CN108698622A - 轨道状态评价方法、装置以及程序 - Google Patents

Abstract

评价指标计算部(12)针对多个测定时期的每一个使用测量到的振动加速度来计算评价指标。多变量分析部(14)进行使用了以评价指标作为目标变量、以行驶速度作为量的说明变量、以测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出多个测定时期各自的类别评分。状态变化评价部(16)根据求出的多个测定时期各自的类别评分的变化，来评价轨道的规定的地点的状态的变化。由此，能够不被铁路车辆的行驶速度的变化影响而简易且廉价地评价轨道的状态。

Description

轨道状态评价方法、装置以及程序

技术领域

本发明涉及对供铁路车辆行驶的轨道的状态进行评价的轨道状态评价方法、装置以及程序。特别是，本发明涉及能够以不被铁路车辆的行驶速度的变化影响为前提、简易且廉价地评价轨道的状态的轨道状态评价方法、装置以及程序。

背景技术

在铁路车辆所行驶的轨道上，铁路车辆反复行驶，由此会产生状态的恶化，轨道的设置位置偏离，或因磨损而使得踏面的形状破坏。因此，需要掌握轨道的状态，实施适当的维修。

作为评价轨道的状态的方法，已知有利用作为非商业车辆的专用的轨道检测车来测定轨道的位移等的方法。然而，由于轨道检测车昂贵，因此仅有一部分铁路公司配备。另外，即便配备轨道检测车，其数量也有限，因此测定频率低到每年几次的程度。因此，没达到始终掌握轨道状态的程度。另外，也没有定量地评价维修轨道的结果或保持维修效果的期间等的方法。因此现状是，作为轨道的维修，并非实施基于评价出的轨道状态的维护(CBM：Condition Based Maintenance)，而是实施定期的维护(TBM：Time Based Maintenance)。

为了解决上述的问题，提出了对通常的商业车辆附加传感检测功能、并在铁路车辆的商业行驶中评价轨道状态的方法。例如，开展了将能够测定轮重与横向压力的台车(PQ监测台车)使用于商业车辆而应用于轨道的状态评价的研究。然而，PQ监测台车难以用于现有的铁路车辆，需要新制造铁路车辆，因此导入成本增高。因此，迫切期望能够更简易且廉价地评价轨道状态的方法。

作为更简易且廉价的评价方法，例如提出了日本特开平8－15098号公报记载的方法。日本特开平8－15098号公报记载的方法为，测定车身的振动加速度并计算乘坐舒适感水平，在特定地点的乘坐舒适感水平偏离根据预先求出的该地点的乘坐舒适感水平的平均值与标准偏差确定的范围的情况下，判断为该地点的轨道状态恶化。

然而，在日本特开平8－15098号公报记载的方法中，完全没有考虑铁路车辆的行驶速度。即便是轨道的相同地点，行驶过该地点的商业车辆的行驶速度一般也是变化的。并且，如果行驶速度变化，则即便轨道的状态没有变化，也担心车身的振动加速度、进而是乘坐舒适感水平发生变化。在不考虑铁路车辆的行驶速度的日本特开平8－15098号公报记载的方法中，担心预先求出的该地点的乘坐舒适感水平的标准偏差包含铁路车辆的行驶速度的变化所引起的乘坐舒适感水平的偏差。因此，担心标准偏差增大，根据平均值与标准偏差确定的范围也增大。因此，担心只要轨道状态不产生较大变化，就无法检测轨道状态的变化。

另外，在特定地点的乘坐舒适感水平偏离规定范围的情况下，担心无法区分其原因是轨道状态的恶化所导致的，还是铁路车辆的行驶速度的变化所导致的。

并且，为了排除铁路车辆的行驶速度的变化的影响，考虑将行驶过评价乘坐舒适感水平的特定地点时的铁路车辆的行驶速度保持为恒定，但对商业车辆采取此类限制并不现实。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8－15098号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为了解决上述现有技术的问题点而完成的，其课题在于提供能够以不被铁路车辆的行驶速度的变化影响为前提、简易且廉价地评价轨道状态的评价方法以及评价装置。

用于解决课题的手段

第一方式的轨道状态评价方法评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，其中，测定部针对所述轨道的规定的地点，在多个测定时期的每一个测量所述铁路车辆的行驶速度以及车辆构成要素的振动加速度，所述车辆构成要素是所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者，评价指标计算部针对所述多个测定时期的每一个，使用测量到的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，分析部根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、测定的所述行驶速度以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分，轨道状态评价部根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

第二方式的轨道状态评价装置评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，包括：评价指标计算部，针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度、以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度；分析部，根据所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分；以及轨道状态评价部，根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

第三方式的程序评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，该程序使计算机执行如下内容，针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度、以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度，根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分，根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

发明效果

根据作为本发明的一方式的轨道状态评价方法、装置以及程序，能够以不被铁路车辆的行驶速度的变化影响为前提，简易且廉价地评价轨道的状态。

附图说明

图1是示出铁路车辆的行驶速度(区间内的平均行驶速度)与乘坐舒适感水平(区间内的平均乘坐舒适感水平)的关系的一个例子的图。

图2是根据铁路车辆的行驶速度以及车身的振动加速度的测定时期(年月)按时间序列整理图1所示的乘坐舒适感水平得到的图。

图3是示出本发明的一实施方式的轨道状态评价装置的简要结构的示意图。

图4是示出铁路车辆的简要结构的示意图。

图5是使用与图2所示相同的数据进行多变量分析，在横轴绘制测定时期(年月)，在纵轴绘制测定时期的类别评分得到的图。

图6是作为轨道状态评价装置发挥功能的计算机的一个例子的简要框图。

图7是本发明的一实施方式的轨道状态评价处理的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，酌情参照附图说明本发明的一实施方式的轨道状态评价装置。此外，在本实施方式中，列举振动加速度的测定对象即车辆构成要素是车身的情况为例进行说明，但在车辆构成要素是台车、轴箱或者驱动装置(马达或者齿轮)的情况下也同样能够实施。

＜本发明的实施方式的概要＞

本发明的发明人们首先研究铁路车辆的行驶速度与乘坐舒适感水平的关系。具体而言，在规定的期间内，测定在轨道的规定区间行驶的铁路车辆的该规定区间内的平均行驶速度，并且实施了测定该规定区间内的平均乘坐舒适感水平的试验。此外，在实施试验的期间内，对轨道的该规定区间实施维修。另外，在实施试验的期间内、并且是实施所述维修之后，确认到轨道的该规定区间产生了恶化。

图1是示出由所述试验测定的铁路车辆的行驶速度(该规定区间内的平均行驶速度)与乘坐舒适感水平(该规定区间内的平均乘坐舒适感水平)的关系的图。此外，乘坐舒适感水平通过测定车身的左右方向的振动加速度，使用前述的日本特开平8－15098号公报记载的1式计算出。

如图1所示，可知如本发明的发明人的设想那样，存在若行驶速度变大、则乘坐舒适感水平也变大的趋势。因此，如前所述，在不考虑铁路车辆的行驶速度的日本特开平8－15098号公报记载的方法中，认为只要不产生轨道状态的较大变化，就无法检测轨道状态的变化。此外，上述的乘坐舒适感水平越大，表示乘坐舒适感越差。

图2是根据铁路车辆的行驶速度以及车身的振动加速度的测定时期(年月)按时间序列整理图1所示的乘坐舒适感水平而得的图。

根据图2可知，难以通过简单的乘坐舒适感水平的变化(时间序列变化)来检测轨道状态的变化(轨道的维修、轨道的恶化)。其原因在于，如图1所示，乘坐舒适感水平的变化不仅受轨道的状态变化影响，还受铁路车辆的行驶速度等影响。若直接使用在铁路车辆的行驶速度不同的条件下计算出的乘坐舒适感水平混合存在的数据，则无法仅提取出轨道的状态变化。

本发明的发明人们在所述试验结果的基础上深入研究，认为若能够提取出仅因测定时期的变化引起的、乘坐舒适感水平等与轨道状态相关的评价指标的变化，则该提取出的评价指标的变化表示轨道的状态变化。并且，了解到若使用将乘坐舒适感水平等与轨道状态相关的评价指标作为目标变量，且将铁路车辆的行驶速度以及测定时期作为说明变量的关系式进行多变量分析，则能够将行驶速度的变化对评价指标的变化的影响、以及测定时期的变化对评价指标的变化的影响分离，能够提取去仅因测定时期的变化而引起的评价指标的变化。

本发明的实施方式的起动状态评价方法基于本发明的发明人们的上述见解而完成。

在本发明的实施方式的起动状态评价方法中，在第一顺序下，测定铁路车辆的行驶速度以及车辆构成要素(车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一方)的振动加速度。关于行驶速度，即便是通常的商业车辆，也为了制动控制等而进行测定。另外，关于振动加速度，为了在安装有所谓摇摆防止控制装置的铁路车辆中进行摇摆防止控制。因此，不产生新制造铁路车辆的必要等，就能够简易且廉价地测定铁路车辆的行驶速度以及车辆构成要素的振动加速度。

认为使用车辆构成要素的振动加速度表示的、与铁路车辆的行驶相关的评价指标(例如，乘坐舒适感水平等)是与轨道的状态相关的评价指标。根据本发明的实施方式，在第二顺序下，使用将与该轨道的状态相关的评价指标作为目标变量、将行驶速度作为量的说明变量、至少将振动加速度以及行驶速度的测定时期作为质的说明变量的关系式，进行多变量分析。具体而言，由于目标变量是量变量，说明变量是量变量与质变量这双方，因此能够进行被称为所谓扩展型数量化1类的多变量分析。

一般而言，公知通过多变量分析得到的质变量类别评分表示对于目标变量的贡献度。因此，通过本发明的实施方式的第二顺序中的多变量分析得到的测定时期的类别评分表示测定时期对评价指标的贡献度。换言之，通过测定时期的类别评分，能够提取出仅因测定时期的变化引起的评价指标的变化。因此，根据本发明的实施方式，在第三顺序下，能够根据测定时期的类别评分来评价轨道的规定的地点处的状态变化。

如上，根据本发明的实施方式，能够不被铁路车辆的行驶速度的变化影响地简易且廉价地评价轨道的状态。

在日本特开平8－15098号公报记载的方法中，前提是铁路车辆的特性全部同等。然而，即便是实际上相同形式的铁路车辆，每个编组也存在微小的特性差异，即便轨道的状态无变化，振动加速度、进而是乘坐舒适感水平等评价指标也存在与编组相应地发生变化的顾虑。因此，由于在多变量分析中使用的测定数据包含针对多个编组测定的测定数据的情况下，高精度地提取出仅因测定时期的变化引起的评价指标的变化，故而优选使用作为质的说明变量而进一步包含编组编号的关系式来进行多变量分析。

即，优选在所述第一顺序下，关于多个编组，测定所述铁路车辆的行驶速度以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的左右方向或者上下方向的振动加速度，在所述第二顺序下，使用作为质的说明变量而进一步包含编组编号的关系式来进行多变量分析。

根据上述的优选方法，即便在多变量分析中使用的测定数据包含针对多个编组测定的测定数据的情况下，也能够分离编组的变化对评价指标的变化带来的影响，能够高精度地提取出仅因测定时期的变化引起的评价指标的变化。因此，能够高精度地评价轨道的状态。

另外，即便是相同的编组内，也存在因测定振动加速度的车辆构成要素的位置而振动加速度的大小、进而评价指标变化的顾虑。例如，一般而言存在如下倾向，与铁路车辆的位于行进方向前方的车辆构成要素相比，位于行进方向后方的车辆构成要素的振动加速度更大。因此，优选为了更高精度地提取出仅因测定时期的变化引起的评价指标的变化，使用作为质的说明变量而进一步包含测定振动加速度的车辆构成要素的位置的关系式，进行多变量分析。

即，优选在所述第二顺序下，使用作为质的说明变量而进一步包含测定所述振动加速度的所述编组中的所述车辆构成要素的位置的关系式，来进行多变量分析。

根据上述的优选方法，能够分离测定振动加速度的编组中的车辆构成要素的位置的变化对评价指标的变化的影响，能够更高精度地提取出仅因测定时期的变化引起的评价指标的变化。因此，能够进一步高精度地评价轨道的状态。

此外，在上述的优选方法中，作为质的说明变量、即“测定振动加速度的编组中的车辆构成要素的位置”，能够例示车厢编号。另外，能够例示车厢编号与车身的前位或者后位的组合(例如，3序号车的前位等)。

本发明的实施方式的“使用车辆构成要素的振动加速度表示的评价指标”如前述那样，能够例示乘坐舒适感水平。除此之外，只要是使用振动加速度的均方根(RMS)、振动加速度的最大值、振动加速度的振幅的大小、具有规定值以上振幅的振动加速度的产生次数等与轨道的状态相关的车辆构成要素的振动加速度表示的评价指标，则本发明的评价指标不特别限制。

这里，在上述的优选方法(作为多变量分析的质的说明变量而进一步包含编组编号和测定振动加速度的车辆构成要素的位置的轨道的状态评价方法)中，对于在轨道的多个地点测定行驶速度以及振动加速度的情况，在通过多变量分析得到的编组编号的类别评分的任一者在多个地点的任一者均比其他编组编号的类别评分大的情况下，与该任一类别评分(比其他类别评分大的类别评分)所对应的编组编号的对评价指标的贡献度较大，且与轨道的地点无关(与轨道的状态无关)。换言之，可以认为，存在具有与该任一类别评分对应的编组编号的编组中产生某些异常的可能性。相同地，在通过多变量分析得到的车辆构成要素的位置的类别评分的任一者在多个地点的任一地点均比其他车辆构成要素的位置的类别评分大的情况下，可以认为，存在与该任一类别评分对应的车辆构成要素产生异常的可能性。因此，还能够期待若利用上述的优选方法，则不仅能判断轨道的状态评价，还能判断铁路车辆的异常。

＜轨道状态评价装置的构成＞

图3是示出本发明的一实施方式的轨道状态评价装置的简要结构的示意图。如图3所示，本实施方式的轨道状态评价装置100是评价图4所示的铁路车辆1沿箭头的方向行驶的轨道7的状态的装置。轨道状态评价装置100具备测定数据存储部10、评价指标计算部12、多变量分析部14、状态变化评价部16以及异常判断部18。轨道状态评价装置100不设置于铁路车辆1内，而是设置于其他地点。

在应用本实施方式的轨道状态评价装置100的铁路车辆1上搭载有摇摆防止控制装置。该摇摆防止控制装置分别设置在车身2的前后，具备将车身2相对于台车3A、3B朝左右方向(图4的与纸面垂直的方向)按压的促动器4A、4B。另外，摇摆防止控制装置具备分别设置在车身2的前后且检测车身2的左右方向的加速度的加速度传感器5A、5B。并且，摇摆防止控制装置具备根据所输入的由各加速度传感器5A、5B检测到的振动加速度来控制各促动器4A、4B的控制器6。因此，向控制器6输入由加速度传感器5A检测到的车身2的前位的振动加速度、以及由加速度传感器5B检测到的车身2的后位的振动加速度。

另外，还向本实施方式的控制器6输入为了进行铁路车辆1的制动器控制等而设置于车身2的设备(未图示)所检测到的铁路车辆1的行驶速度。

并且，本实施方式的控制器6构成为，累计所输入的铁路车辆1的行驶速度，并且接收表示铁路车辆1已到达车站的车站信号，校正所述累计值，从而计算铁路车辆1的位置(距离公里)。或者，本实施方式的控制器6构成为从外部接收GPS信号，计算铁路车辆1的位置。换言之，本实施方式的控制器6构成为，计算轨道7的测定振动加速度的地点的位置。

向本实施方式的轨道状态评价装置100中，与测定时期一并输入测定数据，该测定数据包括在轨道7的规定的地点在多个时期(例如，最近起1年之内时期)测定的铁路车辆1的行驶速度、以及铁路车辆1具备的车身2的左右方向的振动加速度。在本实施方式中，例示了测定左右方向的振动加速度并输入测定数据的情况，若加速度传感器5A、5B能够检测车身2的上下方向的振动加速度，则也能够将测定到的上下方向的振动加速度输入至轨道状态评价装置100。

具体而言，例如，向控制器6输入的铁路车辆1的行驶速度以及振动加速度以与控制器6计算出的铁路车辆1的位置(即，轨道7的测定振动加速度的地点的位置)以及测定时期(年月)建立关联的状态存储。另外，在本实施方式中，向控制器6输入的铁路车辆1的行驶速度以及振动加速度以与铁路车辆1所属的编组的编组编号以及车身2的测定振动加速度的位置(车身2的车厢编号以及加速度传感器5A、5B的区别(即，车身2的前位、后位的区别))建立关联的状态存储。并且，将多个时期内依次向控制器6存储的这些数据在适当的时刻例如向称作CF卡的外部存储介质输出，经由该外部存储介质，所存储的数据作为测定数据向轨道状态评价装置100输入。但是，本发明不限于此，也能够采用利用无线网络将逐次存储于控制器6的数据向轨道状态评价装置100发送的结构。

从在相同的轨道7行驶的构成一个编组的全部铁路车辆1向本实施方式的轨道状态评价装置100输入上述的测定数据。另外，从在相同的轨道7行驶的编组编号不同的多个编组(从构成各编组的全部铁路车辆1)输入上述的测定数据。

在测定数据存储部10存储有所输入的多个测定数据。

评价指标计算部12针对多个测定数据分别计算使用车身2的振动加速度表示的评价指标。

在本实施方式中，作为评价指标，使用根据日本特开平8－15098号公报记载的1式计算出的乘坐舒适感水平。具体而言，本实施方式的多变量分析部14根据所输入的轨道7的地点的位置(轨道7的测定振动加速度的地点的位置)，按照每个评价轨道7的状态的单位即区间，汇总所输入的车身2的振动加速度，计算各区间内的平均乘坐舒适感水平，将其作为评价指标。相同地，本实施方式的多变量分析部14按照每个评价轨道7的状态的区间，汇总所输入的铁路车辆1的行驶速度，计算各区间内的平均行驶速度。

多变量分析部14按照各区间的每一个，使用关于测定数据各自的如下关系式来进行多变量分析(扩张型数量化1类)，该关系式至少包含通过评价指标计算部12计算出的该区间内的评价指标作为目标变量，包含该区间内的铁路车辆1的行驶速度作为量的说明变量，包含测定时期(年月)作为质的说明变量。本实施方式的多变量分析部14优选构成为，使用作为质的说明变量而进一步包括编组编号与测定振动加速度的编组中的车身2的位置(车身2的车厢编号以及车身的前位、后位的区别)的关系式来进行多变量分析。

即，若将评价轨道7的状态的各区间i相关的乘坐舒适感水平(平均乘坐舒适感水平)设为y_i，将常量设为β₀，将编组编号的类别评分设为β_1,1～β_1n1，将测定振动加速度的编组中的车身2的位置(车身2的车厢编号以及车身2的前位、后位的区别)的类别评分设为β_2,1～β_2,n2，将测定时期(年月)的类别评分设为β_3,1～β_3,n3，将关于各区间i的行驶速度(平均行驶速度)设为x_i，将行驶速度x_i的回归系数设为β₄，则多变量分析部14针对各区间i的每一个确定β₀、β_1,1～β_1,n1、β_2,1～β_2,n2、β_3,1～β_3,n3、β₄，以使得实际的乘坐舒适感水平(通过车身2的振动加速度直接计算的乘坐舒适感水平)与通过以下的式(1)近似计算的乘坐舒适感水平的残差的平方和最小。

[式1]

上述的式(1)表示，关于区间i的该测定数据的乘坐舒适感水平y_i等于使用该测定数据的编组编号、测定振动加速度的编组中的车身2的位置、测定时期(年月)分别对应的类别评分β_1,n1、β_2,n2、β_3,n3与回归系数β₄、以及行驶速度(平均行驶速度)x_i的式子。

在上述的式(1)中，1～n1是整数，n1表示使用于多变量分析的测定数据所包含的编组编号的数。例如，若使用于多变量分析的测定数据包含与三个编组编号建立了关联的行驶速度以及振动加速度，n1＝3，分别确定与各编组编号对应的类别评分β_1,1～β1,3。

另外，在上述的式(1)中，1～n2是整数，n2表示使用于多变量分析的测定数据所包含的、测定振动加速度的编组中的车身2的位置(车身2的车厢编号以及车身2的前位、后位的区别)的数。例如，若使用于多变量分析的测定数据包含1～6序号车各自的前位、后位处测定的(由加速度传感器5A、5B测定的)振动加速度，则n2＝6×2＝12，分别确定各车厢编号与前位或者后位的组合所对应的类别评分β_2,1～β_2,12。

并且，在上述的式(1)中，1～n3是整数，n3表示使用于多变量分析的测定数据的测定时期(年月)的数。例如，若使用于多变量分析的测定数据包括从2015年1月到2015年12月测定的行驶速度以及振动加速度，则n3＝12，分别确定与各测定时期对应的类别评分、β_3,1～β_3,12。

此外，在本实施方式中，作为优选结构，通过各车厢编号与前位或者后位的组合来表示测定振动加速度的编组中的车身2的位置，无需区别前位、后位，仅用各车厢编号就能够表示。在该情况下，例如，即便使用于多变量分析的数据包含在1～6序号车各自的前位、后位测定的振动加速度，依然式(1)的n2＝6，分别确定与各车厢编号对应的类别评分β_2,1～β2,6。

另外，本实施方式的多变量分析部14优选构成为，使用将所输入的测定时期、编组编号以及从测定振动加速度的编组中的车身2的位置的全部设为质的说明变量的关系式，进行多变量分析，但本发明不限于此。例如，在能够忽略车身2的位置不同(车厢编号不同等)所导致的振动加速度之差的程度的情况下，也能够使用仅将所输入的测定时期以及编组编号设为质的说明变量的关系式进行多变量分析。在该情况下，多变量分析部14按照各区间i的每一个确定β₀、β_1,1～β_1,n1、β_3,1～β_3,n3、β₄，以使得实际的乘坐舒适感水平与通过以下的式(2)近似计算的乘坐舒适感水平y_i的残差的平方和最小。

[式2]

并且，例如，在使用于多变量分析的测定数据全部是与相同的编组编号(相同的编组)建立了关联的行驶速度以及振动加速度的情况下，也能够使用仅以所输入的测定时期作为质的说明变量的关系式进行多变量分析。在该情况下，多变量分析部14按照各区间i的每一个确定β₀、β_3,1～β_3,n3、β₄，以使得实际的乘坐舒适感水平与通过以下的式(3)近似计算的乘坐舒适感水平_yi的残差的平方和最小。

[式3]

状态变化评价部16对各区间i，根据通过多变量分析部14中的多变量分析得到的该区间i的测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3的变化来评价轨道7的该区间i中的状态变化。测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3表示测定时期对乘坐舒适感水平y_i的贡献度。换言之，能够通过测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3提取出仅因测定时期的变化引起的乘坐舒适感水平y_i的变化。因此，关于区间i，能够根据所得到的测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3评价轨道7的区间i中的状态变化。

图5是根据与图2所示相同的数据，使用通过前述的式(1)表示的关系式来进行多变量分析，在横轴描绘测定时期(年月)，在纵轴描绘类别评分β_3,1～β_3,n3得到的图。

如图5所示可知，在对轨道7的评价区间实施维修的年月，类别评分β_3,1～β_3,n3是绝对值大的负值。即，通过在该年月对轨道7的评价区间实施维修，能够识别到轨道7的评价区间中的乘坐舒适感水平y_i的值降低(乘坐舒适感提高)。因此，例如，若测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3变为预先确定的规定的阈值以下的负值，则能够自动评价为轨道7的评价区间的状态良好。这样的评价在前述的图2所示的结果中无法进行。

另外，如图5所示可知，在轨道7的评价区间产生恶化的年月，类别评分β_3,1～β_3,n3是绝对值大的正值。即，在该年月，因轨道7的评价区间恶化，由此能够识别出轨道7的评价区间中的乘坐舒适感水平y_i的值上升(乘坐舒适感降低)。因此，例如，若测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3是预先确定的规定的阈值以上的正值，则能够自动评价为轨道7的评价区间的状态恶化。这样的评价在前述的图2所示的结果中无法进行。

基于状态变化评价部16的上述的自动评价的结果显示于轨道状态评价装置100具备的显示部26。或者，也可以在轨道状态评价装置100所具备的显示部26，显示描绘图5所示的测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3得到的图表。人进行目视观察时能够期待以如下方式有效运用。

(1)在类别评分β_3,1～β_3,n3持续是规定的阈值以上的正值的情况下(即，轨道7的评价区间的状态恶化，乘坐舒适感持续降低的情况)，提高该评价区间的维修的优先顺序。

(2)通过比较轨道7的评价区间的维修前后的类别评分β_3,1～β_3,n3的值(即，通过评价维修前后的乘坐舒适感水平的改善宽度)，从而使该评价区间的维修的效果量化。

(3)通过评价轨道7的评价区间的维修后的类别评分β_3,1～β_3,n3的值的相对于时间的变化率，从而预测乘坐舒适感水平达到与维修前同等之前的期间，在到达该预测期间之前的期间，重新修正计划以便再次在该评价区间中进行维修。

异常判断部18根据通过多变量分析部14中的多变量分析得到的、各区间i中的编组编号间的类别评分β_1,1～β_1,n1的差异，判断编组编号的编组的异常。

具体而言，异常判断部18能够在通过基于多变量分析部14的多变量分析得到的编组编号的类别评分β_1,1～β_1,n1的任一者在多个区间i的任一者中均比其他编组编号的类别评分β_1,1～β_1,n1大的情况下，判断为与该任一类别评分β_1,1～β_1,n1对应的编组编号的编组产生了异常。

另外，异常判断部18根据通过多变量分析部14的多变量分析得到的、各区间i中的车辆构成要素的位置间的类别评分β_2,1～β_2,n2的差异，判断所述车辆构成要素的位置处的异常。

具体而言，异常判断部18能够在通过基于多变量分析部14的多变量分析得到的车身2的位置的类别评分β_2,1～β_2,n2的任一者在多个区间i的任一者中均比其他车身2的位置的类别评分β_2,1～β_2,n2大的情况下，判断为与该任一类别评分β_2,1～β_2,n2对应的车身2产生了异常。

轨道状态评价装置100作为一例通过图6所示的计算机64而实现。计算机64包括CPU66、存储器68、存储有轨道状态评价程序76的存储部70、包括显示器的显示部26、以及包括键盘、鼠标的输入部28。CPU66、存储器68、存储部70、显示部26以及输入部28经由母线74而相互连接。

存储部70通过HDD、SSD、闪存等实现。在存储部70中存储有用于使计算机64作为轨道状态评价装置100而发挥功能的轨道状态评价程序76。CPU66从存储部70读取轨道状态评价程序76，在存储器68展开，执行轨道状态评价程序76。

＜轨道状态评价装置的作用＞

接着，作为本实施方式的作用，参照图7说明轨道状态评价处理，其中，操作人员将构成各编组的全部铁路车辆1的控制器6中存储的多个测定数据向轨道状态评价装置100输入，以进行指示轨道状态评价处理的开始等操作作为契机，利用轨道状态评价装置100执行该轨道状态评价处理。在轨道状态评价处理的步骤S100中，评价指标计算部12针对存储于测定数据存储部10的多个测定数据的各个，根据测定数据包含的振动加速度来计算评价指标。

在步骤S102中，多变量分析部14按照各区间i的每一个，针对该区间i的各个测定数据，根据测定数据所包含的测定时期、该区间i的行驶速度、编组编号以及测定振动加速度的编组中的车身2的位置、以及通过所述步骤S100计算的评价指标，使用对应的类别评分β_1,n1、β_2,n2、β_3,n3设定所述式(1)所示的关系式。

在步骤S104中，多变量分析部14按照各区间i的每一个，使用针对该区间i的各个测定数据分别设定的关系式进行多变量分析，确定常量β₀、类别评分β_1,1～β_1,n1、β_2,1～β_2,n2、β_3,1～β_3,n3以及回归系数β₄，以使得评价指标与通过所述式(1)近似计算的评价指标y_i的残差的平方和最小。

在步骤S106中，状态变化评价部16按照各区间i的每一个，根据通过所述步骤S104针对该区间i确定的测定时期的类别评分β_3,1～β_3,n3的变化，来评价轨道7的该区间i内的状态变化。基于状态变化评价部16的评价结果由显示部26显示。

在步骤S108中，异常判断部18基于在所述步骤S104中按照各区间i的每一个确定的编组编号的类别评分β_1,1～β_1,n1，根据针对各区间i的、编组编号的类别评分β_1,1～β_1,n1的差异来判断各编组编号的编组的异常。

另外，异常判断部18根据通过所述步骤S104按照各区间i的每一个确定的车身2的位置的类别评分β2,1～β2,n2，基于针对各区间i的、车身2的位置的类别评分β_2,1～β_2,n2的差异来判断各车身2的异常。

基于异常判断部18的判断结果由显示部26显示，结束轨道状态评价处理。

如以上说明，根据本实施方式的轨道状态评价装置100，不会被铁路车辆1的行驶速度的变化影响，也不会被编组的不同或测定振动加速度的车身2的位置的不同影响，能够简易且廉价地评价轨道7的状态。

此外，上述中，举例说明了乘坐舒适感水平的值越大，表示乘坐舒适感越差的情况，但并不限于此。也可以将乘坐舒适感设计为，水平乘坐舒适感水平的值越大，表示乘坐舒适感越好。

另外，举例说明了将轨道状态评价装置100设定在不同于铁路车辆1的其他地点的情况，但不限于此。也可以将轨道状态评价装置100设置在铁路车辆1内。

日本申请2016－051149的公开通过整体的参照而援引于本说明书。

本说明书记载的全部文献、专利申请以及技术规格与具体且单独记载各个文献、专利申请以及技术规格通过参照而援引的情况相同程度地通过参照而援引于本说明书中。

关于以上实施方式，进一步公开以下附记。

(附记1)

一种轨道状态评价方法，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，其中，

测定部针对所述轨道的规定的地点，在多个测定时期分别测量所述铁路车辆的行驶速度以及车辆构成要素的振动加速度，所述车辆构成要素是所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者，

评价指标计算部针对所述多个测定时期的每一个，使用测量到的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，

分析部根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、测定的所述行驶速度以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期各自的类别评分，

轨道状态评价部根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

(附记2)

根据附记1所述的轨道状态评价方法，

在所述测定部进行测量时，针对多个编组的每一个，关于所述轨道的规定的地点，在多个测定时期分别测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述分析部进行所述多变量分析时，进行使用了作为质的说明变量而进一步包含编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分以及所述编组编号的每一个的类别评分。

(附记3)

根据附记2所述的轨道状态评价方法，

在所述分析部进行所述多变量分析时，进行使用了作为质的说明变量而进一步包括测定所述振动加速度的所述编组中的所述车辆构成要素的位置的所述关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述车辆构成要素的位置的每一个的类别评分。

(附记4)

根据附记1～3中任一项所述的轨道状态评价方法，

所述评价指标是乘坐舒适感水平。

(附记5)

根据附记2所述的轨道状态评价方法，还包括如下步骤：

在所述测定部进行测量时，在所述轨道的多个地点，对于多个编组的每一个，在多个测定时期分别测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述评价指标计算部进行计算时，在所述轨道的多个地点，针对所述多个测定时期的每一个计算所述评价指标，

在所述分析部进行所述多变量分析时，在所述轨道的多个地点，进行使用了作为质的说明变量而进一步包含编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述编组编号的每一个的类别评分，

异常判断部根据所述多个地点处的所述编组编号间的类别评分的差异，判断所述编组编号的编组的异常。

(附记6)

根据附记3所述的轨道状态评价方法，还包括如下步骤：

在所述测定部进行测量时，在所述轨道的多个地点，针对多个编组测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述评价指标计算部进行计算时，在所述轨道的多个地点，针对所述多个测定时期的每一个计算所述评价指标，

在所述分析部进行所述多变量分析时，在所述轨道的多个地点，进行使用了作为质的说明变量而进一步包括编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述车辆构成要素的位置的每一个的类别评分，

异常判断部根据所述多个地点处的、所述车辆构成要素的位置间的类别评分的差异，判断所述车辆构成要素的位置处的异常。

(附记7)

一种轨道状态评价装置，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，包括：

评价指标计算部，针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度；

分析部，根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量，以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分；以及

轨道状态评价部，根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

(附记8)

一种程序，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，

该程序使计算机执行如下内容：

针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度，

根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期各自的类别评分，

根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

(附记9)

一种轨道的状态评价方法，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，其特征在于，包括以下顺序：

第一顺序，在所述轨道的规定的地点，在多个时期测定所述铁路车辆的行驶速度、以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车以及轴箱中的某一者的车辆构成要素的左右方向或者上下方向的振动加速度；

第二顺序，以使用所述测定的所述车辆构成要素的振动加速度表示的评价指标作为目标变量，以所述测定的所述铁路车辆的行驶速度作为量的说明变量，至少以所述振动加速度以及所述行驶速度的测定时期作为质的说明变量，进行多变量分析；以及

第三顺序，根据通过所述多变量分析得到的所述测定时期的类别评分来评价所述轨道的所述规定的地点的状态变化。

(附记10)

根据附记9所述的轨道的状态评价方法，其特征在于，

在所述第一顺序中，针对多个编组，测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的左右方向或者上下方向的振动加速度，

在所述第二顺序中，进行作为质的说明变量而进一步包括编组编号的多变量分析。

(附记11)

根据附记10所述的轨道的状态评价方法，其特征在于，

在所述第二顺序中，进行作为质的说明变量而进一步包括测定所述振动加速度的所述编组中的所述车辆构成要素的位置的多变量分析。

(附记12)

根据附记9～11中任一项所述的轨道的状态评价方法，其特征在于，

所述评价指标是乘坐舒适感水平。

(附记13)

一种铁路车辆的异常判断方法，使用附记11所述的轨道的状态评价方法，其特征在于，

在所述第一顺序中，在所述轨道的多个地点，针对多个编组测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的左右方向或者上下方向的振动加速度，

所述铁路车辆的异常判断方法包括以下顺序：

在通过所述第二顺序中的多变量分析得到的所述编组编号的类别评分的任一者在所述多个地点均比其他编组编号的类别评分大的情况下，判断为与该任一类别评分对应的编组编号的编组产生了异常；以及

在通过所述第二顺序中的多变量分析得到的所述车辆构成要素的位置的类别评分的任一者在所述多个地点均比其他车辆构成要素的位置的类别评分大的情况下，判断为与该任一类别评分对应的车辆构成要素产生异常。

(附记14)

一种轨道的状态评价装置，其评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，其特征在于，包括：

分析部，被与测定时期一并输入在所述轨道的规定的地点在多个时期测定的所述铁路车辆的行驶速度、以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车以及轴箱中的某一者的车辆构成要素的左右方向或者上下方向的振动加速度，以使用所述输入的所述车辆构成要素的振动加速度表示的评价指标作为目标变量，以所述输入的所述铁路车辆的行驶速度作为量的说明变量，至少以所述测定时期作为质的说明变量，进行多变量分析；以及

评价部，根据通过所述分析部中的多变量分析得到的所述测定时期的类别评分，评价所述轨道的规定的地点的状态变化。

Claims (8)

1.一种轨道状态评价方法，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，其中，

测定部针对所述轨道的规定的地点，在多个测定时期的每一个测量所述铁路车辆的行驶速度以及车辆构成要素的振动加速度，所述车辆构成要素是所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者，

评价指标计算部针对所述多个测定时期的每一个，使用测量到的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，

分析部根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、测定的所述行驶速度以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期各自的类别评分，

轨道状态评价部根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

2.根据权利要求1所述的轨道状态评价方法，其中，

在所述测定部进行测量时，针对多个编组的每一个，关于所述轨道的规定的地点，在多个测定时期分别测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述分析部进行所述多变量分析时，进行使用了作为质的说明变量而进一步包含编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分以及所述编组编号的每一个的类别评分。

3.根据权利要求2所述的轨道状态评价方法，其中，

在所述分析部进行所述多变量分析时，进行使用了作为质的说明变量而进一步包括测定所述振动加速度的所述编组中的所述车辆构成要素的位置的所述关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述车辆构成要素的位置的每一个的类别评分。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的轨道状态评价方法，其中，

所述评价指标是乘坐舒适感水平。

5.根据权利要求2所述的轨道状态评价方法，其中，还包含如下步骤：

在所述测定部进行测量时，在所述轨道的多个地点，对于多个编组的每一个，在多个测定时期分别测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述评价指标计算部进行计算时，在所述轨道的多个地点，针对所述多个测定时期的每一个计算所述评价指标，

在所述分析部进行所述多变量分析时，在所述轨道的多个地点，进行使用了作为质的说明变量而进一步包含编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述编组编号的每一个的类别评分，

异常判断部根据所述多个地点处的所述编组编号间的类别评分的差异，判断所述编组编号的编组的异常。

6.根据权利要求3所述的轨道状态评价方法，其中，还包含如下步骤：

在所述测定部进行测量时，在所述轨道的多个地点，针对多个编组测定所述铁路车辆的行驶速度、以及所述铁路车辆所具备的所述车辆构成要素的振动加速度，

在所述评价指标计算部进行计算时，在所述轨道的多个地点，针对所述多个测定时期的每一个计算所述评价指标，

在所述分析部进行所述多变量分析时，在所述轨道的多个地点，进行使用了作为质的说明变量而进一步包括编组编号的所述关系式的所述多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分、以及所述车辆构成要素的位置的每一个的类别评分，

异常判断部根据所述多个地点处的、所述车辆构成要素的位置间的类别评分的差异，判断所述车辆构成要素的位置处的异常。

7.一种轨道状态评价装置，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，包括：

评价指标计算部，针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度；

分析部，根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分；以及

轨道状态评价部，根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，来评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。

8.一种程序，评价铁路车辆所行驶的轨道的状态，

该程序使计算机执行如下内容：

针对多个测定时期的每一个，使用由测定部测量的振动加速度来计算与所述铁路车辆的行驶相关的评价指标，所述测定部针对所述轨道的规定的地点测量所述铁路车辆的行驶速度、以及作为所述铁路车辆所具备的车身、台车、轴箱以及驱动装置中的某一者的车辆构成要素的振动加速度，

根据针对所述多个测定时期的每一个的计算出的所述评价指标、由所述测定部测定的所述行驶速度、以及所述测定时期，进行使用了以所述评价指标作为目标变量、以所述行驶速度作为量的说明变量、以所述测定时期作为质的说明变量的关系式的多变量分析，求出所述多个测定时期的每一个的类别评分，

根据求出的所述多个测定时期的每一个的类别评分的变化，评价所述轨道的所述规定的地点的状态的变化。