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機械学習を用いた軌道予防保全システムの構築と評価

研究課題

研究課題/領域番号 17K06240
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関日本大学

研究代表者

綱島 均  日本大学, 生産工学部, 教授 (30287594)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード鉄道 / 軌道 / 状態監視 / 振動 / 機械学習 / 安全性 / サポートベクターマシン / マハラノビス距離 / 地方鉄道 / 機械力学・制御 / 予防保全
研究成果の概要

営業車両に設置した加速度センサ類,GPSなどで構成された車体動揺計測装置を用いることで,安価かつ常時軌道状態の診断ができる軌道状態診断システムが開発されている.営業列車から取得できる大量のデータを効率よく計算処理するためは,軌道状態の診断・予測の自動化が必要となる.本研究では,車体の上下加速度,左右加速度,ロール角速度のRMS値から構成される特徴空間から,機械学習の手法であるサポートベクターマシンを用いて軌道の状態を判別するアルゴリズムを構築し,軌道の状態を自動化に診断するシステムを開発した.地方鉄道における実証実験の結果,軌道異常を実用上十分な精度で診断できることを実証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

地方鉄道では,十分な軌道検査が行えない事業者も少なくない.このような問題を解決するためには,地方鉄道の営業車両の走行データを一括収集・管理し,軌道の状態を診断・予測するセンターが有効であると考えられ,多くの地方鉄道事業者における軌道保守に関する問題を解決できるものと考えられる.本研究の成果は,このデータセンター(令和元年12月開設済み)における診断業務に活用され実績をあげている.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Condition Monitoring of Railway Tracks from Car-Body Vibration Using a Machine Learning Technique2019

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Tsunashima
    • 雑誌名

      Applied Science

      巻: 9 号: 13 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3390/app9132734

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 状態モニタリングによる交通システムの高安全度化2020

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      Safety Network Japan第20回総会・第97回定例会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地方鉄道を対象とした軌道状態診断システムの開発と運用2019

    • 著者名/発表者名
      滝川将司,綱島 均
    • 学会等名
      第26回鉄道技術連合シンポジウム(J-Rail2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 振動加速度を用いた軌道異常の検出2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬亮太,綱島 均
    • 学会等名
      第26回鉄道技術連合シンポジウム(J-Rail2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Condition Monitoring of Track from In-service Vehicles for Regional Railways2019

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi TSUNASHIMA, Hirotaka MORI and Tetsuya TAKATA
    • 学会等名
      12th World Congress on Railway Research (WCRR2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 状態モニタリングが拓く鉄道の未来 ,データがあればなんでもわかる?!2019

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      日本信号「第8回鉄道まつり」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Track condition monitoring based on car-body acceleration using time-frequency analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Tsunashima
    • 学会等名
      THE 26TH IAVSD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON DYNAMICS OF VEHICLES ON ROADS AND TRACKS
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄道における状態監視の現状と展望2019

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      交通ビジネス塾
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間周波数解析を用いた軌道状態診断に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      NU-Rail2019(鉄道分野の新技術に関するシンポジウム)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 営業列車を活用した軌道の評価に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      第25回 鉄道技術連合シンポジウム (J-RAIL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた軌道の状態診断に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      第25回 鉄道技術連合シンポジウム (J-RAIL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 車体振動加速度を用いた軌道異常の検出2018

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      第25回 鉄道技術連合シンポジウム (J-RAIL2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Track Condition Monitoring Using Machine Learning Technique for Regional Railways2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tsunashima
    • 学会等名
      2nd Asian Conference on Railway Engineering and Transportation (ART 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and operation of a track condition monitoring system for regional railway2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tsunashima
    • 学会等名
      Fourth International Conference on Railway Technology: Research, Development and Maintenance (Railways2018 and STECH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習を用いた軌道の状態監視に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      林田悠一,綱島均,小田嶋舞
    • 学会等名
      NU-Rail 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Track Condition Monitoring using Machine Learning Technique for Regional Railways2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Tsunashima, Yuichi Hayashida, Mai Odashima
    • 学会等名
      Transportation and Electric Railway Technical Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 営業車両の車体動揺による軌道状態のモニタリング2018

    • 著者名/発表者名
      綱島均
    • 学会等名
      第12回JSCM講習会「車両・軌道系のモニタリング技術の最前線」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習を用いた軌道の状態診断に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      林田悠一,綱島均,小田嶋舞
    • 学会等名
      第24回鉄道技術・政策連合シンポジウム (J-RAIL2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] FEATURE EXTRACTION AND CLASSIFICATION OF TRACK CONDITION FROM CAR-BODY VIBRATION2017

    • 著者名/発表者名
      HITOSHI TSUNASHIMA
    • 学会等名
      25th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄道における状態監視の現状と展望2017

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      第26回 交通・物流部門大会(TRANSLOG2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄道における状態監視技術の現状と地方鉄道への展開2017

    • 著者名/発表者名
      綱島 均
    • 学会等名
      平成29年度交通安全環境研究所フォーラム2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Lecture Notes in Mechanical Engineering, Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks2020

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Tsunashima
    • 総ページ数
      1199
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783030380762
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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