JP2023037329A - Derivation method, derivation device, derivation system and program - Google Patents
Derivation method, derivation device, derivation system and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023037329A JP2023037329A JP2021144001A JP2021144001A JP2023037329A JP 2023037329 A JP2023037329 A JP 2023037329A JP 2021144001 A JP2021144001 A JP 2021144001A JP 2021144001 A JP2021144001 A JP 2021144001A JP 2023037329 A JP2023037329 A JP 2023037329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- index value
- time
- amount
- deflection
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009795 derivation Methods 0.000 title claims description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 54
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 44
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 38
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 29
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 27
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 26
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 26
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 67
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 9
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 1
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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、構造物の診断等の目的のため、構造物における指定の位置における撓み量を求めたいという要望がある。構造物上の観測点でセンサー等を用いて撓み量を計測する場合、観測点以外の位置での撓み量を求めることができなかった。また、特許文献1、2でも、観測点と異なる位置の撓み量を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, there is a demand to obtain the amount of deflection at a specified position in the structure for the purpose of diagnosing the structure. When measuring the amount of deflection using a sensor or the like at an observation point on a structure, it was not possible to obtain the amount of deflection at a position other than the observation point. Also, 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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップと、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップと、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップと、前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出ステップと、を含み、前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップと、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップと、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップと、前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出ステップと、を備え、前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出部と、を備え、前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出部と、を備え、前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出部と、前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出部と、を備え、前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップ、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップ、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップ、前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出ステップ、を実行させ、前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である。
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、前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップ、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、前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップ、前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップ、前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出ステップ、を実行させ、前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である。
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 structure length that is the length of the structure; a moving body length that is the length of the moving body; an environmental information acquisition step of acquiring information as environmental information; a time derivation step of deriving an entry time and an exit time of the mobile organization with respect to the structure based on the time-series data; an amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on a number acquisition step of acquiring the number of the organized mobile bodies, the number, the entry time, the exit time, and the environment information; an index value acquiring step of acquiring a first index value that is an index value of and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure; and a coefficient of a linear function that obtains an approximation of the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the entry time and the exit time, and An offset that is a portion of the deflection amount of the structure at the position that is not proportional to the first index value, and a third index value that is a value obtained by subtracting the offset from the time-series data, which is derived based on is the average value of the amplitude in a predetermined period of the second index value and the linear coefficient of the linear function, which is low-pass filtered to attenuate the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value Derivation of deflection for deriving the sum of the sum of the product of and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value as an estimated value of the deflection amount of the structure at the position and the offset is the product of the average value and the second index value, and the zeroth order of the linear function for elements whose absolute values are greater than the zeroth order coefficient of the linear function. is a value rounded to the value of the coefficient of, the amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data, and the The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value, and the predetermined period is the second index value. Before low-pass filtering that attenuates frequency components above the fundamental frequency of the index value It is a period in which the value of the second index value falls within the range of the predetermined width.
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 structure length that is the length of the structure; a moving body length that is the length of the moving body; an environmental information acquisition step of acquiring information as environmental information; a time derivation step of deriving an entry time and an exit time of the mobile organization with respect to the structure based on the time-series data; an amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on a number acquisition step of acquiring the number of the organized mobile bodies, the number, the entry time, the exit time, and the environment information; an index value acquiring step of acquiring a first index value that is an index value of and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure; an average value between the entry time and the exit time of a ratio between a predetermined first amount according to a value and a predetermined second amount according to the second index value; and the first index. and a deflection derivation step of deriving an estimate of the amount of deflection of the structure at the location based on a value, wherein the first quantity is the first index value from the first index value. is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the value, and the second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value is.
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 structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body an environmental information acquisition unit that acquires information as environmental information; a time derivation unit that derives the entry time and exit time of the mobile organization from the structure based on the time-series data; a number acquiring unit that acquires the number of the organized moving bodies; an amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on the number, the entering time, the leaving time, and the environmental information; an index value acquisition unit for acquiring a first index value that is an index value of and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure; and the first index and a coefficient of a linear function that obtains an approximation of the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the entry time and the exit time, and An offset that is a portion of the deflection amount of the structure at the position that is not proportional to the first index value, and a third index value that is a value obtained by subtracting the offset from the time-series data, which is derived based on is the average value of the amplitude in a predetermined period of the second index value and the linear coefficient of the linear function, which is low-pass filtered to attenuate the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value Derivation of deflection for deriving the sum of the sum of the product of and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value as an estimated value of the deflection amount of the structure at the position and the offset is the product of the average value and the second index value, and the zeroth order of the linear function for the element whose absolute value is larger than the zeroth order coefficient of the linear function is a value rounded to the value of the coefficient of, the amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data, and the The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value, and the predetermined period is the second index value. The value of the second index value that has been subjected to low-pass filtering that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the index value is within a predetermined width range. It is a period that fits.
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 structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body an environmental information acquisition unit that acquires information as environmental information; a time derivation unit that derives the entry time and exit time of the mobile organization from the structure based on the time-series data; a number acquiring unit that acquires the number of the organized moving bodies; an amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on the number, the entering time, the leaving time, and the environmental information; an index value acquisition unit for acquiring a first index value that is an index value of and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure; and the first index an average value between the entry time and the exit time of a ratio between a predetermined first amount according to a value and a predetermined second amount according to the second index value; and the first index. and a deflection derivation unit for deriving an estimate of the amount of deflection of the structure at the location based on a value, wherein the first amount is the first index value from the first index value. is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the value, and the second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value is.
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. an acquisition unit that acquires time-series data including the physical quantity measured via the sensor, which is a physical quantity generated at a predetermined observation point in the structure as a response to the movement of the structure, and the length of the structure. an environment information acquisition unit configured to acquire, as environment information, information on a structure length, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion of the moving body that contacts the structure; A time derivation unit for deriving the entry time and the exit time of the organized moving body to the structure based on the series data, a number acquiring unit for acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body, Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition unit that acquires a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position; the amount of deflection of the structure at the position, which is derived based on the coefficient of a linear function that provides an approximation of the amount corresponding to the time-series data when the amount corresponding to the first index value is substituted for the argument; and a third index value, which is a value obtained by subtracting the offset from the time-series data, as a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value. The sum of the product of the average value of the amplitude in the predetermined period of the second index value subjected to low-pass filtering to attenuate the first order coefficient of the first order function and the zeroth order coefficient of the first order function a deflection deriving unit that derives the sum of the value divided by the average value and the resulting value as an estimated value of the amount of deflection of the structure at the position; and the offset is the average value and the second index. A value rounded to the value of the 0th-order coefficient of the linear function for the element whose absolute value is greater than the 0th-order coefficient of the linear function, corresponding to the time series data The amount is an amount obtained by attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data, and the amount corresponding to the first index value is obtained by subtracting the first index value from the is the amount of attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value, and the predetermined period is the second index value This is a period in which the value of the second index value, which has been subjected to low-pass filter processing for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the reference value, falls within a predetermined width range.
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. an acquisition unit that acquires time-series data including the physical quantity measured via the sensor, which is a physical quantity generated at a predetermined observation point in the structure as a response to the movement of the structure, and the length of the structure. an environment information acquisition unit configured to acquire, as environment information, information on a structure length, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion of the moving body that contacts the structure; A time derivation unit for deriving the entry time and the exit time of the organized moving body to the structure based on the series data, a number acquiring unit for acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body, Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position; an index value obtaining unit that obtains a predetermined first amount and the second index according to the first index value; Deflection of the structure at the location based on the average value between the entry time and the exit time and the first index value of the ratio to a predetermined second amount depending on the value. a deflection deriving unit for deriving an estimated value of the amount, wherein the first amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value. , the second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value.
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 structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body; as environment information, a time deriving step of deriving the entry time and the exit time of the moving body from the structure based on the time-series data, and the moving body organized into the moving body. an index of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on the number, the entering time, the leaving time, and the environmental information; an index value obtaining step of obtaining a first index value that is a value and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure, the first index value; and a coefficient of a linear function that provides an approximation of the amount corresponding to the time-series data when the amount corresponding to the first index value is substituted for the argument between the entry time and the exit time. offset, which is a portion of the deflection amount of the structure at the position that is not proportional to the first index value, and a third index value, which is a value obtained by subtracting the offset from the time-series data, as the a product of the average value of the amplitude in a predetermined period of the second index value, which is low-pass filtered to attenuate the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value, and the first-order coefficient of the first-order function; a deflection derivation step of deriving the sum of the sum of the zero-order coefficient of the linear function and the average value divided by the average value as an estimated value of the deflection amount of the structure at the position; The offset is the product of the average value and the second index value, and the absolute value of the element whose absolute value is larger than the 0th order coefficient of the linear function is a rounded value, and the amount corresponding to the time-series data is an amount after attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data, and the first The amount corresponding to the index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value, and the predetermined period is the amount of the second index value. Low-pass filtering that attenuates frequencies above the fundamental frequency is a period in which the value of the second index value to which is applied falls within a predetermined width range.
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 structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body; as environment information, a time deriving step of deriving the entry time and the exit time of the moving body from the structure based on the time-series data, and the moving body organized into the moving body. an index of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point based on the number, the entering time, the leaving time, and the environmental information; and a second index value that is an index value of the amount of deflection at a specified position in the structure; the average value between the entry time and the exit time of the ratio between the predetermined first amount and the predetermined second amount according to the second index value, and the first index value; a deflection derivation step of deriving an estimate of the amount of deflection of the structure at the position based on The second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the frequency, and the second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value.
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)第1の実施形態
(1-1)導出システムの構成:
(1-1-1)導出システムの概要:
(1-1-2)撓みモデル:
(1-1-3)検証実験:
(1-1-4)要素の詳細:
(1-2)導出処理:
(2)第2の実施形態
(2-1)導出システムの構成:
(2-1-1)導出システムの概要:
(2-1-2)検証実験:
(2-1-3)要素の詳細:
(2-2)導出処理:
(3)第3の実施形態:
(3-1)導出システムの構成:
(3-1-1)導出システムの概要:
(3-1-2)検証実験:
(3-1-3)要素の詳細:
(3-2)導出処理:
(4)他の実施形態:
Here, embodiments of the present invention will be described according to the following order.
(1) First embodiment (1-1) Configuration of derivation system:
(1-1-1) Overview of derivation system:
(1-1-2) Flexure model:
(1-1-3) Verification experiment:
(1-1-4) Element details:
(1-2) Derivation process:
(2) Second embodiment (2-1) Configuration of derivation system:
(2-1-1) Overview of derivation system:
(2-1-2) Verification experiment:
(2-1-3) Element details:
(2-2) Derivation process:
(3) Third embodiment:
(3-1) Configuration of derivation system:
(3-1-1) Overview of derivation system:
(3-1-2) Verification experiment:
(3-1-3) Element details:
(3-2) Derivation process:
(4) Other embodiments:
(1)第1の実施形態
(1-1)導出システムの構成:
(1-1-1)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の時系列データに基づいて、橋梁5における指定された位置である指定位置9の撓み量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) First embodiment (1-1) Configuration of derivation system:
(1-1-1) Overview of derivation system:
FIG. 1 is a 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、すなわち変位を算出する。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。
指定位置9は、橋梁5において撓み量の推定対象の位置として指定された位置である。
A floor slab F, a main girder G, and the like of the
A designated
(1-1-2)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。
(1-1-2) 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.
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、橋梁の長さである橋梁長を、LBとおく。橋梁長は、構造物長の一例である。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台目の鉄道車両の車両長を、LC(m)とおく。車両長は、移動体長の一例ある。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β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)からn軸までの距離を、La(aw(m、n))とおく。すなわち、La(aw(α、β))は、鉄道列車Cαにおけるβ軸と(β-1)軸との距離、又は、鉄道列車Cαにおけるβ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。
Moreover, below, the bridge length which is the length of a bridge is set to LB. A bridge length is an example of a structure length. 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. Also, let L C (m) be the vehicle length of the m-th railway vehicle from the head of the railway train. The vehicle length is an example of the moving body length. 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). In the following, a r (1) to a r (N ) will be collectively referred to as a r , and the a r (m) axles in the railway vehicle C m will be 1 axle, 2 axis, 3-axis, . . . , a r (m)-axis.
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 axis of the α-th railroad car in the railroad train. Let L a ( aw (m, n)) be the distance from the n−1 axis (where n is an integer equal to or greater than 2) to the n axis in the railway vehicle C m . That is, L a (a w (α, β)) is the distance between the β axis and the (β-1) axis in the railway train C α , or the traveling direction of the β axis in the railway train C α and the railway train C α Indicates the distance to the front edge. 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 environmental 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, a r (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により橋梁の各位置で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。 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量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 The following equation (17) representing the amount of 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量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 The following equation (19) is obtained that indicates the normalized amount of 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量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 amount w std at the deflection observation point is expressed as the following equation (20) as a function of r. expressed.
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、連続した鉄道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のモデルの説明である。このように、本実施形態における撓みのモデルは、単純梁状の橋梁の構造に基づく式である。
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 railroad vehicle, and it can be seen that vibration occurs at the period when successive railroad vehicles pass through the bridge.
The above is the explanation of the model of deflection in the bridge. Thus, the deflection model in this embodiment is a formula based on the structure of a simple beam-shaped bridge.
(1-1-3)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。
(1-1-3) 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。 The inventors obtained the wavenumber ν of the fundamental frequency Ff included in the transit period ts using the following equation (33).
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。 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.
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フィルター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フィルター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。発明者らは、第1の特徴、第2の特徴に基づいて、橋梁の観測点における橋梁の変位(撓み)の時系列データから、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数を導出できることを見出した。以下では、橋梁の観測点における変位の時系列データを、u(t)とおく。u(t)は、既定の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 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 and second features, the inventors found that it is possible to derive the number of railway vehicles organized in the
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いて、同様の鉄道車両が編成された鉄道列車が橋梁を通過する際に生じる撓み量Cstd(1、t)~Cstd(N、t)、Tstd(t)について考察した。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。 The inventors have found that the amount of deflection C std (1, t) ~ C std (N, t) and T std (t) were considered. 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.
この際の鉄道列車に含まれる4台の鉄道車両それぞれによる撓み量Cstd(1、t)~Cstd(4、t)を、図13に示す。橋梁を連続して鉄道車両が通過する際に橋梁に生じる振動の周期をTfとおく。橋梁を連続して鉄道車両が通過する際に橋梁に生じる振動は、鉄道車両が連続して橋梁を通過することで生じる振動である。そのため、周期Tfは、橋梁を通過する連続する鉄道車両の橋梁への進入時刻の時間差となる。鉄道車両が橋梁に進入する時刻から、橋梁にはその鉄道車両による撓みが生じるため、Cstd(m、t)が示す撓みの開始時刻と、Cstd(m+1、t)が示す撓みの開始時刻と、の時間差が、周期Tfとなる。図13に、鉄道列車が橋梁を通過する際に、鉄道列車の鉄道車両それぞれの通過により橋梁に生じる撓みを示す。図13のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図13に示すように、前後する鉄道車両による撓みは、Tfの時間差で生じている。 FIG. 13 shows deflection amounts C std (1, t) to C std (4, t) by each of the four railway vehicles included in the railway train at this time. Let T f be the period of vibration that occurs in the bridge when railway vehicles pass continuously over the bridge. Vibration that occurs in a bridge when railroad vehicles continuously pass over the bridge is vibration that occurs when railroad vehicles pass the bridge in succession. Therefore, the cycle Tf is the time difference between the entry times of successive railway vehicles passing through the bridge. Since the bridge is flexed by the railway vehicle from the time when the railway vehicle enters the bridge, the flexure start time indicated by C std (m, t) and the flexure start time indicated by C std (m+1, t) , is the period Tf . FIG. 13 shows the deflection that occurs in the bridge due to the passage of each railcar of the railroad train as the railroad train passes over the bridge. The horizontal axis of the graph in FIG. 13 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. As shown in FIG. 13, the bending caused by the rolling railcars occurs with a time difference of Tf .
周期Tfは、橋梁を通過する連続する鉄道車両の橋梁への進入時刻の時間差であるため、以下の式(39)に示すように、車両長LC(m)を速度vaで通過する期間とみなすことができる Since the period T f is the time difference between the entry times of successive railway vehicles passing through the bridge, as shown in the following equation (39), the vehicle length L C (m) passes at a speed va can be considered a period
鉄道列車の鉄道車両Cmが橋梁を通過する期間を、tc(m)とおく。tc(m)は、移動体である鉄道車両Cmが構造物である橋梁を通過する期間である移動体通過期間の一例である。tc(m)は、鉄道車両Cmの1軸が進入端に到達した時刻から、鉄道車両Cmのar(m)軸が退出端に到達した時刻までの期間である。すなわち、tc(m)は、鉄道車両Cmが橋梁長LBと鉄道車両Cmの最前の車軸である1軸から末尾の車軸であるar(m)軸までの距離との合計の距離を移動する期間となる。そのため、tc(m)は、以下の式(40)で表される。 Let t c (m) be the period during which a railroad vehicle C m of a railroad train passes through the bridge. t c (m) is an example of a moving object passage period during which the railway vehicle C m that is a moving object passes through a bridge that is a structure. t c (m) is the period from the time when the first axis of the railway vehicle C m reaches the entry end to the time when the a r (m) axis of the railway vehicle C m reaches the exit end. That is, t c (m) is the sum of the bridge length L B of the railway vehicle C m and the distance from the first axle, which is the front axle, to the a r (m) axis, which is the rear axle of the railway vehicle C m . It's time to move the distance. Therefore, t c (m) is represented by the following equation (40).
鉄道列車による橋梁の通過の際、鉄道列車に編成された鉄道車両のうち、後続の鉄道車両が存在する鉄道車両の個数を、CTnとおく。鉄道列車に編成された鉄道車両のうち、末尾の鉄道車両以外の鉄道車両については、後続の鉄道車両が存在する。そのため、CTnは、Nよりも1小さい数となる。すなわち、以下の式(41)が成り立つ。 When a railroad train passes over a bridge, let C Tn be the number of railroad cars in which the following railroad cars are present among the railroad cars formed into the railroad train. Of the railroad vehicles organized into the railroad train, railroad vehicles other than the railroad vehicle at the end of the railroad train have subsequent railroad vehicles. Therefore, C Tn is a number smaller than N by one. That is, the following formula (41) holds.
図14に、Cstd(1、t)~Cstd(N、t)、Tstd(t)を示す。図14のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図14の実線のグラフはTstd(t)を示し、点線のグラフはCstd(1、t)~Cstd(4、t)それぞれを示す。図14に示すように、通過期間tsは、CTn個のTfと、1台の鉄道車両Cmが橋梁を通過する期間tc(m)と、の合計となる。すなわち、以下の式(42)が成り立つ。 FIG. 14 shows C std (1, t) to C std (N, t) and T std (t). The horizontal axis of the graph in FIG. 14 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 14 indicates T std (t), and the dotted line graphs indicate C std (1, t) to C std (4, t). As shown in FIG. 14, the passage period t s is the sum of C Tn T f and the period t c (m) during which one railway vehicle C m passes through the bridge. That is, the following formula (42) holds.
式(41)、式(42)より、鉄道列車に編成された鉄道車両の個数Nは、以下の式(43)で示される。 From the equations (41) and (42), the number N of railway vehicles organized into the railway train is given by the following equation (43).
Tfは、鉄道列車が鉄道車両1台分の車両長を移動するのにかかる期間でもある。そのため、鉄道列車が通過期間tsで進む距離は、(N-1)台の鉄道車両の長さと、速度vaでtc(m)の期間進む距離と、の合計となる。そのため、以下の式(44)が成り立つ。 Tf is also the time it takes for a railroad train to travel the length of one railroad car. Therefore, the distance traveled by the railroad train in transit period t s is the sum of the length of (N−1) railcars and the distance traveled at speed v a for t c (m). Therefore, the following formula (44) holds.
式(44)から以下の式(45)が成り立つ。式(45)からも式(43)が成り立つことが確認できる。 The following equation (45) holds from equation (44). It can be confirmed from the equation (45) that the equation (43) holds.
鉄道列車が橋梁を通過する際に橋梁に生じる撓み量Tstd(t)には、基本周波数Ffの成分として、連続する鉄道車両の移動に応じて橋梁に生じる振動の成分が含まれると考えられる。Ff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でもあるため、以下の式(46)に示すように、Tfの逆数と表すことができる。 It is considered that the amount of deflection T std (t) that occurs in the bridge when a railroad train passes over the bridge includes, as a component of the fundamental frequency F f , a vibration component that occurs in the bridge in response to the movement of successive railroad vehicles. be done. Since F f is also the frequency of vibration that occurs in the bridge in response to the movement of successive railroad vehicles, it can be expressed as the reciprocal of T f as shown in Equation (46) below.
式(39)、式(46)より、速度vaは、以下の式(47)のように、FfとLC(m)との積で表される。 From equations (39) and (46), the velocity v a is represented by the product of F f and L C (m), as in equation (47) below.
そのため、式(40)で表されるtc(m)は、橋梁長LBと鉄道車両Cmの最前の車軸である1軸から末尾の車軸であるar(m)軸までの距離との合計の距離を、FfとLC(m)との積で除した値となる。
式(43)、式(46)より、鉄道列車に編成された鉄道車両の個数Nは、鉄道列車による橋梁の通過期間tsから、1台の鉄道車両Cmによる橋梁の通過期間tc(m)を引いた値と、基本周波数Ffと、の積に1を加えた値として表され、以下の式(48)のように表される。
Therefore, t c (m) represented by Equation (40) is the distance from the first axle, which is the foremost axle, to the a r (m) axle, which is the last axle, of the bridge length L B and the railway vehicle C m . , divided by the product of F f and L C (m).
From the equations (43) and (46), the number N of railway vehicles organized into a railway train can be calculated from the bridge passage period t s by a railway train to the bridge passage period t c ( m) and the fundamental frequency Ff, plus 1, and is expressed as the following equation (48).
発明者らは、式(47)が示すように、鉄道列車の平均速度vaは、基本周波数Ffと鉄道列車に含まれる1台の鉄道車両Cmの長さとの積で表されることを見出した。また、発明者らは、式(40)が示すように、1台の鉄道車両Cmが橋梁を通過する期間tc(m)は、鉄道車両Cmが橋梁の長さLBと鉄道車両Cmの1軸からar(m)軸までの距離との合計の距離を速度vaで移動する期間として表されることを見出した。また、発明者らは、式(48)が示すように、鉄道列車に編成された鉄道車両の個数Nがtsからtc(m)を引いた値と基本周波数Ffとの積に1を加えた値として表されることを見出した。
そして、発明者らは、鉄道列車が移動する橋梁に設定された観測点における変位の時系列データを用いて鉄道列車に編成された鉄道車両の個数を導出する方法に想到した。
The inventors have found that the average speed v a of a railroad train is expressed by the product of the fundamental frequency Ff and the length of one railcar Cm included in the railroad train, as shown in Equation (47). Found it. Further, the inventors found that the period t c (m) during which one railroad vehicle C m passes over the bridge is determined by the length LB of the railroad vehicle C m and the length LB of the railroad vehicle We have found that the sum of the distances from one axis of C m to the a r (m) axis can be expressed as the period of movement at velocity v a . In addition, as shown in Equation (48), the inventors added 1 to the product of the fundamental frequency Ff and the value obtained by subtracting tc (m) from ts when the number N of railway vehicles organized into a railway train is was found to be expressed as an added value.
The inventors then conceived of a method of deriving the number of rolling stock in a railway train using time-series data of displacement at observation points set on bridges on which railway trains move.
発明者らが想到した方法は、鉄道列車が移動する橋梁に設定された観測点における変位の時系列データu(t)を取得し、LBとLCとLaとを環境情報として取得し、時系列データu(t)に基づいて、u(t)の基本周波数Ffを、鉄道列車に編成された連続する鉄道車両の通過により橋梁に生じる振動の周波数として取得し、u(t)に基づいて、鉄道列車が橋梁を通過する期間tsを導出し、LBとLCとLaとFfとtsとに基づいて、式(40)、式(47)、式(48)が示す関係を用いて、鉄道列車に含まれる鉄道車両の個数を導出する方法である。 The method conceived by the inventors acquires time-series data u(t) of displacement at an observation point set on a bridge on which a railway train moves, and acquires LB , LC , and La as environmental information. , based on the time-series data u(t), the fundamental frequency F f of u(t) is obtained as the frequency of vibration generated in the bridge due to the passage of successive railway vehicles organized into railway trains, and u(t) Based on, the period t s during which the railroad train passes the bridge is derived, and based on LB, LC , L a , F f and t s , formula (40), formula (47), formula (48 ) is used to derive the number of railcars included in a railroad train.
本実施形態では、導出システム10は、観測点で計測された橋梁5の撓み量の時系列データu(t)に基づいて、実験で得た知見を用いて、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数Nの値を導出する。そして、導出システム10は、導出したNを用いて、橋梁の撓みモデルを用いて、観測点での撓み量と、指定された位置である指定位置9における橋梁5の撓み量と、を導出する。導出システム10は、導出した観測点での撓み量に対する、指定位置での撓み量の比率と、時系列データu(t)と、の積を、指定位置9での実際の撓み量の推定値として求める。
In the present embodiment, the
(1-1-4)要素の詳細:
ここで、図15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。
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。
(1-1-4) Element details:
Details of each of the measuring
In this 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を時間について2回積分することで、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異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、環境情報取得部302、時刻導出部303、個数取得部304、指標値取得部305、撓み導出部306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u(t)を取得する。
The
環境情報取得部302は、単位橋桁の長さと、鉄道列車6に編成された鉄道車両の長さである車両長と、鉄道車両における車輪が設置された車軸の位置と、の情報を含む環境情報を取得する機能である。制御部300は、環境情報取得部302の機能により、単位橋桁の橋梁長LB、鉄道列車6の各鉄道車両の車両長Lc、鉄道列車6の各鉄道車両についての位置を示す距離Laの情報を、環境情報として取得する。本実施形態では、予め記憶部310に環境情報が記憶されており、制御部300は、記憶部310から環境情報を取得する。ただし、制御部300は、外部の装置から環境情報を受信する等の他の方法を用いて、環境情報を取得してもよい。
The environment
時刻導出部303は、時系列データu(t)に基づいて、鉄道列車6の単位橋桁に対する進入時刻tiと退出時刻toとを導出する機能である。制御部300は、時刻導出部303の機能により、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。
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、以下の式(49)を用いて区間kmfを導出する。
The
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(50)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。図16に、導出されたulp(t)を示す。図16のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。
The
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つのデータが閾値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。本実施形態では、この閾値CLは、0以上、1以下の既定の係数と、撓み量がシフトしている期間のulp(t)の平均値と、の積であるとする。ここで、撓み量がシフトしている期間とは、鉄道列車が乗ることにより橋梁の撓み量が既定の範囲内に維持されている期間である。より具体的には、撓み量がシフトしている期間は、絶対値が既定の値よりも大きい値を中心とした既定の幅の範囲内に撓み量が収まっている期間である。制御部300は、例えば、ulp(t)から、既定の長さ(例えば、1秒、2秒等)の期間の撓み量のデータを抽出し、抽出したデータの平均値の絶対値が既定の閾値以上であり、且つ、抽出したデータのうちのの最大値と最小値との差分の絶対値が既定の幅以下である場合、抽出した期間を撓み量がシフトしている期間として決定する。また、制御部300は、サーバー装置3の操作部等を介して、撓み量がシフトしている期間の開始時刻と終了時刻との指定を受け付けてもよい。そして、制御部300は、撓み量がシフトしている期間について、ulp(t)の平均値を求め、求めた平均値と、既定の係数と、の積を、閾値CLとして導出する。
Then, from u lp (t), the
ただし、閾値CLは、他の値であってもよい。例えば、閾値CLは、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ってもよい。また、閾値CLは、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であってもよい。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。 However, the threshold CL may be another value. For example, the threshold C L may be the value of the deflection at the observation point of the bridge when the railway vehicle is arranged so that the front wheel of one axle of the railway vehicle is placed near the entry end. Also, the threshold C L may be the deflection amount of the observation point of the bridge when a predetermined weight is applied near the entry end. 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.
図17に、ulp(t)と、閾値CLと、を示す。図17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17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17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18に、ulp(t)とCLとの交差する箇所(図17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18のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は撓み量を示す。図18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18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18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17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17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. 17 shows u lp (t) and the threshold C L . The horizontal axis of the graph in FIG. 17 indicates time (t=kΔT), and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 17 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. 17 . Further, FIG. 18 shows an enlarged view of the crossing point of u lp (t) and CL (left dotted circle portion in the graph of FIG. 17). The horizontal axis of the graph in FIG. 18 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. Each black dot in FIG. 18 indicates discrete value data included in u lp (t). In the example of FIG. 18, data k−1 and data k included in u lp (t) sandwich the threshold C L .
In the example of FIG. 17, 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17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、退出時刻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、退出時刻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と退出時刻toと導出してもよい。図18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18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を挟む連続する2つのデータとして、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組を特定する。図18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つの組を特定する。このような場合、制御部300は、特定したデータの組から、何れか1つの組を選択し、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. 18, the value of data k may be 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、u(t)と閾値CLとが交差する時刻を、ti、toとして導出してもよい。
The
However, the
個数取得部304は、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数を取得する機能である。制御部300は、個数取得部304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を導出する。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を導出することで、Nを取得する。このように、制御部300は、tsとu(t)の基本周波数Ffとの積から1を引いて整数に丸めた値を、Nの値として導出する。
The
ただし、制御部300は、他の方法で、Nを取得してもよい。例えば、制御部300は、第2の特徴に基づいて、以下のようにしてもよい。すなわち、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。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、Nの値として導出することで、Nを取得してもよい。
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、Nの値として導出することで、Nを取得してもよい。
However, the
Also, the
また、制御部300は、発明者らが想到した方法を用いて、以下のようにしてもよい。すなわち、制御部300は、環境情報が示す鉄道列車6の鉄道車両の車両長LC(m)と、基本周波数Ffと、に基づいて、式(47)を用いて、鉄道列車の平均速度vaを導出する。制御部300は、導出したvaと環境情報が示すLBとLaとに基づいて、式(40)を用いて、1台の鉄道車両が橋梁を通過する期間tc(m)を導出する。そして、制御部300は、導出したFfとtsとtc(m)とに基づいて、式(48)を用いて、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数Nを導出し、Nを取得してもよい。
ただし、制御部300は、Nの値を導出しなくてもよい。例えば、制御部300は、ユーザーによるサーバー装置3の操作部の操作に基づいて、Nの指定を受け付けて、受け付けた値をNとして取得してもよい。また、制御部300は、外部の装置からNの指定を受け付けて、受け付けた値をNとして取得してもよい。また、制御部300は、予め定められた値をNとして取得してもよい。
Further, the
However, the
指標値取得部305は、鉄道列車6に編成された鉄道車両の個数Nと、進入時刻tiと、退出時刻toと、環境情報と、に基づいて、観測点で生じる構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、構造物における指定位置9での撓み量の指標値である第2の指標値と、を導出する機能である。本実施形態では、単位橋桁における指定位置9の位置は、進入端から退出端の方へ距離LB×rxの位置である。ここで、rxは、LBに対する、単位橋桁における進入端から指定位置9までの距離の割合を示す値である。本実施形態では、rxは、0.05である。
制御部300は、指標値取得部305の機能により、鉄道列車6にNが示す個数の鉄道車両が編成されている場合における、鉄道列車6の通過により観測点で生じる規格化された撓み量の推定値を、観測点における撓み量の指標値である第1の指標値として導出する。具体的には、制御部300は、ti、toから式(1)を用いてtsを導出する。制御部300は、ts、N、ar、La、LB、Lcから、式(5)を用いてvaを導出する。すなわち、vaは、N個の鉄道車両が編成された鉄道列車における最前の車軸(最前の鉄道車両の1軸)から末尾の車軸(末尾の鉄道車両のar(N)軸))までの距離と、橋梁長LBと、の和を、進入時刻tiから退出時刻toまでの期間である通過期間tsで除した値として導出される。制御部300は、vaとLBとLxとから、式(22)、式(23)を用いて、txn、tlnを導出する。また、制御部300は、La、Lc、tiから、式(3)、式(24)を用いて、to(m、n)を導出する。そして、制御部300は、導出したtxn、tln、to(m、n)を、式(29)、式(30)に代入することで、鉄道列車6の各鉄道車両の各軸について、関数wstd(aw(m、n)、t)を導出する。
制御部300は、鉄道列車6のN個の鉄道車両について、式(31)を用いて、各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)を足し合わせることで、鉄道車両の通過による単位橋桁の撓みを示すCstd(m、t)を導出する。そして、制御部300は、式(32)を用いて、N個の鉄道車両についてのCstd(m、t)を足し合わせることで、鉄道列車の通過による単位橋桁の撓みとして、Tstd(t)を導出する。制御部300は、このようにして、観測点における規格化された撓み量Tstd(t)を、第1の指標値として取得する。以下では、第1の指標値として取得されたTstd(t)を、Tstd_R(t)とおく。
The index
The
The
また、制御部300は、鉄道列車6にNが示す個数の鉄道車両が編成されている場合における、鉄道列車6の通過により指定位置9で生じる撓み量の規格化された推定値を、指定位置9における撓み量の指標値である第2の指標値として導出する。具体的には、制御部300は、vaとLBとrxとから、LxをLB×rxと置き換えて、式(22)、式(23)を用いて、txn、tlnを導出する。また、制御部300は、La、Lc、tiから、式(3)、式(24)を用いて、to(m、n)を導出する。そして、制御部300は、導出したtxn、tln、to(m、n)を、式(29)、式(30)に代入することで、鉄道列車6の各鉄道車両の各軸について、関数wstd(aw(m、n)、t)を導出する。
制御部300は、鉄道列車6のN個の鉄道車両について、式(31)を用いて、各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)を足し合わせることで、鉄道車両の通過による単位橋桁の撓みを示すCstd(m、t)を導出する。そして、制御部300は、式(32)を用いて、N個の鉄道車両についてのCstd(m、t)を足し合わせることで、鉄道列車の通過による単位橋桁の撓みとして、Tstd(t)を導出する。制御部300は、このようにして、指定位置9における規格化された撓み量Tstd(t)を、第2の指標値として取得する。以下では、第2の指標値として取得されたTstd(t)を、Tstd_rx(t)とおく。
In addition, the
The
撓み導出部306は、時系列データu(t)と、第1の指標値Tstd_R(t)と、第2の指標値Tstd_rx(t)と、に基づいて、指定位置9での単位橋桁の撓み量の推定値を導出する機能である。
制御部300は、撓み導出部306の機能により、Tstd_R(t)、及び、Tstd_rx(t)において、撓みが生じ始めて収束するまでの期間として、撓みの値が0よりも大きくなり始めた時刻t1から撓みが収束して値が0に収束した時刻t2までの期間を特定する。
また、制御部300は、第1の指標値Tstd_R(t)に応じた既定の量と、第2の指標値Tstd_rx(t)に応じた既定の量と、の比率Rrx_R(t)を導出する。本実施形態では、第1の指標値Tstd_R(t)に応じた既定の量は、第1の指標値Tstd_R(t)である。また、第2の指標値Tstd_rx(t)に応じた既定の量は、第2の指標値Tstd_rx(t)である。そのため、本実施形態では、制御部300は、以下の式(51)を用いて、第1の指標値Tstd_R(t)と第2の指標値Tstd_rx(t)との比率Rrx_R(t)を導出する。ただし、他の例として、第1の指標値Tstd_R(t)に応じた既定の量は、第1の指標値Tstd_R(t)から第1の指標値Tstd_R(t)の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であってもよい。また、第2の指標値Tstd_rx(t)に応じた既定の量は、第2の指標値Tstd_R(t)から第2の指標値Tstd_R(t)の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であってもよい。また、制御部300は、比率Rrx_R(t)として、第2の指標値Tstd_R(t)から第2の指標値Tstd_R(t)の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量を、第1の指標値Tstd_R(t)から第1の指標値Tstd_R(t)の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量で除した値を導出してもよい。
The
By the function of the
Further, the
制御部300は、t1とt2とRrx_R(t)とに基づいて、以下の式(52)を用いて、時刻t1から時刻t2までの期間における、第1の指標値Tstd_R(t)と第2の指標値Tstd_rx(t)との比率の平均値Ravgを導出する。
Based on t 1 , t 2 and R rx_R (t), the
ただし、制御部300は、Ravgとして、時刻t1から時刻t2までの期間と異なる期間におけるTstd_R(t)とTstd_rx(t)との比率の平均値を導出してもよい。例えば、制御部300は、Ravgとして、通過期間tsにおけるTstd_R(t)とTstd_rx(t)との比率の平均値を導出してもよい。その場合、制御部300は、式(52)中のt1とt2とをtiとtoと置き換えて、式(52)を用いて、Ravgを導出してもよい。
However, the
そして、制御部300は、時系列データu(t)にRavgを乗じた値を、指定位置9における撓み量の推定値として導出する。ただし、制御部300は、時系列データu(t)に含まれるデータ毎に、対応するRrx_R(t)を乗じることで、指定位置9における撓み量の推定値として導出してもよい。
Then, 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、観測点と異なる指定位置9における単位橋桁の撓み量を導出できる。
As described above, with the configuration of this embodiment, the
(1-2)導出処理:
図19を用いて、サーバー装置3が実行する指定位置9における撓み量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。
S105において、制御部300は、環境情報取得部302の機能により、単位橋桁の橋梁長LB、鉄道列車6の各鉄道車両の車両長Lc、鉄道列車6の各鉄道車両についての位置を示す距離Laの情報を、環境情報として取得する。S105は、環境情報取得ステップの一例である。
(1-2) Derivation process:
Derivation processing of the deflection amount at the specified
In S<b>100 , the
In S105, the
S110において、制御部300は、時刻導出部303の機能により、u(t)に対してFFTを実行し、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。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(49)を用いて区間kmfを導出する。制御部300は、導出した区間kmfに基づいて、式(50)を用いて、ulp(t)を導出する。
また、制御部300は、ulp(t)から、既定の値(例えば、1秒、2秒等)の区間を抽出し、抽出した区間における撓み量の最大値と最小値との差分の絶対値が既定の閾値以下である場合、抽出した区間を撓み量がシフトしている区間を決定する。制御部300は、撓み量がシフトしている区間について、ulp(t)の平均値を求め、求めた平均値と、既定の係数と、の積を、閾値CLとして導出する。
In S110, the
Further, the
そして、制御部300は、ulp(t)と、導出した閾値CLと、の交点を求める。具体的には、制御部300は、ulp(t)=CLとなるtの2つの値を求める。そして、制御部300は、求めたtの値のうち、小さいほうが示す時刻を、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tの値のうち、大きいほうが示す時刻を、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、個数取得部304の機能により、S110で導出された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、S110で導出された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を導出することで、Nを取得する。S115は、個数取得ステップの一例である。
At S115, the
S120において、制御部300は、指標値取得部305の機能により、ts、N、ar、La、Lcから、式(5)を用いてvaを導出する。制御部300は、vaとLBとLxとから、式(22)、式(23)を用いて、txn、tlnを導出する。また、制御部300は、La、Lc、tiから、式(3)、式(24)を用いて、to(m、n)を導出する。そして、制御部300は、導出したtxn、tln、to(m、n)を、式(29)、式(30)に代入することで、鉄道列車6の各鉄道車両の各軸について、関数wstd(aw(m、n)、t)を導出する。
制御部300は、鉄道列車6のN個の鉄道車両について、式(31)を用いて、各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)を足し合わせることで、鉄道車両の通過による単位橋桁の撓みを示すCstd(m、t)を導出する。そして、制御部300は、式(32)を用いて、N個の鉄道車両についてのCstd(m、t)を足し合わせることで、鉄道列車の通過による単位橋桁の規格化された撓み量Tstd(t)を、第1の指標値Tstd_R(t)として取得する。
In S120, the
The
また、制御部300は、vaとLBとrxとから、LxをLB×rxと置き換えて、式(22)、式(23)を用いて、txn、tlnを導出する。また、制御部300は、La、Lc、tiから、式(3)、式(24)を用いて、to(m、n)を導出する。そして、制御部300は、導出したtxn、tln、to(m、n)を、式(29)、式(30)に代入することで、鉄道列車6の各鉄道車両の各軸について、関数wstd(aw(m、n)、t)を導出する。
制御部300は、鉄道列車6のN個の鉄道車両について、式(31)を用いて、各車軸についてのwstd(aw(m、n)、t)を足し合わせることで、鉄道車両の通過による単位橋桁の撓みを示すCstd(m、t)を導出する。そして、制御部300は、式(32)を用いて、N個の鉄道車両についてのCstd(m、t)を足し合わせることで、鉄道列車の通過による単位橋桁の撓みとして、Tstd(t)を導出する。制御部300は、このようにして、指定位置9における規格化された撓み量Tstd(t)を、第2の指標値Tstd_rx(t)として取得する。S120は、指標値取得ステップの一例である。
Further, the
The
S125において、制御部300は、撓み導出部306の機能により、Tstd_R(t)、及び、Tstd_rx(t)において、撓みが生じ始めて収束するまでの期間として、撓みの値が0よりも大きくなり始めた時刻t1から撓みが収束して値が0に収束した時刻t2までの期間を特定する。そして、制御部300は、式(51)を用いて、第1の指標値Tstd_R(t)と、第2の指標値Tstd_rx(t)と、の比率Rrx_R(t)を導出する。制御部300は、t1とt2とRrx_R(t)とに基づいて、式(52)を用いて、時刻t1から時刻t2までの期間における、第1の指標値Tstd_R(t)と第2の指標値Tstd_rx(t)との比率の平均値Ravgを導出する。制御部300は、時系列データu(t)にRavgを乗じた値を、指定位置9における撓み量の推定値として導出する。S125は、撓み導出ステップの一例である。
In S<b>125 , the
(2)第2の実施形態
(2-1)導出システムの構成:
(2-1-1)導出システムの概要:
本実施形態の導出システム10は、第1の実施形態と同様の構成である。ただし、サーバー装置3の処理が第1の実施形態と異なる。
(2-1-2)検証実験:
発明者らは、橋梁におけるある位置の実際の撓み量T(t)を、撓みモデルで導出されるその位置の撓み量Tstd(t)に比例する撓み量と、撓みモデルで導出される撓み量と相関のないToffset(t)と、の足し合わせで近似することに着想した。すなわち、発明者らは、以下の式(53)のように、T(t)を、Tstd(t)についての一次関数として近似することに着想した。式(53)のc1は、一次の係数である。ここで、撓みモデルで導出される撓み量に比例する部分は、BWIMが適用可能な単位橋桁における荷重に比例する変位である。
(2) Second embodiment (2-1) Configuration of derivation system:
(2-1-1) Overview of derivation system:
The
(2-1-2) Verification experiment:
The inventors have determined that the actual amount of deflection T(t) at a certain position on the bridge is the amount of deflection proportional to the amount of deflection T std (t) at that position derived by the deflection model, and the amount of deflection derived by the deflection model The idea was to approximate by adding T offset (t), which has no correlation with the quantity. That is, the inventors came up with the idea of approximating T(t) as a linear function of T std (t), as shown in Equation (53) below. c1 in equation (53) is a first-order coefficient. Here, the portion proportional to the amount of deflection derived from the deflection model is the displacement proportional to the load on the unit bridge girder to which BWIM is applicable.
発明者らは、観測点で計測された時系列データにローパスフィルター処理が施されたulp(t)が、以下の式(54)に示すように、撓みモデルを用いて導出された観測点の規格化された撓み量Tstd_R(t)に、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施されたTstd_R_lp(t)を変数とする一次関数であって、一次の係数がc1である一次関数として近似されると着想した。式(54)のc0は、0次の係数であり、橋梁上の位置によらない変位を示す。ここでは、進入時刻tiから退出時刻toまでの期間において、ulp(t)を、Tstd_lp(t)についての一次関数として近似している。 The inventors found that u lp (t) obtained by subjecting time-series data measured at an observation point to low-pass filter processing is obtained from an observation point derived using a bending model, as shown in Equation (54) below. is a linear function whose variable is T std_R_lp (t) obtained by applying a low-pass filter process for attenuating components of the fundamental frequency or higher to the normalized amount of deflection T std_R (t), where the first-order coefficient is c 1 I came up with the idea that it can be approximated as a linear function where c 0 in equation (54) is a coefficient of the 0th order and indicates a displacement that does not depend on the position on the bridge. Here, u lp (t) is approximated as a linear function of T std_lp (t) in the period from the entry time t i to the exit time t 0 .
式(54)の左辺から右辺を引いた値を誤差として、この誤差を最小化するように最小二乗法を用いて、c1、c0を導出すると、以下の式(55)、式(56)のようになる。 Using the value obtained by subtracting the right side from the left side of Equation (54) as an error, using the least squares method to minimize this error, deriving c 1 and c 0 yields the following Equations (55) and (56) )become that way.
式(55)、式(56)におけるtaは、ulp(t)をTstd_R_lp(t)で近似する対象の既定の期間の開始時刻である。本実施形態では、taは、進入時刻tiとする。また、tbは、ulp(t)をTstd_R_lp(t)で近似する対象の既定の期間の終了時刻である。本実施形態では、tbは、退出時刻toとする。また、式(55)、式(56)におけるKは、以下の式(57)で表される値である。 t a in equations (55) and (56) is the start time of the predetermined period for which u lp (t) is approximated by T std_R_lp (t). In this embodiment, t a is the entry time t i . Also, t b is the end time of the predetermined period for which u lp (t) is approximated by T std_R_lp (t). In this embodiment, tb is the exit time to . Also, K in the equations (55) and (56) is a value represented by the following equation (57).
式(54)の右辺に示すように、Tstd_R_lp(t)、係数c1、c0を用いて復元された撓み量をTEstd_R_lp(t)とおく。TEstd_R_lp(t)は、以下の式(58)に示すようになる。ここで、t<ti、t>toの期間において、鉄道列車が橋梁に乗っていないため、撓みがないとして、c0=0とおく。 As shown on the right side of equation (54), let T Estd_R_lp (t) be the amount of deflection restored using T std_R_lp (t) and coefficients c 1 and c 0 . T Estd_R_lp (t) is as shown in Equation (58) below. Here, during the period of t<t i , t>t 0 , c 0 =0, assuming that there is no deflection because the railroad train is not on the bridge.
TEstd_R_lp(t)と、Tstd_R_lp(t)と、の振幅比Rrは、以下の式(59)のように求まる。式(59)におけるk0は、撓み量ulp(t)の波形がシフトしている期間において最も早く行われた撓み量の観測が、何番目の観測であるかを示す値である。また、Nは、撓み量ulp(t)の波形がシフトしている期間において最も遅く行われた撓み量の観測が何番目の観測であるかを示す値から、k0を引いた値である。なわち、Nは、ulp(t)の波形がシフトしている期間において最も遅く行われた撓み量の観測は、k0+N番目の観測である。 The amplitude ratio Rr between T Estd_R_lp (t) and T std_R_lp (t) is obtained by the following equation (59). k 0 in Equation (59) is a value indicating the order of the observation of the amount of deflection performed earliest during the period in which the waveform of the amount of deflection u lp (t) is shifting. In addition, N is a value obtained by subtracting k0 from a value indicating the number of the latest observation of the amount of deflection during the period in which the waveform of the amount of deflection u lp (t) is shifted. be. That is, N is the k 0 +N-th observation of the deflection amount performed latest in the period in which the waveform of u lp (t) is shifting.
発明者らは、観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を、以下の式(60)に示すように、RrとTstd_R_lp(t)との積であって、絶対値がc0よりも大きい要素についてc0に丸められた値であると仮定した。すなわち、Toffset_R_std(t)は、鉄道列車の橋梁への進入から時間の経過に応じてc0に近づき、値がc0に到達してからはc0のまま一定となり、鉄道列車の退出の際に時間の経過に応じて0に収束する撓みの成分を示す。 We define the offset T offset_R_std (t) at the observation point as the product of R r and T std_R_lp (t) with an absolute value greater than c 0 as shown in equation (60) below. assumed to be values rounded to c 0 for the elements. That is, T offset_R_std (t) approaches c 0 as time elapses after the railroad train enters the bridge, and after the value reaches c 0 , it remains constant at c 0 , and when the railroad train leaves the bridge. shows a component of deflection that converges to 0 with time.
観測点における撓み量の推定値を、TEO_R(t)とおく。発明者らは、式(54)に表された関係から、TEO_R(t)を、以下の式(61)のように、c1と撓みモデルを用いた推定値Tstd_R(t)との積と、Toffset_R_std(t)と、の和として表されると考えた。 Let T EO_R (t) be the estimated value of the deflection amount at the observation point. The inventors derived T EO_R (t) from the relationship expressed in Equation (54) by dividing c 1 and the estimated value T std_R (t) using the deflection model as shown in Equation (61) below. thought to be expressed as the sum of the product and T offset_R_std (t).
図20に、実際に橋梁の観測点で計測された撓み量の時系列データu(t)と、撓みモデルにより導出された観測点での規格化された撓み量Tstd_R(t)から式(61)により導出された観測点における撓み量の推定値TEO_R(t)と、を示す。図20のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図20の実線のグラフは、TEO_R(t)を示す。また、点線のグラフは、u(t)を示す。図20を確認すると、推定値TEO_R(t)は、u(t)を精度よく復元していることが確認された。 FIG . 20 shows the equation ( 61) and an estimated value T EO_R (t) of the amount of deflection at the observation point derived by the method 61). The horizontal axis of the graph in FIG. 20 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 20 indicates T EO_R (t). Also, the dotted line graph indicates u(t). Checking FIG. 20 confirms that the estimated value T EO_R (t) restores u(t) with good accuracy.
このことから、発明者らは、指定された位置における撓み量を導出するための以下のような方法に想到した。
ここで、撓み量を導出する位置として、橋梁上の進入端から退出端の方へ距離LBrxの位置が指定されているとする。ここで、rx=0.05とする。ここで、撓みモデルを用いて導出された指定された位置における規格化された撓み量をTstd_rx(t)とおく。また、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が施されたTstd_rx(t)を、Tstd_rx_lp(t)とおく。
すなわち、Tstd_rx_lp(t)と係数c1との積にc0を加えることで復元される撓み量TEstd_rx_lp(t)とおくと、発明者らは、Tstd_rx_lp(t)、係数c1、c0を用いて、TEstd_rx_lp(t)と、Tstd_rx_lp(t)と、の振幅比を式(59)と同様に求め、求めた振幅比とTstd_rx_lp(t)とから式(60)と同様にオフセットを求め、式(61)と同様にTstd_rx(t)とc1との積に求めたオフセットを加えることで、指定された位置における撓み量を導出する方法に想到した。
From this, the inventors came up with the following method for deriving the deflection amount at the specified position.
Here, it is assumed that the position of the distance L B r x from the entrance end to the exit end on the bridge is designated as the position for deriving the amount of deflection. Here, let r x =0.05. Let T std_rx (t) be the normalized amount of deflection at a specified position derived using the deflection model. Also, T std_rx (t) subjected to low-pass filter processing for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency is denoted by T std_rx_lp (t).
That is, given the deflection amount T Estd_rx_lp (t) restored by adding c 0 to the product of T std_rx_lp (t) and the coefficient c 1 , the inventors obtain T std_rx_lp (t), the coefficient c 1 , Using c 0 , the amplitude ratio between T Estd_rx_lp (t) and T std_rx_lp (t) is obtained in the same manner as in Equation (59), and from the obtained amplitude ratio and T std_rx_lp (t), Equation (60) and By similarly obtaining the offset and adding the obtained offset to the product of T std_rx (t) and c 1 in the same manner as in Equation (61), the inventors have come up with a method of deriving the amount of deflection at the specified position.
以下では、発明者らが行ったこの方法の手順を説明する。
発明者らは、Tstd_rx(t)を取得し、取得したTstd_rx(t)について、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理を施すことでTstd_rx_lp(t)を取得した。
そして、発明者らは、以下の式(62)を用いて、Tstd_rx_lp(t)の振幅hrxを導出した。図21に導出された振幅hrxを示す。
In the following, the steps of this method performed by the inventors are described.
The inventors obtained T std_rx (t), and obtained T std_rx_lp (t) by applying a low-pass filter process for attenuating components of the fundamental frequency or higher to the obtained T std_rx (t).
Then, the inventors derived the amplitude h rx of T std_rx_lp (t) using the following equation (62). FIG. 21 shows the derived amplitude h rx .
式(62)におけるt1、t2は、それぞれ、橋梁に鉄道列車の通過による振動が生じている期間内における任意の期間の開始時刻、終了時刻である。本実施形態では、t1、t2は、それぞれ、Tstd_rx_lp(t)がシフトしている期間内に設定された期間の開始時刻、終了時刻とする。すなわち、t1、t2は、それぞれ、Tstd_rx_lp(t)の値が絶対値が既定の値よりも大きい値を中心とした既定の幅の範囲内に収まっている期間である。例えば、t1、t2は、それぞれ、通過期間ts(進入時刻tiから退出時刻toまでの期間)の中央の既定の幅(例えば、1秒、2秒等)の期間の開始時刻、終了時刻であってもよい。また、t1、t2は、それぞれ、進入時刻tiから既定の期間(例えば、通過期間tsの既定の割合(1割、3割等)の長さの期間)だけ経過した時刻、退出時刻toから既定の期間(例えば、通過期間tsの既定の割合(1割、3割等)の長さの期間)だけ過去の時刻であってもよい。
このように、発明者らは、式(62)を用いて、t1からt2までの期間におけるTstd_rx_lp(t)の平均値を、振幅hrxとして導出した。
t 1 and t 2 in equation (62) are the start time and end time, respectively, of an arbitrary period within the period during which the bridge is vibrating due to the passage of a railroad train. In this embodiment, t 1 and t 2 are respectively the start time and end time of a period set within the period in which T std_rx_lp (t) is shifted. That is, t 1 and t 2 are respectively the periods during which the value of T std_rx_lp (t) falls within a predetermined width around a value whose absolute value is greater than the predetermined value. For example, t 1 and t 2 are the start times of a period of a predetermined width (eg, 1 second, 2 seconds, etc.) in the middle of the transit period t s (the period from the entry time t i to the exit time t o ). , end time. In addition, t 1 and t 2 are respectively the time when a predetermined period (for example, the length of a predetermined ratio (10%, 30%, etc.) of the passage period t s ) has elapsed from the entry time t i , and the exit time. It may be a time in the past from the time t 0 by a predetermined period (for example, a period having a length of a predetermined ratio (10%, 30%, etc.) of the transit period t s ).
Thus, the inventors derived the average value of T std_rx_lp (t) in the period from t 1 to t 2 as the amplitude h rx using equation (62).
発明者らは、時系列データu(t)に基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施されたulp(t)と、撓みモデルを用いて導出された観測点での規格化された撓み量の推定値Tstd_R(t)に、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施されたTstd_R_lp(t)と、に基づいて、式(55)、式(56)を用いて、係数c1、c0を導出した。 The inventors obtained u lp (t), which is the time-series data u(t) subjected to low-pass filter processing that attenuates components above the fundamental frequency, and normalized data at the observation point derived using the deflection model. Equations (55) and (56) are used based on T std_R_lp (t) obtained by applying a low-pass filter process that attenuates components of the fundamental frequency or higher to the estimated deflection amount T std_R (t). , the coefficients c 1 and c 0 were derived.
TEstd_rx_lp(t)の振幅について検討する。TEstd_rx_lp(t)は、式(53)に示す一次関数において、引数として、Tstd_R_lp(t)の代わりにTstd_rx_lp(t)を代入した値、すなわち、Tstd_rx_lp(t)と係数c1との積にc0を加えた値である。そのため、TEstd_rx_lp(t)とTstd_rx_lp(t)との振幅比を示す時間関数Rr_rx(t)は、以下の式(63)のようになる。 Consider the amplitude of T Estd_rx_lp (t). T Estd_rx_lp (t) is a value obtained by substituting T std_rx_lp (t) instead of T std_R_lp (t) as an argument in the linear function shown in Equation (53), that is, T std_rx_lp (t), coefficient c 1 and is the value obtained by adding c0 to the product of Therefore, the time function R r_rx (t) representing the amplitude ratio between T Estd_rx_lp (t) and T std_rx_lp (t) is given by Equation (63) below.
関数Rr_rx(t)を、図22に示す。ここで、Tstd_rx_lp(t)は、t1からt2までの期間においてシフトしているため、t1からt2までの期間において式(63)の右辺の分母、分子は、それぞれ、ほぼ一定値となり、Rr_rx(t)の値もほぼ一定となる。すなわち、t1からt2までの期間は、Rr_rx(t)が示す各時刻の振幅比の値が絶対値が既定の値以上の値を中心とした既定の幅の範囲内に収まっている期間である。ここで、t1からt2までの期間におけるRr_rx(t)の平均の振幅比を、Rr_rxとおく。振幅比Rr_rxは、以下の式(64)のように表される。 The function R r_rx (t) is shown in FIG. Here, since T std_rx_lp (t) shifts in the period from t 1 to t 2 , the denominator and numerator on the right side of equation (63) are almost constant in the period from t 1 to t 2 , and the value of Rr_rx (t) is also substantially constant. That is, during the period from t 1 to t 2 , the value of the amplitude ratio at each time represented by R r_rx (t) falls within a predetermined width centered on a value whose absolute value is equal to or greater than the predetermined value. period. Here, let Rr_rx be the average amplitude ratio of Rr_rx (t) in the period from t1 to t2 . The amplitude ratio Rr_rx is expressed as in Equation (64) below.
また、TEstd_rx_lp(t)の振幅は、Tstd_rx_lp(t)の振幅hrxとc1との積にc0を加えた値となる。よって、振幅比Rr_rxは、TEstd_rx_lp(t)の振幅とTstd_rx_lp(t)の振幅hrxとの比率として以下の式(65)のようにも表される。 Also, the amplitude of T Estd_rx_lp (t) is a value obtained by adding c 0 to the product of the amplitude h rx of T std_rx_lp (t) and c 1 . Therefore, the amplitude ratio R r_rx is also expressed as the following equation (65) as a ratio between the amplitude of T Estd_rx_lp (t) and the amplitude h rx of T std_rx_lp (t).
発明者らは、t1、t2、Rr_rx(t)に基づいて、式(64)を用いて、振幅比Rr_rxを導出した。ただし、hrx、c1、c0に基づいて、式(65)を用いることでも、振幅比Rr_rxの導出は可能である。そして、発明者らは、以下の式(66)を用いて、Tstd_rx_lp(t)に、Rr_rxを乗じた撓み量Tr_rxを導出した。 The inventors derived the amplitude ratio R r_rx using Equation (64) based on t 1 , t 2 and R r_rx (t). However, it is also possible to derive the amplitude ratio R r_rx by using Equation (65) based on h rx , c 1 , and c 0 . Then, the inventors derived the deflection amount T r_rx by multiplying T std_rx_lp (t) by R r_rx using the following equation (66).
また、式(65)のRr_rxを、TEstd_rx_lp(t)(Tstd_rx_lp(t)と係数c1との積にc0を加えた値)と、Tstd_rx_lp(t)と、の比率に置き換えて導出される以下の式(66)を用いて撓み量Tr_rxを導出することができる。 Also, R r_rx in equation (65) is replaced by the ratio of T Estd_rx_lp (t) (value obtained by adding c 0 to the product of T std_rx_lp (t) and coefficient c 1 ) and T std_rx_lp (t). The deflection amount Tr_rx can be derived using the following equation (66) derived by
また、進入時刻tiよりも前、退出時刻toよりも後においてc0=0として、Tr_rxを以下の式(68)のようにおいてもよい。 Alternatively, before the entry time t i and after the exit time t 0 , c 0 =0 may be set, and Tr_rx may be expressed by the following equation (68).
そして、発明者らは、式(69)を用いて、導出したTr_rxに基づいて、指定された位置における撓み量のオフセットToffset_rx(t)を導出した。すなわち、発明者らは、絶対値がc0よりも大きくなる要素についてc0に丸めたTr_rxを、Toffset_rx(t)として導出した。 Then, the inventors derived the deflection amount offset T offset_rx (t) at the designated position based on the derived T r_rx using Equation (69). That is, the inventors derived T r_rx rounded to c 0 for elements whose absolute values are greater than c 0 as T offset_rx (t).
図23に、導出されたToffset_rx(t)を示す。図23のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図23の実線のグラフは、Toffset_rx(t)を示す。また、点線のグラフは、Tr_rx(t)を示す。図23には、Toffset_rx(t)の値が、鉄道列車の橋梁への進入から時間の経過に応じてc0に近づき、一定期間c0のまま一定となり、鉄道列車の退出の際に時間の経過に応じて0に収束する様子が示されている。
そして、発明者らは、以下の式(70)を用いて、係数c1とTstd_rx(t)との積に、Toffset_rx(t)を加えることで、橋梁上の指定された位置における撓み量の推定値TEO_rx(t)を導出した。図24に、導出された値TEO_rx(t)と、式(61)で導出された観測点における撓み量の推定値TEO(t)と、を示す。図24のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。
FIG. 23 shows the derived T offset_rx (t). The horizontal axis of the graph in FIG. 23 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. The solid line graph in FIG. 23 indicates T offset_rx (t). Also, the dotted line graph indicates T r_rx (t). FIG. 23 shows that the value of T offset_rx (t) approaches c 0 as time elapses after the railroad train enters the bridge, remains constant at c 0 for a certain period of time, and becomes constant over time when the railroad train leaves the bridge. is shown to converge to 0 as time passes.
Then, using the following equation (70), the inventors add T offset_rx (t) to the product of the coefficient c 1 and T std_rx (t) to obtain the deflection at the specified position on the bridge An estimate of the quantity T EO_rx (t) was derived. FIG. 24 shows the derived value T EO — rx (t) and the estimated deflection amount T EO (t) at the observation point derived from Equation (61). The horizontal axis of the graph in FIG. 24 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection.
本実施形態の導出システム10は、発明者らの想到した方法に基づいて、指定位置9における単位橋桁の撓み量を導出する。
The
(2-1-3)要素の詳細:
本実施形態の計測装置1、センサー装置2は、第1の実施形態と同様である。また、本実施形態のサーバー装置3は、撓み導出部306の機能以外は、第1の実施形態と同様である。以下で、本実施形態の撓み導出部306の詳細について説明する。
(2-1-3) Element details:
The measuring
撓み導出部306は、第1の実施形態と同様に、時系列データu(t)と、第1の指標値Tstd_R(t)と、第2の指標値Tstd_rx(t)と、に基づいて、指定位置9での単位橋桁の撓み量の推定値を導出する機能である。
制御部300は、撓み導出部306の機能により、第2の指標値Tstd_rx(t)に対して、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理を施すことで、ローパスフィルター処理が施された第2の指標値であるTstd_rx_lp(t)を求める。具体的には、制御部300は、Tstd_rx(t)に対してFFTを行い、FFTの結果から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。そして、制御部300は、特定したピークに対応する周波数を基本周波数Ffとおき、式(36)を用いて区間kmfを導出する。制御部300は、導出したkmfに基づいて、Tstd(t)をTstd_rx(t)に置き換えて、Tstd_lp(t)をTstd_rx_lp(t)に置き換えて、式(37)を用いて、Tstd_rx_lp(t)を導出する。ただし、制御部300は、基本周波数以上の成分を減衰させる他のFIRフィルターをTstd_rx(t)にかけることで、Tstd_rx_lp(t)を求めてもよい。
Similar to the first embodiment, the
Using the function of the
また、制御部300は、Tstd_R(t)に対して、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理を施すことで、Tstd_R_lp(t)を求める。具体的には、制御部300は、Tstd_R(t)に対してFFTを行い、FFTの結果から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。そして、制御部300は、特定したピークに対応する周波数を基本周波数Ffとおき、式(36)を用いて区間kmfを導出する。制御部300は、導出したkmfに基づいて、Tstd(t)をTstd_R(t)に置き換えて、Tstd_lp(t)をTstd_R_lp(t)に置き換えて、式(37)を用いて、Tstd_R_lp(t)を導出する。ただし、制御部300は、基本周波数以上の成分を減衰させる他のFIRフィルターをTstd_R(t)にかけることで、Tstd_R_lp(t)を求めてもよい。
In addition, the
制御部300は、式(62)を用いて、Tstd_rx_lp(t)のt1からt2までの期間における平均値である振幅hrxを導出する。t1、t2は、それぞれ、通過期間ts(進入時刻tiから退出時刻toまでの期間)の中央の既定の幅(例えば、1秒、2秒等)の期間の開始時刻、終了時刻であるとするが、他の期間であってもよい。
The
制御部300は、ulp(t)と、Tstd_R_lp(t)と、ta(ti)と、tb(to)と、に基づいて、式(55)、式(56)を用いて、係数c1、c0を導出する。すなわち、制御部300は、式(54)が示す、Tstd_R_lp(t)を引数とし、ulp(t)を返す一次関数の係数c1、c0を導出する。Tstd_R_lp(t)は、第1の指標値Tstd_R(t)に対応する量の一例である。ulp(t)は、時系列データu(t)に対応する量の一例である。制御部300は、c1とc0とhrxとに基づいて、式(63)を用いて、式(53)に示す一次関数に引数としてTstd_R_lp(t)の代わりにTstd_rx_lp(t)を代入した値であるTEstd_rx_lp(t)と、Tstd_rx_lp(t)と、の振幅比の関数Rr_rx(t)を導出する。すなわち、制御部300は、Tstd_rx_lp(t)と係数c1との積にc0を加えることで復元される撓み量TEstd_rx_lp(t)と、Tstd_rx_lp(t)と、の振幅比の関数Rr_rx(t)を導出する。そして、制御部300は、t1、t2、Tstd_rx_lp(t)に基づいて、式(64)を用いて、t1からt2までの期間におけるRr_rx(t)の平均の振幅比Rr_rxを導出する。式(64)を用いて導出されるRr_rxは、ローパスフィルター処理が施された第2の指標値であるTstd_rx_lp(t)を一次係数c1、0次係数c0の一次関数の引数として代入した値と、Tstd_rx_lp(t)と、の振幅比の値が既定の幅の範囲内に収まる期間における、この振幅比の平均値である。
ただし、制御部300は、c1とc0とhrxとに基づいて、式(65)を用いて、振幅比Rr_rxを導出してもよい。式(65)を用いて導出されるRr_rxは、ローパスフィルター処理が施された第2の指標値であるTstd_rx_lp(t)の値が既定の幅の範囲内となる期間における平均の振幅である。
制御部300は、式(66)を用いて、Tstd_rx_lp(t)に、Rr_rxを乗じた撓み量Tr_rxを導出する。ただし、制御部300は、Tstd_rx_lp(t)とc1とc0とに基づいて、式(67)を用いて撓み量Tr_rxを導出してもよい。また、制御部300は、進入時刻tiよりも前、退出時刻toよりも後においてc0=0として、Tr_rxを式(68)のように求めてもよい。
The
However, the
The
そして、制御部300は、導出したTr_rxに基づいて、式(69)を用いて、指定位置9における撓み量のオフセットToffset_rx(t)を導出する。すなわち、制御部300は、絶対値がc0よりも大きくなる要素についてc0に丸めたTr_rxを、オフセットToffset_rx(t)として導出する。制御部300は、式(70)を用いて、係数c1とTstd_rx(t)との積に、オフセットToffset_rx(t)を加えることで、橋梁上の指定された位置における撓み量の推定値TEO_rx(t)を導出する。
Then, 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、観測点と異なる指定位置9における単位橋桁の撓み量を導出できる。
As described above, with the configuration of this embodiment, the
(2-2)導出処理:
本実施形態の導出システム10の処理は、第1の実施形態における図19の処理のうち、S125の処理を除いて、第1の実施形態と同様である。本実施形態の処理のうち、第1の実施形態と異なる点を説明する。
S125において、制御部300は、撓み導出部306の機能により、Tstd_rx(t)に対して、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理を施すことで、Tstd_rx_lp(t)を求める。また、制御部300は、Tstd_R(t)に対して、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理を施すことで、Tstd_R_lp(t)を求める。
(2-2) Derivation process:
The processing of the
In S<b>125 , the
制御部300は、式(62)を用いて、Tstd_rx_lp(t)の振幅hrxを導出する。制御部300は、ulp(t)と、Tstd_R_lp(t)と、ta(ti)と、tb(to)と、に基づいて、式(55)、式(56)を用いて、係数c1、c0を導出する。制御部300は、TEstd_rx_lp(t)すなわちc1Tstd_rx_lp(t)+c0とTstd_rx_lp(t)とに基づいて、式(63)を用いて振幅比の関数Rr_rx(t)を導出する。そして、制御部300は、式(64)を用いて、Rr_rxを導出する。
制御部300は、式(66)を用いて、Tstd_rx_lp(t)に、Rr_rxを乗じた撓み量Tr_rxを導出する。制御部300は、導出したTr_rxに基づいて、式(69)を用いて、指定位置9における撓み量のオフセットToffset_rx(t)を導出する。そして、制御部300は、式(70)を用いて、係数c1とTstd_rx(t)との積に、Toffset_rx(t)を加えることで、橋梁上の指定された位置における撓み量の推定値TEO_rx(t)を導出する。
The
The
(3)第3の実施形態:
(3-1)導出システムの概要:
本実施形態の導出システム10は、第2の実施形態と同様の構成である。ただし、サーバー装置3の処理が第2の実施形態と異なる。
(3-2)検証実験:
以下の式(71)に示される、時系列データu(t)から観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を引いた量uof(t)を、第3の指標値とする。
(3) Third embodiment:
(3-1) Overview of derivation system:
The
(3-2) Verification experiment:
An amount u of (t) obtained by subtracting the offset T offset_R_std (t) at the observation point from the time-series data u(t) shown in the following equation (71) is set as a third index value.
発明者らは、以下の式(72)に表されるように、第3の指標値uof(t)を、式(65)を用いて導出される振幅比Rr_rxで除した値に、指定位置におけるオフセットToffset_rx(t)を加えた値を、指定位置での撓みの推定値として推定する方法に想到した。 The inventors divided the third index value u of (t) by the amplitude ratio R r_rx derived using the equation (65), as represented by the following equation (72). A method of estimating a value obtained by adding the offset T offset_rx (t) at the specified position as an estimated value of the deflection at the specified position was devised.
発明者らは、実施形態2の検証実験と同様の条件下で、観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を求めた。そして、発明者らは、式(71)を用いて、時系列データu(t)からToffset_R_std(t)を引いて第3の指標値uof(t)を導出した。また、発明者らは、実施形態2の検証実験と同様に、振幅hrx、係数c1、係数c0を導出した。発明者らは、導出したhrx、c1、c0に基づいて、式(65)を用いて、振幅比Rr_rxを導出した。また、発明者らは、実施形態2の検証実験と同様に、指定位置におけるオフセットToffset_rx(t)を導出した。
そして、発明者らは、求めたuof(t)、Rr_rx、Toffset_rx(t)に基づいて、式(72)を用いて、推定値uest_rx(t)を求めた。
図25に求められた推定値uest_rx(t)と、観測点で計測された時系列データu(t)と、を示す。図25のグラフの横軸は時間、縦軸は撓み量を示す。図25のuest_rx(t)と、図24のTEO_rx(t)と、を見ると類似した波形を示していることがわかる。そのため、発明者らが想到した方法によっても、指定位置の撓み量の推定値を導出できることが確認された。
The inventors obtained the offset T offset_R_std (t) at the observation point under the same conditions as the verification experiment of the second embodiment. Then, the inventors derived the third index value u of (t) by subtracting T offset_R_std (t) from the time-series data u(t) using Equation (71). Also, the inventors derived the amplitude h rx , the coefficient c 1 , and the coefficient c 0 as in the verification experiment of the second embodiment. The inventors derived the amplitude ratio R r_rx using Equation (65) based on the derived h rx , c 1 , and c 0 . Also, the inventors derived the offset T offset_rx (t) at the specified position, as in the verification experiment of the second embodiment.
Then, the inventors determined the estimated value u est_rx (t) using Equation (72) based on the determined u of (t), R r_rx and T offset_rx (t).
FIG. 25 shows the estimated value u est_rx (t) obtained and the time-series data u(t) measured at the observation point. The horizontal axis of the graph in FIG. 25 indicates time, and the vertical axis indicates the amount of deflection. It can be seen that u est_rx (t) in FIG. 25 and T EO_rx (t) in FIG. 24 show similar waveforms. Therefore, it was confirmed that the estimated value of the bending amount at the designated position can be derived even by the method conceived by the inventors.
(3-3)要素の詳細:
本実施形態の計測装置1、センサー装置2は、第2の実施形態と同様である。また、本実施形態のサーバー装置3は、撓み導出部306の機能以外は、第2の実施形態と同様である。以下で、本実施形態の撓み導出部306の詳細について説明する。
(3-3) Element details:
The measuring
撓み導出部306は、第2の実施形態と同様に、時系列データu(t)と、第1の指標値Tstd_R(t)と、第2の指標値Tstd_rx(t)と、に基づいて、指定位置9での単位橋桁の撓み量の推定値を導出する機能である。
制御部300は、撓み導出部306の機能により、実施形態2と同様に、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施された第2の指標値であるTstd_rx_lp(t)を求める。ただし、制御部300は、基本周波数以上の成分を減衰させる他のFIRフィルターをTstd_rx(t)にかけることで、Tstd_rx_lp(t)を求めてもよい。
Similar to the second embodiment, the
The
また、制御部300は、第2の実施形態と同様に、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施されたTstd_R_lp(t)を求める。ただし、制御部300は、基本周波数以上の成分を減衰させる他のFIRフィルターをTstd_R(t)にかけることで、Tstd_R_lp(t)を求めてもよい。
Also, the
制御部300は、実施形態2と同様に、式(62)を用いて、Tstd_rx_lp(t)のt1からt2までの期間における平均値である振幅hrxを導出する。t1、t2は、それぞれ、通過期間ts(進入時刻tiから退出時刻toまでの期間)の中央の既定の幅(例えば、1秒、2秒等)の期間の開始時刻、終了時刻であるとするが、他の期間であってもよい。
As in the second embodiment, the
制御部300は、実施形態2と同様に、ulp(t)と、Tstd_R_lp(t)と、ta(ti)と、tb(to)と、に基づいて、式(55)、式(56)を用いて、係数c1、c0を導出する。
そして、制御部300は、導出したc1とc0とhrxとに基づいて、式(65)を用いて、振幅比Rr_rxを導出する。
As in the second embodiment, the
Then, based on the derived c1 , c0 and hrx , the
制御部300は、Tstd_R_lp(t)とc1とc0とに基づいて、式(58)を用いて、TEstd_R_lp(t)を導出する。
制御部300は、ulp(t)から、既定の長さ(例えば、1秒、2秒等)の期間の撓み量のデータを抽出し、抽出したデータの平均値の絶対値が既定の閾値以上であり、且つ、抽出したデータのうちのの最大値と最小値との差分の絶対値が既定の幅以下である場合、抽出した期間を撓み量がシフトしている期間として決定する。また、制御部300は、サーバー装置3の操作部等を介して、撓み量がシフトしている期間の開始時刻と終了時刻との指定を受け付けてもよい。そして、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も早い撓み量の観測の順番を、k0とおく。また、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も遅い撓み量の観測の順番からk0を引いた値をNとおく。そして、制御部300は、k0とNとTstd_R_lp(t)とTEstd_R_lp(t)とに基づいて、式(59)を用いて、振幅比Rrを導出する。
Based on T std_R_lp (t) and c 1 and c 0 ,
The
制御部300は、振幅比RrとTstd_R_lp(t)とに基づいて、式(60)を用いて、観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を導出する。そして、制御部300は、式(71)を用いて、時系列データu(t)からToffset_R_std(t)を引いて第3の指標値uof(t)を導出する。
そして、制御部300は、式(71)を用いて、時系列データu(t)からToffset_R_std(t)を引いて第3の指標値uof(t)を導出する。
Then, the
制御部300は、式(66)を用いて、Tstd_rx_lp(t)に、Rr_rxを乗じた撓み量Tr_rx(t)導出する。ただし、制御部300は、Tstd_rx_lp(t)とc1とc0とに基づいて、式(67)を用いて撓み量Tr_rx(t)を導出してもよい。また、制御部300は、進入時刻tiよりも前、退出時刻toよりも後においてc0=0として、Tr_rx(t)を式(68)のように求めてもよい。制御部300は、導出したTr_rx(t)基づいて、式(69)を用いて、指定位置9における撓み量のオフセットToffset_rx(t)を導出する。
The
そして、制御部300は、uof(t)、Rr_rx、Toffset_rx(t)に基づいて、式(72)を用いて、推定値uest_rx(t)を導出する。
Then, based on uof (t), Rr_rx , and Toffset_rx (t), 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、観測点と異なる指定位置9における単位橋桁の撓み量を導出できる。
As described above, with the configuration of this embodiment, the
(3-2)導出処理:
本実施形態の導出システム10の処理は、第1の実施形態における図19の処理のうち、S125の処理を除いて、第1の実施形態と同様である。本実施形態の処理のうち、第1の実施形態と異なる点を説明する。
S125において、制御部300は、撓み導出部306の機能により、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施された第2の指標値であるTstd_rx_lp(t)を求める。また、制御部300は、基本周波数以上の成分を減衰させるローパスフィルター処理が施されたTstd_R_lp(t)を求める。
(3-2) Derivation process:
The processing of the
In S<b>125 , the
制御部300は、式(62)を用いて、Tstd_rx_lp(t)のt1からt2までの期間における平均値である振幅hrxを導出する。制御部300は、ulp(t)と、Tstd_R_lp(t)と、ta(ti)と、tb(to)と、に基づいて、式(55)、式(56)を用いて、係数c1、c0を導出する。
そして、制御部300は、導出したc1とc0とhrxとに基づいて、式(65)を用いて、振幅比Rr_rxを導出する。
The
Then, based on the derived c1 , c0 and hrx , the
制御部300は、Tstd_R_lp(t)とc1とc0とに基づいて、式(58)を用いて、TEstd_R_lp(t)を導出する。
制御部300は、ulp(t)から、既定の長さ(例えば、1秒、2秒等)の期間の撓み量のデータを抽出し、抽出したデータの平均値の絶対値が既定の閾値以上であり、且つ、抽出したデータのうちのの最大値と最小値との差分の絶対値が既定の幅以下である場合、抽出した期間を撓み量がシフトしている期間として決定する。そして、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も早い撓み量の観測の順番を、k0とおく。また、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も遅い撓み量の観測の順番からk0を引いた値をNとおく。そして、制御部300は、k0とNとTstd_R_lp(t)とTEstd_R_lp(t)とに基づいて、式(59)を用いて、振幅比Rrを導出する。
Based on T std_R_lp (t) and c 1 and c 0 ,
The
制御部300は、振幅比RrとTstd_R_lp(t)とに基づいて、式(60)を用いて、観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を導出する。そして、制御部300は、式(71)を用いて、時系列データu(t)からToffset_R_std(t)を引いて第3の指標値uof(t)を導出する。
そして、制御部300は、式(71)を用いて、時系列データu(t)からToffset_R_std(t)を引いて第3の指標値uof(t)を導出する。
Then, the
制御部300は、式(66)を用いて、Tstd_rx_lp(t)に、Rr_rxを乗じた撓み量Tr_rx(t)導出する。制御部300は、導出したTr_rx(t)基づいて、式(69)を用いて、指定位置9における撓み量のオフセットToffset_rx(t)を導出する。
The
そして、制御部300は、uof(t)、Rr_rx、Toffset_rx(t)に基づいて、式(72)を用いて、推定値uest_rx(t)を導出する。
Then, based on uof (t), Rr_rx , and Toffset_rx (t), the
(4)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指定位置の撓み量を導出する手法は、プログラムの発明、方法の発明としても実現可能である。
(4) 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 amount of deflection at a specified position from the displacement at the observation point as in the above embodiment can be realized 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、環境情報取得部302、時刻導出部303、個数取得部304、指標値取得部305、撓み導出部306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1、2では、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が通過する橋梁の撓み量数を導出する。ただし、導出システム10は、他の編成移動体が移動する橋梁の撓み量を導出してもよい。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、複数の車両が連結されたトレーラー等が通過する橋梁の撓み量を導出してもよい。また、導出システム10は、線路を支える土台等の橋梁と異なる構造物の撓み量を導出してもよい。
In
また、上述の実施形態1、2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 first and second embodiments described above, the number of
また、上述の実施形態1、2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、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を示すピクセル数を取得してもよい。
In the first and second embodiments described above, the
また、上述の実施形態1、2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 first and second embodiments, the
また、上述の実施形態1では、制御部300は、第1の指標値Tstd_R(t)と第2の指標値Tstd_rx(t)との比率の平均値Ravgに、時系列データu(t)を乗じた値を、指定位置9における撓み量の推定値として導出する。ただし、制御部300は、他の方法で、指定位置9における撓み量の推定値を導出してもよい。
例えば、制御部300は、第1の指標値Tstd_R(t)にRavgを乗じた値を、指定位置9における撓み量の推定値として導出してもよい。
In the first embodiment described above, the
For example, the
また、制御部300は、以下のようにして、指定位置9における撓み量の推定値を導出してもよい。制御部300は、実施形態2と同様に、Tstd_R_lp(t)、係数c1、c0それぞれを導出する。そして、制御部300は、Tstd_R_lp(t)とc1とc0とに基づいて、式(58)を用いて、TEstd_R_lp(t)を導出する。
制御部300は、ulp(t)から、既定の長さ(例えば、1秒、2秒等)の期間の撓み量のデータを抽出し、抽出したデータの平均値の絶対値が既定の閾値以上であり、且つ、抽出したデータのうちのの最大値と最小値との差分の絶対値が既定の幅以下である場合、抽出した期間を撓み量がシフトしている期間として決定する。また、制御部300は、サーバー装置3の操作部等を介して、撓み量がシフトしている期間の開始時刻と終了時刻との指定を受け付けてもよい。そして、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も早い撓み量の観測の順番を、k0とおく。また、制御部300は、撓み量がシフトしている期間における最も遅い撓み量の観測の順番からk0を引いた値をNとおく。そして、制御部300は、k0とNとTstd_R_lp(t)とTEstd_R_lp(t)とに基づいて、式(59)を用いて、振幅比Rrを導出する。
制御部300は、振幅比RrとTstd_R_lp(t)とに基づいて、式(60)を用いて、観測点におけるオフセットToffset_R_std(t)を導出する。制御部300は、c1とTstd_R(t)とToffset_R_std(t)とに基づいて、式(61)を用いて、観測点における撓み量の推定値TEO_R(t)を導出する。そして、制御部300は、TEO_R(t)にRavgを乗じた値を、指定位置9における撓み量の推定値として導出してもよい。
Also, the
The
また、制御部300は、Ravgを、第1の指標値Tstd_R(t)と、第2の指標値Tstd_rx(t)と、の比率の平均値と異なる値として求めてもよい。例えば、ここで、第1の指標値Tstd_R(t)に応じた既定の量を、Tstd_R(t)に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が施された量Tstd_R_lp(t)であるとする。また、第2の指標値Tstd_rx(t)に応じた既定の量を、Tstd_rx(t)に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が施された量Tstd_rx_lp(t)であるとする。この場合、制御部300は、Tstd_R_lp(t)とTstd_rx_lp(t)との比率の平均値を、Ravgとして導出してもよい。例えば、制御部300は、Tstd_R_lp(t)とTstd_rx_lp(t)とに基づいて、以下の式(73)を用いて、Rrx_R(t)を求める。
Further, the
制御部300は、求めたRrx_R(t)に基づいて、式(52)を用いて、Ravgを導出してもよい。ここで、制御部300は、式(52)中のt1、t2として、ti、toを用いるとするが、他の値を用いてもよい。
そして、制御部300は、第1の指標値Tstd_R(t)に基づいて導出される推定値TEO_R(t)と、導出したRavgと、の積を、指定位置9における撓み量の推定値として導出する。また、制御部300は、第1の指標値Tstd_R(t)又は時系列データu(t)と、導出したRavgと、の積を、指定位置9における撓み量の推定値として導出してもよい。
このように、制御部300は、ローパスフィルター処理が施されたTstd_R_lp(t)とTstd_rx_lp(t)とを用いることで、Tstd_R_lp(t)とTstd_rx_lp(t)とにおける高周波ノイズの影響が低減されたRavgを導出できる。結果として、制御部300は、より精度よく指定位置9における撓み量の推定値を導出できる。
Then, the
In this way, 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…環境情報取得部、303…時刻導出部、304…個数取得部、305…指標値取得部、306…撓み導出部、310…記憶部、320…通信部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップと、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップと、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップと、
前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出ステップと、
を含み、
前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、
前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、
前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である導出方法。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition step;
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 acquisition step of acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition step of acquiring a second index value that is an index value of the amount of deflection at the specified position;
A linear function that approximates the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the first index value and the entry time and the exit time. an offset, which is the portion of the amount of deflection of the structure at the position that is not proportional to the first index value, derived based on a coefficient of , and a value obtained by subtracting the offset from the time-series data The third index value is the average value of the amplitudes of the second index value in a predetermined period and the linear function, which is subjected to low-pass filtering that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value. The sum of the sum of the product of the first-order coefficient and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value, and the sum of the divided value and the estimated amount of deflection of the structure at the position a deflection derivation step of deriving as
including
The offset is the product of the average value and the second index value, and the elements whose absolute values are larger than the 0th order coefficient of the linear function are rounded to the value of the 0th order coefficient of the linear function. is the value obtained by
The amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data,
The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value,
The predetermined period is a period in which the value of the second index value, which has been subjected to low-pass filtering for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value, falls within a predetermined width. Method.
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップと、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップと、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップと、
前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出ステップと、
を含み、
前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である導出方法。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition step;
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 acquisition step of acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition step of acquiring a second index value that is an index value of the amount of deflection at the specified position;
an average value between the entry time and the exit time of the ratio of the predetermined first amount corresponding to the first index value and the predetermined second amount corresponding to the second index value; a deflection derivation step of deriving an estimated value of the amount of deflection of the structure at the position based on the first index value;
including
the first amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value;
The derivation method, wherein the second amount is an amount obtained by attenuating, from the second index value, frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value.
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、
前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出部と、
を備え、
前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、
前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、
前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である導出装置。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition unit;
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 acquisition unit that acquires the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition unit that acquires a second index value that is an index value of the amount of deflection at the designated position;
A linear function that approximates the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the first index value and the entry time and the exit time. an offset, which is the portion of the amount of deflection of the structure at the position that is not proportional to the first index value, derived based on a coefficient of , and a value obtained by subtracting the offset from the time-series data The third index value is the average value of the amplitudes of the second index value in a predetermined period and the linear function, which is subjected to low-pass filtering that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value. The sum of the sum of the product of the first-order coefficient and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value, and the sum of the divided value and the estimated amount of deflection of the structure at the position and a deflection derivation part that derives as
with
The offset is the product of the average value and the second index value, and the elements whose absolute values are larger than the 0th order coefficient of the linear function are rounded to the value of the 0th order coefficient of the linear function. is the value obtained by
The amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data,
The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value,
The predetermined period is a period in which the value of the second index value, which has been subjected to low-pass filtering for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value, falls within a predetermined width. Device.
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、
前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出部と、
を備え、
前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である導出装置。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition unit;
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 acquisition unit that acquires the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition unit that acquires a second index value that is an index value of the amount of deflection at the designated position;
an average value between the entry time and the exit time of the ratio of the predetermined first amount corresponding to the first index value and the predetermined second amount corresponding to the second index value; a deflection derivation unit that derives an estimated value of the deflection amount of the structure at the position based on the first index value;
with
the first amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value;
The derivation device, wherein the second amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value.
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、
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、
前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出部と、
前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、
前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、
前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間である導出システム。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition unit;
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 acquisition unit that acquires the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition unit that acquires a second index value that is an index value of the amount of deflection at the designated position;
A linear function that approximates the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the first index value and the entry time and the exit time. an offset, which is the portion of the amount of deflection of the structure at the position that is not proportional to the first index value, derived based on a coefficient of , and a value obtained by subtracting the offset from the time-series data The third index value is the average value of the amplitudes of the second index value in a predetermined period and the linear function, which is subjected to low-pass filtering that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value. The sum of the sum of the product of the first-order coefficient and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value, and the sum of the divided value and the estimated amount of deflection of the structure at the position and a deflection derivation part that derives as
The offset is the product of the average value and the second index value, and the elements whose absolute values are larger than the 0th order coefficient of the linear function are rounded to the value of the 0th order coefficient of the linear function. is the value obtained by
The amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data,
The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value,
The predetermined period is a period in which the value of the second index value, which has been subjected to low-pass filtering for attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value, falls within a predetermined width. system.
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、
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得部と、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得部と、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得部と、
前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出部と、
を備え、
前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量である導出システム。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition unit;
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 acquisition unit that acquires the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition unit that acquires a second index value that is an index value of the amount of deflection at the designated position;
an average value between the entry time and the exit time of the ratio of the predetermined first amount corresponding to the first index value and the predetermined second amount corresponding to the second index value; a deflection derivation unit that derives an estimated value of the deflection amount of the structure at the position based on the first index value;
with
the first amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value;
The derivation system, wherein the second quantity is a quantity obtained by attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value.
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、
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップ、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップ、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップ、
前記第1の指標値と、前記進入時刻と前記退出時刻との間で、前記第1の指標値に対応した量を引数に代入すると前記時系列データに対応した量の近似が得られる一次関数の係数と、に基づいて導出される、前記位置での前記構造物の撓み量における前記第1の指標値に比例しない部分であるオフセットと、前記時系列データから前記オフセットを引いた値である第3の指標値を、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の既定の期間における振幅の平均値と前記一次関数の一次の係数との積と前記一次関数の0次の係数との和を前記平均値で除した値で、除した値と、の和を前記位置での前記構造物の撓み量の推定値として導出する撓み導出ステップ、
を実行させ、
前記オフセットは、前記平均値と前記第2の指標値との積であって、絶対値が前記一次関数の0次の係数よりも大きくなる要素について前記一次関数の0次の係数の値に丸められた値であり、
前記時系列データに対応した量は、前記時系列データから前記時系列データの基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた後の量であり、
前記第1の指標値に対応した量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記既定の期間は、前記第2の指標値の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が施された前記第2の指標値の値が既定の幅の範囲に収まる期間であるプログラム。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition step;
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 acquisition step of acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition step of acquiring a second index value that is an index value of the amount of deflection at the specified position;
A linear function that approximates the amount corresponding to the time-series data by substituting the amount corresponding to the first index value for an argument between the first index value and the entry time and the exit time. an offset, which is the portion of the amount of deflection of the structure at the position that is not proportional to the first index value, derived based on a coefficient of , and a value obtained by subtracting the offset from the time-series data The third index value is the average value of the amplitudes of the second index value in a predetermined period and the linear function, which is subjected to low-pass filtering that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value. The sum of the sum of the product of the first-order coefficient and the zeroth-order coefficient of the linear function divided by the average value, and the sum of the divided value and the estimated amount of deflection of the structure at the position A deflection derivation step, which derives as
and
The offset is the product of the average value and the second index value, and the elements whose absolute values are larger than the 0th order coefficient of the linear function are rounded to the value of the 0th order coefficient of the linear function. is the value obtained by
The amount corresponding to the time-series data is the amount after attenuating the frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the time-series data from the time-series data,
The amount corresponding to the first index value is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value,
The predetermined period is a period in which the value of the second index value, which has been subjected to low-pass filter processing that attenuates frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value, falls within a predetermined width range. .
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、
前記構造物の長さである構造物長と、前記移動体の長さである移動体長と、前記移動体における前記構造物との接触部位の設置位置と、の情報を、環境情報として取得する環境情報取得ステップ、
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、
前記編成移動体に編成された前記移動体の個数を取得する個数取得ステップ、
前記個数と、前記進入時刻と、前記退出時刻と、前記環境情報と、に基づいて、前記観測点で生じる前記構造物の撓み量の指標値である第1の指標値と、前記構造物における指定された位置での撓み量の指標値である第2の指標値と、を取得する指標値取得ステップ、
前記第1の指標値に応じた既定の第1の量と前記第2の指標値に応じた既定の第2の量との比率の、前記進入時刻と前記退出時刻の間の平均値と、前記第1の指標値と、に基づいて、前記位置での前記構造物の撓み量の推定値を導出する撓み導出ステップ、
を実行させ、
前記第1の量は、前記第1の指標値から前記第1の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であり、
前記第2の量は、前記第2の指標値から前記第2の指標値の基本周波数以上の周波数の成分を減衰させた量であるプログラム。 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;
Information on a structure length that is the length of the structure, a moving body length that is the length of the moving body, and an installation position of a contact portion with the structure on the moving body is acquired as environment information. an environmental information acquisition step;
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 acquisition step of acquiring the number of the moving bodies organized in the organized moving body;
Based on the number, the entry time, the exit time, and the environmental information, a first index value that is an index value of the amount of deflection of the structure occurring at the observation point, and an index value acquisition step of acquiring a second index value that is an index value of the amount of deflection at the specified position;
an average value between the entry time and the exit time of the ratio of the predetermined first amount corresponding to the first index value and the predetermined second amount corresponding to the second index value; a deflection derivation step of deriving an estimated value of the amount of deflection of the structure at the position based on the first index value;
and
the first amount is an amount obtained by attenuating a frequency component equal to or higher than the fundamental frequency of the first index value from the first index value;
The program according to claim 1, wherein the second amount is an amount obtained by attenuating frequency components equal to or higher than the fundamental frequency of the second index value from the second index value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021144001A JP2023037329A (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Derivation method, derivation device, derivation system and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021144001A JP2023037329A (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Derivation method, derivation device, derivation system and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023037329A true JP2023037329A (en) | 2023-03-15 |
Family
ID=85509533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021144001A Pending JP2023037329A (en) | 2021-09-03 | 2021-09-03 | Derivation method, derivation device, derivation system and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023037329A (en) |
-
2021
- 2021-09-03 JP JP2021144001A patent/JP2023037329A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220291078A1 (en) | Measurement Method, Measurement Device, Measurement System, And Measurement Program | |
JP7375637B2 (en) | Measurement method, measurement device, measurement system and measurement program | |
JP2022131020A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
Milošević et al. | Reconstruction of sleeper displacements from measured accelerations for model-based condition monitoring of railway crossing panels | |
JP5506599B2 (en) | Passing time estimation device, vehicle speed calculation method, and program | |
JP2023037329A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system and program | |
JP2023006239A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system and program | |
JP2023084856A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
US11982595B2 (en) | Determining abnormalities in the superstructure of a bridge based on acceleration data | |
JP2023006336A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system and program | |
JP2023161196A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
JP2023006361A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system, and program | |
JP2023006142A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system and program | |
JP2023006121A (en) | Derivation method, derivation device, derivation system and program | |
JP2023006015A (en) | Time acquisition method, time acquisition device, time acquisition system, and time acquisition program | |
Firus | Force identification methods–state of the art and research | |
Maes et al. | Validation of time-delayed recursive force identification in structural dynamics | |
KR101040512B1 (en) | Method for synchronizing positions of track irregularity data and movement measuring data measured from railway track, and system for the same | |
US11921012B2 (en) | Abnormality determination for bridge superstructure based on acceleration data | |
JP2023161195A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
JP2023161194A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
JP2022131023A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
JP2023006425A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
JP2023006237A (en) | Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program | |
US20230175918A1 (en) | Measurement Method, Measurement Device, Measurement System, And Measurement Program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240712 |