JP7274433B2 - 作動状態診断装置 - Google Patents

Description

本開示は、例えば、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の診断を行う作動状態診断装置に関する。

鉄道車両の乗り心地の向上のために、台車と車体との間に緩衝器を配置した車両が知られている。例えば、特許文献１には、鉄道車両の車体と台車との間に緩衝器としてのヨーダンパを配置し、台車の振動を抑制しつつ車体の曲げ振動を抑制する技術が記載されている。

緩衝器は、乗員・乗客の乗り心地の向上に寄与するため、鉄道車両の運転前または運転中に異常を診断できることが望まれる。例えば、特許文献２には、台車の振動と輪軸の振動との両方を検出し、台車の振動値と輪軸の振動値とに基づいて軌道異常と台車異常とを検出する技術が記載されている。特許文献３には、鉄道車両を停止状態で加振して異常を診断する技術が記載されている。特許文献４には、上下方向の加速度とピッチング方向の加速度とを検出し、上下並進とピッチングとの位相差から緩衝器の異常を検出する技術が記載されている。さらに、特許文献５には、鉄道車両の走行時に、鉄道車両に搭載されたセンサが検出したセンシング情報をデータベースに蓄積しておき、過去の正常と判定されたセンシング情報と走行中のセンシング情報とを比較することにより、異常が発生しているか否かを判定する技術が記載されている。

特開２０１４－１９８５２２号公報 特開２００４－１７００８０号公報（特許第3779258号公報） 特開２０１９－２７８７４号公報 特開２０１２－１１１４８０号公報（特許第5662298号公報） 特開２０１７－８８０２４号公報

従来技術の場合、緩衝器の異常を高精度に判定するためには、既存のセンサだけでなく追加のセンサが必要になる可能性がある。また、特許文献５の技術によれば、正常データ（正常と判定されたセンシング情報）が膨大になる可能性があることに加えて、初めて起きる状況下、即ち、対応する正常データがない状況下では、正常にも拘わらず異常と判定される可能性がある。

本発明の一実施形態の目的は、センサ（測定手段）の追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる作動状態診断装置を提供することにある。

本発明の一実施形態は、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値を用いて前記ばね手段の上下変位を算出し出力するばね手段変位算出装置と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の前記位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記ばね手段の上下変位を推定し出力するばね手段変位推定装置と、前記ばね手段変位推定装置から出力された前記ばね手段の上下変位の推定値を前記鉄道車両で受信する受信ユニットと、前記ばね手段変位算出装置から出力された前記ばね手段の上下変位の算出値と前記受信ユニットで受信された前記ばね手段の上下変位の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、を有する。

また、本発明の一実施形態は、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定手段と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定装置と、前記車体加速度測定手段から出力された前記車体の上下加速度の測定値と受信ユニットで受信された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、を有する。

本発明の一実施形態によれば、測定手段（センサ）の追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。

第１の実施形態による作動状態診断装置を緩衝器（コンベンショナルダンパ）が搭載された鉄道車両と共に示す概略図。 図１中の作動状態診断装置を示すブロック図。 図１中の診断装置の制御処理を示す流れ図。 図１中のクラウド部の制御処理を示す流れ図。 変形例による作動状態診断装置を示すブロック図。 第２の実施形態による作動状態診断装置を示すブロック図。 図６中の診断装置の制御処理を示す流れ図。 図６中のクラウド部の制御処理を示す流れ図。 第３の実施形態による作動状態診断装置を緩衝器（セミアクティブダンパ）が搭載された鉄道車両と共に示す概略図。 図９中の鉄道車両の車体、台車、緩衝器、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図。 図９中の作動状態診断装置を示すブロック図。 図９中の制御装置の制御処理を示す流れ図。 図９中のクラウド部の制御処理を示す流れ図。 第４の実施形態による作動状態診断装置を示すブロック図。 図１４中の制御装置の制御処理を示すブロック図。 図１４中のクラウド部の制御処理を示す流れ図。 第５の実施形態による作動状態診断装置を示すブロック図。 図１７中の制御装置の制御処理を示す流れ図。 図１７中のクラウド部の制御処理を示す流れ図。

以下、実施形態による作動状態診断装置を、電車、気動車、客車等の鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ説明する。なお、図面の流れ図は、各ステップに「Ｓ」という表記を用いる（例えば、ステップ１＝「Ｓ１」とする）。また、図１、図９および図１０では、図面の左側（車両の長さ方向の一側）を鉄道車両の進行方向の前側とし、図面の右側（車両の長さ方向の他側）を鉄道車両の進行方向の後側として説明する。しかし、図面の右側を前側とし、図面の左側を後側としてもよい。

図１ないし図４は、第１の実施形態を示している。図１において、鉄道車両１（以下、車両１という）は、例えば乗客、乗務員等の乗員が乗車する車体２と、車体２の下側に設けられた前側の台車３Ａおよび後側の台車３Ｂとを備えている。これら２つの台車３Ａ，３Ｂは、車体２の前側（車体２の長さ方向の一側で図１の左側）と後側（車体２の長さ方向の他側で図１の右側）とに離間して配置されている。これにより、車両１の車体２は、一対の台車３Ａ，３Ｂ上に設置されている。なお、図１では、図面が複雑になることを避けるため、１両の車両１、即ち、１両編成の列車を示している。しかし、一般的には、複数の車両１を連結した列車、即ち、複数の車両１により編成された列車で運行される。

台車３Ａ，３Ｂには、車軸５，５の長さ方向の両端側（即ち、車体２の幅方向の両端側）にそれぞれ車輪４，４を設けてなる輪軸６，６が、前後方向に離間してそれぞれ２個ずつ取付けられている。これにより、各台車３Ａ，３Ｂには、それぞれ４個の車輪４，４が設けられている。車両１は、各車輪４，４が左右のレールＲ（図１に一方のみ図示）上を回転することにより、レールＲに沿って走行する。なお、車体２の幅方向となる左右方向は、進行方向に対面した状態を基準としている。即ち、左右方向は、車体２の幅方向（車軸５，５の軸方向）に対応し、例えば、図１では紙面に直交する表裏方向の表側を左とし、裏側を右としている。

車両１の車体２と各台車３Ａ，３Ｂとの間には、それぞれの台車３Ａ，３Ｂ上で車体２を弾性的に支持する複数の空気ばね７Ａ，７Ｂと、各空気ばね７Ａ，７Ｂと並列関係をなすように配置された複数のダンパ８Ａ，８Ｂとが設けられている。空気ばね７Ａ，７Ｂは、「枕ばね」または「懸架ばね」とも呼ばれ、「ばね上質量」となる車体２等と「ばね間質量」となる台車３Ａ，３Ｂ等との間に設けられる「二次ばね」に対応する。即ち、空気ばね７Ａ，７Ｂは、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に設けられるばね手段を構成している。なお、「一次ばね」は、台車３Ａ，３Ｂに設けられる軸ばね（図示せず）、即ち、「ばね下質量」となる車輪４，４（輪軸６，６）と「ばね間質量」となる台車３Ａ，３Ｂの台車枠との間に設けられる軸ばねに対応する。空気ばね７Ａ，７Ｂは、例えば、各台車３Ａ，３Ｂの左右両側にそれぞれ１個ずつ設けられている。即ち、空気ばね７Ａ，７Ｂは、例えば、１台車当たり２個、１車両当り４個設けられている。

緩衝器としてのダンパ８Ａ，８Ｂは、車両１の車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に配置されている。ダンパ８Ａ，８Ｂは、例えば、ストローク速度によって減衰力が変化するコンベンショナルダンパ（パッシブダンパ）として構成された油圧緩衝器である。ダンパ８Ａ，８Ｂは、空気ばね７Ａ，７Ｂと共に、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で上下方向の振動を緩衝（減衰）するサスペンションを構成している。即ち、上下動ダンパとなるダンパ８Ａ，８Ｂは、台車３Ａ，３Ｂに対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、ダンパ８Ａ，８Ｂは、車体２の上下方向の振動を低減（抑制）する。ダンパ８Ａ，８Ｂは、例えば、空気ばね７Ａ，７Ｂに対してそれぞれ並列に配置されており、各台車３Ａ，３Ｂの左右両側にそれぞれ１個ずつ設けられている。即ち、ダンパ８Ａ，８Ｂは、１台車当たり２個、１車両当り４個設けられている。

圧力センサ９Ａ，９Ｂは、空気ばね７Ａ，７Ｂにそれぞれ設けられている。圧力センサ９Ａ，９Ｂは、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力（内圧）を検出する。圧力センサ９Ａ，９Ｂで測定された圧力値は、例えば、空気ばね７Ａ，７Ｂの制御に用いられる。このため、圧力センサ９Ａ，９Ｂは、図示しない制御装置、例えば、空気ばね７Ａ，７Ｂの制御用の制御装置または上位の制御装置に接続されている。また、圧力センサ９Ａ，９Ｂで測定された圧力値は、後述するようにダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態の診断に用いられる。このため、圧力センサ９Ａ，９Ｂは、図示しない制御装置および車内通信回線１３を介して診断装置１２に接続されている。即ち、圧力センサ９Ａ，９Ｂで測定された圧力に対応する信号は、図示しない制御装置および車内通信回線１３を介して診断装置１２に出力される。これにより、圧力センサ９Ａ，９Ｂは、空気ばね７Ａ，７Ｂに負荷される圧力値を測定（検出）し、その圧力値に対応する信号を診断装置１２に出力する圧力測定手段を構成している。

図２に示すように、車両１には、圧力センサ９Ａ，９Ｂの他、位置センサ１０が設けられている。位置センサ１０は、車両１の走行位置（現在位置）を取得する。位置センサ１０は、例えば、ＧＰＳ等の衛星測位システム（SPNT：Satellite positioning navigation and timing system）の航法衛星からの信号を受信する受信機を含んで構成されている。位置センサ１０は、図示しない制御装置、例えば、上位の制御装置と接続されている。後述するように、位置センサ１０で取得された位置情報は、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態の診断に用いられる。このため、位置センサ１０は、図示しない制御装置および車内通信回線１３を介して診断装置１２に接続されている。即ち、位置センサ１０で取得された位置情報に対応する信号は、図示しない制御装置および車内通信回線１３を介して診断装置１２に出力される。

これにより、位置センサ１０は、台車３Ａ，３Ｂの位置情報を車両１の走行位置として取得し、その位置に対応する信号を診断装置１２に出力する位置検出手段を構成している。なお、車両１の走行位置（台車３Ａ，３Ｂの位置）は、位置センサ１０に代えて、例えば、自動列車停止装置、自動列車制御装置、信号保安装置等として用いられる鉄道信号システムから取得してもよい。即ち、位置検出手段は、鉄道信号システムにより構成してもよい。この場合は、車両１に搭載された鉄道信号システム用の制御装置が位置検出手段に相当する。

ところで、鉄道車両の乗り心地向上のため、台車と車体との間に制振装置が配置されている（例えば、特許文献１－４）。制振装置は、上下方向または左右方向の振動抑制を狙ったものであり、例えば、振動状況に応じて減衰力を切換える減衰力調整式緩衝器（セミアクティブダンパ）を用いたもの、能動的に制御力を発生して振動を抑える制御アクチュエータ（フルアクティブダンパ）を用いたもの等がある。このような制振装置は、乗員・乗客の乗り心地の向上に寄与するため、鉄道車両の運転前または運転中に異常を診断できることが望まれる。

即ち、鉄道車両の高速化、高付加価値化に伴い、車体振動を低減させる技術が開発されている。その中で、油圧を用いた減衰力調整式緩衝器（可変減衰型緩衝器）の異常（故障）を診断する技術が知られている。鉄道車両の異常を診断する場合、軌道の異常、台車の異常、緩衝器の異常を切り分けることが好ましい。例えば、特許文献２には、軌道と台車の異常を検出する技術が記載されている。具体的には、複数の台車に設けられた加速度センサにより台車の加速度（振動値）を検出し、複数の輪軸に設けられた加速度センサにより輪軸の加速度（振動値）を検出し、軌道異常と台車異常とを検出する。

特許文献３には、鉄道車両を停止状態で加振して車両の各機器（台車枠、輪軸、アクチュエータ等）の異常を診断する技術が記載されている。さらに、特許文献４には、上下方向の加速度とピッチング方向の加速度とを検出し、上下並進とピッチングとの位相差から緩衝器の異常を検出する技術が記載されている。しかし、台車と車体との間に設けられた緩衝器の異常を高精度に検出するためには、既存のセンサだけでなく、例えば輪軸の振動を検出するセンサ等の追加のセンサが必要になる可能性がある。これにより、追加コストが発生することに加えて、システム規模が大きくなる可能性がある。

一方、特許文献５には、車両情報（センシング情報）をデータベースに保存し、データベースに保存された正常データ（過去の正常と判定されたセンシング情報）と鉄道車両で取得したデータ（現在のセンシング情報）とを比較し、異常を判定する技術が記載されている。しかし、この技術の場合は、データベースに正常データが保存されていなければ、異常であるか否かを判定することができない可能性がある。例えば、初めての状況下または初めての環境下等、対応する正常データがない場合には、異常を判定できない可能性がある。このため、データベースに格納された正常データと比較するためには、膨大な正常データの取得が必要になると考えられる。この場合、鉄道車両は、時間、曜日、季節によって乗車率が大きく異なり、悪天候による速度制限、事故による列車遅延、振替輸送等も考慮する必要がある。

より詳しく説明すると、鉄道車両の走行速度に規定はあるが、車両毎に乗車人員が異なり、同一のデータを比較することは困難である。例えば、朝・夕方のラッシュ時間帯と、早朝・深夜とでは、走行速度、乗車人員が大きく異なる。また、例えば、事故、突発的な天候不良等により、振替輸送、運休、速度制限がされた場合も、同一のデータを比較することは困難になる。これにより、異常の判定の精度を十分に確保できない可能性がある。

これに対して、例えば、「鉄道車両をモデル化した車両モデル」と「鉄道車両が走行する軌道の情報（軌道情報）」とを用いて緩衝器の作動状態を診断（緩衝器の異常を判定）することが考えられる。この場合に、例えば、複数の鉄道車両のそれぞれに診断に用いる軌道情報および車両モデルを格納する構成とし、この軌道情報と車両モデルとを用いて診断を行うことが考えられる。しかし、この構成の場合は、軌道の保線作業等により軌道情報に変更があったときに、鉄道車両毎に軌道情報を更新する必要があり、この更新作業が面倒になる可能性がある。また、このような構成の場合は、鉄道車両毎に、即ち、鉄道車両単体で異常を判定することになる。このため、例えば、ダンパ異常と判定された地点において、他の鉄道車両でも同様にダンパ異常と判定されていた場合には、軌道の異常である可能性が考えられるが、この情報を共有できず、軌道の異常の判定精度を十分に確保できない可能性がある。

そこで、第１の実施形態の作動状態診断装置１１は、追加のセンサおよび膨大なデータを必要とせずに、既存のセンサを用いて高精度に異常を判定（診断）することができる構成としている。以下、第１の実施形態の作動状態診断装置１１について説明する。

作動状態診断装置１１は、コンベンショナルダンパであるダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態を診断する。作動状態診断装置１１は、前述の圧力センサ９Ａ，９Ｂおよび位置センサ１０に加えて、車両１内で診断の演算処理を行う車内演算処理装置としての診断装置１２と、通信ユニット２０（送信ユニット２０Ａ、受信ユニット２０Ｂ）と、車両１外で診断装置１２と協働して診断の演算処理を行う車外演算処理装置としてのクラウド部２１とを備えている。診断装置１２は、圧力センサ９Ａ，９Ｂおよび位置センサ１０と共に車両１に配置されており、クラウド部２１は、車両１から離れた位置に配置されている。診断装置１２には、圧力センサ９Ａ，９Ｂからの空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力および位置センサ１０からの車両１の走行位置（現在位置）が、車内通信回線１３を介してリアルタイムで入力される。

このために、診断装置１２は、上位の制御装置（図示せず）と車内通信回線１３を介して接続されている。また、診断装置１２は、後述するようにクラウド部２１と情報（データ）の送受信を行うため、送信ユニット２０Ａおよび受信ユニット２０Ｂを備えた通信ユニット２０にも接続されている。これにより、診断装置１２には、車内通信回線１３を介して車両１の車両情報（即ち、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力、走行位置を含む車両情報）が上位信号として入力される。また、診断装置１２には、受信ユニット２０Ｂおよび車内通信回線１３を介してクラウド部２１からの情報（後述の空気ばね変位推定値）も入力される。また、診断装置１２は、車内通信回線１３および送信ユニット２０Ａを介してクラウド部２１に情報（後述の現在位置および質量変化分）を出力する。なお、圧力センサ９Ａ，９Ｂと位置センサ１０と通信ユニット２０とを診断装置１２に直接接続する構成としてもよい。

診断装置１２は、車両１の予め決められた位置（例えば、車体２のほぼ中央となる位置等）に設置されている。診断装置１２は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。診断装置１２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等からなる記憶部としてのメモリ１２Ａを有している。メモリ１２Ａには、例えば、後述の図３に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態の診断に用いる処理プログラムが格納（記憶）されている。また、メモリ１２Ａには、作動状態の診断に用いる基準値（例えば、基準圧力）、判定値（判定基準、閾値）も格納されている。

また、メモリ１２Ａには、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力、車両１の走行位置がリアルタイムで格納される。この場合、後述の図２に示すように、メモリ１２Ａは、車両１からクラウド部２１に送信する情報（データ）を一時保管するデータ保存部としての送信データ一時保存部１２Ａ１（図２）を備えている。後述するように、送信データ一時保存部１２Ａ１には、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値に関する情報となる車体２の質量変化分と車両１の位置情報となる現在位置（走行位置）とが入力される。これにより、メモリ１２Ａ（送信データ一時保存部１２Ａ１）は、「圧力センサ９Ａ，９Ｂから出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値に関する情報」と「位置センサ１０から出力された位置情報（車両１の走行位置）」とを一時保管するメモリ装置を構成している。

一方、クラウド部２１は、例えば、鉄道会社の管理センタ（データセンタ）に設けられた管理サーバ２３と、車両１と管理サーバ２３との間でデータ（情報）の送受信を行う通信ネットワーク２２とを含んで構成されている。通信ネットワーク２２は、例えば、鉄道会社の専用回線、公衆回線、インターネット回線、光回線、電話回線、有線回線、無線回線、衛星回線、移動体回線（携帯電話回線）等の各種の通信設備および各種コンピュータ設備を備えたコンピュータネットワークに相当する。通信ネットワーク２２は、車両１の通信ユニット２０とデータ（情報）の送受信を行う車外側の受信ユニット２２Ａおよび送信ユニット２２Ｂを含んで構成されている。管理サーバ２３は、例えば、サーバコンピュータ、ホストコンピュータ、メインフレーム、汎用コンピュータ等の大型コンピュータにより構成されている。

管理サーバ２３は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の大容量記憶媒体からなりデータベース（ＤＢ）を構成する記憶装置（図示せず）を備えている。管理サーバ２３の記憶装置には、例えば、後述の図４に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態の診断に用いる処理プログラムが格納（記憶）されている。また、管理サーバ２３の記憶装置には、特許文献１に記載されているような鉄道車両の状態の算出に用いる状態方程式等の車両モデルが格納されている。さらに、管理サーバ２３の記憶装置には、車両１の走行位置からその走行位置の軌道（線路）の上下変位（高さ位置）を得るための情報（データ）、即ち、走行位置とこの走行位置に対応する左右の軌道の上下変位との関係がマップ（左右各輪の軌道ＭＡＰ）として格納されている。この情報（軌道情報）は、例えば軌道の点検作業、保線作業、変更作業等が行われたときに最新の情報に書き換えることができる。

診断装置１２は、車両１の走行中に、圧力センサ９Ａ，９Ｂからの圧力値の信号と、位置センサ１０からの走行位置の信号とをリアルタイムで取得する。なお、走行位置については、鉄道信号システムからの走行位置の信号を用いてもよい。診断装置１２は、これらの信号から、クラウド部２１（より具体的には管理サーバ２３）と協働して、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常を判定する。即ち、診断装置１２およびクラウド部２１（管理サーバ２３）は、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値と車両１の走行位置とに基づいて内部で演算を行い、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態を診断する処理を行う。

この場合、診断装置１２は、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値から空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を算出する。また、診断装置１２は、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値から車体２の質量変化分を算出し、「車両１の位置情報」と「車体２の質量変化分」とをクラウド部２１に送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、「位置情報から得られる軌道の上下変位（軌道の情報）」と「車体２の質量変化分」とから「鉄道車両モデル」を用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を推定する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値を診断装置１２に送信する。診断装置１２は、車両１内で算出された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の算出値と車両１外のクラウド部２１（管理サーバ２３）で推定された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値とを比較し、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常を判定する。

即ち、第１の実施形態では、診断装置１２は、車両１内の各種機器にリアルタイムで配信される空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力センサ値と空気ばね７Ａ，７Ｂの受圧面積とばね定数とから、空気ばね７Ａ，７Ｂの変位を算出値（変位算出値）として演算する。また、診断装置１２は、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力センサ値を基に、基準圧力を引いた車両質量変化分を演算する。診断装置１２は、車両１内の各種機器にリアルタイムで配信される車両１の現在位置と共に、車両質量変化分をメモリ１２Ａ（送信データ一時保存部１２Ａ１）で一時保存する。

診断装置１２は、クラウド部２１との通信が正常なときに、メモリ１２Ａ（送信データ一時保存部１２Ａ１）に一時保存した車両質量変化分と現在位置とをクラウド部２１に送信する。クラウド部２１は、診断装置１２から車両質量変化分と現在位置とを受信する。クラウド部２１の管理サーバ２３は、「受信した位置情報と管理サーバ２３に格納されている軌道情報とから得られる軌道の上下変位」と「受信した車両質量変化分」とから、車両１の車両モデルを用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの変位を推定値（変位推定値）として演算する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、演算結果である推定値を診断装置１２に送信する。診断装置１２は、診断装置１２で算出された空気ばね７Ａ，７Ｂの変位の算出値とクラウド部２１から受信した空気ばね７Ａ，７Ｂの変位の推定値とを比較し、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常を判定する。

このような判定を行うために、図２に示すように、診断装置１２は、送信データ一時保存部１２Ａ１と、異常診断部１４とを備えている。また、診断装置１２は、クラウド部２１との間でデータ（情報）の送受信を行うことができるように車両１に配置された通信ユニット２０（送信ユニット２０Ａ，受信ユニット２０Ｂ）と接続されている。一方、車両１外に配置されたクラウド部２１は、通信ネットワーク２２（受信ユニット２２Ａ、送信ユニット２２Ｂ）と管理サーバ２３とを備えている。

診断装置１２の異常診断部１４は、基準圧力出力部１５と、減算部１６と、ばね手段変位算出装置を構成するばね変位算出部１７と、ばね反力算出部１８と、質量変化分算出部１９と、緩衝器異常判定装置としてのダンパ異常判定部２４とを備えている。

基準圧力出力部１５は、メモリ１２Ａに予め記憶された空気ばね７Ａ，７Ｂの基準圧力Ｐ_０[Ｐａ]を減算部１６に出力する。減算部１６には、圧力センサ９Ａ，９Ｂから空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの圧力）が入力され、基準圧力出力部１５から基準圧力（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの基準圧力）が入力される。減算部１６は、圧力センサ９Ａ，９Ｂで測定（検出）された空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力Ｐ[Ｐａ]（即ち、リアルタイムの圧力Ｐ）から基準圧力Ｐ_０を減算することにより、基準値である基準圧力Ｐ_０からの差分圧力ΔＰを求める。即ち、減算部１６は、次の数１式の演算を行う。

減算部１６は、算出した差分圧力ΔＰ（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂの差分圧力ΔＰ）をばね変位算出部１７とばね反力算出部１８とに出力する。ばね変位算出部１７には、減算部１６から差分圧力ΔＰが入力される。ばね変位算出部１７は、圧力センサ９Ａ，９Ｂから出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値（より具体的には、差分圧力ΔＰ）を用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を算出し、その算出値をダンパ異常判定部２４に出力する。この場合、ばね変位算出部１７は、空気ばね７Ａ，７Ｂの差分圧力ΔＰと受圧面積Ａ[ｍ^２]との乗算値を空気ばね定数Ｋ[Ｎ／ｍ]で除算することにより空気ばね変位ΔＸ[ｍ]を求める。即ち、ばね変位算出部１７は、次の数２式の演算を行う。

ばね変位算出部１７は、算出した空気ばね変位ΔＸ（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの空気ばね変位ΔＸ）を、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の算出値としてダンパ異常判定部２４に出力する。ばね反力算出部１８には、減算部１６から差分圧力ΔＰが入力される。ばね反力算出部１８は、圧力センサ９Ａ，９Ｂから出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値（より具体的には、差分圧力ΔＰ）を用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下方向の反力を算出し、その算出値を質量変化分算出部１９に出力する。この場合、ばね反力算出部１８は、差分圧力ΔＰと受圧面積Ａとを乗算することにより空気ばね反力ΔＦ[Ｎ]を求める。即ち、ばね反力算出部１８は、次の数３式の演算を行う。

ばね反力算出部１８は、算出した空気ばね反力ΔＦ（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの空気ばね反力ΔＦ）を、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐに関する第１情報として質量変化分算出部１９に出力する。質量変化分算出部１９には、ばね反力算出部１８から空気ばね反力ΔＦが入力される。質量変化分算出部１９は、ばね反力算出部１８から出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐに関する第１情報（空気ばね反力ΔＦ）を用いて質量変化分ΔＭを算出し、その算出値を送信データ一時保存部１２Ａ１に出力する。この場合、質量変化分算出部１９は、空気ばね反力ΔＦを重力加速度ｇで除算することにより基準値からの車体２の質量変化分ΔＭを求める。即ち、質量変化分算出部１９は、次の数４式の演算を行う。

質量変化分算出部１９は、算出した質量変化分ΔＭ（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの空気ばねの質量変化分ΔＭ）を、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐに関する第２情報として送信データ一時保存部１２Ａ１に出力する。送信データ一時保存部１２Ａ１には、質量変化分算出部１９から質量変化分ΔＭが入力される。また、送信データ一時保存部１２Ａ１には、位置センサ１０から出力された車両１の位置情報（現在位置）が入力される。送信データ一時保存部１２Ａ１は、質量変化分ΔＭと位置情報とを一時保管（一時保存）する。送信データ一時保存部１２Ａ１は、クラウド部２１との通信が正常なときに、質量変化分ΔＭと位置情報とを送信ユニット２０Ａに出力する。

送信ユニット２０Ａは、受信ユニット２０Ｂと共に通信ユニット２０を構成している。通信ユニット２０は、車両１に配置されている。通信ユニット２０は、例えば、車両１内の診断装置１２と車両１外のクラウド部２１との間で無線による情報（データ）の送受信を行う。送信ユニット２０Ａは、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保管された「圧力値Ｐに関する情報（質量変化分ΔＭ）」と「位置情報（現在位置Ｌ）」とを車両１外、即ち、クラウド部２１に送信する。

クラウド部２１の通信ネットワーク２２は、受信ユニット２２Ａおよび送信ユニット２２Ｂを含んで構成されている。クラウド部２１側の受信ユニット２２Ａには、車両１の送信ユニット２０Ａから出力された圧力値Ｐに関する情報（質量変化分ΔＭ）および位置情報（現在位置Ｌ）が入力される。圧力値Ｐに関する情報（質量変化分ΔＭ）および位置情報（現在位置Ｌ）は、通信ネットワーク２２を介して管理サーバ２３に入力される。管理サーバ２３は、ばね手段変位推定装置としてのばね変位推定部２３Ａを備えている。

ばね変位推定部２３Ａには、車両１内の診断装置１２から「車体２の質量変化分ΔＭ」と「車両１の位置情報」とが入力される。ばね変位推定部２３Ａは、車両１外に配置されている。ばね変位推定部２３Ａは、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値の演算に先立って、位置センサ１０から取得された車両１の現在位置Ｌからその位置の軌道の上下変位を求める。具体的には、ばね変位推定部２３Ａは、車両１の現在位置Ｌから、管理サーバ２３の記憶装置内に格納されている左右各輪（車輪４）の軌道ＭＡＰ（軌道情報）に基づいて、「車両１の前車軸位置（例えば、進行方向の前側の台車３Ａの位置）の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（左前軌道上下変位Ｓ_ｆl、右前軌道上下変位Ｓ_ｆr）」と「後車軸位置（例えば、進行方向の後側の台車３Ｂの位置）の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（左後軌道上下変位Ｓ_ｒl、右後軌道上下変位Ｓ_ｒr）」とを取得する。

ここで、ばね変位推定部２３Ａは、軌道ＭＡＰ（軌道情報）を呼び出すときに、車両１が走行する路線が単線であれば、データ（情報）をそのまま読み込むことができる。しかし、ばね変位推定部２３Ａは、路線が複線であれば、現在位置Ｌを微分して電車の進行方向を演算し、進行方向によって軌道情報を上り線と下り線とで分けることが好ましい。即ち、管理サーバ２３の記憶装置には、上り線の軌道情報と下り線の軌道情報とを格納し、そのときの進行方向に応じた軌道情報を用いることが好ましい。この理由は、車両１の軌道は、上り線と下り線とで完全に同一でなく、例えば、上り線と下り線とで分岐路の位置や構造が異なる場合があるためである。さらに、列車の種別によっては、例えば、同じ上り線でも、待避線を通る場合と通過線を通る場合とがあるため、位置情報と速度とから普通列車か優等列車（快速、急行、準急、特急）かを切り分け、それに応じた軌道情報を管理サーバ２３の記憶装置に格納してもよい。

いずれにしても、ばね変位推定部２３Ａは、車両１の前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）」と後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）」を取得する。この場合、車両１の前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）は、軌道ＭＡＰ（軌道情報）に基づいて取得し、後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）は、位置情報（現在位置Ｌ）から算出される速度値（走行速度Ｖ）を用いて取得（算出）することができる。即ち、ばね変位推定部２３Ａは、車両１の車軸間距離Ｄ[ｍ]（例えば、前側の台車３Ａと後側の台車３Ｂとの間の距離）を走行速度Ｖ[ｍ／ｓ]で除算することにより、前車軸位置と後車軸位置との間の遅れ時間τを求める。ばね変位推定部２３Ａは、前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）と遅れ時間τとから後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する。

ばね変位推定部２３Ａは、「前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）および後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）」と「車体２の質量変化分ΔＭ」とを入力とし、車両モデルにて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を演算により推定する。ばね変位推定部２３Ａ、その推定値を空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ（例えば、４個の空気ばね７Ａ，７Ｂのそれぞれの空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ）としてダンパ異常判定部２４に出力する。

即ち、ばね変位推定部２３Ａは、「車両１をモデル化した鉄道車両モデル」と「車両１の位置情報（より具体的には、位置情報から得られる軌道の上下変位Ｓ_ｆ，Ｓ_ｒ）」と「空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐ（より具体的には、圧力値Ｐから算出される質量変化分ΔＭ）」とを用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を推定し、送信ユニット２２Ｂに出力する。より詳しくは、ばね変位推定部２３Ａは、「鉄道車両モデル」と「車両１側の送信ユニット２０Ａから送信された位置情報（上下変位Ｓ_ｆ、Ｓ_ｒ）」と「車両１側の送信ユニット２０Ａから送信された圧力値Ｐに関する第２情報（質量変化分ΔＭ）」とから、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を演算により推定する。ばね変位推定部２３Ａは、推定された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位、即ち、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを、クラウド部２１側の送信ユニット２２Ｂ、車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して異常診断部１４のダンパ異常判定部２４に出力する。

ここで、鉄道車両モデルは、例えば、特許文献１に記載されたような「車両モデル」を用いることができる。即ち、ばね変位推定部２３Ａは、特許文献１の段落［００３６］以降および図面の図３に記載されたような鉄道車両モデル（状態方程式）を用いて空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を推定（空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを演算）することができる。なお、ばね変位推定部２３Ａは、特許文献１以外の鉄道車両モデル（状態方程式）を用いてもよい。例えば、空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値をより精度よく求めることができる車両モデル（状態方程式）、換言すれば、車両１の構造により対応した車両モデル（状態方程式）を用いることができる。

クラウド部２１側の送信ユニット２２Ｂには、ばね変位推定部２３Ａから空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃが入力される。送信ユニット２２Ｂは、ばね変位推定部２３Ａから出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを車両１側の受信ユニット２０Ｂに送信する。受信ユニット２０Ｂは、クラウド部２１のばね変位推定部２３Ａから通信ネットワーク２２（送信ユニット２２Ｂ）を介して出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値（空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ）を車両１で受信する。受信ユニット２０Ｂは、ばね変位推定部２３Ａから出力された空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを異常診断部１４のダンパ異常判定部２４に出力する。

ダンパ異常判定部２４には、ばね変位算出部１７から空気ばね変位ΔＸが入力され、クラウド部２１のばね変位推定部２３Ａから車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃが入力される。ダンパ異常判定部２４は、空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとを比較し、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常か異常かを判定する。即ち、ダンパ異常判定部２４は、ばね変位算出部１７から出力された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の算出値である空気ばね変位ΔＸと、受信ユニット２０Ｂで受信された空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとを比較し、異常を判定する。ダンパ異常判定部２４は、例えば、空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとの差分値が、予め設定された閾値Ｘ１以上である場合に、ダンパ８Ａ，８Ｂが異常であると判定することができる。閾値Ｘ１は、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常か異常かを判定するための判定基準となる閾値であり、メモリ１２Ａに予め記憶しておく。閾値Ｘ１は、例えば、計算、実験、シミュレーション等により予め求めることができ、精度のよい判定を行うことができる値として設定する。

ダンパ異常判定部２４は、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常であるか否かの判定結果、即ち、上下動ダンパ異常検出結果を、診断装置１２の診断情報として上位の制御装置に出力（通知）する。これにより、上位の制御装置は、上下動ダンパ異常検出結果（ダンパ８Ａ，８Ｂが正常であるか否か）を取得することができる。上位の制御装置は、例えば、異常である旨の判定結果を取得した場合、車両１の運転室に設けられたモニタ等に警告の表示をすることにより運転手に報知する。なお、ダンパ異常判定部２４は、空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとの差分値が閾値Ｘ１以上と判定されたときに、ダンパ異常と軌道異常との切り分けを行ってもよい。例えば、異常判定する区間を長く取り、走行路線中の特定区間のみ異常（差分値が閾値Ｘ１以上）の場合は軌道異常と判定し、走行路線中の全体にわたり異常（差分値が閾値Ｘ１以上）の場合はダンパ異常と判定してもよい。

第１の実施形態による車両１および車両１に搭載された作動状態診断装置１１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

車両１は、レールＲ（軌道）に沿って、例えば図１の左側に向けて走行する。車両１が走行しているときに、例えばロール（横揺れ）またはピッチ（前後方向の揺れ）等の振動が発生すると、ダンパ８Ａ，８Ｂは、このときの上，下方向の振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、車体２の上下方向の振動を低減（抑制）することができる。また、車両１の走行中、診断装置１２には、上位の制御装置から車内通信回線１３を介して車両１の車両情報、即ち、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐおよび車両１の現在位置Ｌが上位信号として入力される。診断装置１２およびクラウド部２１は、リアルタイムで取得した圧力値Ｐと現在位置Ｌとに基づいて、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態を診断する。即ち、診断装置１２は、クラウド部２１と協働して車両１の走行中にダンパ８Ａ，８Ｂの異常を判定する。

図３の流れ図は、診断装置１２で行われる処理を示している。図３の処理は、所定の制御周期（例えば、１０msec）で繰り返し実行される。図４の流れ図は、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理を示している。図４の処理も、所定の制御周期（例えば、１０msec）で繰り返し実行される。図３中「ＤＢ（データベース）」は、クラウド部２１（管理サーバ２３）に対応する（図７、図１２、図１５、図１８も同様）。

先ず、診断装置１２で行われる処理について、図３を参照しつつ説明する。図３の処理が開始されると、診断装置１２は、Ｓ１で、上位信号から情報を取得する。即ち、Ｓ１では、図示しない上位の制御装置から車内通信回線１３を介して車両１の車両情報、具体的には、車両１の位置情報（現在位置Ｌ）、空気ばね７Ａ，７Ｂの内圧である圧力値Ｐを取得する。また、Ｓ１では、取得した車両情報（圧力値Ｐ）に基づいて「質量変化分ΔＭ」と「空気ばね変位ΔＸ」とを演算する。

Ｓ２では、内部メモリである診断装置１２のメモリ１２Ａ（送信データ一時保存部１２Ａ１）に送信情報（送信データ）を保存する。即ち、Ｓ２では、クラウド部２１に送信する送信情報（現在位置Ｌ、質量変化分ΔＭ）を送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保管する。Ｓ２に続くＳ３では、通信異常が発生しているか否か、即ち、通信ユニット２０が正常か否かを判定する。換言すれば、Ｓ３では、通信状況が正常か否かを判定する。この判定は、テスト用の信号（テストデータ）を用いて行うことができる。例えば、テスト用の信号を診断装置１２からクラウド部２１（管理サーバ２３）に送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、受信したテスト用の信号を診断装置１２に返信（送信）する。診断装置１２は、送信したテスト用の信号とクラウド部２１から受信した信号とを比較し、これらが同一の場合に正常と判定し、これらが異なる場合に異常と判定することができる。また、例えば、クラウド部２１から診断装置１２に送信するデータ（情報）の中に、診断装置１２から受信したデータ（そのままのデータ）も含ませ、このデータを診断装置１２で比較することにより正常か異常かを判定してもよい。即ち、通信ユニット２０が正常か否かの判定は、上記に限定されず、各種の通信異常の判定処理を用いることができる。

Ｓ３で「ＮＯ」、即ち、通信ユニット２０が異常であると判定された場合は、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保存されたデータ量（保存サイズ）が閾値Ｆ１以上であるか否かを判定する。即ち、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保存されたデータ（送信情報）が通信異常により送信できずに増大した場合は、長時間にわたり通信異常が継続しており、通信異常の可能性が高い。そこで、Ｓ１４では、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保存されたデータ量、即ち、送信できずに送信データ一時保存部１２Ａ１に蓄積されたデータ量（情報量）が閾値Ｆ１以上であるか否かを判定することにより、通信異常であるか否か確定する。閾値Ｆ１は、通信異常か否かを適切に判定（確定）できる判定値として予め設定しておく。

Ｓ１４で「ＮＯ」、即ち、データ量が閾値Ｆ１よりも小さいと判定された場合は、スタートに戻り、Ｓ１以降の処理を繰り返す。一方、Ｓ１４で「ＹＥＳ」、即ち、データ量が閾値Ｆ１以上であると判定された場合は、Ｓ１５に進み、通信異常であると判定（確定）する。Ｓ１５に続くＳ１６では、診断装置１２から「通信異常」の信号を車内通信回線１３を介して上位の制御装置に出力（通知）し、エンド（リターン）する。即ち、エンドを介してスタートに戻り、Ｓ１以降の処理を繰り返す。

一方、Ｓ３で「ＹＥＳ」、即ち、通信ユニット２０が正常であると判定された場合は、Ｓ４に進む。Ｓ４では、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保存された送信情報（現在位置Ｌ、質量変化分ΔＭ）をクラウド部２１の管理サーバ２３（ＤＢ：データベース）に送信する。Ｓ５では、クラウド部２１（管理サーバ２３）から空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを受信する。即ち、Ｓ５では、図４に示す処理によりクラウド部２１（管理サーバ２３）で演算された空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを受信する。

Ｓ６では、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常であるか否かを判定する。この場合、Ｓ６では、クラウド部２１（管理サーバ２３）で演算された空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとＳ１で演算された空気ばね変位ΔＸとを比較する。即ち、Ｓ６では、例えば、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと空気ばね変位ΔＸとの差分値が閾値Ｘ１以上であるか否かを判定する。Ｓ６で「ＮＯ」、即ち、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと空気ばね変位ΔＸとの差分値が閾値Ｘ１よりも小さいと判定された場合は、Ｓ７に進む。Ｓ７では、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常であると判定し、Ｓ８に進む。Ｓ８では、ダンパ異常判定部２４から診断情報として「ダンパ正常」の信号を上位の制御装置に出力（通知）し、エンド（リターン）する。

一方、Ｓ６で「ＹＥＳ」、即ち、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと空気ばね変位ΔＸとの差分値が閾値Ｘ１以上であると判定された場合は、Ｓ９に進む。Ｓ９では、ダンパ異常と軌道異常との切り分けを行う。ダンパ異常と軌道異常との切り分けは、例えば、異常判定する区間を長く取り、走行路線中の特定区間（短い区間）のみ異常（差分値が閾値Ｘ１以上）の場合は軌道異常と判定し、走行路線中の全体にわたり異常（差分値が閾値Ｘ１以上）の場合はダンパ異常と判定することができる。このために、Ｓ９では、異常が走行路線の全体にわたって検出されたか否かを判定する。Ｓ９で「ＹＥＳ」、即ち、異常が走行路線の全体にわたって検出されたと判定された場合は、Ｓ１０に進む。Ｓ９で「ＮＯ」、即ち、異常が走行路線の特定区間でのみ検出されたと判定された場合は、Ｓ１２に進む。

Ｓ１０では、ダンパ８Ａ，８Ｂが異常であると判定し、Ｓ１１に進む。Ｓ１１では、ダンパ異常判定部２４から診断情報として「ダンパ異常」の信号を上位の制御装置に出力（通知）し、エンド（リターン）する。Ｓ１２では、軌道（レールＲ）が異常であると判定し、Ｓ１３に進む。Ｓ１３では、ダンパ異常判定部２４から診断情報として「軌道異常」の信号を上位の制御装置に出力（通知）し、エンド（リターン）する。なお、Ｓ８の「ダンパ正常」の通知は、省略してもよい。即ち、ダンパ異常判定部２４は、「ダンパ８Ａ，８Ｂが異常である」または「軌道が異常である」と判定した場合のみ、診断情報として異常の信号（ダンパ異常、軌道異常）を上位の制御装置に出力する構成としてもよい。

また、Ｓ６の処理、即ち、ダンパ異常判定部２４で空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとを比較するときは、リアルタイムで常時比較してもよく、また、予め設定した時間（規定時間）内の平均値を比較してもよい。さらに、ダンパ異常判定部２４は、空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとの差の積算値が規定値以上になった場合に、異常と判定してもよい。即ち、異常判定（作動状態の診断）に関する数値処理については、上述した処理に限らない。

また、ダンパ異常と軌道異常との切り分けについては、例えば、クラウド部２１（管理サーバ２３）にて判定してもよい。この場合は、例えば、診断装置１２からクラウド部２１（管理サーバ２３）に判定結果、即ち、異常（差分値が閾値Ｘ１以上）が発生した区間の情報を送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、他の鉄道車両の判定結果と当該車両の判定結果とを比較し、複数の車両で特定の区間のみ異常結果となる場合に軌道異常と判定することができる。クラウド部２１は、軌道異常と判定した場合、その旨を車両１の診断装置１２に送信する。

また、例えば、Ｓ６で全ての空気ばね７Ａ，７Ｂの空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと空気ばね変位ΔＸとの差分値が閾値Ｘ１以上であると判定された場合を考える。この場合は、ダンパ８Ａ，８Ｂの全て（４本）が同時に異常状態になったとも考えられるが、このような異常状態になる可能性は低い。そこで、このような場合には、車体２の軌道異常と判定してもよい。例えば、このような判定を行う処理を、図３のＳ６の処理の後に加えてもよい。いずれにしても、第１の実施形態では、車両１が走行しているときに、上位信号として車両１に常時流れている情報（位置情報、圧力情報）に基づいて、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常判定（作動状態診断）をリアルタイムで高精度に行うことができる。

次に、クラウド部２１で行われる処理について、図４を参照しつつ説明する。図４の処理が開始されると、クラウド部２１は、Ｓ２１で、車両１から送信情報（現在位置Ｌ、質量変化分ΔＭ）を受信したか否かを判定する。Ｓ２１で「ＹＥＳ」、即ち、送信情報（送信データ）を受信したと判定された場合は、Ｓ２２に進む。Ｓ２１で「ＮＯ」、即ち、送信情報を受信していないと判定された場合は、Ｓ２２およびＳ２３を介することなく、エンド（リターン）する。即ち、エンドを介してスタートに戻り、Ｓ２１以降の処理を繰り返す。

Ｓ２２では、鉄道車両モデルを基に空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを演算する。即ち、Ｓ２２では、Ｓ２１で受信した送信情報（現在位置Ｌ、質量変化分ΔＭ）から「前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）」と「後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）」を求め、鉄道車両モデルを基に空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを演算する。Ｓ２３では、Ｓ２２で演算した空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを車両１に送信し、エンド（リターン）する。

このような第１の実施形態では、追加の測定手段（センサ）を必要とせず、車両１のダンパ異常と軌道異常とを判定することができる。また、演算負荷の高い計算を車両１外のクラウド部２１（管理サーバ２３）で行うことで、車両１に搭載する診断装置１２の演算負荷を下げ、診断装置１２の小型化が可能となる。さらに、第１の実施形態では、クラウド部２１（管理サーバ２３）と診断装置１２との間の通信は、車体２の質量変化分ΔＭと現在位置Ｌのみであり、少ない通信負荷で異常判定が可能となる。そして、車両１に搭載した診断装置１２でダンパ異常、通信異常、軌道異常の切り分けを行い、診断装置１２から上位の制御装置に通知することで、精度の高い情報を直ちに乗務員に通知し、車両１の運行への影響を最小限とすることができる。さらに、クラウド部２１を用いることで、他の列車の走行記録との比較や、過去の情報との比較、最新版へのデータ更新をすることもできる。また、車両１と軌道状態の変化を記録し、メンテナンス時期の推定をすることもできる。

以上のように、第１の実施形態によれば、「空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の算出値である空気ばね変位ΔＸ」と「空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ」とを比較し、異常を判定する。この場合、ばね変位算出部１７は、既存の圧力センサ９Ａ，９Ｂにより測定された圧力値Ｐを用いて空気ばね変位ΔＸを算出することができる。また、ばね変位推定部２３Ａは、既存の圧力センサ９Ａ，９Ｂにより測定された圧力値Ｐと既存の設備である位置センサ１０から取得された車両１の位置情報とを用いて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを推定することができる。さらに、ばね変位推定部２３Ａは、位置情報から得られるその位置の軌道情報（軌道の上下変位）から鉄道車両モデルを用いて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを推定することができる。このため、膨大な正常データ（センシング情報）を準備しなくても、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃの精度を確保することができる。この場合、位置情報は、車両１に配置された既存の位置センサ１０により取得される。これにより、センサの追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ、異常の判定の精度を向上できる。しかも、ばね変位推定部２３Ａは、車両１外に配置されているため、複数の鉄道車両の空気ばね７Ａ，７Ｂの上下変位を共通の軌道情報を用いて共通のばね変位推定部２３Ａにより推定することもできる。これにより、例えば複数の鉄道車両のそれぞれにばね手段変位推定装置を配置する場合と比較して、軌道の保線作業等により軌道情報に変更があったときに、その軌道情報の更新作業を容易に行うことができる（鉄道車両毎に更新作業を行わなくてすむ）。

なお、第１の実施形態では、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常判定の演算処理を行う診断装置１２を上位の制御装置と別に設けた場合を例に挙げて説明したが、診断装置１２を上位の制御装置に組み込んでもよい。即ち、緩衝器の異常判定は、この判定を行う専用の演算処理装置（マイクロコンピュータ）を備える構成としてもよいし、他の制御処理を行う演算処理装置（マイクロコンピュータ）に内蔵してもよい。

第１の実施形態では、ばね変位推定部２３Ａは、車両１の前側の台車３Ａに対応する位置（前車軸位置）の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）と後側の台車３Ｂに対応する位置（後車軸位置）の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）とを用いて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを推定する構成とした場合を例に挙げて説明した。この場合、第１の実施形態では、位置センサ１０の位置情報（現在位置Ｌ）から算出した速度値（走行速度Ｖ）を用いて、後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する。しかし、これに限らず、例えば、図５に示す変形例のように、車速センサ２５から出力された速度値（走行速度Ｖ）を用いて、後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する構成としてもよい。

即ち、図５に示す変形例では、車両１に車速センサ２５が設けられている。車速センサ２５は、車両１の走行速度（車速）を検出する。車速センサ２５は、例えば、図示しない上位の制御装置および車内通信回線１３を介して診断装置１２に接続されている。車速センサ２５で測定された車速に対応する信号は、車内通信回線１３を介して診断装置１２に出力される。これにより、車速センサ２５は、車両１の速度値を測定（検出）し、その速度値に対応する信号を診断装置１２に出力する速度測定手段を構成している。

診断装置１２の送信データ一時保存部１２Ａ１には、質量変化分算出部１９から質量変化分ΔＭが入力され、位置センサ１０から車両１の位置情報（現在位置）が入力され、車速センサ２５から車両１の速度値が入力される。送信データ一時保存部１２Ａ１は、質量変化分ΔＭと位置情報と速度値とを一時保管する。送信ユニット２０Ａは、送信データ一時保存部１２Ａ１に一時保管された「質量変化分ΔＭ」と「車両１の位置情報」と「車両１の速度値」を車両１外、即ち、クラウド部２１に送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）のばね変位推定部２３Ａは、車速センサ２５から出力された速度値（走行速度Ｖ）を用いて後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する。このような変形例によれば、第１の実施形態と同様に、車両１の前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）と後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）とを用いて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを推定することができる。このため、第１の実施形態と同様に、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃの推定精度を向上できる。

なお、第１の実施形態および変形例では、位置情報（現在位置Ｌ）と速度値（走行速度Ｖ）とを用いて進行方向前側の車軸（前側の台車３Ａ）に対応する位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）と進行方向後側の車軸（後側の台車３Ｂ）に対応する位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）とを取得する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、速度値を用いずに軌道の上下変位を取得する構成としてもよい。即ち、鉄道車両の現在の位置（位置情報）と鉄道車両が走行している路線の軌道情報（軌道ＭＡＰ）と鉄道車両の寸法とから進行方向前側の車軸（前側の台車）に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸（後側の台車）に対応する位置の軌道の上下変位とを取得してもよい。

次に、図６および図７は、第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、鉄道車両側に車速センサを設けると共に、鉄道車両側の送信ユニットから送信された情報が正常な値であるか否かを判定する受信データ異常判定部を鉄道車両外（クラウド部側）に備える構成としたことにある。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態および変形例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

前述の第１の実施形態では、車両１の診断装置１２がリアルタイムで入手したデータ（位置情報、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力に関する情報）をクラウド部２１（管理サーバ２３）に送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、送信されたデータを用いて演算を行い、その演算結果となる推定値（空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ）を車両１の診断装置１２に送信する。診断装置１２は、実データとなる算出値（空気ばね変位ΔＸ）とクラウド部２１（管理サーバ２３）から受信した推定値（空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ）とを比較することにより、ダンパ８Ａ，８Ｂの異常判定を行う。しかし、車両１の診断装置１２からクラウド部２１（管理サーバ２３）へのデータ（情報）の送信が適切にできなかった場合（例えば、受信データに大きなノイズが重畳した場合）、クラウド部２１（管理サーバ２３）での演算結果に誤りが生じ、結果としてダンパ８Ａ，８Ｂが正常にもかかわらず異常と誤判定する可能性がある。

そこで、第２の実施形態では、クラウド部２１の管理サーバ２３は、受信データ異常判定部２６を有している。受信データ異常判定部２６は、車両１の送信ユニット２０Ａから送信された情報がダンパ異常判定部２４に入力されるのに先立って、送信ユニット２０Ａから送信された情報（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が正常な値であるか否かを判定する。即ち、受信データ異常判定部２６には、車両１内の診断装置１２からデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が入力される。受信データ異常判定部２６は、車両１の診断装置１２からのデータを受信したときに、正しいデータを受信したか否かを判定（確認）する。判定方法は、例えば、予め閾値を設定し、受信データが閾値範囲内であれば正常と判定することができる。閾値は、正しいデータであるか否かを適切に判定できる判定として設定しておく。また、例えば、受信データを車両１の診断装置１２に一度返信し、診断装置１２と管理サーバ２３とで送受信データの整合性を確認してもよい。受信データ異常判定部２６は、正しいデータを受信したと判定した場合は、診断装置１２からのデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）をばね変位推定部２３Ａに出力する。受信データ異常判定部２６は、正しいデータを受信していないと判定した場合は、受信データ異常の信号を送信ユニット２２Ｂに出力する。受信データ異常の信号は、送信ユニット２２Ｂ、車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して診断装置１２に入力される。診断装置１２は、通信異常の情報（受信データ異常の信号）を上位の制御装置に出力（通知）する。

図７の流れ図は、診断装置１２で行われる処理を示しており、図８の流れ図は、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理を示している。なお、図７および図８中の各処理で、前述の第１の実施形態の図３および図４に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。

まず、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理について、図８を参照しつつ説明する。図８のＳ２１で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ４１に進む。Ｓ４１では、診断装置１２からのデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が正常か否かを判定する。Ｓ４１で「ＹＥＳ」、即ち、診断装置１２からのデータが正常と判定された場合は、Ｓ２２に進む。一方、Ｓ４１で「ＮＯ」、即ち、診断装置１２からのデータが正常でないと判定された場合は、Ｓ４２に進む。Ｓ４２では、車両１の診断装置１２に通信異常の情報（受信データ異常の信号）を送信する。ここで、通信異常の送信方法は、例えば、管理サーバ２３から診断装置１２にデータを送信するときのビットを１つ増やして通信正常または通信異常の信号を送信することができる。また、例えば、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを本来であれば物理的に発生しないダンパ８Ａ，８Ｂの数値、例えば、ダンパ８Ａ，８Ｂが延び切ったときの値以上の数値、または、ダンパ８Ａ，８Ｂが縮み切った値ときの値以下の数値を、診断装置１２に送信してもよい。

次に、診断装置１２で行われる処理について、図７を参照しつつ説明する。図７のＳ４に続くＳ３１では、クラウド部２１（管理サーバ２３）から通信異常の情報（受信データ異常の信号）を受信したか否かを判定する。Ｓ３１で「ＮＯ」、即ち、通信異常の情報を受信していないと判定された場合は、Ｓ５に進む。一方、Ｓ３１で「ＹＥＳ」、即ち、通信異常の情報を受信したと判定された場合は、Ｓ１５に進む。これにより、例えば、診断装置１２で正常にデータ（車両情報）を取得しているにもかかわらず、診断装置１２とクラウド部２１（管理サーバ２３）との間の通信異常によってクラウド部２１（管理サーバ２３）で誤ったデータをもとに演算が行われることを抑制できる。また、診断装置１２は、クラウド部２１（管理サーバ２３）から送信された誤ったデータによる演算結果を用いて異常の判定が行われることを抑制できる。これにより、異常の判定、即ち、ダンパ異常と軌道異常と通信異常との切り分けをより精度よく行うことができる。

第２の実施形態は、上述の如き受信データ異常判定部２６により通信異常を判定するもので、その基本的作用については、第１の実施形態および変形例によるものと格別差異はない。特に、第２の実施形態によれば、送信ユニット２０Ａからクラウド部２１に送信された情報（データ）が通信異常により正常な値でないときに、正常でない値に基づいて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃの演算（推定）が行われることを抑制できる。これにより、この面からも、異常の判定の精度を向上できる。

次に、図９ないし図１３は、第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、台車と車輪との間の緩衝器を減衰力調整式ダンパ（セミアクティブダンパ）とすると共に、減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する制御装置で作動状態の診断（異常判定処理）を行う構成としたことにある。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

車両１の車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間には、緩衝器としてのダンパ３１Ａ－３１Ｄが配置されている。ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、それぞれ減衰力の調整が可能な減衰力調整式ダンパ（セミアクティブダンパ）であり、台車３Ａ，３Ｂの振動を抑制する。この場合、ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、例えば、ソレノイドバルブ等の制御バルブ３７Ａ－３７Ｄを備えている。ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、制御装置３４からの電力（駆動電流）の供給により制御バルブ３７Ａ－３７Ｄの開弁圧が調整されることにより、減衰特性をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）へと連続的に調整することができる。

なお、ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、減衰特性を連続的に調整するものに限らず、２段階または複数段階に調整可能なものであってもよい。また、ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、電圧や電流に応じて減衰力を調整する減衰力調整式緩衝器（例えば、電気粘性流体、磁性流体等の機能性流体を封入した緩衝器）であってもよい。即ち、ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、同じピストン速度において減衰力を可変に調節（増減）することができる各種の減衰力調整式緩衝器を用いることができる。図１０に示すように、ダンパ３１Ａ－３１Ｄは、１つの台車３Ａ，３Ｂに対して２軸配置され、１台の車両１（２つの台車３Ａ，３Ｂ）に対して４軸配置される。即ち、上下動ダンパとなるダンパ３１Ａ－３１Ｄは、第１の実施形態のダンパ８Ａ，８Ｂと同様に、空気ばね７Ａ－７Ｄと並列に配置されている。

また、図１０に示すように、車体２の４隅、即ち、車体２の前後方向と左右方向とに離間した４個所位置には、それぞれの位置で車体２の上下方向の加速度（振動）を測定する合計４個の加速度センサ３２Ａ－３２Ｄが設けられている。加速度センサ３２Ａ－３２Ｄは、車両１の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両１の挙動（より具体的には、車体２の振動状態）を検出するセンサ（挙動センサ）である。加速度センサ３２Ａ－３２Ｄは、例えば圧電式、サーボ式、ピエゾ抵抗式等のアナログ式加速度センサ等、各種の加速度センサを用いることができる。

加速度センサ３２Ａ－３２Ｄで測定された加速度（上下加速度）は、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの制御とダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態の診断とに用いられる。このために、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄは、制御装置３４に接続されている。加速度センサ３２Ａ－３２Ｄは、車体２の上下加速度を測定し、その加速度に対応する信号を制御装置３４に出力する車体加速度測定手段を構成している。なお、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄは、車体２の前部左側、前部右側、後部左側、後部右側に限らず、例えば車体２の前部中央、中央部左側、中央部右側、後部中央に配置する等、車体２上のセンサ配置はいかなる形をとっても良い。また、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄの個数も４個に限らず、測定・制御の目的に合わせて自由に選んでよい。例えば、車体２に２個、３個、または５個以上設けてもよい。

次に、各ダンパ３１Ａ－３１Ｄの減衰力を可変に制御（調整）する制御装置３４について説明する。

制御装置３４は、車両１の予め決められた位置（例えば、車体２のほぼ中央となる位置等）に設置されている。制御装置３４は、例えばマイクロコンピュータ、駆動回路を含んで構成されている。制御装置３４の入力側は、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄに接続されている。制御装置３４の出力側は、ダンパ３１Ａ－３１Ｄ（より具体的には、各制御バルブ３７Ａ－３７Ｄ）に接続されている。制御装置３４は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等からなる記憶部としてのメモリ３４Ａを有している。メモリ３４Ａには、例えば、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの減衰力の制御を行う処理プログラムが格納されている。また、制御装置３４は、車内通信回線１３を介して上位の制御装置（図示せず）と接続されている。制御装置３４には、上位の制御装置から車内通信回線１３を介して車両１の車両情報（例えば、車両の現在位置Ｌ等）が上位信号として入力される。なお、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄを上位の制御装置に接続し、上位信号として上下加速度も制御装置３４に入力される構成としてもよい。

制御装置３４は、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄから得られるセンサ信号と車内通信回線１３を介して得られる上位信号とに基づいて内部で演算を行い、各ダンパ３１Ａ－３１Ｄ（より具体的には、各制御バルブ３７Ａ－３７Ｄ）に指令信号となる駆動電流を出力する。即ち、制御装置３４は、サンプリング時間毎に加速度センサ３２Ａ－３２Ｄからの検出信号等を読込みつつ、所定の制御則（制振制御ロジック）に従って各ダンパ３１Ａ－３１Ｄで発生すべき減衰力に対応する駆動電流を演算する。この上で、制御装置３４は、駆動電流を制御バルブ３７Ａ－３７Ｄに個別に出力し、ダンパ３１Ａ－３１Ｄ毎の発生力を可変に制御する。なお、各ダンパ３１Ａ－３１Ｄの制御則としては、例えば、スカイフック制御則、ＬＱＧ制御則またはＨ∞制御則等を用いることができる。

次に、各ダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態を診断する作動状態診断装置３３について、図１１を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態の作動状態診断装置１１と相違する部分を主として説明し、同様の部分については詳しい説明を省略する。

第３の実施形態の作動状態診断装置３３は、セミアクティブダンパであるダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態を診断する。作動状態診断装置３３は、圧力センサ９Ａ－９Ｄと、位置センサ１０と、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄと、車両１内で診断の演算処理を行う車内演算処理装置としての制御装置３４と、通信ユニット２０（送信ユニット２０Ａ、受信ユニット２０Ｂ）と、車両１外で制御装置３４と協働して診断の演算処理を行う車外演算処理装置としてのクラウド部２１とを備えている。制御装置３４は、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの減衰力の制御の演算処理を行う制御装置だけでなく、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態の診断の演算処理を行う診断装置も兼ねている。このため、制御装置３４のメモリ３４Ａには、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの減衰力の制御に用いる処理プログラムの他、後述の図１２に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態の診断に用いる処理プログラムも格納されている。また、制御装置３４のメモリ３４Ａには、前述の第１の実施形態と同様に、作動状態の診断に用いる基準値、判定値等が格納されている。また、メモリ３４Ａは、第１の実施形態と同様に、送信データ一時保存部３４Ａ１を備えている。

制御装置３４には、圧力センサ９Ａ－９Ｄからの空気ばね７Ａ－７Ｄの圧力、および、位置センサ１０からの車両１の走行位置（現在位置）が車内通信回線１３を介してリアルタイムで入力される。これに加えて、制御装置３４には、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄからの車体２の上下加速度もリアルタイムで入力される。即ち、制御装置３４は、車両１の走行中に、圧力センサ９Ａ－９Ｄからの圧力値の信号と、位置センサ１０からの走行位置の信号と、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄからの上下加速度の信号とをリアルタイムで取得する。制御装置３４は、これらの信号から、クラウド部２１（管理サーバ２３）と協働して、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常を判定する。即ち、制御装置３４およびクラウド部２１（管理サーバ２３）は、空気ばね７Ａ－７Ｄの圧力値と車両１の走行位置と車体２の上下加速度とに基づいて内部で演算を行い、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態を診断する処理を行う。

この場合、制御装置３４は、「車両１の位置情報」と「車体２の質量変化分」とをクラウド部２１に送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、「位置情報から得られる軌道の上下変位（軌道の情報）」と「車体２の質量変化分」とから「鉄道車両モデル」を用いて車体２の上下加速度を推定する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、車体２の上下加速度の推定値を制御装置３４に送信する。制御装置３４は、車両１内の加速度センサ３２Ａ－３２Ｄで測定された車体２の上下加速度の測定値と車両１外のクラウド部２１（管理サーバ２３）で推定された車体２の上下加速度の推定値とを比較し、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常を判定する。

即ち、第３の実施形態では、制御装置３４は、車両１内の各種機器にリアルタイムで配信される空気ばね７Ａ－７Ｄの圧力センサ値を基に、基準圧力を引いた車両質量変化分を演算する。制御装置３４は、車両１内の各種機器にリアルタイムで配信される車両１の現在位置と共に、車両質量変化分をメモリ３４Ａ（送信データ一時保存部３４Ａ１）で一時保存する。制御装置３４は、クラウド部２１との通信が正常なときに、一時保存した車両質量変化分と現在位置とをクラウド部２１に送信する。クラウド部２１は、制御装置３４から車両質量変化分と現在位置とを受信する。クラウド部２１の管理サーバ２３は、「受信した位置情報と管理サーバ２３に格納されている軌道情報とから得られる軌道の上下変位」と「受信した車両質量変化分」とから、車両１の車両モデルを用いて車体２の上下加速度を推定値（加速度推定値）として演算する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、演算結果である推定値を制御装置３４に送信する。制御装置３４は、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄで測定された車体２の上下加速度の測定値（加速度測定値）とクラウド部２１から受信した車体２の上下加速度の推定値とを比較し、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常を判定する。

このために、図１１に示すように、制御装置３４の異常診断部１４は、基準圧力出力部１５と、減算部１６と、ばね反力算出部１８と、質量変化分算出部１９と、緩衝器異常判定装置としてのダンパ異常判定部３６とを備えている。一方、クラウド部２１の管理サーバ２３は、車体加速度推定装置としての加速度推定部３５を備えている。

加速度推定部３５は、車両１外に配置されている。加速度推定部３５には、車両１内の制御装置３４から「車体２の質量変化分ΔＭ」と「車両１の位置情報」とが入力される。制御装置３４は、第１の実施形態のばね変位推定部２３Ａと同様に、車両１の現在位置Ｌから、管理サーバ２３の記憶装置内に格納されている左右各輪（車輪４）の軌道ＭＡＰ（軌道情報）に基づいて、前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆと後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒとを取得する。加速度推定部３５は、車体２の質量変化分ΔＭと前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆと後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒを入力とし、車両モデルにて車体２の上下加速度を演算により推定する。加速度推定部３５は、その推定値を車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとしてクラウド部２１側から車両１側の異常診断部１４のダンパ異常判定部３６に出力する。

即ち、加速度推定部３５は、「車両１をモデル化した鉄道車両モデル」と「車両１の位置情報（より具体的には、位置情報から得られる軌道の上下変位Ｓ_ｆ，Ｓ_ｒ）」と「空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力値Ｐ（より具体的には、圧力値Ｐから算出される質量変化分ΔＭ）」とを用いて車体２の上下加速度を推定し、送信ユニット２２Ｂに出力する。より詳しくは、加速度推定部３５は、「鉄道車両モデル」と「車両１側の送信ユニット２０Ａから送信された位置情報から得られる軌道の上下変位Ｓ_ｆ、Ｓ_ｒ」と「車両１側の送信ユニット２０Ａから送信された圧力値Ｐに関する第２情報（質量変化分ΔＭ）」とから、車体２の上下加速度を演算により推定する。加速度推定部３５は、推定された車体２の上下加速度、即ち、車体２の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを、クラウド部２１側の送信ユニット２２Ｂ、車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して制御装置３４のダンパ異常判定部３６に出力する。

ここで、鉄道車両モデルは、例えば、特許文献１に記載されたような「車両モデル」を用いることができる。即ち、加速度推定部３５は、特許文献１の段落［００３６］以降および図面の図３に記載されたような鉄道車両モデル（状態方程式）を用いて車体２の上下加速度を推定（車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを演算）することができる。なお、加速度推定部３５は、特許文献１以外の鉄道車両モデル（状態方程式）を用いてもよい。例えば、車体２の上下加速度の推定値をより精度よく求めることができる車両モデル（状態方程式）、換言すれば、車両１の構造により対応した車両モデル（状態方程式）を用いることができる。

クラウド部２１側の送信ユニット２２Ｂには、加速度推定部３５から車体上下加速度推定値Ｇ_ｃが入力される。送信ユニット２２Ｂは、加速度推定部３５から出力された車体２の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを車両１側の受信ユニット２０Ｂに送信する。受信ユニット２０Ｂは、クラウド部２１の加速度推定部３５から通信ネットワーク２２（送信ユニット２２Ｂ）を介して出力された車体２の上下加速度の推定値（車体上下加速度推定値Ｇ_ｃ）を車両１で受信する。受信ユニット２０Ｂは、加速度推定部３５から出力された車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを異常診断部１４のダンパ異常判定部３６に出力する。

ダンパ異常判定部３６には、車両１内の加速度センサ３２Ａ－３２Ｄにより測定された車体２の上下加速度の測定値、即ち、実上下加速度Ｇ_ｒが入力される。また、ダンパ異常判定部３６には、車両１外、即ち、クラウド部２１（管理サーバ２３）の加速度推定部３５から車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して車体上下加速度推定値Ｇ_ｃが入力される。ダンパ異常判定部３６は、実上下加速度Ｇ_ｒと車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとを比較し、ダンパ３１Ａ－３１Ｄが正常か異常かを判定する。即ち、ダンパ異常判定部３６は、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄから出力された車体２の上下加速度の測定値である実上下加速度Ｇ_ｒと、受信ユニット２０Ｂで受信された車体２の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとを比較し、異常を判定する。ダンパ異常判定部３６は、例えば、実上下加速度Ｇ_ｒと車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとの差分値が、予め設定された閾値Ｇ１以上である場合に、ダンパ３１Ａ－３１Ｄが異常であると判定することができる。閾値Ｇ１は、ダンパ３１Ａ－３１Ｄが正常か異常かを精度よく判定できるように、計算、実験、シミュレーション等により予め求めておく。ダンパ異常判定部３６は、ダンパ３１Ａ－３１Ｄが正常であるか否かの判定結果、即ち、上下動ダンパ異常検出結果を、制御装置３４の診断情報として上位の制御装置に出力する。これにより、上位の制御装置は、上下動ダンパ異常検出結果（ダンパ３１Ａ－３１Ｄが正常であるか否か）を取得することができる。

図１２の流れ図は、制御装置３４で行われる処理を示しており、図１３の流れ図は、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理を示している。なお、図１２および図１３中の各処理で、前述の第１の実施形態の図３および図４に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。

まず、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理について、図１３を参照しつつ説明する。図１３のＳ２１で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ６１に進む。Ｓ６１では、鉄道車両モデルを基に車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを演算する。即ち、Ｓ６１では、Ｓ２１で受信した送信情報（現在位置Ｌ、質量変化分ΔＭ）から「前車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｆ（Ｓ_ｆl、Ｓ_ｆr）」と「後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）」を求め、鉄道車両モデルを基に車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを演算する。Ｓ６２では、Ｓ６１で演算した車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを車両１に送信し、エンド（リターン）する。

次に、制御装置３４で行われる処理について、図１２を参照しつつ説明する。図１２のＳ４に続くＳ５１では、クラウド部２１（管理サーバ２３）から車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを受信する。即ち、Ｓ５１では、図１３に示す処理によりクラウド部２１（管理サーバ２３）で演算された車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを受信する。Ｓ５２では、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄで測定された実上下加速度Ｇ_ｒを取得する。Ｓ５３では、ダンパ８Ａ，８Ｂが正常であるか否かを判定する。この場合、Ｓ５３では、クラウド部２１（管理サーバ２３）で演算された車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとＳ５２で取得された実上下加速度Ｇ_ｒとを比較する。即ち、Ｓ５３では、例えば、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとの差分値が閾値Ｇ１以上であるか否かを判定する。Ｓ５３で「ＮＯ」、即ち、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとの差分値が閾値Ｇ１よりも小さいと判定された場合は、Ｓ７に進む。一方、Ｓ５３で「ＹＥＳ」、即ち、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとの差分値が閾値Ｇ１以上であると判定された場合は、Ｓ９に進む。

なお、Ｓ５３の処理、即ち、ダンパ異常判定部３６で車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとを比較するときは、リアルタイムで常時比較してもよく、また、予め設定した時間（規定時間）内の平均値を比較してもよい。さらに、ダンパ異常判定部３６は、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとの差の積算値が規定値以上になった場合に、異常と判定してもよい。即ち、異常判定（作動状態の診断）に関する数値処理については、加速度値の平均化処理や実効値処理、差分値の積算等、上述した処理に限らない。

また、ダンパ異常と軌道異常との切り分けについては、例えば、クラウド部２１（管理サーバ２３）にて判定してもよい。この場合は、例えば、制御装置３４からクラウド部２１（管理サーバ２３）に判定結果、即ち、異常（差分値が閾値Ｇ１以上）が発生した区間の情報を送信する。クラウド部２１（管理サーバ２３）は、他の鉄道車両の判定結果と当該車両の判定結果とを比較し、複数の車両で特定の区間のみ異常結果となる場合に軌道異常と判定することができる。クラウド部２１は、軌道異常と判定した場合、その旨を車両１の制御装置３４に送信する。

また、例えば、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの全て（４本）が同時に異常であると判定された場合は、このような異常状態の可能性は低いため、車体２の軌道異常と判定してもよい。いずれにしても、第３の実施形態では、車両１が走行しているときに、上位信号として車両１に常時流れている情報（位置情報、圧力情報）とダンパ３１Ａ－３１Ｄの制振制御用に必要な加速度の情報とに基づいて、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常判定（作動状態診断）をリアルタイムで高精度に行うことができる。

第３の実施形態は、上述の如き制御装置３４およびクラウド部２１（管理サーバ２３）によりダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常を判定するもので、その基本的作用については、第１の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第３の実施形態によれば、「車体２の上下加速度の測定値である実上下加速度Ｇ_ｒ」と「車体２の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Ｇ_ｃ」とを比較し、異常を判定する。この場合、車体２の上下加速度の測定値は、既存の加速度センサ３２Ａ－３２Ｄから出力された測定値を用いることができる。また、加速度推定部３５は、既存の圧力センサ９Ａ－９Ｄにより測定された圧力値Ｐと既存の設備である位置センサ１０から取得された車両１の位置情報とを用いて車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを推定することができる。さらに、加速度推定部３５は、位置情報から得られるその位置の軌道の情報（軌道の上下変位Ｓ_ｆ，Ｓ_ｒ）から鉄道車両モデルを用いて車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを推定することができる。このため、膨大な正常データ（センシング情報）を準備しなくても、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃの精度を確保することができる。この場合、位置情報は、車両１に配置された既存の位置センサ１０により取得される。これにより、センサの追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ、異常の判定の精度を向上できる。しかも、加速度推定部３５は、車両１外に配置されているため、複数の鉄道車両の空気ばね７Ａ－７Ｄの上下変位を共通の軌道情報を用いて共通の加速度推定部３５により推定することもできる。これにより、例えば複数の車両１のそれぞれに加速度推定部３５を配置する場合と比較して、軌道の保線作業等により軌道情報に変更があったときに、その軌道情報の更新作業を容易に行うことができる（車両１毎に更新作業を行わなくてすむ）。

なお、第３の実施形態では、加速度推定部３５は、第１の実施形態と同様に、位置センサ１０の位置情報（現在位置Ｌ）から算出した速度値（走行速度Ｖ）を用いて、後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する。しかし、これに限らず、前述の変形例のように、車両１側に車速センサ２５（図５参照）を設け、この車速センサ２５から出力された速度値（走行速度Ｖ）を用いて、クラウド部２１（加速度推定部３５）で後車軸位置の軌道の上下変位Ｓ_ｒ（Ｓ_ｒl、Ｓ_ｒr）を算出する構成としてもよい。

第３の実施形態では、ダンパ３１Ａ－３１Ｄの減衰力の制御を行う制御装置３４でダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常判定の演算処理も行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、緩衝器の減衰力の制御の演算処理を行う制御装置と緩衝器の異常判定の演算処理を行う制御装置とを別々に設けてもよい。

次に、図１４ないし図１６は、第４の実施形態を示している。第４の実施形態の特徴は、鉄道車両側に車速センサを設けると共に、ばね手段の上下変位の推定値と車体の上下加速度の推定値との両方を用いて異常を判定する構成としたことにある。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態、変形例および第３の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

第４の実施形態の作動状態診断装置３３は、第３の実施形態と同様に、セミアクティブダンパであるダンパ３１Ａ－３１Ｄの作動状態を診断する。なお、第１の実施形態のように、コンベンショナルダンパであるダンパ８Ａ，８Ｂが搭載された車両１でも、車両１に加速度センサ３２Ａ－３２Ｄを設けることにより、ダンパ８Ａ，８Ｂの作動状態を診断することもできる。第４の実施形態では、変形例と同様に、車両１に車速センサ２５が設けられている。制御装置３４の送信データ一時保存部３４Ａ１には、質量変化分算出部１９から質量変化分ΔＭが入力され、位置センサ１０から車両１の位置情報（現在位置）が入力され、車速センサ２５から車両１の速度値が入力される。送信データ一時保存部３４Ａ１は、質量変化分ΔＭと位置情報と速度値とを一時保管する。送信ユニット２０Ａは、送信データ一時保存部３４Ａ１に一時保管された「質量変化分ΔＭ」と「車両１の位置情報」と「車両１の速度値」を車両１外、即ち、クラウド部２１に送信する。

クラウド部２１の管理サーバ２３は、ばね変位推定部２３Ａと、加速度推定部３５とを備えている。ばね変位推定部２３Ａは、クラウド部２１の送信ユニット２２Ｂに空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを出力し、加速度推定部３５は、クラウド部２１の送信ユニット２２Ｂに車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを出力する。即ち、クラウド部２１の管理サーバ２３は、車両１の制御装置３４に、クラウド部２１の送信ユニット２２Ｂおよび車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃおよび車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを出力する。空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃおよび車体上下加速度推定値Ｇ_ｃは、異常診断部１４のダンパ異常判定部４１に入力される。

ダンパ異常判定部４１には、ばね変位算出部１７から空気ばね変位ΔＸが入力され、クラウド部２１のばね変位推定部２３Ａから空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃが入力される。また、ダンパ異常判定部４１には、車両１内の加速度センサ３２Ａ－３２Ｄから車体２の上下加速度の測定値である実上下加速度Ｇ_ｒが入力され、クラウド部２１の加速度推定部３５から車体上下加速度推定値Ｇ_ｃが入力される。ダンパ異常判定部４１は、空気ばね変位ΔＸと空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとを比較し、かつ、実上下加速度Ｇ_ｒと車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとを比較することにより、ダンパ３１Ａ－３１Ｄが正常か異常かを判定する。

図１５の流れ図は、制御装置３４で行われる処理を示しており、図１６の流れ図は、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理を示している。なお、図１５および図１６中の各処理で、前述の第１の実施形態の図３および図４に示した処理、および、第３の実施形態の図１２および図１３に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。

まず、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理について、図１６を参照しつつ説明する。図１６のＳ２１で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ８１に進む。Ｓ８１では、鉄道車両モデルを基に空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを演算し、かつ、鉄道車両モデルを基に車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを演算する。Ｓ８２では、Ｓ８１で演算した空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃおよび車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを車両１に送信し、エンド（リターン）する。

次に、制御装置３４で行われる処理について、図１５を参照しつつ説明する。図１５のＳ４に続くＳ７１では、クラウド部２１（管理サーバ２３）から車体上下加速度推定値Ｇ_ｃおよび空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃを受信する。即ち、Ｓ７１では、図１６に示す処理によりクラウド部２１（管理サーバ２３）で演算された空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃおよび車体上下加速度推定値Ｇ_ｃを受信する。Ｓ５２に続くＳ７２では、異常を判定する。この場合、Ｓ７２では、ばね変位推定部２３Ａで演算された空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃとばね変位算出部１７で算出された空気ばね変位ΔＸとを比較し、かつ、加速度推定部３５で演算された車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと加速度センサ３２Ａ－３２Ｄで測定された実上下加速度Ｇ_ｒとを比較する。Ｓ７２で、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと空気ばね変位ΔＸとの差分値が閾値Ｘ１以上である、または、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃと実上下加速度Ｇ_ｒとの差分値が閾値Ｇ１以上であると判定された場合は、Ｓ９に進む。

第４の実施形態は、上述の如き制御装置３４およびクラウド部２１（管理サーバ２３）によりダンパ３１Ａ－３１Ｄの異常を判定するもので、その基本的作用については、第３の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第３の実施形態によれば、空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃと車体上下加速度推定値Ｇ_ｃとの両方を用いて異常の判定を行うため、判定精度をより向上できる。

次に、図１７ないし図１９は、第５の実施形態を示している。第５の実施形態の特徴は、鉄道車両側に車速センサを設けると共に、ばね手段の上下変位の推定値と車体の上下加速度の推定値との両方を用いて異常を判定し、さらに、受信データ異常判定部を鉄道車両外（クラウド部側）に備える構成としたことにある。換言すれば、第５の実施形態は、第４の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた構成に対応する。なお、第５の実施形態では、第４の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

第５の実施形態では、クラウド部２１の管理サーバ２３は、第２の実施形態と同様に、受信データ異常判定部５１を有している。受信データ異常判定部５１は、車両１の送信ユニット２０Ａから送信された情報がばね変位推定部２３Ａおよび加速度推定部３５に入力されるのに先立って、送信ユニット２０Ａから送信された情報（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が正常な値であるか否かを判定する。即ち、受信データ異常判定部５１には、車両１内の制御装置３４からデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が入力される。受信データ異常判定部５１は、車両１の制御装置３４からのデータを受信したときに、正しいデータを受信したか否かを判定（確認）する。受信データ異常判定部５１は、正しいデータを受信したと判定した場合は、制御装置３４からのデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）をばね変位推定部２３Ａおよび加速度推定部３５に出力する。受信データ異常判定部５１は、正しいデータを受信していないと判定した場合は、受信データ異常の信号を送信ユニット２２Ｂに出力する。受信データ異常の信号は、送信ユニット２２Ｂ、車両１側の受信ユニット２０Ｂを介して制御装置３４に入力される。

図１８の流れ図は、制御装置３４で行われる処理を示しており、図１９の流れ図は、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理を示している。なお、図１８および図１９中の各処理で、前述の第４の実施形態の図１５および図１６に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。

まず、クラウド部２１（管理サーバ２３）で行われる処理について、図１９を参照しつつ説明する。図１９のＳ２１で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ４１に進む。Ｓ４１では、第２の実施形態のＳ４１と同様に、制御装置３４からのデータ（質量変化分ΔＭ、位置情報、速度値）が正常か否かを判定する。Ｓ４１で「ＹＥＳ」、即ち、制御装置３４からのデータが正常と判定された場合は、Ｓ８１に進む。一方、Ｓ４１で「ＮＯ」、即ち、制御装置３４からのデータが正常でないと判定された場合は、Ｓ４２に進む。Ｓ４２では、車両１の制御装置３４に通信異常の情報（受信データ異常の信号）を送信する。

次に、制御装置３４で行われる処理について、図１８を参照しつつ説明する。図１８のＳ４に続くＳ３１では、第２の実施形態のＳ３１と同様に、クラウド部２１（管理サーバ２３）から通信異常の情報（受信データ異常の信号）を受信したか否かを判定する。Ｓ３１で「ＮＯ」、即ち、通信異常の情報を受信していないと判定された場合は、Ｓ７１に進む。一方、Ｓ３１で「ＹＥＳ」、即ち、通信異常の情報を受信したと判定された場合は、Ｓ１５に進む。

第５の実施形態は、上述の如き受信データ異常判定部５１により通信異常を判定するもので、その基本的作用については、第４の実施形態およびに第２の実施形態よるものと格別差異はない。即ち、第５の実施形態によれば、送信ユニットから送信された情報が通信異常により正常な値でないときに、正常でない値に基づいて空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃの演算（推定）および車体上下加速度推定値Ｇ_ｃの演算（推定）が行われることを抑制できる。これにより、この面からも、異常の判定の精度を向上できる。

なお、第１の実施形態では、車両１の走行中にリアルタイムで常時異常判定を行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車両１が予め設定した走行区間（Ｌ１とＬ２との間）を走行しているときに、異常判定（作動状態診断）を行う構成としてもよい。また、例えば、車両１が予め設定した走行速度（Ｖ１とＶ２との間）で走行しているときに、異常判定（作動状態診断）を行う構成としてもよい。また、例えば、予め設定した時間（ｔ１とｔ２との間）に異常判定（作動状態診断）を行う構成としてもよい。また、例えば、空気ばね７Ａ，７Ｂの圧力Ｐが予め設定した範囲内（Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２）であるときの推定値（空気ばね変位推定値ΔＸ_ｃ、車体上下加速度推定値Ｇ_ｃ）を用いて異常判定（作動状態診断）を行う構成としてもよい。また、車両１の進行方向に応じて、例えば車両１が上り線（外回り線）を走行しているときに、または、下り線（内回り線）を走行しているときに、異常判定（作動状態診断）を行う構成としてもよい。これらのことは、第２ないし第５の実施形態および変形例についても同様である。

第１の実施形態では、診断装置１２のメモリ１２Ａ（送信データ一時保存部１２Ａ１）に一時保管される圧力値Ｐに関する情報（即ち、送信ユニット２０Ａを介してクラウド部２１に送信される圧力値Ｐに関する情報）を車体２の質量変化分ΔＭとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、メモリ装置に一時保管される圧力値に関する情報（即ち、車体側の送信ユニットから送信される圧力値に関する情報）は、空気ばねの圧力値、差分圧力、または、空気ばね反力でもよい。このことは、第２ないし第５の実施形態および変形例についても同様である。即ち、圧力値に関する情報は、圧力値そのものでもよいし、圧力値に基づいて必要な演算を行った演算値（差分圧力、空気ばね反力、質量変化分）でもよい。ばね手段変位推定装置および／または車体加速度推定装置は、送信ユニットから送信された圧力値に関する情報に基づいて必要な演算を行うことができる。

第１の実施形態では、ダンパ８Ａ，８Ｂを車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で上下方向に配置した場合、即ち、ダンパ８Ａ，８Ｂが上下動ダンパの場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、緩衝器は、車体と台車との間で左右方向に配置した左右動ダンパ、車体と台車との間で前後方向（進行方向）に配置したヨーダンパ等、車体と台車との間に配置される各種の緩衝器を用いることができる。このことは、第２ないし第５の実施形態および変形例についても同様である。

第１の実施形態では、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に設けられるばね手段を空気ばね７Ａ－７Ｄとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ばね手段は、コイルばね等、空気ばね以外のばね手段（各種のばね、弾性部材）を用いてもよい。例えば、ばね手段がコイルばねの場合は、ばね手段に負荷される圧力値（応力値）は、ロードセンサ（歪センサ、歪ゲージ）等の圧力測定手段を用いることができる。このことは、第２ないし第５の実施形態および変形例についても同様である。

第３の実施形態では、加速度センサ３２Ａ－３２Ｄを車体２に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、加速度センサを台車に設けてもよい。また、加速度センサを車体と台車との両方に設ける構成としてもよい。このことは、第４および第５の実施形態についても同様である。

第１の実施形態では、車両１に位置センサ１０を設け、車両１から送信ユニット２０Ａを介して位置情報を車両１外のクラウド部２１に送信する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、クラウド部２１（ばね変位推定部２３Ａ）は車両１外に配置された信号システムから位置情報を取得する構成としてよい。このことは、第２ないし第５の実施形態および変形例についても同様である。即ち、ばね手段変位推定装置および／または車体加速度推定装置は、位置情報を鉄道車両外から取得してもよい。

さらに、各実施形態および各変形例は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

以上説明した実施形態に基づく作動状態診断装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値を用いて前記ばね手段の上下変位を算出し出力するばね手段変位算出装置と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の前記位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記ばね手段の上下変位を推定し出力するばね手段変位推定装置と、前記ばね手段変位推定装置から出力された前記ばね手段の上下変位の推定値を前記鉄道車両で受信する受信ユニットと、前記ばね手段変位算出装置から出力された前記ばね手段の上下変位の算出値と前記受信ユニットで受信された前記ばね手段の上下変位の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、を有する。

この第１の態様によれば、緩衝器異常判定装置は、ばね手段変位算出装置から出力されたばね手段の上下変位の算出値と受信ユニットで受信されたばね手段の上下変位の推定値とを比較し、異常を判定する。この場合、ばね手段変位算出装置は、既存の圧力測定手段により測定された圧力値を用いてばね手段の上下変位を算出することができる。また、ばね手段変位推定装置は、既存の圧力測定手段により測定された圧力値と既存の設備から取得された鉄道車両の位置情報とを用いてばね手段の上下変位を推定することができる。さらに、ばね手段変位推定装置は、位置情報から得られるその位置の軌道情報（軌道の上下変位）から鉄道車両モデルを用いてばね手段の上下変位を推定することができる。このため、膨大な正常データ（センシング情報）を準備しなくても、ばね手段の上下変位の推定値の精度を確保することができる。これにより、測定手段（センサ）の追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ、異常の判定の精度を向上できる。しかも、ばね手段変位推定装置は、鉄道車両外に配置されているため、複数の鉄道車両のばね手段の上下変位を共通の軌道情報を用いて共通のばね手段変位推定装置により推定することもできる。これにより、例えば複数の鉄道車両のそれぞれにばね手段変位推定装置を配置する場合と比較して、軌道の保線作業等により軌道情報に変更があったときに、その軌道情報の更新作業を容易に行うことができる（鉄道車両毎に更新作業を行わなくてすむ）。

第２の態様としては、第１の態様において、前記鉄道車両には、前記鉄道車両の前記位置情報を取得し出力する位置検出手段が配置されており、前記メモリ装置には、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置検出手段から出力された前記位置情報とが一時保管され、前記送信ユニットは、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを前記鉄道車両外に送信し、前記ばね手段変位推定装置は、前記鉄道車両モデルと前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを用いて前記ばね手段の上下変位を推定する。この第２の態様によれば、ばね手段変位推定装置は、鉄道車両に配置された既存の位置検出手段により取得される位置情報を用いてその位置の軌道情報（軌道の上下変位）を得ることができる。

第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記鉄道車両外には、前記送信ユニットから送信された情報が前記ばね手段変位推定装置に入力されるのに先立って、前記送信ユニットから送信された情報が正常な値であるか否かを判定する受信データ異常判定部をさらに有する。この第３の態様によれば、送信ユニットから送信された情報が通信異常により正常な値でないときに、正常でない値に基づいてばね手段の上下変位の推定が行われることを抑制できる。これにより、この面からも、異常の判定の精度を向上できる。

第４の態様としては、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定手段と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定装置と、前記車体加速度測定手段から出力された前記車体の上下加速度の測定値と受信ユニットで受信された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、を有する。

この第４の態様によれば、緩衝器異常判定装置は、車体加速度測定手段から出力された車体の上下加速度の測定値と受信ユニットで受信された車体の上下加速度の推定値とを比較し、異常を判定する。この場合、車体の上下加速度の測定値は、既存の車体加速度測定手段から出力された測定値を用いることができる。また、車体加速度推定装置は、既存の圧力測定手段により測定された圧力値と既存の設備から取得された鉄道車両の位置情報とを用いて車体の上下加速度を推定することができる。さらに、車体加速度推定装置は、位置情報から得られるその位置の軌道情報（軌道の上下変位）から鉄道車両モデルを用いて車体の上下加速度を推定することができる。このため、膨大な正常データ（センシング情報）を準備しなくても、車体の上下加速度の推定値の精度を確保することができる。これにより、測定手段（センサ）の追加およびデータが膨大となることを抑制しつつ、異常の判定の精度を向上できる。しかも、車体加速度推定装置は、鉄道車両外に配置されているため、複数の鉄道車両の上下加速度を共通の軌道情報を用いて共通の車体加速度推定装置により推定することもできる。これにより、例えば複数の鉄道車両のそれぞれに車体加速度推定装置を配置する場合と比較して、軌道の保線作業等により軌道情報に変更があったときに、その軌道情報の更新作業を容易に行うことができる（鉄道車両毎に更新作業を行わなくてすむ）。

第５の態様としては、第４の態様において、前記鉄道車両には、前記鉄道車両の前記位置情報を取得し出力する位置検出手段が配置されており、前記メモリ装置には、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置検出手段から出力された前記位置情報とが一時保管され、前記送信ユニットは、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを前記鉄道車両外に送信し、前記車体加速度推定装置は、前記鉄道車両モデルと前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを用いて前記車体の上下加速度を推定する。この第５の態様によれば、車体加速度推定装置は、鉄道車両に配置された既存の位置検出手段により取得される位置情報を用いてその位置の軌道情報（軌道の上下変位）を得ることができる。

第６の態様としては、第４または第５の態様において、前記鉄道車両外には、前記送信ユニットから送信された情報が前記ばね手段変位推定装置に入力されるのに先立って、前記送信ユニットから送信された情報が正常な値であるか否かを判定する受信データ異常判定部をさらに有する。この第６の態様によれば、送信ユニットから送信された情報が通信異常により正常な値でないときに、正常でない値に基づいて車体の上下加速度の推定が行われることを抑制できる。これにより、この面からも、異常の判定の精度を向上できる。

１ 車両
２ 車体
３Ａ，３Ｂ 台車
７Ａ－７Ｄ 空気ばね（ばね手段）
８Ａ，８Ｂ，３１Ａ－３１Ｄ ダンパ（緩衝器）
９Ａ－９Ｄ 圧力センサ（圧力測定手段）
１０ 位置センサ（位置検出手段）
１１，３３ 作動状態診断装置
１２Ａ，３４Ａ メモリ（メモリ装置）
１２Ａ１，３４Ａ１ 送信データ一時保存部（メモリ装置）
１７ ばね変位算出部（ばね手段変位算出装置）
２０Ａ 送信ユニット
２０Ｂ 受信ユニット
２３Ａ ばね変位推定部（ばね手段変位推定装置）
２４，３６，４１ ダンパ異常判定部（緩衝器異常判定装置）
２６，５１ 受信データ異常判定部
３２Ａ－３２Ｄ 加速度センサ（車体加速度測定手段）
３５ 加速度推定部（車体加速度推定装置）
ΔＦ 空気ばね反力（圧力値に関する情報、情報）
Ｇ_ｃ 車体上下加速度推定値（推定値）
Ｇ_ｒ 実上下加速度（測定値）
Ｌ 現在位置（位置情報、情報）
ΔＭ 質量変化分（圧力値に関する情報、情報）
Ｐ 圧力（圧力値、圧力値に関する情報、情報）
Ｖ 走行速度（情報）
ΔＸ 空気ばね変位（算出値）
ΔＸ_ｃ 空気ばね変位推定値（推定値）

Claims (6)

1. 鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、
   前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、
   前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値を用いて前記ばね手段の上下変位を算出し出力するばね手段変位算出装置と、
   前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、
   前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、
   前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記ばね手段の上下変位を推定し出力するばね手段変位推定装置と、
   前記ばね手段変位推定装置から出力された前記ばね手段の上下変位の推定値を前記鉄道車両で受信する受信ユニットと、
   前記ばね手段変位算出装置から出力された前記ばね手段の上下変位の算出値と前記受信ユニットで受信された前記ばね手段の上下変位の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、
   を有する作動状態診断装置。
2. 請求項１に記載の作動状態診断装置であって、
   前記鉄道車両には、前記鉄道車両の前記位置情報を取得し出力する位置検出手段が配置されており、
   前記メモリ装置には、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置検出手段から出力された前記位置情報とが一時保管され、
   前記送信ユニットは、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを前記鉄道車両外に送信し、
   前記ばね手段変位推定装置は、前記鉄道車両モデルと前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを用いて前記ばね手段の上下変位を推定する作動状態診断装置。
3. 請求項１または２に記載の作動状態診断装置であって、
   前記鉄道車両外には、前記送信ユニットから送信された情報が前記ばね手段変位推定装置に入力されるのに先立って、前記送信ユニットから送信された情報が正常な値であるか否かを判定する受信データ異常判定部をさらに有する作動状態診断装置。
4. 鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、
   前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定手段と、
   前記車体と前記台車との間に設けられるばね手段に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定手段と、
   前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報を一時保管するメモリ装置と、
   前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報を前記鉄道車両外に送信する送信ユニットと、
   前記鉄道車両外に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記鉄道車両の位置情報と前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報とを用いて前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定装置と、
   前記車体加速度推定装置から出力された前記車体の上下加速度の推定値を前記鉄道車両で受信する受信ユニットと、
   前記車体加速度測定手段から出力された前記車体の上下加速度の測定値と前記受信ユニットで受信された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、異常を判定する緩衝器異常判定装置と、
   を有する作動状態診断装置。
5. 請求項４に記載の作動状態診断装置であって、
   前記鉄道車両には、前記鉄道車両の前記位置情報を取得し出力する位置検出手段が配置されており、
   前記メモリ装置には、前記圧力測定手段から出力された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置検出手段から出力された前記位置情報とが一時保管され、
   前記送信ユニットは、前記メモリ装置に一時保管された前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを前記鉄道車両外に送信し、
   前記車体加速度推定装置は、前記鉄道車両モデルと前記送信ユニットから送信された前記ばね手段の前記圧力値に関する情報と前記位置情報とを用いて前記車体の上下加速度を推定する作動状態診断装置。
6. 請求項４または５に記載の作動状態診断装置であって、
   前記鉄道車両外には、前記送信ユニットから送信された情報が前記車体加速度推定装置に入力されるのに先立って、前記送信ユニットから送信された情報が正常な値であるか否かを判定する受信データ異常判定部をさらに有する作動状態診断装置。

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