以下、図面に基づいて本発明の実施の形態� ��ついて説明する。
 図1は、本発明の実施の形態に係る車両空調 管理システム100の概略構成を示す概略構成図 である。図1に基づいて、車両空調管理シス� �ム100の構成について説明する。この車両空� �管理システム100は、快適な車内環境を示す� �準となる種々の環境情報(たとえば、外気温� ��や車内湿度、乗車率等)と実際の環境情報と から車内温度の変化を把握し、冷凍サイクル を構成する構成部品類で発生した異常を早期 に発見し、保守の必要性や緊急性を的確に判 断する機能を有している。なお、図1を含め� �以下の図面では各構成部材の大きさの関係� �実際のものとは異なる場合がある。

 車両空調管理システム100は、車両に設置� ��れ、車内に空調用空気を供給する冷凍サイ� ��ル10と、この冷凍サイクル10を制御する空調 制御装置20と、この空調制御装置20と接続さ� �、車両情報31をデータとして格納するデータ ベース30と、空調制御装置20と無線1でデータ� ��信を行なう地域管理局コンピュータ40と、� �調制御装置20から送信されたデータ(情報)を� ��積・処理する管理コンピュータ41と、この� �理コンピュータ41と専用線3を介して接続さ� �たサービスコンピュータ42と、を有するもの である。つまり、車両空調管理システム100は 、空調制御装置20によって車内環境を快適に� ��持するようになっている。なお、冷凍サイ� ��ル10と、空調制御装置20とで車両用空調装置 50を構成している。

 冷凍サイクル10は、圧縮機11と、凝縮器12� ��、減圧装置13と、蒸発器14とが冷媒配管15で� ��環するように接続されて構成されており、� ��道車内の冷房運転や暖房運転を実際に行な� ��ものである。圧縮機11は、冷媒を圧縮して� �温高圧の冷媒とするものである。凝縮器12は 、冷媒と空気との熱交換で冷媒を凝縮液化す るものである。減圧装置13は、冷媒を減圧さ� ��るものであり、たとえば、減圧弁や膨張弁� ��キャピラリーチューブ等で構成するとよい� ��蒸発器14は、冷媒と空気との熱交換で冷媒� �蒸発ガス化するものである。冷媒配管15は、 圧縮されて気体になった冷媒と、減圧されて 液体になった冷媒とを導通させるものである 。なお、冷凍サイクル10の構成部品類とは、� ��縮機11や凝縮器12、減圧装置13、蒸発器14等� �総称であるものとする。

 空調制御装置20は、車内の空調負荷状況� �応じて所定の車内設定温度になるように冷� �サイクル10を統括制御するものである。つま り、空調制御装置20は、データベース30に格� �されている車両情報31(乗車率情報や車内設� �温度情報、外気温度情報等)と現在の車両情� ��とに基づいて、冷凍サイクル10を統括制御� �るようになっている。この空調制御装置20は 、冷凍サイクル10の構成部品類の汚損・劣化� ��態等の異常を予測する機能を有している。� ��の予測結果から、空調制御装置20は、冷凍� �イクル10の構成部品類の保守時期を判断する ようになっている(後段で詳述する)。つまり� ��空調制御装置20は、車両情報(車両情報31を� �む)に基づいて保守の必要性や緊急性を判断� ��るようになっているのである。

 また、空調制御装置20は、上記のように� �測した結果を、車両に設置されているモニ� �(図4参照)に表示させるとともに、冷凍サイ� �ル10の構成部品類の保守作業を行なう保守部 門61に伝送する機能を有している。なお、空� ��制御装置20からの送信される情報は、地域� �理局60を介して保守部門61に伝送されるよう� ��なっている。さらに、空調制御装置20は、� �凍サイクル10の運転情報を定期的に送信する 管理コンピュータ41に送信する機能を有して� ��る。なお、空調制御装置20は、たとえば圧� �機11の駆動周波数や、凝縮器12及び蒸発器14� �近傍に設けられている送風機の回転数を調� �し、冷凍サイクル10を制御している。

 データベース30は、記憶手段としての機� �を果たすものであり、車両情報31を格納する ものである。データベース30に格納される車� ��情報31は、冷凍サイクル10の運転パターンを 決定するための基準となるものであり、乗車 率情報や車内設定温度情報、外気温度情報等 の車内環境を維持するために必要な情報の総 称である。なお、車両情報31は、変更や修正� ��追加、削除を容易にできるようにしておく� ��よい。そうすれば、鉄道が配属される場所� ��応じた環境設定が容易に可能になる。また� ��データベース30の種類を特に限定するもの� �はない。

 ここでは、空調制御装置20とデータベー� �30とを別々に構成している場合を例に示して いるが、これに限定するものではない。また 、車両情報31を生データのままデータベース3 0に格納してもよいが、データ量が多くなっ� �しまうので、マトリックスのような形態で� �納しておくとよい。さらに、車両空調管理� �ステム100には、図示省略の圧力検知手段や� �内温度検知手段、外気温度検知手段、車内� �度検知手段等の検知手段を所定個所に備え� �おくのが望ましい。そして、これらの検知� �報を空調制御装置20に伝達したり、データベ ース30に車両情報31として格納したりすると� �い。なお、乗車率は、車両の重量を検知す� �応荷重センサ等の乗車率検知手段を用いて� �出可能にしておくとよい。

 冷凍サイクル10の構成部品類(たとえば、� ��縮機11や、凝縮器12、蒸発器14等)に汚れや目 詰まり、劣化が生じると、それらの機器が本 来の性能を果たすことができなくなるため、 冷凍サイクル10の性能が低下する。この傾向� ��着目して、車両空調管理システム100では、� ��々の条件(乗車率や車内温度、車内湿度、外 気温度等)の基準となるデータを車両情報31と して予めデータベース30に格納しておき、実� ��に検知される情報から車内温度や車内湿度� ��予測し、実測値と比較することで、構成部� ��類の清掃時期や交換時期を判断可能にした� ��のである。

 地域管理局コンピュータ40は、鉄道が走� �する線路沿いの複数の地域に配置された地� �管理局60に設置されており、空調制御装置20� ��無線1を介してデータの送受信を行なうもの である。管理コンピュータ41は、インターネ� ��ト等の回線網2で接続されている地域管理局 コンピュータ40を介して、空調制御装置20か� �送信されたデータを受信し、蓄積・処理す� �ものである。また、管理コンピュータ41は、 空調制御装置20で判断された冷凍サイクル10� �構成部品類の保守時期を保守部門61に設置さ れたサービスコンピュータ42に直接伝送する� ��うになっている。サービスコンピュータ42� �、車両基地等に存在している保守部門61に設 置され、管理コンピュータ41と専用線3を介し て接続されている。つまり、サービスコンピ ュータ42は、空調制御装置20で判断された保� �の必要性や緊急性を保守部門61に伝達する機 能を有している。

 ここで、車両空調管理システム100の処理動� ��について説明する。
 図2は、乗車率と外気温度とを関連付けて車 内温度の概略変化を示したグラフである。図 2に基づいて、まず車両用空調装置50の空調制 御装置20が行なう車内温度の変化に応じた処� ��動作について説明する。図2では、横軸が乗 車率[%]を、縦軸が車内温度[℃]をそれぞれ示� ��ている。また、外気温度を5つのパターンで 示している。この5つのパターンは、外気温� �の高い方から低い方に順で線(ア)~線(オ)で表 している。

 空調制御装置20は、まず、データベース30 に格納されている車両情報31から車内温度や� ��車率等を冷凍サイクル10の性能に応じて基� �となる車内温度T1を算出する。この車内温度 T1は、車両ごとに算出され、車両ごとに空調� ��行なわれるようになっている。空調制御装� ��20は、算出した車内温度T1を実測から得られ る車内温度T2と比較する。そして、空調制御� ��置20は、車内温度T1と車内温度T2との比較結� ��から、冷凍サイクル10の構成部品類の汚損� �劣化等の異常を予測し、保守の必要性や緊� �性を判断する(処理の流れについては図5で詳 細に説明する)。なお、空調設定温度ごとに� �凍サイクル10によって得られる車内温度T1は� ��乗車率と外気温度とに関連付けられてデー� ��ベース30に格納される。

 図3は、冷凍サイクル10の構成部品類の汚� ��及び劣化状況の評価例を示す説明図である� ��図3に基づいて、冷凍サイクル10の構成部品� ��での異常の発生の予測から、その構成部品� ��の保守作業の必要性を評価する場合につい� ��説明する。つまり、空調制御装置20は、車� �情報に基づいて算出した比較結果を予め設� �してある所定の評価基準に当てはめること� �保守作業の必要性を判断する。図2で説明し� ��ように、空調制御装置20は、車内温度T1と車 内温度T2との比較結果から冷凍サイクル10の� �成部品類の異常を予測し、保守の必要性を� �断する。また、空調制御装置20は、この結果 をデータとして管理コンピュータ41に送信す� ��。

 たとえば、車内温度T1と車内温度T2との温 度差の一日の平均値が0deg.~1deg.である場合(No. 1)、基準温度と同様であると判断することが� ��きる。したがって、空調制御装置20は、冷� �サイクル10の構成部品類に汚損及び劣化等の 異常が発生しておらず、車内環境を快適にす るために調査や点検、修理、清掃、メンテナ ンス等の保守作業の必要はないと判断可能で ある。平均値が1deg.~2deg.である場合(No.2)、汚� ��は多少あるものの性能には影響が少ないと� ��断することができる。したがって、空調制� ��装置20は、直ちに保守を行なう必要はない� �のの、保守時期が近づいていると判断可能� �ある。

 また、平均値が2deg.~3deg.である場合(No.3)� �汚損が進行していると判断することができ� �。したがって、空調制御装置20は、直ちに保 守を行なわないと性能に影響を及ぼすことに なると判断可能である。さらに、4deg.以上で� ��る場合(No.4)、汚損を超えて劣化が進行しつ� ��あると判断することができる。したがって� ��空調制御装置20は、予防保全としての構成� �品の交換時期であると判断可能である。こ� �ように、保守時期を適切に判断することが� �能となっている。そして、この情報は、地� �管理局コンピュータ40、管理コンピュータ41� ��びサービスコンピュータ42を介して保守部� �61に伝達される。なお、異常が発生している 場合には、サービスコンピュータ42に伝達す� ��他、操作パネルや画面等の表示部、ブザー� ��信号等の異常警報手段で警告するとよい。

 図4は、空調制御装置20から保守部門61へ� �情報通信を説明するためのイメージ図であ� �。図4に基づいて、車両に設置されている空� ��制御装置20から車両基地等に存在している� �守部門61への情報通信について説明する。な お、図4では、各車両に空調制御装置20が設置 されている場合を例に示しているが、これに 限定するものではない。たとえば、空調制御 装置20をいずれかの車両に設置し、その空調� ��御装置20に各車両の空調制御を実行させる� �うにしてもよい。

 空調制御装置20は、上述したように、冷� �サイクル10の構成部品類の汚損及び劣化状況 を判断し、適切な保守時期を判断する。この 情報は、空調制御装置20から地域管理局コン� ��ュータ40を介して管理コンピュータ41に送信 される。また、空調制御装置20は、この情報� ��先頭車両等の運転室101に設置されている表� ��部(モニタ)102等に直接表示する。そして、� �理コンピュータ41は、空調制御装置20が判断� ��た適切な保守時期の判断情報を、専用線3を 介して接続されたサービスコンピュータ42に� ��信する。サービスコンピュータ42は、運転� �101の表示部102に表示させるのと同様にして� �保守時期の判断情報を直接表示するように� �ておくとよい。

 こうすることで、保守部門61が保守時期� �適切に判断することが可能になり、定期的� �メンテナンスを行なう必要が無くなり、人� �費等のコスト低減を実現できる。また、構� �部品類で発生した異常を早期に発見するこ� �が可能であるとともに、この異常から保守� �期を適切に判断することが可能であるので� �冷凍サイクル10の性能が低下する前に異常の 対処(保守作業や部品交換)が可能であり、安� ��した車内環境を維持することができる。

 図5は、車両空調管理システム100が実行す る処理の流れを示すフローチャートである。 図5に基づいて、車両空調管理システム100が� �行する処理の流れについて詳細に説明する� �車両空調管理システム100は、予め基準とな� �データ(車内温度T1)を算出し、それを車両情� ��31としてデータベース30に格納しておく。な お、データベース30に格納されている種々の� ��両情報31は、変更や修正、追加、削除等が� �能になっている。したがって、季節の変化� �より車両情報31を変更したり、気候の変化に より車両情報31を修正したり、構成部品類の� ��種変更により車両情報31を追加したり、削� �したりすることが可能になっている。 

 鉄道が走行すると、車両空調管理システ� ��100も動作を開始する(ステップS101)。つまり� ��空調制御装置20が冷凍サイクル10を駆動させ るのである。冷凍サイクル10が駆動を開始す� ��と、その状況に応じた実データが計測され� ��(ステップS102)。この実データは、図示省略� ��圧縮機圧力センサや車内温度センサ、外気� ��度センサ、湿度センサ、乗車率を求めるた� ��の応荷重センサ等の検知手段で検知される� ��報から算出されるようになっている。つま� ��、これらの検知手段で検知される情報が空� ��制御装置20に送られて、データ化されるの� �ある。なお、これらの検知情報を生のデー� �のまま利用してもよい。

 空調制御装置20は、実データに基づいて� �準となる車内温度T1を算出する(ステップS103) 。空調制御装置20は、算出した車内温度T1と� �実測から得られた車内温度T2とを、比較する (ステップS104)。そして、空調制御装置20は、� ��内温度T1と車内温度T2との比較結果から、冷 凍サイクル10の構成部品類の汚損・劣化等の� ��常を予測する(ステップS105)。つまり、空調� ��御装置20は、図3で説明したように車内温度T 1と車内温度T2との温度差から冷凍サイクル10� ��構成部品類の汚損・劣化等の異常を予測す� ��のである。

 また、空調制御装置20は、予測結果から� �切な保守時期を判断する。そして、空調制� �装置40は、この情報を地域管理局コンピュー タ40を介して管理コンピュータ41に送信する� �管理コンピュータ41は、受信した情報を蓄積 ・処理し、サービスコンピュータ42に直接伝� ��する。そして、サービスコンピュータ42は� �受信した保守時期を保守部門61に表示する(� �テップS106)。このとき、サービスコンピュー タ42は、保守部門61に、管理コンピュータ41か ら送信された冷凍サイクル10の構成部品類の� ��損・劣化等の異常の発生、及び適切な保守� ��期を送信するようになっている(ステップS10 7)。

 以上のように、保守部門61が、保守時期� �適切に判断することが可能になり、定期的� �メンテナンスを行なう必要が無くなり、人� �費等のコスト低減を実現できる。また、構� �部品類で発生した異常を早期に発見するこ� �が可能であるとともに、この異常から保守� �期を適切に判断することが可能であるので� �冷凍サイクル10の性能が低下する前に異常の 対処(保守作業や部品交換)が可能であり、安� ��した車内環境を維持することができる。

 上述した実施の形態では、車内環境の調� ��を冷房運転あるいは暖房運転の場合を例に� ��明したが、これに限定するものではない。� ��とえば、車内湿度環境を調整する除湿ユニ� ��トや加湿ユニット等の調湿装置を設ければ� ��車内温度のみならずに車内湿度にも対応す� ��ことが可能になる。そうすれば、快適な車� ��環境をより効率的に維持することができる� ��うになる。なお、地域管理局コンピュータ4 0、管理コンピュータ41及びサービスコンピュ ータ42が別の場所に配置されている場合を例� ��説明したが、1つのコンピュータとして同一 の場所に配置するようにしてもよい。また、 各コンピュータを接続している回線を上述し たものに限定するものではない。