特開 2024-58907 移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024058907

(43)【公開日】2024-04-30

(54)【発明の名称】移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラム

(51)【国際特許分類】

   B61L 25/02 20060101AFI20240422BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20240422BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240422BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

B61L25/02 Z

G08G1/00 D

B60L3/00 B

B60L15/20 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022166312

(22)【出願日】2022-10-17

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】湯下 篤

(72)【発明者】

【氏名】林 利和

(72)【発明者】

【氏名】若狭 強志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 幹人

(72)【発明者】

【氏名】池見 健

【テーマコード（参考）】

5H125

5H161

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H125AA05

5H125BA00

5H125EE02

5H125EE03

5H125EE06

5H125EE07

5H125EE51

5H125EE55

5H125EE57

5H125FF01

5H161AA01

5H161BB02

5H161BB20

5H161DD07

5H161DD21

5H161FF07

5H181AA01

5H181AA20

5H181AA25

5H181AA27

5H181BB04

5H181BB17

5H181BB20

5H181CC04

5H181FF04

5H181FF10

(57)【要約】

【課題】的確に移動体の移動経路や移動体の異常を検出することができる移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラムを提供すること。
【解決手段】本開示に係る移動体の状態監視装置は、磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視装置であって、磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータの高速ロータの位相角とを取得する位相角取得部と、入力動力を基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する位相角取得部が取得した低速ロータと高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する異常判定部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、前記移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視装置であって、
前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、前記磁気ギアドモータの高速ロータの位相角とを取得する位相角取得部と、
入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記位相角取得部が取得した前記低速ロータと前記高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する異常判定部と、を備える、
移動体の状態監視装置。

【請求項2】

軸受け温度、磁気ギアドモータの電流、磁気ギアドモータの電圧のうちの少なくとも一つを含む状態情報を取得する状態情報取得部と、
前記移動体の乗客数を取得する乗客数取得部と、
前記位相差積分値、前記状態情報、及び前記乗客数に基づいて、前記磁気ギアドモータの性能低下量を推定する性能推定部と、をさらに備える、
請求項１に記載の移動体の状態監視装置。

【請求項3】

前記軸受け温度、磁気ギアドモータの電流、磁気ギアドモータの電圧の情報から性能低下要因を推定する要因推定部と、をさらに備える、
請求項２に記載の移動体の状態監視装置。

【請求項4】

前記移動体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位相差積分値が異常と判定したときの前記位置情報に基づいて、移動体の移動経路の異常箇所を特定する異常箇所特定部と、をさらに備える、
請求項２に記載の移動体の状態監視装置。

【請求項5】

前記位相角取得部は、前記移動体に設けられる複数の磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータの高速ロータの位相角を取得し、
前記異常判定部は、複数の磁気ギアドモータの前記位相差積分値に基づいて、前記移動体の異常部位を判定する、
請求項１に記載の移動体の状態監視装置。

【請求項6】

磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視方法であって、
前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、
入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記取得するステップにおいて取得した前記低速ロータと前記高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、を含む、
移動体の状態監視方法。

【請求項7】

磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視プログラムであって、
前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、
入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記取得するステップにおいて取得した前記低速ロータと前記高速ロータのの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、
をコンピュータに実行させる移動体の状態監視プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

保守点検業務の効率化や、予見可能性を上げるために移動体の移動経路や移動体の状態を監視する技術が求められている。保守点検業務の効率化や、予見可能性を上げることができれば、異常が発生する前に保守サービスを提供することができる。例えば、鉄道車両が通る軌道や、鉄道車両の状態監視を行う技術が知られている。下記の特許文献１では、カメラの撮像データの画像処理に基づいた変位情報や加速度情報を用いて軌道の状態監視を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２４５５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の鉄道車両の走行状態特定システムは、車輪速センサや画像処理装置などのセンサやシステムが必要であるが、同センサやシステムが故障した場合は状態監視ができなくなる。そのため、的確に移動体の移動経路や移動体の異常を検出することができる移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る移動体の状態監視装置は、磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、前記移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視装置であって、前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、前記磁気ギアドモータの高速ロータの位相角とを取得する位相角取得部と、入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記位相角取得部が取得した前記低速ロータと前記高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する異常判定部と、を備える。

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る移動体の状態監視方法は、磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視方法であって、前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記取得部が取得した前記低速ロータと前記高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、を含む。

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る移動体の状態監視プログラムは、磁気ギアドモータを含む移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体の状態監視プログラムであって、前記磁気ギアドモータの低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、入力動力を基準として推定された前記低速ロータと前記高速ロータの位相差に対する前記取得部が取得した前記低速ロータと前記高速ロータの位相差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体の移動経路、前記磁気ギアドモータ、移動体のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、的確に移動体の移動経路や移動体の異常を検出することができる移動体の状態監視装置、移動体の状態監視方法、及び移動体の状態監視プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示に係る移動体の状態監視システムの構成例を示す図である。

【図2】図２は、本開示に係る移動体の状態監視装置の構成例を示す図である。

【図3】図３は、本開示に係る状態情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【図4】図４は、本開示に係る位相情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【図5】図５は、本開示に係る位置情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【図6】図６は、本開示に係る低速ロータ位相角の推測値と計測値の第一の例を示す図である。

【図7】図７は、本開示に係る低速ロータ位相角の推測値と計測値の第二の例を示す図である。

【図8】図８は、本開示に係る異常判定部の処理の一例を模式的に示す図である。

【図9】図９は、本開示に係る性能推定部の処理の一例を模式的に示す図である。

【図10】図１０は、本開示に係る異常箇所特定部の処理の一例を模式的に示す図である。

【図11】図１１は、本開示に係る移動体の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本開示が限定されるものではない。

【0011】

（移動体の状態監視システムの構成）
図１は、本開示に係る移動体の状態監視システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本開示に係る移動体の状態監視システム１は、状態監視装置１００と、移動体２００と、ネットワークＮを備える。

【0012】

状態監視装置１００は、移動体２００とネットワークＮを介して接続され、移動体２００の状態を監視する情報処理装置である。状態監視装置１００は、例えば、移動体２００を監視して、移動体２００に対して指令を発する中央制御室に設けられる情報処理装置であってよい。

【0013】

移動体２００は、磁気ギアドモータ２４０により駆動されて移動する。磁気ギアドモータ２４０の詳細については後述するが、磁気ギアドモータ２４０は、従来の機械式減速機による減速、及びトルク伝達を磁気力によるトルク伝達に置き換えたものである。移動体２００は、例えば、鉄道車両、自動車、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＡＧＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｗａｙ Ｔｒａｎｓｉｔ）、船舶、ロボットアクチュエータなどであってよい。なお、移動体２００は、複数の磁気ギアドモータ２４０を備えてよい。

【0014】

ネットワークＮは、有線、又は無線により状態監視装置１００と移動体２００を相互に通信可能に接続する。ネットワークＮは、各種の専用の有線回線や、セキュリティ対策が施された無線通信により実現されてよい。

【0015】

このように本開示に係る移動体の状態監視システム１は、移動体２００の状態を監視し、移動体の移動経路、又は移動体の異常を判定する。なお、図１においては、状態監視装置１００が移動体２００とは別の装置として描かれているが、状態監視装置１００と移動体２００が一体として設けられてもよい。

【0016】

（状態監視装置の構成）
図２は、本開示に係る移動体の状態監視装置の構成例を示す図である。図２に示すように、本開示に係る状態監視装置１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０と、を備える。

【0017】

通信部１１０は、状態監視装置１００の内部と外部を相互に通信可能に接続し、状態監視装置１００の内部と外部との間で相互に情報を送受信する。通信部１１０は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）カード、アンテナ等によって実現されてよい。

【0018】

記憶部１２０は、各種の情報を記憶する記憶装置である。記憶部１２０は、主記憶装置と補助記憶装置により実現されてよい。主記憶装置は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）等のような半導体メモリ素子によって実現されてよい。また、補助記憶装置は、例えばハードディスクやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等によって実現されてよい。

【0019】

図２に示すように、記憶部１２０は、状態情報記憶部１２１と、位相情報記憶部１２２と、位置情報記憶部１２３を備える。以下、これらの構成について順を追って説明する。

【0020】

（状態情報記憶部について）
状態情報記憶部１２１は、磁気ギアドモータ２４０の状態に関する情報を記憶する。ここで、図３を用いて、状態情報記憶部１２１が記憶する情報の一例を説明する。図３は、本開示に係る状態情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【0021】

図３に示す例において、状態情報記憶部１２１は、「磁気ギアドモータＩＤ」、「計測日時」、「軸受け温度」、「電圧」、「電流」という項目に係る情報を紐付けて記憶する。

【0022】

「磁気ギアドモータＩＤ」は、磁気ギアドモータ２４０を識別する識別子であり、文字列や番号などによって表される。「計測日時」は、軸受け温度や電圧、電流を計測した日時を示している。「軸受け温度」は、磁気ギアドモータ２４０に接続される軸受けの温度の計測値を示す。「電圧」は、磁気ギアドモータ２４０に供給される電力の電圧値を示す。「電流」は、磁気ギアドモータ２４０に供給される電力の電流値を示す。

【0023】

すなわち、図３においては、磁気ギアドモータＩＤ「ＭＧＭＩＤ＃１」により識別される磁気ギアドモータ２４０について、計測日時「ＴＭ＃１－１」に計測された当該の磁気ギアドモータ２４０に接続される軸受けの軸受け温度が「ＢＴ＃１－１」であり、磁気ギアドモータ２４０に供給される電力の電圧が「ＶＬ＃１－１」であり、磁気ギアドモータ２４０に供給される電力の電流が「ＣＲ＃１－１」であることが示されている。

【0024】

なお、状態情報記憶部１２１に記憶される情報は、「磁気ギアドモータＩＤ」、「計測日時」、「軸受け温度」、「電圧」、「電流」という項目に係る情報に限定されるものではなく、その他の任意の磁気ギアドモータ２４０の状態に関係する情報が記憶されてよい。

【0025】

（位相情報記憶部について）
位相情報記憶部１２２は、磁気ギアドモータ２４０の位相角に関する情報を記憶する。ここで、図４を用いて、位相情報記憶部１２２が記憶する情報の一例を説明する。図４は、本開示に係る位相情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【0026】

図４に示す例において、位相情報記憶部１２２は、「磁気ギアドモータＩＤ」、「計測日時」、「低速ロータ位相角」、「高速ロータ位相角」という項目に係る情報を紐付けて記憶する。

【0027】

「磁気ギアドモータＩＤ」は、磁気ギアドモータ２４０を識別する識別子であり、文字列や番号などによって表される。「計測日時」は、低速ロータの位相角や高速ロータの位相角を計測した日時を示している。「低速ロータ位相角」は、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角を示す。「高速ロータ位相角」は、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角を示す。

【0028】

すなわち、図４においては、磁気ギアドモータＩＤ「ＭＧＭＩＤ＃１」により識別される磁気ギアドモータ２４０について、計測日時「ＴＭ＃１－１」に計測された低速ロータの位相角が「ＰＰＲＰＡ＃１－１」であり、高速ロータの位相角が「ＨＳＲＰＡ＃１－１」であることが示されている。

【0029】

なお、位相情報記憶部１２２に記憶される情報は、「磁気ギアドモータＩＤ」、「計測日時」、「低速ロータ位相角」、「高速ロータ位相角」という項目に係る情報に限定されるものではなく、その他の任意の磁気ギアドモータ２４０の位相角に関係する情報が記憶されてよい。

【0030】

（位置情報記憶部について）
位置情報記憶部１２３は、移動体２００の位置に関する情報を記憶する。ここで、図５を用いて、位置情報記憶部１２３が記憶する情報の一例を説明する。図５は、本開示に係る位置情報記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【0031】

図５に示す例において、位置情報記憶部１２３は、「移動体ＩＤ」、「計測日時」、「位置情報」という項目に係る情報を紐付けて記憶する。

【0032】

「移動体ＩＤ」は、移動体２００を識別する識別子であり、文字列や番号などによって表される。「計測日時」は、位置情報を計測した日時を示している。「位置情報」は、移動体２００の位置情報、すなわち、緯度、及び経度を示す。

【0033】

すなわち、図５においては、移動体ＩＤ「ＩＤ＃１」により識別される移動体２００について、計測日時「ＴＭ＃１－１」に計測された位置情報が「ＬＣ＃１」であることが示されている。

【0034】

なお、位置情報記憶部１２３に記憶される情報は、「移動体ＩＤ」、「計測日時」、「位置情報」という項目に係る情報に限定されるものではなく、その他の任意の移動体２００の位置情報に関係する情報が記憶されてよい。

【0035】

（制御部について）
次に、図２に戻って、制御部１３０について説明する。制御部１３０は、状態監視装置１００を司り、制御するコントローラ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。制御部１３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって、記憶部１２０に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１３０は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の集積回路により実現されてもよい。

【0036】

図２に示すように、制御部１３０は、位相角取得部１３１と、異常判定部１３２と、状態情報取得部１３３と、乗客数取得部１３４と、性能推定部１３５と、要因推定部１３６と、位置情報取得部１３７と、異常箇所特定部１３８と、を備える。制御部１３０は、記憶部１２０からプログラムを読み出して実行することで、これらの構成を実現して、これらの処理を実行する。なお、制御部１３０は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、複数のＣＰＵで、これらの処理を並列に実行してもよい。以下、これらの構成について順に説明する。

【0037】

位相角取得部１３１は、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角とを取得する。すなわち、位相角取得部１３１は、通信部１１０を介して、ネットワークＮに接続された移動体２００の磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角の計測値と、高速ロータの位相角の計測値を取得する。位相角取得部１３１は、低速ロータの位相角の計測値と、高速ロータの位相角の計測値を取得したら、取得した低速ロータの位相角の計測値と、高速ロータの位相角の計測値の情報を、位相情報記憶部１２２に記憶する。なお、位相角取得部１３１は、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角とを取得したら、低速ロータと高速ロータの位相差を算出して、算出した位相差を位相情報記憶部１２２に記憶してもよい。

【0038】

位相角取得部１３１は、移動体２００に設けられる複数の磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角を取得する。すなわち、位相角取得部１３１は、移動体２００が複数の磁気ギアドモータ２４０を備える場合、複数の磁気ギアドモータ２４０ごとに低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角を取得する。位相角取得部１３１は、磁気ギアドモータ２４０ごとに低速ロータの位相角の計測値と、高速ロータの位相角の計測値を取得したら、取得した低速ロータの位相角の計測値と、高速ロータの位相角の計測値の情報を、取得元の磁気ギアドモータ２４０の識別子に紐付けて位相情報記憶部１２２に記憶する。なお、位相角取得部１３１は、複数の磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角とを取得したら、磁気ギアドモータ２４０ごとに低速ロータと高速ロータの位相差を算出して、算出した位相差を位相情報記憶部１２２に記憶してもよい。

【0039】

異常判定部１３２は、入力トルクを基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する位相角取得部１３１が取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する。すなわち、まず、異常判定部１３２は、移動体２００の作動制御部２３２から入力トルクを取得する。そして、異常判定部１３２は、入力トルクと低速ロータと高速ロータの位相差の関係に関するデータ、ないし数式モデルを用いて、入力トルクから低速ロータと高速ロータの位相差を求める。そして、異常判定部１３２は、位相角取得部１３１が取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差を求める。そして、異常判定部１３２は、入力トルクを基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する位相角取得部１３１が取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差との差分（以下、これを位相差と呼ぶ）を時間ごとに求める。そして、異常判定部１３２は、前述の位相差の時間積分値（以下、これを位相差積分値と呼ぶ）を求める。そして、異常判定部１３２は、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する。異常判定部１３２は、例えば、位相差積分値と、移動体２００の移動経路の異常や、磁気ギアドモータ２４０の異常、移動体２００の異常との関係を学習した学習済みモデルを用いて、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定してよい。この場合の学習用のモデルには、例えば、ニューラルネットワークなどを用いてよい。

【0040】

なお、低速ロータの位相角の推測値と、低速ロータの位相角の計測値の例を、図６を用いて説明する。図６は、本開示に係る低速ロータ位相角の推測値と計測値の第一の例を示す図である。図６に示されるグラフの横軸は、時間を示している。図６に示されるグラフの縦軸は、低速ロータ位相角を示している。図６に示すように、低速ロータ位相角の計測値と推測値の差が所定の値以下である場合は、位相差無しとしてよく、それから導かれる結論として異常判定部１３２は、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００の異常無しとしてよい。

【0041】

図７は、本開示に係る低速ロータ位相角の推測値と計測値の第二の例を示す図である。図７に示されるグラフの横軸は、時間を示している。図７に示されるグラフの縦軸は、低速ロータ位相角を示している。図７に示すように、低速ロータ位相角の計測値と推測値の差が所定の値以上に拡大した場合は、位相差ありとしてよく、それから導かれる結論として異常判定部１３２は、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つを異常有りとしてよい。

【0042】

異常判定部１３２は、複数の磁気ギアドモータ２４０の位相差積分値に基づいて、移動体２００の異常部位を判定してもよい。この場合の異常判定部１３２の処理を、図８を用いて説明する。図８は、本開示に係る異常判定部の処理を模式的に示す図である。図８には、移動体２００の一例として鉄道車両ＣＡ，ＣＢ，ＣＣが描かれており、鉄道車両ＣＡ，ＣＢ，ＣＣの車輪ＷＨＡＡ、ＷＨＡＢ、ＷＨＢＡ、ＷＨＢＢ、ＷＨＣＡ、ＷＨＣＢを駆動する磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角の推測値と計測値のグラフＧＡ１，ＧＢ１，ＧＣ１が示されている。図８のグラフＧＢ１に示すように、低速ロータの位相角の推測値と計測値の差が大きい場合は、磁気ギアドモータ２４０に異常が発生している可能性が高い。そのため、このような場合、異常判定部１３２は、複数の磁気ギアドモータ２４０のうち、低速ロータの位相角の推測値と計測値の差が大きい車輪ＷＨＢＡに設けられる磁気ギアドモータ２４０を異常と判定する。

【0043】

状態情報取得部１３３は、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧のうちの少なくとも一つを含む状態情報を取得する。すなわち、状態情報取得部１３３は、通信部１１０を介して、移動体２００が備える記憶部２２０から状態情報を取得する。状態情報取得部１３３は、移動体２００が備える記憶部２２０から状態情報を取得したら、取得した状態情報を、取得元の移動体２００の識別子に紐付けて状態情報記憶部１２１に記憶する。

【0044】

乗客数取得部１３４は、移動体２００の乗客数に関する情報を取得する。すなわち、乗客数取得部１３４は、移動体２００が備える乗客数計測器（例えば、カメラの撮像データを用いた画像認識技術による人数計測）が計測した乗客数に関する情報を、通信部１１０を介して、ネットワークＮを経由して取得する。乗客数取得部１３４は、移動体２００が備える乗客数計測器が計測した乗客数に関する情報を取得したら、取得した乗客数に関する情報を、取得元の移動体２００の識別子に紐付けて記憶部１２０に記憶する。

【0045】

性能推定部１３５は、位相差積分値、状態情報、及び乗客数に基づいて、磁気ギアドモータ２４０の性能低下量を推定する。例えば、性能推定部１３５は、位相差積分値、状態情報、及び乗客数と、磁気ギアドモータ２４０の性能との関係を学習した学習済みモデルを用いて、位相差積分値、状態情報、及び乗客数に基づいて、磁気ギアドモータ２４０の性能低下量を推定してよい。この場合の、学習用のモデルには、例えば、ニューラルネットワークや、重回帰モデル、サポートベクターマシーンなどを用いてよい。

【0046】

図９は、本開示に係る性能推定部の処理を模式的に示す図である。図９に示すように、性能推定部１３５は、位相差積分値、状態情報、及び乗客数に基づいて、磁気ギアドモータ２４０の性能低下量を推定する。図９に示すように、所定の時間間隔ごとに位相差積分値、状態情報、及び乗客数をモデルに入力して、性能低下量を推定することにより、時間経過による磁気ギアドモータ２４０の性能の推移をグラフとして出力してもよい。

【0047】

要因推定部１３６は、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧の情報から性能低下要因を推定する。例えば、性能推定部１３５が推定した軸受け温度による性能低下量、磁気ギアドモータ２４０の電流による性能低下量、磁気ギアドモータ２４０の電圧に性能低下量を比較し、最も性能低下量が大きいパラメータを特定する。そして、要因推定部１３６は、最も性能低下量が大きいパラメータが軸受け温度であった場合は、例えば、軸受け抵抗増が性能低下要因と推定する。また、要因推定部１３６は、最も性能低下量が大きいパラメータが磁気ギアドモータ２４０の電流であった場合は、コイル巻き線の部分短絡と推定する。また、要因推定部１３６は、最も性能低下量が大きいパラメータが磁気ギアドモータ２４０の電圧であった場合は、永久磁石の磁力低下と推定する。なお、要因推定部１３６は、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、及び磁気ギアドモータ２４０の電圧と、磁気ギアドモータ２４０の性能低下要因との関係を学習した学習済みモデルによって性能低下要因を推定してもよい。すなわち、磁気ギアドモータ２４０の運転データを蓄積して、磁気ギアドモータ２４０の性能低下要因ごとのラベルと、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、及び磁気ギアドモータ２４０の電圧との関係を学習させることによって、学習済みモデルを生成してよい。

【0048】

位置情報取得部１３７は、移動体２００の位置情報を取得する。すなわち、位置情報取得部１３７は、通信部１１０を介して、移動体２００が備えるＧＮＳＳ受信部２５０が計測した位置情報を取得する。位置情報取得部１３７は、移動体２００が備えるＧＮＳＳ受信部２５０が計測した位置情報を取得したら、取得した位置情報を、取得元の移動体２００の識別子に紐付けて位置情報記憶部１２３に記憶する。

【0049】

異常箇所特定部１３８は、位相差積分値が異常と判定したときの位置情報に基づいて、移動体２００の移動経路の異常箇所を特定する。異常箇所特定部１３８の処理について、図１０を用いて説明する。図１０は、本開示に係る異常箇所特定部の処理を模式的に示す図である。

【0050】

図１０には、移動体２００の一例として鉄道車両の車輪ＷＨ、及び移動体２００の移動経路の一例として、鉄道車両の軌道ＴＪが描かれている。また、図１０には、軌道ＴＪを鉄道車両のＧＮＳＳ受信部２５０を備えた車輪ＷＨが通過する様子が描かれている。そして、鉄道車両の車輪ＷＨが軌道ＴＪの位置ＬＣＡ，ＬＣＢ、ＬＣＣを通過する際の低速ロータの位相角の推測値と計測値の時間推移のグラフが、それぞれグラフＧＡ２，ＧＢ２，ＧＣ２として描かれている。すなわち、鉄道車両の車輪ＷＨは、軌道ＴＪを位置ＬＣＣ，ＬＣＢ，ＬＣＡの順に通過した際に、位置ＬＣＢを通過した際の低速ロータの位相角の推測値と計測値の差が大きいことが分かる。このような場合、異常判定部１３２は、低速ロータの位相角の推測値と計測値との差が大きい時の位置情報を照合して、軌道ＴＪの位置ＬＣＢを異常箇所として特定する。

【0051】

（移動体の構成）
次に、図６を用いて移動体２００の構成について説明する。図６に示すように、移動体２００は、通信部２１０と、記憶部２２０と、制御部２３０と、磁気ギアドモータ２４０と、ＧＮＳＳ受信部２５０を備える。

【0052】

通信部２１０は、ネットワークＮと有線又は無線で接続され、ネットワークＮを介して、状態監視装置１００との間で各種の情報の送受信を行う。通信部２１０は、例えば、ＮＩＣ等によって実現される。

【0053】

記憶部２２０は、各種の情報を記憶する記憶装置である。記憶部１２０は、主記憶装置と補助記憶装置により実現されてよい。主記憶装置は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のような半導体メモリ素子によって実現されてよい。また、補助記憶装置は、例えばハードディスクやＳＳＤ等によって実現されてよい。

【0054】

制御部２３０は、移動体２００を司り、制御するコントローラである。制御部２３０は、ＣＰＵやＭＰＵ等によって、記憶部２２０に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部２３０は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路により実現されてもよい。

【0055】

図６に示すように、制御部２３０は、検出部２３１と、作動制御部２３２を備える。制御部２３０は、記憶部２２０からプログラムを読み出して実行することで、これらの構成を実現して、これらの処理を実行する。なお、制御部２３０は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、複数のＣＰＵで、これらの処理を並列に実行してもよい。以下、これらの構成について順に説明する。

【0056】

検出部２３１は、磁気ギアドモータ２４０の状態に関する情報を検出する。例えば、検出部２３１は、磁気ギアドモータ２４０に接続される軸受けの軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧のうちの少なくとも一つを含む状態情報を検出する。軸受けの軸受け温度は、熱電対により計測されてよい。また、磁気ギアドモータ２４０の電流は、インバータに流入する電流を例えば、シャント抵抗により計測することにより計測されてよい。また、磁気ギアドモータ２４０の電圧は、インバータの流入前後の電圧を電圧計により計測することにより計測されてよい。検出部２３１は、軸受けの軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧を検出したら、これらの情報を記憶部２２０に記憶する。

【0057】

作動制御部２３２は、磁気ギアドモータ２４０の作動を制御する。磁気ギアドモータ２４０の作動制御の方式は、例えば、ベクトル制御により実現されてよい。ベクトル制御は、回転速度指令が与えられると、計測した回転速度との差分に基づいてトルク電流指令を生成する。各相電流から３相２相変換を行った後に、ロータ回転角を用いて回転座標変換を行うことで、トルク電流と励磁電流を計算する。トルク電流指令とトルク電流の差分に対してＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御演算を行い、電圧指令を生成する。励磁電流についても同様に処理して電圧指令を生成する。生成された電圧指令に対して、ロータ回転角を用いて固定座標変換した後に、空間ベクトル変換を行うことで、各相電圧に変換する。この各相電圧から各相デューティ比を決定する。各相デューティ比と搬送波とのレベルを比較することで、制御信号を生成し、制御信号を駆動回路に出力する。

【0058】

磁気ギアドモータ２４０は、減速機（歯車機構）と、モータが一体化している。磁気ギアドモータ２４０は、低速ロータと、高速ロータと、ステータを備える。ステータは、コイルを備えて、起磁力により高速ロータを回転させる。高速ロータは、例えば、円柱形状のロータの外周に永久磁石を備える。なお、永久磁石は、高速ロータの外周に複数の極対が形成されるように並べられてよい。低速ロータは、電磁鋼板などの磁性体により形成される。低速ロータは、高速ロータの外周を覆うように設けられ、例えば、内周側から外周側に向かって伸びる角柱が円周状に並べて形成される。

【0059】

磁気ギアドモータ２４０は、ステータが備えるコイルに電力を印加することにより、生じる起磁力により、高速ロータを回転させる。高速ロータが回転することにより、低速ロータが減速比にしたがって回転する。磁気ギアドモータ２４０は、機械式減速機を用いることなく、減速された出力を得ることができることから、機械式減速機を構成する歯車などへの潤滑油の供給が不要となる。また、機械式減速機を構成する歯車に対する歯当たり調整が不要となる。また、磁気ギアドモータ２４０は、機械式減速機を用いないことから、機械式減速機を構成する歯車の波面の摩耗・疲労が発生しないなどの多くのメリットが存在する。

【0060】

また、磁気ギアドモータ２４０は、ロータ位置計測器を備えて低速ロータ、及び高速ロータの位相角を検出する。ロータ位置計測器は、例えば、ホールセンサであってよい。ホールセンサは、ホール素子とオペアンプを一つの素子として纏めた集積回路である。ホール素子は、半導体によって形成された磁気反応薄膜固体である。ホール素子に電流を流した状態で、電流に対して直角に磁束が近づくと、ローレンツ力の影響により電流と磁束の直角の方向にホール電圧が発生する。このため、ホールセンサはこの電圧を出力する。なお、ホール素子のホール電圧の出力は小さい為、オペアンプによって増幅する。ロータ位置計測器は、ホール電圧から低速ロータ、及び高速ロータの位相角を検出する。

【0061】

ロータ位置計測器は、レゾルバであってもよい。レゾルバは、トランスの原理を利用した回転角検出器である。レゾルバは、一次コイルを備えたステータと、ロータ位置計測対象と一体に回転し、二次コイルを備えるロータを備える。レゾルバは、ロータ位置計測対象と一体に回転するロータの回転に伴う、ステータの一次コイルのリアクタンス変化により発生する電気信号の変化を用いて、ロータの位相角を検出する。レゾルバは、高い耐環境性を備え、高精度に低速ロータ、及び高速ロータの位相角を検出することが可能である。

【0062】

ＧＮＳＳ受信部２５０は、位置情報を計測する。ＧＮＳＳ受信部１５０は、ＧＮＳＳ受信機を備え、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、欧州のＧａｌｉｌｅｏ衛星、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、中国のＢｅｉＤｏｕ衛星などから送信される電波を受信する。ＧＮＳＳ受信機は、これらの複数のＧＰＳ衛星などから送信される電波を受信し、電波を受信した時刻と、ＧＰＳ衛星などが電波を発信した時刻との差を用いて、ＧＰＳ衛星などからＧＮＳＳ受信機までの距離を算出することによって、位置情報（例えば、緯度、及び経度）を計測する。

【0063】

（構成と効果）
本開示に係る移動体２００の状態監視装置１００の第１の態様は、磁気ギアドモータ２４０を含む移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体２００の状態監視装置１００であって、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角とを取得する位相角取得部１３１と、入力動力を基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する位相角取得部１３１が取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する異常判定部１３２と、を備える。

【0064】

この構成によれば、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角の推測値と、計測値との差分の積分値に基づいて、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定することができる。そのため、的確に移動体２００の移動経路や、移動体２００の異常を検出することができる移動体２００の状態監視装置１００を提供することができる。

【0065】

本開示に係る移動体２００の状態監視装置１００の第２の態様は、第１の態様の状態監視装置において、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧のうちの少なくとも一つを含む状態情報を検出する状態情報取得部１３３と、移動体２００の乗客数に関する情報を取得する乗客数取得部１３４と、位相差積分値、状態情報、及び乗客数に基づいて、磁気ギアドモータ２４０の性能低下量を推定する性能推定部１３５と、をさらに備える。

【0066】

この構成によれば、位相差積分値、状態情報、及び乗客数に基づいて、磁気ギアドモータ２４０の性能低下量を推定することができる。そのため、磁気ギアドモータ２４０に格段の性能低下が生じる異常が発生する前に、磁気ギアドモータ２４０の保守点検を実施することが可能となる。

【0067】

本開示に係る移動体２００の状態監視装置１００の第３の態様は、第１の態様または第２の態様の状態監視装置において、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧の情報から性能低下要因を推定する要因推定部１３６と、をさらに備える。

【0068】

この構成によれば、軸受け温度、磁気ギアドモータ２４０の電流、磁気ギアドモータ２４０の電圧の情報から性能低下要因を推定することができる。そのため、磁気ギアドモータ２４０の保守点検業務において、重点的に点検するべき部位を特定したうえで、保守点検業務を行うことができることから、磁気ギアドモータ２４０の保守点検業務を効率化することができる。

【0069】

本開示に係る移動体２００の状態監視装置１００の第４の態様は、第１の態様から第３の態様のいずれかの状態監視装置において、移動体２００の位置情報を取得する位置情報取得部１３７と、位相差積分値が異常と判定したときの位置情報に基づいて、移動体２００の移動経路の異常箇所を特定する異常箇所特定部１３８と、をさらに備える。

【0070】

この構成によれば、位相差積分値が異常と判定したときの位置情報に基づいて、移動体２００の移動経路の異常箇所を特定することができる。そのため、移動体２００の移動経路の保守点検業務において、重点的に点検するべき箇所を特定したうえで、保守点検業務を行うことができることから、移動体２００の移動経路の保守点検業務を効率化することが可能となる。

【0071】

本開示に係る移動体２００の状態監視装置１００の第５の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれかの状態監視装置において、位相角取得部１３１は、移動体２００に設けられる複数の磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、磁気ギアドモータ２４０の高速ロータの位相角を取得し、異常判定部１３２は、複数の磁気ギアドモータ２４０の位相差積分値に基づいて、移動体２００の異常部位を判定する。

【0072】

この構成によれば、複数の磁気ギアドモータ２４０のうち、位相差積分値が異常と判定された磁気ギアドモータ２４０を特定することにより、移動体２００の異常部位を特定することができる。そのため、移動体２００の保守点検業務において、重点的に点検するべき部位を特定したうえで、保守点検業務を行うことができることから、移動体２００の保守点検業務を効率化することができる。

【0073】

本開示に係る移動体２００の状態監視方法は、磁気ギアドモータ２４０を含む移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体２００の状態監視方法であって、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、入力動力を基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する取得するステップにおいて取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、を含む。

【0074】

この構成によれば、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角の推測値と、計測値との差分の積分値に基づいて、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定することができる。そのため、的確に移動体２００の移動経路や、移動体２００の異常を検出することができる移動体２００の状態監視方法を提供することができる。

【0075】

本開示に係る移動体２００の状態監視プログラムは、磁気ギアドモータ２４０を含む移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定する移動体２００の状態監視プログラムであって、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角とを取得するステップと、入力動力を基準として推定された低速ロータと高速ロータの位相差に対する取得するステップにおいて取得した低速ロータの位相角と高速ロータの位相角の差との差分の積分値を示す位相差積分値に基づいて移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定するステップと、をコンピュータに実行させる。

【0076】

この構成によれば、磁気ギアドモータ２４０の低速ロータの位相角と、高速ロータの位相角の推測値と、計測値との差分の積分値に基づいて、移動体２００の移動経路、磁気ギアドモータ２４０、移動体２００のうちの少なくとも一つの異常を判定することができる。そのため、的確に移動体２００の移動経路や、移動体２００の異常を検出することができる移動体２００の状態監視プログラムを提供することができる。

【0077】

以上、本開示に係る実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0078】

１ 状態監視システム
１００ 状態監視装置
１１０ 通信部
１２０ 記憶部
１３０ 制御部
１３１ 位相角取得部
１３２ 異常判定部
１３３ 状態情報取得部
１３４ 乗客数取得部
１３５ 性能推定部
１３６ 要因推定部
１３７ 位置情報取得部
１３８ 異常箇所特定部
２００ 移動体
２１０ 通信部
２２０ 記憶部
２３０ 制御部
２３１ 検出部
２３２ 作動制御部
２４０ 磁気ギアドモータ
２５０ ＧＮＳＳ受信部
Ｎ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】