(57)【要約】【課題】  本発明は、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出する異常検出装置および異常検出方法を提供する。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置を提供する。【解決手段】  本発明の異常検出装置は、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧をＡＤ変換する電圧変換装置と、ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置と、電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶する記憶装置と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、パルスが高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析する解析装置と、を有する。【選択図】  図１
2020102938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧をＡＤ変換する電圧変換装置と、
ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置と、
前記電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置と、
前記電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶する記憶装置と、
前記波形信号と前記位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置と前記サージ電圧の発生位置とに基づいて、前記パルスが前記高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析する解析装置と、
を有することを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧をＡＤ変換する電流変換装置と、
ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置と、
前記電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置と、
前記電気鉄道用車両に発生するサージ電流の発生位置を記憶する記憶装置と、
前記波形信号と前記位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置と前記サージ電流の発生位置とに基づいて、前記パルスが前記高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析する解析装置と、
を有することを特徴とする異常検出装置。
【請求項３】
前記解析装置は、前記波形信号と前記位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の周波数の変化位置又はサージ電流の周波数の変化位置とに基づいて、前記パルスが前記高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
同一編成の電気鉄道用車両と電気鉄道用車両との間、または、或る編成の電気鉄道用車両と他の編成の電気鉄道用車両との間を通信する通信装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の異常検出装置を搭載すること特徴とする電気鉄道用車両。
【請求項６】
請求項４に記載の異常検出装置を搭載すること特徴とする電気鉄道用車両。
【請求項７】
電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧を電圧変換装置にてＡＤ変換し、
ＡＤ変換した波形信号を波形分析装置にて分析し、
前記電気鉄道用車両の位置の位置信号を位置検出装置にて作成し、
前記電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶装置に記憶し、
前記波形信号と前記位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置と前記サージ電圧の発生位置とに基づいて、前記パルスが前記高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析装置にて解析する、
ことを特徴とする異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置、異常検出方法および電気鉄道用車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１９６８１９号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、ノイズレベル最大値検出部によって、差分絶対値データのノイズレベル最大値検出区間Ｔｎのノイズレベル最大値Ｖｎを求め、次に、サージ波形ピーク点検出部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの最初の極大点であるピーク点Ｐ１を検出し、次に、サージ波形到達時刻演算部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの始点である点ＰＶ２から４００個目まで逆方向（時間を遡る方向）にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を検出し、そして、サージ波形到達時刻演算部によって、ピーク点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とし、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる故障点標定システムを提供することが記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９６８１９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には、電気鉄道において、地上に設置した送電線に故障が発生した際、その故障点を高精度に標定する故障点標定システムが、記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載される故障点標定システムは、地上に設置した送電線に発生する故障を標定するものであって、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置に関するものではない。
【０００６】
そこで、本発明は、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出する異常検出装置、異常検出方法および電気鉄道用車両を提供する。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置、異常検出方法および電気鉄道用車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の異常検出装置は、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧をＡＤ変換する電圧変換装置と、ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置と、電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶する記憶装置と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、パルスが高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析する解析装置と、を有する。
【０００８】
そして、本発明の異常検出方法は、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧を電圧変換装置にてＡＤ変換し、ＡＤ変換した波形信号を波形分析装置にて分析し、電気鉄道用車両の位置の位置信号を位置検出装置にて作成し、電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶装置に記憶し、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、パルスが高電圧機器の絶縁異常により発生したものか否かを解析装置にて解析する。
【０００９】
そして、本発明の電気鉄道用車両は、本発明の異常検出装置を搭載するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出する異常検出装置、異常検出方法および電気鉄道用車両を提供することができる。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置、異常検出方法および電気鉄道用車両を提供することができる。
【００１１】
なお、上記した以外の課題、構成および効果は、下記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】実施例１における電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置を説明する説明図である。
【図２】交流電圧にパルスとノイズとが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【図３】直流電圧にパルスとノイズとが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【図４】ノイズを取り除いた後の交流電圧にパルスが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【図５】ノイズを取り除いた後の直流電圧にパルスが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【図６】実施例２における電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置を説明する説明図である。
【図７】実施例４における電気鉄道用車両を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１における電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置を説明する説明図である。
【００１５】
定時運行が必須の電気鉄道においては、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器は、十分な信頼性が必要である。この高電圧機器は、集電装置から流入するサージ電圧（瞬間的に定常状態を超えて発生する電圧）により、絶縁性能が劣化（絶縁劣化）しないように、様々に工夫し、信頼性を確保している。
【００１６】
本実施例に記載する異常検出装置および異常検出方法は、特に、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常（絶縁劣化）を検出し、この信頼性を、更に向上させるものである。
【００１７】
まず、電気鉄道用車両に搭載する電気回路は、集電装置１０１、遮断器１０２、交直切替器１０３、主変圧器１０４、コンバータ１０５、インバータ１０６、主電動機１０７、車軸１０８、計測用変圧器１０９、計測用抵抗器１１１を有する。
【００１８】
なお、ここでは、交直両用の電気回路を記載しているが、交流専用の電気回路、または、直流専用の電気回路では、図１に記載する交流専用の電気回路、または、直流専用の電気回路のどちらかが省略される。
【００１９】
交流区間を走行する場合には、交直切替器１０３をＡ側に、直流区間を走行する場合には、交直切替器１０３をＤ側に、切り替え、それぞれ主電動機１０７に、直流電圧、交流電圧を供給する。
【００２０】
架線電圧のモニタのため、交流用として計器用変圧器１０９、直流用として計器用抵抗器１１１が、集電装置１０１に接続される。
【００２１】
遮断器１０２、交直切替器１０３、主変圧器１０４、計器用変圧器１０９、計器用抵抗器１１１は、高電圧機器であり、信頼性が必要である。
【００２２】
本実施例に記載する異常検出装置および異常検出方法は、こうした高電圧機器の絶縁劣化を早期に検出することができ、高電圧機器の絶縁劣化の進行に伴う、電気鉄道用車両の運行の阻害を事前に防止することができる。
【００２３】
このような高電圧機器には、集電装置１０１から流入するサージ電圧により、パルス状の波形（パルス波形）の電圧変化が発生する。一方、絶縁劣化した高電圧機器においても、パルス状の波形（パルス波形）の電圧変化が発生する。計器用変圧器１０９や計器用抵抗器１１０においても、このパルス波形（以後、「パルス」と称する場合がある）を検出することができる。
【００２４】
しかし、サージ電圧により発生するパルス波形と絶縁劣化により発生するパルス波形とは類似したパルス波形を有する。
【００２５】
このため、サージ電圧によるパルス波形と絶縁劣化によるパルス波形とを区別することが難しく、特に、電気鉄道用車両の運行中に、サージ電圧によるパルス波形と絶縁劣化によるパルス波形とを区別し、高電圧機器の絶縁劣化を検出することは難しい。
【００２６】
そこで、本実施例では、サージ電圧によるパルス波形と絶縁劣化によるパルス波形とを区別し、高電圧機器の絶縁劣化を検出する異常検出装置を、電気鉄道用車両に搭載する。
【００２７】
本実施例に記載する異常検出装置は、電圧変換装置２０１、波形分析装置２０２、解析装置２０３、警報装置２０４、記憶装置２０５、位置検出装置２０６、車両位置センサ２０７を有する。
【００２８】
つまり、本実施例に記載する異常検出装置は、計器用変圧器１０９の出力電圧または計器用抵抗器１１１の出力電圧を、ＡＤ（アナログ→デジタル）変換する電圧変換装置２０１と、ＡＤ変換した波形（波形信号）を分析する波形分析装置２０２と、電気鉄道用車両の位置を検出する車両位置センサ２０７と、検出した位置を信号化（電子化）処理し、位置信号を作成する位置検出装置２０６と、分析した波形信号と作成した位置信号と予め記憶されるサージ電圧の発生位置とに基づいて解析し、解析結果を出力する解析装置２０３と、を有する。
【００２９】
そして、記憶装置２０５は、以下の情報を記憶する。つまり、波形分析装置２０２に分析した波形信号、位置検出装置２０６にて作成した位置信号、解析装置２０３にて解析した解析結果を記憶する。
【００３０】
また、警報装置２０４は、解析装置２０３にて解析した解析結果（解析装置２０３の判定結果（絶縁劣化））に基づいて警報（解析結果）を出力する。なお、警報装置２０４は、この解析結果をタイムリーに出力してもよいし、記憶装置２０５に記憶された解析結果を電気鉄道用車両が電気鉄道用車両の基地に到着した際に出力してもよい。
【００３１】
なお、これらの装置は、一部または全部が一体化されていてもよく、同等の機能を有する装置が、別に設置されている場合には、その装置を代用することもできる。
【００３２】
電圧変換装置２０１は、計器用変圧器１０９の出力電圧または計器用抵抗器１１１の出力電圧をＡＤ変換する。
【００３３】
図２は、交流電圧にパルスとノイズとが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【００３４】
図２に記載するように、電圧変換装置２０１に入力される典型的な入力波形が、交流電圧の場合の交流電圧波形を示す。
【００３５】
これは基本となる交流波形３００に、パルス３０１とノイズ３０２とが重畳している。
【００３６】
パルス３０１には、高電圧機器の絶縁劣化により発生するパルスと、電気鉄道用車両の基地における集電装置１０１の昇降による集電装置１０１から、または、饋電（き電）セクションにおける電位差によるアーク等による集電装置１０１から、流入するサージ電圧により発生するパルスと、が含まれる。
【００３７】
また、ノイズ３０２は、電気鉄道用車両に搭載するコンバータ１０５やインバータ１０６が発生するノイズである。
【００３８】
図３は、直流電圧にパルスとノイズとが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【００３９】
図３に記載するように、電圧変換装置２０１に入力される典型的な入力波形が、直流電圧の場合の直流電圧波形を示す。
【００４０】
これは基本となる直流波形３００に、パルス３０１とノイズ３０２とが重畳している。
【００４１】
パルス３０１には、高電圧機器の絶縁劣化により発生するパルスと、電気鉄道用車両の基地における集電装置１０１の昇降による集電装置１０１から、または、饋電（き電）セクションにおける電位差によるアーク等による集電装置１０１から、流入するサージ電圧により発生するパルスと、が含まれる。
【００４２】
また、ノイズ３０２は、電気鉄道用車両に搭載するコンバータ１０５やインバータ１０６が発生するノイズである。
【００４３】
波形分析装置２０２は、電圧変換装置２０１にて、ＡＤ変換された波形信号からノイズ３０２を取り除く。つまり、波形分析装置２０２は、ノイズ３０２を取り除いたパルス３０１の波形信号のみを取り出す装置である。
【００４４】
波形分析装置２０２は、フィルタを使用して、あらかじめわかっているノイズ３０２の周波数のみを取り除いても、コンバータ１０５やインバータ１０６から得られる波形信号と比較してあらかじめ設定したアルゴリズムにより、ノイズ３０２を取り除いてもよい。
【００４５】
ノイズ３０２を取り除くために必要な周波数、ノイズ波形、アルゴリズム等はあらかじめ記憶装置２０５に記憶させておき、通信によりそれらのデータを取り出し、波形分析装置２０２に送信し、分析に使用してもよい。
【００４６】
図４は、ノイズを取り除いた後の交流電圧にパルスが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【００４７】
図４に記載するように、波形分析装置２０２にて、ノイズ３０２が取り除かれた交流電圧波形を示す。
【００４８】
これは基本となる交流波形３００にノイズ３０２が重畳している。
【００４９】
パルス３０１には、高電圧機器の絶縁劣化により発生するパルスと、電気鉄道用車両の基地における集電装置１０１の昇降による集電装置１０１から、または、饋電セクションにおける電位差によるアーク等による集電装置１０１から、流入するサージ電圧により発生するパルスと、が含まれる。
【００５０】
電気鉄道用車両に搭載するコンバータ１０５やインバータ１０６が発生するノイズ３０２は取り除かれている。
【００５１】
図５は、ノイズを取り除いた後の直流電圧にパルスが重畳した典型的な波形を説明する説明図である。
【００５２】
図５に記載するように、波形分析装置２０２にて、ノイズ３０２が取り除かれた直流電圧波形を示す。
【００５３】
これは基本となる直流波形３００にノイズ３０２が重畳している。
【００５４】
パルス３０１には、高電圧機器の絶縁劣化により発生するパルスと、電気鉄道用車両の基地における集電装置１０１の昇降による集電装置１０１から、または、饋電セクションにおける電位差によるアーク等による集電装置１０１から、流入するサージ電圧により発生するパルスと、が含まれる。
【００５５】
電気鉄道用車両に搭載するコンバータ１０５やインバータ１０６が発生するノイズ３０２は取り除かれている。
【００５６】
車両位置センサ２０７は、車軸１０８に取り付けた速度計、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を検出する検出センサ、ＡＴＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｓｔｏｐ）あるいはＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムにおける地上子からの高周波信号を受信する車上子、軌道回路電流を検出する検出回路、あるいはトランスポンダからの高周波信号を受信する受信装置等である。
【００５７】
位置検出装置２０６は、車両位置センサ２０７から入力した位置から、現在の位置を緯度および経度、あるいは線路上にて基準となる地点（例えば、最寄りの駅等）からの距離等を検出し、位置信号を作成する。線路上にて基準となる地点からの距離を検出するためには、必要なデータをあらかじめ記憶装置２０５に記憶させておき、通信によりそれらのデータを取り出し、位置検出装置２０６に送信し、位置信号を作成してもよい。
【００５８】
解析装置２０３は、波形分析装置２０２によってノイズ３０２が取り除かれたパルス３０１の波形信号（図４（交流）または図５（直流））と、位置検出装置２０６により作成された現在位置の情報（位置信号）と、記憶装置２０５に記憶した電気鉄道用車両の基地の位置情報や饋電セクションの位置情報と、を比較する。
【００５９】
つまり、記憶装置２０５は、電気鉄道用車両の基地の位置情報や饋電セクションの位置情報が記憶される。こうした位置では、集電装置１０１の昇降により、または、饋電セクションにおける電位差によるアーク等により、集電装置１０１からサージ電圧が流入し、このサージ電圧によりパルス３０１が発生する。このため、記憶装置２０５は、こうした位置を、サージ電圧の発生位置（パルス３０１の発生位置）として、予め記憶する。
【００６０】
このように、電気鉄道用車両の基地の位置や饋電セクションの位置においては、集電装置１０１から流入するサージ電圧によりパルス３０１が発生するため、電気鉄道用車両の基地の位置情報や饋電セクションの位置情報を入力情報として使用する。
【００６１】
前述したように、パルス３０１には、高電圧機器の絶縁劣化により発生するパルスと、電気鉄道用車両の基地における集電装置１０１の昇降による集電装置１０１から、または、饋電セクションにおける電位差によるアーク等による集電装置１０１から、流入するサージ電圧により発生するパルスと、が含まれる。
【００６２】
絶縁劣化によるパルス３０１の発生は、位置に依存しない。一方、サージ電圧によるパルス３０１の発生は、位置に依存する。つまり、サージ電圧によるパルス３０１は、電気鉄道用車両の基地の位置や饋電セクションの位置にて発生する。
【００６３】
そして、パルス３０１が発生した位置と、あらかじめ記憶装置２０５に記憶された位置（電気鉄道用車両の基地の位置や饋電セクションの位置）と比較し、これら両者の位置が一致する場合は、絶縁劣化により発生するパルス３０１ではないと判定し、これら両者の位置が一致しない場合は、絶縁劣化により発生するパルス３０１ではあると判定することができる。
【００６４】
つまり、本実施例に記載する異常検出装置および異常検出方法は、電圧変換装置２０１にて、入力波形を継続的に入力し、波形分析装置２０２にて、図２（交流）または図３（直流）に示す入力波形から、図４（交流）または図５（直流）に示すノイズ３０２を取り除いた電圧波形を作成し、そして、解析装置２０３にて、位置検出装置２０６から入力した、電気鉄道用車両の位置から、パルス３０１が発生した位置を特定し、そして、この特定された位置（パルス３０１が発生した位置）と、記憶装置２０５にあらかじめ記憶された位置（電気鉄道用車両の基地の位置や饋電セクションの位置：入力情報）と、を比較する。そして、この特定された位置とあらかじめ記憶された位置（入力情報）とが、一致する場合は、このパルス３０１は、絶縁劣化による発生ではないと判定し、この特定された位置とあらかじめ記憶された位置（入力情報）とが、一致しない場合は、このパルス３０１は、絶縁劣化による発生ではあると判定する。
【００６５】
なお、饋電セクションとは、電気鉄道に電力を供給する異なる電力系統を区分するために、架線に設置された絶縁体（空気を含む）である。
【００６６】
また、離線等により偶発的に発生するパルス３０１を考慮する場合、絶縁劣化による発生であると判定されたパルス３０１が、設定した頻度以上（所定の回数以上）に発生していることを、任意のアルゴリズムにより判定して、絶縁劣化が発生しているか否かを判定してもよい。なお、これらの解析には、例えば、機械学習や人工知能による判定を利用することができる。
【００６７】
また、本実施例に記載する異常検出装置は、地上側装置との通信手段を有してもよい。
【００６８】
また、警報装置２０４は、解析装置２０３の判定結果（絶縁劣化）（解析結果）に基づいて、警報を出力する。
【００６９】
警報は、電気鉄道用車両の運転室のモニタへの表示、音声警報、地上側装置への警報（通信）等がある。また、記憶装置２０５に解析結果を記憶し、電気鉄道用車両が電気鉄道用車両の基地に到着した際（電気鉄道用車両の運行が終了した後）に出力してもよい。なお、このような警報の手段は、電気鉄道用車両の仕様書に明記され、周知される。
【００７０】
なお、本実施例では、異常検出装置を、電気鉄道用車両に搭載する場合について記載したが、必ずしも電気鉄道用車両に限定されるものではなく、例えば、架線、軌道、道路等から電力を供給する移動体であれば適用することができる。
【００７１】
つまり、本実施例に記載する異常検出装置は、高電圧機器を有する電気鉄道用車両に搭載するものであり、計器用変圧器１０９または計器用抵抗器１１１にて出力された電圧（つまり、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧）をＡＤ変換する電圧変換装置２０１と、ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置２０２と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置２０６と、電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶する記憶装置２０５と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、このパルスが高電圧機器の絶縁劣化（絶縁異常）により発生したものか否かを解析する解析装置２０３と、を有する。
【００７２】
また、本実施例に記載する異常検出方法は、電気鉄道用車両に搭載される高電圧機器の異常を検出する方法であり、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電圧を電圧変換装置２０１にてＡＤ変換する工程と、ＡＤ変換した波形信号を波形分析装置２０２にて分析する工程と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を位置検出装置２０６にて作成する工程と、電気鉄道用車両に発生するサージ電圧の発生位置を記憶装置２０５に記憶する工程と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、このパルスが高電圧機器の絶縁劣化（絶縁異常）により発生したものか否かを解析装置２０３にて解析する工程と、を有する。
【００７３】
なお、サージ電圧の発生位置は、特定の場所（位置）で発生することが多く、電気鉄道用車両の基地の位置や饋電セクションの位置である。
【００７４】
そして、計器用変圧器１０９または計器用抵抗器１１１により検出した電圧変化と、車両位置センサ２０７により検出した電気鉄道用車両の位置と、に基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の発生位置とに基づいて、このパルスが高電圧機器の絶縁劣化により発生したものか否かを解析する。
【００７５】
また、高電圧機器の絶縁劣化により発生したものと判定されたパルスが頻繁に発生した場合に、高電圧機器の絶縁劣化と判定することもできる。
【００７６】
本実施例によれば、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出することができる。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出することができる。
【実施例２】
【００７７】
図６は、実施例２における電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出する異常検出装置を説明する説明図である。
【００７８】
本実施例に記載する異常検出装置は、電気回路において、集電装置１０１側に設置される電流測定装置４０１または車軸１０８側に設置される電流測定装置４０２が出力する出力電流をＡＤ変換する電流変換装置６０１を有する。
【００７９】
つまり、実施例１に記載する異常検出装置と実施例２に記載する異常検出装置とは、電圧を使用するか電流を使用するかの差異がある。実施例１に記載する異常検出装置が、計器用変圧器１０９または計器用抵抗器１１１が出力する出力電圧を使用して、絶縁劣化を判定するものであるのに対して、実施例２に記載する異常検出装置が、電流測定装置４０１または電流測定装置４０２が出力する出力電流を使用して、高電圧機器の絶縁劣化を判定するものである。
【００８０】
このように、高電圧機器の絶縁劣化は、電流を使用しても、検出することができる。
【００８１】
そして、本実施例では、電流測定装置（４０１、４０２）を、電気回路の集電装置１０１側および車軸１０８側の２箇所に設置しているが、絶縁劣化によるパルスを検出できる箇所であれば、この２箇所に限定されることはない。また、どちらか１箇所でもよい。
【００８２】
また、電流測定装置としては、変流器、抵抗器、磁場センサ等が好ましい。
【００８３】
つまり、本実施例に記載する異常検出装置は、高電圧機器を有する電気鉄道用車両に搭載するものであり、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電流をＡＤ変換する電流変換装置６０１と、ＡＤ変換した波形信号を分析する波形分析装置２０２と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を作成する位置検出装置２０６と、電気鉄道用車両に発生するサージ電流の発生位置を記憶する記憶装置２０５と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電流の発生位置とに基づいて、このパルスが高電圧機器の絶縁劣化（絶縁異常）により発生したものか否かを解析する解析装置２０３と、を有する。
【００８４】
また、本実施例に記載する異常検出方法は、電気鉄道用車両に搭載される高電圧機器の異常を検出する方法であり、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器に流れる電流を電流変換装置２０１にてＡＤ変換する工程と、ＡＤ変換した波形信号を波形分析装置２０２にて分析する工程と、電気鉄道用車両の位置の位置信号を位置検出装置２０６にて作成する工程と、電気鉄道用車両に発生するサージ電流の発生位置を記憶装置２０５に記憶する工程と、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電流の発生位置とに基づいて、このパルスが高電圧機器の絶縁劣化（絶縁異常）により発生したものか否かを解析装置２０３にて解析する工程と、を有する。
【００８５】
本実施例によれば、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出することができる。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を検出することができる。
【実施例３】
【００８６】
本実施例に記載する異常検出装置は、実施例１に記載する異常検出装置および実施例２に記載する異常検出装置と、基本的な構成は、同様である。
【００８７】
実施例１または実施例２では、パルスの電圧変化またはパルスの電流変化に基づいて、絶縁劣化を判定するが、本実施例では、パルスの周波数変化に基づいて、絶縁劣化を判定する。パルスの周波数とは、パルスの電圧変化またはパルスの電流変化が発生する周波数の領域（範囲）を意味する。
【００８８】
つまり、本実施例では、サージ電圧によるパルスの周波数と絶縁劣化によるパルスの周波数との違いやサージ電流によるパルスの周波数と絶縁劣化によるパルスの周波数との違いを使用して、高電圧機器の絶縁劣化を判定する。
【００８９】
さらに、電圧や電流も含めて、総合的に絶縁劣化を判定してもよい。
【００９０】
つまり、本実施例では、解析装置２０３は、波形信号と位置信号とに基づいて、パルスが発生する位置を特定し、特定された位置とサージ電圧の周波数の変化位置又はサージ電流の周波数の変化位置とに基づいて、パルスが高電圧機器の絶縁劣化（絶縁異常）により発生したものか否かを解析する。
【００９１】
本実施例によれば、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を早期に検出することができる。例えば、電気鉄道用車両の運行中に、電気鉄道用車両に搭載する高電圧機器の絶縁異常を高精度に検出することができる。
【実施例４】
【００９２】
図７は、実施例４における電気鉄道用車両を説明する説明図である。
【００９３】
本実施例に記載する電気鉄道車両は、実施例１、実施例２、または実施例３に記載する異常検出装置を搭載するものであり、同一編成の電気鉄道用車両と電気鉄道用車両との間や或る編成の電気鉄道用車両と他の編成の電気鉄道用車両との間を通信する通信装置を有する。
【００９４】
本実施例に記載する電気鉄道車両は、異常検出装置５０２、集電装置１０１、主電動機１０７、高電圧機器５０１、を有する。
【００９５】
なお、異常検出装置５０２は、実施例１、実施例２、または実施例３に記載する異常検出装置であり、電圧変化、電流変化、電圧の周波数変化、または電流の周波数変化に基づいて、高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定する。
【００９６】
さらに、本実施例に記載する電気鉄道車両は、通信装置として、無線アンテナ５０４や通信線５０３を有する。つまり、通信線５０３を使用し、同一編成の電気鉄道用車両と電気鉄道用車両との間を通信し、無線アンテナ５０４を使用し、或る編成の電気鉄道用車両と他の編成の電気鉄道用車両との間を通信する。
【００９７】
通信装置は、異常検出装置５０２にて検出されたサージ電圧やサージ電流によるパルスを送信し、高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定する。
【００９８】
また、本実施例では、通信装置が異常検出装置に設置され、この通信装置は、同一編成の電気鉄道用車両と電気鉄道用車両との間、または、或る編成の電気鉄道用車両と他の編成の電気鉄道用車両との間を通信する。なお、この通信装置は、実施例１、実施例２、または実施例３に記載する異常検出装置に搭載されてもよい。
【００９９】
このように、同一編成の電気鉄道用車両と電気鉄道用車両との間にて、或る編成の電気鉄道用車両と他の編成の電気鉄道用車両との間にて、高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定するための情報を共有することにより、高精度に高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定することができる。
【０１００】
例えば、電気鉄道用車両の基地や饋電セクションにおけるサージ電圧やサージ電流によりパルスが発生するが、電気鉄道用車両の運行（走行）中に、集電装置１０１と架線との離線や架線への着氷によりパルスが発生することもある。
【０１０１】
こうしたあらかじめパルスが発生する位置を予想することができない場合には、同一編成において、同じ位置にて同様のパルスが検出されれば、パルスが発生した原因を、離線や着氷と判定し、絶縁劣化によるパルスから除外することができる。
【０１０２】
また、こうしたあらかじめパルスが発生する位置を予想することができない場合には、他の編成において、同じ位置にて同様のパルスが検出されれば、パルスが発生した原因を、離線や着氷と判定し、絶縁劣化によるパルスから除外することができる。
【０１０３】
これにより、高精度に高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定することができる。
【０１０４】
本実施例に記載する電気鉄道用車両は、同一編成の電気鉄道用車両に搭載する異常検出装置と電気鉄道用車両に搭載する異常検出装置との間にて、有線通信を使用して、検出された電圧や電流のパルスを共有し、高精度に高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定するものである。
【０１０５】
また、本実施例に記載する電気鉄道用車両は、或る編成の電気鉄道用車両に搭載する異常検出装置と他の編成の電気鉄道用車両に搭載する異常検出装置との間にて、無線通信を使用して、検出された電圧や電流のパルスを共有し、高精度に高電圧機器５０１の絶縁劣化を判定するものである。
【０１０６】
なお、本実施例では、異常検出装置を電気鉄道用車両に搭載しているが、地上に設置してもよい。
【０１０７】
また、検出された電圧や電流の周波数を使用してもよい。
【０１０８】
このように、本実施例によれば、高電圧機器の絶縁異常を早期に検出することができる電気鉄道用車両を提供することができる。例えば、本実施例に記載する電気鉄道用車両は、電気鉄道用車両の運行中にも、高電圧機器の絶縁異常を高精度に検出することができる。
【０１０９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成の一部に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０１：集電装置、１０２：遮断器、１０３：交直切替器、１０４：主変圧器、１０５：コンバータ、１０６：インバータ、１０７：主電動機、１０８：車軸、１０９：計器用変圧器、１１１：計器用抵抗器、２０１：電圧変換装置、２０２：波形分析装置、２０３：解析装置、２０４：警報装置、２０５：記憶装置、２０６：位置検出装置、２０７：車両位置センサ、３００：基本波形、３０１：パルス波形、３０２：ノイズ波形、４０１、４０２：電流測定装置、５０１：高電圧機器、５０２：異常検出装置、５０３：通信線、５０４：無線アンテナ、６０１：電流変換装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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