JP7445406B2

JP7445406B2 - 監視装置、監視方法及びプログラム

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Publication number: JP7445406B2
Application number: JP2019191949A
Authority: JP
Inventors: 章央川内; 浩幸河野; 浩二内田; 光明星
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: US20220379901A1; WO2021079583A1; JP2021067521A

Description

本開示は、監視装置、監視方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、車両の加速度等に基づき車両の異常状態の有無を判断する監視装置が開示されている。特許文献１に記載されている監視装置は、各車両に設置されている加速度センサが出力したセンサ信号に対して所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタを適用した後、さらに窓フィルタを適用して固定の時間幅で二乗平均平方根値を求め、求めた車両毎の二乗平均平方根値を相対的に比較することで、異常状態（車両の脱線、車両又はインフラの不具合、蛇行動等）の有無を判断する。特許文献１に記載されている構成によれば、車両が走行するインフラ状態（軌道状態、地盤、気候等）や走行速度等に応じて細分化した閾値条件を用いずに、異常状態を検知することができる。

また、非特許文献１は、ＩＳＯ（国際標準化機構）２６３１－１：１９９７、「ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｓｈｏｃｋＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏｗｈｏｌｅ－ｂｏｄｙｖｉｂｒａｔｉｏｎＰａｒｔ１：Ｇｅｎｅｒａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ」を翻訳し、技術的内容及び規格票の様式を変更することなく作成した日本産業規格であり、周期的、不規則的又は過渡的な全身振動の測定方法について規定する。また、非特許文献１は、人体暴露が許容できるか否かの判定につながる主要なファクタを示す。非特許文献１では、１／３オクターブバンド毎に規定された補正係数を用いて周波数補正された補正加速度実効値が評価対象とされる。

特許第６４７６２８７号公報

ＪＩＳ（日本産業規格）Ｂ７７６０－２：２００４、「全身振動―第２部：測定方法及び評価に関する基本的要求」、２００４年０３月２０日制定

特許文献１に記載されている監視装置では、１つのバンドパスフィルタを用いて周波数補正された加速度に基づき車両の状態監視が行われるので、車両に乗車している人に対して異常な振動が発生しているか否かを判断するのには適切ではない場合があるという課題がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、車両に乗車している人に対して異常な振動が発生しているか否かを適切に判断することができる監視装置、監視方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る監視装置は、軌道に沿って走行する車両の加速度データを取得する加速度取得部と、前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得する加速度実効値取得部と、前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出する補正加速度算出部と、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する異常検出部と、を備える。

本開示に係る監視方法は、軌道に沿って走行する車両の加速度データを取得するステップと、前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得するステップと、前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出するステップと、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出するステップと、を有する。

本開示に係るプログラムは、軌道に沿って走行する車両の加速度データを取得するステップと、前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得するステップと、前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出するステップと、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出するステップと、をコンピュータに実行させる。

本開示の監視装置、監視方法及びプログラムによれば、車両に乗車している人に対して異常な振動が発生しているか否かを適切に判断することができる。

本開示の実施形態に係る監視装置の構成例を模式的に示す側面図である。図１に示す監視装置１３の構成例を示すブロック図である。図１に示す監視装置１３の動作例を示すフローチャートである。図１に示す監視装置１３の動作例を説明するための模式図である。図１に示す監視装置１３の動作例を説明するための模式図である。非特許文献１に記載されている基本補正係数を示す図である。非特許文献１に記載されている基本補正係数を示す図である。少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

＜第一実施形態＞
（監視装置の構成）
以下、本開示の実施形態に係る監視装置について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一又は対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。図１は、本開示の第一実施形態に係る監視装置１３の構成例を模式的に示す側面図である。図２は、図１に示す監視装置１３が有する機能的構成要素の構成例を示すブロック図である。図１に示す構成例において監視装置１３は、軌道２に沿って走行する車両１に搭載されている。ただし、監視装置１３が有する構成の一部又は全部は、車両１外に設けられていてもよい。本実施形態において、車両１は、自動運転によって専用の軌道２上の図示していない案内軌条に沿ってゴムタイヤ１１及び１２で走行するゴムタイヤ式新交通システム（ＡＧＴ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｗａｙＴｒａｎｓｉｔ））用の車両である。ただし、監視装置１３は、これに限定されず、自動運転又は有人運転で乗客や貨物を輸送する車一般に適用することができる。また、車両１は、複数の車両１が連結されている列車であってもよい。その場合、監視装置１３は、例えば、２以上の車両１に搭載されている複数の加速度センサで検知された加速度を監視することができる。

車両１は、床１５と、床１５に設置されている座席１６を備える。また、車両１は、速度・位置センサ１４と、加速度センサ１７と、加速度センサ１８を備える。

速度・位置センサ１４は、例えば、軌道２上の所定の位置に設置されている信号送信機２１が送信した所定の信号を受信したり、タイヤ１１の回転速度を検知したりすることで、車両１の位置と速度を検知する。速度・位置センサ１４は、検知した位置と速度を示す信号を監視装置１３に出力する。なお、速度・位置センサ１４は、例えば、衛星測位システムを利用して位置や速度を検知したり、軌道２又は周囲を撮影した映像を用いて位置や速度を検知したりするものであってもよい。

加速度センサ１７は、座席１６の着座面１６ａに生じる加速度（図１に示すｘｙｚ軸方向の３軸加速度）を検知して、検知した加速度を示す信号を監視装置１３へ出力する。加速度センサ１８は、床１５に生じる加速度（図１に示すｘｙｚ軸方向の３軸加速度）を検知して、検知した加速度を示す信号を監視装置１３へ出力する。

なお、加速度センサの個数や設置位置や検知方向に限定はなく、例えば、１軸の加速度センサを用いたり、加速度センサの個数を１個または３個以上としたり、床１５の複数個所に設置したり、座席１６の背もたれ等に設定したりしてもよい。また、加速度センサは、並進的又は直進的な加速度に限らず、回転振動を検知するものを含んでいてもよい。

また、人Ｐ１は、座席１６に着席した状態で（すなわち座位で）車両１に乗車している。人Ｐ２は、床１５に立った状態で（すなわち立位で）車両１に乗車している。

次に、図２を参照して、図１に示す監視装置１３が有する機能的構成要素について説明する。図１に示す監視装置１３は、内部に図示していないコンピュータとそのコンピュータの入出力装置、通信装置、電源装置等の周辺装置とを有し、そのコンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアと、そのコンピュータ及び周辺装置からなるハードウェアとの組み合わせで構成される、図２に示す機能的構成要素を有する。図２に示す監視装置１３は、機能的構成要素として、加速度取得部３１、加速度実効値取得部３２、補正加速度算出部３３、異常検出部３４、及び記憶部３５を有する。また、記憶部３５は、補正係数テーブル３６と、速度範囲テーブル３７と、補正加速度３８と、加速度３９等を記憶する。

加速度取得部３１は、軌道２に沿って走行する車両１に搭載された加速度センサ１７及び１８からの加速度データ（加速度の瞬時値）を所定の周期で繰り返し取得する。本実施形態において、加速度取得部３１は、加速度センサ１７及び１８から３軸成分の加速度データ（加速度の時刻暦データ）を取得する。加速度取得部３１は、例えば、図４に示すように、加速度センサ１７又は１８が検知した加速度ａ（ｔ）の３軸成分の瞬時値ａ_ｘ（ｔ）、ａ_ｙ（ｔ）、及びａ_ｚ（ｔ）を取得する。図４は、図１に示す監視装置１３の動作例を説明するための模式図である。加速度取得部３１は、例えば、駅間毎あるいは予め決めた区間毎に、加速度センサ１７及び１８から所定の周期で繰り返し取得した加速度の時刻暦データを、加速度３９として記憶部３５に記憶する。ここで区間とは、軌道２を距離、位置等に基づいて分割した部分である。
なお、本実施形態において、「加速度データ」とは、車両１に搭載された加速度センサ１７及び１８から直接計測されたデータそのものであるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限られない。他の実施形態においては、「加速度データ」は、変位計もしくは速度計による計測値から微分や２階微分によって算出されたデータであってもよい。

加速度実効値取得部３２は、加速度取得部３１が取得した加速度データに対し、例えば複数の１／３オクターブバンド毎等の複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得する。本実施形態において加速度実効値取得部３２は、例えば、加速度取得部３１が取得した３軸成分の加速度データに対し、定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値（図４に示すａ_ｘｉ、ａ_ｙｉ、及びａ_ｚｉ）を３軸成分毎に取得する。ここで、図４に示すａ_ｘｉ、ａ_ｙｉ、及びａ_ｚｉは、図６に示すｉ番目の１／３オクターブバンドのｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の加速度実効値である。周波数分析は、分析の際に用いるバンドパスフィルタの帯域幅の構成の仕方によって定比帯域幅分析と定周波数幅分析に分類することができる。本実施形態では加速度実効値取得部３２において定比帯域幅分析を用いている。加速度実効値取得部３２における定比帯域幅分析では、例えば１／１オクターブバンド、１／３オクターブバンド、１／Ｎオクターブバンド（Ｎは自然数）等の定比帯域幅毎の複数のバンドパスフィルタを用いることができる。定比帯域幅分析は、例えば、感覚量評価を行うための周波数分析に用いることができる。加速度実効値取得部３２では、１／１オクターブ、１／３オクターブ等の規格に従った複数のバンドパスフィルタを通して各バンドの加速度が計測（算出）される。本実施形態において加速度実効値取得部３２は、例えば、図６及び図７に示すように０．０２～４００Ｈｚの周波数帯域を定比分割した４４個の周波数バンド（１／３オクターブバンド）毎に加速度実効値を取得する。図６及び図７は、非特許文献１に記載されている基本補正係数を示す図である。図６は非特許文献１の「表３」の内容の一部を示し、図７は非特許文献１の「図２」の内容（ただし、横軸の対数目盛を一部変更している）を示す。図６において周波数バンド番号ｉは、ＩＥＣ（国際電気標準会議）６１２６０によるバンド番号である。

補正加速度算出部３３は、各１／３オクターブバンド（各定比帯域幅）の各加速度実効値（ａ_ｘｉ、ａ_ｙｉ、及びａ_ｚｉ）と、各１／３オクターブバンド（各定比帯域幅）に対応して予め定められた各補正係数（Ｗ_ｉ）とに基づいて、下式（９）を用いて、オーバーオールの補正加速度実効値を成分毎に（ｘ、ｙ及びｚ成分毎に）算出する。補正加速度算出部３３は、例えば、図４に示すａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚを算出する。

式（９）は、非特許文献１に規定されている式（９）と同一である。ａ_ｗは、補正加速度実効値（ｍ／ｓ^２）であり、ｘ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ｙ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｙ、及びｚ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｚや、回転振動の補正加速度実効値に対応する方向（並進方向又は回転方向）を限定しない数式である。ａ_ｉはｉ番目の１／３オクターブバンドの加速度実効値である。加速度実効値ａ_ｉはｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の加速度実効値ａ_ｘｉ、ａ_ｙｉ、及びａ_ｚｉに対応する。Ｗ_ｉは例えば図６に示す１／３オクターブのｉ番目の補正係数である。例えば、補正係数Ｗ_ｉは、図６に示す補正係数Ｗ_ｋ、補正係数Ｗ_ｄ、及び補正係数Ｗ_ｆに対応する。図６に示す補正係数Ｗ_ｋは、健康、快適性及び振動知覚に関する基本補正係数であり、立位及び座位におけるｚ軸方向（及び仰臥位状態での鉛直方向）に対する補正係数である。補正係数Ｗ_ｄは、健康、快適性及び振動知覚に関する基本補正係数であり、立位及び座位におけるｘ軸方向及びｙ軸方向（並びに仰臥位状態での水平方向）に対する補正係数である。補正係数Ｗ_ｆは、乗物酔いに関する基本補正係数であり、立位及び座位におけるｚ軸方向に対する補正係数である。なお、非特許文献１において、健康、快適性及び振動知覚に関する評価対象の周波数範囲は０．５Ｈｚ～８０Ｈｚであり、乗物酔いに関する評価対象の周波数範囲は０．１Ｈｚ～０．５Ｈｚである。

また、補正加速度算出部３３は、３軸成分毎の各１／３オクターブバンド（各定比帯域幅）の各加速度実効値と、各１／３オクターブバンド（各定比帯域幅）に対応して予め定められた各補正係数と、３軸毎の方向倍率とに基づいて、下式（１０）を用いて、補正加速度実効値を３軸成分の合成値として算出する。

式（１０）は、非特許文献１に規定されている式（１０）と同一である。ａ_ｖは、補正加速度実効値の３軸成分の合成値（合成補正値ともいう）である。ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、及びｋ_ｚは、ｘ、ｙ及びｚ軸方向の方向倍率（無次元倍率）である。例えば、健康については、座位の場合、補正係数Ｗ_ｄのｘ軸方向の方向倍率ｋ_ｘが１．４、補正係数Ｗ_ｄのｙ軸方向の方向倍率ｋ_ｙが１．４、補正係数Ｗ_ｋのｚ軸方向の方向倍率ｋ_ｚが１である。また、例えば、快適性については、座位の場合と立位の場合で、補正係数Ｗ_ｄのｘ軸方向の方向倍率ｋ_ｘが１、補正係数Ｗ_ｄのｙ軸方向の方向倍率ｋ_ｙが１、補正係数Ｗ_ｋのｚ軸方向の方向倍率ｋ_ｚが１である。また、例えば、振動知覚については、ｘ軸方向の方向倍率ｋ_ｘが１、ｙ軸方向の方向倍率ｋ_ｙが１、ｚ軸方向の方向倍率ｋ_ｚが１である。

なお、本実施形態において、補正加速度実効値（補正加速度ともいう。）は、補正加速度実効値ａ_ｗ（補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚ）と合成補正値ａ_ｖを含むものとする。

異常検出部３４は、補正加速度算出部３３が算出した補正加速度実効値の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出する。異常検出部３４は、補正加速度実効値の３軸成分の合成値（合成補正値）の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出する。あるいは、異常検出部３４は、補正加速度実効値の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を３軸成分毎に検出する。異常検出部３４は、例えば、補正加速度実効値が所定の閾値を超えた場合に、異常が発生したと判断することができる。閾値は、正常な場合の値と異常な場合とを相対的に区別することができる値とすることができ、例えば、異常がない場合に計測された加速度の実績値（最大値等）や、設計上の計算値等に、一定のマージンを加えた値等にすることができる。

また、軌道２が複数の区間に分けられている場合、異常検出部３４は、区間毎に、補正加速度の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出することができる。また、異常検出部３４は、車両１の速度が所定の速度範囲内にある場合に取得された加速度データに基づく補正加速度の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出するようにしてもよい。なお、異常検出部３４は、例えば、軌道２上の異なる位置で同一の車両１で複数回異常が検出された場合、車両１に異常があると判断することができる。また、異常検出部３４は、例えば、軌道２上の同一位置で複数回異常が検出された場合、あるいは異なる複数の車両１で軌道２上の同一位置で異常が検出された場合に、軌道２に異常があると判断することができる。

なお、本実施形態において異常状態検出部３４は、異常状態検出部３４での判断に用いる速度、位置等のデータを取得する機能、速度等が異常状態を判断する条件を満たしているか否かを判断する機能等を有しているものとする。

記憶部３５が記憶する補正係数テーブル３６は、図６に示すように、車両に乗っている人の健康、快適性、振動知覚又は乗物酔いの評価に適するように規定された１又は複数種類の複数の補正係数を、１／３オクターブバンド（定比帯域幅）毎に定義するテーブルである。補正係数テーブル３６は、例えば、図６に示す周波数バンドの値を変数とする関数として定義されていてもよいし、補正加速度実効値（補正加速度）を算出する関数に（関数を表すプログラムの一部として）含まれていてもよい。

速度範囲テーブル３７は、軌道２上の位置（区間）と、車両１の通常走行時の速度範囲とを対応づけるテーブルである。

補正加速度３８は、当該車両１又は他の車両１の補正加速度算出部３３が算出した過去の補正加速度実効値の実績値を含むファイル（データ）である。補正加速度実効値の実績値は、例えば、取得日時、取得位置、取得時の速度、取得時の車両１（又は乗客）の重量等に対応づけて、補正加速度３８として記憶部３５に記憶される。なお、取得時の車両１（又は乗客）の重量は、例えば、タイヤ１１及び１２に掛かる荷重（歪み）の計測結果に基づいて算出したり、加減速時の動力源（モータ等）の動特性に基づいて推定したりすることができる。

加速度３９は、加速度センサ１７及び１８が出力した所定時間分の最新の加速度データを含むファイル（データ）である。加速度データは、例えば、取得日時等に対応づけて、補正加３９として記憶部３５に記憶される。

（監視装置の動作例）
次に、図３を参照して、図１及び図２等を参照して説明した監視装置１３の動作例について説明する。図３は、図１及び図２に示す監視装置１３の動作例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、例えば車両１の運行中に駅毎あるいは所定の区間毎に繰り返し実行される。

図３に示す処理が開始されると、図２に示す異常状態検出部３４が、加速度センサ１７及び１８が検知した加速度データの３軸成分の駅間毎あるいは予め決めた区間毎の最新の時刻暦データを記憶部３５（加速度３９）から取得する（ステップＳ１１）。次に、異常状態検出部３４が、速度・位置センサ１４から、位置情報を取得するとともに（ステップＳ１２）、速度情報を取得する（ステップＳ１３）。

次に、異常状態検出部３４は、ステップＳ１２で取得した位置情報に基づき速度範囲テーブル３７を参照し、ステップＳ１３で取得した車両速度が通常範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において異常状態検出部３４が、車両速度が通常範囲内でないと判断した場合、異常状態検出部３４は、図３に示す処理を終了する。

他方、ステップＳ１４において異常状態検出部３４が、車両速度が通常範囲内であると判断した場合、加速度実効値取得部３２と補正加速度算出部３３が１／３オクターブ分析を実行する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、加速度実効値取得部３２は、加速度取得部３１が取得して記憶部３５に記憶し、異常状態検出部３４が記憶部３５から取得した加速度データの加速度データ（時刻暦データ）に対し、複数の１／３オクターブバンド毎のバンドパスフィルタを適用してバンド毎の加速度実効値を取得する。また、ステップＳ１５において、補正加速度算出部３３は、３軸成分毎の各１／３オクターブバンドの各加速度実効値と、各１／３オクターブバンドに対応して予め定められた各補正係数と、３軸毎の方向倍率とに基づいて、式（１０）を用いて、補正加速度実効値を３軸成分の合成値として算出する。あるいは、ステップＳ１５において、補正加速度算出部３３は、各１／３オクターブバンドの各加速度実効値と、各１／３オクターブバンドに対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、式（９）を用いて、オーバーオールの補正加速度実効値を成分毎に（ｘ、ｙ及びｚ成分毎に）算出する。

次に、異常状態検出部３４は、ステップＳ１５で算出された補正加速度実効値を参照し（ステップＳ１６）、補正加速度実効値と所定の閾値とを比較する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において異常状態検出部３４は、ステップＳ１５で算出された合成補正値ａ_ｖと、予め定められた閾値とを、加速度センサ毎に比較する。あるいは、ステップＳ１７において異常状態検出部３４は、ステップＳ１５で算出されたｘ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ｙ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｙ、及びｚ軸方向の補正加速度実効値ａ_ｗｚと、各軸方向に対して予め定められた各閾値とを、加速度センサ毎に比較する。

ステップＳ１７において補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚ及び合成補正値ａ_ｖがすべて各閾値未満であった場合、異常状態検出部３４は、異常がなかったとして、図３に示す処理を終了する。

他方、ステップＳ１７において補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚ又は合成補正値ａ_ｖの少なくとも一つが対応する閾値以上であった場合、異常状態検出部３４は、異常ありとして、異常検知処理を実行する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の異常検知処理は、異常状態検出部３４が異常を検出した場合に実行する処理であり、例えば、異常を検出したことを通知したり、記録したり、異常の内容を分析したりする処理等を含む。例えば、異常を検出したことの通知としては、異常状態検出部３４は、監視装置１３が有するモニタや音響装置を用いて所定の信号を出力したり、監視装置１３の外部の端末等に対して所定の情報を送信したりする。異常を検出したことの記録としては、異常状態検出部３４は、記憶部３５にその旨を記録したり、外部のサーバ等にその旨を記録したりする。

また、異常状態検出部３４が行う異常の内容の分析としては、例えば次のようなものがある。すなわち、異常状態検出部３４は、例えば、複数の車両、編成で同じ区間（位置）で異常と判別される場合は軌道２の異常、１つの車両１でのみ異常と判別される場合は車両１の異常として判別する。また、異常状態検出部３４は、例えば、軌道２が異常と判別された場合、上下方向と左右方向のどちらが異常と判別されるかで、路面が悪いか、ガイドレールが悪いかを判断する。また、異常状態検出部３４は、車両１が異常と判別される場合も、上下方向の場合は例えばタイヤ、空気ばね等に異常があるか、左右方向の場合はガイドレールに押し当てる案内輪が悪い等の判別が可能である。

（第一実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態によれば、車両に搭載された加速度センサを用いて車両構体等の加速度を分析することで、例えば、乗客が不快となる（加速度による乗り心地の悪い）区間や車両がないかを監視することができる。

また、本実施形態では、時刻歴で取得した加速度データについて、例えばＩＳＯ２６３１－１：１９９７（ＪＩＳＢ７７６０－２：２００４）に従って分析し、３軸方向の補正加速度実効値や３軸方向の加速度を合成した合成補正値を算出する。ＩＳＯに従った分析をする際、１／３オクターブバンドごとの加速度値を使用するため、加速度計のノイズ等の影響等による、乗り心地に寄与しない周波数成分の加速度の考慮はされなくなる。ただし、ＩＳＯ２６３１－１：１９９７（ＪＩＳＢ７７６０－２：２００４）でなくても、乗り心地への寄与度の高い低周波数成分の重みを高くし、寄与度の低い高周波数成分の重みを低くするようなフィルタ、補正係数を使って処理してもよい。

分析に用いる加速度について、３軸方向の合成補正値ではなく、方向ごとの補正加速度実効値を分析に利用した場合、軌道２が異常と判別された場合、上下方向と左右方向のどちらが異常と判別されるかで、路面が悪いか、ガイドレールが悪いかを判断できる。車両１が異常と判別される場合も、上下方向の場合は例えばタイヤ、空気ばね等に異常があるか、左右方向の場合はガイドレールに押し当てる案内輪が悪い等の判別が可能である。

また、例えばＡＧＴでは車両１は軌道２を毎回同じ速度で走行する。本実施形態では、異なる運転モードやある閾値以上に平均速度に差があるような走行を行っている場合等、速度の違いによる発生加速度の差の影響を考慮しないために、分析する区間の平均速度が閾値より外れている場合は、加速度の分析は行わない。

以上のように、本実施形態によれば、加速度の時刻歴データに対して乗り心地等への寄与度の高い成分が主となるようなフィルタ処理を行った上で評価することで、乗り心地等の悪化が無いかを適切に監視可能となる。本実施形態によれば、車両に乗車している人に対して異常な振動が発生しているか否かを適切に判断することができる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態の監視装置１３では、異常検出部３４が、オーバーオールの補正加速度実効値（合成補正値ａ_ｖあるいは補正加速度実効値ａ_ｗ（補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚ））に基づいて、異常の有無を検出する。これに対し、第二実施形態の監視装置１３では、異常検出部３４が、特定の周波数（１／３オクターブバンド帯）成分に基づいて、異常の有無を検出する。なお、第一実施形態と第二実施形態の構成と動作については、補正加速度算出部３３と異常検出部３４の一部の動作が異なり、以下、その点について説明する。

第二実施形態において、補正加速度算出部３３は、複数種類の１又は複数の１／３オクターブバンド（定比帯域幅）の各加速度実効値と、各１／３オクターブバンド（定比帯域幅）に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、種類毎に各補正加速度を算出し、異常検出部３４は、種類毎に、各補正加速度の大きさに基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出する。ここで、複数種類の１又は複数の１／３オクターブバンドとは、図４に示すように、例えば、ｚ軸方向の１つのバンド（ｆＡ）（種類Ａとする）、ｘ軸方向とｙ軸方向の各３個のバンド（ｆＢ）（種類Ｂとする）というように、異なる方向や周波数帯域で分類された周波数バンドである。異常検出部３４は、例えば、車両構体の上下振動やピッチング振動数に近いバンド帯のみを評価することで、乗り心地への寄与が高い、車両の空気ばねに異常が発生しているか否かを評価する。

（第二実施形態の作用効果）
第二実施形態によれば、分析パラメータは増えるが、例えば軸方向の分析を行うことで、異常の要因の絞り込むことが可能である。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の監視装置１３では、異常検出部３４が、過去に算出された複数の補正加速度（合成補正値ａ_ｖあるいは補正加速度実効値ａ_ｗｘ、ａ_ｗｙ、及びａ_ｗｚ）を１つのパラメータとする単位空間からのマハラノビスの距離に基づいて、車両１又は軌道２の異常を検出する。なお、第三実施形態と第一及び第二実施形態の構成と動作については、異常検出部３４の一部の動作が異なり、以下、その点について説明する。

車両１において発生する加速度は、例えば車両の速度や重量によって異なるため、速度や乗客重量に応じて異常判断の基準とする閾値を異ならせて設定することが望ましい場合がある。しかし、例えば、乗客重量や速度ごとに加速度の閾値を設定するのは手間がかかる。そこで、第三実施形態では、乗客重量、速度、補正加速度（合成加速度値等）をパラメータとして、例えば、区間ごとにＭＴ法（マハラノビスタグチメソッド）等によりデータを学習し、各データの単位空間からのマハラノビスの距離を所定の閾値と比較することで、異常検出部３４が異常の有無を判断する。図５は、図１に示す監視装置１３の動作例を説明するための模式図であり、乗客重量と速度と補正加速度の分布の例を示す。各軸は乗客重量と速度と補正加速度の正規化値（平均値との差分を標準偏差で除した値）を表す。単位空間は正常時のデータ（基準データ）が占める空間である。この場合、評価対象の計測値の単位空間からのマハラノビスの距離は、原点Ｏからの距離で表すことができる。

学習データは、車両／軌道に異常がないと点検等で明らかになっている場合のみ、正常データとして追加する。異常検出部３４は、新たに取得したデータが、異常（マハラノビス距離が閾値以上）かを判別する。閾値は例えば３～４程度に設定し、それ以上であれば異常とする。また、第二実施形態で述べたある特定のバンドの加速度実効値を用いて、乗客重量、速度、加速度実効値、合成加速度値をパラメータとして適用してもよい。なお、パラメータは、例えば、乗客重量と補正加速度の２つとしたり、速度と補正加速度の２つとしたりしてもよい。

（第三実施形態の作用効果）
第三実施形態によれば、加速度の異常の閾値を設定しなくても、正常データ（これまで取得しているデータ）に比べて差異が大きくないかのみを評価することで、異常の発生有無を判断することができる。

（第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態の作用効果）
第一実施形態、第二実施形態、及び第三実施形態によれば、乗り心地への悪影響がある加速度が発生していないかを監視するために、例えば、走行速度が予め定めた条件を満たすデータのみを用いることで、軌道や車両異常以外の要因による加速度の変動要因を除いて異常判別を行うことができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、異常状態の判断対象を、走行速度が所定範囲内にある場合に限定するのに代えて（あるいはそれに加えて）乗客重量が所定の範囲内にある場合に限定してもよい。

〈コンピュータ構成〉
図８は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の監視装置１３は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。

プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、又は他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、又は上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部又は全部が当該集積回路によって実現されてよい。

ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４又は通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

＜付記＞
各実施形態に記載の監視装置１３は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る監視装置１３は、軌道２に沿って走行する車両１の加速度データを取得する加速度取得部３１と、前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得する加速度実効値取得部３２と、前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出する補正加速度算出部３３と、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両１又は前記軌道２の異常を検出する異常検出部３４と、を備える。

この構成によれば、車両１に乗車している人Ｐ１、Ｐ２に対して異常な振動が発生しているか否かを適切に判断することができる。

（２）第２の態様に係る監視装置１３は、（１）の監視装置１３であって、前記各補正係数が、前記車両１に乗っている人Ｐ１及びＰ２の快適性又は乗物酔いの評価に適するように規定されている。

（３）第３の態様に係る監視装置１３は、（１）又は（２）の監視装置１３であって、前記加速度取得部３１は、前記加速度データを３軸成分毎に取得し、前記加速度実効値取得部３２は、前記３軸成分の加速度データに対し、前記定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の前記加速度実効値を前記３軸成分毎に取得し、前記補正加速度算出部３３は、前記３軸成分毎の前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた前記各補正係数と、前記３軸毎の方向倍率とに基づいて、前記補正加速度を前記３軸成分の合成値として算出する。

この構成によれば、車両１に乗車している人Ｐ１、Ｐ２に対して異常な振動が発生しているか否かを３軸成分の合成値に基づいて適切に判断することができる。

（４）第４の態様に係る監視装置１３は、（１）又は（２）の監視装置１３であって、前記加速度取得部３１は、前記加速度データを３軸成分毎に取得し、前記加速度実効値取得部３２は、前記３軸成分の加速度データに対し、前記定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の前記加速度実効値を前記３軸成分毎に取得し、前記補正加速度算出部３３は、前記３軸成分毎の前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた前記各補正係数とに基づいて、前記補正加速度を前記３軸成分毎に算出し、前記異常検出部３４は、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を前記３軸成分毎に検出する。

この構成によれば、車両１に乗車している人Ｐ１、Ｐ２に対して異常な振動が発生しているか否かを３軸の各成分に基づいて適切に判断することができる。

（５）第５の態様に係る監視装置１３は、（１）～（４）のいずれか監視装置１３であって、前記軌道２が複数の区間に分けられていて、前記異常検出部３４が、前記区間毎に、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する。

（６）第６の態様に係る監視装置１３は、（１）～（５）のいずれか監視装置１３であって、前記異常検出部３４は、前記車両１の速度が所定の速度範囲内にある場合（ステップＳ１４で「通常範囲内」の場合）に取得された前記加速度データに基づく前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両１又は前記軌道２の異常を検出する。

この構成によれば、異常状態の有無の誤検出を避けやすくなる。

（７）第７の態様に係る監視装置１３は、（１）～（６）のいずれか監視装置１３であって、前記補正加速度算出部３３は、複数種類の１又は複数の定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各前記補正係数とに基づいて、前記種類毎に各前記補正加速度を算出し、前記異常検出部３４は、前記種類毎に、各前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する。

この構成によれば、異常状態をより詳細に分析することができる。

（８）第８の態様に係る監視装置１３は、（１）～（７）のいずれか監視装置１３であって、前記異常検出部３４は、過去に算出された複数の前記補正加速度を１つのパラメータとする単位空間からのマハラノビスの距離に基づいて、前記車両１又は前記軌道２の異常を検出する。

この構成によれば、異常状態の有無の判断基準を、手間を掛けずに設定することができる。

１車両
２軌道
１１、１２タイヤ
１３監視装置
１４速度・位置センサ
１５床
１６座席
１７、１８加速度センサ
Ｐ１、Ｐ２人
３１加速度取得部
３２加速度実効値取得部
３３補正加速度算出部
３４異常検出部
３５記憶部
３６補正係数テーブル
３７速度範囲テーブル
３８補正加速度
３９加速度

Claims

軌道に沿って走行する車両の、座席又は床に生じる加速度データを取得する加速度取得部と、
前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得する加速度実効値取得部と、
前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出する補正加速度算出部と、
前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する異常検出部と、
を備え、
前記車両は前記軌道を毎回同じ速度で走行し、
前記異常検出部は、前記車両の速度が所定の速度範囲内にある場合に取得された前記加速度データに基づく前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出し、
前記各補正係数が、前記車両に乗っている人の快適性又は乗物酔いの評価に適するように規定されている監視装置。
前記加速度取得部は、前記加速度データを３軸成分毎に取得し、
前記加速度実効値取得部は、前記３軸成分の加速度データに対し、前記定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の前記加速度実効値を前記３軸成分毎に取得し、
前記補正加速度算出部は、前記３軸成分毎の前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた前記各補正係数と、前記３軸毎の方向倍率とに基づいて、前記補正加速度を前記３軸成分の合成値として算出する
請求項１に記載の監視装置。
前記加速度取得部は、前記加速度データを３軸成分毎に取得し、
前記加速度実効値取得部は、前記３軸成分の加速度データに対し、前記定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の前記加速度実効値を前記３軸成分毎に取得し、
前記補正加速度算出部は、前記３軸成分毎の前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた前記各補正係数とに基づいて、前記補正加速度を前記３軸成分毎に算出し、
前記異常検出部は、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を前記３軸成分毎に検出する
請求項１に記載の監視装置。
前記軌道が複数の区間に分けられていて、
前記異常検出部が、前記区間毎に、前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する
請求項１から３のいずれか１項に記載の監視装置。
前記補正加速度算出部は、複数種類の１又は複数の定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各前記補正係数とに基づいて、前記種類毎に各前記補正加速度を算出し、
前記異常検出部は、前記種類毎に、各前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する
請求項１から４のいずれか１項に記載の監視装置。
前記異常検出部は、過去に算出された複数の前記補正加速度を１つのパラメータとする単位空間からのマハラノビスの距離に基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出する
請求項１から５のいずれか１項に記載の監視装置。
軌道に沿って走行する車両の、座席又は床に生じる加速度データを取得するステップと、
前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得するステップと、
前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出するステップと、
前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出するステップと、
を有し、
前記車両は前記軌道を毎回同じ速度で走行し、
前記異常を検出するステップにおいて、前記車両の速度が所定の速度範囲内にある場合に取得された前記加速度データに基づく前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出し、
前記各補正係数が、前記車両に乗っている人の快適性又は乗物酔いの評価に適するように規定されている監視方法。
軌道に沿って走行する車両の、座席又は床に生じる加速度データを取得するステップと、
前記加速度データに対し、複数の定比帯域幅毎のバンドパスフィルタを適用して得られる複数の加速度実効値を取得するステップと、
前記各定比帯域幅の各加速度実効値と、前記各定比帯域幅に対応して予め定められた各補正係数とに基づいて、補正加速度を算出するステップと、
前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記車両は前記軌道を毎回同じ速度で走行し、
前記異常を検出するステップにおいて、前記車両の速度が所定の速度範囲内にある場合に取得された前記加速度データに基づく前記補正加速度の大きさに基づいて、前記車両又は前記軌道の異常を検出し、
前記各補正係数が、前記車両に乗っている人の快適性又は乗物酔いの評価に適するように規定されているプログラム。