(57)【要約】【課題】  風向風速計の異常判定方法及び風向風速監視装置に関し、簡単なシステムにより風向風速計から収集した風速情報が、無風状態か、風向風速計の測定部凍結による測定不能状態かを精度良く判定することを目的とする。【解決手段】  風向風速計により収集した風速情報が所定時間Ｔ内に継続して予め無風状態と定めた規定値以下の場合のみ、風速計の異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定する。【選択図】          図１
2009047525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風向風速計により収集した風速情報が所定時間Ｔ内に継続して予め無風状態と定めた規定値以下の場合のみ、風速計の異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定することを特徴とする風向風速計の異常判定方法。
【請求項２】
上記無風状態が所定時間Ｔ経過後も継続した場合に、所定時間Ｔより短い時間間隔ｔ毎に風速計の異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定することを特徴とする請求項１記載の風向風速計の異常判定方法。
【請求項３】
風向風速計により風速情報及び風向情報を収集する機能と、収集した風速情報が所定時間Ｔ内に継続して予め無風状態と定めた規定値以下の場合のみ、風速計の異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定する故障状態監視機能とを少なくとも有することを特徴とする風向風速監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風向風速計の異常判定方法及び風向風速監視装置に関するものであり、風速計に自然現象による異常、特に、冬季間における風向風速計の風速軸の凍結による風速測定不能状態の判定を簡便に且つ的確に行うための構成に特徴のある風向風速計の異常判定方法及び風向風速監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道等においては、鉄道沿線の各地点、特に、河川敷やトンネル出口付近等、通常、風の影響が大きい箇所に風向風速計を設置し、各駅機器室に設置されている風向風速監視装置で、風速情報を常時収集／監視している。
収集した風速情報に閾値を設定して、それを超えると列車運行速度の制限または列車運行停止の判断を行っており、風向風速計の故障は即時検出する必要性がある。
【０００３】
しかし、冬季の深夜などは、無風状態が数時間継続する場合があり、降雨或いは積雪といった気象条件と明朝の急激な気温低下の自然条件が重なることで、風向風速計の測定部が凍結し測定不能状態に陥いる。
例えば、寒冷地等において、無風或いはそれに近い風速の時に、風向風速計のプロペラ部に水滴やミゾレが付着したのち、急激に気温が低下した場合、付着した水滴或いはミゾレが氷となり、プロペラ部が氷結して回転しなくなる。
【０００４】
このように、風向風速計が凍結して測定不能状態に陥いると、列車運行に影響をきたすため、無風状態か、風向風速計の測定部凍結による測定不能状態かを早急に見極める必要がある。
【０００５】
ここで、図３及び図４を参照して、従来の風向風速監視装置のシステム構成の一例を説明する。
図３参照  
図３は、従来の鉄道における風向風速監視装置に用いる風向風速計の概略的外観図であり、風向風速計２０は、プロペラ部２１と尾翼部２２とから構成され、プロペラ部２１は風速軸２３を介して尾翼部２２に回転自在に結合され、また、尾翼部２２は風向軸２４を介して支柱２５に回転自在に取り付けられており、また、風向軸２４はカバー２６で覆われてる。
因に、風向風速計２０の重さは２０ｋｇ程度であり、また、水平方向の長さは４０ｃｍ程度である。
【０００６】
図４参照  
図４は、従来の風向風速監視システム構成図であり、沿線各地に設置された風向風速計３１1 〜３１n 、風向風速計３１1 〜３１n からのアナログ出力による計測値をＢＣＤコードに変換する変換部３２1 〜３２n 、各駅機器室に設置され風速情報、風向情報を収集する風向風速監視装置３３、その結果を可視的に表示する監視表示部３４、システム全体を監視する計算機３５から構成される。
【０００７】
この風向風速監視システムでは、風向風速計３１1 〜３１n で計測したアナログ出力による計測値をインターフェースを介して変換部３２1 〜３２n に入力し、変換部３２1 〜３２n において計測値を風速情報０．０〜６０．０ｍ／ｓ, 風向情報０〜５４０°のＢＣＤコードに変換する。
【０００８】
次いで、風向風速監視装置３３は、一定の周期、例えば、２３０ｍｓ毎に各変換器３２1 〜３２n へのポーリングを行い、変換器３２1 〜３２n でＢＣＤコードに変換した風速情報，風向情報をインターフェースを介して収集する。
【０００９】
風向風速監視装置３３では、収集した風速情報、風向情報により、沿線各地の風速情報をインターフェースを介して計算機３５及び監視表示部３４に通知するとともに、風速情報が規定時間変化しない状態をセンサデータ異常として、計算機３５及び監視表示部３４に警報出力を行っている。
【００１０】
しかし、このような風向風速監視システムでは、冬季の場合、風向風速計から収集した風速情報が、無風状態か或いは風向風速計の測定部凍結による測定不能状態かを判定できないという問題がある。
【００１１】
そこで、本出願人は、風向風速計の測定部凍結による測定不能状態かを判定する方法を提案しているので（例えば、特許文献１参照）、図５を参照して説明する。
図５参照
図５は、本出願人の提案による風向風速計の凍結検知のフロー図であり、まず、風向風速計の凍結警報をＯＦＦにした状態で、風速が一定値以下、例えば、風速０．４ｍ以下の場合を無風状態とし、風速計の風速データが一定値以下になった時に時間カウントを開始し、この時間カウントの開始と共に、風向計による風向の変化回数Ｎのカウントを開始する。
【００１２】
この風向の変化回数は、風向が直前の風向より所定角度以上変化した場合に１回とカウントするようにカウンタを設定し、風速計の風速データが一定値を越えた時に、時間カウントをクリアすると共に、風向カウントもクリアして初期状態に戻る。
【００１３】
また、この場合の所定角度は、設置場所により異なるものであり、例えば、設置場所付近に何も障害物がなければ所定角度を小さく設定し、一方、鉄橋付近では乱流による影響もあるため所定角度を大きく設定するものであり、設置場所によって異なるものの、３°〜７°に設定する。
【００１４】
この時間カウントにより、無風状態が所定時間Ｔ（＝３０分〜３時間）内に、風向変化回数Ｎが設定回数以下であった場合には、正常な無風状態であると判断して、時間カウント及び風向カウントをクリアして初期状態に戻る。
【００１５】
この場合の設定回数も設置場所により異なるものであり、例えば、設置場所付近に何も障害物がなければ所定回数を少なく設定し、一方、鉄橋付近では乱流による影響もあるため所定回数を多く設定するものであり、設置場所によって異なるものである。
【００１６】
例えば、測定データは２秒毎に送られてくるものであるので、１時間当たり１〜１８００回、より好ましくは、１〜９００回に設定することが望ましく、例えば、設定時間Ｔが３０分の場合には１〜９００回、より好ましくは、１〜４５０回に設定し、設定時間Ｔが３時間の場合には１〜５４００回、より好ましくは、１〜２７００回に設定する。
【００１７】
一方、無風状態が所定時間Ｔになった場合に、この所定時間Ｔ内に、風向変化回数Ｎが設定回数以上であった場合には、無風状態であるにも拘わらず風向が頻繁に変化しているという異常なデータが得られたことになるので、風向風速計異常と判定し、風向風速計凍結の警報出力を行い、時間カウント及び風向カウントをクリアし、新たなカウントを開始する。
【００１８】
この場合、風向風速計異常は必ずしも凍結とは限らないが、異常発生頻度としては凍結が非常に多いので、気候等を勘案して、風向風速計凍結の警報出力を行うものである。
なお、凍結が生じない気象条件の場合には、ゴミや樹木が絡まったものと判定して、ゴミや樹木を除去するための手段を講ずることになる。
【００１９】
その後、風速計により風速０．４ｍ以上の風速データが得られた場合には、風速軸の凍結が解消されたことになるので、得られた風速データを信頼性のあるデータとして扱い、時間カウント及び風向カウントをクリアし、初期状態に戻って風向風速計凍結警報をＯＦＦにする。
【００２０】
この場合には、風向風速計自体から得られる風速データ及び風向データのみを使用して、風向風速計異常、即ち、風速軸の凍結を迅速に判定することができ、再び、風速０．４ｍ以上の風速データが得られた時点からの風速データを信頼性のあるデータとして取り扱う。
【特許文献１】特開平１１−０７２５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、上記提案の場合には、風向風速計の風向軸が凍結しないことを前提としているため、風向軸が凍結した場合には、風向変化が検出されないため、風速計が長時間無風状態であることを示しても、正常な無風状態であると判定してしまう問題がある。
【００２２】
また、風速だけではなく、風向変化もタイマーを用いて監視するため、監視システムが複雑化するという問題がある。
例えば、風向変化したと判断する設定角度は、設置場所により異なる値に設定するために、所定角度の設定に際して設置場所の状況を詳細に調査する必要があり、設定角度を誤ると、精度の高い無風状態判定が困難になる。
【００２３】
したがって、本発明は、簡単なシステムにより風向風速計から収集した風速情報が、無風状態か、風向風速計の測定部凍結による測定不能状態かを精度良く判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、風向風速計の異常判定方法において、風向風速計により収集した風速情報が所定時間Ｔ内に継続して予め無風状態と定めた規定値以下の場合のみ、風速計が異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定することを特徴とする。
【００２５】
このように、気象情報システムからの風速情報、例えば、ウェブサイトで流されているリアルタイムデータ或いは準リアルタイムデータや、気象庁から或いは気象協会を介して得られるリアルタイムの地域風速情報を用いることにより、風速計が異常による測定不能状態か、無風状態継続かを精度良く判定することができる。
【００２６】
また、所定時間Ｔ経過後にさらに無風状態が継続した場合に、所定時間Ｔ経過からＴより短い時間単位ｔ（例えば、ｔ／Ｔ＜１／１０）毎に気象情報システムからの風速データとの対比を行うようにしても良く、それによって、利用している気象情報システムからの風速データの測定位置と風向風速計の設置位置が多少離れていた場合の実際の風速の差による長時間に渡る誤判定を回避することができる。
【００２７】
即ち、気象情報システムからの風速データは必ずしも風向風速計の設置位置における風速を正確に反映しておらず、それによって、凍結が発生していても正常無風状態と判定する場合があるが、それ以降は短い時間周期ｔで気象情報システムからの風速データとの対比を行うので、長時間に渡る誤判定を回避することができる。
【００２８】
また、本発明は、風向風速監視装置において、風向風速計により風速情報及び風向情報を収集する機能と、収集した風速情報が所定時間内に継続して予め無風状態と定めた規定値以下の場合のみ、風速計が異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報を照合させて判定する故障状態監視機能とを少なくとも有することを特徴とする。
【００２９】
このように、気象情報システムからの風速情報を照合させて判定する故障状態監視機能を備えることによって、風速計が異常による測定不能状態か、無風状態継続かを的確に判定できる信頼性の高い風向風速監視装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、風向風速計から収集した風速情報が、無風状態か、風向風速計の測定部凍結による測定不能状態か、簡単なシステムにより精度良く判定することができ、ひいては、安全な列車運行を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、風向風速計により風速情報及び風向情報を収集し、且つ、風向風速計の故障状態を監視する機能を有する風向風速監視装置において、風向風速計により収集した風速情報が所定時間内、例えば、４時間継続して予め無風状態と定めた規定値以下、典型的には、０．４ｍ／ｓ以下の場合のみ、風速計の異常による測定不能状態か、無風状態継続かを気象情報システムからの風速情報、例えば、ウェブサイトで流されているリアルタイムデータ或いは準リアルタイムデータや、気象庁から或いは気象協会を介して得られるリアルタイムの地域風速情報を照合させて、気象情報システムからの風速情報が無風状態である場合には、正常無風状態と判定し、気象情報システムからの風速情報が無風状態でない場合には、風速計の異常による測定不能状態と判定するものである。
【実施例１】
【００３２】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１の風向風速計の異常判定方法の形態を説明する。
図１参照  
図１は、本発明の実施例１の風向風速監視システム構成図であり、沿線各地に設置された風向風速計１１1 〜１１n 、風向風速計１１1 〜１１n からのアナログ出力による計測値をＢＣＤコードに変換する変換部１２1 〜１２n 、各駅機器室に設置され風速情報、風向情報を収集する風向風速監視装置１３、その結果を可視的に表示する監視表示部１４、システム全体を監視する計算機１５から構成されるとともに、風向風速監視装置１３を気象情報システム１６とリンクさせる。
【００３３】
この風向風速監視システムにおいても、風向風速計１１1 〜１１n で計測したアナログ出力による計測値をインターフェースを介して変換部１２1 〜１２n に入力し、変換部１２1 〜１２n において計測値を風速情報０．０〜６０．０ｍ／ｓ, 風向情報０〜５４０°のＢＣＤコードに変換する。
【００３４】
次いで、風向風速監視装置１３は、一定の周期、例えば、２３０ｍｓ毎に各変換器１２1 〜１２n へのポーリングを行い、変換器１２1 〜１２n でＢＣＤコードに変換した風速情報，風向情報をインターフェースを介して収集する。
【００３５】
風向風速監視装置１３では、収集した風速情報、風向情報により、沿線各地の風速情報をインターフェースを介して計算機１５及び監視表示部１４に通知するとともに、風速情報が規定時間、例えば、４時間継続して無風状態であることを示した場合、リンクしている気象情報システム１６からのリアルタイム風速データ、或いは、準リアルタイム風速データと対比し、気象情報システム１６からのリアルタイム風速データ、或いは、準リアルタイム風速データが無風状態を示していない場合には、凍結等の異常発生と判定して、計算機１５及び監視表示部１４に警報出力を行う。
【００３６】
この場合の無風状態の定義は、風向風速監視装置の設置者、典型的には、鉄道事業者の判断基準に依存するが、通常は、０．４ｍ／ｓ以下の風速を無風状態として定義する。
なお、判定に際しては、気象情報システム１６からの風速データの無風の判定基準を考慮する必要がある。
【００３７】
また、気象情報システム１６からのリアルタイム風速データ、或いは、準リアルタイム風速データとは、ウェブサイトで流されている比較的広域のデータ、例えば、管区気象台から１時間ごとに流されているアメダスデータを利用しても良い。
或いは、特定の地域に関しては、特定地域の事業体がウェブサイトに提供しているリアルタイム風速情報を利用しても良い。
【００３８】
例えば、春日井市の消防本部は、市内の数カ所の消防署に設置した気象観測機器による風速データ等を１分毎に更新して提供している。
この場合には、風向風速計の設置場所毎に、どのウェブサイトにおけるどの地域の風速情報を利用するかは予め決定しておくことが望ましい。
【００３９】
或いは、外部気象情報機関、典型的には気象庁から直接、或いは、気象協会を介して各気象観測機器設置場所における詳細風速情報をリアルタイムでオンラインで提供を受けて利用しても良いものである。
【００４０】
この場合、各気象観測機器設置場所における詳細風速情報の内、どの場所の情報を利用するかは、単に、鉄道沿線に設置した風向風速計の設置箇所に距離的に最も近い場所の情報を利用するだけではなく、風向風速計の設置箇所と地理的条件が近い場所、例えば、風向風速計の設置箇所が平地であれば、より近い平地の情報を、また、風向風速計の設置箇所が山岳地であれば、より近い山岳地の情報を利用するように、予め、利用する気象観測機器設置場所を決定しておくことが望ましい。
【００４１】
図２参照  
図２は、本発明の実施例１の風向風速計の異常検知のフロー図であり、まず、風向風速計の異常警報をＯＦＦにした状態で、風速が一定値以下、例えば、風速０．４ｍ／ｓ以下の場合を無風状態とし、風速計の風速データが一定値以下になった時に時間カウントを開始する。
【００４２】
この時間カウント開始から所定時間Ｔ（＝３０分〜４時間）内、例えば、４時間以内に０．４ｍ／ｓを超える風速が計測された場合には、時間カウントをリセットして、風速計の風速データが一定値以下になった時に再び、時間カウントを開始する。
【００４３】
無風状態が所定時間Ｔ（＝３０分〜４時間）、例えば、４時間継続した場合には、気象情報システムからのリアルタイム或いは準リアルタイムの風速データと対比する。
【００４４】
対比の結果、気象情報システムの風速データが無風状態でない場合には、凍結等による異常が発生したと判定して、計算機及び監視表示部に警報出力を行い、保守員による凍結解除作業を指示する。
【００４５】
一方、気象情報システムの風速データも無風状態の場合には、正常な無風状態であると判定して、時間カウントを続けて監視をさらに続ける。
この時、所定時間Ｔ経過後にさらに無風状態が継続した場合には、所定時間Ｔ経過から所定時間ｔ（＝５〜２０分）、例えば、１０分毎に気象情報システムからの風速データと対比して異常判定を行い、０．４ｍ／ｓを超える風速が計測された場合には、時間カウントをリセットし、風速計の風速データが一定値以下になった時に再び、時間カウントを開始する。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、気象情報システムの風速データを照合するだけであるので、風向変化を利用する場合に比べて風向変化の定義等のシステム設定が容易なるとともに、簡単なシステム構成となる。
【００４７】
また、本発明の実施例１においては、所定時間Ｔ経過後にさらに無風状態が継続した場合に、所定時間Ｔ経過からＴより短い時間単位ｔ毎に気象情報システムからの風速データとの対比を行っているので、利用している気象情報システムからの風速データの測定位置と風向風速計の設置位置が多少離れていた場合の実際の風速の差による長時間に渡る誤判定を回避することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、異常判定に際しては、気温も参照しても良いものであり、気温が設定温度以上である場合には、凍結は生じないと判断して、風向風速計異常は、ゴミや樹木の絡まりと判定して、除去作業を講ずるようにする。
【００４９】
この場合の気温は、風向風速計に直接或いはその近傍に温度計を設置して測定した温度を参照しても良いし、或いは、ウェブサイトに流されているリアルタイム気温情報を利用しても良いものである。
【００５０】
また、風向風速計の風速軸に加熱コイル等の加熱手段を収納しても良いものであり、風向風速計の異常の判定がなされ、且つ、気温が設定温度以下の場合には風速軸の凍結であると判断して、加熱コイルに加熱電源から通電して内部からの加熱により結氷を氷解させも良いものであり、この場合には、保守員による凍結解除作業が不要になる。
【００５１】
また、本発明の実施例１においては、所定時間Ｔ経過後にさらに無風状態が継続した場合に、所定時間Ｔ経過からＴより短い時間単位ｔ毎に気象情報システムからの風速データとの対比を行っているが、必須ではなく、所定時間Ｔ経過後に時間カウントをリセットして、新たに時間カウントを開始しても良く、即ち、無風状態が長期間継続した場合に、４時間毎に判定を行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の活用例としては、鉄道沿線に設置する風向風速計の異常判定方法が典型的なものであるが、鉄道沿線に設置する風向風速計に限られるものではなく、離島や漁港或いは特定地域等で特定の商用目的で設置する気象観測システムに用いる風向風速計の異常判定方法にも適用されるものであり、その場合には、ウェブサイト等で流されているリアルタイムデータによる海洋気象情報等の設置箇所に応じた特定の気象情報を異常判定基準として利用すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例１における風向風速監視システム構成図である。
【図２】本発明の実施例１における風向風速計の異常検知のフロー図である。
【図３】従来の鉄道における風向風速監視装置に用いる風向風速計の概略的外観図である。
【図４】従来の風向風速監視システム構成図である。
【図５】本出願人の提案による風向風速計の凍結検知のフロー図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１1 〜１１n   風向風速計
１２1 〜１２n   変換部
１３  風向風速監視装置
１４  監視表示部
１５  計算機
１６  気象情報システム
２０  風向風速計
２１  プロペラ部
２２  尾翼部
２３  風速軸
２４  風向軸
２５  支柱
２６  カバー
３１1 〜３１n   風向風速計
３２1 〜３２n   変換器
３３  風向風速監視装置
３４  監視表示部
３５  計算機
【図１】
2009047525.tif 000003
【図２】
2009047525.tif 000004
【図３】
2009047525.tif 000005
【図４】
2009047525.tif 000006
【図５】
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