道車両に搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグと、前記鉄道車両に搭載した機器により電力線および通信配線に発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサからの信号とを検出部で受信して前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とを対応付けし、
前記対応付けした前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とを処理部で処理して前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記複数のセンサの位置によって示される分布を求め、
前記求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報を出力部から出力し、
前記検出部で前記エラーフラグと前記複数のセンサからの信号とを対応付けることを、前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサからの前記鉄道車両に搭載した機器から発生する前記電磁ノイズを検出した複数の信号を一時記憶メモリに一時記憶し、前記一時記憶メモリに記憶した前記電磁ノイズを検出した複数の信号から前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を記録制御部で抽出し、前記記録制御部で抽出した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する複数の信号を記憶部に記憶し、
前記処理部で前記電磁ノイズの前記分布を求めることを、前記検出部の前記記憶部に記憶した前記エラーフラグを受信した時刻の前後の所定の期間に対応する前記電磁ノイズを計測する複数のセンサからの信号を受けて前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値をピーク値検出部で検出し、前記複数のセンサからの信号の波形のピーク値を記録した時刻の時間差を求める位相検出部と、前記電磁ノイズを計測する前記複数のセンサの位置情報と前記ピーク値検出部で検出した信号波形のピーク値の情報と前記位相検出部で検出した波形のピーク値を記録した時刻の時間差の情報を用いて前記電磁ノイズの前記分布を求めるノイズ分布情報解析部とを備えたことを特徴とするノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法。

【請求項6】

請求項５記載のノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法であって、前記出力部は、前記処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した前記電磁ノイズの前記分布の情報として、前記鉄道車両に配置した前記複数のセンサ間のノイズの伝播状態を可視化して出力することを特徴とするノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノイズ監視システム及びそれを備えた鉄道車両並びにノイズ監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特開平６−２８８８７３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「車両側または車外側で車両の故障箇所や故障内容等を迅速且つ的確に把握する。ナビゲーション装置が、第１センサ８、第２センサ９から車両２の現在位置・走行状況等の情報が入力されると共に、車両２の機構部の故障時に制御ユニット１１〜１３から故障信号及び故障診断に必要な情報が入力されるナビゲーション制御部４と、表示画面６と、メモリ１０とを備え、ナビゲーション制御部４が、制御ユニット１１〜１３から故障信号が入力された時は、第１センサ８、制御ユニット１１〜１３から取込んだ車両の機構部の故障診断に必要な情報とをメモリ１０に記憶し、車両２の機構部における故障箇所・故障内容等の故障関連情報を作成して表示画面６へ表示する。」と記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−２８８８７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気鉄道は架線とレールを介して供給される電力によって駆動される。この架線やレールには、変電所の電力変換器が発生する電磁ノイズや、鉄道車両の駆動用インバータが発生する電磁ノイズに加え、パンタグラフの架線からの離線に伴い発生する電磁ノイズや、車輪がレールと接触・離れることによるノイズなど、様々なノイズが重畳することがある。

【0005】

これらノイズによっては、鉄道車両内外のセンサや、通信機器、踏切制御子等の信号設備を誤動作させる可能性があり、このようなノイズへの対策を行うためにノイズの発生箇所やその伝播経路を特定、分析することが求められていた。

【0006】

特許文献１では車両の故障内容や故障箇所を把握することはできるが、故障や誤動作の原因となるノイズの監視・分析をする機能を有していないため、故障の発生要因を特定することが難しく、ノイズへの対策を検討することが困難であり、対策を行う際に多大な時間、費用を要する。また，電気鉄道においてこれらノイズの発生や伝播を監視するために必要なノイズセンサの設置位置が不明であるなどの課題があった。

【0007】

そこで、本発明は、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システム及びそれを備える鉄道車両並びにノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、そのいくつか例を挙げるならば、ノイズ監視システムを、鉄道車両の運行状態をおよび鉄道車両に搭載した機器の動作状態を示す車両データと、鉄道車両に搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグと、鉄道車両に搭載した機器から発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサからの信号とを受信してエラーフラグと複数のセンサからの信号とを対応付ける検出部と、この検出部で対応付けたエラーフラグと複数のセンサからの信号とに基づいて前記鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布を求める処理部と、この処理部で求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布の情報を出力する出力部とを備えて構成した。

【0009】

また、本発明は、ノイズ監視システムを備えた鉄道車両を、運行状態および機器の動作状態を示す車両データと搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグとを出力する車両システム制御部と、搭載した機器から発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサを備えたセンサ部と、車両システム制御部から出力された車両データ及びエラーフラグと、センサ部の複数のセンサで電磁ノイズを計測した信号とを受信して機器から発生した電磁ノイズの分布の情報を求めるノイズ監視システムとを備えて構成し、ノイズ監視システムは、車両システム制御部から出力されたエラーフラグとセンサ部の複数のセンサからの電磁ノイズを計測した信号とを対応付ける検出部と、検出部で対応付けたエラーフラグと複数のセンサからの信号とに基づいて鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布を求める処理部と、この処理部で求めた鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布の情報を出力する出力部とを備えるようにした。

【0010】

更に、本発明は、ノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法を、鉄道車両の運行状態をおよび鉄道車両に搭載した機器の動作状態を示す車両データと、鉄道車両に搭載した機器に誤作動が発生したことを示すエラーフラグと、鉄道車両に搭載した機器から発生する電磁ノイズを計測する複数のセンサからの信号とを検出部で受信してエラーフラグと複数のセンサからの信号とを対応付けし、対応付けしたエラーフラグと複数のセンサからの信号とを処理部で処理して鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布を求め、この求めた前記鉄道車両に搭載した機器から発生した電磁ノイズの分布の情報を出力部から出力するようにした。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システムを備える鉄道車両を提供することができる。
また、本発明によれば、車両の電磁ノイズ環境を監視することでノイズトラブルの予防保全を実現できる。さらに、ノイズ源や伝播経路を特定でき、ノイズ発生時の対策時間を短期化できるという効果が得られる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施例１による鉄道車両およびノイズ監視システムの全体構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の実施例１によるノイズ監視システムの構成を示したブロック図である。

【図3】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおける検出部の構成を示したブロック図である。

【図4】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおける処理部の構成を示したブロック図である。

【図5】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおけるエラーフラグに対するセンサデータおよび車両データの格納範囲を示したセンサ信号波形、車両データ信号波形、えらフラッグ信号波形を示すグラフである。

【図6】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおける車両ノイズ監視システムの流れを表したフローチャートである。

【図7】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおける図６のフローチャートのＳ６１３の詳細なステップを示す部分フローチャートである。

【図8】本発明の実施例１のノイズ監視システムにおける処理の結果を表示した画面の正面図である。

【図9】本発明の実施例２のノイズ監視システムの全体構成を示したブロック図である。

【図10】本発明の実施例２のノイズ監視システムにおける遅延処理部の構成を示したブロック図である。

【図11】本発明の実施例２のノイズ監視システムにおける遅延処理部の構成を示したブロック図である。

【図12】本発明の実施例３のノイズ監視システムにおける処理部の構成を示したブロック図である。

【図13】本発明の実施例４のノイズ監視システムの全体構成を示したブロック図である。

【図14】本発明の実施例４のノイズ監視システムにおける検出部の構成を示したブロック図である。

【図15】本発明の実施例５のノイズ監視システムの全体構成を示したブロック図である。

【図16】本発明の実施例５のノイズ監視システムにおける検出部の構成を示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、鉄道車両内の複数個所にセンサを配置し、誤動作または突発ノイズ発生のタイミングに同期してその前後の任意時間のセンサ出力と車両データを記録することで、長時間に亘る車両ノイズ状況を監視するようにしたものである。また、センサの位置情報とノイズ波形情報を後処理することで、ノイズの発生源や伝播経路を迅速に特定できるようにし、さらに過去のノイズ情報と比較分析することで経時変化を認識し、ノイズ問題の予防保全を実現するようにしたものである。

【0014】

そして、本発明では、鉄道車両内の複数個所に配置するセンサと、センサ出力を記録し続ける一時記憶メモリと、誤動作発生のタイミングに同期して，その前後の任意時間の上記メモリ内データと車両データを保存する記録部と、センサの位置情報とノイズ波形情報を比較する処理部を備えてノイズ監視システムを構成し、それを鉄道車両に適用した。

【0015】

より具体的には、本発明は、車両内の複数個所に配置した電磁ノイズを計測するためのセンサと、前記センサ出力を記録し続けるための一時記憶メモリと、鉄道車両に搭載された電子機器の誤動作検出信号を入力するための制御部を備え、誤動作発生のタイミングに同期してその前後の任意時間の上記メモリ内データと車両データを保存用記録部へ格納し、ノイズ分布情報を保持するシステムを備えることを特徴とするノイズ監視システム及びそれを備えた鉄道車両、並びにノイズ監視システムを用いたノイズ監視方法である。

【0016】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【実施例1】

【0017】

以下、本発明の実施例１であるノイズ監視システムを、図１〜図６を用いて説明する。 本実施例では、鉄道車両にノイズ監視システムを搭載する形態を説明するが、本発明のノイズ監視システムの搭載仕様は本実施例に限定されるものではない。

【0018】

図１は、本実施例におけるノイズ監視システムを備える鉄道車両全体を示した図である。鉄道車両１０(図１において、車両の１両目と２両目とは異なるものであるが、本発明の対象としては実質的に同じであるので、１０として表示する)はパンタグラフ１１を介して架線(図示せず)から電源を取り、鉄道車両の高電圧線１２の電力を得る。この電力を用いてインバータなど駆動装置(図示せず)を動作させる。１３はレール、１４は車輪、１５は台車である。

【0019】

また、鉄道車両１０には各車両ごとに車両システム制御機器１６が搭載されており、通信機器１７を介して各車両の電子機器(図示せず)間で通信を行う。各車両の通信機器１７はキュービクル１８と呼ばれる機器設置空間に搭載される。通信機器１７間の通信配線１９は耐ノイズ性の高いシールドケーブルが一般的には用いられる。

【0020】

図１にはこれら鉄道車両１０および車両内機器と共にノイズ監視システム１０１を示す。ノイズ監視システム１０１はノイズの検出部１０３や処理部１０４および入出力部１０５などで構成されるが、詳細は後述する。このノイズ監視システム１０１を用いて鉄道車両１０内外のノイズ発生源や伝播を監視するためには、車上センサ１１２およびノイズ監視システム１０１の搭載位置が重要である。鉄道車両１０内のノイズの発生要因は大別して架線電圧投入・切断時によるものとインバータなど車両内装置が発生するノイズがある。

【0021】

一方、これら電磁ノイズが干渉する問題として車両内の通信機器１７用の通信配線１９がある。電磁ノイズは発生源ではｋＶ以上の大電圧だが,干渉を受ける通信配線１９においては数Ｖ以下程度と非常に小さい電圧になり得る。よってノイズ監視システム１０１でこれらノイズの発生源と干渉部位の両方のノイズ量を計測するためにはノイズ監視システム１０１自身がノイズの影響を受けないようにノイズ干渉量測定箇所の近くにシステムを設置する必要がある。すなわち、ノイズ監視システム１０１は鉄道車両１０のキュービクル１８の内部に設置し、ノイズを検出する車上センサ１１２は、ノイズ発生源の可能性がある高電圧線１２やインバータ用配線(図示せず)などに設置することが望ましい。ノイズ干渉部位が通信機器１７間を接続する通信配線１９の場合，通信配線１９の端部におけるシールド２１と通信機器接地部（ＧＮＤ）との間の誘起電圧を測定しモニタすることで、コモンモードノイズ成分を検出できる。また、鉄道車両１０の台車１５と車体２０の間の電位差をセンサによって計測モニタすることで、車体２０の電位変動を検出できる。これにより車体２０の接地特性が劣化しているかどうかを判別できる。

【0022】

また、鉄道車両１０間を電気的に接続する部分に配置された抵抗器２２により鉄道車両１０の間の電位差を計測モニタすれば、鉄道車両１０毎の接地特性の違いが大きいかどうかを判別できる。また、車両外の電磁界を車体２０の外部に取付けたアンテナ２３で計測モニタすることで車両内外に不要な電磁波減が存在するかどうかを判別できるなどの効果を期待できる。

【0023】

図２は、本実施例によるノイズ監視システムの構成を示した図である。図２において、車体１１５におけるノイズ監視対象は、インバータなどの制御ユニット１１４と、機器の動作状態を検出するセンサであるＡＴＣ・踏切制御子などの車上センサ１１２と、車上各機器の制御や状態・車両運行情報を監視する車両システム制御部１１１とである。

【0024】

車両システム制御部１１１は、制御ユニット１１４の制御指令（ブレーキ・速度制御など）を提供する制御部１１０と、車上センサ１１２からそれぞれ収集される機器データを受信する受信部１０８と、車両各機器の状態を監視し、また、制御指令と比較することによって機器に誤動作が無いかを確認する状態監視部１０９とを有する。

【0025】

車上センサ１１２には、アンテナ２３に取付けられたセンサ(図示せず)や、図示していないインバータ用配線に設置されたセンサ、通信配線１９の端部のシールド２１と図示していない通信機接地部との間の誘起電圧を測定する部分に取付けたセンサなど、ノイズ発生源の可能性がある場所に設置したセンサなどが含まれる。

【0026】

車両機器に誤動作が発生した場合、状態監視部１０９から誤動作発生を表すエラーフラグ１０９ａがノイズ監視システム１０１の側に出力される。ノイズ監視システム１０１では、入力されたエラーフラグ１０９ａの信号に同期して電磁ノイズの計測・記録および電磁ノイズの発生源・伝播経路の解析を実行する。

【0027】

ノイズ監視システム１０１は、電磁ノイズを計測するセンサ１０２と、誤動作発生時刻前後のセンサデータ１０２ａを記録する検出部１０３と、検出部１０３の記録データ１０４ａを元に電磁ノイズの発生源と伝播経路を解析する処理部１０４と、その解析結果を表示する画像表示部１１６と、処理データ１０５ａの表示および記録データ１０４ａの読み出しおよび外部から設定データ８ｅの入力を行う入出力部１０５を備えている。

【0028】

処理部１０４は、センサ１０２から出力されるセンサデータ１０２ａと状態監視部１０９から出力されるエラーフラグ１０９ａと監視対象機器の動作環境情報を示す機器データである車両データ１０９ｂ（運行モード・列車位置・速度など）を常時監視しながら誤動作発生を示すエラーフラグ１０９ａを検出する。そして、そのエラーフラグ１０９ａが検出された誤動作発生時刻に同期してその発生時刻前後の一定範囲の時間のセンサデータ１０２ａを車両データ１０９ｂ・エラーフラグ１０９ａとともに記録する。

【0029】

図３は、検出部１０３の構成を示した図である。検出部１０３は、ＡＤ変換部２０１と、一時記録メモリ２０３、バッファ２０４、保存用記録部２０５、記録制御部２０６を備えている。

【0030】

ＡＤ変換部２０１は、センサ１０２から入力されるセンサデータ１０２ａをＡＤ変換する。一時記録メモリ２０３は、変換後のセンサデータ２０１ａと、車両システム制御部１１１の状態監視部１０９から入力される車両データ１０９ｂと、同一部から入力されるエラーフラグ１０９ａを一時的に格納する。バッファ２０４および保存用記録部２０５は、設定データ８ｅで指定された時間範囲のセンサデータ２０３ａおよび車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃを記憶する。記録制御部２０６は、車両機器の誤動作発生を提示するエラーフラグ１０９ａをトリガとして設定データ８ｅで指定された時間範囲のセンサデータ２０３ａおよび車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃをバッファ２０４および保存用記録部２０５への書き込む制御を行う。

【0031】

以下に検出部１０３の動作について、図３に示した構成に基づいて説明する。
電磁ノイズを計測するセンサ１０２から入力されたセンサデータ１０２ａは、まず記録制御部２０６から出力するサンプリングクロック２０６ｄ に従ってＡＤ変換部２０１でＡＤ変換される。このＡＤ変換部２０１でＡＤ変換されたセンサデータ２０１ａは、状態監視部１０９から出力された車両データ１０９ｂ及びエラーフラグ１０９ａと一緒に、一時記録メモリ２０３にループ格納される。

【0032】

記録制御部２０６は、誤動作発生を提示するエラーフラグ１０９ａをトリガとして、一時記録メモリ２０３に格納されたセンサデータ２０３ａ、車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃのうち、入出力部１０５から入力された記録時間の設定データ８ｅで特定される時間範囲の信号をバッファ２０４経由して保存用記録部２０５へ書き込む制御を行う。

【0033】

記録制御部２０６から出力される制御信号２０６ａ、２０６ｂおよび２０６ｃは、図示していないがメモリアドレス信号や書き込む制御信号であり、メモリアドレス信号は記録制御部２０６内のアドレスカウンタで生成される。

【0034】

図４は、処理部１０４の構成を示した図である。処理部１０４は、ピーク検出部４０１と、位相検出部４０２、センサ位置情報管理部４０３、ノイズ分布情報解析部４０４を備えている。
ピーク検出部４０１は、検出部１０３の保存用記録部２０５から出力された誤動作発生時の記録データ１０４ａのピーク（振幅の最大値）およびその時間を抽出する。位相検出部４０２は、ピーク検出部４０１から出力された処理データ４０１ａの時間差を比較する。

【0035】

センサ位置情報管理部４０３は、センサの位置情報をノイズ分布情報解析部４０４に提供し、ノイズ分布情報解析部４０４は、位相検出部４０２から出力された処理データ４０１ａとセンサ位置情報管理部４０３から出力されたセンサの位置データ４０３ａを用いてノイズ分布を求め、処理データ１０５ａを出力する。

【0036】

図５は本発明の実施例によるシステムにおける、エラーフラグ１０９ａに対するセンサデータ２０１ａおよび車両データ１０９ｂの格納範囲を示した図である。図中では、複数のセンサＡ，Ｂ，ＣのＡＤ変換後のセンサデータ２０１ａ−１乃至２０１ａ−３と、車両データ１０９ｂとエラーフラグ１０９ａを同一の時間軸で示している。

【0037】

図５の例は、３つのセンサＡ、ＢおよびＣのセンサデータ２０１ａ−１乃至２０１ａ−３を使用してノイズの波形を測定する場合を示している。一時記録メモリ２０３には、センサデータ２０２ａ−１乃至２０１ａ−３(図３では、これらのデータを総称してセンサデータ２０１ａと記載している)、車両データ１０９ｂ及びエラーフラグ１０９ａが常時書き込まれ一定の時間保存されている。

【0038】

状態監視部１０９からエラーフラグ１０９ａが出力され、それを記録制御部２０６で検出すると、エラーフラグ１０９ａの立ち上がり１０９ａ１をトリガ（動作タイミング）としてセンサデータ２０３ａ（センサデータ２０２ａ−１乃至２０１ａ−３を総称したセンサデータ２０１ａに対応）、車両データ２０３ｂ及びエラーフラグ２０３ｃを一時記録メモリ２０３からバッファ２０４へ書き出し、バッファ２０４経由して保存用記録部２０５への書き込みを開始する。

【0039】

センサデータ２０１ａ、車両データ２０２ｂ及びエラーフラグ２０２ｃの格納範囲は、記録制御部２０６の設定値である設定データ８ｅによって、誤動作発生時の前後の時間範囲を設定できる。

【0040】

図５の例では、ｔ０とｔ１がエラーフラグ１０９ａの立ち上がり１０９ａ１に対応する動作タイミングであり、ｄ１とｄ２がそれぞれ格納範囲の開始時間と終了時間を示す。ここで、ｄ１とｄ２は設定データ８ｅによって決められる。また、図中では、各センサデータ２０２ａ−１乃至２０１ａ−３のピーク値をそれぞれＶｐＡ、ＶｐＢおよびＶｐＣで示し、その時の時刻をそれぞれｔｐＡ、ｔｐＢおよびｔｐＣで表している。△ｔＣＡ、△ｔＣＢおよび△ｔＣｔがそれぞれセンサＣとセンサＡのピーク時の時間差、センサＣとセンサＢのピーク時の時間差、およびセンサＣのピーク時と動作タイミングの時間差を表している。

【0041】

次に、図４と図５を用いて、処理部１０４の動作について説明する。処理部１０４に入力されるノイズ波形の記録データ１０４ａに対して、まず、ピーク検出部４０１により各センサのノイズ波形データから、ピーク値（図５のＶｐＡ、ＶｐＢとＶｐＣ）およびその時の時刻（図５のｔｐＡ、ｔｐＢとｔｐＣ）を抽出する。

【0042】

次に、位相検出部４０２にて前記各センサのノイズ波形のピーク時の時間差を検出する。さらに、前記検出したピーク値および時間差をノイズ分布情報解析部４０４へ入力し、センサ位置情報管理部４０３から提供されたセンサ位置マトリクスを利用し、各センサのピーク値および時間差と位置との相関マップ（相関図）を解析する。この相関マップからノイズの発生源およびノイズの発生源から誤動作発生箇所への伝播経路を分析する。

【0043】

本処理部１０４では、前記時間域での処理の他、ＦＦＴ変換部を追加することによって、周波数域での処理も可能となる。その一例を挙げるならば、処理部１０４に入力されるノイズ波形の記録データ１０４ａをまずＦＦＴ変換し、その後、ピーク検出部４０１により最大強度を有する周波数成分を検出することができる。

【0044】

以下に、以下、図１〜図５を用いて、本実施例によるシステムの動作概要について説明する。図２において、まず、車体１１５の複数箇所に配置されるセンサ１０２を用いて鉄道車両内外の電磁ノイズを常時計測し、その計測した波形データをセンサデータ１０２ａとして検出部１０３へ入力する。

【0045】

また、鉄道車両１０に搭載されている車両システム制御部１１１と同期通信し、その状態監視部１０９から車両の動作環境に関する情報（運行モード・列車位置・速度など）および誤動作の発生有無を示すエラー信号をそれぞれ車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａとしてセンサデータ１０２ａとともに検出部１０３へ入力する。

【0046】

検出部１０３では、入力されるセンサデータ１０２ａをＡＤ変換し、その後、車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａを一時記録メモリ２０３へ常に書き込む。一時記録メモリ２０３は、これらの順次書き込まれたデータをそれぞれ一定の時間記憶しておいた後、順次消去していく。また、エラーフラグ１０９ａの立ち上がりをトリガとして一時記録メモリに格納したセンサデータ２０３ａ、車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃをバッファ２０４経由して保存用記録部２０５へ書き込む。格納範囲は設定データ８ｅによって決定する。保存用記録部２０５では、一時記録メモリ２０３に常に書き込まれた大量のデータのうちエラーフラグ１０９ａが立ち上がった前後のデータだけを記憶するので単位時間当ごとの書き込むデータの量を減らすことができ、比較的長い時間のデータを記憶保存することができる。

【0047】

さらに、処理部１０４において記録データのうち複数センサ間の電磁ノイズのピークと時間差を比較することによって、電磁ノイズの発生源と伝播経路を解析し、入出力部により外部へ書き出すおよび画像表示部１１６により表示する。

【0048】

図６は本発明の実施例における、診断処理の流れを表したフローチャートである。
先ず、ステップＳ６０１にて、図３に示す設定データ８ｅなどの初期設定を行う。次に、ステップＳ６０２でシステムの動作を開始するとともに、センサ１０２によるノイズの計測を開始する。次に、ステップＳ６０３で、検出部１０３などでの診断処理を開始するとともに、車両システム制御部１１１と通信し、状態監視部１０９から車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａを収集し始める。

【0049】

次に、監視処理を終了するかをチェックする（Ｓ６０４）。チェックの結果、監視処理を継続する場合（ＮＯの場合）には、ＡＤ変換部２０１で変換されたセンサデータ２０１ａ、状態監視部１０９で収集された車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａは、一時記録メモリ２０３に書き込む(データ格納)（Ｓ６０５）。

【0050】

このとき、記録制御部２０６ではエラーフラグ１０９ａを監視し（Ｓ６０６）、エラーフラグ１０９ａを検出しなかった場合には（ＮＯの場合）、一時記録メモリ２０３のアドレスが最終アドレスになったかをチェックし（Ｓ６０７）、最終アドレスでない場合には（ＮＯの場合）、アドレスカウンタをインクリメントして(Ｓ６０８)、Ｓ６０４に戻る。一方、最終アドレスであった場合には（Ｓ６０７でＹＥＳの場合）、一時記録メモリ２０３のアドレスを先頭に戻して（Ｓ６０９），Ｓ６０４に戻る。
このＳ６０５からＳ６０９までのステップは、異常を検出しない通常動作の状態を示している。

【0051】

一方、Ｓ６０６でエラーフラグ１０９ａを検出した場合（ＹＥＳの場合）には（記録制御部２０６でエラーフラグ１０９ａを検出した場合）、エラー発生と判断され、通常時のＳ６０５からＳ６０９までのフローのループを抜けてステップＳ６１０の処理に移行する。

【0052】

ステップＳ６１０では、記録制御部２０６の制御信号２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃに従って、一時記録メモリ２０３に格納するセンサデータ２０３ａ、車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃをバッファ２０４経由して保存用記録部２０５へ書き込む。次に、保存用記録部２０５への記録完了信号の受信有無を判断し（Ｓ６１１）、受信がない場合（ＮＯの場合）はステップＳ６１０へ戻って記録を続行する。

【0053】

記録完了信号の受信が有る場合（Ｓ６１１でＹＥＳの場合）は、保存用記録部２０５に書き込んだ記録データ１０４ａの処理部１０４への移行（記録データ読み出し）を実行し（Ｓ６１２）、処理部１０４でデータ処理を実行してノイズの発生源と伝播経路を解析し、入出力部により外部へ書き出すおよび画像表示部１１６により解析結果を表示する（Ｓ６１３）。

【0054】

次に、監視処理を終了するかについてチェックし（Ｓ６１４），監視処理を継続する場合（ＮＯの場合）には、Ｓ６０５に戻り、監視処理を継続する。一方、Ｓ６１４で監視処理を継続しないと判定した場合（ＮＯの場合）には、全体の処理を終了する。

【0055】

Ｓ６１３におけるノイズの発生源と伝播経路を解析する処理の詳細なステップを図７を用いて説明する。

【0056】

Ｓ６０６でエラーフラグ有り（ＹＥＳ）と判定されてＳ６１０で保存用記録部２０５に保存されたエラーフラグ２０３ｃと車両データ２０４ｂ、センサデータ２０４ａは、記録データ１０４ａとして処理部１０４へ送られる（Ｓ６１３１）。処理部１０４では、先ずピーク検出部４０１において、各センサデータのピーク位置(時刻)が検出される（Ｓ６１３２）。次に、位相検出部４０２において、ピーク位置が検出された各センサデータ間のピーク位置の時間差を求める（Ｓ６１３３）。次に、各センサデータのピーク位置、時間差と各センサ１０２が鉄道車両１０において配置された位置の情報(センサ位置情報：位置データ４０３ａ)を用いてあるセンサ１０２で検出した電磁ノイズの伝播経路（あるセンサ１０２で検出した電磁ノイズが他のセンサに伝播していく経路）を求め（Ｓ６１３４）、この求めた伝播経路を各センサ１０２の鉄道車両１０への配置情報と重ね合わせて画像表示部１１６に結果表示を行う(Ｓ６１４５)。

【0057】

画像表示部１１６に表示する解析結果の一例を図８に示す。画像表示部１１６には、解析結果を画面８００に表示する。画面８００には、車体１１５に設置した各センサＰ１〜Ｐ９ごとのノイズ強度に応じた表示欄８０１と、検査対象の車両を特定する車両番号、ノイズを検出した時刻、検出したノイズのピーク値などの情報８０２を表示し、ノイズの伝播状態を視覚化して表示し、ノイズの発生源を判断できるようにした。図８に示した例では、ハッチングの密度が一番高いセンサＰ４の位置がノイズ発生源に一番近く、そこで発生したノイズがＰ１，Ｐ５、Ｐ７の各センサの位置に伝播し、次にＰ２，Ｐ６，Ｐ８の各センサに伝播し、更に、Ｐ３とＰ９のセンサに伝播していったことがわかる。

【0058】

なお、図８に示した例では、解析結果の表示欄８０１にセンサごとにブロックで表示例を示したが、これを、鉄道車両の車体に機器を配置した図と重ね合わせて表示するようにしても良い。
以上のことから、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システムを提供することができる。

【0059】

本実施例によれば、車両の故障信号又は突発ノイズ発生タイミングに同期して、任意時間のノイズ波形および運行情報を関し・記録することができるので、この記録した情報に基づいてノイズ発生源や伝播経路を迅速かつ正確に特定することができる。

【0060】

また、本実施例によれば、ノイズ発生源や伝播経路を予め特定して対策することにより、誤動作を未然に防止することができる。

【0061】

更に、本実施例に拠れば、ノイズ発生源や伝播経路を迅速かつ正確に特定することができるので、ノイズ発生時の対策時間を短期化することができる。

【実施例2】

【0062】

以下に、本発明の実施例２であるノイズ監視システムについて図９〜図１１を用いて説明する。本実施例では、センサ配線長が異なる場合にノイズ検出精度が低下する課題を考慮した形態について説明する。

【0063】

図９は、本実施例によるノイズ監視システムにおける検出部１０３１の構成を示した図である。本実施例によるノイズ監視システムは、実施例１で説明した図２の構成を基本とし、検出部１０３のバリエーションの構成を有するシステムである。実施例１の検出部１０３と比較すると、本実施例における検出部１０３１は遅延処理部６００を追加したことを特徴としている。

【0064】

図９に示した本実施例における検出部１０３１の構成において、検出部１０３１に入力してＡＤ変換部２０１でＡＤ変換された後のセンサデータ２０１ａと車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａは、まず遅延処理部６００に入力される。遅延処理部６００では、あらかじめ設定された遅延時間データ８ｆに従ってセンサデータ２０１ａ、車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａを一時記録メモリ２０３に入力するタイミングを調整する。

【0065】

例えば、センサ１０２から検出部１０３１までの配線長と状態監視部１０９から検出部１０３１までの配線長の違いにより、配線遅延時間に大きな差があった場合、遅延処理部６００で各データの時間差を補正することができる。これにより、状態監視部１０９から出力されるエラーフラグ１０９ａとセンサ１０２から出力させら信号に基づくセンサデータ２０１ａとの同時性が保証される。以降、検出部１０３１において、同時性が保証された通常時のＡＤ変換後のセンサデータ２０１ａ、状態監視部から車両データ１０９ｂおよびエラーフラグ１０９ａを一時記録メモリ２０３へループ格納する動作を実行する。

【0066】

図１０は本発明の実施例によるノイズ監視システムにおける、遅延処理部６００の構成を示した図である。遅延処理部６００は、入力されたセンサデータ２０１ａを遅延させるためのデジタル遅延回路７０１と車両データ１０９ｂ・エラーフラグ１０９ａを遅延させるためのデジタル遅延回路７０２と、デジタル遅延回路７０１とデジタル遅延回路７０２それぞれの遅延時間データを設定する遅延設定部７０３とを備えて構成される。

【0067】

遅延設定部７０３は、あらかじめ設定された遅延時間データ８ｆに従って遅延時間データを設定する。ここで、遅延時間データ８ｆは既知のノイズ源を設ける条件で、本実施例のノイズ監視システムを試行して得られる遅延時間であり、入出力部１０５から入力されまた、図１０に示す遅延処理部６００は等しい長さの配線を有するセンサ１０２を使用する場合に適用するが、車両の各部署に配置するセンサ１０２から検出部１０３１まで異なる長さの配線を使う場合は、図１１に示すように、センサ１０２ごとにそれぞれの配線遅延時間を設定できる複数デジタル遅延回路７０１を有する構成となる。

【0068】

以上のことから、本実施例に拠れば、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システムを提供することができる。また、センサ配線長が異なる場合、配線遅延を補正し、配線遅延によるノイズ検出精度の低下を回避できる。

【実施例3】

【0069】

以下に、本発明の実施例３である処理部１０４１を備えたノイズ監視システムについて図１２を用いて説明する。本実施例では、処理プロセスの順番や種類を自由に選択可能とする形態を説明する。本実施例の形態によるノイズ監視システムは、実施例１で説明した図１および図２の構成を基本とし、処理部104の他のバリエーションを有する。

【0070】

図１２は、本実施例によるノイズ監視システムにおける処理部１０４１の構成を示した図である。処理部１０４１は保存用記録部２０５から出力された誤動作発生時の記録データ１０４ａを時間差比較する位相検出部４０２１と、時間差を比較後の処理データ９０１ａの振幅を比較するピーク検出部４０１１と、ノイズ分布情報解析部４０４１と、ノイズ分布情報解析部４０４にセンサの位置情報を提供するセンサ位置情報管理部４０３を備えている。

【0071】

この構成は、実施例１と比較すると、ピーク検出部４０１１と位相検出部４０２１の順番を逆にする。ノイズの発生源および伝播経路を特定するためには、ノイズ強度と発生時刻をそれぞれ比較するピーク検出部４０１１と位相検出部４０２１が必要となるが、その比較順番は拘らない。実施例１と３の他、ピーク検出部と位相検出部を一つのブロックに収めても良い。

【0072】

以上のことから、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システムを提供することができる。また、記録データ１０４aを処理部１０４で処理する場合、ピーク検出、位相検出およびノイズ分布情報解析の処理順番は限定されるものではなく、全てユーザが自由に選択できる。さらに、前記の３つの処理を１つのチップに格納することにより処理部の部品数や専有面積を低減することができる。

【実施例4】

【0073】

以下に、本発明の実施例４であるノイズ監視システムについて図１３と図１４を用いて説明する。本実施例では、ノイズ監視システムの小型化を実現する形態を説明する。
本実施例によるシステムは、実施例１で説明した図１および図２の構成を基本とし、センサ１０２および検出部１０３のバリエーションの構成を有するシステムである。

【0074】

図１３は、本実施例によるノイズ監視システム１０１１の全体構成を示した図である。図１１に示すように、センサ１００２はアンテナ１０６のみを有する。

【0075】

図１４は、本実施例によるノイズ監視システム１０１１における、検出部１００３の構成を示した図である。実施例１では個々のセンサ１０２に備えていた増幅部１０７を、本実施例では検出部１００３の側に増幅部１１１１として備える構成とした。ここで、検出部１００３に入力されるセンサデータ１０２ａは増幅部１１１１にて増幅され、その後、実施例１と同様にＡＤ変換をする。

【0076】

以上のことから、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能ノイズ監視システムを提供することができる。また、センサはアンテナのみを含めるため、センサの小型化を実現できる。また、増幅部は複数ではなく、一つにまとめるので、チップ体積も減らす可能である。

【実施例5】

【0077】

以下に、本発明の実施例５であるノイズ監視システムについて図１５と図１６を用いて説明する。本実施例では、システムにおける配線数の増加を考慮し、配線コストの増加や配線遅延のばらつきを低減する形態を説明する。本実施例によるシステムは、実施例１で説明した図１および図２の構成を基本とし、車両システム制御部１１１０の状態監視部１０９１からエラーフラグ１０９１ａと車両データ１０９ｂを無線方式で取得することを特徴とするシステムである。

【0078】

図１５は、本実施例によるノイズ監視システムの全体構成を示した図である。本構成では、ノイズ計測用の単一のセンサ１０２と無線方式で車両システム制御部１１１０と連動する検出部1２０２を有するスタンドアロン型ノイズモニタ1２０１を備えたことを特徴とする。

【0079】

図１６は本実施例によるノイズ監視システムにおける、検出部１２０２を示した図である。実施例１で説明した検出部１０３と比較すると、単一のセンサから入力されたセンサデータに応じた単一のＡＤ変換部と一時記録メモリを有することを特徴とする。

【0080】

スタンドアロン型ノイズモニタ１２０１において、無線方式で取得された車両システム制御部１１１の状態監視部１０９１からエラーフラグ１０９１ａと車両データ１０９１ｂを、センサ１０２から入力されたセンサデータ１０２ａをＡＤ変換部２０１１でＡＤ変換したセンサデータ２０１ａとともに一時記録メモリ２０３１へ格納し、エラーフラグ１０９１ａの立ち上がりをトリガとして一時記録メモリ２０３１に格納されたデータからセンサデータ２０３１ａ、車両データ２０３ｂおよびエラーフラグ２０３ｃをバッファ２０４経由して保存用記録部２０５へ書き込む。

【0081】

格納範囲は設定データ８ｅによって決定する。以降、実施例１と同様に、処理部１０４において記録データのうち複数のセンサ１０２間の電磁ノイズの振幅と時間差を比較することによって、電磁ノイズの発生源と伝播経路を解析し、入出力部１０５により外部へ書き出すおよび画像表示する。そこで、記録データ１０４ａおよび設定データ８ｅは無線方式で送信することも良い。

【0082】

以上のことから、ノイズの発生源や伝播経路を分析可能なノイズ監視システムを提供することができる。また、本構成によれば、無線ＬＡＮを利用してエラーフラグ１０９ａと車両データ１０９ｂを取得できるため、配線本数が減り、配線コストの低減が可能となる。

【符号の説明】

【0083】

１０１…ノイズ監視システム １０２…センサ １０３…検出部
１０４…処理部 １０５…入出力部 １０６…アンテナ １０７…増幅部
１０８…受信部 １０９…状態監視部 １１０…制御部 １１１，１１１０…車両システム制御部 １１２…車上センサ １１４…制御ユニット １１５…車体
１１６…画像表示部 ２０１…ＡＤ変換部 ２０３…一時記録メモリ
２０４…バッファ ２０５…保存用記録部 ２０６…記録制御部 ４０１…ピーク検出部 ４０２…位相検出部 ４０３…センサ位置情報管理部 ４０４…ノイズ分布情報解析部 ６００…遅延処理部 ７０１，７０２…デジタル遅延回路
７０３…遅延設定部 １００２…センサ １００３…検出部 １１１１…増幅部
１２０１…スタンドアロン型ノイズモニタ １２０２…検出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】