JP2011252745A - 走行路面形状測定データの処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図9はシミュレーションによる通り変位の繰り返しと車両の応答との関係を示す図であり、図9(a)は入力通り変位、図9(b)は車両の左右動を示す図である。
図9に示すように、同一波長の路面変位が繰り返し連続する区間を搬送機が走行すると、共振現象によりその動的応答が大きくなり、走行安全性や乗り心地を損なうことがある。これに対し、例えばJRグループでは、下記式(1)で定義される「複合変位」が、表2に示すように、貨物列車走行線区に限定して国鉄時代の昭和57年から管理されている(下記非特許文献1参照)。
〔1〕同一波長の走行路面変位が繰り返し連続する区間を効率的に管理するための、走行路面形状測定データの処理方法において、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)を求め、この測定波形f(x)に波長λの正弦波が繰り返し現れる場合、その繰り返しを検出するために、前記地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)に次式(A)を用いてF(x)を算出し(ここで、Mは想定する繰り返し数であるが、処理後、前記波形F(x)の直流分を残すために、Mは偶数とする)、この結果に基づいて繰り返しを考慮した、走行路形状の管理値を判定することを特徴とする。
〔2〕上記〔1〕記載の走行路面形状測定データの処理方法において、前記式(A)を離散化した次式(C)を電子回路により実現することを特徴とする。
〔3〕上記〔1〕記載の走行路面形状測定データの処理方法において、前記式(A)をプログラム化したソフトウェアを用いることを特徴とする。
従来用いられている走行路面形状測定データの処理方法においては、波形の繰り返しの検出法は、上記した表2に示すように特定の波長及び波数に対応したものであり、汎用的なものではない。これに対し、本発明によれば、任意の波長及び波数の繰り返しについて、これを強調して検出することが可能となり、さまざまな固有振動数の搬送機に対応した走行路面形状の管理を行うことが可能となる。
まず、従来の方法、つまり、路面形状測定装置により、軌道変位データを収集し、時系列解析を行い、周波数特性変化点検出を行う。
そこで、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)を求め、この測定波形f(x)に搬送機の波長λの正弦波が繰り返し現れる場合を想定する。その繰り返しを検出するために、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)に次式(2)を用いて波形F(x)を算出する。ここで、Mは想定する繰り返し数であるが、処理後、波形F(x)の直流分を残すために、Mは偶数とする。
図1は本発明にかかる式(2)による処理前後の波形を示す図である。
この図において、M=2とし、波長λの正弦波が2波連続する波形に対し、上記式(2)の処理を行うと、図1のようになる。上記した式(2)の処理によって、繰り返しがある場合は、振幅が3倍(一般的にはM+1倍又は「実際の繰り返し波数×2」の小さい方)にまで増加するのがわかる。
比較のため、正弦2波の処理前後の波形を図2に、正弦2.5波の処理前後の図形を図3に示す。それぞれ、(a)はM=4、(b)はM=6の場合を示している。各図において、M=4の場合とM=6の場合で波形に違いはあるものの、最大値は等しい。これは、上述したように、処理後の最大振幅が、M+1倍又は「繰り返し波数×2」の小さい方となるためである。
なお、一般には、走行路面変位の繰り返し数が多くなると、搬送機の応答は頭打ちとなるため、上記式(A)または式(C)のN番目の項にあたる係数α(N)またはαN を乗じてもよい。すなわち、上記式(2)を一般化すると、次式(3)となる。
図4は、図3(a)と同じ正弦2.5波,M=4で、{α(0),α(1),α(2),α(3),α(4)}={1,1,1,0.5,0.5}とした場合の処理波形を示している。図3(a)と比較すると、処理後波形F(x)の最大振幅は処理前波形f(x)の4倍に抑えられており、図9に示したシミュレーション波形に近くなることがわかる。ただし、α(N)を全て1にするのは安全側の管理となるため、実務上は1でも良い。
波長λは、搬送機の応答が最も大きくなる値、すなわち搬送機の固有振動数に相当する値を用いればよい。例えば、一般的な鉄道車両の場合、固有振動数は1Hz前後にあることから、この車両が108km/h(=30m/s)で走行する場合、波長λ=30とする。現実に存在する変位の波長が、λと完全に一致することはないが、図5に示すように、実変位の波長がλの0.8倍〜1.3倍であれば、処理後波形の最大振幅がもとの振幅の2.5倍以上で検出できるので(M=2の場合)、実用上の問題はない。
図6は本発明の第1実施例を示すシステムブロック図、図7は図6において式(4)を実現するための回路図である。
図6において、まず、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)において、搬送機の波長λの正弦波が繰り返し現れるかを走行路面形状測定装置1で測定し、搬送機の波長λの正弦波が繰り返し現れる場合には、本発明の方法を実行する電子回路2によって上記式(2)の処理を行い、整備基準値として判定して、判定結果を出力装置4により出力する。
すなわち、半波長毎の距離遅れを持って振幅の和または差が繰り返される。これを回路図で表現すると、図7のようになる。
図8は本発明の第2実施例を示すシステムブロック図である。
この図において、まず、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)において、搬送機の波長λの正弦波が繰り返し現れるかを走行路面形状測定装置11で測定し、搬送機の波長λの正弦波が繰り返し現れる場合には、上記式(2)をプログラム化したソフトウェア12を用いて上記式(2)の処理を行い、整備基準値判定処理装置13で判定し、出力装置14より出力する。
2 電子回路
3,13 整備基準値判定処理装置
4,14 出力装置
12 式(2)をプログラム化したソフトウェア
Claims (3)
- 同一波長の走行路面変位が繰り返し連続する区間を効率的に管理するための、走行路面形状測定データの処理方法において、地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)を求め、該測定波形f(x)に波長λの正弦波が繰り返し現れる場合、その繰り返しを検出するために、前記地点xにおける走行路面変位の測定波形f(x)に次式(A)を用いてF(x)を算出し(ここで、Mは想定する繰り返し数であるが、処理後、前記波形F(x)の直流分を残すために、Mは偶数とする)、この結果に基づいて繰り返しを考慮した、走行路形状の管理値を判定することを特徴とする走行路面形状測定データの処理方法。
- 請求項1記載の走行路面形状測定データの処理方法において、前記式(A)をプログラム化したソフトウェアを用いることを特徴とする走行路面形状測定データの処理方法。
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