JP2022131020A - Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program - Google Patents

Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program Download PDF

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JP2022131020A JP2021029743A JP2021029743A JP2022131020A JP 2022131020 A JP2022131020 A JP 2022131020A JP 2021029743 A JP2021029743 A JP 2021029743A JP 2021029743 A JP2021029743 A JP 2021029743A JP 2022131020 A JP2022131020 A JP 2022131020A
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祥宏 小林
Sachihiro Kobayashi
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Abstract

To provide a measurement method that can generate measurement data with reduced drift noise without the need to prepare in advance information for reducing the drift noise.SOLUTION: A measurement method includes: a low-pass filter processing step of performing low-pass filter processing on object data to generate vibration component reduced data; a high-pass filter processing step of performing high-pass filter processing on the vibration component reduced data to generate drift noise reduced data; a correction data estimation step of estimating, on the basis of, the drift noise reduced data, correction data corresponding to a difference between data obtained by excluding drift noise from the vibration component reduced data and the drift noise reduced data; a vibration component data generation step of subtracting the vibration component reduced data from the object data to generate vibration component data; and a measurement data generation step of adding up the drift noise reduced data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.SELECTED DRAWING: Figure 31

Description

本発明は、計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラムに関する。 The present invention relates to a measuring method, a measuring device, a measuring system and a measuring program.

特許文献1には、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の変位の時系列のうち鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を記憶する静的成分記憶部と、測定対象の鉄道車両の通過に伴う測定対象の橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて当該桁の変位の時系列を検出する変位検出部と、変位検出部が検出した変位の時系列から、誤差を含み得る静的成分を除いた残りの成分である動的成分の時系列を抽出する動的成分抽出部と、静的成分記憶部から静的成分の時系列を取得する静的成分取得部と、動的成分抽出部が抽出した動的成分の時系列と、静的成分取得部が取得した静的成分の時系列とを合成する合成部と、を具備する変位取得装置が記載されている。 In Patent Document 1, a static component storage unit that stores a time series of a static component that is a component that does not depend on the motion of the railway vehicle in the time series of the displacement of the girder of the bridge due to the passage of the railway vehicle, and a measurement object A displacement detection unit that detects the time series of displacement of the girder based on at least one of the acceleration measurement value or velocity measurement value of the girder of the bridge to be measured due to the passage of the railway vehicle, and the displacement detected by the displacement detection unit A dynamic component extraction unit that extracts the time series of dynamic components, which are the components remaining after excluding static components that may contain errors, from the time series of , and obtains the time series of static components from the static component storage unit. and a synthesis unit for synthesizing the time series of the dynamic component extracted by the dynamic component extraction unit and the time series of the static component acquired by the static component acquisition unit. An acquisition device is described.

特許文献1に記載の変位取得装置によれば、検出した桁の変位の時系列から誤差を含み得る静的成分を除いて、記憶されている静的成分に置き換えることにより、誤差を除いた変位の時系列を得ることができる。 According to the displacement acquisition device described in Patent Document 1, static components that may contain errors are removed from the time series of detected displacements of the digits, and replaced with stored static components to obtain displacements without errors. can be obtained.

特開2009-237805号公報JP 2009-237805 A

しかしながら、特許文献1に記載の変位取得装置では、検出した桁の変位の時系列に含まれる静的成分と記憶されている静的成分との近似性が、得られた変位の時系列の精度に大きく影響するため、当該近似性の精度が十分でない場合、変位の時系列の精度が低下するおそれがある。また、特許文献1に記載の変位取得装置では、環境の変化等により、測定時点において変位の時系列に含まれる静的成分が変化している場合、当該静的成分と記憶されている静的成分との乖離を認識する手段がなく、変位の精度に問題があることを知ることができない。また、特許文献1に記載の変位取得装置では、鉄道車両の分類毎および橋梁の分類毎の静的成分のデータを記憶しなければならず、当該データの取得や更新が必要となるため、構成が複雑化し、低コスト化が難しい。したがって、静的成分データのような誤差を低減させるための情報をあらかじめ用意することなく誤差を低減させる手法が望まれる。 However, in the displacement acquisition device described in Patent Document 1, the similarity between the static component included in the time series of the detected displacement of the girder and the stored static component determines the accuracy of the time series of the obtained displacement. If the accuracy of the approximation is not sufficient, the accuracy of the displacement time series may decrease. Further, in the displacement acquisition device described in Patent Document 1, when the static component included in the time series of displacement at the time of measurement changes due to changes in the environment or the like, the static component and the stored static component There is no means for recognizing the deviation from the component, and it is impossible to know that there is a problem with the accuracy of the displacement. In addition, in the displacement acquisition device described in Patent Document 1, data of static components for each classification of railway vehicles and each classification of bridges must be stored, and it is necessary to acquire and update the data. becomes complicated, and cost reduction is difficult. Therefore, there is a demand for a method of reducing errors without preparing in advance information for reducing errors such as static component data.

本発明に係る計測方法の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む。
One aspect of the measuring method according to the present invention is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
and a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

本発明に係る計測方法の他の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データの第1ピーク及び第2ピークを算出し、前記第1ピーク以前の第1区間と、前記第1ピークと前記第2ピークとの間の第2区間と、前記第2ピーク以降の第3区間と、を特定する区間特定工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記第2区間において、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記第1区間を前記振動成分低減データとし、前記第2区間において、前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算し、前記第3区間を前記振動成分低減データとして、計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む。
Another aspect of the measuring method according to the present invention is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
Calculate the first peak and the second peak of the drift noise reduction data, the first section before the first peak, the second section between the first peak and the second peak, and the second peak a section identifying step of identifying a subsequent third section;
a correction data estimating step of estimating correction data corresponding to a difference between the data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data in the second section based on the drift noise reduction data; ,
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
Measurement is performed using the first section as the vibration component reduction data, the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data in the second section, and the third section as the vibration component reduction data. and a measurement data generating step for generating data.

本発明に係る計測装置の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理部と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理部と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定部と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成部と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成部と、を含む。
One aspect of the measuring device according to the present invention is
a low-pass filter processing unit that performs low-pass filtering on target data containing drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filter processing unit that performs high-pass filtering on the vibration component reduction data to generate drift noise reduction data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation unit for estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation unit that generates vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
a measurement data generation unit that adds the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

本発明に係る計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
観測点を観測する観測装置と、を備え、
前記対象データは、前記観測装置による観測データに基づくデータである。
One aspect of the measurement system according to the present invention is
An aspect of the measuring device;
and an observation device that observes the observation point,
The target data is data based on observation data by the observation device.

本発明に係る計測プログラムの一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、をコンピューターに実行させる。
One aspect of the measurement program according to the present invention is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
and a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

計測システムの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a measurement system. 図1の上部構造をA-A線で切断した断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the upper structure of FIG. 1 taken along line AA; 加速度センサーが検出する加速度の説明図。Explanatory drawing of the acceleration which an acceleration sensor detects. 周波数特性F{M(k)},F{M(k)},F{e(k)}の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between frequency characteristics F{M d (k)}, F{M(k)}, F{e(k)}; 周波数特性F{M(k)},F{M(k)},F{e(k)}の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between frequency characteristics F{M s (k)}, F{M(k)}, F{e(k)}; 周波数特性F{MV(k)}を示す図。The figure which shows the frequency characteristic F{MV(k)}. 周波数特性F{M(k)},F{fHP(M(k))},F{fLP(M(k))}の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between frequency characteristics F{M s (k)}, F{f HP (M s (k))}, and F {f LP (M s (k))}; 周波数特性F{M’(k)},F{fHP(M(k))},F{ALP(fHP(M(k)))}の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between frequency characteristics F{M s ′(k)}, F{f HP (M s (k))}, and F{A LP (f HP (M s (k)))}; 周波数特性F{M’(k)},F{M’(k)},F{M(k)}の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between frequency characteristics F{M d '(k)}, F{M s '(k)}, and F{M V (k)}; 単位パルス波形であるデータM(k)を示す図。The figure which shows the data Ms (k) which is a unit pulse waveform. データM(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を示す図。The figure which shows the data fLP ( Ms (k)) which processed the data Ms (k) with the low-pass filter. データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))を示す図。FIG. 4 is a diagram showing data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k); 対象データU(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of the object data U (k). 対象データU(k)のパワースペクトラム密度を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the power spectrum density of target data U(k); 変位データM(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of displacement data Ms (k). 変位データM(k)のパワースペクトラム密度を示す図。The figure which shows the power spectrum density of displacement data Ms (k). 振動成分データUOSC(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of vibration component data U OSC (k). 変位データMU(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of displacement data MU(k). 第1区間補正データMCC1(k)及び第3区間補正データMCC3(k)の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of first section correction data M CC1 (k) and third section correction data M CC3 (k); 第2区間第1補正データM1CC2(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of 2nd area 1st correction data M1 CC2 (k). 直線L(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of straight line LC (k). 第2区間第2補正データM2CC2(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of 2nd area 2nd correction|amendment data M2 CC2 (k). 第2区間補正データMCC2(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of 2nd area correction data M CC2 (k). 補正データMCC(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of correction data M CC (k). 変位データRU(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of displacement data RU(k). 計測データU’(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement data U' (k). 変位波形UO(k)及びドリフトノイズD(k)の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of displacement waveform UO(k) and drift noise D(k); 対象データU(k)の一例を示す図。The figure which shows an example of the object data U (k). 計測データU’(k)を示す図。The figure which shows the measurement data U' (k). 計測データU’(k)と変位波形UO(k)とを重ねて示す図。FIG. 4 is a diagram showing measurement data U′(k) and a displacement waveform UO(k) superimposed; 第1実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows an example of the procedure of the measuring method of 1st Embodiment. 第1実施形態における補正データ推定工程の手順の一例を示すフローチャート図。FIG. 4 is a flow chart diagram showing an example of the procedure of a correction data estimation process in the first embodiment; センサー、計測装置及び監視装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a sensor, a measuring device, and a monitoring device. 第2実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows an example of the procedure of the measuring method of 2nd Embodiment. 第2実施形態における補正データ推定工程の手順の一例を示すフローチャート図。FIG. 11 is a flow chart diagram showing an example of the procedure of a correction data estimation step in the second embodiment; 第2実施形態における計測装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the measuring device in 2nd Embodiment. 計測システムの他の構成例を示す図。The figure which shows the other structural example of a measurement system. 計測システムの他の構成例を示す図。The figure which shows the other structural example of a measurement system. 計測システムの他の構成例を示す図。The figure which shows the other structural example of a measurement system. 図39の上部構造をA-A線で切断した断面図。FIG. 40 is a cross-sectional view of the upper structure of FIG. 39 taken along line AA;

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.

1.第1実施形態
1-1.計測システムの構成
以下では、構造物が橋梁の上部構造であり、移動体が鉄道車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。
1. First Embodiment 1-1. Configuration of Measurement System A measurement system for realizing the measurement method of the present embodiment will be described below, taking as an example a case where the structure is a superstructure of a bridge and the moving object is a railroad vehicle.

図1は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る計測システム10は、計測装置1と、橋梁5の上部構造7に設けられる少なくとも1つのセンサー2と、を備えている。また、計測システム10は、監視装置3を備えていてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a measurement system according to this embodiment. As shown in FIG. 1 , a measurement system 10 according to this embodiment includes a measurement device 1 and at least one sensor 2 provided on a superstructure 7 of a bridge 5 . Moreover, the measurement system 10 may include a monitoring device 3 .

橋梁5は上部構造7と下部構造8からなる。図2は、上部構造7を図1のA-A線で切断した断面図である。図1及び図2に示すように、上部構造7は、床板F、主桁G、不図示の横桁等からなる橋床7aと、支承7bと、レール7cと、枕木7dと、バラスト7eと、を含む。また、図1に示すように、下部構造8は、橋脚8aと、橋台8bと、を含む。上部構造7は、隣り合う橋台8bと橋脚8a、隣り合う2つの橋台8b、又は、隣り合う2つの橋脚8aのいずれか1つに渡された構造である。上部構造7の両端部は、隣り合う橋台8bと橋脚8aの位置、隣り合う2つの橋台8bの位置、又は、隣り合う2つの橋脚8aの位置にある。 The bridge 5 consists of a superstructure 7 and a substructure 8 . FIG. 2 is a cross-sectional view of the upper structure 7 taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the superstructure 7 includes a floor plate F, a main girder G, a bridge floor 7a composed of cross girders (not shown), bearings 7b, rails 7c, sleepers 7d, and ballast 7e. ,including. Also, as shown in FIG. 1, the substructure 8 includes a bridge pier 8a and an abutment 8b. The superstructure 7 is a structure spanning any one of adjacent abutments 8b and piers 8a, two adjacent abutments 8b, or two adjacent piers 8a. Both ends of the superstructure 7 are located at adjacent abutments 8b and piers 8a, at two adjacent abutments 8b, or at two adjacent piers 8a.

計測装置1と各センサー2とは、例えば、不図示のケーブルで接続され、CAN等の通信ネットワークを介して通信を行う。CANは、Controller Area Networkの略である。あるいは、計測装置1と各センサー2とは、無線ネットワークを介して通信を行ってもよい。 The measuring device 1 and each sensor 2 are connected by, for example, a cable (not shown) and communicate via a communication network such as CAN. CAN is an abbreviation for Controller Area Network. Alternatively, the measuring device 1 and each sensor 2 may communicate via a wireless network.

例えば、各センサー2は、移動体である鉄道車両6の移動による上部構造7の変位を算出するためのデータを出力する。本実施形態では、各センサー2は加速度センサーであり、例えば、水晶加速度センサーであってもよいし、MEMS加速度センサーであってもよい。MEMSは、Micro Electro Mechanical Systemsの略である。 For example, each sensor 2 outputs data for calculating the displacement of the superstructure 7 due to the movement of the railway vehicle 6, which is a moving object. In this embodiment, each sensor 2 is an acceleration sensor, and may be, for example, a crystal acceleration sensor or a MEMS acceleration sensor. MEMS is an abbreviation for Micro Electro Mechanical Systems.

本実施形態では、各センサー2は上部構造7の長手方向の中央部、具体的には、主桁Gの長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー2は、上部構造7の変位を算出するための加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造7の中央部に限定されない。なお、各センサー2を上部構造7の床板Fに設けると、鉄道車両6の走行によって破壊するおそれがあり、また橋床7aの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図1及び図2の例では、各センサー2は上部構造7の主桁Gに設けられている。 In this embodiment, each sensor 2 is installed in the longitudinal central portion of the superstructure 7, specifically, in the longitudinal central portion of the main girder G. As shown in FIG. However, each sensor 2 only needs to be able to detect the acceleration for calculating the displacement of the upper structure 7 , and its installation position is not limited to the central portion of the upper structure 7 . If each sensor 2 is provided on the floor plate F of the superstructure 7, it may be destroyed by running of the railroad vehicle 6, and the measurement accuracy may be affected by local deformation of the bridge floor 7a. 1 and 2 each sensor 2 is provided on the main girder G of the superstructure 7 .

上部構造7の床板Fや主桁G等は、上部構造7を走行する鉄道車両6による荷重によって、垂直方向に撓む。各センサー2は、上部構造7を走行する鉄道車両6の荷重による床板Fや主桁Gの撓みの加速度を検出する。 The floor plate F, the main girder G, and the like of the superstructure 7 are vertically bent by the load of the railway vehicle 6 running on the superstructure 7 . Each sensor 2 detects the acceleration of bending of the floor plate F and the main girder G due to the load of the railway vehicle 6 running on the superstructure 7 .

計測装置1は、各センサー2から出力される加速度データに基づいて、鉄道車両6の走行による上部構造7の撓みの変位を算出する。計測装置1は、例えば、橋台8bに設置される。 Based on the acceleration data output from each sensor 2 , the measuring device 1 calculates the deflection displacement of the superstructure 7 due to the running of the railroad vehicle 6 . The measuring device 1 is installed, for example, on the abutment 8b.

計測装置1と監視装置3とは、例えば、携帯電話の無線ネットワーク及びインターネット等の通信ネットワーク4を介して、通信を行うことができる。計測装置1は、鉄道車両6の走行による上部構造7の変位の情報を監視装置3に送信する。監視装置3は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて鉄道車両6の監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。 The measuring device 1 and the monitoring device 3 can communicate with each other via a communication network 4 such as a mobile phone wireless network and the Internet. The measuring device 1 transmits to the monitoring device 3 information on the displacement of the superstructure 7 due to the running of the railroad vehicle 6 . The monitoring device 3 may store the information in a storage device (not shown), and perform processes such as monitoring the railcar 6 and determining abnormality of the upper structure 7 based on the information.

なお、本実施形態では、橋梁5は、鉄道橋であり、例えば、鋼橋や桁橋、RC橋等である。RCは、Reinforced-Concreteの略である。 In addition, in this embodiment, the bridge 5 is a railway bridge, and is, for example, a steel bridge, a girder bridge, an RC bridge, or the like. RC is an abbreviation for Reinforced-Concrete.

図2に示すように、本実施形態では、センサー2に対応付けて観測点Rが設定されている。図2の例では、観測点Rは、主桁Gに設けられたセンサー2の鉛直上方向にある上部構造7の表面の位置に設定されている。すなわち、センサー2は、観測点Rを観測する観測装置である。観測点Rを観測するセンサー2は、鉄道車両6の走行により観測点Rに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Rに近い位置に設けられることが望ましい。 As shown in FIG. 2, an observation point R is set in association with the sensor 2 in this embodiment. In the example of FIG. 2, the observation point R is set at a position on the surface of the superstructure 7 vertically above the sensor 2 provided on the main girder G. That is, the sensor 2 is an observation device that observes the observation point R. The sensor 2 that observes the observation point R may be provided at a position that can detect the acceleration generated at the observation point R due to the running of the railroad vehicle 6, but is preferably provided at a position close to the observation point R.

なお、センサー2の数及び設置位置は、図1及び図2に示した例には限定されず種々の変形実施が可能である。 The number and installation positions of the sensors 2 are not limited to the examples shown in FIGS. 1 and 2, and various modifications are possible.

計測装置1は、センサー2から出力される加速度データに基づいて、鉄道車両6が移動する上部構造7の面と交差する方向の加速度を取得する。鉄道車両6が移動する上部構造7の面は、鉄道車両6が移動する方向、すなわち上部構造7の長手方向であるX方向と、鉄道車両6が移動する方向と直交する方向、すなわち上部構造7の幅方向であるY方向とによって規定される。鉄道車両6の走行によって、観測点Rは、X方向及びY方向と直交する方向に撓むので、計測装置1は、撓みの加速度の大きさを正確に算出するために、X方向及びY方向と直交する方向、すなわち、床板Fの法線方向であるZ方向の加速度を取得するのが望ましい。 Based on the acceleration data output from the sensor 2, the measuring device 1 acquires the acceleration in the direction intersecting with the surface of the upper structure 7 on which the railway vehicle 6 moves. The plane of the superstructure 7 on which the railcar 6 moves is the direction in which the railcar 6 moves, i.e. the longitudinal direction of the superstructure 7, the X direction, and the direction perpendicular to the direction in which the railcar 6 moves, i.e. the superstructure 7 and the Y direction, which is the width direction of the . As the railroad vehicle 6 runs, the observation point R bends in the direction perpendicular to the X and Y directions. , that is, the acceleration in the Z direction, which is the normal direction of the floor plate F, is preferably obtained.

図3は、センサー2が検出する加速度を説明する図である。センサー2は、互いに直交する3軸の各軸方向に生じる加速度を検出する加速度センサーである。 FIG. 3 is a diagram illustrating acceleration detected by the sensor 2. FIG. The sensor 2 is an acceleration sensor that detects acceleration occurring in each of three axial directions orthogonal to each other.

鉄道車両6の走行による観測点Rの撓みの加速度を検出するために、センサー2は、3つの検出軸であるx軸、y軸、z軸のうち、1軸がX方向及びY方向と交差する方向となるように設置される。図1及び図2では、センサー2は、1軸がX方向及びY方向と交差する方向となるように設置される。観測点Rは、X方向及びY方向と直交する方向に撓むので、撓みの加速度を正確に検出するために、理想的には、センサー2は、1軸をX方向及びY方向と直交するZ方向、すなわち、床板Fの法線方向に合わせて設置される。 In order to detect the acceleration of the bending of the observation point R due to the running of the railroad vehicle 6, the sensor 2 has three detection axes, i.e., the x-axis, the y-axis, and the z-axis. It is installed so that it is in the direction of In FIGS. 1 and 2, the sensor 2 is installed such that one axis intersects the X direction and the Y direction. Since the observation point R bends in a direction perpendicular to the X and Y directions, ideally, the sensor 2 should have one axis perpendicular to the X and Y directions in order to accurately detect the acceleration of the bending. It is installed in accordance with the Z direction, that is, the normal direction of the floor board F.

ただし、センサー2を上部構造7に設置する場合、設置場所が傾いている場合もある。計測装置1は、センサー2の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、概ね法線方向に向いていることで誤差は小さく無視できる。また、計測装置1は、センサー2の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、x軸、y軸、z軸の加速度を合成した3軸合成加速度によって、センサー2の傾斜による検出誤差の補正を行うことができる。また、センサー2は、少なくとも鉛直方向にほぼ平行な方向に生ずる加速度、あるいは、床板Fの法線方向の加速度を検出する1軸加速度センサーであってもよい。 However, when the sensor 2 is installed on the upper structure 7, the installation location may be tilted. In the measurement device 1, even if one of the three detection axes of the sensor 2 is not installed in the normal direction of the floor plate F, the error is small and negligible because it is generally oriented in the normal direction. In addition, even if one of the three detection axes of the sensor 2 is not aligned with the normal direction of the floor plate F, the measuring device 1 can perform three-axis synthesis by synthesizing the acceleration of the x-axis, the y-axis, and the z-axis. Acceleration can be used to correct detection errors due to tilting of the sensor 2 . Moreover, the sensor 2 may be a uniaxial acceleration sensor that detects at least the acceleration generated in a direction substantially parallel to the vertical direction or the acceleration in the normal direction of the floor plate F.

以下では、まず、計測装置1が実行する本実施形態の計測方法の基本的な考え方について説明した後、その詳細について説明する。 Below, first, the basic concept of the measurement method of the present embodiment executed by the measurement apparatus 1 will be described, and then the details will be described.

1-2.計測方法の基本的な考え方
まず、センサー2から出力される加速度データに基づいて得られる、処理対象である対象データをM(k)とし、式(1)のように、対象データM(k)は、振動成分を含む有意な信号M(k)とドリフトノイズe(k)を含んでいるものとする。対象データM(k)に含まれるサンプル数をNとすると、kは0からN-1までの整数である。
1-2. Basic concept of the measurement method First, let M d (k) be the target data to be processed, which is obtained based on the acceleration data output from the sensor 2, and the target data M d ( k) contains a significant signal M(k) containing an oscillating component and drift noise e(k). Assuming that the number of samples included in the target data M d (k) is N, k is an integer from 0 to N−1.

Figure 2022131020000002
Figure 2022131020000002

ドリフトノイズe(k)は、主に、センサー2に入力された信号ではなく、0点誤差や、温度変化によるドリフト、感度の非線形によるドリフト等のセンサー2の内部で生成された誤差信号である。ドリフトノイズe(k)は、センサー2に入力される信号に比べて長周期の変動であり、低周波数域にエネルギー分布する。図4に、対象データM(k)の周波数特性F{M(k)}、信号M(k)の周波数特性F{M(k)}及びドリフトノイズe(k)の周波数特性F{e(k)}の関係を示す。 Drift noise e(k) is mainly not the signal input to the sensor 2, but an error signal generated inside the sensor 2 such as zero-point error, drift due to temperature change, drift due to nonlinear sensitivity. . The drift noise e(k) is a long-period variation compared to the signal input to the sensor 2, and its energy is distributed in the low frequency range. FIG. 4 shows the frequency characteristics F{M d (k)} of the target data M d (k), the frequency characteristics F{M(k)} of the signal M(k), and the frequency characteristics F{ e(k)}.

信号M(k)に含まれる振動成分は、例えば、橋梁5の固有振動によって生じる基本周波数の信号成分及びその高調波成分であり、一般にドリフトノイズe(k)よりも高い周波数域にエネルギー分布する。したがって、式(2)のように、対象データM(k)をローパスフィルター処理することにより、振動成分が低減されたデータM(k)が得られる。 The vibration components contained in the signal M(k) are, for example, the signal component of the fundamental frequency generated by the natural vibration of the bridge 5 and its harmonic components, and the energy is generally distributed in a frequency range higher than the drift noise e(k). . Therefore, by subjecting the target data M d (k) to low-pass filter processing as in Equation (2), data M s (k) with reduced vibration components can be obtained.

Figure 2022131020000003
Figure 2022131020000003

振動成分を低減させるためのローパスフィルター処理は、周波数特性F{M(k)}に基づいて算出される基本周波数に対応する周期で対象データM(k)を移動平均する処理であってもよいし、基本周波数以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理であってもよい。FIRは、Finite Impulse Responseの略である。図5に、対象データM(k)を移動平均処理して得られたデータM(k)の周波数特性F{M(k)}、信号M(k)の周波数特性F{M(k)}及びドリフトノイズe(k)の周波数特性F{e(k)}の関係を示す。 The low-pass filtering process for reducing the vibration component is a process of moving-averaging the target data M d (k) with a period corresponding to the fundamental frequency calculated based on the frequency characteristic F {M d (k)}. Alternatively, FIR filter processing that attenuates signal components with frequencies equal to or higher than the fundamental frequency may be used. FIR is an abbreviation for Finite Impulse Response. FIG. 5 shows the frequency characteristics F{M s (k)} of data M s (k) obtained by moving average processing of target data M d (k), and the frequency characteristics F {M ( k)} and the frequency characteristic F{e(k)} of the drift noise e(k).

また、式(3)のように、対象データM(k)からデータM(k)を減算することにより、振動成分を含むデータM(k)が得られる。図6に、振動成分を含むデータM(k)の周波数特性F{MV(k)}を示す。 Further, by subtracting the data M s (k) from the target data M d (k) as in Equation (3), the data M V (k) containing the vibration component is obtained. FIG. 6 shows the frequency characteristic F{MV(k)} of the data M V (k) containing the vibration component.

Figure 2022131020000004
Figure 2022131020000004

データM(k)をハイパスフィルター処理したデータをfHP(M(k))とし、データM(k)をローパスフィルター処理したデータをfLP(M(k))とすると、データM(k)、データfHP(M(k))及びデータfLP(M(k))の関係は、式(4)のようになる。 Let f HP (M s (k)) be the data obtained by subjecting the data M s (k) to high-pass filtering, and let f LP (M s (k)) be the data obtained by subjecting the data M s (k) to low-pass filtering. The relationship among M s (k), data f HP (M s (k)), and data f LP (M s (k)) is given by Equation (4).

Figure 2022131020000005
Figure 2022131020000005

また、データM(k)の周波数特性F{M(k)}、データfHP(M(k))の周波数特性F{fHP(M(k))}及びデータfLP(M(k))の周波数特性F{fLP(M(k))}の関係は、式(5)のようになる。図7に、周波数特性F{M(k)},F{fHP(M(k))},F{fLP(M(k))}の関係を示す。 Further, the frequency characteristic F {M s (k)} of the data M s (k), the frequency characteristic F {f HP (M s (k))} of the data f HP (M s (k)), and the data f LP ( The relationship of the frequency characteristic F{f LP (M s (k))} of M s (k)) is given by Equation (5). FIG. 7 shows the relationship between the frequency characteristics F{M s (k)}, F{f HP (M s (k))}, and F {f LP (M s (k))}.

Figure 2022131020000006
Figure 2022131020000006

ドリフトノイズe(k)は、オフセット誤差のように観測されるので、ドリフトノイズe(k)を除くためには低周波数域の信号を減衰させるハイパスフィルター処理が有効である。データM(k)をハイパスフィルター処理した時、低周波数域にエネルギー分布するドリフトノイズe(k)は十分に抑圧され、式(6)のように、ハイパスフィルター処理後のデータfHP(M(k))は、信号M(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))とほぼ等しくなると仮定する。 Since the drift noise e(k) is observed like an offset error, high-pass filtering for attenuating signals in the low frequency range is effective in removing the drift noise e(k). When the data M s (k) is subjected to high-pass filtering, the drift noise e(k) whose energy is distributed in the low frequency range is sufficiently suppressed, and the data f HP (M S (k)) is assumed to be approximately equal to the high-pass filtered data f HP (M(k)) of the signal M(k).

Figure 2022131020000007
Figure 2022131020000007

ハイパスフィルター処理によって信号M(k)の低周波数域の信号成分も失われるので、この信号成分を補うために、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))から、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定する。式(7)のように、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))は、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))から、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定したデータALP(fHP(M(k)))とほぼ等しいと仮定する。 Since the signal components in the low-frequency range of the signal M(k) are also lost by high-pass filtering, data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k) is used to compensate for these signal components. , the data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k) is estimated. As shown in equation (7), data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k) is data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k). , assume that the signal M(k) is approximately equal to the low-pass filtered data f LP (M(k)) and the estimated data A LP (f HP (M s (k))).

Figure 2022131020000008
Figure 2022131020000008

式(8)のように、データM(k)からドリフトノイズe(k)を除いたデータは、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))と信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))の和と等しいと仮定すると、式(6)、式(7)及び式(8)より、式(9)が得られる。 As shown in equation (8), data obtained by removing drift noise e(k) from data M s (k) is data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering data M s (k) and signal Assuming that M(k) is equal to the sum of the low-pass filtered data f LP (M(k)), equations (6), (7) and (8) yield equation (9).

Figure 2022131020000009
Figure 2022131020000009

Figure 2022131020000010
Figure 2022131020000010

式(9)より、データM’(k)の周波数特性F{M’(k)}、データfHP(M(k))の周波数特性F{fHP(M(k))}及びデータALP(fHP(M(k)))の周波数特性F{ALP(fHP(M(k)))}の関係は、式(10)のようになる。図8に、周波数特性F{M’(k)},F{fHP(M(k))},F{ALP(fHP(M(k)))}の関係を示す。 From the equation (9), the frequency characteristic F{M s '(k)} of the data M s '(k) and the frequency characteristic F{f HP (M s (k)) of the data f HP (M s (k)) } and the frequency characteristic F{A LP (f HP (M s (k)))} of the data A LP (f HP (M s (k))) is given by Equation (10). FIG. 8 shows the relationship between the frequency characteristics F{M s ′(k)}, F{f HP (M s (k))}, and F{A LP (f HP (M s (k)))}.

Figure 2022131020000011
Figure 2022131020000011

式(11)のように、式(9)によって得られるデータM’(k)と振動成分を含むデータM(k)とを加算することにより、信号M(s)に近似するデータM’(k)が得られる。図9に、周波数特性F{M’(k)},F{M’(k)},F{M(k)}の関係を示す。 As shown in Equation (11), data M d '(k) is obtained. FIG. 9 shows the relationship between the frequency characteristics F{M d ′(k)}, F{M s ′(k)} and F{M V (k)}.

Figure 2022131020000012
Figure 2022131020000012

データM(k)をハイパスフィルター処理することによって、ドリフトノイズe(k)が低減されたデータfHP(M(k))が得られるので、このデータfHP(M(k))から、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定し、データfHP(M(k))と当該推定したデータと振動成分を含むデータM(k)とを加算することで、ドリフトノイズe(k)が低減された信号M(k)を求めることができる。 By high-pass filtering the data M s (k), data f HP (M s (k)) with reduced drift noise e(k) is obtained, so that this data f HP (M s (k)) data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k) is estimated, and data f HP (M s (k)), the estimated data, and data M V (k ), a signal M(k) with reduced drift noise e(k) can be obtained.

以下では、データM(k)が変位データである場合を例に挙げて、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))から、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定する手順について説明する。 In the following, taking the case where the data M s (k) is displacement data as an example, the signal M(k) is obtained from the data f HP (M s (k)) obtained by subjecting the data M s (k) to high-pass filtering. A procedure for estimating the low-pass filtered data f LP (M(k)) will now be described.

まず、式(12)のように、データM(k)として、橋梁5の上部構造7における鉄道車両6の通過時のたわみ変位を単純化した単位パルス波形を想定する。式(12)において、kは0以上の各整数である。図10に、式(12)で表される単位パルス波形であるデータM(k)を示す。 First, as shown in Equation (12), a unit pulse waveform obtained by simplifying the deflection displacement of the superstructure 7 of the bridge 5 when the railway vehicle 6 passes is assumed as the data M s (k). In formula (12), k is each integer of 0 or more. FIG. 10 shows the data M s (k), which is the unit pulse waveform represented by Equation (12).

Figure 2022131020000013
Figure 2022131020000013

データM(k)、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))及びローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))の関係は、式(13)のようになると仮定する。 The relationship between the data M s (k), the data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k), and the data f LP (M s (k)) obtained by performing low-pass filtering on the data M s (k) is given by Equation (13). ).

Figure 2022131020000014
Figure 2022131020000014

例えば、ローパスフィルター処理が移動平均処理であるとすると、式(13)より、式(14)が得られる。この時、データkは移動平均の区間2p+1の中央に位置する。 For example, if the low-pass filter processing is moving average processing, Equation (14) is obtained from Equation (13). At this time, the data k is positioned at the center of the moving average section 2p+1.

Figure 2022131020000015
Figure 2022131020000015

式(14)において、pは1以上の整数であり、データM(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))に平坦部分を設けたいので、p<(k-k)/2とする。図11に、式(12)で表される単位パルス波形であるデータM(k)を移動平均によるローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を示す。また、図12に、式(12)で表される単位パルス波形であるデータM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))を示す。 In equation (14), p is an integer of 1 or more, and since it is desired to provide a flat portion in data f LP (M s (k)) obtained by performing low-pass filtering on data M s (k), p<(k a − k b )/2. FIG. 11 shows data f LP (M s (k)) obtained by low-pass filtering the data M s (k), which is the unit pulse waveform represented by Equation (12), using a moving average. FIG. 12 shows data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k), which is the unit pulse waveform represented by Equation (12).

図11と図12を用いて、単位パルス波形であるデータM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))とローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))とを比較する。 Using FIGS. 11 and 12, data f HP (M s (k)) obtained by performing high-pass filtering and data f LP (M s (k)) obtained by performing low-pass filtering on data M s (k), which is a unit pulse waveform. Compare with

図11に示すように、データM(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))のk-pからk+pまでの区間の傾きbは、式(15)によって計算される。 As shown in FIG. 11, the slope b of the section from k a −p to k a +p of the data f LP (M s (k)) obtained by low-pass filtering the data M s (k) is given by equation (15). Calculated.

Figure 2022131020000016
Figure 2022131020000016

また、データfLP(M(k))のk-pからk+pまでの区間の傾きは-bとなり、k+pからk-pまでの区間の振幅Bは-1となる。 Also, the slope of the section from k b −p to k b +p of the data f LP (M s (k)) is −b, and the amplitude B of the section from k a +p to k b −p is −1. .

一方、図12に示すように、データM(k)をハイパスフィルター処理したデータfHP(M(k))のk-pからkまでの区間の傾きaは、式(16)によって計算される。 On the other hand, as shown in FIG. 12, the gradient a of the interval from k a −p to k a of the data f HP (M s (k)) obtained by high-pass filtering the data M s (k) is given by equation (16) calculated by

Figure 2022131020000017
Figure 2022131020000017

また、データfHP(M(k))のkからk+pまでの区間の傾きは-aとなり、k=k-1の振幅Aは、式(17)によって計算される。 Also, the slope of the section from k b to k b +p of the data f HP (M s (k)) is −a, and the amplitude A at k=k a −1 is calculated by equation (17).

Figure 2022131020000018
Figure 2022131020000018

前出の式(12)を式(17)に代入し、振幅Aは、式(18)のように計算される。 Substituting equation (12) above into equation (17), the amplitude A is calculated as in equation (18).

Figure 2022131020000019
Figure 2022131020000019

式(18)より、pが十分大きいとすると、振幅Aは1/2となる。 From equation (18), if p is sufficiently large, the amplitude A becomes 1/2.

ここで、データM(k)として想定した式(12)で示される単位パルス波形は、ドリフトノイズe(k)を含まない。そのため、データM(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))は、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))と等しい。したがって、データfHP(M(k))とデータfLP(M(k))との比較は、データfHP(M(k))とデータfLP(M(k))との比較であり、データfHP(M(k))の傾きaと振幅Aを測定することで、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定することができる。 Here, the unit pulse waveform shown by Equation (12) assumed as data M s (k) does not contain drift noise e(k). Therefore, the data f LP (M s (k)) obtained by low-pass filtering the data M s (k) is equal to the data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k). Therefore, the comparison of the data f HP (M s (k)) and the data f LP (M s (k)) can be performed by comparing the data f HP (M s (k)) with the data f LP (M(k)). It is a comparison, and by measuring the slope a and the amplitude A of the data f HP (M s (k)), it is possible to estimate the data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k). can.

1-3.計測方法の詳細
実際には、橋梁5の上部構造7における鉄道車両6の通過時のたわみの変位データである対象データU(k)は、単位パルス波形とは異なる正方向又は負方向に凸の波形のデータを含むが、上記の対象データM(k)を対象データU(k)に置き換え、上記の推定方法に基づいて、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))を推定することができる。例えば、正方向又は負方向に凸の波形は、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形である。
1-3. Details of Measurement Method In practice, the target data U(k), which is the displacement data of the deflection of the superstructure 7 of the bridge 5 when the railroad vehicle 6 passes, is convex in the positive or negative direction, which is different from the unit pulse waveform. Data f LP ( M( k)) can be estimated. For example, a positively or negatively convex waveform is a rectangular waveform, a trapezoidal waveform, or a half-sine waveform.

まず、計測装置1は、式(19)のように、加速度センサーから出力される加速度データA(k)を積分して速度データV(k)を生成し、さらに、式(20)のように、速度データV(k)を積分して対象データU(k)を生成する。式(19)及び式(20)において、ΔTはデータの時間間隔である。図13に対象データU(k)の一例を示す。 First, the measuring device 1 generates velocity data V s (k) by integrating the acceleration data A s (k) output from the acceleration sensor as shown in Equation (19), and further, as shown in Equation (20). , the target data U(k) is generated by integrating the velocity data V s (k). In equations (19) and (20), ΔT is the data time interval. FIG. 13 shows an example of target data U(k).

Figure 2022131020000020
Figure 2022131020000020

Figure 2022131020000021
Figure 2022131020000021

次に、計測装置1は、対象データU(k)に含まれる基本周波数Fの振動成分及びその高調波を低減させるために、対象データU(k)をローパスフィルター処理した変位データM(k)を生成する。 Next, the measurement apparatus 1 performs displacement data M s ( k).

具体的には、まず、計測装置1は、対象データU(k)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを基本周波数Fとして算出する。図14に、図13の対象データU(k)を高速フーリエ変換処理して得られたパワースペクトラム密度を示す。図14の例では、基本周波数Fは約3Hzとして算出される。そして、計測装置1は、式(21)により、基本周波数Fから基本周期Tを算出し、式(22)のように、基本周期TをΔTで除してデータの時間分解能に調整した移動平均区間kmfを算出する。基本周期Tは、基本周波数Fに対応する周期であり、T>2ΔTである。 Specifically, first, the measuring device 1 performs fast Fourier transform processing on the target data U( k ) to calculate the power spectrum density, and calculates the peak of the power spectrum density as the fundamental frequency Ff. FIG. 14 shows the power spectrum density obtained by subjecting the target data U(k) of FIG. 13 to fast Fourier transform processing. In the example of FIG. 14, the fundamental frequency Ff is calculated as approximately 3 Hz. Then, the measuring apparatus 1 calculates the fundamental period T f from the fundamental frequency F f by Equation (21), and adjusts the time resolution of the data by dividing the fundamental period T f by ΔT as shown in Equation (22). Then, the moving average interval kmf is calculated. The fundamental period T f is the period corresponding to the fundamental frequency F f and T f >2ΔT.

Figure 2022131020000022
Figure 2022131020000022

Figure 2022131020000023
Figure 2022131020000023

そして、計測装置1は、ローパスフィルター処理として、式(23)により、基本周期Tで対象データU(k)を移動平均処理して、信号M(k)に含まれる振動成分を低減させた振動成分低減データとして変位データM(k)を生成する。この移動平均処理は、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数Fの信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので振動成分が効果的に低減された変位データM(k)が得られる。図15に、変位データM(k)の一例を示す。また、図16に、変位データM(k)のパワースペクトラム密度を示す。図15及び図16に示すように、対象データU(k)に含まれる振動成分がほとんど除かれた変位データM(k)が得られる。 Then, as the low-pass filter processing, the measuring device 1 performs moving average processing on the target data U(k) at the fundamental period T f according to Equation (23) to reduce the vibration component included in the signal M(k). Displacement data M s (k) is generated as vibration component reduction data. This moving average processing not only requires a small amount of calculation, but also provides displacement data M s ( k) is obtained. FIG. 15 shows an example of displacement data M s (k). Also, FIG. 16 shows the power spectrum density of the displacement data M s (k). As shown in FIGS. 15 and 16, the displacement data M s (k) are obtained from which most of the vibration components contained in the target data U(k) are removed.

Figure 2022131020000024
Figure 2022131020000024

なお、計測装置1は、ローパスフィルター処理として、対象データU(k)に対して基本周期T以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って変位データM(k)を生成してもよい。FIRは、Finite Impulse Responseの略である。このFIRフィルター処理は、移動平均処理よりも計算量が大きいが、基本周波数F以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができる。 Note that the measurement apparatus 1 generates displacement data M s (k) by performing FIR filtering for attenuating signal components having a frequency equal to or greater than the fundamental period T f of the target data U(k) as low-pass filtering. may FIR is an abbreviation for Finite Impulse Response. This FIR filter processing requires a larger amount of calculation than the moving average processing, but can attenuate all signal components of frequencies equal to or higher than the fundamental frequency Ff .

次に、計測装置1は、式(24)により、対象データU(k)から振動成分が低減された変位データM(k)を減算して、振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成する。図17に、振動成分データUOSC(k)の一例を示す。 Next, the measuring device 1 subtracts the displacement data M s (k) with the vibration component reduced from the target data U(k) according to the equation (24) to obtain the vibration component data U OSC (k) containing the vibration component. ). FIG. 17 shows an example of the vibration component data U OSC (k).

Figure 2022131020000025
Figure 2022131020000025

また、計測装置1は、式(25)のように、ドリフトノイズを低減させるために変位データM(k)をハイパスフィルター処理した変位データMU(k)を生成する。図18に、変位データMU(k)の一例を示す。 In addition, the measuring apparatus 1 generates displacement data MU(k) by high-pass filtering the displacement data M s (k) in order to reduce drift noise, as in Equation (25). FIG. 18 shows an example of the displacement data MU(k).

Figure 2022131020000026
Figure 2022131020000026

次に、計測装置1は、変位データMU(k)に基づいて、信号M(k)をローパスフィルター処理したデータfLP(M(k))、すなわち、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当する補正データMCC(k)を推定する。 Next, based on the displacement data MU(k), the measurement apparatus 1 converts data f LP (M(k)) obtained by low-pass filtering the signal M(k), that is, drift noise from the displacement data M s (k). Correction data M CC (k) corresponding to the difference between the data excluding the displacement data MU(k) and the displacement data MU(k) is estimated.

図18に示すように、本実施形態では、計測装置1は、変位データMU(k)に基づいて、第1区間T1、第2区間T2及び第3区間T3を特定し、補正データMCC(k)をこれら3つの区間に分けて生成する。計測装置1は、第1区間T1、第2区間T2及び第3区間T3を特定するために、変位データMU(k)の第1ピークp=(k,mu)及び第2ピークp=(k,mu)を算出する。図18に示すように、第1ピークpは、鉄道車両6が上部構造7に進入した時刻付近の先頭のピークであり、第2ピークpは、鉄道車両6が上部構造7から進出した時刻付近の最後尾のピークである。第1区間T1は、第1ピークp以前の区間、すなわちk≦kの区間である。第2区間T2は、第1ピークpと第2ピークpとの間の区間、すなわちk<k<kの区間である。第3区間T3は、第2ピークp以降の区間、すなわちk≦kの区間である。 As shown in FIG. 18, in the present embodiment, the measuring device 1 identifies the first section T1, the second section T2, and the third section T3 based on the displacement data MU(k), and corrects the correction data M CC ( k) is generated by dividing it into these three intervals. In order to specify the first section T1, the second section T2 and the third section T3, the measuring device 1 detects the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p 2 = (k 2 , mu 2 ). As shown in FIG. 18, the first peak p1 is the leading peak near the time when the railcar 6 entered the superstructure 7, and the second peak p2 is the peak when the railcar 6 entered from the superstructure 7. This is the last peak near the time. The first section T1 is a section before the first peak p1, that is, a section of k≦k1. A second section T2 is a section between the first peak p1 and the second peak p2, that is, a section of k1< k <k2. A third section T3 is a section after the second peak p2, that is, a section satisfying k 2 ≦k.

式(26)のように、補正データMCC(k)は、第1区間T1の補正データである第1区間補正データMCC1(k)と、第2区間T2の補正データである第2区間補正データMCC2(k)と、第3区間T3の補正データである第3区間補正データMCC3(k)との和として求められる。 As shown in equation (26), the correction data M CC (k) is composed of the first section correction data M CC1 (k), which is the correction data for the first section T1, and the second section correction data, which is the correction data for the second section T2. It is obtained as the sum of the correction data M CC2 (k) and the third section correction data M CC3 (k) which is the correction data for the third section T3.

Figure 2022131020000027
Figure 2022131020000027

第1区間補正データMCC1(k)は、変位データMU(k)の符号を反転したデータMU’(k)を用いて、式(27)によって求められる。同様に、第3区間補正データMCC3(k)は、変位データMU(k)の符号を反転したデータMU’(k)を用いて、式(28)によって求められる。図19に、第1区間補正データMCC1(k)及び第3区間補正データMCC3(k)の一例を示す。 The first section correction data M CC1 (k) is obtained by Equation (27) using data MU′(k) obtained by inverting the sign of displacement data MU(k). Similarly, the third section correction data M CC3 (k) is obtained by Equation (28) using data MU′(k) obtained by inverting the sign of displacement data MU(k). FIG. 19 shows an example of the first section correction data M CC1 (k) and the third section correction data M CC3 (k).

Figure 2022131020000028
Figure 2022131020000028

Figure 2022131020000029
Figure 2022131020000029

第2区間補正データMCC2(k)は以下のようにして求められる。まず、第2区間T2の所定の時刻以前であるk≦(k+k)/2の区間において、第1ピークp以前の変位データMU(k)を第1ピークp以降に逆順に並べ替えたデータは、MU(2k-k)である。また、第2区間T2の所定の時刻以降である(k+k)/2≦kの区間において、第2ピークp以降の変位データMU(k)を第2ピークp以前に逆順に並べ替えたデータはMU(2k-k)を生成する。ここでは、所定の時刻は、k=k+kに対応する時刻であるが、これ以外の時刻であってもよい。 The second section correction data M CC2 (k) is obtained as follows. First, in a section of k≦(k 1 +k 2 )/2 which is before a predetermined time in the second section T2, the displacement data MU(k) before the first peak p 1 are processed in reverse order from the first peak p 1 onwards. The permuted data are MU(2k 1 -k). Further, in the section of (k 1 +k 2 )/2≦k, which is after the predetermined time of the second section T2, the displacement data MU(k) after the second peak p2 are transferred in reverse order to before the second peak p2. The permuted data produces MU(2k 2 -k). Here, the predetermined time is the time corresponding to k=k 1 +k 2 , but it may be other time.

そして、式(29)により、データMU(2k-k)とデータMU(2k-k)とを用いて、第2区間第1補正データM1CC2(k)が求められる。図20に、第2区間第1補正データM1CC2(k)の一例を示す。 Then, using the data MU(2k 1 −k) and the data MU(2k 2 −k), the second section first correction data M1 CC2 (k) is obtained according to equation (29). FIG. 20 shows an example of the second section first correction data M1 CC2 (k).

Figure 2022131020000030
Figure 2022131020000030

第1ピークp=(k,mu)と第2ピークp2=(k,mu)とを通る直線L(k)は、式(30)によって求められる。図21に、直線L(k)の一例を示す。 A straight line L C (k) passing through the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p2=(k 2 , mu 2 ) is obtained by equation (30). FIG. 21 shows an example of the straight line L C (k).

Figure 2022131020000031
Figure 2022131020000031

式(31)により、直線L(k)に-2を乗算した直線データ-2L(k)を用いて、第2区間第2補正データM2CC2(k)が求められる。図22に、第2区間第2補正データM2CC2(k)の一例を示す。 The second section second correction data M2 CC2 (k) is obtained by using the straight line data −2L C (k) obtained by multiplying the straight line L C (k) by −2 according to the equation (31). FIG. 22 shows an example of the second section second correction data M2 CC2 (k).

Figure 2022131020000032
Figure 2022131020000032

式(32)のように、第2区間補正データMCC2(k)は、第2区間第1補正データM1CC2(k)と第2区間第2補正データM2CC2(k)との和として求められる。図23に、第2区間補正データMCC2(k)の一例を示す。 As shown in equation (32), the second section correction data M CC2 (k) is obtained as the sum of the second section first correction data M1 CC2 (k) and the second section second correction data M2 CC2 (k). be done. FIG. 23 shows an example of the second section correction data M CC2 (k).

Figure 2022131020000033
Figure 2022131020000033

補正データMCC(k)は、式(26)に、式(27)、式(28)及び式(32)を代入し、式(33)のように求められる。図24に、補正データMCC(k)の一例を示す。 Correction data M CC (k) is obtained by formula (33) by substituting formula (27), formula (28) and formula (32) into formula (26). FIG. 24 shows an example of correction data M CC (k).

Figure 2022131020000034
Figure 2022131020000034

そして、式(34)のように、変位データMU(k)と補正データMCC(k)とを加算して、振動成分及びドリフトノイズが低減された変位データRU(k)が得られる。 Then, as in equation (34), the displacement data MU(k) and the correction data M CC (k) are added to obtain the displacement data RU(k) with reduced vibration component and drift noise.

Figure 2022131020000035
Figure 2022131020000035

式(34)に、式(33)を代入し、式(35)が得られる。 By substituting equation (33) into equation (34), equation (35) is obtained.

Figure 2022131020000036
Figure 2022131020000036

式(35)は式(36)のように変形される。 Equation (35) is transformed into Equation (36).

Figure 2022131020000037
Figure 2022131020000037

式(36)より、変位データRU(k)は、第1区間T1であるk≦kの区間及び第2区間T2であるk≦kの区間において0であり、振動成分及びドリフトノイズが除かれた変位データRU(k)が得られる。図25に、変位データRU(k)の一例を示す。 From equation (36), the displacement data RU(k) is 0 in the first section T1 where k≦k1 and the second section T2 where k2≦k, and the vibration component and the drift noise are The removed displacement data RU(k) are obtained. FIG. 25 shows an example of displacement data RU(k).

そして、式(37)のように、変位データRU(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算して、ドリフトノイズが低減された変位データである計測データU’(k)が得られる。図26に、計測データU’(k)の一例を示す。 Then, as in equation (37), the displacement data RU(k) and the vibration component data U OSC (k) are added to obtain measurement data U′(k), which is displacement data with reduced drift noise. be done. FIG. 26 shows an example of measurement data U'(k).

Figure 2022131020000038
Figure 2022131020000038

式(37)に式(36)を代入し、式(38)が得られる。 Substituting equation (36) into equation (37) yields equation (38).

Figure 2022131020000039
Figure 2022131020000039

本実施形態の計測方法によるドリフトノイズの除去効果を確認するために、対象データU(k)として、式(39)のように、変位波形UO(k)にドリフトノイズD(k)を加算した波形を用いる。図27に、変位波形UO(k)及びドリフトノイズD(k)の一例を示す。また、図28に、対象データU(k)の一例を示す。 In order to confirm the effect of removing drift noise by the measurement method of the present embodiment, drift noise D(k) was added to the displacement waveform UO(k) as shown in Equation (39) as the target data U(k). Use waveforms. FIG. 27 shows an example of displacement waveform UO(k) and drift noise D(k). Also, FIG. 28 shows an example of the target data U(k).

Figure 2022131020000040
Figure 2022131020000040

対象データU(k)に対して、式(21)~式(38)によって得られる計測データU’(k)と変位波形UO(k)とを比較する。図29に、計測データU’(k)を示す。また、図30に、計測データU’(k)と変位波形UO(k)とを重ねて示す。図29及び図30に示すように、本実施形態の計測方法によって、ドリフトノイズが除去されて変位波形が復元された計測データU’(k)が得られることが確認できる。 For the object data U(k), the measurement data U'(k) obtained by equations (21) to (38) are compared with the displacement waveform UO(k). FIG. 29 shows the measurement data U'(k). Also, FIG. 30 shows the measurement data U'(k) and the displacement waveform UO(k) superimposed. As shown in FIGS. 29 and 30, it can be confirmed that the measurement data U′(k) in which the drift noise is removed and the displacement waveform is restored is obtained by the measurement method of the present embodiment.

1-4.計測方法の手順
図31は、橋梁5の上部構造7の変位を計測する第1実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。本実施形態では、計測装置1が図31に示す手順を実行する。
1-4. Procedure of Measurement Method FIG. 31 is a flow chart showing an example of the procedure of the measurement method according to the first embodiment for measuring the displacement of the superstructure 7 of the bridge 5 . In this embodiment, the measuring device 1 performs the procedure shown in FIG.

図31に示すように、まず、対象データ生成工程S1において、計測装置1は、観測データである加速度データA(k)を取得し、対象データU(k)を生成する。したがって、対象データU(k)は、観測装置であるセンサー2による観測データである加速度データA(k)に基づくデータである。具体的には、計測装置1は、前出の式(19)及び式(20)の計算を行って対象データU(k)を生成する。本実施形態では、処理対象である対象データU(k)は、構造物である上部構造7を移動する移動体である鉄道車両6による上部構造7の変位のデータであり、鉄道車両6が移動する上部構造7の面と交差する方向の加速度を2回積分したデータである。したがって、対象データU(k)は、正方向又は負方向に凸の波形、具体的には、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形のデータを含む。なお、矩形波形には、正確な矩形波形のみならず矩形波形に近似する波形も含まれる。同様に、台形波形には、正確な台形波形のみならず台形波形に近似する波形も含まれる。同様に、正弦半波波形には、正確な正弦半波波形のみならず正弦半波波形に近似する波形も含まれる。 As shown in FIG. 31, first, in a target data generation step S1, the measuring device 1 acquires acceleration data A s (k), which is observation data, and generates target data U(k). Therefore, the target data U(k) is data based on the acceleration data A s (k), which is observation data by the sensor 2, which is an observation device. Specifically, the measuring device 1 generates the target data U(k) by performing the calculations of the above equations (19) and (20). In the present embodiment, the target data U(k) to be processed is data on displacement of the superstructure 7 by the railroad vehicle 6, which is a moving object that moves the superstructure 7, which is a structure. This data is obtained by integrating twice the acceleration in the direction intersecting with the surface of the upper structure 7 . Therefore, the target data U(k) includes data of a convex waveform in the positive or negative direction, specifically rectangular waveform, trapezoidal waveform, or half-sine waveform. Rectangular waveforms include not only exact rectangular waveforms but also waveforms that approximate rectangular waveforms. Similarly, trapezoidal waveforms include waveforms that approximate trapezoidal waveforms as well as exact trapezoidal waveforms. Similarly, half-sine waveforms include exact half-sine waveforms as well as waveforms that approximate half-sine waveforms.

次に、ローパスフィルター処理工程S2において、計測装置1は、工程S1で生成したドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データU(k)をローパスフィルター処理して振動成分を低減させた振動成分低減データとしての変位データM(k)を生成する。例えば、計測装置1は、対象データU(k)を高速フーリエ変換処理して基本周波数Fを算出し、ローパスフィルター処理として、前出の式(23)のように、基本周波数Fに対応する基本周期Tで対象データU(k)を移動平均処理して変位データM(k)を生成してもよい。また、例えば、計測装置1は、対象データU(k)を高速フーリエ変換処理して基本周波数Fを算出し、ローパスフィルター処理として、対象データU(k)に対して基本周波数F以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って変位データM(k)を生成してもよい。 Next, in the low-pass filter processing step S2, the measuring device 1 performs low-pass filtering on the target data U(k) including the drift noise and the vibration component generated in the step S1, and converts the vibration component into reduced vibration component data. to generate displacement data M s (k) of . For example, the measurement device 1 performs fast Fourier transform processing on the target data U(k) to calculate the fundamental frequency F f , and performs low-pass filtering to correspond to the fundamental frequency F f as shown in the above equation (23). The displacement data M s (k) may be generated by performing moving average processing on the target data U(k) at the fundamental period T f . Further, for example, the measuring apparatus 1 performs fast Fourier transform processing on the target data U( k ) to calculate the fundamental frequency Ff, and performs low-pass filter processing on the target data U( k ) at frequencies equal to or higher than the fundamental frequency Ff. Displacement data M s (k) may be generated by FIR filtering that attenuates frequency signal components.

次に、ハイパスフィルター処理工程S3において、計測装置1は、前出の式(25)のように、工程S2で生成したドリフトノイズを含む変位データM(k)をハイパスフィルター処理してドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データとしての変位データMU(k)を生成する。変位データM(k)のハイパスフィルター処理は、前出の式(14)のように、変位データM(k)から、変位データM(k)をローパスフィルター処理したデータを減算する処理であってもよい。ローパスフィルター処理は、移動平均処理又はFIRフィルター処理であってもよい。すなわち、変位データM(k)のハイパスフィルター処理は、変位データM(k)から、変位データM(k)を移動平均処理又はFIRフィルター処理したデータを減算する処理であってもよい。 Next, in the high-pass filtering step S3, the measuring device 1 performs high-pass filtering on the displacement data M s (k) including the drift noise generated in the step S2 as in the above equation (25) to is generated as drift noise reduction data MU(k). The high-pass filtering process of the displacement data M s (k) is a process of subtracting data obtained by performing low-pass filtering of the displacement data M s (k) from the displacement data M s (k), as in the above equation (14). may be The low-pass filtering may be moving average or FIR filtering. That is, the high-pass filtering of the displacement data M s (k) may be a process of subtracting data obtained by subjecting the displacement data M s (k) to moving average processing or FIR filtering from the displacement data M s (k). .

次に、補正データ推定工程S4において、計測装置1は、工程S3で生成した変位データMU(k)に基づいて、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当する補正データMCC(k)を推定する。具体的には、計測装置1は、前出の式(26)~式(33)の計算を行って補正データMCC(k)を生成する。 Next, in the correction data estimating step S4, the measuring device 1 removes the drift noise from the displacement data M s (k) based on the displacement data MU(k) generated in the step S3 and the displacement data MU(k). ) to estimate the correction data M CC (k). Specifically, the measuring device 1 performs the calculations of the above-described formulas (26) to (33) to generate the correction data M CC (k).

また、振動成分データ生成工程S5において、計測装置1は、前出の式(24)のように、工程S1で生成した対象データU(k)から工程S2で生成した変位データM(k)を減算して振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成する。本実施形態では、対象データU(k)に含まれるドリフトノイズの周波数は、上部構造7の固有振動周波数の最小値よりも低い。上部構造7の固有振動周波数の最小値は、例えば、上部構造7の長手方向の1次の振動モードの周波数である。工程S2におけるローパスフィルター処理のカットオフ周波数及び工程S3におけるハイパスフィルター処理のカットオフ周波数を、上部構造7のドリフトノイズの周波数よりも高く、かつ、固有振動周波数の最小値よりも低く設定することにより、工程S5で生成される振動成分データUOSC(k)において、上部構造7の固有振動周波数の信号成分及びその高調波成分は低減されることなく、ドリフトノイズは低減される。例えば、ドリフトノイズの周波数は1Hz未満であり、ローパスフィルター処理のカットオフ周波数及びハイパスフィルター処理のカットオフ周波数が1Hz以上であってもよい。 Further, in the vibration component data generation step S5, the measuring device 1 converts the target data U(k) generated in step S1 to the displacement data M s (k) generated in step S2, as shown in Equation (24) above. is subtracted to generate the vibration component data U OSC (k) containing the vibration component. In this embodiment, the frequency of drift noise included in the target data U(k) is lower than the minimum value of the natural vibration frequency of the upper structure 7 . The minimum value of the natural vibration frequency of the upper structure 7 is, for example, the frequency of the primary vibration mode in the longitudinal direction of the upper structure 7 . By setting the cut-off frequency of the low-pass filtering process in step S2 and the cut-off frequency of the high-pass filtering process in step S3 higher than the drift noise frequency of the upper structure 7 and lower than the minimum value of the natural vibration frequency. , in the vibration component data U OSC (k) generated in step S5, drift noise is reduced without reducing the signal component of the natural vibration frequency of the upper structure 7 and its harmonic component. For example, the frequency of drift noise may be less than 1 Hz, and the cutoff frequency for low-pass filtering and the cutoff frequency for high-pass filtering may be 1 Hz or higher.

次に、計測データ生成工程S6において、計測装置1は、前出の式(34)及び式(37)のように、工程S3で生成した変位データMU(k)と工程S4で生成した補正データMCC(k)と工程S5で生成した振動成分データUOSC(k)とを加算して計測データU’(k)を生成する。 Next, in the measurement data generation step S6, the measuring device 1 generates the displacement data MU(k) generated in the step S3 and the correction data generated in the step S4 as shown in the above equations (34) and (37). M CC (k) and the vibration component data U OSC (k) generated in step S5 are added to generate measurement data U′(k).

次に、計測データ出力工程S7において、計測装置1は、工程S6で生成した計測データU’(k)を監視装置3に出力する。具体的には、計測装置1は、計測データU’(k)を、通信ネットワーク4を介して監視装置3に送信する。 Next, in a measurement data output step S<b>7 , the measurement device 1 outputs the measurement data U′(k) generated in step S<b>6 to the monitoring device 3 . Specifically, the measuring device 1 transmits the measurement data U′(k) to the monitoring device 3 via the communication network 4 .

そして、工程S8において、橋梁5の上部構造7の変位の計測を終了するまで、計測装置1は、工程S1~S7の処理を繰り返し行う。 Then, in step S8, the measuring device 1 repeats the processes of steps S1 to S7 until the measurement of the displacement of the superstructure 7 of the bridge 5 is completed.

図32は、図31の補正データ推定工程S4の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 32 is a flow chart showing an example of the correction data estimation step S4 of FIG.

図32に示すように、まず、区間特定工程S41において、計測装置1は、変位データMU(k)の第1ピークp=(k,mu)及び第2ピークp=(k,mu)を算出し、第1ピークp以前の第1区間T1と、第1ピークpと第2ピークpとの間の第2区間T2と、第2ピークp以降の第3区間T3と、を特定する。すなわち、第1区間T1はk≦kの区間であり、第2区間T2はk<k<kの区間であり、第3区間T3はk≦kの区間である。本実施形態では、第1ピークpは、鉄道車両6が上部構造7に進入した時刻付近の先頭のピークであり、第2ピークpは、鉄道車両6が上部構造7から進出した時刻付近の最後尾のピークである。 As shown in FIG. 32, first, in the section specifying step S41, the measuring device 1 sets the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p 2 =(k 2 ) of the displacement data MU(k). , mu 2 ), the first section T1 before the first peak p1, the second section T2 between the first peak p1 and the second peak p2, and the second section T2 after the second peak p2. 3 section T3 is specified. That is, the first section T1 is a section of k≦k1, the second section T2 is a section of k1< k <k2, and the third section T3 is a section of k2≦k. In this embodiment, the first peak p1 is the leading peak near the time when the railcar 6 enters the superstructure 7, and the second peak p2 is near the time when the railcar 6 leaves the superstructure 7. is the last peak of .

次に、第1区間補正データ生成工程S42において、計測装置1は、前出の式(27)のように、第1区間T1において、変位データMU(k)の符号を反転して第1区間補正データMCC1(k)を生成する。 Next, in the first section correction data generating step S42, the measuring device 1 inverts the sign of the displacement data MU(k) in the first section T1 to generate the first section Generate correction data M CC1 (k).

次に、第2区間補正データ生成工程S43において、計測装置1は、前出の式(32)のように、第2区間T2の所定の時刻以前において、第1ピークp以前の変位データMU(k)を第1ピークp以降に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、第1ピークpと第2ピークpとを通る直線L(k)に-2を乗算した直線データ-2L(k)を加算し、第2区間T2の所定の時刻以降において、第2ピークp以降の変位データMU(k)を第2ピークp以前に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、直線データ-2L(k)とを加算して、第2区間補正データMCC2(k)を生成する。 Next, in the second section correction data generation step S43, the measuring device 1 generates the displacement data MU -2 is added to the data MU (2k 1 −k) obtained by rearranging (k) in reverse order from the first peak p 1 onwards, and the straight line L C (k) passing through the first peak p 1 and the second peak p 2 Add the multiplied linear data −2L C (k), and rearrange the displacement data MU(k) after the second peak p 2 in reverse order to before the second peak p 2 after a predetermined time in the second section T2 The obtained data MU(2k 2 −k) and the straight line data −2L C (k) are added to generate the second section correction data M CC2 (k).

次に、第3区間補正データ生成工程S44において、計測装置1は、前出の式(28)のように、第3区間T3において、変位データMU(k)の符号を反転して第3区間補正データMCC3(k)を生成する。 Next, in the third section correction data generating step S44, the measuring device 1 inverts the sign of the displacement data MU(k) in the third section T3 to generate the third section Generate correction data M CC3 (k).

最後に、補正データ生成工程S45において、計測装置1は、前出の式(26)のように、工程S42で生成した第1区間補正データMCC1(k)と工程S43で生成した第2区間補正データMCC2(k)と工程S44で生成した第3区間補正データMCC3(k)とを加算して補正データMCC(k)を生成する。 Finally, in the correction data generation step S45, the measuring device 1 generates the first section correction data M CC1 (k) generated in step S42 and the second section The correction data M CC2 (k) and the third section correction data M CC3 (k) generated in step S44 are added to generate the correction data M CC (k).

1-5.観測装置、計測装置及び監視装置の構成
図33は、観測装置であるセンサー2、計測装置1及び監視装置3の構成例を示す図である。
1-5. Configurations of Observation Device, Measurement Device, and Monitoring Device FIG. 33 is a diagram showing a configuration example of the sensor 2, the measurement device 1, and the monitoring device 3, which are observation devices.

図33に示すように、センサー2は、通信部21と、加速度センサー22と、プロセッサー23と、記憶部24と、を備えている。 As shown in FIG. 33, the sensor 2 includes a communication section 21, an acceleration sensor 22, a processor 23, and a storage section 24.

記憶部24は、プロセッサー23が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部24は、プロセッサー23が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。 The storage unit 24 is a memory that stores various programs and data for the processor 23 to perform calculation processing and control processing. The storage unit 24 also stores programs, data, and the like for the processor 23 to implement predetermined application functions.

加速度センサー22は、3軸の各軸方向に生じる加速度を検出する。 The acceleration sensor 22 detects acceleration occurring in each of three axial directions.

プロセッサー23は、記憶部24に記憶された観測プログラム241を実行することにより、加速度センサー22を制御し、加速度センサー22が検出した加速度に基づいて観測データ242を生成し、生成した観測データ242を記憶部24に記憶させる。本実施形態では、観測データ242は、加速度データA(k)である。 The processor 23 executes an observation program 241 stored in the storage unit 24 to control the acceleration sensor 22, generate observation data 242 based on the acceleration detected by the acceleration sensor 22, and convert the generated observation data 242 into Store in the storage unit 24 . In this embodiment, the observation data 242 is acceleration data A s (k).

通信部21は、プロセッサー23の制御により、記憶部24に記憶されている観測データ242を計測装置1に送信する。 The communication unit 21 transmits observation data 242 stored in the storage unit 24 to the measuring device 1 under the control of the processor 23 .

図33に示すように、計測装置1は、第1通信部11と、第2通信部12と、プロセッサー13と、記憶部14と、を備えている。 As shown in FIG. 33, the measuring device 1 includes a first communication section 11, a second communication section 12, a processor 13, and a storage section .

第1通信部11は、センサー2から観測データ242を受信し、受信した観測データ242をプロセッサー13に出力する。前述の通り、観測データ242は、加速度データA(k)である。 The first communication unit 11 receives observation data 242 from the sensor 2 and outputs the received observation data 242 to the processor 13 . As described above, the observed data 242 is the acceleration data A s (k).

記憶部14は、プロセッサー13が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部14は、プロセッサー13が所定のアプリケーション機能を実現するための各種のプログラムやデータ等を記憶している。また、プロセッサー13が通信ネットワーク4を介して各種のプログラムやデータ等を受信して記憶部14に記憶させてもよい。 The storage unit 14 is a memory that stores programs, data, and the like for the processor 13 to perform calculation processing and control processing. The storage unit 14 also stores various programs, data, and the like for the processor 13 to implement predetermined application functions. Also, the processor 13 may receive various programs, data, etc. via the communication network 4 and store them in the storage unit 14 .

プロセッサー13は、第1通信部11が受信した観測データ242を取得し、観測データ142として記憶部14に記憶させる。そして、プロセッサー13は、記憶部14に記憶された観測データ142に基づいて計測データ143を生成し、生成した計測データ143を記憶部14に記憶させる。本実施形態では、計測データ143は、計測データU’(k)である。 The processor 13 acquires the observation data 242 received by the first communication unit 11 and stores it in the storage unit 14 as the observation data 142 . Then, the processor 13 generates measurement data 143 based on the observation data 142 stored in the storage unit 14 and causes the storage unit 14 to store the generated measurement data 143 . In this embodiment, the measurement data 143 is the measurement data U'(k).

本実施形態では、プロセッサー13は、記憶部14に記憶された計測プログラム141を実行することにより、対象データ生成部131、ローパスフィルター処理部132、ハイパスフィルター処理部133、補正データ推定部134、振動成分データ生成部135、計測データ生成部136及び計測データ出力部137として機能する。すなわち、プロセッサー13は、対象データ生成部131、ローパスフィルター処理部132、ハイパスフィルター処理部133、補正データ推定部134、振動成分データ生成部135、計測データ生成部136及び計測データ出力部137を含む。 In this embodiment, the processor 13 executes the measurement program 141 stored in the storage unit 14 to generate a target data generation unit 131, a low-pass filter processing unit 132, a high-pass filter processing unit 133, a correction data estimation unit 134, a vibration It functions as a component data generation unit 135 , a measurement data generation unit 136 and a measurement data output unit 137 . That is, the processor 13 includes a target data generation unit 131, a low-pass filter processing unit 132, a high-pass filter processing unit 133, a correction data estimation unit 134, a vibration component data generation unit 135, a measurement data generation unit 136, and a measurement data output unit 137. .

対象データ生成部131は、記憶部14に記憶されている観測データ142を読み出し、観測データ142である加速度データA(k)に基づいて、対象データU(k)を生成する。具体的には、対象データ生成部131は、前出の式(19)及び式(20)の計算を行って対象データU(k)を生成する。すなわち、対象データ生成部131は、図31における対象データ生成工程S1の処理を行う。 The target data generation unit 131 reads the observation data 142 stored in the storage unit 14 and generates target data U(k) based on the acceleration data A s (k) which is the observation data 142 . Specifically, the target data generation unit 131 generates the target data U(k) by performing the calculations of the aforementioned formulas (19) and (20). That is, the target data generation unit 131 performs the processing of the target data generation step S1 in FIG.

ローパスフィルター処理部132は、対象データ生成部131が生成したドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データU(k)をローパスフィルター処理して振動成分を低減させた振動成分低減データとしての変位データM(k)を生成する。すなわち、ローパスフィルター処理部132は、図31におけるローパスフィルター処理工程S2の処理を行う。 The low-pass filter processing unit 132 performs low-pass filter processing on the target data U(k) including the drift noise and the vibration component generated by the target data generation unit 131 to reduce the vibration component. (k) is generated. That is, the low-pass filter processing unit 132 performs the low-pass filter processing step S2 in FIG.

ハイパスフィルター処理部133は、前出の式(25)のように、ローパスフィルター処理部132が生成した変位データM(k)をハイパスフィルター処理してドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データとしての変位データMU(k)を生成する。すなわち、ハイパスフィルター処理部133は、図31におけるハイパスフィルター処理工程S3の処理を行う。 The high-pass filter processing unit 133 performs high-pass filter processing on the displacement data M s (k) generated by the low-pass filter processing unit 132 to reduce the drift noise as shown in the above equation (25). to generate displacement data MU(k). That is, the high-pass filter processing unit 133 performs the processing of the high-pass filter processing step S3 in FIG.

補正データ推定部134は、ハイパスフィルター処理部133が生成した変位データMU(k)に基づいて、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当する補正データMCC(k)を生成する。補正データ推定部134は、前出の式(26)~式(33)の計算を行って補正データMCC(k)を生成する。 Based on the displacement data MU(k) generated by the high-pass filter processing unit 133, the correction data estimation unit 134 calculates the difference between the displacement data M s (k) from which drift noise has been removed and the displacement data MU(k). Generate corresponding correction data M CC (k). Correction data estimating section 134 performs the calculations of formulas (26) to (33) above to generate correction data M CC (k).

具体的には、まず、補正データ推定部134は、変位データMU(k)の第1ピークp=(k,mu)及び第2ピークp=(k,mu)を算出し、第1ピークp以前の第1区間T1と、第1ピークpと第2ピークpとの間の第2区間T2と、第2ピークp以降の第3区間T3と、を特定する。すなわち、補正データ推定部134は、図32における区間特定工程S41の処理を行う。 Specifically, first, the correction data estimation unit 134 calculates the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p 2 =(k 2 , mu 2 ) of the displacement data MU(k). and the first section T1 before the first peak p1, the second section T2 between the first peak p1 and the second peak p2, and the third section T3 after the second peak p2. Identify. That is, the correction data estimating unit 134 performs the processing of the section identifying step S41 in FIG.

次に、補正データ推定部134は、前出の式(27)のように、第1区間T1において、変位データMU(k)の符号を反転して第1区間補正データMCC1(k)を生成する。すなわち、補正データ推定部134は、図32における第1区間補正データ生成工程S42の処理を行う。 Next, the correction data estimator 134 inverts the sign of the displacement data MU(k) in the first section T1 to obtain the first section correction data M CC1 (k) as in the above equation (27). Generate. That is, the correction data estimation unit 134 performs the process of the first section correction data generation step S42 in FIG.

次に、補正データ推定部134は、前出の式(32)のように、第2区間T2の所定の時刻以前において、第1ピークp以前の変位データMU(k)を第1ピークp以降に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、第1ピークpと第2ピークpとを通る直線L(k)に-2を乗算した直線データ-2L(k)を加算し、第2区間T2の所定の時刻以降において、第2ピークp以降の変位データMU(k)を第2ピークp以前に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、直線データ-2L(k)とを加算して、第2区間補正データMCC2(k)を生成する。すなわち、補正データ推定部134は、図32における第2区間補正データ生成工程S43の処理を行う。 Next, the correction data estimator 134 converts the displacement data MU(k) before the first peak p1 to the first peak p before a predetermined time in the second section T2, as in the above equation (32). Linear data −2L C ( _ k) is added, and after the predetermined time in the second interval T2, the displacement data MU(k) after the second peak p2 are rearranged in reverse order to before the second peak p2 Data MU(2k 2 −k ) and the straight line data −2L C (k) to generate the second section correction data M CC2 (k). That is, the correction data estimation unit 134 performs the process of the second section correction data generation step S43 in FIG.

次に、補正データ推定部134は、前出の式(28)のように、第3区間T3において、変位データMU(k)の符号を反転して第3区間補正データMCC3(k)を生成する。すなわち、補正データ推定部134は、図32における第3区間補正データ生成工程S44の処理を行う。 Next, the correction data estimator 134 inverts the sign of the displacement data MU(k) in the third section T3 to obtain the third section correction data M CC3 (k) as in the above equation (28). Generate. That is, the correction data estimation unit 134 performs the process of the third segment correction data generation step S44 in FIG.

最後に、補正データ推定部134は、前出の式(26)のように、第1区間補正データMCC1(k)と第2区間補正データMCC2(k)と第3区間補正データMCC3(k)とを加算して補正データMCC(k)を生成する。すなわち、補正データ推定部134は、図32における補正データ生成工程S45の処理を行う。 Finally, the correction data estimating unit 134 calculates the first section correction data M CC1 (k), the second section correction data M CC2 (k), and the third section correction data M CC3 as shown in Equation (26) above. (k) to generate correction data M CC (k). That is, the correction data estimator 134 performs the correction data generation step S45 in FIG.

このように、補正データ推定部134は、図31における補正データ推定工程S4の処理、具体的には、図32における工程S41~S45の処理を行う。 In this manner, the correction data estimating section 134 performs the processing of the correction data estimating step S4 in FIG. 31, specifically, the processing of steps S41 to S45 in FIG.

振動成分データ生成部135は、前出の式(24)のように、対象データ生成部131が生成した対象データU(k)からローパスフィルター処理部132が生成した変位データM(k)を減算して振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成する。すなわち、振動成分データ生成部135は、図31における振動成分データ生成工程S5の処理を行う。 The vibration component data generator 135 converts the displacement data M s (k) generated by the low-pass filter processor 132 from the target data U(k) generated by the target data generator 131 to the displacement data M s (k) generated by the target data generator 131, as shown in Equation (24) above. Vibration component data U OSC (k) containing the vibration component is generated by subtraction. That is, the vibration component data generation unit 135 performs the vibration component data generation step S5 in FIG. 31 .

計測データ生成部136は、前出の式(34)及び式(37)のように、ハイパスフィルター処理部133が生成した変位データMU(k)と補正データ推定部134が生成した補正データMCC(k)と振動成分データ生成部135が生成した振動成分データUOSC(k)とを加算して計測データU’(k)を生成する。すなわち、計測データ生成部136は、図31における計測データ生成工程S6の処理を行う。計測データ生成部136が生成した計測データU’は、計測データ143として記憶部14に記憶される。 The measurement data generation unit 136 extracts the displacement data MU(k) generated by the high-pass filter processing unit 133 and the correction data M CC (k) and the vibration component data U OSC (k) generated by the vibration component data generation unit 135 are added to generate measurement data U′(k). That is, the measurement data generation unit 136 performs the measurement data generation step S6 in FIG. 31 . The measurement data U′ generated by the measurement data generation unit 136 is stored in the storage unit 14 as the measurement data 143 .

計測データ出力部137は、記憶部14に記憶されている計測データ143を読み出し、計測データ143を監視装置3に出力する。そして、第2通信部12は、計測データ出力部137の制御により、記憶部14に記憶されている計測データ143を、通信ネットワーク4を介して、監視装置3に送信する。すなわち、計測データ出力部137は、図31における計測データ出力工程S7の処理を行う。 The measurement data output unit 137 reads the measurement data 143 stored in the storage unit 14 and outputs the measurement data 143 to the monitoring device 3 . Then, the second communication unit 12 transmits the measurement data 143 stored in the storage unit 14 to the monitoring device 3 via the communication network 4 under the control of the measurement data output unit 137 . That is, the measurement data output unit 137 performs the measurement data output step S7 in FIG.

このように、計測プログラム141は、図31に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置1に実行させるプログラムである。 Thus, the measurement program 141 is a program that causes the measurement device 1, which is a computer, to execute each procedure of the flowchart shown in FIG.

図33に示すように、監視装置3は、通信部31と、プロセッサー32と、表示部33と、操作部34と、記憶部35と、を備えている。 As shown in FIG. 33 , the monitoring device 3 includes a communication section 31 , a processor 32 , a display section 33 , an operation section 34 and a storage section 35 .

通信部31は、計測装置1から計測データ143を受信し、受信した計測データ143をプロセッサー32に出力する。前述の通り、計測データ143は、計測データU’(k)である。 The communication unit 31 receives measurement data 143 from the measurement device 1 and outputs the received measurement data 143 to the processor 32 . As described above, the measurement data 143 is the measurement data U'(k).

表示部33は、プロセッサー32の制御により、各種の情報を表示させる。表示部33は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであってもよい。ELは、Electro Luminescenceの略である。 The display unit 33 displays various information under the control of the processor 32 . The display unit 33 may be, for example, a liquid crystal display or an organic EL display. EL is an abbreviation for Electro Luminescence.

操作部34は、ユーザーによる操作に対応する操作データをプロセッサー32に出力する。操作部34は、例えば、マウス、キーボード、マイクロフォン等の入力装置であってもよい。 The operation unit 34 outputs operation data corresponding to user's operation to the processor 32 . The operation unit 34 may be, for example, an input device such as a mouse, keyboard, or microphone.

記憶部35は、プロセッサー32が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部35は、プロセッサー32が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。 The storage unit 35 is a memory that stores various programs, data, and the like for the processor 32 to perform calculation processing and control processing. The storage unit 35 also stores programs, data, and the like for the processor 32 to implement predetermined application functions.

プロセッサー32は、通信部31が受信した計測データ143を取得し、取得した計測データ143に基づいて上部構造7の変位の経時的な変化を評価して評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部33に表示させる。 The processor 32 acquires the measurement data 143 received by the communication unit 31, evaluates the temporal change in the displacement of the superstructure 7 based on the acquired measurement data 143, generates evaluation information, and uses the generated evaluation information. Displayed on the display unit 33 .

本実施形態では、プロセッサー32は、記憶部35に記憶された監視プログラム351を実行することにより、計測データ取得部321及び監視部322として機能する。すなわち、プロセッサー32は、計測データ取得部321及び監視部322を含む。 In this embodiment, the processor 32 functions as a measurement data acquisition section 321 and a monitoring section 322 by executing a monitoring program 351 stored in the storage section 35 . That is, the processor 32 includes a measurement data acquisition section 321 and a monitoring section 322 .

計測データ取得部321は、通信部31が受信した計測データ143を取得し、取得した計測データ143を記憶部35に記憶される計測データ列352に追加する。 The measurement data acquisition unit 321 acquires the measurement data 143 received by the communication unit 31 and adds the acquired measurement data 143 to the measurement data string 352 stored in the storage unit 35 .

監視部322は、記憶部35に記憶される計測データ列352に基づいて、統計的に上部構造7の変位の経時的な変化を評価する。そして、監視部322は、評価結果を示す評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部33に表示させる。ユーザーは、表示部33に表示される評価情報に基づいて、上部構造7の状態を監視することができる。 The monitoring unit 322 statistically evaluates temporal changes in displacement of the superstructure 7 based on the measurement data string 352 stored in the storage unit 35 . Then, the monitoring unit 322 generates evaluation information indicating the evaluation result, and causes the display unit 33 to display the generated evaluation information. A user can monitor the state of the superstructure 7 based on the evaluation information displayed on the display unit 33 .

監視部322は、記憶部35に記憶される計測データ列352に基づいて、鉄道車両6の監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。 The monitoring unit 322 may perform processing such as monitoring of the railcar 6 and abnormality determination of the superstructure 7 based on the measurement data string 352 stored in the storage unit 35 .

また、プロセッサー32は、操作部34から出力される操作データに基づいて、計測装置1やセンサー2の動作状況を調整するための情報を、通信部31を介して計測装置1に送信する。計測装置1は、第2通信部12を介して受信した情報によって動作状況が調整される。また、計測装置1は、第2通信部12を介して受信したセンサー2の動作状況を調整するための情報を、第1通信部11を介してセンサー2に送信する。センサー2は、通信部21を介して受信した情報によって動作状況が調整される。 In addition, the processor 32 transmits information for adjusting the operating conditions of the measuring device 1 and the sensor 2 to the measuring device 1 via the communication section 31 based on the operation data output from the operating section 34 . The operation status of the measuring device 1 is adjusted based on the information received via the second communication unit 12 . In addition, the measuring device 1 transmits information for adjusting the operation status of the sensor 2 received via the second communication section 12 to the sensor 2 via the first communication section 11 . The operating conditions of the sensor 2 are adjusted based on the information received via the communication unit 21 .

なお、プロセッサー13,23,32は、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサー13,23,32はハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。プロセッサー13,23,32は、CPU、GPU、或いはDSP等であってもよい。CPUはCentral Processing Unitの略であり、GPUはGraphics Processing Unitの略であり、DSPはDigital Signal Processorの略である。また、プロセッサー13,23,32は、ASICなどのカスタムICとして構成され、各部の機能を実現してもよいし、CPUとASICとによって各部の機能を実現してもよい。ASICはApplication Specific Integrated Circuitの略であり、ICはIntegrated Circuitの略である。 In the processors 13, 23, and 32, for example, the function of each section may be realized by separate hardware, or the function of each section may be realized by integrated hardware. For example, the processors 13, 23, 32 may include hardware, which may include circuitry for processing digital signals and/or circuitry for processing analog signals. The processors 13, 23, 32 may be CPUs, GPUs, DSPs, or the like. CPU is an abbreviation for Central Processing Unit, GPU is an abbreviation for Graphics Processing Unit, and DSP is an abbreviation for Digital Signal Processor. Further, the processors 13, 23, and 32 may be configured as custom ICs such as ASICs to realize the functions of the respective units, or the functions of the respective units may be realized by the CPU and ASIC. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit, and IC is an abbreviation for Integrated Circuit.

また、記憶部14,24,35は、例えば、ROMやフラッシュROM、RAM等の各種ICメモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。ROMはRead Only Memoryの略であり、RAMはRandom Access Memoryの略であり、ICはIntegrated Circuitの略である。記憶部14,24,35は、コンピューターにより読み取り可能な装置や媒体である不揮発性の情報記憶装置を含み、各種のプログラムやデータ等は当該情報記憶装置に記憶されていてもよい。情報記憶装置は、光ディスクDVD、CD等の光ディスク、ハードディスクドライブ、或いはカード型メモリーやROM等の各種のメモリー等であってもよい。 The storage units 14, 24, and 35 are configured by, for example, various IC memories such as ROM, flash ROM, and RAM, and recording media such as hard disks and memory cards. ROM is an abbreviation for Read Only Memory, RAM is an abbreviation for Random Access Memory, and IC is an abbreviation for Integrated Circuit. The storage units 14, 24, and 35 include nonvolatile information storage devices that are computer-readable devices or media, and various programs, data, and the like may be stored in the information storage devices. The information storage device may be an optical disk such as an optical disk DVD or a CD, a hard disk drive, or various types of memory such as a card type memory or a ROM.

なお、図33ではセンサー2は1つのみ図示されているが、複数のセンサー2がそれぞれ観測データ242を生成し、計測装置1に送信してもよい。この場合、計測装置1は、複数のセンサー2から送信された複数の観測データ242を受信して複数の計測データ143を生成し、監視装置3に送信する。また、監視装置3は、計測装置1から送信された複数の計測データ143を受信し、受信した複数の計測データ143に基づいて、複数の上部構造7の状態を監視する。 Although only one sensor 2 is illustrated in FIG. 33 , a plurality of sensors 2 may each generate observation data 242 and transmit it to the measuring device 1 . In this case, the measuring device 1 receives a plurality of observation data 242 transmitted from a plurality of sensors 2 , generates a plurality of measurement data 143 , and transmits the generated measurement data 143 to the monitoring device 3 . The monitoring device 3 also receives a plurality of measurement data 143 transmitted from the measuring device 1 and monitors the states of the plurality of superstructures 7 based on the received plurality of measurement data 143 .

1-6.作用効果
以上に説明した第1実施形態の計測方法では、計測装置1は、処理対象である対象データU(k)を用いて、振動成分を低減させた変位データM(k)及び振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成し、変位データM(k)からドリフトノイズを低減させた変位データMU(k)を生成し、変位データMU(k)に基づいて補正データMCC(k)を推定する。変位データMU(k)は振動成分が低減されているので、高い精度で推定された補正データMCC(k)が得られる。そして、補正データMCC(k)は、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算することにより、対象データU(k)に対してドリフトノイズが低減された計測データU’(k)を生成することができる。また、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、処理対象である対象データU(k)を用いて、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)とを生成し、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データU’(k)を生成することができる。そのため、第1実施形態の計測方法を用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データU’(k)が得られるとともに、低コスト化が可能である。
1-6. Effect In the measurement method of the first embodiment described above, the measurement device 1 uses the target data U(k) to be processed to reduce the vibration component displacement data M s (k) and the vibration component is generated, displacement data MU (k) is generated by reducing drift noise from the displacement data M s (k), and correction data M is generated based on the displacement data MU(k). Estimate CC (k). Since the vibration component of the displacement data MU(k) has been reduced, highly accurate estimated correction data M CC (k) can be obtained. The corrected data M CC (k) corresponds to the difference between the displacement data M s (k) from which the drift noise has been removed and the displacement data MU(k). contains ingredients. Therefore, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement device 1 adds the displacement data MU(k), the correction data M CC (k), and the vibration component data U OSC (k) to obtain the target data It is possible to generate measurement data U'(k) in which drift noise is reduced with respect to U(k). Further, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement apparatus 1 uses the target data U(k) to be processed, the displacement data MU(k), the correction data M CC (k), and the vibration component data. U OSC (k), and adding the displacement data MU(k), the correction data M CC (k), and the vibration component data U OSC (k), information for reducing drift noise is obtained in advance. Measurement data U'(k) with reduced drift noise can be generated without preparation. Therefore, by using the measurement method of the first embodiment, accurate measurement data U'(k) can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

特に、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、対象データU(k)に対してドリフトノイズ及び振動成分を低減させた変位データMU(k)の特徴に基づいて第1区間T1、第2区間T2及び第3区間T3を特定し、適切な第1区間補正データMCC1(k)、第2区間補正データMCC2(k)及び第3区間補正データMCC3(k)を生成することができるので、これらを加算して生成される補正データMCC(k)の推定精度を高めることができる。 In particular, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement device 1 performs the first section based on the characteristics of the displacement data MU(k) obtained by reducing the drift noise and vibration components with respect to the target data U(k). T1, the second section T2 and the third section T3 are specified, and appropriate first section correction data M CC1 (k), second section correction data M CC2 (k) and third section correction data M CC3 (k) are obtained. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the correction data M CC (k) generated by adding these.

また、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、基本周波数Fに対応する周期Tで対象データU(k)を移動平均処理することにより、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数Fの信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので、振動成分が効果的に低減された変位データM(k)が得られるため、振動成分の影響を排除して補正データMCC(k)の推定精度を高めることができる。あるいは、計測装置1は、対象データU(k)に対して基本周波数F以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って変位データM(k)を生成することにより、移動平均処理よりも計算量が大きくなるが、基本周波数F以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができるため、基本周波数F以上の振動成分の影響を排除して補正データMCC(k)の推定精度を高めることができる。 Further, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement apparatus 1 performs moving average processing on the target data U(k) at the cycle Tf corresponding to the fundamental frequency Ff , so that the required amount of calculation is small. However, since the attenuation of the signal component of the fundamental frequency F f and its harmonic components is very large, the displacement data M s (k) in which the vibration component is effectively reduced can be obtained. can be eliminated to improve the estimation accuracy of the correction data M CC (k). Alternatively, the measuring apparatus 1 generates displacement data M s (k) by performing FIR filter processing for attenuating signal components of frequencies equal to or higher than the fundamental frequency F f of the target data U(k), thereby obtaining moving average Although the amount of calculation becomes larger than the processing, since all signal components with frequencies equal to or higher than the fundamental frequency F f can be attenuated, the influence of the vibration components equal to or higher than the fundamental frequency F f can be eliminated to eliminate the correction data M CC (k). can improve the estimation accuracy of

また、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、変位データM(k)に対するハイパスフィルター処理として、変位データM(k)から、変位データM(k)を移動平均処理又はFIRフィルター処理したデータを減算する処理を行うことにより、ハイパスフィルター処理を簡易に行うことができる。さらに、移動平均処理又はFIRフィルター処理では変位データM(k)に含まれる各信号成分の群遅延が一定であるので、補正データMCC(k)を精度良く推定することができる。 Further, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement apparatus 1 converts the displacement data M s (k) from the displacement data M s (k) to the moving average of the displacement data M s (k) as a high-pass filter process for the displacement data M s (k). The high-pass filter process can be easily performed by performing the process of subtracting the processed or FIR filtered data. Furthermore, since the group delay of each signal component included in the displacement data M s (k) is constant in moving average processing or FIR filter processing, correction data M CC (k) can be accurately estimated.

また、第1実施形態の計測方法では、処理対象である対象データU(k)は、橋梁5の上部構造7を移動する鉄道車両6による上部構造7の変位のデータである。したがって、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、ドリフトノイズが低減された、鉄道車両6の移動による上部構造7の変位データである計測データU’(k)を生成するので、橋梁5の上部構造7の変位を精度良く計測することができる。 In addition, in the measurement method of the first embodiment, the target data U(k) to be processed is data of the displacement of the superstructure 7 caused by the railway vehicle 6 moving on the superstructure 7 of the bridge 5 . Therefore, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement device 1 generates the measurement data U′(k), which is the displacement data of the upper structure 7 due to the movement of the railway vehicle 6, with reduced drift noise. , the displacement of the superstructure 7 of the bridge 5 can be measured with high accuracy.

また、第1実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、上部構造7に設置されたセンサー2が検出する上部構造7の面と交差する方向の加速度を2回積分して処理対象である対象データU(k)を生成するので、上部構造7の変位を精度良く計測することができる。 Further, according to the measurement method of the first embodiment, the measurement device 1 integrates twice the acceleration in the direction intersecting the plane of the upper structure 7 detected by the sensor 2 installed on the upper structure 7, and processes the acceleration. Since certain target data U(k) is generated, the displacement of the upper structure 7 can be measured with high accuracy.

また、第1実施形態の計測方法では、対象データU(k)に含まれるドリフトノイズの周波数が、上部構造7の固有振動周波数の最小値よりも低いことにより、対象データU(k)に対するローパスフィルター処理及びハイパスフィルター処理のカットオフ周波数を、上部構造7のドリフトノイズの周波数よりも高く、かつ、固有振動周波数の最小値よりも低く設定することができる。したがって、第1実施形態の計測方法によれば、生成される計測データU’(k)において、上部構造7の固有振動周波数の信号成分及びその高調波成分を低減させずに、ドリフトノイズを低減させることができる。 In addition, in the measurement method of the first embodiment, since the frequency of the drift noise included in the target data U(k) is lower than the minimum value of the natural vibration frequency of the upper structure 7, the low-pass noise for the target data U(k) The cut-off frequency of filtering and high-pass filtering can be set higher than the frequency of the drift noise of the superstructure 7 and lower than the minimum value of the natural vibration frequency. Therefore, according to the measurement method of the first embodiment, in the generated measurement data U′(k), the drift noise is reduced without reducing the signal component of the natural vibration frequency of the upper structure 7 and its harmonic components. can be made

また、第1実施形態の計測方法では、処理対象である対象データU(k)が正方向又は負方向に凸の波形、例えば、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形のデータを含むことにより、計測装置1は、これらの波形の特徴に基づいてより適切な補正データMCC(k)を生成することができるので、生成される補正データMCC(k)の推定精度を高めることができる。 In addition, in the measurement method of the first embodiment, the target data U(k) to be processed includes data of a convex waveform in the positive or negative direction, such as a rectangular waveform, a trapezoidal waveform, or a half-sine waveform. , the measuring apparatus 1 can generate more appropriate correction data M CC (k) based on these waveform features, so that the estimation accuracy of the generated correction data M CC (k) can be improved. .

2.第2実施形態
以下、第2実施形態について、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第1実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
2. Second Embodiment Hereinafter, in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions overlapping with those in the first embodiment are omitted or simplified. Different contents are explained.

第1実施形態の計測方法では、計測装置1は、第1区間補正データMCC1(k)と第2区間補正データMCC2(k)と第3区間補正データMCC3(k)とを加算して補正データMCC(k)を生成し、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算して計測データU’(k)を生成する。これに対して、前出の式(38)のように、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)との加算により得られる計測データU’(k)は、第1区間T1及び第3区間T3において必ず振動成分データUOSC(k)になる。そのため、第2実施形態の計測方法では、計測装置1は、第1区間補正データMCC1(k)及び第3区間補正データMCC3(k)を生成せずに、第2区間T2において補正データMCC2(k)を生成する。そして、計測装置1は、式(40)に示すように、第1区間T1であるk≦kの区間及び第3区間T3であるk≦kの区間において振動成分データUOSC(k)とし、第2区間T2であるk<k<kの区間において変位データMU(k)と補正データMCC2(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算して、計測データU’(k)を生成する。 In the measuring method of the first embodiment, the measuring device 1 adds the first section correction data M CC1 (k), the second section correction data M CC2 (k), and the third section correction data M CC3 (k). to generate correction data M CC (k), and add displacement data MU(k), correction data M CC (k), and vibration component data U OSC (k) to generate measurement data U′(k). . On the other hand, the measurement data U ( k) always becomes the vibration component data U OSC (k) in the first section T1 and the third section T3. Therefore, in the measurement method of the second embodiment, the measuring apparatus 1 does not generate the first section correction data M CC1 (k) and the third section correction data M CC3 (k), and corrects the correction data in the second section T2. Generate M CC2 (k). Then, as shown in equation (40), the measuring device 1 calculates the vibration component data U OSC (k) in the section of k≦k1 that is the first section T1 and the section of k 2 ≦k that is the third section T3. Then, the displacement data MU(k), the correction data M CC2 (k), and the vibration component data U OSC (k) are added in the second section T2, i.e., k 1 <k<k 2 , to obtain the measurement data U ' Generate (k).

Figure 2022131020000041
Figure 2022131020000041

前出の式(38)において、k<k<kの区間では補正データMCC(k)は第2区間補正データMCC2(k)と一致するので、式(40)による計算結果は、式(38)による計算結果と一致する。 In the above equation (38), the corrected data M CC (k) matches the second segment corrected data M CC2 (k) in the interval k 1 <k<k 2 , so the calculation result of equation (40) is , agrees with the calculation result by equation (38).

図34は、橋梁5の上部構造7の変位を計測する第2実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。本実施形態では、計測装置1が図34に示す手順を実行する。 FIG. 34 is a flow chart showing an example of the procedure of the measurement method according to the second embodiment for measuring the displacement of the superstructure 7 of the bridge 5. As shown in FIG. In this embodiment, the measuring device 1 executes the procedure shown in FIG.

図34に示すように、まず、対象データ生成工程S110において、計測装置1は、観測データである加速度データA(k)を取得し、対象データU(k)を生成する。具体的には、計測装置1は、前出の式(19)及び式(20)の計算を行って対象データU(k)を生成する。対象データ生成工程S110の処理は、図31の対象データ生成工程S1の処理と同じである。 As shown in FIG. 34, first, in a target data generation step S110, the measuring device 1 acquires acceleration data A s (k), which is observation data, and generates target data U(k). Specifically, the measuring device 1 generates the target data U(k) by performing the calculations of the above equations (19) and (20). The processing of the target data generation step S110 is the same as the processing of the target data generation step S1 in FIG.

次に、ローパスフィルター処理工程S120において、計測装置1は、工程S110で生成したドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データU(k)をローパスフィルター処理して振動成分を低減させた振動成分低減データとしての変位データM(k)を生成する。ローパスフィルター処理工程S120の処理は、図31のローパスフィルター処理工程S2の処理と同じである。 Next, in the low-pass filter processing step S120, the measuring device 1 performs low-pass filter processing on the target data U(k) including the drift noise and the vibration component generated in the step S110, and converts the vibration component into reduced vibration component data. to generate displacement data M s (k) of . The processing of the low-pass filter processing step S120 is the same as the processing of the low-pass filter processing step S2 of FIG.

次に、ハイパスフィルター処理工程S130において、計測装置1は、前出の式(25)のように、工程S120で生成したドリフトノイズを含む変位データM(k)をハイパスフィルター処理してドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データとしての変位データMU(k)を生成する。ハイパスフィルター処理工程S130の処理は、図31のハイパスフィルター処理工程S3の処理と同じである。 Next, in the high-pass filtering step S130, the measuring device 1 performs high-pass filtering on the displacement data M s (k) containing the drift noise generated in the step S120 to obtain the drift noise is generated as drift noise reduction data MU(k). The processing of the high-pass filtering step S130 is the same as the processing of the high-pass filtering step S3 in FIG.

次に、区間特定工程S140において、計測装置1は、工程S130で生成した変位データMU(k)の第1ピークp=(k,mu)及び第2ピークp=(k,mu)を算出し、第1ピークp以前の第1区間T1と、第1ピークpと第2ピークpとの間の第2区間T2と、第2ピークp以降の第3区間T3と、を特定する。すなわち、第1区間T1はk≦kの区間であり、第2区間T2はk<k<kの区間であり、第3区間T3はk≦kの区間である。区間特定工程S140の処理は、図32の区間特定工程S41の処理と同じである。 Next, in the section specifying step S140, the measuring device 1 sets the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p 2 =(k 2 , mu 2 ), the first section T1 before the first peak p1, the second section T2 between the first peak p1 and the second peak p2, and the third section T2 after the second peak p2 Interval T3 is specified. That is, the first section T1 is a section of k≦k1, the second section T2 is a section of k1< k <k2, and the third section T3 is a section of k2≦k. The processing of the section identifying step S140 is the same as the processing of the section identifying step S41 in FIG.

次に、補正データ推定工程S150において、計測装置1は、工程S130で生成した変位データMU(k)に基づいて、第2区間T2において、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当する補正データMCC2(k)を生成する。具体的には、計測装置1は、前出の式(29)~式(32)の計算を行って補正データMCC2(k)を生成する。 Next, in the correction data estimation step S150, the measuring device 1 removes the drift noise from the displacement data M s (k) in the second interval T2 based on the displacement data MU(k) generated in the step S130. and the displacement data MU (k). Specifically, the measuring device 1 performs the calculations of the above-described formulas (29) to (32) to generate the correction data M CC2 (k).

また、振動成分データ生成工程S160において、計測装置1は、前出の式(24)のように、工程S110で生成した対象データU(k)から工程S120で生成した変位データM(k)を減算して振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成する。振動成分データ生成工程S160の処理は、図31の振動成分データ生成工程S5の処理と同じである。 In addition, in the vibration component data generation step S160, the measuring device 1 generates the displacement data M s (k) generated in step S120 from the target data U(k) generated in step S110, as in the above equation (24). is subtracted to generate the vibration component data U OSC (k) containing the vibration component. The processing of the vibration component data generation step S160 is the same as the processing of the vibration component data generation step S5 of FIG.

次に、計測データ生成工程S170において、計測装置1は、前出の式(40)のように、第1区間T1を工程S160で生成した振動成分データUOSC(k)とし、第2区間T2において、工程S130で生成した変位データMU(k)と工程S150で生成した補正データMCC2(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算し、第3区間T3を振動成分データUOSC(k)として、計測データU’(k)を生成する。 Next, in the measurement data generating step S170, the measuring device 1 sets the first section T1 to the vibration component data U OSC (k) generated in the step S160, and the second section T2 as shown in the above equation (40). , the displacement data MU(k) generated in step S130, the correction data M CC2 (k) generated in step S150, and the vibration component data U OSC (k) are added to obtain the vibration component data U OSC (k), the measurement data U'(k) is generated.

次に、計測データ出力工程S180において、計測装置1は、工程S170で生成した計測データU’(k)を監視装置3に出力する。具体的には、計測装置1は、計測データU’(k)を、通信ネットワーク4を介して監視装置3に送信する。計測データ出力工程S180の処理は、図31の計測データ出力工程S7の処理と同じである。 Next, in a measurement data output step S<b>180 , the measurement device 1 outputs the measurement data U′(k) generated in step S<b>170 to the monitoring device 3 . Specifically, the measuring device 1 transmits the measurement data U′(k) to the monitoring device 3 via the communication network 4 . The processing of the measurement data output step S180 is the same as the processing of the measurement data output step S7 in FIG.

そして、工程S190において、橋梁5の上部構造7の変位の計測を終了するまで、計測装置1は、工程S110~S180の処理を繰り返し行う。 Then, in step S190, the measuring device 1 repeats the processes of steps S110 to S180 until the measurement of the displacement of the superstructure 7 of the bridge 5 is completed.

図35は、図34の補正データ推定工程S150の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 35 is a flow chart diagram showing an example of the procedure of the correction data estimation step S150 of FIG.

図35に示すように、工程S151において、計測装置1は、前出の式(32)のように、第2区間T2の所定の時刻以前において、第1ピークp以前の変位データMU(k)を第1ピークp以降に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、第1ピークpと第2ピークpとを通る直線L(k)に-2を乗算した直線データ-2L(k)を加算し、第2区間T2の所定の時刻以降において、第2ピークp以降の変位データMU(k)を第2ピークp以前に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、直線データ-2L(k)とを加算して、補正データMCC2(k)を生成する。 As shown in FIG. 35, in step S151, the measuring device 1 , as in the above equation (32), before a predetermined time in the second section T2, the displacement data MU(k ) is rearranged in reverse order from the first peak p 1 onwards, and the straight line L C (k) passing through the first peak p 1 and the second peak p 2 is multiplied by -2 Data obtained by adding the linear data −2L C (k) and rearranging the displacement data MU(k) after the second peak p 2 in reverse order to before the second peak p 2 after a predetermined time in the second section T2 MU(2k 2 −k) and the straight line data −2L C (k) are added to generate correction data M CC2 (k).

図36は、第2実施形態における計測装置1の構成例を示す図である。図36に示すように、第2実施形態における計測装置1は、第1実施形態と同様、第1通信部11と、第2通信部12と、プロセッサー13と、記憶部14と、を備えている。第1通信部11、第2通信部12及び記憶部14の機能は、第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。 FIG. 36 is a diagram showing a configuration example of the measuring device 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 36, the measuring device 1 according to the second embodiment includes a first communication unit 11, a second communication unit 12, a processor 13, and a storage unit 14, as in the first embodiment. there is The functions of the first communication unit 11, the second communication unit 12, and the storage unit 14 are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

本実施形態では、プロセッサー13は、記憶部14に記憶された計測プログラム141を実行することにより、対象データ生成部131、ローパスフィルター処理部132、ハイパスフィルター処理部133、補正データ推定部134、振動成分データ生成部135、計測データ生成部136、計測データ出力部137及び区間特定部138として機能する。すなわち、プロセッサー13は、対象データ生成部131、ローパスフィルター処理部132、ハイパスフィルター処理部133、補正データ推定部134、振動成分データ生成部135、計測データ生成部136、計測データ出力部137及び区間特定部138を含む。 In this embodiment, the processor 13 executes the measurement program 141 stored in the storage unit 14 to generate a target data generation unit 131, a low-pass filter processing unit 132, a high-pass filter processing unit 133, a correction data estimation unit 134, a vibration It functions as a component data generation unit 135 , a measurement data generation unit 136 , a measurement data output unit 137 and a section identification unit 138 . That is, the processor 13 includes a target data generation unit 131, a low-pass filter processing unit 132, a high-pass filter processing unit 133, a correction data estimation unit 134, a vibration component data generation unit 135, a measurement data generation unit 136, a measurement data output unit 137, and an interval A specifying part 138 is included.

対象データ生成部131、ローパスフィルター処理部132、ハイパスフィルター処理部133、振動成分データ生成部135及び計測データ出力部137の機能は、第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。なお、対象データ生成部131は、図34における対象データ生成工程S110の処理を行う。また、ローパスフィルター処理部132は、図34におけるローパスフィルター処理工程S120の処理を行う。また、ハイパスフィルター処理部133は、図34におけるハイパスフィルター処理工程S130の処理を行う。また、振動成分データ生成部135は、図34における振動成分データ生成工程S160の処理を行う。また、計測データ出力部137は、図34における計測データ出力工程S180の処理を行う。 The functions of the target data generation unit 131, the low-pass filter processing unit 132, the high-pass filter processing unit 133, the vibration component data generation unit 135, and the measurement data output unit 137 are the same as those in the first embodiment, so description thereof will be omitted. Note that the target data generation unit 131 performs the target data generation step S110 in FIG. 34 . Also, the low-pass filter processing unit 132 performs the processing of the low-pass filter processing step S120 in FIG. Also, the high-pass filter processing unit 133 performs the processing of the high-pass filter processing step S130 in FIG. Further, the vibration component data generation unit 135 performs the vibration component data generation step S160 in FIG. 34 . Also, the measurement data output unit 137 performs the processing of the measurement data output step S180 in FIG.

区間特定部138は、ハイパスフィルター処理部133が生成した変位データMU(k)の第1ピークp=(k,mu)及び第2ピークp=(k,mu)を算出し、第1ピークp以前の第1区間T1と、第1ピークpと第2ピークpとの間の第2区間T2と、第2ピークp以降の第3区間T3と、を特定する。すなわち、区間特定部138は、図34における区間特定工程S140の処理を行う。 The section specifying unit 138 calculates the first peak p 1 =(k 1 , mu 1 ) and the second peak p 2 =(k 2 , mu 2 ) of the displacement data MU(k) generated by the high-pass filtering unit 133. and the first section T1 before the first peak p1, the second section T2 between the first peak p1 and the second peak p2, and the third section T3 after the second peak p2. Identify. That is, the section identification unit 138 performs the section identification step S140 in FIG.

補正データ推定部134は、ハイパスフィルター処理部133が生成した変位データMU(k)に基づいて、第2区間T2において、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当する補正データMCC2(k)を生成する。補正データ推定部134は、前出の式(29)~式(32)の計算を行って補正データMCC2(k)を生成する。具体的には、補正データ推定部134は、前出の式(32)のように、第2区間T2の所定の時刻以前において、第1ピークp以前の変位データMU(k)を第1ピークp以降に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、第1ピークpと第2ピークpとを通る直線L(k)に-2を乗算した直線データ-2L(k)を加算し、第2区間T2の所定の時刻以降において、第2ピークp以降の変位データMU(k)を第2ピークp以前に逆順に並べ替えたデータMU(2k-k)と、直線データ-2L(k)とを加算して、補正データMCC2(k)を生成する。 Based on the displacement data MU(k) generated by the high-pass filter processing unit 133, the correction data estimating unit 134 extracts data obtained by removing drift noise from the displacement data M s (k) and the displacement data MU( Correction data M CC2 (k) corresponding to the difference from k) is generated. The correction data estimator 134 performs the calculations of formulas (29) to (32) above to generate correction data M CC2 (k). Specifically, the correction data estimating unit 134 converts the displacement data MU(k) before the first peak p1 to the first Linear data −2L obtained by multiplying data MU (2k 1 −k) rearranged in reverse order after peak p 1 and straight line L C (k) passing through first peak p 1 and second peak p 2 by −2 C ( k) is added, and data MU ( 2k 2 −k) and the straight line data −2L C (k) to generate correction data M CC2 (k).

このように、補正データ推定部134は、図34における補正データ推定工程S150の処理、具体的には、図35における工程S151の処理を行う。 In this manner, the correction data estimation unit 134 performs the processing of the correction data estimation step S150 in FIG. 34, specifically, the processing of step S151 in FIG.

計測データ生成部136は、前出の式(40)のように、第1区間T1を振動成分データ生成部135が生成した振動成分データUOSC(k)とし、第2区間T2において、ハイパスフィルター処理部133が生成した変位データMU(k)と補正データ推定部134が生成した補正データMCC2(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算し、第3区間T3を振動成分データUOSC(k)として、計測データU’(k)を生成する。すなわち、計測データ生成部136は、図34における計測データ生成工程S170の処理を行う。計測データ生成部136が生成した計測データU’(k)は、計測データ143として記憶部14に記憶される。 The measurement data generation unit 136 sets the vibration component data U OSC (k) generated by the vibration component data generation unit 135 to the first section T1 as in the above equation (40), and applies the high-pass filter U OSC (k) to the second section T2. The displacement data MU(k) generated by the processing unit 133, the correction data M CC2 (k) generated by the correction data estimating unit 134, and the vibration component data U OSC (k) are added, and the third section T3 is obtained as vibration component data Measured data U′(k) is generated as U OSC (k). That is, the measurement data generation unit 136 performs the processing of the measurement data generation step S170 in FIG. The measurement data U′(k) generated by the measurement data generation unit 136 is stored in the storage unit 14 as the measurement data 143 .

このように、計測プログラム141は、図34に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置1に実行させるプログラムである。 Thus, the measurement program 141 is a program that causes the measurement device 1, which is a computer, to execute each procedure of the flowchart shown in FIG.

以上に説明した第2実施形態の計測方法では、計測装置1は、処理対象である対象データU(k)を用いて、振動成分を低減させた変位データM(k)及び振動成分を含む振動成分データUOSC(k)を生成する。そして、計測装置1は、変位データM(k)からドリフトノイズを低減させた変位データMU(k)を生成し、変位データMU(k)の特徴に基づいて第1区間T1、第2区間T2及び第3区間T3を特定し、第2区間T2において補正データMCC(k)を推定する。補正データMCC(k)は、第2区間T2において、変位データM(k)からドリフトノイズを除いたデータと変位データMU(k)との差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、第2実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、第1区間T1及び第3区間T3を振動成分データUOSC(k)とし、第2区間T2において、変位データMU(k)と補正データMCC(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算することにより、対象データU(k)に対してドリフトノイズが低減された計測データU’(k)を生成することができる。また、第2実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、処理対象である対象データU(k)を用いて、変位データMU(k)と補正データMCC2(k)と振動成分データUOSC(k)とを生成し、第2区間T2において変位データMU(k)と補正データMCC2(k)と振動成分データUOSC(k)とを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データU’(k)を生成することができる。そのため、第2実施形態の計測方法を用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データU’(k)が得られるとともに、低コスト化が可能である。 In the measurement method of the second embodiment described above, the measurement apparatus 1 uses the target data U(k) to be processed, and includes the displacement data M s (k) obtained by reducing the vibration component and the vibration component. Generate vibration component data U OSC (k). Then, the measuring apparatus 1 generates displacement data MU(k) in which drift noise is reduced from the displacement data M s (k), and based on the characteristics of the displacement data MU(k), the first section T1 and the second section T2 and the third interval T3 are identified, and correction data M CC (k) is estimated in the second interval T2. The correction data M CC (k) corresponds to the difference between the displacement data M s (k) from which the drift noise has been removed and the displacement data MU(k) in the second section T2, so it is removed by high-pass filtering. contains significant signal components. Therefore, according to the measurement method of the second embodiment, the measurement device 1 sets the vibration component data U OSC (k) for the first section T1 and the third section T3, and the displacement data MU(k) for the second section T2. and correction data M CC (k) and vibration component data U OSC (k) to generate measurement data U′(k) in which drift noise is reduced with respect to target data U(k) can be done. Further, according to the measurement method of the second embodiment, the measurement apparatus 1 uses the target data U(k) to be processed, the displacement data MU(k), the correction data M CC2 (k), and the vibration component data. U OSC (k) is generated, and the displacement data MU(k), the correction data M CC2 (k), and the vibration component data U OSC (k) are added in the second section T2 to reduce the drift noise. Measurement data U′(k) with reduced drift noise can be generated without preparing information for the above in advance. Therefore, by using the measurement method of the second embodiment, accurate measurement data U'(k) can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

また、第2実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、計測データU’(k)を生成するために、第1区間T1及び第3区間T3において、補正データMCC1(k),MCC3(k)の生成や、変位データMU(k)と補正データMCC1(k),MCC3(k)と振動成分データUOSC(k)との加算が不要であるので、計算量が低減される。 In addition, according to the measurement method of the second embodiment, the measurement apparatus 1 generates the measurement data U′(k) in the first section T1 and the third section T3 using the correction data M CC1 (k), Since generation of M CC3 (k) and addition of displacement data MU (k), correction data M CC1 (k), M CC3 (k), and vibration component data U OSC (k) are unnecessary, the amount of calculation is reduced. reduced.

特に、第2実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、対象データU(k)に対してドリフトノイズ及び振動成分を低減させた変位データMU(k)の特徴に基づいて、第2区間T2において、より適切な補正データMCC2(k)を生成することができるので、生成される補正データMCC2(k)の推定精度を高めることができる。 In particular, according to the measurement method of the second embodiment, the measurement apparatus 1 calculates the second Since more appropriate correction data M CC2 (k) can be generated in section T2, the estimation accuracy of the generated correction data M CC2 (k) can be improved.

その他、第2実施形態の計測方法によれば、第1実施形態の計測方法と同様の効果を奏することができる。 In addition, according to the measurement method of the second embodiment, the same effects as those of the measurement method of the first embodiment can be obtained.

3.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
3. Modifications The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications are possible within the scope of the present invention.

上記の各実施形態では、観測装置は加速度データA(k)を出力するセンサー2であり、対象データは加速度データA(k)を2回積分して得られる対象データU(k)であるが、観測装置や対象データはこれに限られない。例えば、観測装置は、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器又は光ファイバーによる変位計測機器であり、対象データは、これらのいずれかの観測装置の観測データであってもよい。接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、画像処理による変位計測機器、光ファイバーによる変位計測機器は、鉄道車両6の走行による観測点Rの変位を計測する。感圧センサーは、鉄道車両6の走行による観測点Rの応力変化を検出する。また、例えば、観測装置は、速度センサーであり、対象データは、速度センサーが検出した速度を積分したデータであってもよい。これらの計測方法によれば、計測装置1は、変位、応力変化又は速度のデータを用いて上部構造7の変位を精度良く計測することができる。 In each of the above embodiments, the observation device is the sensor 2 that outputs the acceleration data A s (k), and the target data is the target data U(k) obtained by integrating the acceleration data A s (k) twice. However, the observation equipment and target data are not limited to this. For example, the observation device is a contact-type displacement gauge, a ring-type displacement gauge, a laser displacement gauge, a pressure-sensitive sensor, a displacement measurement device by image processing, or a displacement measurement device by optical fiber, and the target data is any of these observation devices. may be observation data of A contact-type displacement gauge, a ring-type displacement gauge, a laser displacement gauge, a displacement-measuring device using image processing, and a displacement-measuring device using an optical fiber measure the displacement of the observation point R due to the running of the railway vehicle 6 . The pressure-sensitive sensor detects changes in stress at the observation point R due to running of the railroad vehicle 6 . Further, for example, the observation device may be a speed sensor, and the target data may be data obtained by integrating the speed detected by the speed sensor. According to these measuring methods, the measuring device 1 can accurately measure the displacement of the superstructure 7 using the displacement, stress change, or velocity data.

一例として、図37に、観測装置としてリング式変位計を用いた計測システム10の構成例を示す。また、図38に、観測装置として画像処理による変位計測機器を用いた計測システム10の構成例を示す。図37及び図38において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付されており、その説明を省略する。図37に示す計測システム10では、リング式変位計40の上面とその直上にある主桁Gの下面との間にピアノ線41が固定されており、リング式変位計40が上部構造7の撓みによるピアノ線41の変位を計測し、計測した対象データU(k)を計測装置1に送信する。計測装置1は、リング式変位計40から送信された対象データU(k)からドリフトノイズを除いた計測データU’(k)を生成する。また、図38に示す計測システム10では、カメラ50が、主桁Gの側面に設けられたターゲット51を撮影した画像を計測装置1に送信する。計測装置1は、カメラ50から送信された画像を処理し、上部構造7の撓みによるターゲット51の変位を算出して対象データU(k)を生成し、生成した対象データU(k)からドリフトノイズを除いた計測データU’(k)を生成する。図38の例では、計測装置1が、画像処理による変位計測機器として対象データU(k)を生成しているが、計測装置1とは異なる不図示の変位計測機器が画像処理によって対象データU(k)を生成してもよい。 As an example, FIG. 37 shows a configuration example of a measurement system 10 using a ring-type displacement gauge as an observation device. Further, FIG. 38 shows a configuration example of a measurement system 10 using a displacement measurement device using image processing as an observation device. In FIGS. 37 and 38, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the measurement system 10 shown in FIG. 37, the piano wire 41 is fixed between the upper surface of the ring-type displacement gauge 40 and the lower surface of the main girder G directly above it, and the ring-type displacement gauge 40 measures the deflection of the superstructure 7. is measured, and the measured object data U(k) is transmitted to the measuring device 1 . The measurement device 1 generates measurement data U′(k) by removing drift noise from the target data U(k) transmitted from the ring-type displacement gauge 40 . Moreover, in the measurement system 10 shown in FIG. 38 , the camera 50 transmits an image of the target 51 provided on the side surface of the main girder G to the measurement device 1 . The measurement device 1 processes the image transmitted from the camera 50, calculates the displacement of the target 51 due to the deflection of the superstructure 7, generates the target data U(k), and calculates the drift from the generated target data U(k). Measured data U'(k) with noise removed is generated. In the example of FIG. 38, the measuring device 1 generates target data U(k) as a displacement measuring device by image processing. (k) may be generated.

また、上記の各実施形態では、橋梁5は鉄道橋であり、橋梁5を移動する移動体は鉄道車両6であるが、橋梁5が道路橋であり、橋梁5を移動する移動体が自動車、路面電車、建設車両等の車両であってもよい。図39に、橋梁5が道路橋であり、橋梁5を車両6aが移動する場合の計測システム10の構成例を示す。図39において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付されている。図39に示すように、道路橋である橋梁5は、鉄道橋と同様、上部構造7と下部構造8からなる。図40は、上部構造7を図39のA-A線で切断した断面図である。図39及び図40に示すように、上部構造7は、床板F、主桁G、不図示の横桁等からなる橋床7aと、支承7bと、を含む。また、図39に示すように、下部構造8は、橋脚8aと、橋台8bと、を含む。上部構造7は、隣り合う橋台8bと橋脚8a、隣り合う2つの橋台8b、又は、隣り合う2つの橋脚8aのいずれか1つに渡された構造である。上部構造7の両端部は、隣り合う橋台8bと橋脚8aの位置、隣り合う2つの橋台8bの位置、又は、隣り合う2つの橋脚8aの位置にある。橋梁5は、例えば、鋼橋や桁橋、RC橋等である。 In each of the above-described embodiments, the bridge 5 is a railway bridge and the moving object that moves over the bridge 5 is the railway vehicle 6. However, the bridge 5 is a road bridge, and the moving object that moves over the bridge 5 is an automobile. It may be a vehicle such as a streetcar, a construction vehicle, or the like. FIG. 39 shows a configuration example of the measurement system 10 when the bridge 5 is a road bridge and the vehicle 6a moves on the bridge 5. As shown in FIG. In FIG. 39, the same reference numerals are assigned to the same components as in FIG. As shown in FIG. 39, a bridge 5, which is a road bridge, consists of an upper structure 7 and a lower structure 8, like a railway bridge. FIG. 40 is a cross-sectional view of the upper structure 7 taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 39 and 40, the superstructure 7 includes a floor plate F, a main girder G, a bridge floor 7a composed of cross girders (not shown), and bearings 7b. Further, as shown in FIG. 39, the substructure 8 includes a bridge pier 8a and an abutment 8b. The superstructure 7 is a structure spanning any one of adjacent abutments 8b and piers 8a, two adjacent abutments 8b, or two adjacent piers 8a. Both ends of the superstructure 7 are located at adjacent abutments 8b and piers 8a, at two adjacent abutments 8b, or at two adjacent piers 8a. The bridge 5 is, for example, a steel bridge, a girder bridge, an RC bridge, or the like.

各センサー2は上部構造7の長手方向の中央部、具体的には、主桁Gの長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー2は、上部構造7の変位を算出するための加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造7の中央部に限定されない。なお、各センサー2を上部構造7の床板Fに設けると、車両6aの走行によって破壊するおそれがあり、また橋床7aの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図39及び図40の例では、各センサー2は上部構造7の主桁Gに設けられている。 Each sensor 2 is installed in the longitudinal central portion of the superstructure 7, specifically, in the longitudinal central portion of the main girder G. As shown in FIG. However, each sensor 2 only needs to be able to detect the acceleration for calculating the displacement of the upper structure 7 , and its installation position is not limited to the central portion of the upper structure 7 . If the sensors 2 are provided on the floor plate F of the superstructure 7, they may be destroyed by the running of the vehicle 6a, and local deformation of the bridge floor 7a may affect the measurement accuracy. And in the example of FIG. 40 , each sensor 2 is provided on the main girder G of the superstructure 7 .

図40に示すように、上部構造7は、移動体である車両6aが移動し得る2つのレーンL,L及び3個の主桁Gを有している。図39及び図40の例では、上部構造7の長手方向の中央部において、両端の2つの主桁のそれぞれにセンサー2が設けられており、一方のセンサー2の鉛直上方向にあるレーンLの表面の位置に観測点Rが設けられ、他方のセンサー2の鉛直上方向にあるレーンLの表面の位置に観測点Rが設けられている。すなわち、2つのセンサー2は、それぞれ観測点R,Rを観測する観測装置である。観測点R,Rをそれぞれ観測する2つのセンサー2は、車両6aの走行により観測点R,Rに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点R,Rに近い位置に設けられることが望ましい。なお、センサー2の数及び設置位置やレーンの数は、図39及び図40に示した例には限定されず種々の変形実施が可能である。 As shown in FIG. 40, the superstructure 7 has two lanes L 1 and L 2 and three main girders G in which a vehicle 6a, which is a moving object, can move. In the example of FIGS. 39 and 40 , sensors 2 are provided on each of the two main girders at both ends in the central portion of the superstructure 7 in the longitudinal direction, and the lane L 1 located vertically above one of the sensors 2 . An observation point R 1 is provided on the surface of the other sensor 2 , and an observation point R 2 is provided on the surface of the lane L 2 vertically above the other sensor 2 . That is, the two sensors 2 are observation devices that observe the observation points R 1 and R 2 respectively. The two sensors 2 for observing the observation points R 1 and R 2 may be provided at positions where they can detect the acceleration generated at the observation points R 1 and R 2 due to the running of the vehicle 6 a . , R2 . Note that the number of sensors 2, installation positions, and the number of lanes are not limited to the examples shown in FIGS. 39 and 40, and various modifications are possible.

計測装置1は、各センサー2から出力される加速度データに基づいて、車両6aの走行によるレーンL,Lの撓みの変位を算出し、レーンL,Lの変位の情報を、通信ネットワーク4を介して、監視装置3に送信する。監視装置3は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて車両6aの監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。 The measuring device 1 calculates the deflection displacement of the lanes L 1 and L 2 due to the traveling of the vehicle 6a based on the acceleration data output from each sensor 2, and communicates the information of the displacement of the lanes L 1 and L 2 . It transmits to the monitoring device 3 via the network 4 . The monitoring device 3 may store the information in a storage device (not shown), and perform processes such as monitoring the vehicle 6a and determining abnormality of the upper structure 7 based on the information.

また、上記の各実施形態では、各センサー2は、それぞれ上部構造7の主桁Gに設けられているが、上部構造7の表面や内部、床板Fの下面、橋脚8a等に設けられていてもよい。また、上記の各実施形態では、構造物として橋梁の上部構造を例に挙げたが、これに限られず、構造物は移動体の移動によって変形するものであればよい。 In each of the above embodiments, each sensor 2 is provided on the main girder G of the superstructure 7, but is provided on the surface or inside of the superstructure 7, the lower surface of the floor plate F, the pier 8a, and the like. good too. Also, in each of the above embodiments, the superstructure of a bridge was taken as an example of the structure, but the structure is not limited to this, and the structure may be any structure as long as it is deformed by the movement of the moving body.

橋梁を通過する鉄道車両又は車両は、重量が大きく、BWIMで計測可能な車両である。BWIMは、Bridge Weigh in Motionの略であり、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通行する鉄道車両又は車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から走行する鉄道車両又は車両の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、BWIMが機能する構造物であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するBWIMシステムが走行する車両の重量の計測を可能にする。 A rail vehicle or vehicle passing over a bridge is a heavy vehicle that can be scaled by BWIM. BWIM is an abbreviation for Bridge Weigh in Motion, and is a technique for measuring the weight, number of axles, etc., of railroad vehicles or vehicles passing over a bridge by measuring the deformation of the bridge using the bridge as a scale. A bridge superstructure that can analyze the weight of a running railway vehicle or vehicle from responses such as deformation and strain is the structure on which BWIM functions, and the physical process between the action and response to the bridge superstructure. makes it possible to measure the weight of the vehicle on which the BWIM system is applied.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments, for example, configurations that have the same function, method and result, or configurations that have the same purpose and effect. Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。 The following content is derived from the embodiment and modifications described above.

計測方法の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む。
One aspect of the measurement method is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
and a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

この計測方法では、処理対象である対象データを用いて振動成分を低減させた振動成分低減データ及び振動成分を含む振動成分データを生成し、振動成分低減データからドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成し、ドリフトノイズ低減データに基づいて補正データを推定する。ドリフトノイズ低減データは振動成分が低減されているので、高い精度で推定された補正データが得られる。そして、補正データは、振動成分低減データからドリフトノイズを除いたデータとドリフトノイズ低減データとの差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、この計測方法によれば、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、対象データに対してドリフトノイズが低減された計測データを生成することができる。また、この計測方法によれば、処理対象である対象データを用いて、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを生成し、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データを生成することができる。そのため、この計測方法を用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データが得られるとともに、低コスト化が可能である。 In this measurement method, the target data to be processed is used to generate vibration component reduction data in which the vibration component is reduced and vibration component data including the vibration component, and drift noise reduction in which the drift noise is reduced from the vibration component reduction data. Generating data and estimating correction data based on the drift noise reduction data. Since the vibration component is reduced in the drift noise reduction data, correction data estimated with high accuracy can be obtained. Since the corrected data corresponds to the difference between the data obtained by removing the drift noise from the reduced vibration component data and the reduced drift noise data, it contains significant signal components that have been removed by high-pass filtering. Therefore, according to this measurement method, by adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, it is possible to generate measurement data in which the drift noise is reduced with respect to the target data. Further, according to this measurement method, the target data to be processed is used to generate the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, and the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are added. Thus, measurement data with reduced drift noise can be generated without preparing information for reducing drift noise in advance. Therefore, by using this measurement method, accurate measurement data can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

前記計測方法の一態様において、
前記補正データ推定工程は、
前記ドリフトノイズ低減データの第1ピーク及び第2ピークを算出し、前記第1ピーク以前の第1区間と、前記第1ピークと前記第2ピークとの間の第2区間と、前記第2ピーク以降の第3区間と、を特定する区間特定工程と、
前記第1区間において、前記ドリフトノイズ低減データの符号を反転して第1区間補正データを生成する第1区間補正データ生成工程と、
前記第2区間の所定の時刻以前において、前記第1ピーク以前の前記ドリフトノイズ低減データを前記第1ピーク以降に逆順に並べ替えたデータと、前記第1ピークと前記第2ピークとを通る直線に-2を乗算した直線データとを加算し、前記第2区間の前記所定の時刻以降において、前記第2ピーク以降の前記ドリフトノイズ低減データを前記第2ピーク以前に逆順に並べ替えたデータと、前記直線データとを加算して、第2区間補正データを生成する第2区間補正データ生成工程と、
前記第3区間において、前記ドリフトノイズ低減データの符号を反転して第3区間補正データを生成する第3区間補正データ生成工程と、
前記第1区間補正データと前記第2区間補正データと前記第3区間補正データとを加算して前記補正データを生成する補正データ生成工程と、を含んでもよい。
In one aspect of the measurement method,
The correction data estimation step includes:
Calculate the first peak and the second peak of the drift noise reduction data, the first section before the first peak, the second section between the first peak and the second peak, and the second peak a section identifying step of identifying a subsequent third section;
a first section correction data generation step of inverting the sign of the drift noise reduction data in the first section to generate first section correction data;
A straight line passing through data obtained by rearranging the drift noise reduction data before the first peak in reverse order after the first peak before a predetermined time in the second section, and the first peak and the second peak. is added with linear data obtained by multiplying -2, and after the predetermined time in the second section, the drift noise reduction data after the second peak are rearranged in reverse order to before the second peak. , the straight line data, and a second section correction data generating step of generating second section correction data;
a third section correction data generation step of inverting the sign of the drift noise reduction data in the third section to generate third section correction data;
and a correction data generation step of adding the first section correction data, the second section correction data, and the third section correction data to generate the correction data.

この計測方法によれば、対象データに対してドリフトノイズ及び振動成分を低減させたドリフトノイズ低減データの特徴に基づいて3つの区間を特定し、各区間において、より適切な補正データを生成することができるので、生成される補正データの推定精度を高めることができる。 According to this measurement method, three sections are specified based on the characteristics of the drift noise reduction data obtained by reducing drift noise and vibration components for the target data, and more appropriate correction data is generated in each section. is possible, it is possible to improve the estimation accuracy of the generated correction data.

計測方法の他の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データの第1ピーク及び第2ピークを算出し、前記第1ピーク以前の第1区間と、前記第1ピークと前記第2ピークとの間の第2区間と、前記第2ピーク以降の第3区間と、を特定する区間特定工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記第2区間において、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記第1区間を前記振動成分低減データとし、前記第2区間において、前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算し、前記第3区間を前記振動成分低減データとして、計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む。
Another aspect of the measurement method is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
Calculate the first peak and the second peak of the drift noise reduction data, the first section before the first peak, the second section between the first peak and the second peak, and the second peak a section identifying step of identifying a subsequent third section;
a correction data estimating step of estimating correction data corresponding to a difference between the data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data in the second section based on the drift noise reduction data; ,
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
Measurement is performed using the first section as the vibration component reduction data, the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data in the second section, and the third section as the vibration component reduction data. and a measurement data generating step for generating data.

この計測方法では、処理対象である対象データを用いて振動成分を低減させた振動成分低減データ及び振動成分を含む振動成分データを生成し、振動成分低減データからドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成し、ドリフトノイズ低減データの特徴に基づいて3つの区間を特定し、第2区間において補正データを推定する。ドリフトノイズ低減データは振動成分が低減されているので、第2区間において高い精度で推定された補正データが得られる。そして、補正データは、第2区間において、振動成分低減データからドリフトノイズを除いたデータとドリフトノイズ低減データとの差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、この計測方法によれば、第1区間及び第3区間を振動成分データとし、第2区間において、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、対象データに対してドリフトノイズが低減された計測データを生成することができる。また、この計測方法によれば、処理対象である対象データを用いて、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを生成し、第2区間においてドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データを生成することができる。そのため、この計測方法を用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データが得られるとともに、低コスト化が可能である。 In this measurement method, the target data to be processed is used to generate vibration component reduction data in which the vibration component is reduced and vibration component data including the vibration component, and drift noise reduction in which the drift noise is reduced from the vibration component reduction data. Data is generated, three intervals are identified based on characteristics of the drift noise reduction data, and correction data is estimated in the second interval. Since the vibration component is reduced in the drift noise reduction data, correction data estimated with high accuracy in the second interval can be obtained. In the second interval, the corrected data corresponds to the difference between the data obtained by removing the drift noise from the reduced vibration component data and the reduced drift noise data, so it contains significant signal components that have been removed by the high-pass filtering process. . Therefore, according to this measurement method, the first section and the third section are used as the vibration component data, and the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are added in the second section. Measurement data with reduced drift noise can be generated. Further, according to this measurement method, the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are generated using the target data to be processed, and the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are generated in the second interval. By adding , it is possible to generate measurement data with reduced drift noise without preparing information for reducing drift noise in advance. Therefore, by using this measurement method, accurate measurement data can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

また、この計測方法によれば、計測データを生成するために、第1区間及び第3区間において、補正データの生成やドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとの加算が不要であるので、計算量が低減される。 Further, according to this measurement method, generation of correction data and addition of drift noise reduction data, correction data, and vibration component data are unnecessary in the first and third sections in order to generate measurement data. , the computational complexity is reduced.

前記計測方法の一態様において、
前記補正データ推定工程では、
前記第2区間の所定の時刻以前において、前記第1ピーク以前の前記ドリフトノイズ低減データを前記第1ピーク以降に逆順に並べ替えたデータと、前記第1ピークと前記第2ピークとを通る直線に-2を乗算した直線データとを加算し、前記第2区間の前記所定の時刻以降において、前記第2ピーク以降の前記ドリフトノイズ低減データを前記第2ピーク以前に逆順に並べ替えたデータと、前記直線データとを加算して、前記補正データを生成してもよい。
In one aspect of the measurement method,
In the correction data estimation step,
A straight line passing through data obtained by rearranging the drift noise reduction data before the first peak in reverse order after the first peak before a predetermined time in the second section, and the first peak and the second peak. is added with linear data obtained by multiplying -2, and after the predetermined time in the second section, the drift noise reduction data after the second peak are rearranged in reverse order to before the second peak. , and the straight line data may be added to generate the correction data.

この計測方法によれば、対象データに対してドリフトノイズ及び振動成分を低減させたドリフトノイズ低減データの特徴に基づいて、第2区間において、より適切な補正データを生成することができるので、生成される補正データの推定精度を高めることができる。 According to this measurement method, it is possible to generate more appropriate correction data in the second section based on the characteristics of the drift noise reduction data obtained by reducing the drift noise and vibration components with respect to the target data. It is possible to improve the estimation accuracy of the correction data to be applied.

前記計測方法の一態様において、
前記ローパスフィルター処理工程では、
前記対象データを高速フーリエ変換処理して基本周波数を算出し、前記ローパスフィルター処理として、前記基本周波数に対応する周期で前記対象データを移動平均処理して前記振動成分低減データを生成してもよい。
In one aspect of the measurement method,
In the low-pass filtering step,
The target data may be subjected to fast Fourier transform processing to calculate a fundamental frequency, and as the low-pass filter processing, moving average processing may be performed on the target data at a period corresponding to the fundamental frequency to generate the vibration component reduction data. .

この計測方法では、移動平均処理は、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数の信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので、振動成分が効果的に低減された振動成分低減データが得られる。したがって、この計測方法によれば、振動成分の影響を排除して補正データの推定精度を高めることができる。 In this measurement method, the moving average process not only requires a small amount of calculation, but also has a very large attenuation of the signal component of the fundamental frequency and its harmonic components, so the vibration component is effectively reduced. Reduction data are obtained. Therefore, according to this measurement method, it is possible to eliminate the influence of the vibration component and improve the estimation accuracy of the correction data.

前記計測方法の一態様において、
前記ローパスフィルター処理工程では、
前記対象データを高速フーリエ変換処理して基本周波数を算出し、前記ローパスフィルター処理として、前記対象データに対して前記基本周波数以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って前記振動成分低減データを生成してもよい。
In one aspect of the measurement method,
In the low-pass filtering step,
Fast Fourier transform processing is performed on the target data to calculate a fundamental frequency, and as the low-pass filter processing, FIR filter processing for attenuating signal components of frequencies equal to or higher than the fundamental frequency is performed on the target data to reduce the vibration component. data may be generated.

この計測方法では、FIRフィルター処理は、移動平均処理よりも計算量が大きいが、基本周波数以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができる。したがって、この計測方法によれば、基本周波数以上の振動成分の影響を排除して補正データの推定精度を高めることができる。 In this measurement method, the FIR filter process requires a larger amount of calculation than the moving average process, but can attenuate all signal components of frequencies equal to or higher than the fundamental frequency. Therefore, according to this measurement method, it is possible to eliminate the influence of the vibration component having the fundamental frequency or more and improve the estimation accuracy of the correction data.

前記計測方法の一態様において、
前記ハイパスフィルター処理は、前記振動成分低減データから、前記振動成分低減データを移動平均処理又はFIRフィルター処理したデータを減算する処理であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The high-pass filtering process may be a process of subtracting, from the vibration component reduction data, data obtained by subjecting the vibration component reduction data to moving average processing or FIR filter processing.

この計測方法によれば、ハイパスフィルター処理を簡易に行うことができるとともに、移動平均処理又はFIRフィルター処理では振動成分低減データに含まれる各信号成分の群遅延が一定であるので、補正データを精度良く推定することができる。 According to this measurement method, the high-pass filter process can be easily performed, and since the group delay of each signal component included in the vibration component reduction data is constant in the moving average process or the FIR filter process, the correction data can be obtained with accuracy. can be estimated well.

前記計測方法の一態様において、
前記対象データは、構造物を移動する移動体による前記構造物の変位のデータであってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The target data may be data of displacement of the structure caused by a moving body that moves the structure.

この計測方法によれば、ドリフトノイズが低減された計測データとして、移動体の移動による構造物の変位データが得られるので、構造物の変位を精度良く計測することができる。 According to this measurement method, since the displacement data of the structure caused by the movement of the moving body is obtained as the measurement data with the drift noise reduced, the displacement of the structure can be accurately measured.

前記計測方法の一態様において、
前記対象データは、前記移動体が移動する前記構造物の面と交差する方向の加速度を2回積分したデータであってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The target data may be data obtained by twice integrating acceleration in a direction intersecting the surface of the structure on which the moving object moves.

この計測方法によれば、構造物に設置された加速度センサーの出力データを用いて構造物の変位を精度良く計測することができる。 According to this measurement method, the displacement of the structure can be accurately measured using the output data of the acceleration sensor installed on the structure.

前記計測方法の一態様において、
前記対象データは、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器若しくは光ファイバーによる変位計測機器の観測データ、又は速度センサーが検出した速度を積分したデータであってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The target data is observation data of a contact-type displacement gauge, a ring-type displacement gauge, a laser displacement gauge, a pressure-sensitive sensor, a displacement-measuring device using image processing or a displacement-measuring device using an optical fiber, or data obtained by integrating velocity detected by a velocity sensor. may be

この計測方法によれば、変位、応力変化又は速度のデータを用いて構造物の変位を精度良く計測することができる。 According to this measuring method, it is possible to accurately measure the displacement of a structure using data on displacement, stress change, or velocity.

前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、橋梁の上部構造であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The structure may be a superstructure of a bridge.

この計測方法によれば、橋梁の上部構造の変位を精度良く計測することができる。 According to this measurement method, the displacement of the superstructure of the bridge can be measured with high accuracy.

前記計測方法の一態様において、
前記ドリフトノイズの周波数は、前記上部構造の固有振動周波数の最小値よりも低くてもよい。
In one aspect of the measurement method,
A frequency of the drift noise may be lower than a minimum natural vibration frequency of the superstructure.

この計測方法によれば、ローパスフィルター処理及びハイパスフィルター処理のカットオフ周波数を、上部構造のドリフトノイズの周波数よりも高く、かつ、固有振動周波数の最小値よりも低く設定することにより、生成される変位データにおいて、上部構造の固有振動周波数の信号成分及びその高調波成分を低減させずに、ドリフトノイズを低減させることができる。 According to this measurement method, the cutoff frequencies of the low-pass filtering and high-pass filtering are set higher than the drift noise frequency of the upper structure and lower than the minimum natural vibration frequency. Drift noise can be reduced in the displacement data without reducing the signal component of the natural vibration frequency of the upper structure and its harmonic components.

前記計測方法の一態様において、
前記移動体は、車両又は鉄道車両であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The mobile object may be a vehicle or a railroad vehicle.

この計測方法によれば、車両又は鉄道車両の移動による構造物の変位を精度良く計測することができる。 According to this measurement method, it is possible to accurately measure the displacement of the structure caused by the movement of the vehicle or railway vehicle.

前記計測方法の一態様において、
前記対象データは、正方向又は負方向に凸の波形のデータを含んでもよい。
In one aspect of the measurement method,
The target data may include data of a convex waveform in the positive or negative direction.

この計測方法によれば、正方向又は負方向に凸の波形の特徴に基づいてより適切な補正データを生成することができるので、生成される補正データの推定精度を高めることができる。 According to this measurement method, it is possible to generate more appropriate correction data based on the characteristics of the waveform that is convex in the positive direction or the negative direction, so it is possible to increase the estimation accuracy of the generated correction data.

前記計測方法の一態様において、
前記波形は、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The waveform may be a rectangular waveform, a trapezoidal waveform or a half-sine waveform.

この計測方法によれば、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形の特徴に基づいてより適切な補正データを生成することができるので、生成される補正データの推定精度を高めることができる。 According to this measurement method, it is possible to generate more appropriate correction data based on the characteristics of the rectangular waveform, the trapezoidal waveform, or the half-sine waveform, so it is possible to improve the estimation accuracy of the generated correction data.

計測装置の一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理部と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理部と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定部と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成部と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成部と、を含む。
One aspect of the measuring device is
a low-pass filter processing unit that performs low-pass filtering on target data containing drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filter processing unit that performs high-pass filtering on the vibration component reduction data to generate drift noise reduction data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation unit for estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation unit that generates vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
a measurement data generation unit that adds the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

この計測装置は、処理対象である対象データを用いて振動成分を低減させた振動成分低減データ及び振動成分を含む振動成分データを生成し、振動成分低減データからドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成し、ドリフトノイズ低減データに基づいて補正データを推定する。ドリフトノイズ低減データは振動成分が低減されているので、高い精度で推定された補正データが得られる。そして、補正データは、振動成分低減データからドリフトノイズを除いたデータとドリフトノイズ低減データとの差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、この計測装置によれば、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、対象データに対してドリフトノイズが低減された計測データを生成することができる。また、この計測装置によれば、処理対象である対象データを用いて、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを生成し、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データを生成することができる。そのため、この計測装置を用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データが得られるとともに、低コスト化が可能である。 This measuring device generates vibration component reduction data in which vibration components are reduced and vibration component data including vibration components using target data to be processed, and drift noise reduction in which drift noise is reduced from the vibration component reduction data. Generating data and estimating correction data based on the drift noise reduction data. Since the vibration component is reduced in the drift noise reduction data, correction data estimated with high accuracy can be obtained. Since the corrected data corresponds to the difference between the data obtained by removing the drift noise from the reduced vibration component data and the reduced drift noise data, it contains significant signal components that have been removed by high-pass filtering. Therefore, according to this measuring device, by adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, it is possible to generate the measurement data in which the drift noise is reduced with respect to the target data. Further, according to this measuring device, the target data to be processed is used to generate the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, and the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are added. Thus, measurement data with reduced drift noise can be generated without preparing information for reducing drift noise in advance. Therefore, by using this measuring device, accurate measurement data can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
観測点を観測する観測装置と、を備え、
前記対象データは、前記観測装置による観測データに基づくデータである。
One aspect of the measurement system is
An aspect of the measuring device;
and an observation device that observes the observation point,
The target data is data based on observation data by the observation device.

計測プログラムの一態様は、
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、をコンピューターに実行させる。
One aspect of the measurement program is
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
and a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.

この計測プログラムでは、処理対象である対象データを用いて振動成分を低減させた振動成分低減データ及び振動成分を含む振動成分データを生成し、振動成分低減データからドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成し、ドリフトノイズ低減データに基づいて補正データを推定する。ドリフトノイズ低減データは振動成分が低減されているので、高い精度で推定された補正データが得られる。そして、補正データは、振動成分低減データからドリフトノイズを除いたデータとドリフトノイズ低減データとの差に相当するので、ハイパスフィルター処理によって除去された有意な信号成分を含んでいる。したがって、この計測プログラムによれば、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、対象データに対してドリフトノイズが低減された計測データを生成することができる。また、この計測プログラムによれば、処理対象である対象データを用いて、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを生成し、ドリフトノイズ低減データと補正データと振動成分データとを加算することにより、ドリフトノイズを低減させるための情報をあらかじめ用意しなくともドリフトノイズを低減させた計測データを生成することができる。そのため、この計測プログラムを用いることによって、環境の変化によらず精度の良い計測データが得られるとともに、低コスト化が可能である。 In this measurement program, the target data to be processed is used to generate vibration component reduction data in which the vibration component is reduced and vibration component data including the vibration component, and drift noise reduction in which the drift noise is reduced from the vibration component reduction data. Generating data and estimating correction data based on the drift noise reduction data. Since the vibration component is reduced in the drift noise reduction data, correction data estimated with high accuracy can be obtained. Since the corrected data corresponds to the difference between the data obtained by removing the drift noise from the reduced vibration component data and the reduced drift noise data, it contains significant signal components that have been removed by high-pass filtering. Therefore, according to this measurement program, by adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, it is possible to generate the measurement data in which the drift noise is reduced with respect to the target data. Further, according to this measurement program, the target data to be processed is used to generate the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data, and the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data are added. Thus, measurement data with reduced drift noise can be generated without preparing information for reducing drift noise in advance. Therefore, by using this measurement program, accurate measurement data can be obtained regardless of changes in the environment, and cost can be reduced.

1…計測装置、2…センサー、3…監視装置、4…通信ネットワーク、5…橋梁、6…鉄道車両、6a…車両、7…上部構造、7a…橋床、7b…支承、7c…レール、7d…枕木、7e…バラスト、F…床板、G…主桁、8…下部構造、8a…橋脚、8b…橋台、10…計測システム、11…第1通信部、12…第2通信部、13…プロセッサー、14…記憶部、21…通信部、22…加速度センサー、23…プロセッサー、24…記憶部、31…通信部、32…プロセッサー、33…表示部、34…操作部、35…記憶部、40…リング式変位計、41…ピアノ線、50…カメラ、51…ターゲット、131…対象データ生成部、132…ローパスフィルター処理部、133…ハイパスフィルター処理部、134…補正データ推定部、135…振動成分データ生成部、136…計測データ生成部、137…計測データ出力部、138…区間特定部、141…計測プログラム、142…観測データ、143…計測データ、241…観測プログラム、242…観測データ、321…計測データ取得部、322…監視部、351…監視プログラム、352…計測データ列 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Measuring device, 2... Sensor, 3... Monitoring device, 4... Communication network, 5... Bridge, 6... Rail vehicle, 6a... Vehicle, 7... Superstructure, 7a... Bridge floor, 7b... Bearing, 7c... Rail, 7d... sleeper, 7e... ballast, F... floor plate, G... main girder, 8... lower structure, 8a... bridge pier, 8b... abutment, 10... measurement system, 11... first communication unit, 12... second communication unit, 13 ... processor, 14 ... storage unit, 21 ... communication unit, 22 ... acceleration sensor, 23 ... processor, 24 ... storage unit, 31 ... communication unit, 32 ... processor, 33 ... display unit, 34 ... operation unit, 35 ... storage unit , 40... Ring type displacement meter 41... Piano wire 50... Camera 51... Target 131... Target data generator 132... Low pass filter processor 133... High pass filter processor 134... Correction data estimator 135 Vibration component data generation unit 136 Measurement data generation unit 137 Measurement data output unit 138 Section identification unit 141 Measurement program 142 Observation data 143 Measurement data 241 Observation program 242 Observation Data 321...Measurement data acquisition unit 322...Monitoring unit 351...Monitoring program 352...Measurement data string

Claims (18)

ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む、計測方法。
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.
請求項1において、
前記補正データ推定工程は、
前記ドリフトノイズ低減データの第1ピーク及び第2ピークを算出し、前記第1ピーク以前の第1区間と、前記第1ピークと前記第2ピークとの間の第2区間と、前記第2ピーク以降の第3区間と、を特定する区間特定工程と、
前記第1区間において、前記ドリフトノイズ低減データの符号を反転して第1区間補正データを生成する第1区間補正データ生成工程と、
前記第2区間の所定の時刻以前において、前記第1ピーク以前の前記ドリフトノイズ低減データを前記第1ピーク以降に逆順に並べ替えたデータと、前記第1ピークと前記第2ピークとを通る直線に-2を乗算した直線データとを加算し、前記第2区間の前記所定の時刻以降において、前記第2ピーク以降の前記ドリフトノイズ低減データを前記第2ピーク以前に逆順に並べ替えたデータと、前記直線データとを加算して、第2区間補正データを生成する第2区間補正データ生成工程と、
前記第3区間において、前記ドリフトノイズ低減データの符号を反転して第3区間補正データを生成する第3区間補正データ生成工程と、
前記第1区間補正データと前記第2区間補正データと前記第3区間補正データとを加算して前記補正データを生成する補正データ生成工程と、を含む、計測方法。
In claim 1,
The correction data estimation step includes:
Calculate the first peak and the second peak of the drift noise reduction data, the first section before the first peak, the second section between the first peak and the second peak, and the second peak a section identifying step of identifying a subsequent third section;
a first section correction data generation step of inverting the sign of the drift noise reduction data in the first section to generate first section correction data;
A straight line passing through data obtained by rearranging the drift noise reduction data before the first peak in reverse order after the first peak before a predetermined time in the second section, and the first peak and the second peak. is added with linear data obtained by multiplying -2, and after the predetermined time in the second section, the drift noise reduction data after the second peak are rearranged in reverse order to before the second peak. , the straight line data, and a second section correction data generating step of generating second section correction data;
a third section correction data generation step of inverting the sign of the drift noise reduction data in the third section to generate third section correction data;
and a correction data generation step of adding the first section correction data, the second section correction data, and the third section correction data to generate the correction data.
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データの第1ピーク及び第2ピークを算出し、前記第1ピーク以前の第1区間と、前記第1ピークと前記第2ピークとの間の第2区間と、前記第2ピーク以降の第3区間と、を特定する区間特定工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記第2区間において、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記第1区間を前記振動成分低減データとし、前記第2区間において、前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算し、前記第3区間を前記振動成分低減データとして、計測データを生成する計測データ生成工程と、を含む、計測方法。
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
Calculate the first peak and the second peak of the drift noise reduction data, the first section before the first peak, the second section between the first peak and the second peak, and the second peak a section identifying step of identifying a subsequent third section;
a correction data estimating step of estimating correction data corresponding to a difference between the data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data in the second section based on the drift noise reduction data; ,
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
Measurement is performed using the first section as the vibration component reduction data, the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data in the second section, and the third section as the vibration component reduction data. a measurement data generation step of generating data.
請求項3において、
前記補正データ推定工程では、
前記第2区間の所定の時刻以前において、前記第1ピーク以前の前記ドリフトノイズ低減データを前記第1ピーク以降に逆順に並べ替えたデータと、前記第1ピークと前記第2ピークとを通る直線に-2を乗算した直線データとを加算し、前記第2区間の前記所定の時刻以降において、前記第2ピーク以降の前記ドリフトノイズ低減データを前記第2ピーク以前に逆順に並べ替えたデータと、前記直線データとを加算して、前記補正データを生成する、計測方法。
In claim 3,
In the correction data estimation step,
A straight line passing through data obtained by rearranging the drift noise reduction data before the first peak in reverse order after the first peak before a predetermined time in the second section, and the first peak and the second peak. is added with linear data obtained by multiplying -2, and after the predetermined time in the second section, the drift noise reduction data after the second peak are rearranged in reverse order to before the second peak. , and the straight line data to generate the correction data.
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記ローパスフィルター処理工程では、
前記対象データを高速フーリエ変換処理して基本周波数を算出し、前記ローパスフィルター処理として、前記基本周波数に対応する周期で前記対象データを移動平均処理して前記振動成分低減データを生成する、計測方法。
In any one of claims 1 to 4,
In the low-pass filtering step,
A measurement method comprising performing fast Fourier transform processing on the target data to calculate a fundamental frequency, and performing moving average processing on the target data at a cycle corresponding to the fundamental frequency as the low-pass filter processing to generate the vibration component reduction data. .
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記ローパスフィルター処理工程では、
前記対象データを高速フーリエ変換処理して基本周波数を算出し、前記ローパスフィルター処理として、前記対象データに対して前記基本周波数以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って前記振動成分低減データを生成する、計測方法。
In any one of claims 1 to 4,
In the low-pass filtering step,
Fast Fourier transform processing is performed on the target data to calculate a fundamental frequency, and as the low-pass filter processing, FIR filter processing for attenuating signal components of frequencies equal to or higher than the fundamental frequency is performed on the target data to reduce the vibration component. A measurement method that produces data.
請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記ハイパスフィルター処理は、前記振動成分低減データから、前記振動成分低減データを移動平均処理又はFIRフィルター処理したデータを減算する処理である、計測方法。
In any one of claims 1 to 6,
The measurement method, wherein the high-pass filtering process is a process of subtracting, from the vibration component reduction data, data obtained by subjecting the vibration component reduction data to moving average processing or FIR filter processing.
請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記対象データは、構造物を移動する移動体による前記構造物の変位のデータである、計測方法。
In any one of claims 1 to 7,
The measurement method, wherein the target data is data of displacement of the structure caused by a moving body that moves the structure.
請求項8において、
前記対象データは、前記移動体が移動する前記構造物の面と交差する方向の加速度を2回積分したデータである、計測方法。
In claim 8,
The measurement method, wherein the target data is data obtained by twice integrating acceleration in a direction intersecting the surface of the structure on which the moving object moves.
請求項8において、
前記対象データは、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー、画像処理による変位計測機器若しくは光ファイバーによる変位計測機器の観測データ、又は速度センサーが検出した速度を積分したデータである、計測方法。
In claim 8,
The target data is observation data of a contact-type displacement gauge, a ring-type displacement gauge, a laser displacement gauge, a pressure-sensitive sensor, a displacement-measuring device using image processing or a displacement-measuring device using an optical fiber, or data obtained by integrating velocity detected by a velocity sensor. is the measurement method.
請求項8乃至10のいずれか一項において、
前記構造物は、橋梁の上部構造である、計測方法。
In any one of claims 8 to 10,
The measurement method, wherein the structure is a superstructure of a bridge.
請求項11において、
前記ドリフトノイズの周波数は、前記上部構造の固有振動周波数の最小値よりも低い、計測方法。
In claim 11,
The measurement method, wherein the frequency of the drift noise is lower than the minimum value of the natural vibration frequency of the upper structure.
請求項8乃至12のいずれか一項において、
前記移動体は、車両又は鉄道車両である、計測方法。
In any one of claims 8 to 12,
The measuring method, wherein the moving body is a vehicle or a railroad vehicle.
請求項1乃至13のいずれか一項において、
前記対象データは、正方向又は負方向に凸の波形のデータを含む、計測方法。
In any one of claims 1 to 13,
The measurement method, wherein the target data includes data of a waveform convex in a positive direction or a negative direction.
請求項14において、
前記波形は、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形である、計測方法。
In claim 14,
The measuring method, wherein the waveform is a rectangular waveform, a trapezoidal waveform, or a half-sine waveform.
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理部と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理部と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定部と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成部と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成部と、を含む、計測装置。
a low-pass filter processing unit that performs low-pass filtering on target data containing drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filter processing unit that performs high-pass filtering on the vibration component reduction data to generate drift noise reduction data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation unit for estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation unit that generates vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
a measurement data generation unit that generates measurement data by adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data.
請求項16に記載の計測装置と、
観測点を観測する観測装置と、を備え、
前記対象データは、前記観測装置による観測データに基づくデータである、計測システム。
A measuring device according to claim 16;
and an observation device that observes the observation point,
The measurement system, wherein the target data is data based on observation data obtained by the observation device.
ドリフトノイズ及び振動成分を含む対象データをローパスフィルター処理して前記振動成分を低減させた振動成分低減データを生成するローパスフィルター処理工程と、
前記振動成分低減データをハイパスフィルター処理して前記ドリフトノイズを低減させたドリフトノイズ低減データを生成するハイパスフィルター処理工程と、
前記ドリフトノイズ低減データに基づいて、前記振動成分低減データから前記ドリフトノイズを除いたデータと前記ドリフトノイズ低減データとの差に相当する補正データを推定する補正データ推定工程と、
前記対象データから前記振動成分低減データを減算して前記振動成分を含む振動成分データを生成する振動成分データ生成工程と、
前記ドリフトノイズ低減データと前記補正データと前記振動成分データとを加算して計測データを生成する計測データ生成工程と、をコンピューターに実行させる、計測プログラム。
a low-pass filtering step of low-pass filtering target data including drift noise and vibration components to generate vibration component reduction data in which the vibration components are reduced;
a high-pass filtering step of performing high-pass filtering on the vibration component-reduced data to generate drift noise-reduced data in which the drift noise is reduced;
a correction data estimation step of estimating correction data corresponding to a difference between data obtained by removing the drift noise from the vibration component reduction data and the drift noise reduction data, based on the drift noise reduction data;
a vibration component data generation step of generating vibration component data including the vibration component by subtracting the vibration component reduction data from the target data;
A measurement program for causing a computer to execute a measurement data generation step of adding the drift noise reduction data, the correction data, and the vibration component data to generate measurement data.
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