JP2022047094A - Method and program for determining loosening of rail joint plate bolt and information processing system - Google Patents

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Abstract

To determine loosening of rail joint plate bolts by train running.SOLUTION: A method for determining loosening of rail joint plate bolts includes: (A) a step of acquiring vibration or acoustic data at rail normal joints through a vibration sensor that detects vibration of an axle box including bearings of the axle of the wheel of the train or an acoustic sensor installed on the train and detecting the sound from the rail; (B) a step of executing a noise removal process for the acquired vibration or acoustic data and a feature extraction process for extracting a predetermined type of feature amount that correlates with loosening of the joint plate bolts of the rail; and (C) a step of executing a process of determining whether or not the joint plate bolts of the rail are loose with respect to the extracted features of a predetermined type.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、レールの継目板ボルトの緩みを判別するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for determining looseness of rail seam plate bolts.

鉄道事業を実施するにあたって、鉄道の運行の安全性を確保するために、レールの保守は重要である。レールの保守の中でも、レールの普通継目部分は様々な負荷がかかり劣化しやすいため、レールの普通継目部分の状態把握は特に重要である。 In carrying out the railway business, it is important to maintain the rails in order to ensure the safety of railway operation. Even in the maintenance of rails, it is especially important to grasp the state of the ordinary joints of the rails because the ordinary joints of the rails are subject to various loads and are prone to deterioration.

現状、線路保守員がレールの普通継目部分に出向いて、継目板ボルトをテストハンマで 叩き、継目板ボルトの打音を線路保守員が耳で聴いて継目板ボルトの緩みの有無を判別 している。この打音による手法では、線路保守員各個人の主観で判別しているため、 線路保守員によって判別の基準が微妙に異なり精度上の問題がある。また、線路保守員がすべてのレールの普通継目の場所に出向き、打音検査をするため、移動を伴う作業時間およびコストが膨大であるという問題もある。なお、線路保守員の主観を排すために、自動判別器を導入することも考えられるが、線路保守員が全てのレールの普通継目の場所に出向くという手間は変わらない。 At present, the track maintenance staff goes to the normal seam part of the rail, hits the seam plate bolt with a test hammer, and the track maintenance staff listens to the tapping sound of the seam plate bolt to determine whether the seam plate bolt is loose or not. There is. In this method using tapping sound, since the discrimination is made by the subjectivity of each track maintenance staff, the criteria for discrimination are slightly different depending on the track maintenance staff, and there is a problem in accuracy. In addition, since the track maintenance staff goes to the place of the normal seam of all the rails and inspects the tapping sound, there is also a problem that the work time and cost involved in the movement are enormous. In order to eliminate the subjectivity of the track maintenance staff, it is conceivable to introduce an automatic discriminator, but the time and effort required for the track maintenance staff to go to the normal joints of all rails remains the same.

さらに、レールの普通継目の各々に、緩みを検出するためのセンサを設置して、遠隔で緩みを検出することも考えられるが、膨大な数のセンサを設置しなければならず、遠隔で検知するためのシステムにもコストが掛かり、現実的ではない。 Furthermore, it is conceivable to install a sensor for detecting looseness at each of the ordinary joints of the rail to detect looseness remotely, but a huge number of sensors must be installed and it is detected remotely. The system for doing this is also costly and impractical.

一方、走行する列車から継目板ボルトの緩みを判別できれば、線路保守員の作業時間及びコストを削減できるため、画像処理を行ったり、レーザ式変位計を利用した距離測定により、レールの締結ボルトの緩み等を検知する方法が知られている。しかしながら、これらの技術では、レールの継目板ボルトが対象となっているわけではない。 On the other hand, if the looseness of the seam plate bolts can be determined from the running train, the work time and cost of the track maintenance staff can be reduced. A method for detecting looseness or the like is known. However, these techniques do not cover rail seam plate bolts.

特開平5-247903号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-247903 特開平9-315304号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-315304

従って、本発明の目的は、一側面によれば、列車を走行させることで、レールの継目板ボルトの緩みを判別するための新規な技術を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is, according to one aspect, to provide a novel technique for determining looseness of a rail seam plate bolt by running a train.

本発明に係る、レールの継目板ボルトの緩みを判別する方法は、(A)列車が有する車輪の車軸の軸受を含む軸箱の振動を検出する振動センサ又は列車に設けられ且つレールからの音を検出する音響センサにより、レールの普通継目における振動又は音響データを取得するステップと、(B)取得された振動又は音響データに対して雑音除去処理及びレールの継目板ボルトの緩みと相関がある所定の種類の特徴量を抽出する特徴抽出処理を実行するステップと、(C)抽出された所定の種類の特徴量に対して、レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別する処理を実行するステップとを含む。 The method for determining the looseness of the joint plate bolt of the rail according to the present invention is provided in (A) a vibration sensor for detecting the vibration of the axle box including the bearing of the axle of the wheel of the train, or the sound from the rail. There is a correlation between the step of acquiring vibration or acoustic data at the normal joint of the rail by the acoustic sensor that detects, and (B) noise removal processing and loosening of the joint plate bolt of the rail for the acquired vibration or acoustic data. A step of executing a feature extraction process for extracting a predetermined type of feature amount and (C) a process of determining whether or not the rail joint plate bolt is loose with respect to the extracted predetermined type of feature amount are executed. Including steps.

一側面によれば、列車を走行させることでレールの継目板ボルトの緩みを判別できるようになる。 According to one side, it becomes possible to determine the looseness of the joint plate bolt of the rail by running the train.

図1は、レールの普通継目の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of ordinary joints of rails. 図2は、第1の実施の形態に係る振動センサの配置について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the vibration sensor according to the first embodiment. 図3は、第1の実施の形態に係る情報処理装置の概要を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of the information processing apparatus according to the first embodiment. 図4は、特徴抽出部の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the feature extraction unit. 図5は、実施の形態に係る処理フローを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a processing flow according to the embodiment. 図6は、第2の実施の形態に係る音響センサの配置について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the arrangement of the acoustic sensor according to the second embodiment. 図7は、第2の実施の形態に係る情報処理装置の概要を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an outline of the information processing apparatus according to the second embodiment.

[実施の形態1]
まず、図1にレールの普通継目の概要を示す。手前側のレール1001とレール1002とは、それらのレール腹部に継目板1003をあてて、継目板ボルト1004a乃至1004dにより、連結されている。なお、手前側のレール1001及び1002では外側のみが示されているが、内側についても継目板をあてて連結されている。奥側のレールについても同様である。このような継目板ボルトの緩みを、列車を走行させることで判別する。
[Embodiment 1]
First, FIG. 1 shows an outline of ordinary rail seams. The rail 1001 and the rail 1002 on the front side are connected by the seam plate bolts 1004a to 1004d with the seam plate 1003 applied to the abdomen of the rails. In the rails 1001 and 1002 on the front side, only the outside is shown, but the inside is also connected by applying a seam plate. The same applies to the rail on the back side. Such looseness of the seam plate bolt is determined by running the train.

図2(a)及び(b)を用いて、本実施の形態において用いる振動センサの配置について説明する。本実施の形態では、振動センサ101を、列車の車輪2005a及び2005bの車軸2003を台車枠2001に固定するために用いられる軸箱2004a及び2004bのいずれか(または両方)の内部又は外部に設置する。軸箱2004aは、ころ軸受20041で車軸2003を受け、バネ2002aで台車枠2001からつり下げられている。同様に、軸箱2004bは、バネ2002bで台車枠2001からつり下げられている。軸箱2004bの内部も、軸箱2004aの内部と同じである。 The arrangement of the vibration sensor used in this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). In this embodiment, the vibration sensor 101 is installed inside or outside either (or both) the axle boxes 2004a and 2004b used to fix the axles 2003 of the train wheels 2005a and 2005b to the bogie frame 2001. .. The axle box 2004a receives the axle 2003 by the roller bearing 20044 and is suspended from the bogie frame 2001 by the spring 2002a. Similarly, the axle box 2004b is suspended from the bogie frame 2001 by a spring 2002b. The inside of the axle box 2004b is the same as the inside of the axle box 2004a.

本実施の形態では、軸箱2004a又は2004bに振動センサ101を設けて、列車走行中の軸箱2004a又は2004bの左右振動を測定することで、列車の走行によって生ずる継目板1003の振動を間接的に測定できるようになり、その原因となる継目板ボルトの緩みを判別できるようにしたものである。なお、左右振動は、図2(a)における左右振動であり、列車の進行方向に対して横方向の振動である。なお、振動センサ101は、例えば加速度センサであるが、振動速度や変位を計測するようなセンサである場合もある。 In the present embodiment, a vibration sensor 101 is provided in the axle box 2004a or 2004b to measure the left-right vibration of the axle box 2004a or 2004b while the train is running, so that the vibration of the seam plate 1003 caused by the running of the train is indirectly measured. It has become possible to measure the looseness of the seam plate bolt, which is the cause of the measurement. The left-right vibration is the left-right vibration in FIG. 2A, and is a vibration in the lateral direction with respect to the traveling direction of the train. The vibration sensor 101 is, for example, an acceleration sensor, but may be a sensor that measures the vibration speed or displacement.

図3に、本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の構成例を示す。 FIG. 3 shows a configuration example of the information processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

情報処理装置100は、振動センサ101と、AD(Analog-to-Digital)変換部103と、第1データ格納部105と、雑音除去部107と、特徴抽出部109と、判別部111と、出力部113とを有する。 The information processing apparatus 100 includes a vibration sensor 101, an AD (Analog-to-Digital) conversion unit 103, a first data storage unit 105, a noise removal unit 107, a feature extraction unit 109, a discrimination unit 111, and an output. It has a part 113.

振動センサ101は、列車走行中に軸箱2004a又は2004bの左右振動を計測する。AD変換部103は、振動センサ101の測定振動信号をディジタル振動データに変換して、第1データ格納部105に格納する。雑音除去部107は、第1データ格納部105に格納された振動データのうちレールの各普通継目における振動データに対して雑音除去処理(例えば20Hz以下の成分の除去)を実行して、特徴抽出部109に出力する。特徴抽出部109は、レールの継目板ボルトの緩みと相関を有する特徴量を、雑音除去後の振動データから抽出し、判別部111に出力する。判別部111は、特徴抽出部109からの特徴量に基づき、レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別し、判別結果を出力部113に出力する。出力部113は、判別結果を記憶装置に格納したり、表示装置等の出力装置や他のコンピュータ等に出力する。 The vibration sensor 101 measures the left-right vibration of the axle box 2004a or 2004b while the train is running. The AD conversion unit 103 converts the measured vibration signal of the vibration sensor 101 into digital vibration data and stores it in the first data storage unit 105. The noise reduction unit 107 executes noise removal processing (for example, removal of components of 20 Hz or less) on the vibration data at each normal joint of the rail among the vibration data stored in the first data storage unit 105 to extract features. Output to unit 109. The feature extraction unit 109 extracts a feature amount having a correlation with the looseness of the joint plate bolt of the rail from the vibration data after noise removal, and outputs the feature amount to the discrimination unit 111. The discrimination unit 111 determines whether or not the joint plate bolt of the rail is loose based on the feature amount from the feature extraction unit 109, and outputs the discrimination result to the output unit 113. The output unit 113 stores the discrimination result in a storage device, outputs it to an output device such as a display device, or outputs it to another computer or the like.

なお、レールの継目板1003における振動データについては、例えば、レール長データベースに格納されている走行区間におけるレール長[m]の並びと走行速度[m/s]とからレールの普通継目の時間間隔[s]を算出することで、レールの普通継目の時間位置を推定し、全体の振動データからレールの普通継目における振動データ(例えば、レールの普通継目の時間位置から前後所定時間幅のデータ)を切り出す。なお、雑音除去を行った後に、レールの普通継目におけるデータを切り出すようにしても良い。 Regarding the vibration data of the rail seam plate 1003, for example, the time interval of the normal seam of the rail is obtained from the arrangement of the rail length [m] and the traveling speed [m / s] in the traveling section stored in the rail length database. By calculating [s], the time position of the normal seam of the rail is estimated, and the vibration data at the normal seam of the rail from the entire vibration data (for example, the data of the predetermined time width before and after the time position of the normal seam of the rail). Cut out. After removing noise, the data at the normal joint of the rail may be cut out.

実験から、非自明且つ新規な知見として、レールの継目板ボルトの緩みと相関を有する特徴量として、1)レールの普通継目における軸箱左右振動の最大振幅、2)20Hz以上1kHz以下の信号成分のエネルギ、3)1kHz以上2kHz以下の信号成分のエネルギが見いだされた。より具体的には、実験において、1)については、継目板ボルトの緩みとの相関係数が0.90、2)については、継目板ボルトの緩みとの相関係数が-0.86、3)については、継目板ボルトの緩みとの相関係数が0.93という結果が得られている。このような特徴量の少なくともいずれかを用いて継目板ボルトの緩みの有無を判別することができる。なお、レールの継目板ボルトの緩みと相関を有する他の特徴量(例えば相関係数が正の閾値以上又は負の閾値以下の特徴量)を見いだして、それを用いるようにしても良い。 From the experiment, as a non-trivial and new finding, as a feature quantity that correlates with the looseness of the joint plate bolt of the rail, 1) the maximum amplitude of the left-right vibration of the axle box at the normal joint of the rail, and 2) the signal component of 20 Hz or more and 1 kHz or less. Energy, 3) The energy of the signal component of 1 kHz or more and 2 kHz or less was found. More specifically, in the experiment, for 1), the correlation coefficient with the looseness of the seam plate bolt was 0.90, and for 2), the correlation coefficient with the looseness of the seam plate bolt was -0.86. Regarding 3), the result that the correlation coefficient with the looseness of the seam plate bolt is 0.93 is obtained. The presence or absence of looseness of the seam plate bolt can be determined by using at least one of such feature amounts. In addition, another feature amount having a correlation with the looseness of the joint plate bolt of the rail (for example, a feature amount having a correlation coefficient of more than or equal to a positive threshold value or less than or equal to a negative threshold value) may be found and used.

このような実験の結果から、特徴抽出部109は、例えば、図4に示すような構成を有する。すなわち、特徴抽出部109は、ピーク値検出部1091と、第1BPF(Band Pass Filter)部1092と、第2BPF部1093とを有する。ピーク値検出部1091は、雑音除去処理後の振動データの時間波形における最大振幅(即ちピーク値)を検出する。第1BPF部1092は、通過帯域が20Hz以上1kHz以下のバンドパスフィルタであって、この帯域における信号成分のエネルギを抽出する。また、第2BPF部1093は、通過帯域が1kHz以上2kHz以下のバンドパスフィルタであって、この帯域における信号成分のエネルギを抽出する。 From the results of such an experiment, the feature extraction unit 109 has, for example, a configuration as shown in FIG. That is, the feature extraction unit 109 has a peak value detection unit 1091, a first BPF (Band Pass Filter) unit 1092, and a second BPF unit 1093. The peak value detection unit 1091 detects the maximum amplitude (that is, the peak value) in the time waveform of the vibration data after the noise removal processing. The first BPF unit 1092 is a bandpass filter having a pass band of 20 Hz or more and 1 kHz or less, and extracts energy of a signal component in this band. Further, the second BPF unit 1093 is a bandpass filter having a pass band of 1 kHz or more and 2 kHz or less, and extracts energy of a signal component in this band.

また、判別部111は、このような特徴量の実測値と継目板ボルトの緩みの実際の有無とを用いて、例えば統計的線形判別分析の手法(例えばサポートベクトルマシン)やニューラネットなどによって予め機械学習された判別部である。 Further, the discriminant unit 111 uses the actually measured value of such a feature amount and the actual presence / absence of loosening of the seam plate bolt, for example, by using a method of statistical linear discriminant analysis (for example, a support vector machine) or a neuronet in advance. It is a machine-learned discriminant unit.

次に、情報処理装置100の処理内容を図5を用いて説明する。 Next, the processing content of the information processing apparatus 100 will be described with reference to FIG.

まず、振動センサ101は、列車走行中に軸箱2004aの左右振動(例えば左右方向の加速度)を測定し、AD変換部103が左右振動の信号をディジタルの振動データに変換して、第1データ格納部105に格納する(ステップS1)。 First, the vibration sensor 101 measures the left-right vibration (for example, acceleration in the left-right direction) of the axle box 2004a while the train is running, and the AD conversion unit 103 converts the left-right vibration signal into digital vibration data, and the first data. It is stored in the storage unit 105 (step S1).

次に、雑音除去部107は、第1データ格納部105に格納されている振動データのうちレールの各普通継目における振動データに対して、例えば20Hz以下の周波数成分を除去する雑音除去処理を実行する(ステップS3)。 Next, the noise removing unit 107 executes a noise removing process for removing, for example, a frequency component of 20 Hz or less with respect to the vibration data at each normal joint of the rail among the vibration data stored in the first data storage unit 105. (Step S3).

その後、特徴抽出部109は、雑音除去処理後の各振動データに対して特徴抽出処理を実行する(ステップS5)。具体的には、ピーク値検出部1091は、各振動データから最大振幅の値を抽出する。また、第1BPF部1092は、各振動データから20Hz以上1kHz以下の周波数帯域における信号成分のエネルギを抽出する。第2BPF部1093は、各振動データに対して1kHz以上2kHz以下の周波数帯域における信号成分のエネルギを抽出する。そして、各振動データについてのこれらの特徴量は、判別部111に出力される。 After that, the feature extraction unit 109 executes the feature extraction process for each vibration data after the noise removal process (step S5). Specifically, the peak value detection unit 1091 extracts the maximum amplitude value from each vibration data. Further, the first BPF unit 1092 extracts the energy of the signal component in the frequency band of 20 Hz or more and 1 kHz or less from each vibration data. The second BPF unit 1093 extracts the energy of the signal component in the frequency band of 1 kHz or more and 2 kHz or less for each vibration data. Then, these feature quantities for each vibration data are output to the discrimination unit 111.

そして、判別部111は、各振動データ(すなわちレールの各普通継目)について、特徴量に基づき継目板ボルトの緩みの有無についての判別処理を実行する(ステップS7)。 Then, the discriminating unit 111 executes a discriminating process as to whether or not the seam plate bolt is loose based on the feature amount for each vibration data (that is, each normal seam of the rail) (step S7).

そして、出力部113は、判別部111の判別結果を出力装置に出力する(ステップS9)。これにより、例えば、継目板ボルトの緩み有り又は無しを表す判別結果のシーケンスが得られる。なお、判別結果をデータ格納部に格納するようにしても良いし、他のコンピュータに送信するようにしても良い。 Then, the output unit 113 outputs the discrimination result of the discrimination unit 111 to the output device (step S9). As a result, for example, a sequence of discrimination results indicating whether or not the seam plate bolt is loose can be obtained. The determination result may be stored in the data storage unit or may be transmitted to another computer.

このような判別結果を見れば、列車の走行区間において継目板ボルトの緩みが発生しているレールの普通継目を特定できるようになる。よって、その場所にのみ線路保守員を派遣して継目板ボルトの締め直しを行えばよいので、保守コストを削減することができる。また、線路保守員の主観を排すことも可能である。さらに、列車の軸箱2004a(又は2004b若しくはその両方)に振動センサ101を設置して列車を走行させれば良いので、レールの各普通継目にセンサを設置して遠隔のシステムで判別するよりもシステムコストも削減できる。なお、振動センサ101が軸箱の左右振動を測定するような例を示したが、場合によっては、図2(a)における上下振動(列車の進行方向に対して上下振動)や、図2(a)における前後振動(列車の進行方向に平行な振動)、さらには特定の軸に沿った振動などがより継目板ボルトの緩みと相関が高い振動となる可能性もあり、それらを測定する場合もある。 Looking at such a determination result, it becomes possible to identify a normal joint of a rail in which a loosening of a seam plate bolt occurs in a traveling section of a train. Therefore, it is only necessary to dispatch a track maintenance worker to the place to retighten the seam plate bolts, so that the maintenance cost can be reduced. It is also possible to eliminate the subjectivity of track maintenance personnel. Furthermore, since the vibration sensor 101 may be installed in the axle box 2004a (or 2004b or both) of the train to run the train, it is not necessary to install a sensor at each normal joint of the rail and make a determination by a remote system. System costs can also be reduced. An example is shown in which the vibration sensor 101 measures the left-right vibration of the axle box, but in some cases, the vertical vibration (vertical vibration with respect to the traveling direction of the train) in FIG. 2 (a) and FIG. 2 ( In a), front-back vibration (vibration parallel to the traveling direction of the train), vibration along a specific axis, etc. may become vibrations that are more closely correlated with loosening of the seam plate bolts, and when measuring them. There is also.

[実施の形態2]
第1の実施の形態では、振動センサ101を用いる例を示したが、レールの継目板1003の振動を直接音響センサ(すなわちマイク)により音響信号として得るようにしても良い。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example in which the vibration sensor 101 is used is shown, but the vibration of the joint plate 1003 of the rail may be directly obtained as an acoustic signal by an acoustic sensor (that is, a microphone).

図6に示すように、例えば列車の床下の適切な箇所に、例えばレール方向(より具体的に内側のレール腹部の方向)に単一指向性を有する音響センサ151を設ける。そして、この音響センサ151により、レールの継目板1003の振動によって生ずる音響信号を収集する。 As shown in FIG. 6, for example, an acoustic sensor 151 having unidirectionality in the rail direction (more specifically, the direction of the inner rail abdomen) is provided at an appropriate position under the floor of the train. Then, the acoustic sensor 151 collects an acoustic signal generated by the vibration of the rail seam plate 1003.

本実施の形態に係る情報処理装置100bは、図7に示すような構成を有する。基本構成は、第1の実施の形態に係る情報処理装置100と同じであり、異なるのは振動センサ101の代わりに音響センサ151が採用されている点と、雑音除去部107の代わりに雑音除去部107bが採用されている点である。 The information processing apparatus 100b according to the present embodiment has a configuration as shown in FIG. 7. The basic configuration is the same as that of the information processing apparatus 100 according to the first embodiment, except that the acoustic sensor 151 is adopted instead of the vibration sensor 101 and the noise is removed instead of the noise removing unit 107. The point is that the portion 107b is adopted.

雑音除去部107bは、例えばカットオフ周波数400Hzのハイパスフィルタである。 The noise removing unit 107b is, for example, a high-pass filter having a cutoff frequency of 400 Hz.

なお、振動データから特徴抽出部109によって抽出すべき特徴量は、レールの継目板1003の振動を検出するという点で同じであるので、第1の実施の形態と類似の特徴量となる。実験から、ピーク値については、継目板ボルトの緩みとの相関係数が0.75となるので、ピーク値検出部1091はそのまま採用される。これ以外でも、継目板ボルトの緩みとの相関がある特徴量を採用することができる。例えば、雑音除去部107bが400Hzのハイパスフィルタであるので、周波数帯域に違いがあるが、第1BPF部1092及び第2BPF部1093を採用するようにしても良い。 Since the feature amount to be extracted from the vibration data by the feature extraction unit 109 is the same in that the vibration of the rail seam plate 1003 is detected, the feature amount is similar to that of the first embodiment. From the experiment, as for the peak value, the correlation coefficient with the looseness of the seam plate bolt is 0.75, so the peak value detection unit 1091 is adopted as it is. In addition to this, a feature amount that correlates with the looseness of the seam plate bolt can be adopted. For example, since the noise removing unit 107b is a 400 Hz high-pass filter, the frequency band may differ, but the first BPF unit 1092 and the second BPF unit 1093 may be adopted.

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図3、図4、図7の機能ブロック構成は一例であって、プログラムモジュール構成とは一致しない場合がある。図5等に示した処理フローについても、処理結果が同じであれば、並列実行したり順番を入れ替えたりしても良いステップが含まれる場合もある。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto. For example, the functional block configuration of FIGS. 3, 4, and 7 is an example and may not match the program module configuration. The processing flow shown in FIG. 5 and the like may also include steps that may be executed in parallel or the order may be changed as long as the processing results are the same.

また、情報処理装置100は、一台の装置として実施される場合もあれば、複数の装置として実施される場合もある。例えば、振動センサ101又は音響センサ151、AD変換部103及び第1データ格納部105を列車に搭載して、それ以外の構成要素については他の場所に配置するようにしても良い。このように情報処理装置100又は100bは、1又は複数の装置で実現される情報処理システムとして構築される場合もあり、1台の装置の場合を含めて情報処理システムと呼ぶ場合がある。 Further, the information processing device 100 may be implemented as one device or as a plurality of devices. For example, the vibration sensor 101 or the acoustic sensor 151, the AD conversion unit 103, and the first data storage unit 105 may be mounted on the train, and other components may be arranged in other places. As described above, the information processing device 100 or 100b may be constructed as an information processing system realized by one or a plurality of devices, and may be referred to as an information processing system including the case of one device.

なお、上で述べた情報処理装置100及び100bは、コンピュータ装置であって、メモリとCPU(Central Processing Unit)とハードディスク・ドライブ(HDD:Hard Disk Drive)と表示装置に接続される表示制御部とリムーバブル・ディスク用のドライブ装置と入力装置とネットワークに接続するための通信制御部とがバスで接続されている。オペレーティング・システム(OS:Operating System)及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、HDDに格納されており、CPUにより実行される際にはHDDからメモリに読み出される。CPUは、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部、通信制御部、ドライブ装置を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリに格納されるが、HDDに格納されるようにしてもよい。本発明の実施の形態では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ドライブ装置からHDDにインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部を経由して、HDDにインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたCPU、メモリなどのハードウエアとOS及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。 The information processing devices 100 and 100b described above are computer devices, and include a memory, a CPU (Central Processing Unit), a hard disk drive (HDD), and a display control unit connected to the display device. The drive device for the removable disk, the input device, and the communication control unit for connecting to the network are connected by a bus. The operating system (OS: Operating System) and the application program for performing the processing in this embodiment are stored in the HDD, and are read from the HDD to the memory when executed by the CPU. The CPU controls the display control unit, the communication control unit, and the drive device according to the processing contents of the application program to perform a predetermined operation. Further, the data in the process of being processed is mainly stored in the memory, but may be stored in the HDD. In the embodiment of the present invention, the application program for performing the above-described processing is stored in a computer-readable removable disk, distributed, and installed from the drive device to the HDD. It may be installed in the HDD via a network such as the Internet and a communication control unit. Such a computer device realizes various functions as described above by organically cooperating with the hardware such as the CPU and the memory described above and the program such as the OS and the application program.

以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。 The above-described embodiments of the present embodiment can be summarized as follows.

本実施の形態に係る、レールの継目板ボルトの緩みを判別する方法は、(A)列車が有する車輪の車軸の軸受を含む軸箱の振動を検出する振動センサ又は列車に設けられ且つレールからの音を検出する音響センサにより、レールの普通継目における振動又は音響データを取得するステップと、(B)取得された振動又は音響データに対して雑音除去処理及びレールの継目板ボルトの緩みと相関がある所定の種類の特徴量を抽出する特徴抽出処理を実行するステップと、(C)抽出された所定の種類の特徴量に対して、レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別する処理を実行するステップとを含む。 The method for determining the looseness of the joint plate bolt of the rail according to the present embodiment is provided in (A) a vibration sensor for detecting the vibration of the axle box including the bearing of the axle of the wheel of the train, or from the rail. The step of acquiring vibration or acoustic data at the normal joint of the rail by the acoustic sensor that detects the sound of (B) and the noise removal processing and loosening of the joint plate bolt of the rail for the acquired vibration or acoustic data. A step of executing a feature extraction process for extracting a certain type of feature amount, and (C) a process of determining whether or not the rail joint plate bolt is loose with respect to the extracted predetermined type of feature amount. Includes steps to perform.

このような振動センサ又は音響センサを採用して列車を走行させれば、上記のような特徴量を得ることができ、当該特徴量に基づき、継目板ボルトの緩みの有無を判別できるようになる。すなわち、線路保守委員の主観を排し、コスト削減も可能となる。 If the train is driven by adopting such a vibration sensor or an acoustic sensor, the above-mentioned feature amount can be obtained, and it becomes possible to determine whether or not the seam plate bolt is loose based on the feature amount. .. In other words, it is possible to eliminate the subjectivity of the track maintenance committee and reduce costs.

上で述べた所定の種類の特徴量は、雑音除去処理後の振動又は音響データの最大振幅と、所定周波数帯域の信号成分のエネルギとのうち少なくともいずれかである場合もある。このような特徴量の有効性は、本願発明者により非自明且つ新規に見いだされたものである。 The predetermined type of features described above may be at least one of the maximum amplitude of vibration or acoustic data after the denoising process and the energy of the signal component in the predetermined frequency band. The effectiveness of such features has been non-trivially and newly discovered by the inventor of the present application.

なお、上記所定周波数帯域の信号成分のエネルギが、20Hz以上1kHz以下の信号成分のエネルギと、1kHz以上2kHz以下の信号成分のエネルギとのうち少なくともいずれかを含むようにしても良い。このような特徴量の有効性も、本願発明者により非自明且つ新規に見いだされたものである。 The energy of the signal component in the predetermined frequency band may include at least one of the energy of the signal component of 20 Hz or more and 1 kHz or less and the energy of the signal component of 1 kHz or more and 2 kHz or less. The effectiveness of such features is also non-trivial and novelly discovered by the inventor of the present application.

なお、上記処理を実行するためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、光ディスク(CD-ROM、DVD-ROMなど)、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。 A program for executing the above processing can be created, and the program can be read by a computer such as a flexible disk, an optical disk (CD-ROM, DVD-ROM, etc.), a magneto-optical disk, a semiconductor memory, a hard disk, or the like. It is stored in a storage medium or storage device. The intermediate processing result is temporarily stored in a storage device such as a main memory.

100,100b 情報処理装置
101 振動センサ 103 AD変換部
105 第1データ格納部 107、107b 雑音除去部
109 特徴抽出部 111 出力部
151 音響センサ
100,100b Information processing device 101 Vibration sensor 103 AD conversion unit 105 First data storage unit 107, 107b Noise removal unit 109 Feature extraction unit 111 Output unit 151 Acoustic sensor

Claims (5)

列車が有する車輪の車軸の軸受を含む軸箱の振動を検出する振動センサ又は前記列車に設けられ且つレールからの音を検出する音響センサにより、レールの普通継目における振動又は音響データを取得するステップと、
取得された前記振動又は音響データに対して雑音除去処理及び前記レールの継目板ボルトの緩みと相関がある所定の種類の特徴量を抽出する特徴抽出処理を実行するステップと、
抽出された前記所定の種類の特徴量に対して、前記レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別する処理を実行するステップと、
を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
A step of acquiring vibration or acoustic data at a normal seam of a rail by a vibration sensor for detecting the vibration of a shaft box including a bearing of an axle of a wheel of a train or an acoustic sensor provided on the train and detecting a sound from a rail. When,
A step of executing a noise removal process for the acquired vibration or acoustic data and a feature extraction process for extracting a predetermined type of feature amount having a correlation with the looseness of the joint plate bolt of the rail.
A step of executing a process of determining whether or not the joint plate bolt of the rail is loose with respect to the extracted feature amount of the predetermined type, and
A program to make a computer execute.
前記所定の種類の特徴量は、
前記雑音除去処理後の振動又は音響データの最大振幅と、所定周波数帯域の信号成分のエネルギとのうち少なくともいずれかである
請求項1記載のプログラム。
The predetermined type of feature amount is
The program according to claim 1, wherein at least one of the maximum amplitude of the vibration or acoustic data after the noise removal processing and the energy of the signal component in a predetermined frequency band.
前記所定周波数帯域の信号成分のエネルギが、
20Hz以上1kHz以下の信号成分のエネルギと、1kHz以上2kHz以下の信号成分のエネルギとのうち少なくともいずれかを含む
請求項2記載のプログラム。
The energy of the signal component in the predetermined frequency band
The program according to claim 2, wherein the program includes at least one of the energy of a signal component of 20 Hz or more and 1 kHz or less and the energy of a signal component of 1 kHz or more and 2 kHz or less.
列車が有する車輪の車軸の軸受を含む軸箱の振動を検出する振動センサ又は前記列車に設けられ且つレールからの音を検出する音響センサにより、レールの普通継目における振動又は音響データを取得するステップと、
取得された前記振動又は音響データに対して雑音除去処理及び前記レールの継目板ボルトの緩みと相関がある所定の種類の特徴量を抽出する特徴抽出処理を実行するステップと、
抽出された前記所定の種類の特徴量に対して、前記レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別する処理を実行するステップと、
を含み、コンピュータにより実行される判別方法。
A step of acquiring vibration or acoustic data at a normal seam of a rail by a vibration sensor for detecting the vibration of a shaft box including a bearing of an axle of a wheel of a train or an acoustic sensor provided on the train and detecting a sound from a rail. When,
A step of executing a noise removal process for the acquired vibration or acoustic data and a feature extraction process for extracting a predetermined type of feature amount having a correlation with the looseness of the joint plate bolt of the rail.
A step of executing a process of determining whether or not the joint plate bolt of the rail is loose with respect to the extracted feature amount of the predetermined type, and
A determination method performed by a computer, including.
列車が有する車輪の車軸の軸受を含む軸箱の振動を検出する振動センサ又は前記列車に設けられ且つレールからの音を検出する音響センサにより、レールの普通継目における振動又は音響データを取得する手段と、
取得された前記振動又は音響データに対して雑音除去処理及び前記レールの継目板ボルトの緩みと相関がある所定の種類の特徴量を抽出する特徴抽出処理を実行する手段と、
抽出された前記所定の種類の特徴量に対して、前記レールの継目板ボルトの緩みの有無を判別する処理を実行する手段と、
を有する情報処理システム。
A means for acquiring vibration or acoustic data at a normal seam of a rail by a vibration sensor for detecting the vibration of a shaft box including a bearing of an axle of a wheel of a train or an acoustic sensor provided on the train and detecting a sound from a rail. When,
A means for performing noise removal processing on the acquired vibration or acoustic data and feature extraction processing for extracting a predetermined type of feature amount having a correlation with looseness of the joint plate bolt of the rail.
A means for executing a process of determining whether or not the joint plate bolt of the rail is loose with respect to the extracted feature amount of the predetermined type.
Information processing system with.
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