JP2015190270A - 橋梁のモニタリングシステム、モニタリング方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測定系を簡素化して橋梁の健全性を判定する。【解決手段】橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を測定する複数のセンサ部と、橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データを生成するデータ編成部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁のモニタリングシステム、モニタリング方法、及びプログラムに関する。

橋梁の状態を掌握するために目視による点検が行われている。この目視による点検方法では橋梁の健全性を定量的に判定することは困難である。橋梁の健全性を定量的に判定するためには、複数のセンサ等を橋梁に設置して橋梁の状態を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、構造物（橋脚）に起振機とセンサとを設置し、このセンサにより振動データを取得して構造物の固有振動数を算出し、同構造物の健常時の固有振動数（基準固有振動数）と比較することにより構造物の健全度を判定する手法が提案されている。
ところで、従来、鉄道車両の台車や車体の床面等に加速度センサを設置し、走行中の異常振動を捉えることで走行装置部品の不具合検知を行う手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、営業運転を行う列車の走行中の列車動揺値を測定する営業車両動揺測定計により、列車が通過している鉄道橋梁における変状を検知する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００９−２２９０７０号公報 特開２０１１−５１５１８号公報

「信頼される鋼橋の実現に向けて健全度評価の現状と未来」、土木学会平成２５年度全国大会、土木学会鋼構造委員会、[online]、平成２５年９月４日、[平成２６年３月１２日検索]、<http://committees.jsce.or.jp/steel/system/files/2013%E5%B9%B4%E7%A0%94%EF%BC%91%EF%BC%98%E9%85%8D%E4%BB%98%E8%B3%87%E6%96%99.pdf>

上述した特許文献２の方法は、鉄道車両の台車や車体の床面等に加速度センサを配置して鉄道車両の状態をモニタリングするものであり、軌道側の状態をモニタリングするものではない。また、非特許文献１の営業車両動揺測定計によるモニタリングは、鉄道橋梁における変状を検知するものである。この営業車両動揺測定計により変状を検知した場合は、変状を検知した箇所における鉄道橋梁に複数のセンサを設置して、複数のセンサによる橋梁の状態のモニタリングを行い、変状の原因について分析することが必要とされている。このように、非特許文献１に記載の方法により、鉄道橋梁における変状を検知することができても、鉄道橋梁に生じた異常までを特定することまではできなかった。
上記の何れの方法を選択したとしても、橋梁の異状を検出する場合には、特許文献１のように、損傷個所の細かい特定を行うためのセンサ等を橋梁に設置して橋梁の状態を測定することが必要とされ、容易に橋梁の健全性を判定することができなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、測定系を簡素化して橋梁の健全性を判定できる、橋梁のモニタリングシステム、モニタリング方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の橋梁のモニタリングシステムは、橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を測定する複数のセンサ部と、橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データを生成するデータ編成部と、を備えることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、複数のセンサ部は、前記移動体の移動方向と直交する方向を含む前記予め定められた方向の振動を測定することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、複数のセンサ部は、上下方向の振動を測定することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記所定の時間範囲は、前記センサ部の配置間隔と、前記移動体の移動速度と、に基づいて設定されることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記移動体は、前記複数のセンサ部のそれぞれにより測定された振動の測定値の時刻歴データを、前記複数のセンサ部からそれぞれ収集するデータ収集部と、前記センサ部の位置を検出して、当該検出した位置に応じて前記センサ部の位置情報を出力する位置計測部と、を備え、前記データ収集部は、前記振動の測定値のデータとともに、前記センサ部の位置情報を収集し、前記データ編成部は、前記センサ部の位置情報に基づいて、前記被評価対象位置における振動の時刻歴データを生成することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記生成された被評価対象位置における振動の時刻歴データに基づいて、前記橋梁の健全性を判定する健全性判定部を備えることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記橋梁の橋桁を支持する橋脚に、当該橋脚における振動を検出する橋脚振動センサ部を配置して、前記データ収集部は、前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データとともに、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データを収集し、前記データ編成部は、前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データに基づいて、前記被評価対象位置における振動の時刻歴データを生成し、前記健全性判定部は、前記データ編成部により生成された前記被評価対象位置における振動の時刻歴データと、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、に基づいて、前記橋桁に損傷が発生しているか否かを判定することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記健全性判定部は、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、前記被評価対象位置における振動の時刻歴データとに基づいて、前記橋脚と前記被評価対象位置との間の伝達関数を算出する伝達関数算出部と、前記伝達関数に基づいて前記橋梁の固有周期を検出する固有周期検出部と、を備え、前記固有周期の経時的な変化を検出し、この検出結果に基づいて、前記橋梁の健全性を判定することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記健全性判定部は、以前に検出した橋梁の固有周期と、今回検出した橋梁の固有周期とを比較し、前記今回検出した橋梁の固有周期が、前記以前に検出した橋梁の固有周期に対して、前記橋桁に損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、当該橋桁に損傷が発生していると判定することを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記移動体は、複数の車両で編成された列車であり、前記複数のセンサ部は、前記編成された列車の少なくとも一部の前記複数の車両に分散して搭載されることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記複数のセンサ部は、前記複数の車両に対応付けて搭載されることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記橋梁の前記橋桁の主桁方向の中央部に前記被評価対象位置を定めることを特徴とする。

また、上記橋梁のモニタリングシステムにおいて、前記橋梁の支間又は径間の中央部に前記被評価対象位置を定めることを特徴とする。

また、本発明の橋梁のモニタリング方法は、橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を複数のセンサ部が測定するステップと、橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データをデータ編成部が生成するステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、橋梁のモニタリングシステムのコンピュータに、橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を複数のセンサ部に測定させるステップと、橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データをデータ編成部が生成するステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、測定系を簡素化して橋梁の健全性を判定できる。

本発明の実施形態に係わる橋梁のモニタリングシステム１００の概要を示す説明図である。 被評価対象位置に対する加速度測定値の時刻歴データの生成方法を示す説明図である。 鉄道橋梁１０の健全性の判定例を示す説明図である。 橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０１との間の伝達関数を示すグラフである。 橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０２との間の伝達関数を示すグラフである。 鉄道車両２００と橋脚１１に配置される振動計測装置の構成例を示すブロック図である。 モニタリング装置１０１の構成例を示すブロック図である。 モニタリング装置１０１における健全性判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係わる橋梁のモニタリングシステム１００の概要を示す説明図である。本実施形態の橋梁のモニタリングシステム１００は、移動する列車の鉄道車両２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、・・・、２０ｎのそれぞれにおいて、所定の計測点（例えば、台車の上部）に、上下方向の振動を計測するセンサ部５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、・・・、５０ｎを配置する。なお、以下の説明において、鉄道車両２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、・・・、２０ｎを総称する場合に、「鉄道車両２００」と記載することがある。また、センサ部５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、・・・、５０ｎを総称する場合に、「センサ部５００」と記載することがある。

そして、鉄道車両２００内に配置されたセンサ部５００は、鉄道車両２００とともに鉄道橋梁１０上を鉄道車両２００の進行方向（例えば、主桁の延伸方向）に移動して、移動中の振動を検出する。例えば、センサ部５００は、主桁の延伸方向と直交する方向の振動の計測を行う。以下の説明では、上下方向の振動を検出する場合を例に挙げて説明する。センサ部５００は、移動中に継続して振動の計測を行う。
モニタリング装置１０１は、データ収集部１０５により、各センサ部５００から加速度測定値の時刻歴データを収集する。

ここで、鉄道橋梁１０の主桁の延伸方向の任意の位置に被評価対象位置（例えば、鉄道橋梁１０上の被評価対象位置６０１）を定める。被評価対象位置によって、鉄道橋梁１０の主桁の延伸方向の任意の位置を特定する。以下の説明では、説明を簡略化するため、鉄道橋梁１０の振動を上下方向の振動としてモデル化することにより、主桁の延伸方向と直交する面が鉄道橋梁１０と交差する位置を、主桁の延伸方向の位置を示す点としてとらえる場合がある。
また、モニタリング装置１０１のデータ編成部１０６は、各センサ部５００により測定された時刻歴データのそれぞれから、被評価対象位置６０１を通過する際の前後に測定された所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、この抽出した時刻歴データを順次に繋ぎ合わせることにより被評価対象位置６０１における加速度測定値の時刻歴データを近似的に生成する。なお、被評価対象位置６０１に対する時刻歴データの生成方法の詳細については、後述する。

そして、健全性判定部１０７は、データ編成部１０６により生成された被評価対象位置６０１の近似的な時刻歴データに基づいて、鉄道橋梁１０の健全性を判定する。モニタリング装置１０１は、他の被評価対象位置６０２、６０３、・・・、６０ｎについても同様にして、被評価対象位置に対する近似的な時刻歴データの生成と、健全性の判定を行う。なお、この健全性判定部１０７において行われる健全性の判定方法の詳細については、後述する。
また、以下の説明において、被評価対象位置６０１、６０２、・・・、６０ｎを総称する場合に「被評価対象位置６００」と記載することがある。

このように、モニタリング装置１０１は、データ編成部１０６により、鉄道橋梁１０の任意の被評価対象位置６００において、この被評価対象位置６００を通過する際の各センサ部５００の時刻歴データを抽出し、この抽出した時刻歴データを順次に繋ぎ合わせることにより、長時間の時刻歴データを近似的に得ることができる。つまり、モニタリング装置１０１は、複数の鉄道車両２００に搭載されるセンサ部５００の配置間隔と個数と鉄道車両２００の移動速度とに応じて、被評価対象位置６００における長時間の時刻歴データを仮想的に得ることができる。

これにより、橋梁のモニタリングシステム１００は、鉄道橋梁１０上には振動センサ等を配置せずに、鉄道車両２００に配置された複数のセンサ部５００により計測された時刻歴データに基づいて、鉄道橋梁１０の任意の被評価対象位置６００における加速度測定値の時刻歴データを近似的に生成することができる。
そして、モニタリング装置１０１では、健全性判定部１０７により、被評価対象位置６００に対して生成された時刻歴データを用いて、鉄道橋梁１０の振動特性（例えば、固有周期、減衰、振動モードなど）を求めることができる。
例えば、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０の振動特性の変化を長期的にモニタリングすることにより、鉄道橋梁１０の損傷の有無を判定することができる。また、被評価対象位置６００に対して連続した長時間の時刻歴データを得ることができるため、健全性判定部１０７は、長周期の固有周期を持つ鉄道橋梁１０の健全性を評価することができる。

このように、実施形態の橋梁のモニタリングシステム１００では、鉄道橋梁１０の全体の健全性、変状の有無、変状の部位等を大がかりな調査を行うことなく、鉄道車両２００の日常の運行の際に得られた加速度測定値のデータを利用して判定することができる。

なお、図１に示す例では、鉄道車両２００のそれぞれに、センサ部５００を搭載した例を示しているが、鉄道車両２００の内の予め選択した車両のみにセンサ部５００を搭載するようにしてもよい。

図２は、被評価対象位置に対する加速度測定値の時刻歴データの生成方法を示す説明図である。この図２に示す例は、６個のセンサ部５０１から５０６により計測された加速度測定値の時刻歴データから、被評価対象位置６０１に対する時刻歴データを生成する例である。
この図２においては、横方向に時間ｔの経過を示し、縦方向に、センサ部５０６により計測された時刻歴データＤ６と、センサ部５０５により計測された時刻歴データＤ５と、センサ部５０４により計測された時刻歴データＤ４と、センサ部５０３により計測された時刻歴データＤ３と、センサ部５０２により計測された時刻歴データＤ２と、センサ部５０１により計測された時刻歴データＤ１と、鉄道橋梁上の６０１点を被評価対象位置として生成された時刻歴データＤ１０と、を並べて示している。

なお、時刻歴データＤ１からＤ６は、時刻歴データを模式的に示したものであり、より正確には、破線で囲まれる部分Ａで示すような振動波形である。また、被評価対象位置６０１に対して生成された時刻歴データＤ１０についても同様であり、時刻歴データＤ１０は、破線で囲まれる部分Ｂで示すような振動波形である。
また、センサ部５０１から５０６を搭載した鉄道車両２０１から２０６は、図１に示すように、矢印Ａの方向に進行し、最初にセンサ部５０６を搭載した鉄道車両２０６が、被評価対象位置６０１上を通過し、次に、センサ部５０５を搭載した鉄道車両２０５が、被評価対象位置６０１上を通過し、以下、降順に、鉄道車両２０４から２０１が、被評価対象位置６０１上を順番に通過するものとしている。

そして、図２に示すように、センサ部５０６を搭載した鉄道車両２０６は、時刻ｔ１からｔ２の期間Ｔ（所定の時間範囲）にかけて被評価対象位置６０１上を通過し、時刻ｔ１と時刻ｔ２の中間の時刻ｔ１ｂにおいて、センサ部５０１が被評価対象位置ｂ１の真を通過する。
なお、鉄道車両２００の移動速度をＶとし、鉄道車両２００の１両の長さをＬとした場合に、１台の鉄道車両が、被評価対象位置ｂ１を通過する期間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／ｖ、で与えられる。つまり、時刻ｔ１は、センサ部５０１が被評価対象位置６０１の真上を通過する時刻ｔ１ｂのＴ／２期間だけ前の時刻であり、時刻ｔ２は、センサ部５０１が被評価対象位置６０１の真上を通過する時刻ｔ１ｂのＴ／２期間だけ後の時刻である。

同様にして、センサ部５０５を搭載した鉄道車両２０５は、時刻ｔ２からｔ３にかけて被評価対象位置６０１上を通過し、時刻ｔ２と時刻ｔ３の中間の時刻ｔ２ｂにおいて、センサ部５０５が被評価対象位置６０１の真上を通過する。以下、鉄道車両２０４のセンサ部５０４が、時刻ｔ３ｂにおいて被評価対象位置６０１の真上を通過し、鉄道車両２０３のセンサ部５０３が、時刻ｔ４ｂにおいて被評価対象位置６０１の真上を通過し、鉄道車両２０２のセンサ部５０２が、時刻ｔ５ｂにおいて被評価対象位置６０１の真上を通過し、鉄道車両２０１のセンサ部５０１が、時刻ｔ６ｂにおいて被評価対象位置６０１の真上を通過する。

そして、データ編成部１０６は、センサ部５０１から５０６において計測された時刻歴データＤ１からＤ６のそれぞれから、被評価対象位置６０１を通過する際の前後±Ｔ／２の時間範囲（期間Ｔ）の時刻歴データを抽出し、この抽出した期間Ｔの時刻歴データを繋ぎ合わせて、被評価対象位置６０１における時間長６Ｔの時刻歴データＤ１０を生成する。

この図２に示す例において、データ編成部１０６は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０６の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ１の時刻歴データとする。
また、データ編成部１０６は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０５の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ２の時刻歴データとする。
また、データ編成部１０６は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０４の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ３の時刻歴データとする。
また、データ編成部１０６は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０３の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ４の時刻歴データとする。
また、データ編成部１０６は、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０２の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ５の時刻歴データとする。
また、データ編成部１０６は、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間Ｔにかけて計測されるセンサ部５０１の時刻歴データを抽出して、時刻歴データＤ１０における区間Ｔ６の時刻歴データとする。

このように、データ編成部１０６は、センサ部５０１から５０６が被評価対象位置６０１を通過する際の期間Ｔの時刻歴データを抽出して、被評価対象位置６０１における時刻歴データＤ１０を生成する。これにより、データ編成部１０６は、区間Ｔ１から区間Ｔ６までの長い時間長６Ｔの時刻歴データを得ることができる。例えば、各センサ部５０１から５０６のそれぞれから１秒長さの時刻歴データを抽出する場合は、被評価対象位置６０１に対して６秒長さの時刻歴データを得ることができる。
これにより、橋梁のモニタリングシステム１００では、鉄道橋梁１０の長周期の振動特性を検出することが可能になる。

なお、各センサ部５０１から５０６のそれぞれから抽出した区間Ｔ１から区間Ｔ６の時刻歴データを順に繋ぎ合わせる場合に、繋ぎ合わせる区間同士の境界点を挟んで、境界点を挟むそれぞれのデータの値が連続になることが望まれる。ただし、繋ぎ合わせる区間同士の境界点を挟んで、境界点を挟むそれぞれのデータの値が異なり、単に繋ぎ合わせるだけではデータにギャップ（不連続点）が生じる場合がある。このような場合、データ編成部１０６は、例えば、前後の区間の抽出データの一部をオーバラップさせて、オーバラップさせた部分のデータの平均値をとるようにすることにより、連続した信号を得ることができる。なお、オーバラップさせた部分のそれぞれのデータに対して、境界点からの距離に応じて重みづけした加重平均処理を行い、その結果を用いてもよい。
また、例えば、データ編成部１０６は、ハニングウィンドウ等の低減特性を持つ時間窓を用いて、各区間における最初と最後のデータの値を０にする前処理を施すことにより、連続した信号を得ることができる。このように窓関数をかけることにより、データを切り替える境界点毎に値が０になる周期性信号が生じることになるが、この周期性信号は、信号の切り替え周期に依存することから、鉄道橋梁１０の振動を検出した信号成分から分離することができる。

また、図３は、鉄道橋梁１０の健全性の判定例を示す説明図である。この図３に示す例において、データ編成部１０６は、４台の鉄道車両２０１から２０４のそれぞれに搭載されたセンサ部５０１から５０４で計測された時刻歴データから、鉄道橋梁１０の橋桁１２Ａの中央部の被評価対象位置６０１における時刻歴データを近似的（仮想的）に生成する。また、データ編成部１０６は、橋桁１２Ｂの中央部の被評価対象位置６０２における時刻歴データを近似的に生成する。また、鉄道橋梁１０の橋脚１１には、橋脚１１における上下方向に振動を計測する橋脚振動センサ部７０１が設備される。

つまり、データ編成部１０６は、破線で囲む部分Ａに示す鉄道車両側のセンサ部５０１から５０４の計測データから、破線で囲む部分Ｂに示す被評価対象位置６０１における加速度測定値の時刻歴データを近似的に得る。また、データ編成部１０６は、破線で囲む部分Ａに示す鉄道車両側のセンサ部５０１から５０４の計測データから、橋桁１２Ｂ側の被評価対象位置６０２における加速度測定値の時刻歴データ（不図示）を近似的に得る。なお、以下の説明において、橋桁１２Ａと橋桁１２Ｂとを総称する場合は、「橋桁１２」と呼ぶ。

上記構成において、健全性判定部１０７は、橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０１の位置と間（７０１→６０１）の伝達関数Ｈ１を算出する。また、健全性判定部１０７は、橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０２との間（７０１→６０２）の伝達関数Ｈ２を算出する。
例えば、図４Ａは、橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０１との間の伝達関数Ｈ１を示すグラフである。また、例えば、図４Ｂは、橋脚振動センサ部７０１の位置と被評価対象位置６０２との間の伝達関数Ｈ２を示すグラフである。

この図４Ａ及び図４Ｂに示す伝達関数において、横軸は振動の周期Ｔｓを示し、縦軸は、振幅を示している。また、符号２０１４で示す伝達関数は、西暦２０１４年において算出された伝達関数Ｈ１を示し、また、符号２０１５で示す伝達関数Ｈ１は、西暦２０１５年において算出された伝達関数を示している。

そして、図４Ａに示す「伝達関数Ｈ１（７０１→６０１）」の場合は、２０１４年の伝達関数Ｈ１と、２０１５年の伝達関数Ｈ１がほぼ一致している。なお、伝達関数Ｈ１におけるピーク点Ｐ１は、鉄道車両２００の固有周期を示し、ピーク点Ｐ２は、鉄道橋梁１０の橋桁１２Ａの固有周期を示している。
この図４Ａに示すように、鉄道橋梁１０の橋桁１２Ａの固有周期Ｐ２に変化が見られない場合、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０の区間１の橋桁１２Ａにおいて、損傷が発生していないと判定する。

一方、図４Ｂに示す「伝達関数Ｈ２（７０１→６０２）」の場合は、２０１４年の伝達関数Ｈ２の固有周期Ｐ１と、２０１５年の伝達関数Ｈ２の固有周期Ｐ１とが変化している。この図４Ｂに示すように、鉄道橋梁１０の固有周期Ｐ２に変化が見られる場合、つまり、固有周期Ｐ２が、鉄道橋梁１０の橋桁１２Ｂに損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０の区間２の橋桁１２Ｂにおいて、２０１４年から２０１５年の間に何らかの損傷が発生していると判定する。なお、鉄道車両２００と鉄道橋梁１０の固有周期は明らかに異なるため、仮に鉄道車両２００に損傷がある場合でも、損傷部位の切り分けを容易に行うことが可能である。

このように、橋梁のモニタリングシステム１００では、以前に検出した鉄道橋梁１０の固有周期と、今回検出した鉄道橋梁１０の固有周期とを比較し、今回検出した鉄道橋梁１０の固有周期が、以前に検出した鉄道橋梁１０の固有周期に対して、橋桁１２に損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、当該橋桁１２に損傷が発生していると判定することができる。

なお、図３に示した例では、橋脚１１に橋脚振動センサ部７０１を配置し、健全性判定部１０７が、橋脚振動センサ部７０１により計測される時刻歴データと、被評価対象位置６０１及び６０２において生成された仮想的な時刻歴データとに基づいて、鉄道橋梁１０の健全性を判定しているが、橋脚１１に橋脚振動センサ部７０１を配置しない構成とすることも可能である。
この橋脚１１に橋脚振動センサ部７０１を配置しない場合、データ編成部１０６は、鉄道車両２００のセンサ部５０１から５０４により計測された時刻歴データに基づいて、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１が配置されていた位置における振動の時刻歴データを近似的に生成することになる。例えば、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１に最も近い鉄道橋梁１０上の位置に被評価対象位置６００を選び、その被評価対象位置６００の振動の時刻歴データを生成する。このようにして生成した被評価対象位置６００の振動の時刻歴データを、橋脚振動センサ部７０１が配置されていた位置における振動の時刻歴データとして近似してもよい。
このように、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１を省略することにより、鉄道橋梁１０にはセンサ部を一切配置せずに、鉄道車両２００に搭載されたセンサ部５００のみより、鉄道橋梁１０の健全性を判定することができる。

次に、鉄道車両２０１と橋脚１１に設備される振動計測装置の構成例について説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両２０１の構成について説明するが、センサ部が搭載される他の鉄道車両２００についても同様な構成である。

図５は、鉄道車両２０１と橋脚１１に配置される振動計測装置の構成例を示すブロック図である。鉄道車両２０１に配置されるセンサ部５０１は、振動計測装置２１０内に設備される。また、橋脚１１に配置される橋脚振動センサ部７０１は、振動計測装置２０内に設備される。
そして、鉄道車両２０１に設備される振動計測装置２１０は、センサ部５０１で計測された加速度測定値のデータを、無線通信によりモニタリング装置１０１に送信する。また、橋脚１１に設備される振動計測装置２０は、橋脚振動センサ部７０１で計測された加速度測定値のデータを、無線通信によりモニタリング装置１０１に送信する。

この加速度測定値のデータをモニタリング装置１０１に無線で送信する場合に、振動計測装置２１０及び振動計測装置２０は、測定された加速度測定値のデータをオンラインでモニタリング装置１０１に送信するようにしてもよく、或いは、定期的にまとめて送信するようにしてもよい。
又、例えば、鉄道車両２０１で測定された一定期間の加速度測定値のデータを記憶部２１３に記憶しておき、この記憶部２１３に記憶された加速度測定値のデータを後で回収して処理を行うようにしてもよい。橋脚１１の振動計測装置２０についても同様である。
また、橋脚１１の振動計測装置２０とモニタリング装置１０１との間の通信は、有線通信で行うようにしてもよい。

以下、図５に示す例について詳細に説明する。
この図５に示す例において、鉄道車両２０１には振動計測装置２１０が設備される。この振動計測装置２１０は、センサ部５０１と、ＧＰＳ（Global Positioning System）計測部２１１と、送信部２１２と、記憶部２１３と、を備えている。
センサ部５０１は、鉄道車両２０１の所定の計測点(例えば、台車の上部)に配置され、鉄道車両２０１の上下方向の振動を加速度測定値として検出する。また、振動計測装置２１０は、センサ部５０１により検出された加速度測定値のデータを、記憶部２１３のデータ記憶部２１４に記憶するとともに、計測した加速度測定値のデータを送信部２１２を介してモニタリング装置１０１に無線で送信する。

例えば、ＧＰＳ計測部２１１は、センサ部５０１の周辺など、センサ部５０１から比較的近い位置に配置され、センサ部５０１の位置を計測し、計測した位置の位置情報を出力する。振動計測装置２１０は、ＧＰＳ計測部２１１により計測された位置情報を、記憶部２１３のデータ記憶部２１４に記憶するとともに、送信部２１２を介してモニタリング装置１０１に無線で送信する。

送信部２１２は、センサ部５０１が測定した加速度測定値（振動の測定値）の情報（データ）と、ＧＰＳ計測部２１１から通知されたセンサ部５０１の位置情報とを、アンテナ部２２０を通して、モニタリング装置１０１へ無線で送信する。

また、振動計測装置２１０は、加速度測定値のデータ及び測定位置を示す位置情報をモニタリング装置１０１へ無線で送信する際に、記憶部２１３に記憶された当該鉄道車両２０１の属性情報２１５を合わせて送信するようにしてもよい。例えば、当該鉄道車両２０１の属性情報２１５には、列車の種別を示す列車種別識別情報や、列車を構成する車両の構造や大きさ等を示す車両の属性情報等の情報が含まれていてもよい。また、振動計測装置２１０は、通常の鉄道車両が備える移動速度計で検出される列車の移動速度ｖの情報を、モニタリング装置１０１に送信するようにしてもよい。なお、鉄道車両の移動速度ｖは、センサ部５０１の位置情報の時間的な変化に基づいて、モニタリング装置１０１側で算出することもできる。

また、ＧＰＳ計測部２１１は、センサ部５００を配置した全ての鉄道車両２００に搭載する必要はなく、モニタリング装置１０１は、１つの鉄道車両２００に配置されたＧＰＳ計測部から得られるセンサ部５００の位置情報と、編成される鉄道車両２００の台数と、鉄道車両２００の進行方向の長さの情報とに基づいて、各センサ部５００の位置を算出することもできる。

次に、橋脚１１側に設備される振動計測装置２０にについて説明する。
橋脚１１には振動計測装置２０が設備される。この振動計測装置２０は、橋脚振動センサ部７０１と、送信部２１と、記憶部２２と、を備えている。
橋脚振動センサ部７０１は、橋脚１１の所定の計測点に配置され、橋脚１１の上下方向の振動を加速度測定値として検出する。振動計測装置２０は、橋脚振動センサ部７０１により検出された加速度測定値のデータを、記憶部２２のデータ記憶部２３に記憶するとともに、加速度測定値のデータを送信部２１を介してモニタリング装置１０１に無線で送信する。

送信部２１は、橋脚振動センサ部７０１が測定した加速度測定値の時刻歴データを、アンテナ部３０を通して、モニタリング装置１０１へ無線で送信する。また、振動計測装置２０は、モニタリング装置１０１へ加速度測定値のデータを無線で送信する際に、当該橋脚１１の属性情報２４として、例えば、鉄道橋梁１０の構造や、橋脚１１の位置情報、建設日時等の属性情報を、合わせて送信するようにしてもよい。
なお、橋脚１１の振動計測装置２０に、ＧＰＳ計測部（不図示）を設け、振動計測装置２０は、このＧＰＳ計測部により計測された橋脚１１の位置情報を、モニタリング装置１０１に送信するようにしてもよい。

次に、モニタリング装置１０１の構成例について説明する。
図６は、モニタリング装置１０１の構成例を示すブロック図である。この図６に示すように、モニタリング装置１０１は、制御部１０２と、入出力インタフェース１０３と、無線受信部１０４と、データ収集部１０５と、データ編成部１０６と、健全性判定部１０７と、伝達関数算出部１０８と、固有周期検出部１０９と、車両位置検出部１１０と、表示情報生成部１１１と、データベース１１５と、を備える。また、このモニタリング装置１０１には、表示部１２１と、端末装置１２２と、が接続される。

制御部１０２は、モニタリング装置１０１内の各部を制御し、モニタリング装置１０１の全体を統括して制御することにより、モニタリング装置１０１に必要とされる処理機能を実現する。入出力インタフェース１０３は、モニタリング装置１０１に接続される表示部１２１や、端末装置１２２とのインタフェースとなる処理部であり、表示部１２１や、端末装置１２２との間でデータの送受信を行う。

無線受信部１０４は、鉄道車両２００の振動計測装置２１０と、橋脚１１の振動計測装置２０とから無線で送信される信号を受信して復調し、それぞれ変調して送信される前の元のデータに復元する。データ収集部１０５は、各鉄道車両２００のセンサ部５００により計測された加速度測定値のデータや位置情報等を、無線受信部１０４を介して収集する。また、データ収集部１０５は、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１により計測された加速度測定値のデータ等を、無線受信部１０４を介して収集する。また、データ収集部１０５は、各鉄道車両２００の振動計測装置２１０や、橋脚１１の振動計測装置２０から収集した加速度測定値等のデータをデータベース１１５のデータ記憶部１１６に記憶する。

データ編成部１０６は、各センサ部５００により測定された加速度測定値の時刻歴データのそれぞれから、被評価対象位置６００を通過する際の時刻歴データを抽出し、この抽出した時刻歴データを順次に繋ぎ合わせることにより、被評価対象位置６００における加速度測定値の時刻歴データを生成する。データ編成部１０６は、被評価対象位置６００に対して生成した時刻歴データをデータベース１１５のデータ記憶部１１６に記憶する。

健全性判定部１０７は、データ編成部１０６により生成された被評価対象位置６００の加速度測定値の時刻歴データに基づいて、鉄道橋梁１０の健全性を判定する。
健全性判定部１０７内の伝達関数算出部１０８は、鉄道橋梁１０上の被評価対象位置６００と橋脚１１の計測点との間の伝達関数を算出する。
固有周期検出部１０９は、鉄道橋梁１０上の被評価対象位置６００と橋脚１１の計測点との間の伝達関数に基づいて、鉄道橋梁１０の固有振動数を検出する。

そして、例えば、健全性判定部１０７は、以前に検出した鉄道橋梁１０の固有振周期と、今回検出した鉄道橋梁１０の固有周期とを比較し、今回検出した鉄道橋梁１０の固有周期が、以前に検出した鉄道橋梁１０の固有周期に対して、橋桁１２に損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、当該橋桁１２に損傷が発生していると判定する。
また、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０に損傷が発生していると判定した場合に、損傷した鉄道橋梁１０の情報と、損傷の程度（例えば、固有周期の変化の程度）を示す損傷情報をデータベース１１５のデータ記憶部１１６に記憶する。また、健全性判定部１０７は、この損傷情報を表示情報生成部１１１に出力する。

車両位置検出部１１０は、鉄道車両２００のＧＰＳ計測部２１１から受信した位置情報に基づいて、鉄道車両２００の位置及び鉄道車両２００に配置されたセンサ部５００の位置を検出する。例えば、車両位置検出部１１０は、ＧＰＳ計測部２１１から受信した位置情報に基づいて、鉄道車両２００が鉄道橋梁１０に差し掛かったこと、及び、列車が鉄道橋梁１０を通過したことを検出する。また、例えば、車両位置検出部１１０は、センサ部５００が鉄道橋梁１０の被評価対象位置６００の真上を通過していることを検出する。
なお、車両位置検出部１１０は、センサ部５０１の位置の時間的な変化に基づいて、鉄道車両２００の移動速度ｖを算出することができる。

表示情報生成部１１１は、健全性判定部１０７から損傷情報を受け取った場合に、この損傷情報を、表示部１２１に視覚的に表示させるための画像情報を生成する。また、表示情報生成部１１１は、健全性判定部１０７から鉄道橋梁１０に損傷が発生していないことを示す健全情報を受け取った場合に、この健全情報を、表示部１２１に視覚的に表示させるための画像情報を生成する。例えば、表示部１２１は、図３に示すような鉄道橋梁１０の構造モデルの画像を表示し、損傷が発生している区間を、周辺の健全な区間と色を違えて表示することができる。また、表示部１２１は、図４Ｂに示すような伝達関数を周波数応答特性のグラフにして表示することもできる。

また、データベース１１５のデータ記憶部１１６には、センサ部５００で測定された加速度測定値のデータや、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１で測定された加速度測定値のデータや、伝達関数算出部１０８により算出された伝達関数や、固有周期検出部１０９により検出された固有周期のデータ等が記憶される。また、データベース１１５は、このモニタリング装置１０１において参照する各種データを記憶する。例えば、データベース１１５は、損傷探知の対象となる鉄道橋梁１０の構造、それぞれの部位・部材・材料等の個別仕様の情報を橋梁データ１１７として記憶する。

表示部１２１は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置等であり、表示情報生成部１１１によって生成された損傷情報等の画像データを表示情報生成部１１１から受信する。表示部１２１は、受信した画像データに基づいて、例えば、鉄道橋梁１０の構造モデルに、損傷した区間の情報を重ねて合わせて表示する。端末装置１２２は、ユーザによって入力された情報を検出する入力デバイスであり、例えば、キーボード、又は、マウス等である。

また、図７は、モニタリング装置１０１における健全性判定処理の流れを示すフローチャートである。この図７に示すフローチャートは、図３及び図４において説明したように、伝達関数算出部１０８が、被評価対象位置６００に対して生成された時刻歴データと、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１で計測された時刻歴データと、により伝達関数を算出して健全性を判定する場合の処理の流れを示している。以下、この図７に示すフローチャートを参照して、モニタリング装置１０１における健全性判定処理の流れについて説明する。

最初に、モニタリング装置１０１の車両位置検出部１１０により、列車が鉄道橋梁１０に差し掛かかったことが検出されると、このモニタリング装置１０１における健全性判定処理が開始される（ステップＳ１００）。
続いて、ステップＳ１００において健全性判定処理が開始されると、データ収集部１０５は、列車が鉄道橋梁１０上を移動する際に、各鉄道車両２００のセンサ部５００から、それぞれの鉄道車両２００における上下方向の加速度測定値の時刻歴データと、センサ部５００の位置情報等を含む情報とを収集する。データ収集部１０５は、このセンサ部５００から収集した加速度測定値の時刻歴データ等を、データベース１１５のデータ記憶部１１６に記憶する（ステップＳ１１０）。また、データ収集部１０５は、列車が鉄道橋梁１０上を移動する際に、橋脚１１の加速度測定値の時刻歴データを、橋脚振動センサ部７０１から収集する。データ収集部１０５は、この橋脚振動センサ部７０１から収集した時刻歴データをデータベース１１５のデータ記憶部１１６に記憶する（ステップＳ１２０）。

続いて、車両位置検出部１１０は、列車が鉄道橋梁１０上を移動中であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
そして、ステップＳ１３０において、列車が鉄道橋梁１０を移動中であると判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０の処理に戻り、データ収集部１０５は、センサ部５００及び橋脚振動センサ部７０１から送信される加速度測定値等のデータの収集処理を継続する。

一方、ステップＳ１３０において、列車が鉄道橋梁１０を移動中でないと判定された場合、つまり、列車が鉄道橋梁１０を通過したと判定された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ステップＳ１４０の処理に移行する。データ編成部１０６は、データ記憶部１１６に記憶されたセンサ部５００の時刻歴データに基づいて、被評価対象位置６００における時刻歴データを生成する（ステップＳ１４０）。

続いて、健全性判定部１０７は、伝達関数算出部１０８により算出された伝達関数に基づいて、固有周期検出部１０９によって鉄道橋梁１０の固有周期を検出する。例えば、伝達関数算出部１０８は、橋脚１１の橋脚振動センサ部７０１から収集した加速度測定値の時刻歴データと、被評価対象位置６００（例えば、橋桁１２の中央部）に対して生成された時刻歴データとに基づいて、橋脚１１の計測点と被評価対象位置６００との間の伝達関数を算出する（ステップＳ１５０）。
続いて、健全性判定部１０７は、以前に検出した鉄道橋梁１０の固有周期と、今回検出した固有周期とを比較し、固有周期が以前に比べて変化したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。

そして、ステップＳ１６０において、固有周期が以前に比べて所定の値以上に変化したと判定された場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０に損傷が発生していると判定する（ステップＳ１７０）。健全性判定部１０７は、判定の結果に応じて損傷情報を表示情報生成部１１１に出力する（ステップＳ１８０）。表示情報生成部１１１は、健全性判定部１０７から受け取った損傷情報に基づいて、損傷状態を視覚的に表示するための表示情報を生成して表示部１２１に表示する。
そして、ステップＳ１８０の処理を実行した後に、モニタリング装置１０１は、この健全性判定処理を終了する（ステップＳ２１０）。

一方、ステップＳ１６０において、固有周期が以前に比べて変化していないと判定された場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、健全性判定部１０７は、鉄道橋梁１０に損傷が発生していないと判定する（ステップＳ１９０）。健全性判定部１０７は、判定の結果に応じて鉄道橋梁１０に損傷が発生していないことを示す健全情報を表示情報生成部１１１に出力する（ステップＳ２００）。表示情報生成部１１１は、健全性判定部１０７から受け取った健全情報に基づいて、健全状態を視覚的に表示するための表示情報を生成して表示部１２１に表示する。
そして、ステップＳ２００の処理を実行した後に、モニタリング装置１０１は、この健全性判定処理を終了する（ステップＳ２１０）。

このように、モニタリング装置１０１は、鉄道車両２００に配置された複数のセンサ部５００により計測された時刻歴データに基づいて、鉄道橋梁１０の任意の被評価対象位置６００における加速度測定値の時刻歴データを近似的に生成する。そして、モニタリング装置１０１は、橋脚１１に配置した橋脚振動センサ部７０１により計測した時刻歴データと、被評価対象位置６００における近似的な時刻歴データとに基づいて、橋脚１１と被評価対象位置との間の伝達関数を算出して、鉄道橋梁１０の健全性を判定する。
これにより、橋梁のモニタリングシステム１００では、鉄道橋梁１０の全体の健全性、変状の有無、変状の部位等を、大がかりな調査を行うことなく、鉄道車両２００の日常の運行の際に得られた加速度測定値のデータを利用して判定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、図６に示す橋梁のモニタリングシステム１００のモニタリング装置１０１は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。また、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ等も含むものとする。

そして、モニタリング装置１０１内の制御部１０２、入出力インタフェース１０３、データ収集部１０５、データ編成部１０６、健全性判定部１０７、伝達関数算出部１０８、固有周期検出部１０９、車両位置検出部１１０、及び表示情報生成部１１１における各処理の全部又は一部の処理は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。勿論、図６に示すモニタリング装置１０１を構成する各処理部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。

なお、ここで、本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明する。上記実施形態において、本発明における橋梁のモニタリングシステムは、橋梁のモニタリングシステム１００が対応し、この橋梁のモニタリングシステム１００は、列車の鉄道車両２００に搭載されるセンサ部５００と、モニタリング装置１０１と、で構成される。また、本発明における位置計測部は、ＧＰＳ計測部２１１が対応する。また、本発明における鉄道車両のセンサ部は、センサ部５０１、５０２、５０３、・・・、５０ｎが対応し、センサ部５０１、５０２、５０３、・・・、５０ｎは、センサ部５００で総称される。また、本発明における被評価対象位置は、被評価対象位置６０１、６０２、・・・、６０ｎが対応し、被評価対象位置６０１、６０２、・・・、６０ｎは、被評価対象位置６００で総称される。

（１）そして、上記実施形態において、橋梁のモニタリングシステム１００は、輝堂橋梁１０（橋梁）の橋桁１２上を主桁方向に移動する鉄道車両２００（移動体）に、鉄道車両２００（移動体）の移動方向に距離を隔てて搭載され、搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を測定する複数のセンサ部５００と、輝堂橋梁１０の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該輝堂橋梁１０の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、各センサ部５００により測定された時刻歴データのそれぞれから、センサ部５００が被評価対象位置６００を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより被評価対象位置６００における振動の測定値の時刻歴データを生成するデータ編成部１０６と、を備える

このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００では、輝堂橋梁１０の橋桁１２上を主桁方向に移動する鉄道車両２００（移動体）にセンサ部５００を搭載しておき、鉄道車両２００が鉄道橋梁１０の上を移動中に予め定められた方向の振動を測定する。そして、輝堂橋梁１０の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該輝堂橋梁１０の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、データ編成部１０６は、前記各センサ部５００により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部５００が被評価対象位置６００を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出する。また、データ編成部１０６は、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより被評価対象位置６００における振動の測定値の時刻歴データを生成する。
このように、橋梁のモニタリングシステム１００では、鉄道橋梁１０にセンサ部を配置することなく、鉄道車両２００に搭載されたセンサ部５００により計測された時刻歴データから、鉄道橋梁１０の任意の被評価対象位置６００に対する長時間の加速度測定値の時刻歴データを近似的（仮想的）に生成することができる。
このため、橋梁のモニタリングシステム１００では、測定系を簡素化して鉄道橋梁１０の健全性を判定できる。

（２）また、上記実施形態において、複数のセンサ部５００は、鉄道車両２００（移動体）の移動方向と直交する方向を含む前記予め定められた方向の振動を測定する。
このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００は、鉄道車両２００（移動体）の移動方向と直交する方向を含む前記予め定められた方向の振動を測定する。これにより、モニタリングシステム１００は、鉄道車両２００（移動体）の移動時の加速減速の影響を低減して、鉄道車両２００（移動体）の移動方向と直交する方向を含む前記予め定められた方向の振動を測定することができる。

（３）また、上記実施形態において、複数のセンサ部は、上下方向の振動を測定する。
このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００は、上下方向の振動を測定することにより、鉄道車両２００（移動体）の移動時の加速減速の影響や風による影響を低減して、上下方向の振動を測定することができる。

（４）また、上記実施形態において、前記所定の時間範囲は、前記センサ部５００の配置間隔と、鉄道車両２００（移動体）の移動速度と、に基づいて設定される。
このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００において、データ編成部１０６は、複数のセンサ部５００の時刻歴データから、被評価対象位置６００における時刻歴データを近似的に得る場合に、各センサ部５００の時刻歴データから抽出する時刻歴データの時間範囲Ｔを、センサ部５００の配置間隔Ｌと、列車の移動速度ｖと、に基づいて設定する。例えば、データ編成部１０６は、時間範囲Ｔを「Ｔ＝Ｌ／ｖ」で設定する。
これにより、データ編成部１０６は、各センサ部５００から同じ時間範囲Ｔの時刻歴データを抽出して、被評価対象位置６００における長時間の時刻歴データ得ることができるとともに、被評価対象位置６００における時刻歴データを連続して切れ目が生じないようして取得することができる。

（５）また、上記実施形態において、鉄道車両２００（移動体）は、データ収集部１０５とＧＰＳ計測部２１１（位置計測部）とを備える。データ収集部１０５は、複数のセンサ部５００のそれぞれにより測定された振動の測定値の時刻歴データを、複数のセンサ部５００からそれぞれ収集する。ＧＰＳ計測部２１１（位置計測部）は、センサ部５００の位置を検出して、当該検出した位置に応じてセンサ部５００の位置情報を出力する。

このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００では、複数の鉄道車両２００に、センサ部５００の位置情報を検出するＧＰＳ計測部２１１（位置計測部）とデータ収集部１０５とを設ける。
これにより、橋梁のモニタリングシステム１００において、データ編成部１０６は、各センサ部５００の加速度測定値の時刻歴データごとに、被評価対象位置６００を通過する際の前後の時間範囲Ｔの時刻歴データを抽出して、被評価対象位置６００における長時間の時刻歴データ生成することができる。

（６）また、上記実施形態において、データ編成部１０６により生成された被評価対象位置６００における振動の時刻歴データに基づいて、鉄道橋梁１０の健全性を判定する健全性判定部１０７を備える。
このような構成の橋梁のモニタリングシステム１００において、健全性判定部１０７は、被評価対象位置６００に対して生成された加速度測定値の時刻歴データ用いて、鉄道橋梁１０の振動特性（固有周期、減衰、振動モードなど）を求めることが可能となり、鉄道橋梁１０の振動特性の変化を長期的にモニタリングすることにより損傷の有無を判定することができる。また、被評価対象位置６００において連続した比較的長時間の時刻歴データが得られるため、健全性判定部１０７は、長周期の鉄道橋梁１０を評価することができる。

（７）また、上記実施形態において、鉄道橋梁１０の橋桁１２を支持する橋脚に、当該橋脚における振動を検出する橋脚振動センサ部７０１を配置して、データ収集部１０５は、前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データとともに、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データを収集し、データ編成部１０６は、前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データに基づいて、被評価対象位置における振動の時刻歴データを生成し、前記健全性判定部１０７は、前記データ編成部により生成された被評価対象位置における振動の時刻歴データと、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、に基づいて、橋桁１２に損傷が発生しているか否かを判定できる。

（８）また、上記実施形態において、健全性判定部１０７は、伝達関数算出部１０８と固有周期検出部１０９と、を備える。伝達関数算出部１０８は、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、被評価対象位置６００における振動の時刻歴データとに基づいて、前記橋脚と被評価対象位置６００との間の伝達関数を算出する。固有周期検出部１０９は、前記伝達関数に基づいて輝堂橋梁１０の固有周期を検出する。このような健全性判定部１０７は、前記固有周期の経時的な変化を検出し、この検出結果に基づいて、鉄道橋梁１０の健全性を判定する。

（９）また、上記実施形態において、健全性判定部１０７は、以前に検出した輝堂橋梁１０の固有周期と、今回検出した輝堂橋梁１０の固有周期とを比較し、前記今回検出した輝堂橋梁１０の固有周期が、前記以前に検出した輝堂橋梁１０の固有周期に対して、前記橋桁に損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、当該橋桁に損傷が発生していると判定する。

（１０）また、上記実施形態において、移動体は、複数の車両で編成された列車であり、複数のセンサ部５００は、編成された列車の少なくとも一部の複数の車両に分散して搭載されるようにした。
このように、編成された列車の少なくとも一部の複数の車両にセンサ部５００を分散して配置することにより、全ての車両に搭載するまでもなく、長時間の時刻歴データを生成することができ、解析が容易になる。

（１１）また、上記実施形態において、複数のセンサ部５００は、複数の車両に対応付けて搭載されるようにした。
このようにセンサ部５００を分散して配置することにより、長時間の時刻歴データを生成することができ、解析が容易になる。

（１２）また、上記実施形態において、鉄道橋梁１０の橋桁１２の主桁方向の中央部に被評価対象位置を定めるようにしてもよい。
これにより、対となる橋脚（または橋台）によって支持される橋桁１２の場合の鉄道橋梁１０状態を判定することができる。

（１３）また、上記実施形態において、鉄道橋梁１０の支間又は径間の中央部に被評価対象位置を定めるようにしてもよい。
これにより、複数の橋脚によって支持される橋桁１２の場合においても、当該支間又は径間の範囲における鉄道橋梁１０状態を、支間又は径間ごとに判定することができる。

これにより、橋梁のモニタリングシステム１００において、データ編成部１０６は、各センサ部５００の加速度測定値の時刻歴データごとに、被評価対象位置６００を通過する際の前後の時間範囲Ｔの時刻歴データを抽出して、被評価対象位置６００における長時間の時刻歴データ生成することができる。

なお、上記の実施の形態において、橋梁のモニタリングシステム１００は、鉄道橋梁１０の健常性を判定するものとしたが、道路用の橋梁の健常性の判定に適用することができる。この場合、列車の鉄道車両２００に代えて、自動車などの移動体を用いる。例えば、自動車に複数のセンサ部５００を設ける方法として、車体が連結されたバスなどを用いてもよい。或いは、車間距離が一定になるように制御された複数の自動車を用いて、それぞれの自動車にセンサ部５００を設けるようにしてもよい。或いは、複数の自動車間の距離が一定でない場合であっても、自動車の位置、即ちセンサ部のそれぞれの位置がＧＰＳなどを用いて検出できれば、自動車の互いの位置を利用してデータを切り換えるタイミングを調整することができる。このように、橋梁のモニタリングシステム１００は、道路用の橋梁の健常性を判定することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の橋梁のモニタリングシステム１００及びモニタリング装置１０１は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０・・・鉄道橋梁、１１・・・橋脚、１２Ａ，１２Ｂ・・・橋桁、
２０・・・振動計測装置、１００・・・モニタリングシステム、
１０１・・・モニタリング装置、１０４・・・無線受信部、１０５・・・データ収集部、
１０６・・・データ編成部、１０７・・・健全性判定部、１０８・・・伝達関数算出部、
１０９・・・固有周期検出部、１１０・・・車両位置検出部、
１１１・・・表示情報生成部、１１５・・・データベース、
１１６・・・データ記憶部、１２１・・・表示部、
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０ｎ・・・鉄道車両、
２１０・・・振動計測装置、２１１・・・ＧＰＳ計測部（位置計測部）、
５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０ｎ・・・センサ部、
６０１，６０２，６０ｎ・・・被評価対象位置、７０１・・・橋脚振動センサ部７０１、
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６・・・時刻歴データ、
Ｄ１０・・・被評価対象位置６０１に対して生成された時刻歴データ、
Ｈ１，Ｈ２・・・伝達関数

Claims (15)

1. 橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を測定する複数のセンサ部と、
   橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データを生成するデータ編成部と、
   を備えることを特徴とする橋梁のモニタリングシステム。
2. 複数のセンサ部は、
   前記移動体の移動方向と直交する方向を含む前記予め定められた方向の振動を測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の橋梁のモニタリングシステム。
3. 複数のセンサ部は、
   上下方向の振動を測定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の橋梁のモニタリングシステム。
4. 前記所定の時間範囲は、前記センサ部の配置間隔と、前記移動体の移動速度と、に基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の橋梁のモニタリングシステム。
5. 前記移動体は、
   前記複数のセンサ部のそれぞれにより測定された振動の測定値の時刻歴データを、前記複数のセンサ部からそれぞれ収集するデータ収集部と、
   前記センサ部の位置を検出して、当該検出した位置に応じて前記センサ部の位置情報を出力する位置計測部と、
   を備え、
   前記データ収集部は、
   前記振動の測定値のデータとともに、前記センサ部の位置情報を収集し、
   前記データ編成部は、
   前記センサ部の位置情報に基づいて、
   前記被評価対象位置における振動の時刻歴データを生成する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の橋梁のモニタリングシステム。
6. 前記生成された被評価対象位置における振動の時刻歴データに基づいて、前記橋梁の健全性を判定する健全性判定部を
   備えることを特徴とする請求項5に記載の橋梁のモニタリングシステム。
7. 前記橋梁の橋桁を支持する橋脚に、当該橋脚における振動を検出する橋脚振動センサ部を配置して、
   前記データ収集部は、
   前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データとともに、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データを収集し、
   前記データ編成部は、
   前記移動体側のセンサ部で測定した振動の測定値の時刻歴データに基づいて、前記被評価対象位置における振動の時刻歴データを生成し、
   前記健全性判定部は、
   前記データ編成部により生成された前記被評価対象位置における振動の時刻歴データと、前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、に基づいて、前記橋桁に損傷が発生しているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の橋梁のモニタリングシステム。
8. 前記健全性判定部は、
   前記橋脚の振動の測定値の時刻歴データと、前記被評価対象位置における振動の時刻歴データとに基づいて、前記橋脚と前記被評価対象位置との間の伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
   前記伝達関数に基づいて前記橋梁の固有周期を検出する固有周期検出部と、
   を備え、
   前記固有周期の経時的な変化を検出し、この検出結果に基づいて、前記橋梁の健全性を判定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の橋梁のモニタリングシステム。
9. 前記健全性判定部は、
   以前に検出した橋梁の固有周期と、今回検出した橋梁の固有周期とを比較し、
   前記今回検出した橋梁の固有周期が、前記以前に検出した橋梁の固有周期に対して、前記橋桁に損傷が発生した場合に変化すると予め予測される変化量以上に変化している場合に、当該橋桁に損傷が発生していると判定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の橋梁のモニタリングシステム。
10. 前記移動体は、複数の車両で編成された列車であり、
    前記複数のセンサ部は、
    前記編成された列車の少なくとも一部の前記複数の車両に分散して搭載される
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の橋梁のモニタリングシステム。
11. 前記複数のセンサ部は、
    前記複数の車両に対応付けて搭載される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の橋梁のモニタリングシステム。
12. 前記橋梁の前記橋桁の主桁方向の中央部に前記被評価対象位置を定める
    ことを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の橋梁のモニタリングシステム。
13. 前記橋梁の支間又は径間の中央部に前記被評価対象位置を定める
    ことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の橋梁のモニタリングシステム。
14. 橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を複数のセンサ部が測定するステップと、
    橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データをデータ編成部が生成するステップと、
    を含むことを特徴とする橋梁のモニタリング方法。
15. 橋梁のモニタリングシステムのコンピュータに、
    橋梁の橋桁上を主桁方向に移動する移動体に、前記移動体の移動方向に距離を隔てて搭載され、前記搭載されたそれぞれの位置で、予め定められた方向の振動を複数のセンサ部に測定させるステップと、
    橋梁の主桁の延伸方向の特定の位置に、当該橋梁の評価対象の位置である被評価対象位置を定め、前記各センサ部により測定された時刻歴データのそれぞれから、前記センサ部が前記被評価対象位置を通過する時刻に係る所定の時間範囲の時刻歴データを抽出するとともに、前記抽出した時刻歴データを時系列に応じた順に繋ぎ合わせることにより前記被評価対象位置における振動の測定値の時刻歴データをデータ編成部が生成するステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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