(57)【要約】【課題】転てつ機等の鉄道設備の動作全体から当該動作に異常があるか否かを判定することを可能とする新たな技術を提供すること。【解決手段】動作データを、ストローク位置に対するトルクのデータとし、対象の転てつ機の過去の複数の動作データをもとに、転換動作の開始から終了までの範囲の各ストローク位置についてトルクの平均値μ及び標準偏差σを求めて、評価基準動作データを作成する。次いで、対象の転てつ機の新たな動作データをこの評価基準動作データと比較して、各ストローク位置ｉの異常度ａ（ｉ）を求めて異常度ａの推移を算出する。そして、各ストローク位置ｉの異常度ａ（ｉ）の総和である総合異常度を算出し、これを所定のしきい値と比較して、転てつ機の状態を判定する。【選択図】図３
2019147433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止状態にある機構部がモータを動力源とした動作を行った後に停止状態に至る鉄道設備の１回分の前記動作に係る前記モータの駆動情報である動作データを複数記憶した記憶手段と、
前記記憶された複数の動作データに基づいて、１回分の前記動作に係る評価基準動作データを作成する評価基準作成手段と、
前記鉄道設備の新たな前記動作データと、前記評価基準動作データとを、１回分の前記動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、前記新たな動作データに関する１回分の前記動作中の異常度の推移を算出する異常度推移算出手段と、
前記異常度の推移を総合して１回分の前記動作に係る総合異常度を算出する総合異常度算出手段と、
前記総合異常度に基づいて前記新たな動作データが異常か否かを判定する判定手段と、
を備えた鉄道設備状態判定装置。
【請求項２】
過去に算出された前記総合異常度を記憶する総合異常度記憶手段と、
前記記憶された総合異常度に基づいて、前記判定手段の判定基準を設定する判定基準設定手段と、
を更に備えた請求項１に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記動作データを動作日と対応付けて記憶し、
前記総合異常度記憶手段は、前記総合異常度を、当該総合異常度に係る動作の動作日、動作時刻、動作環境情報及び気象情報のうちの少なくとも１つを含む付随情報と対応付けて記憶し、
前記評価基準作成手段は、直近所定日数分の前記動作データに基づいて、前記評価基準動作データを作成し、
前記判定基準設定手段は、前記総合異常度記憶手段に記憶された総合異常度のうち、前記新たな動作データに係る前記付随情報と所定の近似条件を満たす総合異常度を抽出し、当該抽出した総合異常度に基づいて前記判定基準を設定する、
請求項２に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項４】
前記動作には、前記機構部が可動部を変位させる変位動作が少なくとも含まれ、
前記動作データは、１回分の前記動作における前記モータの駆動情報の推移が、前記可動部の変位位置と対応付けられたデータであり、
前記異常度推移算出手段は、１回分の前記動作における前記可動部の変位位置に基づいて前記順次比較演算を行う、
請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項５】
前記動作には、前記機構部が可動部を変位させる変位動作が少なくとも含まれ、
前記動作データは、１回分の前記動作における前記モータの駆動情報の推移が、前記可動部の変位開始から変位終了までの時間経過と対応付けられたデータであり、
前記評価基準作成手段は、前記記憶された複数の動作データを時間軸で正規化することで、１回分の前記動作の時間を所定の正規化時間とした前記評価基準動作データを作成し、
前記異常度推移算出手段は、前記新たな動作データを時間軸で前記正規化した上で、１回分の前記動作における前記時間経過に基づいて前記順次比較演算を行う、
請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項６】
前記記憶された複数の動作データそれぞれの１回分の前記動作に係る動作時間に基づいて、評価基準動作時間を作成する評価基準動作時間作成手段と、
前記新たな動作データに係る動作時間が、前記評価基準動作時間に基づく所定の異常時間長条件を満たす場合には、前記新たな動作データが異常であると判定する動作時間判定手段と、
を更に備えた請求項５に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項７】
前記駆動情報は、トルク又は電流の情報である、
請求項１〜６の何れか一項に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項８】
前記鉄道設備は、転てつ機、踏切しゃ断機及びホームドアのうちの何れかである、
請求項１〜７の何れか一項に記載の鉄道設備状態判定装置。
【請求項９】
停止状態にある機構部がモータを動力源とした動作を行った後に停止状態に至る鉄道設備の１回分の前記動作に係る前記モータの駆動情報である動作データを蓄積したデータに基づいて、１回分の前記動作に係る評価基準動作データを作成する評価基準作成ステップと、
前記鉄道設備の新たな前記動作データと、前記評価基準動作データとを、１回分の前記動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、前記新たな動作データに関する１回分の前記動作中の異常度の推移を算出する異常度推移算出ステップと、
前記異常度の推移を総合して１回分の前記動作に係る総合異常度を算出する総合異常度算出ステップと、
前記総合異常度に基づいて前記新たな動作データが異常か否かを判定する判定ステップと、
を含む鉄道設備状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道設備の動作に係る状態を判定する鉄道設備状態判定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道設備の一つである電気転てつ機の転換動作の監視として様々な手法が開発されている。例えば、特許文献１には、電気転てつ機の転換時データを、転換動作が正常時の転換時データから作成した基準データと比較する技術が開示されている。斯かる技術は、時間に対する転換負荷の変化である転換時データが、正常時の転換時データに基づいて設定した下限判定値から上限判定値までの許容範囲に収まっているか否かによって、転てつ機の動作状態の良否を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８４０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１の技術によれば、転換動作中のある瞬間に、設定した上限判定値を超える値になるような転換動作であれば異常と判定することができるが、転換動作中の値が下限判定値から上限判定値の間を推移するような転換動作は正常と判定してしまうおそれがある。転換動作中の値が下限判定値から上限判定値の間を推移しているとはいえ、保守担当者（ユーザ）が見れば、全体的な値の推移からして転換動作が正常とはいえないような状態もある。このような状態を判定することは特許文献１の技術では困難である。
【０００５】
また、転てつ機は、設置場所や、転換するトングレールの状態・線形などによって、１台１台の転換時データが異なる。そのため、結局、保守担当者（ユーザ）が自身の経験や知見を頼りに転てつ機の動作状態を最終チェックする必要があるとすると、１台１台の転てつ機の動作状態をチェックする必要が生じることとなる。
【０００６】
なお、転てつ機に限らず、しゃ断かんが昇降動作する踏切しゃ断機や、扉部が開閉動作するホームドア等の他の鉄道設備についても、動作状態の監視には同様の課題が考えられる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて考案されたものであり、その目的とするところは、転てつ機等の鉄道設備の動作全体から当該動作に異常があるか否かを判定することを可能とする新たな技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の発明は、
停止状態にある機構部がモータを動力源とした動作を行った後に停止状態に至る鉄道設備の１回分の前記動作に係る前記モータの駆動情報である動作データを複数記憶した記憶手段（例えば、図５の記憶部３００、転てつ機データ３１０が有する転換動作データ３１４）と、
前記記憶された複数の動作データに基づいて、１回分の前記動作に係る評価基準動作データを作成する評価基準作成手段（例えば、図５の評価基準作成部２０４）と、
前記鉄道設備の新たな前記動作データと、前記評価基準動作データとを、１回分の前記動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、前記新たな動作データに関する１回分の前記動作中の異常度の推移を算出する異常度推移算出手段（例えば、図５の異常度推移算出部２０６）と、
前記異常度の推移を総合して１回分の前記動作に係る総合異常度を算出する総合異常度算出手段（例えば、図５の総合異常度算出部２０８）と、
前記総合異常度に基づいて前記新たな動作データが異常か否かを判定する判定手段（例えば、図５の判定部２１０）と、
を備えた鉄道設備状態判定装置（例えば、図５の鉄道設備状態判定装置１）である。
【０００９】
また、他の発明として、
停止状態にある機構部がモータを動力源とした動作を行った後に停止状態に至る鉄道設備の１回分の前記動作に係る前記モータの駆動情報である動作データを蓄積したデータに基づいて、１回分の前記動作に係る評価基準動作データを作成する評価基準作成ステップと、
前記鉄道設備の新たな前記動作データと、前記評価基準動作データとを、１回分の前記動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、前記新たな動作データに関する１回分の前記動作中の異常度の推移を算出する異常度推移算出ステップと、
前記異常度の推移を総合して１回分の前記動作に係る総合異常度を算出する総合異常度算出ステップと、
前記総合異常度に基づいて前記新たな動作データが異常か否かを判定する判定ステップと、
を含む鉄道設備状態判定方法を構成しても良い。
【００１０】
第１の発明等によれば、鉄道設備の新たな動作データと、評価基準動作データとを、１回分の動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、新たな動作データに関する１回分の動作中の異常度の推移を算出し、その異常度の推移を総合して１回分の動作に係る総合異常度を算出する。そのため、鉄道設備の１回分の動作全体を評価することができることとなり、僅かな異常ではあるが１回分の動作全体に亘って異常があるような場合や、瞬間的に値が大きくなるような異常の場合など、どのような異常であっても、総合異常度という一つのパラメータによって鉄道設備の動作に異常があるか否かを判定することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の鉄道設備状態判定装置であって、
過去に算出された前記総合異常度を記憶する総合異常度記憶手段（例えば、図５の記憶部３００、転てつ機データ３１０が有する判定結果データ３１６）と、
前記記憶された総合異常度に基づいて、前記判定手段の判定基準を設定する判定基準設定手段（例えば、図５の評価基準設定部２１２）と、
を更に備えた鉄道設備状態判定装置である。
【００１２】
第２の発明によれば、過去に算出された総合異常度に基づいて、総合異常度に基づく異常か否かの判定基準を設定することができる。つまり、過去の鉄道設備の動作に応じて判定基準が自動的に設定されるため、ユーザが判定基準を設定する必要がない。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記記憶手段は、前記動作データを動作日と対応付けて記憶し、
前記総合異常度記憶手段は、前記総合異常度を、当該総合異常度に係る動作の動作日、動作時刻、動作環境情報及び気象情報のうちの少なくとも１つを含む付随情報と対応付けて記憶し、
前記評価基準作成手段は、直近所定日数分の前記動作データに基づいて、前記評価基準動作データを作成し、
前記判定基準設定手段は、前記総合異常度記憶手段に記憶された総合異常度のうち、前記新たな動作データに係る前記付随情報と所定の近似条件を満たす総合異常度を抽出し、当該抽出した総合異常度に基づいて前記判定基準を設定する、
鉄道設備状態判定装置である。
【００１４】
第３の発明によれば、例えば、鉄道設備の一つである転てつ機は、通常、屋外に設置されるため、雨や気温といった環境の影響を受け易く、環境によって動作状態が異なり得る。このため、例えば、雨の日といったように、付随情報が近似条件を満たす過去の動作に係る総合異常度に基づいて判定基準を設定することで、鉄道設備の動作状態の判定の精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記動作には、前記機構部が可動部を変位させる変位動作が少なくとも含まれ、
前記動作データは、１回分の前記動作における前記モータの駆動情報の推移が、前記可動部の変位位置と対応付けられたデータであり、
前記異常度推移算出手段は、１回分の前記動作における前記可動部の変位位置に基づいて前記順次比較演算を行う、
鉄道設備状態判定装置である。
【００１６】
第４の発明によれば、動作データは、鉄道設備における可動部の１回分の変位動作におけるモータの駆動情報の推移が、可動部の変位位置と対応付けられたデータとすることができる。例えば、鉄道設備の一つである転てつ機は、可動部である動作かんが１回の変位動作で変位する範囲は常に一定であるので、複数の動作データに基づく評価基準動作データの作成に当たって、各動作データを動作の開始から終了までの変位位置毎に対応付けた上で評価基準動作データを作成することができる。また、新たな動作データと評価基準動作データとを比較する際も、動作の開始から終了までの変位位置毎に対応付けて順次比較することができる。
【００１７】
第５の発明は、第１〜第３の何れかの発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記動作には、前記機構部が可動部を変位させる変位動作が少なくとも含まれ、
前記動作データは、１回分の前記動作における前記モータの駆動情報の推移が、前記可動部の変位開始から変位終了までの時間経過と対応付けられたデータであり、
前記評価基準作成手段は、前記記憶された複数の動作データを時間軸で正規化することで、１回分の前記動作の時間を所定の正規化時間とした前記評価基準動作データを作成し、
前記異常度推移算出手段は、前記新たな動作データを時間軸で前記正規化した上で、１回分の前記動作における前記時間経過に基づいて前記順次比較演算を行う、
鉄道設備状態判定装置である。
【００１８】
第５の発明によれば、動作データは、鉄道設備における可動部の１回分の変位動作におけるモータの駆動情報の遷移が、可動部の変位開始から変位終了までの時間経過と対応付けられたデータとすることができる。この場合、動作データを時間軸で正規化して１回分の動作の時間を所定の正規化時間とした上で、評価基準動作データの作成や、新たな動作データと評価基準動作データとの順次比較演算を行うことができる。
【００１９】
第６の発明は、第５の発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記記憶された複数の動作データそれぞれの１回分の前記動作に係る動作時間に基づいて、評価基準動作時間を作成する評価基準動作時間作成手段と、
前記新たな動作データに係る動作時間が、前記評価基準動作時間に基づく所定の異常時間長条件を満たす場合には、前記新たな動作データが異常であると判定する動作時間判定手段と、
を更に備えた鉄道設備状態判定装置である。
【００２０】
鉄道設備の機構部に何らかの異常が発生すると、その動作時間は長くなる傾向がある。このため、第６の発明のように、過去の動作データから評価基準動作時間を作成し、新たな動作データに係る動作時間を評価基準動作時間に基づく異常時間長条件を満たすかを判定することで、モータの駆動情報が時間経過と対応付けられた動作データについて、異常か否かを判定することができる。
【００２１】
第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記駆動情報は、トルク又は電流の情報である、
鉄道設備状態判定装置である。
【００２２】
第７の発明によれば、モータの駆動情報をトルク又は電流の情報とした動作データに対して、状態判定を行うことができる。
【００２３】
第８の発明は、第１〜第７の何れかの発明の鉄道設備状態判定装置であって、
前記鉄道設備は、転てつ機、踏切しゃ断機及びホームドアのうちの何れかである、
鉄道設備状態判定装置である。
【００２４】
第８の発明によれば、鉄道設備である転てつ機、踏切しゃ断機、ホームドアの何れかを対象とした状態判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】鉄道設備状態判定装置の適用例。
【図２】動作データの一例。
【図３】転てつ機の状態判定の説明図。
【図４】総合異常度の推移の一例。
【図５】鉄道設備状態判定装置の機能構成図。
【図６】転換動作データの一例。
【図７】判定結果データの一例。
【図８】特徴データの一例。
【図９】鉄道設備判定処理のフローチャート。
【図１０】時間経過に対するトルクの動作データに対する選別の説明図。
【図１１】しきい値の設定例。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。
【００２７】
［システム構成］
図１は、本実施形態の鉄道設備状態判定装置１の適用例である。鉄道設備状態判定装置１は、例えば、鉄道設備を集中監視する鉄道設備監視システムの一つの装置或いは中央装置の一機能として実現され、鉄道設備である転てつ機１０毎に、通信回線を介して取得した当該転てつ機１０に関する計測データをもとに、異常兆候の有無といった状態を判定する。
【００２８】
転てつ機１０は、動力源として電気モータ１２を用いる電気転てつ機であり、主要構成として、電気モータ１２と、クラッチ１４と、転換歯車群１６と、可動部である動作かん１８とを有する。転てつ機１０は、電気モータ１２の回転出力を、クラッチ１４で転換歯車群１６へ伝達し、転換歯車群１６によって転換機構を駆動させるのに適切なトルクに変換させ、転換機構による動作かん１８の変位動作である直動運動によってトングレールを転換移動させて分岐器を定位／反位に転換動作させ、トングレールを基本レールに密着させるといった、一連の転換動作を行う。
【００２９】
転てつ機１０に関する計測データとして、電気モータ１２の電圧（モータ電圧）及び電流（モータ電流）と、動作かん１８の変位位置であるストローク位置とが計測される。これらの計測データは、転てつ機１０に取り付けられたセンサ２０によって計測され、当該転てつ機１０の近傍に設けられた不図示の現場端末によって収集され、任意のタイミングで鉄道設備状態判定装置１へ送信される。センサ２０は、転てつ機１０に外付けとしても良いし、内蔵されるとしても良い。
【００３０】
モータ電圧及びモータ電流は、電気モータ１２の駆動電圧及び駆動電流を計測する電圧電流センサ２２によって計測される。ストローク位置は、直動運動する動作かん１８の移動量を光学的に検知するセンサ２６によって計測されるとしても良いし、或いは、転換歯車群１６が有する歯車の回転量を検出する光学式或いは磁気式のセンサ２４の検出値をストローク値に換算して求めることにしても良い。
【００３１】
［判定原理］
状態判定は、転てつ機１０の１回毎の転換動作に係る動作データに基づいて行う。図２に一例を示すように、動作データは、転換動作の開始から終了までの期間における、ストローク位置に対する、電気モータ１２の駆動情報であるトルクの推移を示すデータである。
【００３２】
転てつ機１０の一連の転換動作は、鎖錠されて動作かん１８が停止状態にある状態において、電気モータ１２の回転を開始して鎖錠機構を解錠する期間である解錠工程、転換機構が動作かん１８を駆動して、トングレールを基本レールに接するまで転換した後、トングレールの先端を基本レールに密着させる期間である転換工程、鎖錠機構を鎖錠して動作かん１８が停止状態となり、電気モータ１２の動作を停止する期間である鎖錠工程、からなる。
【００３３】
本実施形態では、動作データとして取り出す転換動作の開始から終了までの期間は転換工程とするが、解錠工程や鎖錠工程を含むこととしても良い。同一の転てつ機１０であれば、１回の転換動作に係る動作データの期間の長さ、つまり、転換工程の期間の長さは一定となる。転換工程の開始及び終了は、ストローク位置から判断することができる。つまり、転換工程の開始は、ストローク位置が変位し始めた時点であり、転換工程の終了は、ストローク位置の変位が終了した時点となる。また、ストローク位置の変位方向から、転換方向（反位・定位）を判断することができる。
【００３４】
計測データ（モータ電圧、モータ電流、ストローク位置）は、計測対象毎に別個のセンサ２０によって得られるが、何れも、計測時刻に対する計測値として得られるため、計測時刻を基準として互いに対応付けることができる。本実施形態では、各ストローク位置に対するモータ電圧及びモータ電流からトルクを求めることで、各ストローク位置に対するトルクのデータを得る。
【００３５】
図３は、転てつ機１０の状態判定を説明する図である。本実施形態における転てつ機１０の状態判定では、予め、転てつ機１０毎に、過去の動作データが蓄積記憶されているものとする。ある転てつ機１０についての新たな動作データが取得されると、当該転てつ機１０の過去の動作データのうち、転換方向が同一であって、動作日が直近所定日数以内である動作データを抽出し、これらを用いて評価基準動作データを作成する。そして、新たな動作データを、作成した評価基準動作データと比較することで、対象の転てつ機１０の状態を判定する。
【００３６】
評価基準動作データは、転てつ機１０の動作データの特徴を表し、各ストローク位置におけるトルクの平均値μの平均値データと、各ストローク位置におけるトルクの標準偏差σの標準偏差データと、を含む。つまり、転換動作の開始位置から終了位置までの範囲におけるストローク位置毎に、過去の動作データそれぞれにおけるトルクの平均値μを求めて平均値データを作成し、ストローク位置毎に、過去の動作データそれぞれにおける標準偏差σを求めて標準偏差データを作成する。
【００３７】
そして、新たな動作データを、作成した評価基準動作データである平均値データ、及び、標準偏差データそれぞれと、転換動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算して、１回分の転換動作中の異常度の推移を算出する。つまり、転換動作の開始位置から終了位置までの範囲のストローク位置ｉ毎に、次式（１）に従って異常度ａ（ｉ）を求める。
ａ（ｉ）＝（（ｘｉ−μｉ）／σｉ）２  ・・（１）
式（１）において、「ｘｉ」は、新たな動作データにおけるストローク位置ｉのトルクであり、「μｉ」は、平均値データにおけるストローク位置ｉのトルクの平均値であり、「σｉ」は、標準偏差データにおけるストローク位置ｉの標準偏差である。
【００３８】
続いて、転換動作の開始位置から終了位置までの範囲における各ストローク位置ｉの異常度ａ（ｉ）の総和である、総合異常度を求める。そして、この総合異常度を所定のしきい値と比較することで、対象の転てつ機１０の状態として、例えば、異常兆候の有無を判定する。
【００３９】
図４は、総合異常度の推移の一例であり、動作回数に対する総合異常度のグラフ、つまり、総合異常度の時系列の推移を示している。本実施形態では、１回の転換動作毎に、総合異常度が求められる。総合異常度を求める際は、前回の転換動作に係る動作データをも含めた過去の動作データから評価基準動作データが作成されて、今回の転換動作に係る動作データと比較されることで、今回の総合異常度が算出される。通常、転てつ機は、転換動作を繰り返すことで徐々に摩耗等が進んでゆくが、その進行は非常にゆっくりである。しかし、同図に示すように、長期間に亘る総合異常度の推移としてみると、総合異常度が徐々に大きくなる傾向によって、保守作業等のメンテナンスの時期を推測・把握することができる。また、同図では示されていないが、保守作業の前後の総合異常度の推移から、当該保守作業によって正常状態に戻ったか、十分な整備がなされたかの確認の目安とすることもできる。そして、この総合異常度の推移から、例えば、未来の総合異常度の推移を予測して保守作業の実施に役立てたり、或いは、異常判定に用いるしきい値を適切に設定するといったことが可能となる。
【００４０】
［機能構成］
図５は、鉄道設備状態判定装置１の機能構成図である。鉄道設備状態判定装置１は、鉄道設備である転てつ機１０の状態を判定する装置であり、図５に示すように、操作部１０２と、表示部１０４と、音出力部１０６と、通信部１０８と、処理部２００と、記憶部３００とを備え、一種のコンピュータとして構成することができる。
【００４１】
操作部１０２は、例えばボタンスイッチやタッチパネル、キーボード等の入力装置で実現され、なされた操作に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１０４は、例えばＬＣＤやタッチパネル等の表示装置で実現され、処理部２００からの表示信号に応じた各種表示を行う。音出力部１０６は、例えばスピーカ等の音声出力装置で実現され、処理部２００からの音声信号に応じた各種音出力を行う。通信部１０８は、例えば有線或いは無線による通信装置で実現され、各転てつ機１０の近傍に設置された現場端末との通信を行う。
【００４２】
処理部２００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、鉄道設備状態判定装置１を構成する各部への指示やデータ転送を行い、鉄道設備状態判定装置１の全体制御を行う。また、処理部２００は、記憶部３００に記憶された鉄道設備状態判定プログラム３０２を実行することで、動作データ作成部２０２、評価基準作成部２０４、異常度推移算出部２０６、総合異常度算出部２０８、判定部２１０、及び、評価基準設定部２１２、の各機能ブロックとして機能する。但し、これらの機能ブロックは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によってそれぞれ独立した演算回路として構成することも可能である。
【００４３】
動作データ作成部２０２は、転てつ機１０に関する計測データをもとに、当該転てつ機１０の１回分の転換動作に係る動作データを作成する。具体的には、転てつ機１０に関する計測データであるモータ電圧、モータ電流及びストローク位置は、何れも計測時刻に対する計測値として得られるので、計測時刻を基準として互いに対応つけることができる。このため、各ストローク位置に対するモータ電圧及びモータ電流からトルクを求めることで、ストローク位置に対するトルクのデータを作成する。次いで、ストローク位置の変化から、転換動作における転換工程の開始及び終了のタイミングを判定し、ストローク位置に対するトルクのデータから、転換工程の開始から終了までの範囲のデータを取り出し、１回の転換動作に係る動作データとする。また、ストローク位置の変化から、当該転換動作の転換方向を判定する（図２参照）。
【００４４】
評価基準作成部２０４は、評価基準動作データを作成する。具体的には、ある転てつ機１０についての新たな動作データに対する評価基準とするための評価基準動作データの作成に際して、先ず、当該転てつ機１０の同一転換方向の過去の動作データのうちから、動作日が直近所定日数分（例えば、３日間や１０日間）の動作データを抽出する。また、転てつ機１０の転換動作に関する動作データは、保守作業の前後で大きく変化し得る。このため、動作日時が、過去直近の保守作業の実施日時以降の動作データのみを抽出対象としても良い。そして、転換動作の開始位置から終了位置までの範囲におけるストローク位置毎に、抽出した過去の動作データそれぞれにおけるトルクの平均値μ及び標準偏差σを求めて、平均値データ及び標準偏差データを作成し、評価基準動作データとする（図３参照）。
【００４５】
異常度推移算出部２０６は、新たな動作データと、評価基準作成部２０４によって作成された評価基準動作データとを、１回分の動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、新たな動作データに関する１回分の動作中の異常度の推移を算出する。具体的には、ある転てつ機１０についての新たな動作データと、評価基準作成部２０４によって作成された評価基準動作データとに基づき、１回の転換動作の開始から終了までの各ストローク位置ｉの異常度ａ（ｉ）を、式（１）に従って算出することで、異常度の推移を算出する（図３参照）。
【００４６】
総合異常度算出部２０８は、異常度推移算出部２０６によって算出された異常度の推移を総合して、総合異常度を算出する。つまり、転換動作の開始から終了までの各ストローク位置ｉの異常度ａ（ｉ）の総計を算出し、総合異常度とする（図３参照）。
【００４７】
判定部２１０は、総合異常度算出部２０８によって算出された総合異常度に基づいて、転てつ機１０の状態を判定する。具体的には、総合異常度を所定のしきい値と比較し、転てつ機１０の状態として異常兆候の有無を判定する。
【００４８】
評価基準設定部２１２は、判定部２１０が転てつ機の状態判定として総合異常度との比較に用いるしきい値を設定する。具体的には、当該転てつ機１０についての過去の状態判定の結果である総合異常度の時系列の推移を求め、これに基づいてしきい値を設定する。或いは、過去の総合異常度を、判定対象となった動作データの転換動作時の状況として、月や季節といった期間、昼間や夜間といった時間帯、温度や湿度といった動作環境、晴れや雨といった気象等の複数の状況によって分類し、分類毎に、総合異常度の時系列の推移を求めてしきい値を設定することにしても良い。この場合、判定部２１０は、判定対象となる新たな動作データの転換動作時の状況に対して所定の近似条件を満たす分類のしきい値を用いて、状態判定を行う。近似条件は、転換動作時の状況が同じ、或いは、似ているとみなせる条件である。具体的には、期間や時間帯、動作環境、気象等の複数の状況のうち、全てが一致することという条件に設定することもできるし、これらの内の一部の状況が一致することという条件に設定することもできる。例えば、期間が同じ“１月”である、季節及び時間帯が同じ“夏の昼間”である、気象及び温度が同じ“晴れで２０度以上”である、といった条件が挙げられる。また、総合異常度の時系列の推移（図４参照）を、例えば、表示部１０４に表示する等によってユーザに提示し、操作部１０２によるユーザの操作指示に従って、しきい値を設定することにしても良い。
【００４９】
記憶部３００は、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で実現され、処理部２００が鉄道設備状態判定装置１を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、操作部１０２や通信部１０８を介した入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、鉄道設備状態判定プログラム３０２と、転てつ機データ３１０と、特徴データ３３０と、が記憶される。
【００５０】
転てつ機データ３１０は、転てつ機１０毎に生成され、当該転てつ機１０を識別する転てつ機ＩＤ３１２に対応付けて、転換動作データ３１４と、判定結果データ３１６と、判定しきい値データ３１８と、保守作業履歴データ３２０と、を格納している。
【００５１】
転換動作データ３１４は、当該転てつ機１０が行った１回の転換動作に関するデータであり、図６に示すように、当該転換動作を識別する動作データＮｏ．に対応付けて、転換方向と、当該転換動作時の状況を表す付随情報である、転換動作を行った動作日時（日付及び時刻）、気温や湿度等の動作環境情報、及び、晴れや雨といった天候等の気象情報と、動作データ作成部２０２によって作成された当該転換動作に係る動作データと、を格納している。
【００５２】
判定結果データ３１６は、当該転てつ機１０の動作データに対する状態判定の結果に関するデータであり、図７に示すように、該当する動作データの動作データＮｏ．と、比較基準に用いた評価基準動作データの評価基準動作データＩＤと、異常度の推移と、総合異常度と、判定結果と、を有している。
【００５３】
判定しきい値データ３１８は、評価基準設定部２１２によって設定された、総合異常度のしきい値のデータである。
【００５４】
保守作業履歴データ３２０は、当該転てつ機に対して実施された保守作業の履歴であり、保守作業の実施日時と、実施した保守作業の内容とを対応づけて格納している。
【００５５】
特徴データ３３０は、評価基準作成部２０４によって作成された評価基準動作データに関するデータであり、図８に示すように、当該評価基準動作データを識別する評価基準動作データＩＤおよび対象の転てつ機を識別する転てつ機ＩＤに対応付けて、採用動作データリストと、評価基準動作データである平均値データ及び標準偏差データと、を格納している。採用動作データリストは、当該評価基準動作データの作成に用いた過去の動作データの動作データＮｏ．のリストである。
【００５６】
［処理の流れ］
図９は、鉄道設備状態判定処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、処理部２００が、転てつ機１０それぞれを対象として並列的に実行する。
【００５７】
先ず、動作データ作成部２０２が、対象の転てつ機１０に関する計測データをもとに、１回分の転換動作に係る動作データを作成する（ステップＳ１）。次いで、評価基準作成部２０４が、当該新たな動作データに対する評価基準とするための評価基準動作データを、対象の転てつ機１０の過去の動作データに基づいて作成する（ステップＳ３）。続いて、異常度推移算出部２０６が、新たな動作データと、評価基準動作データとの比較演算として、転換動作の開始から終了までの期間における各ストローク位置の異常度ａ（ｉ）を算出して、１回の転換動作中の異常度推移を算出する（ステップＳ５）。
【００５８】
そして、総合異常度算出部２０８が、算出された異常度の推移における各ストローク位置の異常度ａ（ｉ）の総計である総合異常度を算出する（ステップＳ７）。その後、判定部２１０が、算出された総合異常度を所定のしきい値と比較して、対象の転てつ機１０の状態として、異常予兆の有無を判定する（ステップＳ９）。以上の処理を行うと、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００５９】
［作用効果］
このように、本実施形態によれば、鉄道設備の新たな動作データと、評価基準動作データとを、１回分の動作の開始から終了までを対応付けて順次比較演算することで、新たな動作データに関する１回分の動作中の異常度の推移を算出し、その異常度の推移を総合して１回分の動作に係る総合異常度を算出する。そのため、鉄道設備である転てつ機１０の１回分の動作全体を総合異常度という一つのパラメータによって判定することができるようになる。このため、僅かな異常ではあるが１回分の動作全体に亘って異常があるような場合や、瞬間的に値が大きくなるような異常の場合など、どのような異常であっても、総合異常度という一つのパラメータで転てつ機１０の動作に異常があるか否かを判定することができる。
【００６０】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００６１】
（Ａ）ストローク位置
転てつ機１０には、例えば構造上の理由或いは設置位置の余裕空間上の理由等から、動作かん１８のストローク位置を計測できない場合があり得る。このような場合には次のように構成すればよい。１回の転換動作に係る動作データを、時間経過に対するトルクのデータとする。同一の転てつ機１０ならば、転換工程の前工程である解錠工程、及び、後工程である鎖錠工程の各期間の長さは、何れの転換動作においてもほぼ一定である。このため、１回の転換動作に係る電気モータ１２の回転開始時刻、及び、回転終了時刻から、転換工程の開始時刻及び終了時刻を求めることができる。この転換工程の時間経過に対するトルクのデータとした上で、上述した実施形態を適用すればよい。
【００６２】
ただし、転換工程の期間の長さ、つまり、動作データとする転換動作の開始から終了までの時間（以下、「転換時間」という）は変化し得る。このため、上述の実施形態の状態判定に先立ち、動作データにおける転換時間に基づいて、当該動作データが正常であるかを判断する事前選別を行う。事前選別の結果、正常と判断した場合に、上述の状態判定を適用する。
【００６３】
具体的には、図１０に示すように、新たな動作データと、同一転てつ機１０、同一転換方向の過去の動作データのうちから、転換時間Ｔに基づいて正常と判定され、且つ、直近所定日数以内の動作データを抽出する。そして、抽出した各動作データの転換時間Ｔの対数ｌｏｇ（Ｔ）の平均値μｔ、及び、標準偏差σｔを求める。この平均値μｔ、及び、標準偏差σｔが、評価基準動作時間である。次いで、この平均値μｔ、及び、標準偏差σｔを用いて、新たな動作データの転換時間Ｔの対数ｌｏｇ（Ｔ）の偏差値を求める。そして、この偏差値を所定のしきい値と比較することで、新たな動作データが正常であるか否かを判定する。しきい値は、図１１に示すように定めることができる。つまり、平均値μｔを中心とした範囲の上限値及び下限値としてしきい値を定め、この範囲外であることを、新たな動作データの転換時間Ｔを異常とみなす異常時間長条件とする。そして、新たな動作データについての偏差値がこの範囲内ならば、異常時間長条件を満たさないとして正常と判定し、範囲外ならば、異常時間長条件を満たすとして異常と判定する。
【００６４】
そして、正常と判定した動作データについて、動作時間が所定の正規化時間となるように時間軸を正規化した後、上述の実施形態の状態判定を適用する。その際、動作データは時間経過に対するトルクのデータであるので、ストローク位置の替わりに、各時刻ｉにおける異常度ａ（ｉ）を算出することになる。
【００６５】
（Ｂ）モータの駆動情報
上述の実施形態では、動作データとするモータの駆動情報をトルクとしたが、モータ電流を用いても良い。
【００６６】
（Ｃ）鉄道設備
上述の実施形態では、鉄道設備を転てつ機として説明したが、例えば、踏切しゃ断機、ホームドアといった、モータを動力源として機構部が動作を行う他の鉄道設備ついても、同様に適用可能である。踏切しゃ断機の場合、昇降するしゃ断かんが可動部に相当し、ホームドアの場合、開閉する扉部が可動部に相当する。
【符号の説明】
【００６７】
１…鉄道設備状態判定装置
２００…処理部
２０２…動作データ作成部、２０４…評価基準作成部
２０６…異常度推移算出部、２０８…総合異常度算出部
２１０…判定部、２１２…評価基準設定部
３００…記憶部
３０２…鉄道設備状態判定プログラム
３１０…転てつ機データ、３３０…特徴データ
１０…転てつ機、２０（２２，２４，２６）…センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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