JP2023006142A - Derivation method, derivation device, derivation system and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導出方法、導出装置、導出システム、プログラムに関する。 The present invention relates to a derivation method, a derivation device, a derivation system, and a program.
近年、多くの社会インフラが経年劣化しており、鉄道の橋梁等の社会インフラを構成する構造物の状態診断を行う手法が求められている。
特許文献1には、列車走行時の橋梁の加速度応答の観測データを用いて、橋梁の構造性能を好適に調査、評価することを可能にする鉄道橋の構造性能調査方法が開示されている。特許文献1の鉄道橋の構造性能調査方法は、列車を移動荷重列とし、橋梁を単純梁として列車走行時の鉄道橋の動的応答の理論解析モデルを定式化し、列車走行時の橋梁の加速度を測定するとともに、該加速度データから前記理論解析モデルの未知のパラメーターを逆解析法によって推計するようにしたことを特徴とする。
また、特許文献2には、特に橋梁を通過する際の走行列車の車両上下加速度応答を用いて橋梁の衝撃係数(動的応答成分)を求める方法が開示されている。
In recent years, many social infrastructures have deteriorated over time, and there is a need for a method of diagnosing the state of structures that constitute social infrastructures, such as railway bridges.
Further,
鉄道列車等のように1つ以上の移動体が編成された編成移動体が橋梁等の構造物を移動する場合がある。このような場合に、診断のために構造物の運動モデルを生成する等の目的のため、構造物を移動する編成移動体にいくつの移動体が編成されているかを把握したいという要望がある。特許文献1では、未知のパラメーターを求めるための逆解析法における計算量が膨大となる。また、特許文献2では、構造物を移動する移動体にいくつの移動体が編成されているかを求めることができなかった。このように、特許文献1、2では、構造物を移動する移動体にいくつの移動体が編成されているかを、より低負荷に求めることができなかった。
BACKGROUND ART There is a case where a set of moving bodies, such as a railway train, in which one or more moving bodies are organized moves on a structure such as a bridge. In such a case, for the purpose of generating a motion model of the structure for diagnosis, there is a demand to know how many mobile bodies are organized in the organized mobile body that moves the structure. In
上記課題を解決するための導出方法は、1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量を含む、時系列データを取得する取得ステップと、前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出ステップと、前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出ステップと、を含む。
上記課題を解決するための導出装置は、1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量を含む、時系列データを取得する取得部と、前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出部と、前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出部と、を備える。
上記課題を解決するための導出システムは、導出装置と、センサーと、を備える導出システムであって、前記導出装置は、1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量であって、前記センサーを介して計測された前記物理量を含む、時系列データを取得する取得部と、前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出部と、前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出部と、を備える。
上記課題を解決するためのプログラムは、コンピューターに、1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量を含む、時系列データを取得する取得ステップと、前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出ステップと、前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出ステップと、を実行させる。
A derivation method for solving the above problems includes a physical quantity generated at a predetermined observation point in the structure as a response due to the organized moving body in which one or more moving bodies are organized moving through the structure, time series an acquisition step of acquiring data; a time derivation step of deriving an entry time and an exit time to the structure of the mobile organization based on the time-series data; and the time-series data, the entry time, and the exit and a number deriving step of deriving the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time.
A derivation device for solving the above problems includes a physical quantity generated at a predetermined observation point in a structure as a response due to movement of an organized mobile body in which one or more mobile bodies are organized. an acquisition unit that acquires data; a time derivation unit that derives an entry time and an exit time from the structure of the mobile organization based on the time-series data; and the time-series data, the entry time, and the exit. and a number deriving unit that derives the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time.
A lead-out system for solving the above-mentioned problems is a lead-out system comprising a lead-out device and a sensor, wherein the lead-out device moves an organized moving body in which one or more moving bodies are organized to move a structure. A physical quantity generated at a predetermined observation point in the structure as a response to the event, the acquisition unit for acquiring time-series data including the physical quantity measured via the sensor, and based on the time-series data, a time deriving unit for deriving an entry time and a leaving time for the structure of the moving body, and the moving body included in the moving body based on the time-series data, the entering time, and the leaving time; and a number derivation unit for deriving the number of
A program for solving the above problem is stored in a computer as a response to movement of an organized moving body in which one or more moving bodies are organized, and physical quantities occurring at predetermined observation points in the structure, an acquisition step of acquiring time-series data; a time derivation step of deriving an entry time and an exit time of said moving body from said structure based on said time-series data; and said time-series data and said entry time. and a number derivation step of deriving the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the leaving time.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)導出システムの構成:
(1-1)導出システムの概要:
(1-2)撓みモデル:
(1-3)検証実験:
(1-4)要素の詳細:
(2)導出処理:
(3)他の実施形態:
Here, embodiments of the present invention will be described according to the following order.
(1) Configuration of derivation system:
(1-1) Overview of derivation system:
(1-2) Flexure model:
(1-3) Verification experiment:
(1-4) Element details:
(2) Derivation process:
(3) Other embodiments:
(1)導出システムの構成:
(1-1)導出システムの概要:
図1は、本実施形態にかかる導出システム10の構成の一例を示すブロック図である。導出システム10は、1つ以上の鉄道車両が編成された鉄道列車6が移動する橋梁5上の既定の観測点における物理量を含む時系列データに基づいて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の数を導出するシステムである。鉄道列車6は、編成移動体の一例である。鉄道列車6に含まれる鉄道車両それぞれは、移動体の一例である。橋梁5は、移動体が移動する構造物の一例である。鉄道列車6の各鉄道車両は、車軸に備えられた車輪を介して橋梁5を移動する。車輪は、鉄道車両と橋梁との接触部位の一例である。本実施形態では、鉄道列車6に編成された鉄道車両それぞれは、構造が同じ鉄道車両である。図1に示すように、導出システム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つのセンサー装置2と、サーバー装置3と、を備える。
(1) Configuration of derivation system:
(1-1) Overview of derivation system:
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a
計測装置1は、各センサー装置2から出力される加速度データに基づいて、鉄道列車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。計測装置1とサーバー装置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、鉄道列車6の走行による上部構造7の変位の情報をサーバー装置3に送信する。サーバー装置3は、送信された変位のデータに基づいて、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数を導出する。
Based on the acceleration data output from each
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。また、本実施形態では、橋梁5は、BWIM(Bridge Weigh In Motion、ブリッジ・ウエイ・イン・モーション)が適用可能な構造物である。BWIMは、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、橋梁を通行する移動体の重量、軸数などを測定する技術である。橋梁の変形やひずみ等の応答から通行する移動体の重量を解析可能な橋梁は、BWIMが適用可能な構造物と考えられる。そのため、橋梁への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するBWIMシステムにより、橋梁を移動する移動体の重量の計測することが可能である。移動体の重量の計測は、予め変位と荷重の相関係数を測定し、移動体の通過の際の橋梁の変位の測定結果から相関係数を用いて通過する移動体の荷重を導出することで行われる。
In this embodiment, the
橋梁5は、移動体が移動する部分である上部構造7と、上部構造7を支える下部構造8と、を備える。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、床版F、主桁G、不図示の横桁等を含む橋床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との間、隣り合う2つの橋台8bの間、又は、隣り合う2つの橋脚8aの間に渡された構造である。以下では、橋台8bと橋脚8aとを、支持部と総称する。本実施形態では、1組の支持部と、この1組の支持部の間に渡された上部構造7の橋桁の部分と、をまとめて1つの橋桁とする。すなわち、2つの支持部により両端が支えられた単純梁状の構造を、1つの橋桁とする。そのため、図1に示す橋梁5には、2つの橋桁が含まれる。以下では、橋梁5に含まれる各橋桁を、単位橋桁とする。
計測装置1とセンサー装置2とは、例えば、有線又は無線で接続され、CAN(Controller Area Network)等の通信ネットワークを介して通信を行う。
The
The measuring
センサー装置2は、上部構造7上に設定された観測点における変位(撓み)の導出に用いられる既定の物理量の測定に用いられる。本実施形態では、この既定の物理量は、加速度である。また、本実施形態では、センサー装置2は、この観測点に設置されている。また、センサー装置2は、水晶加速度センサー、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度センサー等の加速度センサーを備える。センサー装置2は、観測点における移動体である鉄道列車6の移動による上部構造7の変位を導出するための加速度のデータを出力する。
The
本実施形態では、センサー装置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、センサー装置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、センサー装置2を上部構造7の床版Fに設けると、鉄道列車6の走行によって破壊する可能性があり、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可能性があるため、図1及び図2の例では、センサー装置2は上部構造7の主桁Gに設けられている。
In this embodiment, the
上部構造7の床版Fや主桁G等は、上部構造7を走行する鉄道列車6による荷重によって、垂直方向に撓む。各センサー装置2は、上部構造7を走行する鉄道列車6の荷重による床版Fや主桁Gの撓みの加速度を測定する。
A floor slab F, a main girder G, and the like of the
(1-2)撓みモデル:
ここで、1つの橋梁を鉄道列車が移動する場合における橋梁の撓みのモデルについて説明する。ここで、モデルとは、既定の情報と推定結果との対応関係を示す式等の情報である。本実施形態では、橋梁の撓みモデルは、以下で説明するように、橋梁の構造に基づく式である。
(1-2) Flexure model:
Here, a model of bridge deflection when a railroad train moves on one bridge will be described. Here, the model is information such as a formula indicating a correspondence relationship between predetermined information and an estimation result. In this embodiment, the bridge deflection model is a formula based on the structure of the bridge, as described below.
また、以下では、橋梁を移動する鉄道列車に編成された鉄道車両の個数(台数)を、Nとおく。鉄道列車が橋梁に進入する時刻である進入時刻を、tiとおく。ここで、鉄道列車の橋梁への進入とは、鉄道車両C1(鉄道列車の先頭から1台目の鉄道車両)の1軸の車輪が橋梁に進入したことである。また、以下では、鉄道列車が橋梁から退出する時刻である退出時刻を、toとおく。ここで、鉄道列車の橋梁からの退出とは、鉄道車両CN(鉄道列車の最後尾の鉄道車両)の最後尾の車軸の車輪が橋梁から退出したことである。また、以下では、鉄道列車が橋梁を通過する期間(時刻tiから時刻toまでの期間)を、tsとおく。以下では、N、ti、to、tsをまとめて、観測情報とする。 Moreover, below, the number (number) of the railroad vehicles organized into the railroad train which moves a bridge is set to N. Let the entry time, which is the time when the railroad train enters the bridge, be t i . Here, entry of a railroad train into a bridge means that a wheel of one axle of the railroad vehicle C 1 (the first railroad vehicle from the head of the railroad train) has entered the bridge. Also, hereinafter, the leaving time, which is the time when the railroad train leaves the bridge, is t 0 . Here, the exit of the railroad train from the bridge means that the wheel of the rearmost axle of the railroad vehicle CN (the rearmost railroad vehicle of the railroad train) has withdrawn from the bridge. Moreover, below, the period (period from the time t i to the time t o ) when a railroad train passes a bridge is set to ts. Below, N, t i , t o , and t s are collectively referred to as observation information.
また、以下では、鉄道列車の進行方向における橋梁の長さである橋梁長を、LBとおく。また、橋梁における長手方向の端部のうち鉄道列車が進入してくる方向側の端部から観測点までの距離を、Lxとおく。図3にLBとLxとを示す。以下では、橋梁における長手方向の端部のうち鉄道列車が進入してくる方向側の端部を、進入端とする。また、以下では、橋梁における長手方向の端部のうち鉄道列車が退出していく方向側の端部を、退出端とする。また、鉄道列車における先頭からm台目の鉄道車両の進行方向の長さである車両長を、Lc(m)とおく。以下では、Lc(1)~Lc(N)を、Lcと総称する。また、鉄道列車における先頭からm台目の鉄道車両を、Cmとおく。また、鉄道車両Cmにおける車軸の数を、ar(m)とおく。以下では、ar(1)~ar(N)を、arと総称する。
以下では、鉄道車両Cmにおけるar(m)個の車軸を鉄道車両Cmの先頭から順に1軸、2軸、3軸、・・・、ar(m)軸とおく。
また、鉄道車両Cmにおける進行方向前方の端部から1軸までの距離を、La(aw(m、1))とおく。ここで、aw(α、β)は、鉄道列車におけるα台目の鉄道車両の先頭車軸からβ番目の車軸を示す。また、鉄道車両Cmにおけるn―1軸(n:2以上の整数)とn軸間の距離を、La(aw(m、n))とおく。すなわち、2以上のβについてLa(aw(α、β))は、鉄道列車Cαにおけるβ軸と(β-1)軸との距離を示す。また、La(aw(α、1))は、鉄道列車Cαにおける1軸と鉄道列車Cαの進行方向前方の端との距離を示す。以下では、La(aw(1、1))~La(aw(N、ar(N)))を、Laと総称する。Laそれぞれは、対応する鉄道車両における対応する車軸の位置を示している。例えば、La(aw(m、1))は、鉄道車両Cmにおいて、先端からLa(aw(m、1))の距離後方に1軸が存在していることを示す。また、La(aw(m、2))は、鉄道車両Cmにおいて、1軸からLa(aw(m、2))の距離後方に2軸が存在していることを示す。
ここでは、鉄道列車には、同様の4軸構成の鉄道車両が編成されている。すなわち、ar(m)(m=1、2、・・・、N)は、4である。図4に鉄道車両CmにおけるLc(m)、La(aw(m、1))、La(aw(m、2))、La(aw(m、3))、La(aw(m、4))を示す。
以下では、LB、Lx、Lc、ar、Laをまとめて、環境情報とする。
Also, hereinafter, the bridge length, which is the length of the bridge in the traveling direction of the railroad train, is defined as LB. Let Lx be the distance from the end of the bridge in the direction in which the railway train enters to the observation point. FIG. 3 shows LB and Lx . Hereinafter, the end of the bridge in the direction in which the railroad train enters is referred to as the entry end. Also, hereinafter, the end of the bridge in the direction in which the railroad train is leaving will be referred to as the exit end. In addition, the vehicle length, which is the length in the traveling direction of the m-th railroad vehicle from the head of the railroad train, is defined as Lc (m). Hereinafter, L c (1) to L c (N) are collectively referred to as L c . Also, let C m be the m-th railroad car from the head of the railroad train. Also, let the number of axles in the railway vehicle C m be a r (m). Hereinafter, a r (1) to a r (N) are collectively referred to as a r .
In the following, the a r ( m) axles in the railway vehicle C m are referred to as 1st, 2nd, 3rd, .
In addition, let L a ( aw (m, 1)) be the distance from the front end of the railcar C m in the traveling direction to the first axis. Here, a w (α, β) indicates the β-th axle from the leading axle of the α-th railway vehicle in the railway train. Also, the distance between the n−1 axis (n: an integer equal to or greater than 2) and the n axis in the railway vehicle C m is defined as L a (a w (m, n)). That is, L a (a w (α, β)) for β greater than or equal to 2 indicates the distance between the β axis and the (β−1) axis in the railway train C α . Also, L a ( aw (α, 1)) indicates the distance between one axle of the railway train C α and the front end of the railway train C α in the traveling direction. Hereinafter, L a (a w (1, 1)) to L a (a w (N, a r (N))) are collectively referred to as L a . Each L a indicates the position of the corresponding axle in the corresponding railcar. For example, L a (a w (m, 1)) indicates that there is one axis behind the front end of the railcar C m at a distance of L a (a w (m, 1)). In addition, L a ( aw (m, 2)) indicates that two axles exist behind the first axle by a distance of L a ( aw (m, 2)) in the railway vehicle C m .
Here, the railway train is composed of railway vehicles having a similar four-axle configuration. That is, a r (m) (m=1, 2, . . . , N) is 4. L c ( m ), La ( aw (m, 1)), La ( aw (m, 2)), La (aw (m, 3)), La ( aw (m, 3)), L a (a w (m, 4)) is shown.
Below, L B , L x , L c , a r , and L a are collectively referred to as environment information.
tsは、以下の式(1)に示すように、toとtiとの差分として求まる。 t s is obtained as the difference between t o and t i as shown in the following equation (1).
また、鉄道列車の総車輪数Tarは、以下の式(2)で求まる。 Also, the total number of wheels T ar of a railroad train is obtained by the following equation (2).
鉄道車両の先頭の鉄道車両C1の1軸から、鉄道車両のm台目の鉄道車両Cmのn軸までの距離を、Dwa(aw(m、n))として表す。Dwa(aw(m、n))は、以下の式(3)から求まる。 The distance from the 1st axis of the leading railroad vehicle C1 to the n-axis of the m -th railroad vehicle Cm is represented as Dwa ( aw (m,n)). D wa (a w (m, n)) is obtained from the following equation (3).
鉄道車両の先頭の鉄道車両C1の1軸から、鉄道車両の最後尾の鉄道車両CNの最後の軸ar(N)までの距離は、Dwa(aw(N、ar(N)))となる。Dwa(aw(N、ar(N)))を用いて、橋梁を通過する鉄道列車の平均速度vaは、以下の式(4)のように表される。 The distance from one axis of the leading rail car C1 to the last axis a r (N) of the last rail car C N is D wa ( aw (N, ar(N)) ). Using D wa (a w (N, a r (N))), the average speed v a of the railroad train passing through the bridge is represented by the following equation (4).
式(3)、式(4)から以下の式(5)が成り立つ。 The following equation (5) holds from equations (3) and (4).
続いて、橋梁に荷重が印加された場合に橋梁に生じる撓みについて説明する。
図5に橋梁の模式図を示す。図5には、橋梁に荷重Pが印加されている状況が示される。ここで、橋梁における荷重Pが印加される位置と進入端との距離を、aと表す。また、橋梁における荷重Pが印加される位置と退出端との距離を、bと表す。この場合、橋梁における荷重Pが印加された位置での曲げモーメントは、以下の式(6)で表される。
Next, a description will be given of the deflection that occurs in the bridge when a load is applied to the bridge.
Figure 5 shows a schematic diagram of the bridge. FIG. 5 shows a situation in which a load P is applied to the bridge. Here, the distance between the position on the bridge where the load P is applied and the entry end is represented as a. Also, the distance between the position where the load P is applied on the bridge and the exit end is represented as b. In this case, the bending moment at the position where the load P is applied on the bridge is represented by the following equation (6).
図6に荷重Pによる橋梁の各位置での曲げモーメントを示す。図6に示すように、荷重Pにより橋梁に生じる曲げモーメントは、進入端で0であり、進入端から荷重Pが印加される位置に近づくほど比例的に増加して、荷重Pが印加される位置において、式(6)が示す値になる。また、荷重Pにより橋梁に生じる曲げモーメントは、荷重Pが印加される位置から退出端に近づくほど比例的に減少して、退出端で0となる。そのため、橋梁における任意の位置Xにおける曲げモーメントは、以下の式(7)で表される。 FIG. 6 shows the bending moment at each position of the bridge due to the load P. As shown in FIG. 6, the bending moment generated in the bridge by the load P is 0 at the entry end, and increases proportionally as the position where the load P is applied from the entry end approaches, and the load P is applied. At the position, it becomes the value indicated by equation (6). Further, the bending moment generated in the bridge by the load P decreases proportionally from the position where the load P is applied to the retracted end, and becomes 0 at the retracted end. Therefore, the bending moment at an arbitrary position X on the bridge is represented by the following equation (7).
式(7)のxは、鉄道列車の進行方向における進入端から位置Xまでの距離を示す。また、式(7)のHaは、以下の式(8)で示される値である。 x in the expression (7) indicates the distance from the entry end to the position X in the traveling direction of the railroad train. Also, Ha in Expression (7) is a value shown in Expression (8) below.
任意の位置Xにおける橋梁の撓みwと、曲げモーメントと、の間には、以下の式(9)で示される関係が成り立つ。 Between the deflection w of the bridge at an arbitrary position X and the bending moment, the relationship represented by the following formula (9) holds.
式(9)のEは、橋梁のヤング率である。また、式(9)のIは、橋梁の二次モーメントである。また、式(9)のθは、位置Xにおいて水平線と撓んだ橋梁とがなす角度である。式(7)と式(9)から以下の式(10)が成り立つ。 E in equation (9) is the Young's modulus of the bridge. Also, I in Equation (9) is the second moment of the bridge. θ in equation (9) is the angle formed by the horizontal line at the position X and the bent bridge. The following equation (10) holds from equations (7) and (9).
式(10)の両辺をxで2回積分することにより、位置Xにおける撓みwを表す以下の式(11)が求まる。 By integrating both sides of equation (10) with x twice, equation (11) below, which expresses the deflection w at position X, is obtained.
式(11)のg1、g2は、定数項である。ここで、橋梁は、進入端、及び、退出端で支えられているため、進入端、及び、退出端の位置では撓みが生じない。すなわち、式(11)において、x=0、及び、x=LBの場合、両辺とも0となる。そのため、g1、g2は、以下の式(12)、式(13)のようになる。 g1 and g2 in equation (11) are constant terms. Here, since the bridge is supported at the entrance end and the exit end, no bending occurs at the entrance end and the exit end. That is, in equation (11), both sides are 0 when x=0 and x= LB . Therefore, g1 and g2 are given by the following equations (12) and (13).
式(11)、式(12)、式(13)より、位置Xにおける撓みwを表す以下の式(14)が求まる。 The following equation (14) representing the deflection w at the position X is obtained from equations (11), (12), and (13).
荷重Pが橋梁の長手方向の中央に印加される場合、荷重Pの印加により橋梁に生じる撓みのうち最大の撓みが、橋梁の長手方向の中央において生じる。この最大の撓みをw0.5lとして、w0.5lを表す式を求める。荷重Pが橋梁の長手方向の中央に印加される場合、a=b=0.5LBである。また、撓みを求める対象の位置Xは、橋梁の長手方向の中央であるため、x=0.5LBである。また、この場合、x<=aであるため式(8)より、Ha=0となる。x=0.5LB、a=b=0.5LB、Ha=0を式(14)に代入することで、撓みw0.5lを表す以下の式(15)が求まる。 When the load P is applied to the center of the bridge in the longitudinal direction, the maximum deflection of the deflections caused in the bridge due to the application of the load P occurs at the center of the bridge in the longitudinal direction. Assuming that this maximum deflection is w 0.5l , an equation expressing w 0.5l is obtained. If the load P is applied to the longitudinal center of the bridge, a=b=0.5L B. Also, since the target position X for which deflection is to be obtained is the center of the bridge in the longitudinal direction, x=0.5L B. Also, in this case, since x<=a, H a =0 from equation (8). By substituting x=0.5L B , a=b=0.5L B , and H a =0 into the equation (14), the following equation (15) representing the deflection w 0.51 can be obtained.
w0.5lを用いて、式(14)で表される橋梁における任意の位置の撓みを規格化する。
荷重Pの位置が位置Xよりも進入端側に存在する場合、すなわち、x>aの場合、式(8)よりHa=1となり、式(14)は、以下の式(16)のように表される。
w 0.5l is used to normalize the deflection at any position in the bridge represented by equation (14).
When the position of the load P exists on the approach end side of the position X, that is, when x>a, H a =1 from formula (8), and formula (14) is transformed into the following formula (16). is represented by
a=LBrとおく。ここで、rは、0以上1以下の実数である。b=LB-aであるため、b=LB(1-r)と表される。式(16)に、a=LBr、b=LB(1-r)を代入し、w0.5lで除することで規格化すると、x>aの場合における位置Xでの規格化された撓みwstdを示す以下の式(17)が求まる。 Let a=L B r. Here, r is a real number of 0 or more and 1 or less. Since b=L B −a, it is expressed as b=L B (1−r). Substituting a=L B r and b=L B (1−r) into equation (16) and normalizing by dividing by w 0.5l yields normalization at position X when x>a Equation (17) below, which indicates the applied deflection w std , is obtained.
同様に、荷重Pの位置が位置Xよりも退出端側に存在する場合、すなわち、x<=aの場合、式(8)よりHa=0となり、式(14)は、以下の式(18)のように表される。 Similarly, when the position of the load P exists on the withdrawal end side of the position X, i.e., when x<=a, H a = 0 from formula (8), and formula (14) is the following formula ( 18).
a=LBrとおく。ここで、rは、0以上1以下の実数である。b=LB-aであるため、b=LB(1-r)と表される。式(18)に、a=LBr、b=LB(1-r)を代入し、w0.5lで除することで規格化すると、x<=aの場合における位置Xでの規格化された撓みwstdを示す以下の式(19)が求まる。 Let a=L B r. Here, r is a real number of 0 or more and 1 or less. Since b=L B −a, it is expressed as b=L B (1−r). Substituting a=L B r and b=L B (1−r) into equation (18) and normalizing by dividing by w 0.5l yields the standard at position X when x<=a Equation (19) below is obtained, which indicates the normalized deflection w std .
式(17)と式(19)とにおけるxにLxを代入することで、撓みの観測点における規格化された撓みwstdは、rの関数として、以下の式(20)のように表される。 By substituting L x for x in equations (17) and (19), the normalized deflection w std at the deflection observation point is expressed as the following equation (20) as a function of r. be done.
式(20)における関数R(r)は、以下の式(21)に示される関数である。 Function R(r) in equation (20) is a function shown in equation (21) below.
ここで、式(20)、式(21)を用いて、任意の1つの車軸aw(m、n)の車輪を介して橋梁に印加される荷重により観測点で生じる撓みの時間変化を示す関数を求める。
まず、鉄道列車の1つの車軸の車輪が、進入端から観測点まで至るのにかかる期間をtxnとおく。txnは、Lxとvaとから、以下の式(22)で求まる。
Here, using equations (20) and (21), we show the time variation of the deflection caused at the observation point by the load applied to the bridge via the wheels of any one axle a w (m, n). Find a function.
First, let t xn be the time it takes for a wheel of one axle of a railroad train to travel from the approach end to the observation point. t xn is obtained from L x and v a by the following equation (22).
また、鉄道列車の1つの車輪が、橋梁を横断するのにかかる期間、すなわち、進入端から退出端まで至るのにかかる期間をtlnとおく。tlnは、LBとvaとから、以下の式(23)で求まる。 Also, let t ln be the time it takes for one wheel of the railroad train to cross the bridge, that is, the time it takes from the entry end to the exit end. t ln is obtained from LB and va by the following equation (23).
また、鉄道列車のm台目の鉄道車両のn軸aw(m、n)の車輪が進入端に到達する時刻をto(m、n)とおく。to(m、n)は、tiとvaとDwa(aw(m、n))とから、以下の式(24)で求まる。 Let t o (m, n) be the time at which the wheels of the n-axis a w (m, n) of the m-th rail car of the railroad train reach the entry end. t o (m, n) is obtained from t i , v a , and D wa (a w (m, n)) by the following equation (24).
式(22)より、Lxは、以下の式(25)のように表される。 From Equation (22), L x is expressed as in Equation (25) below.
また、式(23)より、LBは、以下の式(26)のように表される。 Also, from equation (23), LB is expressed as in equation (26) below.
車軸aw(m、n)の位置は、荷重位置となる。そのため、車軸aw(m、n)の位置は、進入端から退出端の方向へa=LBrの距離の位置となる。また、時刻を示す変数をtとおくと、時刻tにおけるaw(m、n)の進入端からの距離は、時刻to(m、n)から時刻tまでに鉄道車両が進んだ距離に等しい。そのため、以下の式(27)が成り立つ。 The position of the axle a w (m, n) is the load position. Therefore, the position of the axle a w (m, n) is at a distance a=L B r in the direction from the entry end to the exit end. Also, if a variable indicating time is t, the distance from the approach end of a w (m, n) at time t is the distance traveled by the railcar from time t o (m, n) to time t. equal. Therefore, the following formula (27) holds.
式(27)より、rは、以下の式(28)のように表される。 From Equation (27), r is expressed as in Equation (28) below.
式(25)、式(26)、式(28)を用いて、式(20)、式(21)におけるLx、LB、rを置き換えることで、車軸aw(m、n)の車輪を介して橋梁に印加される荷重により観測点で生じる撓みの時間変化を示すモデルとして、以下の式(29)の関数wstd(aw(m、n)、t)が求まる。式(29)内の関数R(t)は、以下の式(30)で示される関数である。 By replacing L x , L B , and r in Equations (20) and (21) using Equations (25), (26), and (28), wheels of axle a w (m, n) A function w std (a w (m, n), t) of the following equation (29) is obtained as a model showing the time variation of the deflection occurring at the observation point due to the load applied to the bridge via . Function R(t) in equation (29) is a function represented by equation (30) below.
観測情報、及び、環境情報(ti、to、N、LB、Lx、Lc(1)~Lc(N)、ar(1)~ar(N)、La(aw(1、1))~La(aw(N、ar(N))))が既知であると、これらの情報を用いて、wstd(aw(m、n)、t)が求まる。例えば、ti、toから式(1)を用いてtsを求める。ts、N、ar、La、Lcから、式(5)を用いてvaが求まる。vaとLBとLxとから、式(22)、式(23)を用いて、txn、tlnが求まる。La、Lc、tiから、式(3)、式(24)を用いて、to(m、n)が求まる。そして、求まったtxn、tln、to(m、n)を、式(29)、式(30)に代入することで、tの関数wstd(aw(m、n)、t)が求まる。 Observation information and environmental information (t i , t o , N, L B , L x , L c (1) to L c (N), a r (1) to a r (N), L a (a w (1, 1)) through L a (a w (N, a r (N)))) are known, using these information, w std (a w (m, n), t) is sought. For example, t s is obtained from t i and t 0 using equation (1). From t s , N, a r , L a , and L c , v a is obtained using equation (5). From va, LB, and Lx, txn and tln are obtained using equations (22) and (23). From L a , L c , and ti, t o (m, n) is obtained using equations (3) and (24). Then, by substituting the obtained t xn , t ln , t o (m, n) into the equations (29) and (30), the function w std (a w (m, n), t) of t is sought.
wstd(aw(m、n)、t)が示す観測点における撓み量の変化の一例を、図7に示す。図7のグラフの横軸は時間、縦軸は、撓み量を示す。また、1台の鉄道車両Cmの移動に応じて、ar(m)個の車軸それぞれについての車輪の組が橋梁を移動することとなる。そのため、1台の鉄道車両Cmの移動により観測点で生じする撓み量の時間変化を示すモデルとしての関数Cstd(m、t)は、各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)の足し合わせとして、以下の式(31)のように求まる。 FIG. 7 shows an example of changes in the deflection amount at the observation point indicated by w std (a w (m, n), t). The horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. Also, according to the movement of one railroad vehicle C m , the set of wheels for each of the a r (m) axles will move on the bridge. Therefore, the function C std (m, t) as a model representing the time variation of the amount of deflection caused at the observation point due to the movement of one railway vehicle C m is w std (a w (m, n ) and t) are obtained by the following equation (31).
ar(m)が4の場合、すなわち、鉄道車両Cmが4軸構成である場合、関数Cstd(m、t)が示す観測点における撓み量の変化の様子を、図8に示す。図8のグラフの横軸は時間、縦軸は、撓み量を示す。また、図8における実線のグラフはCstd(m、t)を示し、点線のグラフそれぞれは各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)を示す。 When a r (m) is 4, that is, when the railway vehicle C m has a four-axle configuration, FIG. 8 shows how the amount of deflection changes at the observation points indicated by the function C std (m, t). The horizontal axis of the graph in FIG. 8 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. Also, the solid line graph in FIG. 8 indicates C std (m, t), and each dotted line graph indicates w std (a w (m, n), t) for each axle.
また、鉄道列車の移動に応じて、N台の鉄道車両が橋梁を移動する。そのため、1つの鉄道列車の移動により観測点で生じする撓み量の時間変化を示すモデルとしての関数Tstd(t)は、各鉄道車両についてのCstd(m、t)の足し合わせとして、以下の式(32)のように求まる。 Also, according to the movement of the railway train, N railway vehicles move on the bridge. Therefore, the function T std (t) as a model showing the time change of the amount of deflection caused at the observation point due to the movement of one railway train is the sum of C std (m, t) for each railway vehicle, as follows: (32).
Nが16の場合、すなわち、鉄道列車に16台の鉄道車両が編成されている場合、関数Tstd(t)が示す観測点における撓み量の変化の様子を、図9に示す。図9のグラフの横軸は時間、縦軸は、撓み量を示す。また、図9における実線のグラフはTstd(t)を示し、点線のグラフそれぞれは各鉄道車両についてのCstd(m、t)を示す。図9のグラフに示すように、通過する鉄道車両毎のたわみの加算した波形となり、連続した車両が橋梁を通過する周期での振動が生じていることがわかる。
以上が橋梁における撓みモデルの説明である。
When N is 16, that is, when 16 railcars are organized in a railroad train, FIG. 9 shows how the amount of deflection changes at the observation points indicated by the function T std (t). The horizontal axis of the graph in FIG. 9 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. Further, the solid line graph in FIG. 9 indicates T std (t), and each dotted line graph indicates C std (m, t) for each railway vehicle. As shown in the graph of FIG. 9, the waveform is obtained by adding the deflection of each passing railway vehicle, and it can be seen that vibration occurs at the period when successive vehicles pass through the bridge.
The above is the explanation of the deflection model in the bridge.
(1-3)検証実験:
発明者らは、観測情報、及び、環境情報が以下に示す値とする条件における撓み量Tstd(t)を求めた。すなわち、N=4、ti=7.21[秒]、to=8.777[秒]、ts=1.567[秒間]、LB=25[m]、Lx=12.5[m]、Lcそれぞれ=25[m]、arそれぞれ=4、m=1~NそれぞれについてLa(aw(m、1))=2.5[m]、m=1~NそれぞれについてLa(aw(m、2))=2.5[m]、m=1~NそれぞれについてLa(aw(m、3))=15[m]、m=1~NそれぞれについてLa(aw(m、4))=2.5[m]である。
(1-3) Verification experiment:
The inventors obtained the deflection amount T std (t) under the conditions that the observation information and the environmental information have the following values. That is, N = 4, t i = 7.21 [seconds], t o = 8.777 [seconds], t s = 1.567 [seconds], LB = 25 [m], L x = 12.5 [m], L c each = 25 [m], a r each = 4, m = 1 to N respectively, L a (a w (m, 1)) = 2.5 [m], m = 1 to N L a (a w (m, 2)) = 2.5 [m] for each, m = 1 to N L a (a w (m, 3)) = 15 [m] for each, m = 1 to N L a (a w (m, 4))=2.5 [m] for each.
この際の撓み量Tstd(t)を、図10に示す。図10のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。また、発明者らは、求めたTstd(t)を高速フーリエ変換(FFT)することで、Tstd(t)に含まれる各周波数の成分の強度を求めた。Tstd(t)に対するFFTの結果を、図11に示す。図11のグラフの横軸は周波数、縦軸は対応する周波数の成分の強度を示す。そして、発明者らは、連続する鉄道車両の移動に応じて橋梁に生じる振動の周波数として、Tstd(t)のFFTの結果からTstd(t)の基本周波数Ffを求めた。ここで、基本周波数とは、信号に含まれる最も周波数の低い成分の周波数である。具体的には、発明者らは、Tstd(t)のFFTの結果から、FFTで用いられたウィンドウ関数の影響により生じるサイドローブを除いて、最も低い周波数に対応するピークを特定し、特定したピークを基本周波数として求めた。図11の例では、一点鎖線で囲んだ部分に示すように、2Hz未満の範囲に、FFTで用いられたウィンドウ関数の影響により生じるサイドローブのピークが2つ見られる。発明者らは、これらのピークを除いたピークのうち、最も周波数の低いピークとして、点線で囲んだ部分のピークを特定し、特定したピークに対応する周波数を、基本周波数Ffとして求めた。発明者らは、図11のグラフから基本周波数3.1Hzを求めた。 FIG. 10 shows the deflection amount T std (t) at this time. The horizontal axis of the graph in FIG. 10 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. In addition, the inventors determined the intensity of each frequency component included in T std (t) by fast Fourier transforming (FFT) the determined T std (t). The FFT results for T std (t) are shown in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 11 indicates the frequency, and the vertical axis indicates the intensity of the corresponding frequency component. Then, the inventors obtained the fundamental frequency F f of T std (t) from the FFT results of T std (t) as the frequency of vibrations occurring in the bridge according to the continuous movement of railroad vehicles. Here, the fundamental frequency is the frequency of the lowest frequency component included in the signal. Specifically, the inventors identified the peak corresponding to the lowest frequency from the FFT result of T std (t), excluding the sidelobes caused by the effect of the window function used in the FFT, and identified The resulting peak was obtained as the fundamental frequency. In the example of FIG. 11, as indicated by the dashed-dotted line, there are two sidelobe peaks in the range of less than 2 Hz caused by the window function used in the FFT. The inventors identified the peak surrounded by the dotted line as the lowest frequency peak among the peaks excluding these peaks, and obtained the frequency corresponding to the identified peak as the fundamental frequency Ff . The inventors obtained the fundamental frequency of 3.1 Hz from the graph of FIG.
発明者らは、通過期間tsに含まれる基本周波数Ffの波数νを、以下の式(33)を用いて求めた。すなわち、波数νは、tsとFfとの積として導出される。 The inventors obtained the wavenumber ν of the fundamental frequency Ff included in the transit period ts using the following equation (33). That is, the wavenumber ν is derived as the product of ts and Ff .
この場合、ν=1.567×3.1=4.8577である。ここで、移動する鉄道列車の鉄道車両の数Nは、4である。発明者らは、通過期間tsに含まれる、基本周波数Ffの波数νが、Nよりも1程度高い値となるとの特徴を見出した。以下では、この特徴を第1の特徴とする。そこで、発明者らは、鉄道列車に含まれる鉄道車両の数Nは、通過期間tsに含まれる、基本周波数Ffの波数νから1を引いた値を整数に丸めた値として求められるとして、以下の式(34)を用いて求められることを見出した。round関数は、引数の四捨五入された値を返す関数である。また、整数への丸めの方法は、四捨五入に限定されず、観測する橋梁の特性に合わせて、切捨て、切上げ等の他の方法であってもよい。 In this case, ν=1.567×3.1=4.8577. Here, the number N of railcars of the moving railroad train is four. The inventors have found a feature that the wavenumber ν of the fundamental frequency Ff included in the transit period ts is higher than N by about one. This feature is hereinafter referred to as the first feature. Therefore, the inventors assume that the number N of railroad vehicles included in the railroad train is obtained as a value obtained by subtracting 1 from the wavenumber ν of the fundamental frequency Ff included in the transit period ts and rounded to an integer, It was found that it can be obtained using the following formula (34). A round function is a function that returns a rounded value of an argument. Also, the method of rounding to an integer is not limited to rounding off, and other methods such as rounding down or rounding up may be used in accordance with the characteristics of the bridge to be observed.
また、発明者らは、以下の式(35)を用いて、基本周波数Ffから、基本周期Tfを求めた。 Also, the inventors obtained the fundamental period Tf from the fundamental frequency Ff using the following equation (35).
そして、発明者らは、基本周期Tfで撓み量Tstd(t)を移動平均することで、基本周波数以上の周波数の成分を減衰させるローパスフィルター処理をTstd(t)に施した。ローパスフィルター処理は、基本周波数以上の周波数の成分を減衰させるその他のFIRフィルタをかける処理でもよい。ローパスフィルター処理を施されたTstd(t)を、Tstd_lp(t)=Tstd_lp(kΔT)とおく。ここで、kは、観測点で撓み量が周期的に観測される場合における何番目の観測であるかを示す変数である。すなわち、撓み量の観測のデータ周期(時間分解能)がΔTであるとすると、t=kΔTとなる。
以下の式(36)に示すように、基本周期TfとΔTとから、データの時間分解能に調整した移動平均区間kmfが求まる。
Then, the inventors took a moving average of the amount of deflection T std (t) at the fundamental period T f to apply a low-pass filtering process to T std (t) for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency. The low-pass filtering process may be another FIR filtering process that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency. Let T std (t) subjected to low-pass filtering be T std_lp (t)=T std_lp (kΔT). Here, k is a variable that indicates the order of observation when the amount of deflection is periodically observed at an observation point. That is, if the data period (time resolution) of the deflection amount observation is ΔT, then t=kΔT.
As shown in Equation (36) below, the moving average interval kmf adjusted to the time resolution of the data is obtained from the fundamental period Tf and ΔT.
kmfを用いて、Tstd_lp(t)は、以下の式(37)により求まる。 Using kmf, T std_lp ( t) is obtained by the following equation (37).
発明者らは、撓み量Tstd(t)から、Tstd_lp(t)を引くことで、基本周波数未満の周波数の成分を減衰させるハイパスフィルター処理をTstd(t)に施した。ハイパスフィルター処理は、基本周波数未満の周波数の成分を減衰させるその他のFIRフィルタをかける処理でもよい。ハイパスフィルター処理を施されたTstd(t)を、Tstd_hp(t)とおく。具体的には、発明者らは、以下の式(38)に示すように、Tstd(t)から、Tstd_lp(t)を引くことで、Tstd_hp(t)を求めた。 The inventors subtracted T std_lp (t) from the amount of deflection T std (t), thereby performing high-pass filter processing for attenuating frequency components lower than the fundamental frequency to T std (t). The high-pass filtering process may be any other FIR filtering process that attenuates frequency components below the fundamental frequency. Let T std (t) subjected to high-pass filtering be T std_hp (t). Specifically, the inventors obtained T std_hp (t) by subtracting T std_lp ( t) from T std (t) as shown in the following equation (38).
求めたTstd_hp(t)を、Tstd(t)と重畳して図12に示す。図12のグラフは、横軸は時間(t=kΔT)を示し、縦軸は撓み量を示す。図12の実線のグラフは、Tstd_hp(k)を示し、点線のグラフはTstd(t)を示す。
図12のグラフから、通過期間ts(時刻tiから時刻toまでの期間)におけるTstd_hp(t)の正のピークの数は、6個である。ここで、正のピークとは、Tstd_hp(t)のピークのうち、橋梁の上方向に凸なピークである。また、通過期間tsにおけるTstd_hp(t)の負のピークの数は、5個である。ここで、負のピークとは、Tstd_hp(t)のピークのうち、橋梁の下方向に凸なピークである。このことから、発明者らは、通過期間tsにおけるTstd_hp(t)の正のピークの数(6)が鉄道列車に含まれる鉄道車両の数N(4)よりも2つ多く、負のピークの数(5)がN(4)よりも1つ多いとの特徴を見出した。以下では、この特徴を、第2の特徴とする。
The calculated T std_hp (t) is superimposed on T std (t) and shown in FIG. In the graph of FIG. 12, the horizontal axis indicates time (t=kΔT), and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 12 indicates T std — hp (k), and the dotted line graph indicates T std (t).
From the graph of FIG. 12, the number of positive peaks of T std_hp (t) in transit period t s (period from time t i to time t o ) is six. Here, the positive peak is the upward convex peak of the bridge among the peaks of T std_hp (t). Also, the number of negative peaks of T std_hp (t) in transit period t s is five. Here, the negative peak is a downward convex peak of the bridge among the peaks of T std_hp (t). From this, the inventors found that the number of positive peaks of T std_hp (t) in the transit period t s (6) is two more than the number of rolling stock N (4) included in the railway train, and the negative A feature was found that the number of peaks (5) was one more than N (4). This feature is hereinafter referred to as a second feature.
発明者らは、観測情報、及び、環境情報を種々の値に変更しつつ、第1の特徴、及び、第2の特徴が成立するかを検証した。結果、発明者らは、Lc/2 < LB < 3Lc/2を満たす場合に、第1の特徴、及び、第2の特徴が成立することを見出した。
本実施形態の導出システム10は、第1の特徴、第2の特徴に基づいて、センサー装置2を介して観測された橋梁の変位(撓み)から、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数を導出する処理を行う。
The inventors verified whether the first feature and the second feature hold while changing the observation information and the environment information to various values. As a result, the inventors found that the first feature and the second feature are satisfied when L c /2 < LB < 3L c /2.
Based on the first feature and the second feature, the
(1-4)要素の詳細
ここで、図13を用いて、導出システム10の計測装置1、センサー装置2、サーバー装置3それぞれの詳細を説明する。
なお、本実施形態では、鉄道列車6、単位橋桁それぞれについての環境情報は、既知である。すなわち、単位橋桁の橋梁長LB、単位橋桁の進入端から観測点までの距離Lx、鉄道列車6の各鉄道車両の車両長Lc、鉄道列車6の各鉄道車両における車軸の数ar、鉄道列車6の各鉄道車両のLaについては、既知である。具体的には、LB=25[m]、Lx=12.5m、Lc(1)~Lc(N)それぞれ=25[m]、ar(1)~ar(N)それぞれ=4、La(aw(1、1))~La(aw(N、1))それぞれ=2.5[m]、La(aw(1、2))~La(aw(N、2))それぞれ=2.5[m]、La(aw(1、3))~La(aw(N、3))それぞれ=15[m]、La(aw(1、4))~La(aw(N、4))それぞれ=2.5[m]である。
また、本実施形態では、導出システム10は、観測情報(鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数N、鉄道列車6が単位橋桁に進入する時刻ti、鉄道列車6が単位橋桁から退出する時刻to、鉄道列車6が単位橋桁を通過する期間ts)について、計測装置1により計測されたデータに基づいて導出する。鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数Nは16である。
(1-4) Details of Elements Details of each of the
Incidentally, in this embodiment, the environmental information for each of the
In addition, in the present embodiment, the
計測装置1は、センサー装置2を介して、観測点における撓みを計測する。本実施形態では、計測装置1は、橋台8bに設置されているが、他の位置に設置されてもよい。計測装置1は、制御部100、記憶部110、通信部120を備える。制御部100は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサー、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備える。制御部100は、ROM等に記録された種々のプログラムを、RAMに展開してCPUを介して実行することで計測装置1の各機能を実現する。記憶部110は、各種プログラム、計測された撓みのデータ等を記憶する。通信部120は、外部の装置との間での有線、又は、無線での通信に用いられる回路を備える。
A measuring
センサー装置2は、観測点における既定の物理量として加速度を検出する。センサー装置2は、制御部200、加速度センサー210、記憶部220、通信部230を備える。制御部200は、CPU等のプロセッサー、ROM、RAM等を備える。制御部200は、ROM等に記録された種々のプログラムを、RAMに展開してCPUを介して実行することでセンサー装置2の各機能を実現する。
The
加速度センサー210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可能な、水晶加速度センサー、MEMS加速度センサー等の加速度センサーである。本実施形態では、加速度センサー210は、垂直方向の加速度をより精度よく検出するため、1つの軸を、垂直方向と平行とするように配置されている。ただし、上部構造7におけるセンサー装置2の設置場所が傾いている場合もある。計測装置1は、加速度センサー210の3つの検出軸の1軸が、垂直方向に合わせて設置されていない場合でも、3つの軸の加速度を合成して、垂直方向の加速度を検出する。
The
センサー装置2の制御部200は、加速度センサー210を介して、橋梁5における観測点における上下方向の加速度を周期的に検出し、検出した加速度のデータを、計測装置1に送信する。計測装置1の制御部100は、センサー装置2から送信された加速度のデータに基づいて、加速度の検出時刻における観測点での橋梁5の上下方向の撓みを計測する。本実施形態では、制御部100は、センサー装置2から送信されたデータが示す加速度に、時間に対する2回の積分を行うことで観測点での橋梁5の上下方向の撓みを求める。そして、制御部100は、計測した撓みのデータを、サーバー装置3に送信する。なお、本実施形態では、センサー装置2は、既定の周期ΔTで加速度を検出する。そのため、計測装置1は、ΔT周期の撓みの時系列データを計測する。すなわち、計測される時系列データは、ΔT周期で計測された変位の離散値のデータであって、各離散値が計測時刻と対応付けられているデータである。
The
サーバー装置3は、計測装置1により計測された観測点の撓みに基づいて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の数を導出する。サーバー装置3は、導出装置の一例である。サーバー装置3は、制御部300、記憶部310、通信部320を備える。制御部300は、CPU等のプロセッサー、ROM、RAM等を備える。制御部300は、ROM等に記録された種々のプログラムを、RAMに展開してCPUを介して実行することで、取得部301、時刻導出部302、個数導出部303の各機能を実現する。記憶部310は、各種プログラム、検出された撓みのデータ等を記憶する。通信部320は、外部の装置との間での有線、又は、無線での通信に用いられる回路を備える。
The
取得部301は、鉄道列車6が橋梁5における橋梁それぞれを移動することによる応答として観測点で生じる撓みの時系列データを取得する機能である。制御部300は、取得部301の機能により、計測装置1から、観測点で生じる撓みの時系列データを取得する。以下では、取得部301の機能により取得された撓みの時系列データを、u(t)とおく。図14にu(t)の例を示す。図14のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は撓み量を示す。
The
時刻導出部302は、取得部301により取得された時系列データに基づいて、鉄道列車6の単位橋桁に対する進入時刻と退出時刻とを導出する機能である。制御部300は、時刻導出部302の機能により、u(t)に対してFFTを実行する。図14に示すu(t)に対してFFTを実行した結果を、図15に示す。図15のグラフの横軸は周波数、縦軸は対応する周波数の成分の強度を示す。そして、制御部300は、FFT結果からピークを検出する。制御部300は、検出したピークのうち、FFTで用いられた窓関数の影響で生じるサイドローブのピークを除いた最小の周波数に対応するピークを特定する。制御部300は、特定したピークに対応する周波数を、u(t)の基本周波数Ffとして導出する。図15の例では、導出された基本周波数Ffは、3.01Hzである。
The
制御部300は、以下のようにして、u(t)に基本周波数Ff以上の成分を減衰させるローパスフィルターを施す。まず、制御部300は、取得した基本周波数Ffに基づいて、式(35)と同様に、Ffの逆数を導出することで、周期Tfを導出する。制御部300は、導出したTfと既定の周期であるΔTとに基づいて、式(36)を用いて区間kmfを導出する。制御部300は、u(t)の各値について、導出した区間kmfにおける移動平均をとることで、u(t)にローパスフィルターをかける。ローパスフィルター処理を施されたu(t)を、ulp(t)=ulp(kΔT)とおく。ここで、kは、観測点で撓み量が周期的に観測される場合における何番目の観測であるかを示す変数である。制御部300は、導出した区間kmfに基づいて、以下の式(39)を用いて、ulp(t)を導出する。ulp(t)は、複数の離散値のデータであるu(t)と同様に、複数の離散値のデータとなる。
The
このローパスフィルターは、基本周波数Ff以上の成分を減衰させる条件のFIRフィルタでもよい。
そして、制御部300は、ulp(t)から、撓み量に関する既定の閾値CLを挟む連続する2つのデータを特定する。ここで、ulp(t)の連続する2つのデータがCLを挟むとは、ulp(t)に含まれる連続して計測された2つの変位のデータの値で挟まれた範囲、すなわち、これらの変位のデータのうちの小さい方の値以上、且つ、大きい方の値以下の範囲にCLが含まれることを示す。
この閾値CLは、鉄道列車の橋梁への進入に応じて橋梁に生じる撓みの値であり、例えば、鉄道車両の先頭の1軸の車輪を進入端の近傍に置くように鉄道車両を配置した場合における橋梁の観測点の撓みの値である。また、この閾値CLは、鉄道列車の橋梁への進入を検知可能であれば、他の値であってもよく、例えば、既定の重量を進入端の近傍にかけた場合における橋梁の観測点の撓み量としてもよい。また、閾値CLは、鉄道列車が橋梁を通過する際における橋梁の観測点の撓み量の最大値の既定の割合(例えば、10%、1%等)の値等としてもよい。また、閾値CLは、ulp(t)に含まれる何れかのデータの値に設定されるとしてもよい。
This low-pass filter may be an FIR filter that attenuates components of the fundamental frequency Ff or higher.
Then, from u lp (t), the
This threshold C L is the value of the deflection that occurs in the bridge when a railroad train enters the bridge. is the value of the deflection of the observation point of the bridge in case Also, this threshold value CL may be any other value as long as it is possible to detect the entry of a railroad train into a bridge. It may be the amount of deflection. Also, the threshold value CL may be a value such as a predetermined ratio (eg, 10%, 1%, etc.) of the maximum value of the deflection amount at the observation point of the bridge when the railroad train passes over the bridge. Also, the threshold C L may be set to any data value included in u lp (t).
図16に、ulp(t)と、閾値CLと、を示す。図16のグラフの横軸は時間(t=kΔT)を示し、縦軸は撓み量を示す。図16の実線のグラフはulp(t)を示し、点線のグラフはu(t)を示す。図16における点線の円で囲んだ部分において、ulp(k)と、閾値CLと、が交差する。また、図17に、ulp(t)とCLとの交差する箇所(図16のグラフにおける左側の点線の円の部分)の拡大図を示す。図17のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は撓み量を示す。図17の黒点それぞれは、ulp(t)に含まれる離散値のデータを示す。図17の例では、ulp(t)に含まれるデータk-1と、データkと、が閾値CLを挟んでいる様子が示される。
制御部300は、特定したCLを挟む連続する2つのデータに対応する2つの時刻のうち、遅い方を特定する。図17の例では、制御部300は、データkに対応する時刻kΔTを特定する。
図16の例では、制御部300は、CLを挟む連続する2つのデータとして、図16における右側の点線の円の部分の2つのデータについても特定し、特定した2つのデータに対応する2つの時刻のうち、遅い方を特定する。
FIG. 16 shows u lp (t) and the threshold C L . The horizontal axis of the graph in FIG. 16 indicates time (t=kΔT), and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 16 indicates u lp (t), and the dotted line graph indicates u(t). u lp (k) and the threshold C L intersect in the portion surrounded by the dotted line circle in FIG. 16 . Also, FIG. 17 shows an enlarged view of the crossing point of u lp (t) and CL (left dotted circle portion in the graph of FIG. 16). The horizontal axis of the graph in FIG. 17 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. Each black dot in FIG. 17 indicates discrete value data included in u lp (t). In the example of FIG. 17, data k−1 and data k included in u lp (t) sandwich the threshold C L .
In the example of FIG. 16, the
そして、制御部300は、特定した時刻のうち早い方を、鉄道列車6の単位橋桁への進入時刻tiとして導出する。また、制御部300は、特定した時刻のうち、遅い方を、鉄道列車6の単位橋桁からの退出時刻toとして導出する。図16の例では、制御部300は、進入時刻ti=7.2[s]、退出時刻to=12.795[s]と導出する。このように、本実施形態では、制御部300は、ulp(t)に含まれる何れかのデータに対応付けられた時刻を、進入時刻ti、退出時刻toとして導出する。
Then, the
このように、本実施形態では、制御部300は、ulp(t)に含まれる、CLを挟む連続する2つのデータに対応する2つの時刻のうち遅い方を、進入時刻ti、進入時刻toとして導出する。ただし、制御部300は、他の時刻を、進入時刻ti、進入時刻toとして導出してもよい。例えば、制御部300は、ulp(t)から、撓み量に関する既定の閾値CLを挟む連続する2つのデータを特定し、特定した2つのデータに対応する時刻のうちの一方の時刻以降であり、且つ、他方の時刻以前の期間に含まれる時刻を、進入時刻tiと進入時刻toと導出してもよい。図17の例では、制御部300は、データk-1に対応する時刻(k-1)ΔT以降であり、データkに対応する時刻kΔT以前の時刻(例えば、時刻(k-1)ΔT、ulp(t)とCLとが交差する点に対応する時刻等)を、進入時刻tiとして導出してもよい。また、制御部300は、ulp(t)に含まれる各データ間を補間した曲線を求めて、求めた曲線とCLとの交点に対応する時刻を、ti、toとして求めてもよい。
Thus, in the present embodiment, the
また、ulp(t)に含まれるCLを挟む連続する2つのデータについて、一方がCLと等しくなる場合が考えられる。例えば、図17の例において、データkの値がCLと等しくなる場合が考えられる。その場合、制御部300は、CLと等しいデータと1つ前のデータとの組と、CLと等しいデータと1つ後のデータとの組と、の2組のうちの何れかを、CLを挟む連続する2つのデータとして、選択してもよい。図17の例でデータkがCLと等しい場合、制御部300は、CLを挟む連続する2つのデータとして、データk-1とデータkとの組と、データkとデータk+1との組と、の2つの組のうちの何れか1つを選択する。制御部300は、選択した組に含まれる2つのデータに対応する2つの時刻間の期間内の時刻を、ti又はtoとして導出してもよい。
Also, it is conceivable that one of two consecutive data sandwiching C L contained in u lp (t) is equal to C L . For example, in the example of FIG. 17, it is possible that the value of data k is equal to CL. In that case, the
本実施形態では、制御部300は、ulp(t)に含まれる何れかのデータに対応付けられた時刻を、進入時刻ti、退出時刻toとして導出する。これにより、制御部300は、進入時刻ti、退出時刻toを含むΔT間隔の計測時刻それぞれに対応するulp(t)のデータを、ulp(t)を参照することで容易に取得し、活用できる。対して、制御部300は、ulp(t)に含まれる何れのデータにも対応付けられていない時刻を、進入時刻ti、退出時刻toとして導出する場合、ti、toを含むΔT間隔の計測時刻それぞれに対応するulp(t)のデータを、元のulp(t)からのリサンプリング等により求めることとなり、処理の手間が増加する。
In the present embodiment, the
制御部300は、基本周波数以上の振動成分が減衰されたulp(t)を用いて、進入時刻、退出時刻を導出することで、基本周波数以上の振動成分の影響を軽減し、より精度よく進入時刻、退出時刻を導出できる。
ただし、制御部300は、ulp(t)を導出しないこととしてもよい。その場合、制御部300は、例えば、ulp(t)の代わりにu(t)を用いて、ti、toを導出してもよい。
The
However, the
個数導出部303は、取得部301の機能により取得された時系列データであるu(t)と、時刻導出部302の機能により導出された進入時刻tiと退出時刻toとに基づいて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数を導出する機能である。
制御部300は、個数導出部303の機能により、第1の特徴に基づいて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数の候補となる値を、第1候補値として導出する。制御部300は、tiとtoとに基づいて、式(1)を用いて、鉄道列車6が単位橋桁を通過する通過期間tsを導出する。そして、制御部300は、導出したtsと、u(t)に基づいて導出した基本周波数Ffと、に基づいて式(33)を用いて、通過期間tsに含まれる基本周波数Ffの波数νを導出する。制御部300は、導出したνに基づいて、式(34)を用いて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数Nを、第1候補値として導出する。ここでは、ti=7.2[s]、to=12.795[s]、Ff=3.01[Hz]であるため、制御部300は、第1候補値を、round((12.795-7.2)×3.01-1)=round(15.84)=16と導出する。
Based on u(t), which is the time-series data obtained by the function of the obtaining
The
また、制御部300は、第2の特徴に基づいて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数の候補となる値を、第2候補値、第3候補値として導出する。制御部300は、u(t)から、ulp(t)を引くことで、基本周波数未満の周波数の成分を減衰させるハイパスフィルター処理をu(t)に施し、ハイパスフィルター処理が施されたu(t)であるuhp(t)を導出する。
また、制御部300は、基本周波数未満の周波数の成分を減衰させるFIRフィルタであるハイパスフィルターを、u(t)にかけてuhp(t)を導出してもよい。
そして、制御部300は、uhp(t)におけるtiからtoまでの期間のデータから、正のピークの個数を特定する。制御部300は、特定した正のピークの数から2を引いた値を、第2候補値として導出する。また、制御部300は、uhp(t)におけるtiからtoまでの期間のデータから、負のピークの個数を特定する。制御部300は、特定した負のピークの数から1を引いた値を、第3候補値として導出する。図14に示すu(t)にハイパスフィルター処理が施されたuhp(t)を、図18に示す。図18の横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図18の実線のグラフは、uhp(t)を示し、点線のグラフはu(t)を示す。図18の例では、期間tsにおけるuhp(t)の正のピークの数は、18であり、負のピークの数は、17である。そのため、制御部300は、18-2=16を、第2の候補値として導出する。また、制御部300は、17-1=16を、第3の候補値として導出する。
Further, the
Further, the
Then, the
制御部300は、第1候補値と、第2候補値と、第3候補値と、を比較し、比較結果に基づいて、最終的なNの推定値を決定する。制御部300は、第1候補値と、第2候補値と、第3候補値と、が等しい場合、この等しい値を、Nの推定値として決定する。
また、制御部300は、第1候補値と、第2候補値と、第3候補値と、のすべてが等しいわけではなく、且つ、第2候補値と第3候補値とが等しい場合、第2候補値、又は、第3候補値を、Nの推定値として決定する。通過期間tsにおけるuhp(t)の正のピークの数と、負のピークの数と、は相関しているため、第2候補値と第3候補値とが等しい場合、第2候補値と第3候補値との信頼性が、第1候補値より高いと考えられる。
また、制御部300は、第1候補値と、第2候補値と、第3候補値と、のすべてが等しいわけではなく、且つ、第2候補値と第3候補値とが等しくない場合、第2候補値、第3候補値のうち、(Ff×ts-1)に近い方の値を、Nの推定値として決定する。このように、制御部300は、ノイズ等の影響により、第2候補値と第3候補値とが等しくない場合には、(Ff×ts-1)を正値として、第2候補値と第3候補値とのうち(Ff×ts-1)に近い方の値を、Nの推定値として決定する。ただし、制御部300は、第2候補値と第3候補値とが等しくない場合には、第1候補値を、Nの推定値として決定してもよい。
このように、制御部300は、第1候補値と、第2候補値と、第3候補値と、の比較結果に基づいて、最終的なNの推定値を決定することで、より精度よく、Nを導出できる。ここでは、第1候補値=第2候補値=第3候補値=16であるため、制御部300は、最終的なNの値を16として決定する。ここで、鉄道列車6の鉄道車両の個数Nは16なので、制御部300が鉄道列車6の鉄道車両の個数Nを導出できたことが確認された。
The
In addition, if the first candidate value, the second candidate value, and the third candidate value are not all equal, and the second candidate value and the third candidate value are equal, the
Further, if the first candidate value, the second candidate value, and the third candidate value are not all equal, and the second candidate value and the third candidate value are not equal, Of the second candidate value and the third candidate value, the value closer to (F f ×t s −1) is determined as the estimated value of N. In this way, when the second candidate value and the third candidate value are not equal due to the influence of noise or the like, the
In this way, the
以上のように本実施形態の構成により、導出システム10は、第1の特徴、第2の特徴に基づいて、橋梁5における観測点の変位(撓み)の時系列データから橋梁5を移動する鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数を導出できる。また、導出システム10は、第1候補値については、式(33)、式(34)を用いて求めた。また、導出システム10は、u(t)にハイパスフィルター処理を行い、uhp(t)におけるピーク数を用いて、第2候補値、第3候補値それぞれを求めた。このように、導出システム10は、第1候補値、第2候補値、第3候補値それぞれを、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数を逆解析法で求める場合に比べて計算量を少なく、低負荷で求めることができる。このように、導出システム10は、鉄道列車6に編成されている鉄道車両の個数を、より低負荷に求めることができる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the
(2)導出処理:
図19を用いて、サーバー装置3が実行する鉄道列車6の鉄道車両の個数の導出処理を説明する。サーバー装置3は、計測装置1から観測点における変位のデータが送信されたことに応じて、図19の処理を開始するが、指定されたタイミング等の任意のタイミングで図19の処理を開始してもよい。
S100において、制御部300は、取得部301の機能により、計測装置1から、観測点で生じる撓みの時系列データu(t)を取得する。S100は、取得ステップの一例である。
(2) Derivation process:
The process of deriving the number of railroad cars of the
In S<b>100 , the
S105において、制御部300は、時刻導出部302の機能により、S100で取得されたu(t)に対してFFTを実行する。制御部300は、FFT結果からピークを検出する。制御部300は、検出したピークのうち、FFTで用いられた窓関数の影響で生じるサイドローブのピークを除いた最小の周波数に対応するピークを特定する。制御部300は、特定したピークに対応する周波数を、u(t)の基本周波数Ffとして導出する。
In S105, the
S110において、制御部300は、時刻導出部302の機能により、基本周波数Ffに基づいて、式(35)と同様に、Ffの逆数を導出することで、周期Tfを導出する。制御部300は、導出したTfと既定の周期であるΔTとに基づいて、式(36)を用いて区間kmfを導出する。制御部300は、u(t)の各値について、導出した区間kmfにおける移動平均をとることで、u(t)にローパスフィルターをかける。制御部300は、導出した区間kmfに基づいて、式(39)を用いて、ulp(t)を導出する。
In S110, the
そして、制御部300は、ulp(t)と、撓み量に関する既定の閾値CLとが交差する時刻を求める。制御部300は、求めた時刻のうち、早い方を、鉄道列車6の単位橋桁への進入時刻tiとして導出する。また、制御部300は、求めた時刻のうち、遅い方を、鉄道列車6の単位橋桁からの退出時刻toとして導出する。S110は、時刻導出ステップの一例である。
Then, the
S115において、制御部300は、個数導出部303の機能により、tiとtoとに基づいて、式(1)を用いて、鉄道列車6が単位橋桁を通過する通過期間tsを導出する。そして、制御部300は、導出したtsと、u(t)に基づいて導出した基本周波数Ffと、に基づいて式(33)を用いて、通過期間tsに含まれる基本周波数Ffの波数νを導出する。制御部300は、導出したνに基づいて、式(34)を用いて、鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数Nを、第1候補値として導出する。
In S115, the
S120において、制御部300は、個数導出部303の機能により、u(t)からS110で導出されたulp(t)を引くことで、基本周波数未満の周波数の成分を減衰させるハイパスフィルター処理をu(t)に施し、ハイパスフィルター処理が施されたu(t)であるuhp(t)を導出する。
そして、制御部300は、uhp(t)におけるtiからtoまでの期間(期間ts)のデータから、正のピークの個数を特定する。制御部300は、特定した正のピークの数から2を引いた値を、第2候補値として導出する。また、制御部300は、uhp(t)における期間tsのデータから、負のピークの個数を特定する。制御部300は、特定した負のピークの数から2を引いた値を、第3候補値として導出する。
In S120, the
Then, the
S125において、制御部300は、個数導出部303の機能により、第1候補値と第2候補値と第3候補値との全てが等しいか否かを判定する。制御部300は、第1候補値と第2候補値と第3候補値との全てが等しいと判定した場合、処理をS130に進める。制御部300は、第1候補値と第2候補値と第3候補値との全てが等しいわけではないと判定した場合、処理をS135に進める。
In S125, the
S130において、制御部300は、個数導出部303の機能により、第1候補値(=第2候補値、第3候補値)を、鉄道列車6の鉄道車両の個数Nの最終的な推定値として決定する。
S135において、制御部300は、個数導出部303の機能により、第2候補値と第3候補値とが等しいか否かを判定する。制御部300は、第2候補値と第3候補値とが等しいと判定した場合、処理をS145に進める。また、制御部300は、第2候補値と第3候補値とが等しくないと判定した場合、処理をS140に進める。
In S130, the
In S<b>135 , the
S140において、制御部300は、個数導出部303の機能により、第2候補値、第3候補値のうち、(Ff×ts-1)に近い方の値を、Nの推定値として決定する。
S145において、制御部300は、個数導出部303の機能により、第2候補値(=第3候補値)を、鉄道列車6の鉄道車両の個数Nの最終的な推定値として決定する。
S115~S145は、個数導出ステップの一例である。
In S140, the
In S<b>145 , the
S115 to S145 are an example of the number derivation step.
(3)他の実施形態:
以上の実施形態は、本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。以上の実施形態のように観測点における変位から鉄道列車の鉄道車両の個数を導出する手法は、プログラムの発明、方法の発明としても実現可能である。
(3) Other embodiments:
The above embodiment is an example for carrying out the present invention, and various other embodiments can be adopted. The method of deriving the number of railcars of a railroad train from the displacement at the observation point as in the above embodiment can be implemented as an invention of a program or an invention of a method.
さらに、サーバー装置3の機能が複数の装置によって実現される構成が採用されてもよい。サーバー装置3の各機能が複数の装置に分散されて実装されてもよい。また、サーバー装置3の各機能が他の装置に実装されるとしてもよい。例えば、計測装置1に、取得部301、時刻導出部302、個数導出部303の各機能が実装されてもよい。サーバー装置3が複数の装置に分散して存在する構成等であってもよい。さらに、上述の実施形態は一例であり、一部の構成が省略されたり、他の構成が追加されたりする実施形態が採用され得る。
Furthermore, a configuration may be adopted in which the functions of the
上述の実施形態では、導出システム10は、1つ以上の移動体である鉄道車両が編成された鉄道列車6に含まれる鉄道車両の個数を導出する。ただし、導出システム10は、他の編成移動体に含まれる移動体の個数を導出してもよい。例えば、導出システム10は、1つ以上のトロッコが連結された編成トロッコに含まれるトロッコの個数を導出してもよい。また、導出システム10は、1つ以上の車両が連結されたトレーラーに含まれる車両の個数を導出してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、導出システム10は、橋梁5を移動する編成移動体に含まれる移動体の個数を導出する。ただし、導出システム10は、線路を支えるコンクリート製の土台等の橋梁と異なる構造物を移動する編成移動体に含まれる移動体の個数を導出してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、導出システム10に含まれるセンサー装置2の個数は、2つであるとしたが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
Also, in the above-described embodiment, the number of
また、上述の実施形態では、制御部300は、時系列データu(t)として、加速度センサー210を介して検出された加速度から計測された変位(撓み)のデータを取得する。ただし、制御部300は、u(t)として、衝撃センサー、感圧センサー、歪計、画像測定装置、ロードセル、変位計等のセンサーを介して検出された物理量から導出された橋梁の変位のデータを取得してもよい。例えば、制御部300は、画像測定装置を介して橋梁5の観測点に配置された既定のオブジェクトの周期的な撮影を行うことで、観測点の変位を検出し、検出した変位のデータを取得してもよい。また、制御部300は、u(t)として、橋梁の変位と異なる物理量のデータを取得してもよい。例えば、制御部300は、u(t)として、橋梁5の観測点における加速度、速度、応力等を取得してもよい。また、制御部300は、u(t)として、画像測定装置を介して撮影された画像内における橋梁5の観測点に配置された既定のオブジェクトの変位量に応じたピクセル数を取得してもよい。また、制御部300は、鉄道列車6が単位橋桁を移動することによる応答として観測点で生じる複数の種類の物理量(例えば、変位、応力等)のデータを取得してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、導出システム10は、第1候補値と第2候補値と第3候補値とをそれぞれ求めて、求めた第1候補値と第2候補値と第3候補値との比較結果に基づいて、最終的なNの推定値を求めた。ただし、導出システム10は、第1候補値と第2候補値と第3候補値との何れか1つを、最終的なNの推定値として導出するとしてもよい。その場合、他の2つの候補値を導出しないこととしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、制御部300は、取得部301の機能により取得された時系列データu(t)に対するFFTの結果から、FFTで用いられたウィンドウ関数の影響により生じるサイドローブを除いて、最も低い周波数に対応するピークを特定し、特定したピークを基本周波数Ffとして求めた。ただし、制御部300は、u(t)に対するFFTの結果に生じたノイズの影響を考慮して、基本周波数Ffを求めてもよい。例えば、制御部300は、u(t)に対するFFTの結果から、FFTで用いられたウィンドウ関数の影響により生じるサイドローブを除いて、最も低い周波数に対応する既定の閾値以上のピークを特定し、特定したピークを基本周波数Ffとして求めてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
時系列データは、編成移動体の移動により構造物に生じることが想定される振動の周波数の2倍以上のデータレートで取得されたデータであればよい。 The time-series data may be data acquired at a data rate that is at least twice the frequency of vibrations that are assumed to occur in structures due to movement of the moving body.
さらに本発明は、コンピューターが実行するプログラムや、方法としても適用可能である。また、以上のようなプログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、複数の装置が備える部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、プログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのプログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし半導体メモリー等であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。 Furthermore, the present invention is also applicable as a computer-executed program or method. Moreover, the above programs and methods may be implemented as a single device or may be implemented using components provided in a plurality of devices, and include various modes. In addition, it can be changed as appropriate, such as a part of which is software and a part of which is hardware. Furthermore, the invention is established as a program recording medium. Of course, the recording medium for the program may be a magnetic recording medium, a semiconductor memory, or the like, and any recording medium that will be developed in the future can be considered in exactly the same way.
1…計測装置、2…センサー装置、3…サーバー装置、4…通信ネットワーク、5…橋梁、6…鉄道列車、7…上部構造、7a…橋床、7b…支承、7c…レール、7d…枕木、7e…バラスト、F…床版、G…主桁、8…下部構造、8a…橋脚、8b…橋台、10…導出システム、100…制御部、110…記憶部、120…通信部、200…制御部、210…加速度センサー、220…記憶部、230…通信部、300…制御部、301…取得部、302…時刻導出部、303…個数導出部、310…記憶部、320…通信部
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出ステップと、
前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出ステップと、
を含む導出方法。 an acquisition step of acquiring time-series data including physical quantities occurring at a predetermined observation point in a structure in response to movement of an organized mobile body in which one or more mobile bodies are organized;
a time derivation step of deriving an entry time and an exit time from the structure of the mobile organization based on the time-series data;
a number derivation step of deriving the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time-series data, the entering time, and the leaving time;
Derivation methods, including
前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出部と、
前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出部と、
を備える導出装置。 an acquisition unit that acquires time-series data including physical quantities that occur at a predetermined observation point in a structure in response to movement of an organized mobile body in which one or more mobile bodies are organized;
a time derivation unit for deriving an entry time and an exit time to the structure of the mobile organization based on the time-series data;
a number deriving unit that derives the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time-series data, the entering time, and the leaving time;
A derivation device comprising a
前記導出装置は、
1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量であって、前記センサーを介して計測された前記物理量を含む、時系列データを取得する取得部と、
前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出部と、
前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出部と、
を備える導出システム。 A derivation system comprising a derivation device and a sensor,
The derivation device is
A physical quantity generated at a predetermined observation point in a structure in response to movement of an organized mobile body in which one or more mobile bodies are organized, the physical quantity being measured via the sensor. , an acquisition unit that acquires time-series data;
a time derivation unit for deriving an entry time and an exit time to the structure of the mobile organization based on the time-series data;
a number deriving unit that derives the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time-series data, the entering time, and the leaving time;
A derivation system comprising
1つ以上の移動体が編成された編成移動体が構造物を移動することによる応答として前記構造物における既定の観測点で生じる物理量を含む、時系列データを取得する取得ステップ、
前記時系列データに基づいて、前記編成移動体の前記構造物に対する進入時刻と退出時刻とを導出する時刻導出ステップ、
前記時系列データと前記進入時刻と前記退出時刻とに基づいて、前記編成移動体に含まれる前記移動体の個数を導出する個数導出ステップ、
を実行させるためのプログラム。 to the computer,
an acquisition step of acquiring time-series data including physical quantities occurring at a predetermined observation point in a structure in response to movement of a structure by an organized mobile body in which one or more mobile bodies are organized;
a time derivation step of deriving an entry time and an exit time to the structure of the mobile organization based on the time-series data;
A number derivation step of deriving the number of the moving bodies included in the organized moving body based on the time-series data, the entering time, and the leaving time;
program to run the
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