(57)【要約】  列車車両を使用して軌道を監視する方法は、第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集することを含む。第１のセンサデータに基づいて、第１の列車車両上の診断システムにより、軌道位置における潜在的な軌道異常が識別される。異常を記述するメッセージは、他の列車車両に配置された診断システムに伝送される。メッセージは、第１の列車車両の後方に位置する第２の列車車両上の第２の診断システムにより受信される。第２の診断システムは、第２の列車車両が軌道位置を通過する時点を求め、求められた時点で第２のセンサデータを収集する。軌道異常が軌道位置における第１のセンサデータおよび第２のセンサデータの両方に存在する場合、列車制御システムに軌道異常が通知される。
2020534210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の列車車両を含む列車を使用して軌道を監視する方法であって、前記方法は、
第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集するステップと、
前記第１のセンサデータに基づいて、前記第１の列車車両上の第１の診断システムにより、前記軌道位置における潜在的な軌道異常を識別するステップと、
前記第１の診断システムから、前記軌道位置の表示を含む、前記異常を記述するメッセージを、前記列車に含まれる１つ以上の他の列車車両に配置された診断システムに伝送するステップと、
前記列車の進行方向に関して前記第１の列車の後方に位置する第２の列車車両上の第２の診断システムにより、前記メッセージを受信するステップと、
前記第２の診断システムにより、前記第２の列車車両が軌道位置を通過する時点を求めるステップと、
求めた前記時点で、前記第２の列車車両上の第２のセンサネットワークにより、前記軌道位置における第２のセンサデータを収集するステップと、
前記軌道異常が前記軌道位置における前記第１のセンサデータおよび前記第２のセンサデータの双方に存在する場合、前記軌道異常を列車制御システムに通知するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記第２の列車車両上の前記第２のセンサネットワークのサンプリング速度を増大させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記異常の検出に関連する機能を有する１つ以上のデータ収集アルゴリズムを有効化するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記異常の検出に関連しない機能を有する１つ以上のデータ収集アルゴリズムを無効化するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記方法はさらに、前記第１の列車車両上の前記第１の診断システムにより受信された全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて前記軌道位置を求めるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記方法はさらに、
前記軌道上の１つ以上の位置マーキングを読み取るステップと、
前記１つ以上の位置マーキングに基づいて前記軌道位置を求めるステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道異常の通知を送信するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、軌道マップを更新して、前記軌道位置における軌道異常を示すステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道マップを送信するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数の列車車両を含む列車を使用して軌道を監視する方法であって、前記方法は、
第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集するステップと、
前記第１のセンサデータに基づいて、前記第１の列車車両上の第１の診断システムにより、前記軌道位置における潜在的な軌道異常を識別するステップと、
第２の列車車両上の第２のセンサネットワークにより収集された前記軌道位置に対応する第２のセンサデータに基づいて、前記潜在的な軌道異常を相関させるステップと、
前記軌道位置における軌道異常を示すために、軌道マップを更新するステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記マップが前記列車上に配置された列車制御システムによって更新され、
前記方法がさらに、
前記列車制御システムにより、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道マップを送信するステップを含む、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記方法はさらに、前記第１の列車車両上の前記第１の診断システムにより受信された全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて前記軌道位置を求めるステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記方法はさらに、
前記軌道上の１つ以上の位置マーキングを読み取るステップと、
前記１つ以上の位置マーキングに基づいて前記軌道位置を求めるステップと、
を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
列車の運行中に異常を診断するためのシステムであって、
前記システムが、前記列車に含まれる複数の列車車両に分散された複数の台車診断コンピュータシステムを含み、各列車車両における前記台車診断コンピュータシステムが、
１つ以上のプロセッサと、
サンプリングレートに応じて、前記列車車両に連結された各台車からセンサデータを収集するように構成された台車インタフェースと、
前記プロセッサによって実行可能な複数の分析プログラムであって、（ｉ）前記分析プログラムが、異常検出プログラムおよび１つ以上の他のプログラムを含み、（ｉｉ）前記異常検出プログラムが、前記台車インタフェースによって収集された前記センサデータに基づいて軌道異常を検出するように構成されている、分析プログラムと、
前記プロセッサによって実行可能であり、前記分析プログラムの動作を制御するように構成されている、診断プログラムと、
前記複数の台車診断コンピュータシステムを接続する通信ネットワークと、
を含む、システム。
【請求項１５】
前記診断プログラムが、少なくとも１つの他の台車診断コンピュータシステムからの異常検出メッセージの受信に応答して、前記異常検出プログラムの前記サンプリングレートを増大させるように構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記診断プログラムがさらに、少なくとも１つの他の台車診断コンピュータシステムからの異常検出メッセージの受信に応答して、前記異常検出プログラム以外の全ての分析プログラムを無効化するように構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記異常検出プログラムが、前記軌道異常の検出に応答して、前記列車内の各台車診断コンピュータシステムに異常検出メッセージを伝送するように構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
前記異常検出メッセージが、ブロードキャストメッセージとして伝送される、請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記異常検出メッセージが、マルチキャストメッセージとして伝送される、請求項１７記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムがさらに、
（ｉ）前記台車診断コンピュータシステムから異常検出メッセージを受信し、（ｉｉ）前記軌道異常を確認する第２の台車診断コンピュータシステムから異常確認メッセージを受信し、（ｉｉｉ）前記異常確認メッセージの受信に応答して、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道異常の通知を送信する
ように構成された列車制御システムを含む、請求項１４記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、複数の列車車両に設置された複数の台車センサシステムを使用して軌道異常を監視する方法、システム、および装置に関する。本明細書で説明する技術は、軌道および台車の異常検出、ならびに軌道マップの生成に使用することができる。
【０００２】
背景
台車とは、列車貨車がその上に乗る、列車の車輪のシャーシである。典型的な列車貨車は、２台の台車を有する。新規の台車システムには、台車の健全状態を監視するセンサが含まれる。したがって、例えば、台車は、車輪の真円度、車軸ボックスのベアリングおよびギアボックスの温度、シャフトの屈曲、共振、油温、油面、および種々の振動レベルを監視するセンサを有しうる。センサシステムによって収集されたデータは、機械的故障が発生する前の初期段階で台車システムの損傷を検出するために使用される。この情報を使用して、列車システムのメンテナンス中に、必要に応じて部品を修理または交換することができる。台車センサシステムは大量のデータを収集するが、既存のシステムは典型的には独立して動作し、異なるセンサシステム間においてほとんど、または全く協働がなされていない。
【０００３】
台車センサシステムはまた、列車がその上に乗る軌道の状態を監視するために使用できる。例えば、台車センサシステムが特定の位置で予期せぬ衝撃または振動を測定した場合、その位置に異常があるとラベル付けすることができる。ただし、調整不足および協働不足のため、予期せぬ衝撃もしくは振動が台車の機械システムの決定もしくは故障の結果であるかどうか、または軌道に真に異常があるかどうかを判断することは、困難となっている。したがって、台車が動いている間に発生する異常の検出、分類、および検証を強化するための技術を提供することが望まれている。
【０００４】
概要
本発明の実施形態は、台車システム自体の異常、ならびに列車が乗っている軌道の異常を検出、分類および検証するための台車監視システムに関連する方法、システムおよび装置を提供することにより、上記の１つ以上の短所および欠点に対処し、克服するものである。
【０００５】
幾つかの実施形態によれば、複数の列車車両を含む列車を使用して軌道を監視する方法は、第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集することと、第１のセンサデータに基づいて、第１の列車車両上の第１の診断システムにより、軌道位置における潜在的な軌道異常を識別することと、を含む。異常を記述するメッセージは、第１の診断システムから、列車に含まれる１つ以上の他の列車車両に配置された診断システムに伝送される。メッセージは、軌道位置の表示を含む。メッセージは、列車の進行方向に関して第１の列車車両の後方に位置する第２の列車車両上の第２の診断システムによって受信される。第２の診断システムは、第２の列車車両が軌道位置を通過する時点を求め、求められた時点で、第２の列車車両上の第２のセンサネットワークにより、軌道位置における第２のセンサデータを収集する。軌道異常が軌道位置における第１のセンサデータおよび第２のセンサデータの双方に存在する場合、列車制御システムに軌道異常が通知される。
【０００６】
種々の実施形態において、上述した方法に多種の強化、改良および他の修正を加えることができる。例えば、一実施形態では、第２のセンサデータを収集する前、およびメッセージの受信に応答して、第２の列車車両上の第２のセンサネットワークのサンプリング速度を増大させうること、異常の検出に関連する機能を有するデータ収集アルゴリズムを有効化しうること、および／または異常の検出に関連しない機能を有するデータ収集アルゴリズムを無効化しうること、のうちの１つ以上が発生しうる。幾つかの実施形態では、軌道位置は、第１の列車車両上の第１の診断システムにより受信された全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて求められる。他の実施形態では、列車のセンサは、軌道上の位置マーキングを読み取り、当該読み取り値を使用して軌道位置を求める。
【０００７】
他の実施形態によれば、複数の列車車両を含む列車を使用して軌道を監視する第２の方法は、第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集することを含む。第１のセンサデータに基づいて、潜在的な軌道異常は、第１の列車車両上の第１の診断システムにより、軌道位置において識別可能である。潜在的な軌道異常は、第２の列車車両上の第２のセンサネットワークにより収集された軌道位置に対応する第２のセンサデータに基づいて相関（すなわち確認）される。次に、軌道マップが更新され、軌道位置における軌道異常が示される。幾つかの実施形態では、列車上に配置された列車制御システムは、列車の外部の少なくとも１つのシステムに軌道マップを送信する。
【０００８】
他の実施形態によれば、列車の運行中に異常を診断するためのシステムは、列車に含まれる複数の車両に分散された複数の台車診断コンピュータシステムを含む。各列車車両の台車診断コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサ、台車インタフェース、複数の分析プログラムおよび診断プログラムを含む。台車インタフェースは、サンプリングレートに応じて列車車両に連結された各台車からセンサデータを収集するように構成されている。分析プログラムは、プロセッサによって実行可能である。当該分析プログラムは、異常検出プログラムおよび１つ以上の他のプログラムを含む。異常検出プログラムは、台車インタフェースにより、収集されたセンサデータに基づいて軌道異常を検出するように構成されている。診断プログラムはまた、プロセッサによって実行可能であり、分析プログラムの動作を制御する。上述のシステムは、複数の台車診断コンピュータシステムを接続する通信ネットワークをさらに含む。
【０００９】
上述したシステムの幾つかの実施形態では、診断プログラムは、少なくとも１つの他の台車診断コンピュータシステムからの異常検出メッセージの受信に応答して、異常検出プログラムのサンプリングレートを増大させるように構成される。代替的に（または付加的に）、診断プログラムは、異常検出プログラム以外の全ての分析プログラムを無効化することができる。幾つかの実施形態では、異常が検出されると、異常検出プログラムは、例えばブロードキャストメッセージまたはマルチキャストメッセージによって、列車内の各台車診断コンピュータシステムに異常検出メッセージを伝送する。
【００１０】
上述したシステムの幾つかの実施形態は、列車制御システムをさらに含む。当該システムは、列車上の台車診断システムから異常検出メッセージおよび異常確認メッセージを受信するように構成される。異常確認メッセージの受信に応答して、列車制御システムは、列車の外部の少なくとも１つのシステムに軌道異常の通知を送信する。
【００１１】
本発明の付加的な特徴および利点は、添付の図面を参照して進める例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１２】
本発明の上述した態様および他の態様は、添付の図面と合わせて閲読した場合、以下の詳細な説明から最もよく理解される。本発明を例示する目的で、現在好ましい例示的な実施形態が図面に示されているが、本発明は開示された特定の手段に限定されないことが理解される。図面には次の図が含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】幾つかの実施形態による、列車の運行中に異常を診断するためのシステムを示す。
【図２】幾つかの実施形態による、例示的な台車診断コンピュータシステムを示す。
【図３】幾つかの実施形態による、軌道状態を監視する方法を示す。
【図４】本明細書で説明される異常検出システムを使用して軌道マップを生成する方法を示す。
【図５】本発明の実施形態が実装されうる例示的なコンピューティング環境を示す。
【００１４】
詳細な説明
以下の開示は、台車が動いている間に発生する異常を検出、分類および検証するための台車監視システムに関連する方法、システムおよび装置にしたがった幾つかの実施形態による本発明を説明する。当該台車監視システムは、各車両に設置された台車診断コンピュータシステムを含む。各コンピュータシステムは、データネットワークを介して接続されているため、異常およびその他の情報を共有できる。（例えばＧＰＳを介して）台車の位置に関する位置情報を（例えば列車制御システムへのリンクを介して）利用できる。診断コンピュータシステムによる相互のデータ共有を有効化することで、より堅牢かつ根本的な原因分析が可能となる。さらに、本明細書で説明する技術を用いた場合、列車の軌道の「健全状態」を監視するための台車診断機器以外の追加機器は必要ない。
【００１５】
図１は、幾つかの実施形態による、列車の運行中に異常を診断するためのシステム１００を示す。当該実施例では、列車は、軌道１１５上を走行する３台の車両１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃを含む。各車両１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃは、２つの台車に連結されている。各台車は、台車の内部のセンサネットワークを介して接続された複数のセンサを含む。センサネットワークで使用されるセンサの種類には、例えば容量センサ、圧電センサ、ピエゾ抵抗センサ、または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサが含まれてもよい。図１に示された図には２つのセンサが示されているが、実際には、センサの数は非常に多くなり得ることに留意されたい。例えば、一実施形態では、各センサネットワークは、２０〜３０個のセンサを含む。センサによって収集される情報の種類には、例えば速度、加速度、温度、湿度および振動が含まれ得る。
【００１６】
各列車車両１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃは、その台車のセンサネットワークからセンサデータを収集する台車診断コンピュータシステムを含む。収集されたセンサデータに基づいて、台車診断コンピュータシステムは、軌道上の異常を検出する。１台の列車車両の台車診断コンピュータシステムが異常を識別した場合、台車の故障または軌道の故障に起因する可能性がある。この場合、異常を検出した台車診断コンピュータシステムは、他の台車から異常を検出した特定の軌道位置のデータを要求することができる。その後、その結果を他の台車からの結果と相関させることができる。例えば、複数の台車診断コンピュータシステムが同じ特性を識別する場合、このことは、問題が台車ではなく軌道にあることの顕著な示唆となる。
【００１７】
台車診断コンピュータシステムの動作パラメータには、とりわけ、センサデータ取得速度、（例えば検出すべき問題の）分析を実行するアルゴリズムの選択およびこれらのアルゴリズムが実行される頻度が含まれうる。デフォルトのパラメータは、通常の動作中に最適な情報収集のために較正可能である。ただし、特定のイベントについては、当該イベントのより正確な情報を収集するために、これらのパラメータの変更をトリガすることができる。ユニットが分析用のＣＰＵパワーまたはストレージ容量を有しないため、長期間持続可能ではないものの、変更によって、短期間では、より高い頻度でデータを収集することができる。例えば、先頭車両の台車診断コンピュータシステムが異常を検出した場合、次の台車に、一時的にシステムを再構成して、台車が軌道上の指定された位置を走行する際に特定の特徴を探索するように要求することができる（例えば、時速２００キロメートルかつ列車３００メートルでは、最後の台車は３．６秒後に最初の台車の位置を通過する）。再構成には、一部のアルゴリズムの無効化、データのサンプリング速度の変更、または特定のアルゴリズムのより頻繁な実行が含まれうる。
【００１８】
台車の特性（例えば摩耗および表面再形成による車輪の直径）は、時間の経過とともに変化する。その情報の一部またはすべては、主にメンテナンスに付加的な複雑性が課せられるために、台車診断コンピュータシステムで利用できない場合がある。ただし、当該情報は、異なる台車の信号を相互に比較することで再構築可能である。例えば、新しい車輪の直径は、コンピュータにより、他の台車の軸の現在の毎分回転数（ＲＰＭ）を要求して当該値を新しい車輪の値と比較すれば識別可能である。
【００１９】
列車制御システムは、第１の列車車両１０５Ａに配置されている。列車制御システムは、一般に、列車運行の制御に関連する種々の機能を実行する。列車制御システムは、異常検出の目的で、台車診断コンピュータシステムから異常検出メッセージを受信する。列車制御システムはまた、元の異常検出を確認する台車診断コンピュータシステムから確認メッセージを受信する。確認メッセージを受信することに応答して、列車制御システムは、例えば列車の外部の少なくとも１つのシステムに軌道異常の通知を送信する動作を実行できる。また、以下でさらに詳細に説明するように、幾つかの実施形態では、列車制御システムは、検出された異常を含む軌道マップを生成することもできる。
【００２０】
台車診断コンピュータシステムおよび列車制御システムはすべて、通信ネットワーク１１０を介して接続されている。当該通信ネットワーク１１０は、例えばイーサネットおよびＷｉ‐Ｆｉを含む既存の伝送技術を利用して、列車車両間の通信を促進することができる。各台車診断コンピュータシステムは、当該技術分野で一般に周知の１つ以上のトランスポート層プロトコル、例えばＴＣＰおよび／またはＵＤＰを実装することができる。幾つかの実施形態では、台車診断コンピュータシステムは、リアルタイム要件または保証されたサービス品質に基づいてトランスポートプロトコルを選択することを可能とする機能を含む。例えば、ほぼリアルタイムの通信ではデフォルトでＵＤＰが使用可能であるが、一方で、ＴＣＰは、タイミング要件はより緩いものの、付加的な信頼性が必要とされる通信に使用される。
【００２１】
図２は、幾つかの実施形態による、例示的な台車診断コンピュータシステム２００を示す。当該実施例は、外部システムからデータを受信するための２つのインタフェースを含む。最初に、台車インタフェース２１０が、台車センサネットワークとの通信を可能にするように構成される。幾つかの実施形態では、台車センサネットワークは、台車診断コンピュータシステム２００に直接に接続され、これにより、台車インタフェース２１０のタスクは、必要に応じてセンサデータを主にエンコードおよびデコードし、台車センサデータの処理に必要な前処理を実行することとなる。他の実施形態では、１つ以上のネットワークを、台車センサネットワークを備えた台車診断コンピュータシステム２００に接続することができる。例えば、幾つかの実施形態では、台車診断コンピュータシステム２００および台車センサネットワークは、無線ローカルエリアネットワークを介して接続されている。この場合、台車インタフェース２１０には、通信に使用されるネットワークプロトコルをサポートする機能が付加的に含まれる。診断ネットワークインタフェース２２０は、台車インタフェース２１０と同様に構成されるが、前者は、台車診断コンピュータシステム２００を他の台車診断コンピュータシステムおよび列車上に存在する他のコンピューティングシステム（例えば、列車制御システム）と接続しているネットワークに接続するために使用される点が異なる。図１に関して上述したように、診断ネットワークは、列車上の種々のシステムを接続している。診断ネットワークインタフェース２２０は、プロトコルを実装しており、ネットワーク上でデータを送受信するために必要な他のタスクを実行する。
【００２２】
引き続き図２を参照すると、台車診断コンピュータシステム２００は、１つ以上のプロセッサ２０５と、プロセッサ２０５によって実行可能な複数のソフトウェアプログラムを保存するプログラムストレージ２１５とをさらに含む。プログラムストレージ２１５は、当該技術分野で周知の任意の非一時的なコンピュータ可読媒体を使用して実装することができる。プログラムは、異常検出プログラム２１５Ａ、診断プログラム２１５Ｂ、および１つ以上の他のプログラム２１５Ｃを含む。
【００２３】
異常検出プログラム２１５Ａは、台車インタフェース２１０によって収集されたセンサデータに基づいて軌道異常を検出するように構成される。異常検出プログラム２１５Ａは、台車センサネットワークからのデータを分析し、かつデータの何らかの不規則性、予期せぬ変動、または他の異常の検出を試みる１つ以上のアルゴリズムを実行可能である。何らかの異常が検出された場合、異常検出プログラム２１５Ａは、診断ネットワークインタフェース２２０を使用して、異常検出メッセージを列車の他のシステムに（例えば、ブロードキャストまたはマルチキャストメッセージを使用して）送信することができる。
【００２４】
計算上、台車診断コンピュータシステム２００の処理リソースが、長期間にわたって高度にサンプリングされたデータの処理および保存を許可しない場合がある。このため、異常検出プログラム２１５Ａは、台車センサデータのサンプリングを所望に応じて増減可能なサンプリングレートパラメータで実行される。例えば、台車診断コンピュータシステム２００が、潜在的な異常が軌道上の特定位置にあるという通知を受信した場合、異常検出プログラム２１５Ａのサンプリングレートを、台車診断コンピュータシステム２００に関連付けられた台車がその位置を通過する場合に増大させることができる。
【００２５】
診断プログラム２１５Ｂは、台車診断コンピュータシステム２００の一般的な動作を実行し、プログラムストレージ２１５内のプログラムの実行を管理する。例えば、一実施形態では、診断プログラム２１５Ｂは、少なくとも１つの他の台車診断コンピュータシステムから異常検出メッセージを受信することに応答して、異常検出プログラム２１５Ａのサンプリングレートを増加させるように構成される。代替的に（または付加的に）、診断プログラム２１５Ｂは、異常検出メッセージを受信した際に１つ以上の他のプログラム２１５Ｃを無効にして、台車診断コンピュータシステム２００の全処理リソースを異常検出専用としうるように構成されていてもよい。
【００２６】
図３は、幾つかの実施形態による、軌道状態を監視する方法３００を示す。当該方法は、例えば１つ以上の台車診断コンピュータシステムによって実行可能である（図２を参照）。ステップ３０５から開始して、軌道位置に対応する第１のセンサデータが、第１の列車車両上の第１のセンサネットワークから収集される。幾つかの実施形態では、軌道位置は、第１の列車車両上の診断システムによって受信された全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて求められる。他の実施形態では、診断システムは、（例えば台車センサシステムを介して）軌道上の１つ以上の位置マーキングの読み取り値を受信することができる。次いで、位置マーキングに基づいて、軌道位置を求めることができる。例えば、軌道の鉄道システムは、軌道の特定のセクションの緯度および経度を提供する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグまたは同様のデバイスを含むことができる。台車センサシステムが当該セクションを通過すると、ＲＦＩＤタグから緯度および経度を受信し、それを使用して内部測位システムを更新する。ＲＦＩＤタグは、軌道システムに沿って分散され、規則的間隔での位置情報および地点間の位置情報の概算に使用可能な技術、例えば推測航法を提供することができる。
【００２７】
第１のセンサデータに基づいて、ステップ３１０で、潜在的な軌道異常が、第１の列車車両上の第１の診断システムによって（例えば、異常検出プログラム２１５Ａを使用して）軌道位置で識別される。ステップ３１５で、第１の診断システムからの異常を記述するメッセージが、列車に含まれる１つ以上の他の列車車両に配置された診断システムに伝送される。当該メッセージは、軌道位置の表示と、任意選択手段として、異常の記述とを含む。一般に、当該技術分野で知られている任意の技法を使用して、種々の構成要素間でメッセージを受け渡すことができる。例えば、幾つかの実施形態では、メッセージは、単一のＩＰパケットに収まるように設計されており、異なるコンピューティングシステム間での情報の迅速な通信を可能にする。例えば、一実施形態では、通知メッセージが、通知の種類（例えば、新規の異常、既存の異常の確認等）を記述する１つ以上のフィールドを含み、別のフィールドが位置情報を保存するようにすることができる。他の実施形態では、例えばエクステンシブルマークアップ言語（ＸＭＬ）を使用したファイルを使用して、メッセージ情報を転送することができる。これにより、各伝送においてより詳細な情報を送信することができる。
【００２８】
ステップ３２０で、メッセージが、列車の進行方向に関して第１の列車車両の後方に位置する第２の列車車両上の第２の診断システムによって受信される。基本的に、第１の列車の前後の列車がメッセージを受信することができる。例えば、一実施形態では、通知メッセージは、診断通信ネットワークに接続されている全てのコンピュータがメッセージを受信できるように、ブロードキャストまたはマルチキャストを使用して伝送される。ただし、列車の進行方向に関して第１の列車車両に後続する車両は、軌道上の異常をまだ通過していないため、異常を確認する機会を有することになる。
【００２９】
ステップ３２５で、第２の診断システムが、第２の列車車両が軌道位置を通過する時点を求める。当該時点は、例えば列車の速度、車両の長さ、車輪の直径等の要因に依存する。各列車の設計が異なりうるため、各個々の診断システムは、異なる手法で当該時点を計算するように構成可能である。例えば、診断システムは、列車とリンクされると、列車システム内の車両を示す車両番号（例えば、１台目の車の場合は「１」、２台目の車の場合は「２」）を受信することができる。加えて、診断システムは、ベアリング、シャフト、ブレーキおよび車輪の物理的設計に関する情報ならびに台車全体の長さに関する情報を維持することができる。幾つかの実施形態では、当該情報は、例えば車輪が使用されて直径が縮小するにつれて、経時的に更新可能である。速度を計算するために、特定の列車は、外部システム（例えば列車制御システム）から現在の列車速度を取得するか、またはローカルで計算することができる。最後に、車両番号、設計情報および速度を使用して、位置を予測することができる。例えば、診断システムは、現在の速度が与えられれば、当該車両の車輪が正確に１０秒以内に潜在的な異常の位置を通過すると予測することができる。
【００３０】
ステップ３３０で、第２のセンサデータが、求めた時点で、第２の列車車両上のセンサネットワークにより、軌道位置において収集される。幾つかの実施形態では、第２のセンサデータを収集する前に、メッセージの受信に応答して、第２の診断システムが、例えば、第２の列車車両上の台車センサネットワークのサンプリング速度の増大の動作、異常の検出に関連する機能を有するデータ収集アルゴリズムの有効化の動作、または異常の検出に関係しない機能を有するデータ収集アルゴリズムの無効化の動作を実行することができる。有効化可能な機能の種類の例には、推論ロジック（例えば、軌道の問題によって引き起こされた異常であるか、または軌道上の石のような一時的な問題であるか）、および車両１にセンサ読み取りエラーがあるかどうかの検証が含まれる。
【００３１】
次に、ステップ３３５で、軌道位置における第１のセンサデータおよび第２のセンサデータの両方に軌道異常が存在する場合、列車制御システムに軌道異常が通知される。列車制御システムが当該通知を受信すると、種々の動作を実行できる。例えば、幾つかの実施形態では、列車制御システムは、外部ソース、例えば地域列車管理システムに異常通知メッセージを送信する。当該異常通知メッセージは、例えば異常の位置および異常の種類（既知の場合）の情報を提供することができる。加えて、構成情報、例えばセンサデータを記録したシステムの詳細、異常を確認した診断システムの数も異常検出メッセージに含めることができる。代替的に（または付加的に）、列車制御システムは、図４に関して以下で説明するように、軌道マップを生成するために当該情報を使用することもできる。
【００３２】
上述のシステムでは、列車の車両間で異常検出が協調して実行される。当該一般的なフレームワークは、列車全体にわたる異常検出を実行するように拡張可能である。例えば、一実施形態では、修正された軌道マップにつき、その位置を後の時点で通過する他の列車によって検証することができる。当該マップは、運行条件を調整する（例えば軌道故障の場合に速度を低下させる）ために、他の車両でも使用することができる。
【００３３】
図４は、本明細書に記載の異常検出システムを使用して軌道マップを生成する方法４００を示す。ステップ４０５から開始して、第１の列車車両上の診断システムは、軌道位置にあるローカルセンサネットワークからセンサデータを収集する。ステップ４１０で、潜在的な軌道異常が、収集されたセンサデータに基づいて軌道位置で識別される。次に、ステップ４１５で、潜在的な軌道異常は、軌道位置でそのローカルセンサネットワークを使用してセンサデータを収集することによって、第２の列車車両により相関される。異常が相関されると、ステップ４２０で、軌道マップが更新され、軌道位置における軌道異常が示される。一般に、当該技術分野で知られている任意のマップファイル形式を使用して、軌道からの地理情報をコンピュータファイルにエンコードすることができる。例えば、一実施形態では、軌道情報は、シェイプファイルまたはキーホールマークアップ言語（ＫＭＬ）などの地理情報システム（ＧＩＳ）ファイル形式でエンコードされる。マップは、列車からローカルまたはリモートで生成できる。図４の実施例では、マップは列車制御システムによって生成され、ステップ４２５で、マップは列車から離れた外部システムに中継される。他の実施形態において、マップは、列車により提供される情報（例えば異常および関連する位置情報）に基づいて外部システムで生成される。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態を実装することのできる例示的なコンピューティング環境５００を示す。例えば、当該コンピューティング環境５００を使用して、図１および図２に関して上述した台車診断コンピュータシステムを実装することができる。コンピューティング環境５００は、本発明の実施形態を実装することのできるコンピューティングシステムの一例であるコンピュータシステム５１０を含む。コンピュータおよびコンピューティング環境、例えばコンピュータシステム５１０およびコンピューティング環境５００は、当業者に周知であるため、ここで簡単に説明する。
【００３５】
図５に示されるように、コンピュータシステム５１０は、通信機構、例えばバス５２１、またはコンピュータシステム５１０内で情報を通信するための他の通信機構を含むことができる。コンピュータシステム５１０はさらに、情報を処理するためにバス５２１に結合された１つ以上のプロセッサ５２０をさらに含む。プロセッサ５２０は、１つ以上の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック演算処理装置（ＧＰＵ）、または当該技術分野で周知の他のプロセッサを含むことができる。
【００３６】
コンピュータシステム５１０はまた、プロセッサ５２０によって実行される情報および命令を保存するためにバス５２１に結合されたシステムメモリ５３０を含む。システムメモリ５３０は、揮発性および／または不揮発性メモリ、例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）５３１および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３２の形態のコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。システムメモリＲＡＭ５３２は、他の動的ストレージデバイス（例えばダイナミックＲＡＭ、スタティックＲＡＭおよびシンクロナスＤＲＡＭ）を含みうる。システムメモリＲＯＭ５３１は、他の静的ストレージデバイス（例えば、プログラマブルＲＯＭ、消去可能なＰＲＯＭ、および電気的に消去可能なＰＲＯＭ）を含みうる。加えて、システムメモリ５３０は、プロセッサ５２０による命令の実行中に一時変数または他の中間情報を保存するために使用可能である。コンピュータシステム５１０内の要素間での情報の伝送に役立つ基本ルーチンを含む基本入出力システム５３３（ＢＩＯＳ）は、例えば起動中、ＲＯＭ５３１に保存可能である。ＲＡＭ５３２は、プロセッサ５２０に直ちにアクセス可能であり、かつ／またはプロセッサ５２０によって現在動作している、データおよび／またはプログラムモジュールを含むことができる。システムメモリ５３０は、例えばオペレーティングシステム５３４、アプリケーションプログラム５３５、他のプログラムモジュール５３６およびプログラムデータ５３７をさらに含むことができる。
【００３７】
コンピュータシステム５１０はまた、情報および命令を記憶するための１つ以上のストレージデバイス、例えばハードディスク５４１およびリムーバブル媒体ドライブ５４２（例えば、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ、テープドライブおよび／またはソリッドステートドライブ）を制御する、バス５２１に接続されたディスクコントローラ５４０を含む。各ストレージデバイスは、適切なデバイスインタフェース（例えば、小型コンピュータシステムインタフェース（ｓｍａｌｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＣＳＩ）、統合デバイスエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）またはＦｉｒｅＷｉｒｅ）を使用してコンピュータシステム５１０に追加可能である。
【００３８】
コンピュータシステム５１０はまた、コンピュータユーザに情報を表示するディスプレイ５６６、例えば陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を制御する、バス５２１に結合されたディスプレイコントローラ５６５を含むことができる。コンピュータシステムは、コンピュータユーザと対話し、プロセッサ５２０に情報を提供するための、入力インタフェース５６０と、１つ以上の入力デバイス、例えばキーボード５６２およびポインティングデバイス５６１とを含む。ポインティングデバイス５６１は、例えば、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ５２０に伝達し、ディスプレイ５６６上のカーソル移動を制御するための、マウス、トラックボールまたはポインティングスティックであってもよい。ディスプレイ５６６は、ポインティングデバイス５６１による方向情報およびコマンド選択の通信を補完または置換する入力を可能にするタッチスクリーンインタフェースを提供可能である。
【００３９】
コンピュータシステム５１０は、プロセッサ５２０がメモリ、例えばシステムメモリ５３０に含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行したことに応答して、本発明の実施形態の処理ステップの一部またはすべてを実行することができる。こうした命令は、別のコンピュータ可読媒体、例えばハードディスク５４１またはリムーバブル媒体ドライブ５４２からシステムメモリ５３０に読み込まれてもよい。ハードディスク５４１は、本発明の実施形態によって使用される１つ以上のデータストアおよびデータファイルを含むことができる。データストアのコンテンツおよびデータファイルは、セキュリティを向上させるために暗号化可能である。プロセッサ５２０はまた、システムメモリ５３０に含まれる命令の１つ以上のシーケンスを実行するためにマルチプロセシング構成で採用されてもよい。代替実施形態では、ソフトウェア命令に代えてまたはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードウェア組み込み回路を使用することができる。したがって、各実施形態は、ハードウェア回路およびソフトウェアのいずれかの特定の組み合わせに限定されない。
【００４０】
上述のように、コンピュータシステム５１０は、本発明の実施形態にしたがってプログラミングされた命令を保持し、本明細書に記載のデータ構造、テーブル、レコードまたは他のデータを含む、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体またはメモリを含みうる。本明細書で使用する「コンピュータ可読媒体」なる語は、実行のためのプロセッサ５２０への命令の提供に関与する任意の媒体を指す。コンピュータ可読媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体および伝送媒体を含む多くの形態を取りうるが、これらに限定されない。
不揮発性媒体の非限定的な例には、光ディスク、ソリッドステートドライブ、磁気ディスクおよび磁気光学ディスク、例えばハードディスク５４１またはリムーバブル媒体ドライブ５４２が含まれる。揮発性媒体の非限定的な例には、ダイナミックメモリ、例えばシステムメモリ５３０が含まれる。伝送媒体の非限定的な例には、同軸ケーブル、銅線、およびバス５２１を構成するワイヤを含む光ファイバが含まれる。伝送媒体はまた、例えば無線波通信中および赤外線データ通信中に生成される音響波または光波の形態を取ることもできる。
【００４１】
コンピューティング環境５００は、１つ以上のリモートコンピュータ、例えばリモートコンピュータ５８０への論理接続を使用して、ネットワーク環境で動作するコンピュータシステム５１０をさらに含むことができる。リモートコンピュータ５８０は、パーソナルコンピュータ（ラップトップまたはデスクトップ）、モバイルデバイス、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイスまたはその他の一般的なネットワークノードであってよく、典型的にはコンピュータシステム５１０に関して上述した要素の多くまたはすべてを含む。ネットワーク環境で使用される場合、コンピュータシステム５１０は、ネットワーク５７１、例えばインタネットを介した通信を確立するためのモデム５７２を含むことができる。モデム５７２は、ユーザネットワークインタフェース５７０を介して、または別の適切な機構を介して、バス５２１に接続可能である。
【００４２】
ネットワーク５７１は、インタネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、直接接続もしくは一連の接続、携帯電話ネットワーク、またはコンピュータシステム５１０と他のコンピュータ（例えばリモートコンピュータ５８０）との間の通信を可能にする任意の他のネットワークもしくは媒体を含む、当該技術分野で一般に周知の任意のネットワークまたはシステムであってよい。ネットワーク５７１は、有線、無線またはこれらの組み合わせであってもよい。有線接続は、イーサネット、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＲＪ‐１１、または当該技術分野で一般に周知の他の有線接続を使用して実装できる。無線接続は、Ｗｉ‐Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線、携帯電話ネットワーク、衛星、または当該技術分野で一般的に周知の任意の他の無線接続法を使用して実装することができる。加えて、幾つかのネットワークは、単独でまたは相互通信において動作し、ネットワーク５７１内の通信が可能となる。
【００４３】
本開示の実施形態は、ハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせで実装可能である。加えて、本開示の実施形態は、例えば非一時的なコンピュータ可読媒体を有する製造品（例えば１つ以上のコンピュータプログラム製品）に含めることができる。ここで、媒体は、例えば、本開示の実施形態の機構を提供し可能にするためのコンピュータ可読プログラムコードを具現化している。製造品は、コンピュータシステムの一部に含めることも別売りすることもできる。
【００４４】
種々の態様および実施形態を本明細書で開示したが、他の態様および実施形態も当業者には明らかであろう。本明細書で開示される種々の態様および実施形態は例示を目的としたものであり、限定を意図するものではなく、真の範囲および思想は添付の特許請求の範囲によって示される。
【００４５】
本明細書で使用する実行可能アプリケーションは、例えばユーザコマンドまたは入力に応じて、例えばオペレーティングシステム、コンテキストデータ取得システムまたは他の情報処理システムの所定の機能を実装するようにプロセッサを調整するコードまたは機械可読命令を含む。実行可能プロシージャは、１つ以上の特定のプロセスを実行するための、コードもしくは機械可読命令のセグメント、サブルーチン、またはコードの他の別個のセクション、または実行可能アプリケーションの一部である。当該プロセスは、入力データおよび／またはパラメータの受信、受信された入力データに対する動作の実行、および／または受信された入力パラメータに応答した機能の実行、ならびに結果の出力データおよび／もしくはパラメータの提供を含むことができる。
【００４６】
本明細書で使用されるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）は、プロセッサまたは他のデバイスとのユーザ対話、関連するデータの取得および機能の処理を可能にする、ディスプレイプロセッサによって生成された１つ以上のディスプレイ画像を含む。ＧＵＩはまた、実行可能プロシージャまたは実行可能アプリケーションも含む。実行可能プロシージャまたは実行可能アプリケーションは、ディスプレイプロセッサを調整して、ＧＵＩ表示画像を表す信号を生成する。当該信号は、ユーザが観察するための画像を表示する表示デバイスに供給される。プロセッサは、実行可能プロシージャまたは実行可能アプリケーションの制御のもとで、入力デバイスから受信された信号に応答してＧＵＩ表示画像を操作する。このようにして、ユーザは、プロセッサまたは他のデバイスとのユーザ対話を可能にする入力デバイスを使用して、表示画像と対話することができる。
【００４７】
本明細書の機能およびプロセスステップは、ユーザコマンドに応答して自動的にまたは全体的にまたは部分的に実行可能である。自動的に実行されるアクティビティ（ステップを含む）は、ユーザが当該アクティビティを直接開始することなく、１つ以上の実行可能な命令またはデバイス動作に応答して実行される。
【００４８】
図のシステムおよびプロセスは、排他的ではない。同じ目的を達成するために、本発明の基本方式にしたがって他のシステム、プロセス、およびメニューを導出することができる。特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、本明細書に図示および説明した実施形態および変形例は、例示のみを目的とすることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、現行の設計に対する修正を実装することができる。本明細書に説明しているように、種々のシステム、サブシステム、エージェント、マネージャおよびプロセスは、ハードウェアコンポーネント、ソフトウェアコンポーネントおよび／またはこれらの組み合わせを使用して実装可能である。本明細書の各請求項の要素は、「手段」なる語句を使用して明示的に言及されていない限り、米国特許法１１２条第６パラグラフの規定に基づいて解釈されるものではない。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月20日(2020.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の列車車両を含む列車を使用して軌道を監視する方法であって、前記方法は、
第１の列車車両上の第１のセンサネットワークにより、軌道位置に対応する第１のセンサデータを収集するステップと、
前記第１のセンサデータに基づいて、前記第１の列車車両上の第１の診断システムにより、前記軌道位置における潜在的な軌道異常を識別するステップと、
前記第１の診断システムから、前記軌道位置の表示を含む、前記異常を記述するメッセージを、前記列車に含まれる１つ以上の他の列車車両に配置された診断システムに伝送するステップと、
前記列車の進行方向に関して前記第１の列車の後方に位置する第２の列車車両上の第２の診断システムにより、前記メッセージを受信するステップと、
前記第２の診断システムにより、前記第２の列車車両が軌道位置を通過する時点を求めるステップと、
求めた前記時点で、前記第２の列車車両上の第２のセンサネットワークにより、前記軌道位置における第２のセンサデータを収集するステップと、
前記軌道異常が前記軌道位置における前記第１のセンサデータおよび前記第２のセンサデータの双方に存在する場合、前記軌道異常を列車制御システムに通知するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記第２の列車車両上の前記第２のセンサネットワークのサンプリング速度を増大させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記異常の検出に関連する機能を有する１つ以上のデータ収集アルゴリズムを有効化するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記方法はさらに、前記第２のセンサデータを収集するステップの前に、前記メッセージの受信に応答して、前記異常の検出に関連しない機能を有する１つ以上のデータ収集アルゴリズムを無効化するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記方法はさらに、前記第１の列車車両上の前記第１の診断システムにより受信された全地球測位システム（ＧＰＳ）信号に基づいて前記軌道位置を求めるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記方法はさらに、
前記軌道上の１つ以上の位置マーキングを読み取るステップと、
前記１つ以上の位置マーキングに基づいて前記軌道位置を求めるステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道異常の通知を送信するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、軌道マップを更新して、前記軌道位置における軌道異常を示すステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記方法はさらに、前記列車制御システムにより、前記列車の外部の少なくとも１つのシステムに前記軌道マップを送信するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
列車の運行中に異常を診断するためのシステムであって、
前記システムが、前記列車に含まれる複数の列車車両に分散された複数の台車診断コンピュータシステムを含み、各列車車両における前記台車診断コンピュータシステムが、
１つ以上のプロセッサと、
サンプリングレートに応じて、前記列車車両に連結された各台車からセンサデータを収集するように構成された台車インタフェースと、
前記プロセッサによって実行可能な複数の分析プログラムであって、（ｉ）前記分析プログラムが、異常検出プログラムおよび１つ以上の他のプログラムを含み、（ｉｉ）前記異常検出プログラムが、前記台車インタフェースによって収集された前記センサデータに基づいて軌道異常を検出するように構成されている、分析プログラムと、
前記プロセッサによって実行可能であり、前記分析プログラムの動作を制御するように構成されている、診断プログラムと、
前記複数の台車診断コンピュータシステムを接続する通信ネットワークと、
を含む、システム。
【国際調査報告】
2020534210.tif 000008
2020534210.tif 000009