JP2023161195A - Measurement method, measurement device, measurement system, and measurement program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラムに関する。 The present invention relates to a measuring method, a measuring device, a measuring system, and a measuring program.
特許文献1には、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、且つ、列車走行時の橋梁の加速度を測定し、加速度のデータから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鉄道橋の構造性能調査方法が記載されている。より詳細には、特許文献1に記載の構造性能調査方法では、理論解析モデルに誤差項を導入して確率モデルを定義し、未知のパラメーターを与件としたときに加速度データが生成される同時生起確率と、未知のパラメーターの事前確率密度関数とをベイズの定理で得られる式に代入して加速度データを与件としたときの未知パラメーターの同時事後確率密度関数を定め、推計したパラメーター及び当該パラメーターの不確実性を反映させて鉄道橋の構造性能を評価する。
In
橋梁に設置された加速度センサーが取得した加速度データを、通信ネットワークを介してホストに送信するとデータ通信量が膨大になるため、加速度センサーの近くに設置された計測装置が加速度データを取得してデータ処理を行い、データ処理後の計測データをホストに送信する方式が好ましい。このようなシステム構成により、データ通信量を削減してシステム全体としてのコストダウンを実現することが可能になる。しかしながら、特許文献1に記載の構造性能調査方法のように、加速度データから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方法では計算量が非常に大きいため、性能の高い高価な計測装置が必要であり、システム全体として十分なコストダウンを実現することが難しい。
If the acceleration data acquired by the acceleration sensor installed on the bridge is sent to the host via the communication network, the amount of data communication will be enormous, so a measurement device installed near the acceleration sensor acquires the acceleration data and transmits the data. A preferred method is to perform processing and send the measured data after data processing to the host. With such a system configuration, it is possible to reduce the amount of data communication and reduce the cost of the entire system. However, as in the structural performance investigation method described in
本発明に係る計測方法の一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成工程と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
を含む。
One aspect of the measurement method according to the present invention is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
including.
本発明に係る計測装置の一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成部と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成部と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成部と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出部と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出部と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出部と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出部と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出部と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出部と、
を含む。
One aspect of the measuring device according to the present invention is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation unit that generates;
a second displacement data generation unit that filters the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation unit that generates observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation unit,
a first deflection amount calculation unit that calculates a first deflection amount of the structure by the moving object based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation unit that calculates a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation unit that calculates a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure, based on the second displacement data and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a deflection response calculation unit that calculates a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation unit that calculates a weighting coefficient for each vehicle based on the displacement response and the deflection response in the time period in which each vehicle independently moved the structure;
a third deflection amount calculation unit that calculates a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
including.
本発明に係る計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記観測点を観測する前記観測装置と、
を備える。
One aspect of the measurement system according to the present invention is
One aspect of the measuring device,
the observation device that observes the observation point;
Equipped with
本発明に係る計測プログラムの一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成工程と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
One aspect of the measurement program according to the present invention is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
have the computer execute it.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail using the drawings. Note that the embodiments described below do not unduly limit the content of the present invention described in the claims. Furthermore, not all of the configurations described below are essential components of the present invention.
1.実施形態
1-1.計測システムの構成
本実施形態に係る構造物である橋梁の上部構造を通過する移動体は、重量が大きく、BWIMで計測可能な車両又は鉄道車両等である。BWIMは、Bridge Weigh in Motionの略であり、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通過する移動体の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通過する移動体の重量を解析可能な橋梁の上部構造は、BWIMが機能する構造であり、橋梁の上部構造への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するBWIMシステムが通行する移動体の重量の計測を可能にする。以下では、移動体が鉄道車両である場合を例に挙げ、本実施形態の計測方法を実現するための計測システムについて説明する。
1. Embodiment 1-1. Configuration of Measurement System A moving object passing through the superstructure of a bridge, which is a structure according to this embodiment, is a vehicle or a railway vehicle that has a large weight and can be measured by BWIM. BWIM is an abbreviation for Bridge Weight in Motion, and is a technology that measures the weight, number of axes, etc. of a moving object passing through a bridge by treating the bridge as a "scale" and measuring the deformation of the bridge. Bridge superstructures that can analyze the weight of passing moving objects based on responses such as deformation and strain are structures where BWIM works, applying the physical process between action and response on the bridge superstructure. The BWIM system makes it possible to measure the weight of passing moving objects. In the following, a measurement system for implementing the measurement method of this embodiment will be described, taking as an example the case where the moving object is a railway vehicle.
図1は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る計測システム10は、計測装置1と、橋梁5の上部構造7に設けられる少なくとも1つのセンサー2と、を備えている。また、計測システム10は、監視装置3を備えていてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a measurement system according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a
橋梁5は上部構造7と下部構造8からなる。図2は、上部構造7を図1のA-A線で切断した断面図である。図1及び図2に示すように、上部構造7は、床板F、主桁G、不図示の横桁等からなる橋床7aと、支承7bと、レール7cと、枕木7dと、バラスト7eと、を含む。また、図1に示すように、下部構造8は、橋脚8aと、橋台8bと、を含む。上部構造7は、隣り合う橋台8bと橋脚8a、隣り合う2つの橋台8b、又は、隣り合う2つの橋脚8aのいずれか1つに渡された構造である。上部構造7の両端部は、隣り合う橋台8bと橋脚8aの位置、隣り合う2つの橋台8bの位置、又は、隣り合う2つの橋脚8aの位置にある。
The
鉄道車両6が上部構造7に進入すると、鉄道車両6の荷重によって上部構造7が撓むが、鉄道車両6は複数の車両が連結されているので、各車両の通過に伴って上部構造7の撓みが周期的に繰り返されるという現象が起きる。この現象は静的応答と呼ばれている。これに対して、上部構造7は構造物としての固有振動周波数を有しているため、鉄道車両6が上部構造7を通過することにより上部構造7の固有振動が励振される場合がある。上部構造7の固有振動が励振されることにより、上部構造7の撓みが周期的に繰り返されるという現象が起きる。この現象は動的応答と呼ばれている。
When the
計測装置1と各センサー2とは、例えば、不図示のケーブルで接続され、CAN等の通信ネットワークを介して通信を行う。CANは、Controller Area Networkの略である。あるいは、計測装置1と各センサー2とは、無線ネットワークを介して通信を行ってもよい。
The measuring
各センサー2は、移動体である鉄道車両6が構造物である上部構造7を移動したときの静的応答を算出するために用いられるデータを出力する。本実施形態では、各センサー2は加速度センサーであり、例えば、水晶加速度センサーであってもよいし、MEMS加速度センサーであってもよい。MEMSは、Micro Electro Mechanical Systemsの略である。
Each
本実施形態では、各センサー2は上部構造7の長手方向の中央部、具体的には、主桁Gの長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー2は、静的応答を算出するための加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造7の中央部に限定されない。なお、各センサー2を上部構造7の床板Fに設けると、鉄道車両6の走行によって破壊するおそれがあり、また橋床7aの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図1及び図2の例では、各センサー2は上部構造7の主桁Gに設けられている。
In this embodiment, each
上部構造7の床板Fや主桁G等は、上部構造7を通過する鉄道車両6による荷重によって、垂直方向に撓む。各センサー2は、上部構造7を通過する鉄道車両6の荷重による床板Fや主桁Gの撓みの加速度を検出する。
The floor plate F, main girder G, etc. of the
計測装置1は、各センサー2から出力される加速度データに基づいて、鉄道車両6が上部構造7を通過したときの静的応答を算出する。計測装置1は、例えば、橋台8bに設置される。
The measuring
計測装置1と監視装置3とは、例えば、携帯電話の無線ネットワーク及びインターネット等の通信ネットワーク4を介して、通信を行うことができる。計測装置1は、鉄道車両6が上部構造7を通過したときの静的応答を含む計測データを監視装置3に送信する。監視装置3は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて鉄道車両6の監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。
The measuring
なお、本実施形態では、橋梁5は、鉄道橋であり、例えば、鋼橋や桁橋、RC橋等である。RCは、Reinforced-Concreteの略である。
In addition, in this embodiment, the
図2に示すように、本実施形態では、センサー2に対応付けて観測点Rが設定されている。図2の例では、観測点Rは、主桁Gに設けられたセンサー2の鉛直上方向にある上部構造7の表面の位置に設定されている。すなわち、センサー2は、観測点Rを観測する観測装置であり、構造物である上部構造7を移動する鉄道車両6の複数の部位の観測点Rへの作用に対する応答である物理量を検出し、検出した物理量を含むデータを出力する。例えば、鉄道車両6の複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であるが、以降では車軸であるものとする。また、本実施形態では、各センサー2は加速度センサーであり、物理量として加速度を検出する。センサー2は、鉄道車両6の走行により観測点Rに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Rの鉛直上に近い位置に設けられることが望ましい。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, an observation point R is set in association with the
なお、センサー2の数及び設置位置は、図1及び図2に示した例には限定されず種々の変形実施が可能である。
Note that the number and installation positions of the
計測装置1は、センサー2から出力される加速度データに基づいて、鉄道車両6が移動する上部構造7の面と交差する方向の加速度を取得する。鉄道車両6が移動する上部構造7の面は、鉄道車両6が移動する方向、すなわち上部構造7の長手方向であるX方向と、鉄道車両6が移動する方向と直交する方向、すなわち上部構造7の幅方向であるY方向とによって規定される。鉄道車両6の走行によって、観測点Rは、X方向及びY方向と直交する方向に撓むので、計測装置1は、撓みの加速度の大きさを正確に算出するために、X方向及びY方向と直交する方向、すなわち、床板Fの法線方向であるZ方向の加速度を取得するのが望ましい。
The measuring
図3は、センサー2が検出する加速度を説明する図である。センサー2は、互いに直交する3軸の各軸方向に生じる加速度を検出する加速度センサーである。
FIG. 3 is a diagram illustrating the acceleration detected by the
鉄道車両6の走行による観測点Rの撓みの加速度を検出するために、センサー2は、3つの検出軸であるx軸、y軸、z軸のうち、1軸がX方向及びY方向と交差する方向となるように設置される。図1及び図2では、センサー2は、1軸がX方向及びY方向と交差する方向となるように設置される。観測点Rは、X方向及びY方向と直交する方向に撓むので、撓みの加速度を正確に検出するために、理想的には、センサー2は、1軸をX方向及びY方向と直交するZ方向、すなわち、床板Fの法線方向に合わせて設置される。
In order to detect the acceleration of the deflection of the observation point R due to the running of the
ただし、センサー2を上部構造7に設置する場合、設置場所が傾いている場合もある。計測装置1は、センサー2の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、概ね法線方向に向いていることで誤差は小さく無視できる。また、計測装置1は、センサー2の3つの検出軸の1軸が、床板Fの法線方向に合わせて設置されなくても、x軸、y軸、z軸の加速度を合成した3軸合成加速度によって、センサー2の傾斜による検出誤差の補正を行うことができる。また、センサー2は、少なくとも鉛直方向にほぼ平行な方向に生ずる加速度、あるいは、床板Fの法線方向の加速度を検出する1軸加速度センサーであってもよい。
However, when installing the
以下、計測装置1が実行する本実施形態の計測方法の詳細について説明する。
The details of the measurement method of this embodiment executed by the
1-2.計測方法の詳細
まず、計測装置1は、式(1)のように、加速度センサーであるセンサー2から出力される加速度データa(k)を積分して速度データv(k)を生成し、さらに、式(2)のように、速度データv(k)を積分して変位データu(k)を生成する。加速度データa(k)は、鉄道車両6が橋梁5を通過した時の変位変化を算出するために不要な加速度バイアスを除いた加速度変化のデータである。例えば、鉄道車両6が橋梁5を通過する直前の加速度を0として、以降の加速度変化を加速度データa(k)としても良い。式(1)及び式(2)において、kはサンプル番号であり、ΔTはサンプルの時間間隔である。変位データu(k)は、鉄道車両6の走行による観測点Rの変位のデータである。
1-2. Details of the measurement method First, the
サンプル番号kを変数とする変位データu(k)は、時刻t=kΔTとして、時刻tを変数とする変位データu(t)に変換される。図4に、変位データu(t)の一例を示す。変位データu(t)は、観測点Rを観測するセンサー2から出力される加速度データa(t)に基づいて生成されるので、上部構造7を移動する鉄道車両6の複数の車軸の観測点Rへの作用に対する応答である加速度に基づくデータである。
Displacement data u(k) with sample number k as a variable is converted to displacement data u(t) with time t as a variable, with time t=kΔT. FIG. 4 shows an example of displacement data u(t). Since the displacement data u(t) is generated based on the acceleration data a(t) output from the
次に、計測装置1は、変位データu(t)に含まれる基本周波数fu(t)の振動成分及びその高調波を低減させるために、変位データu(t)をフィルター処理した変位データulp(t)を生成する。フィルター処理は、例えば、ローパスフィルター処理であってもよいし、バンドパスフィルター処理であってもよい。
Next, in order to reduce the vibration component of the fundamental frequency f u (t) included in the displacement data u (t ) and its harmonics, the measuring
具体的には、まず、計測装置1は、変位データu(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを基本周波数fu(t)として算出する。そして、計測装置1は、式(3)により、変位データu(t)のサンプルの時間間隔ΔTと基本周波数fu(t)から移動平均区間tMAを算出する。
Specifically, first, the measuring
そして、計測装置1は、フィルター処理として、式(4)により、変位データu(t)を移動平均処理して、変位データu(t)に含まれる振動成分を低減させた変位データulp(t)を生成する。この移動平均処理は、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数fu(t)の信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので振動成分が効果的に低減された変位データulp(t)が得られる。図5に、変位データulp(t)の一例を示す。図5に示すように、変位データu(t)に含まれる振動成分がほとんど除かれた変位データulp(t)が得られる。
Then, the measuring
なお、計測装置1は、フィルター処理として、変位データu(t)に対して基本周波数fu(t)以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行って変位データulp(t)を生成してもよい。FIRは、Finite Impulse Responseの略である。このFIRフィルター処理は、移動平均処理よりも計算量が大きいが、基本周波数fu(t)以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができる。
Note that, as filter processing, the measuring
次に、計測装置1は、変位データulp(t)から、鉄道車両6の上部構造7に対する進入時刻ti及び進出時刻toを算出する。具体的には、まず、計測装置1は、式(5)のように、変位データulp(t)を微分して速度データvlp(t)を算出する。図6に、速度データvlp(t)の一例を示す。
Next, the measuring
そして、図6に示すように、計測装置1は、速度データvlp(t)の負値域のピークの時刻を進入時刻tiとして算出し、速度データvlp(t)の正値域のピークの時刻を進出時刻toとして算出する。
Then, as shown in FIG. 6, the measuring
進入時刻tiは、鉄道車両6の複数の車軸のうちの先頭の車軸が上部構造7の進入端を通過した時刻である。また、進出時刻toは、鉄道車両6の複数の車軸のうちの最後尾の車軸が上部構造7の進出端を通過した時刻である。図7に、変位データu(t)と進入時刻ti及び進出時刻toとの関係の一例を示す。
The approach time t i is the time when the leading axle of the plurality of axles of the
次に、計測装置1は、式(6)により、進出時刻toと進入時刻tiとの差として、鉄道車両6が橋梁5の上部構造7を通過する通過時間tsを算出する。
Next, the measuring
また、計測装置1は、式(7)により、通過時間tsに含まれる基本周波数fu(t)の波数νを算出し、式(8)のように、波数νを最も近い整数に丸めて鉄道車両6の車両数CTを算出する。
In addition, the measuring
計測装置1は、進入時刻ti、進出時刻to、通過時間ts及び車両数CTを含む観測情報を不図示の記憶部に記憶する。
The measuring
そして、計測装置1は、観測情報と、予め作成された鉄道車両6の寸法及び上部構造7の寸法を含む環境情報とに基づいて、以降の処理を行う。
Then, the measuring
環境情報は、上部構造7の寸法として、例えば、上部構造7の長さLB及び観測点Rの位置Lxを含む。上部構造7の長さLBは、上部構造7の進入端と進出端との間の距離である。また、観測点Rの位置Lxは、上部構造7の進入端から観測点Rまでの距離である。また、環境情報は、鉄道車両6の寸法として、例えば、鉄道車両6の各車両の長さLC(Cm)、各車両の車軸数aT(Cm)及び各車両の車軸間の距離La(aw(Cm,n))を含む。Cmは車両番号であり、各車両の長さLC(Cm)は、先頭からCm番目の車両の両端の間の距離である。各車両の車軸数aT(Cm)は、先頭からCm番目の車両の車軸数である。nは、各車両の車軸番号であり、1≦n≦aT(Cm)である。各車両の車軸間の距離La(aw(Cm,n))は、n=1のときは先頭からCm番目の車両の先端と先頭から1番目の車軸との間の距離であり、n≧2のときは先頭からn-1番目の車軸とn番目の車軸との間の距離である。図8に、鉄道車両6のCm番目の車両の長さLC(Cm)及び車軸間の距離La(aw(Cm,n))の一例を示す。鉄道車両6の寸法や上部構造7の寸法は、公知の手法によって測定することができる。
The environmental information includes, as the dimensions of the
なお、橋梁5の上部構造7を、寸法が同じである任意の数の車両が連結された鉄道車両6が走行すると想定される場合、環境情報は、1両分についての、車両の長さLC(Cm)、車両の車軸数aT(Cm)及び車軸間の距離La(aw(Cm,n))を含んでいればよい。
In addition, when it is assumed that a
橋梁5を通過する鉄道車両6として複数種類の鉄道車両があり得る場合、計測装置1は、例えば、観測情報に含まれる通過時間tsと車両数CTから、鉄道車両6の1台の車両の長さを算出し、算出した1台の車両の長さを環境情報に含まれる各車両の長さLC(Cm)と比較して鉄道車両6の種類を特定してもよい。あるいは、計測装置1は、鉄道車両6の通過時刻から鉄道車両6の種類を特定してもよい。
If there are multiple types of
鉄道車両6の総車軸数TaTは、観測情報に含まれる車両数CTと環境情報に含まれる各車両の車軸数aT(Cm)を用いて、式(9)により算出される。
The total number of axles Ta T of the
鉄道車両6の荷重の上部構造7への作用は各車軸を介して伝わるので、鉄道車両6が上部構造7を通過するときの応答は、鉄道車両6の先頭の車軸から最後尾の車軸までの応答となる。鉄道車両6の先頭の車軸からCm番目の車両のn番目の車軸までの距離Dwa(aw(Cm,n))は、式(10)により算出される。
Since the action of the load of the
式(10)において、Cm=CT、n=aT(CT)とした式(11)により、鉄道車両6の先頭の車軸から最後尾の車両の最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))が算出される。
In formula (10), by formula (11) where C m =C T and n = a T (C T ), the distance D wa from the first axle of the
鉄道車両6の平均速度vaは、環境情報に含まれる上部構造7の長さLB、観測情報に含まれる通過時間ts及び算出した距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))を用いて、式(12)により、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。
The average speed v a of the
計測装置1は、式(12)に式(11)を代入した式(13)により、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。
The measuring
本実施形態の計測方法では、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間が存在することを条件とする。そのため、上部構造7の上に1台の車両が収まるための上部構造7の長さLBと車両の寸法との関係について考察する。上部構造7の上にCm番目の車両のみが収まる場合は、図9に示すように、上部構造7の両端の長さが、Cm-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7の進出端である前方端7iに位置し、かつ、Cm+1番目の車両の先頭の車軸が上部構造7の進入端である後方端7oに位置する状態よりも短い場合である。
In the measurement method of this embodiment, the condition is that there is a time section in which each vehicle of the
Cm-1番目の車両の最後尾の車軸から後端までの距離D1_1は、式(14)で表され、Cm+1番目の車両の前端から先頭の車軸までの距離D1_2は式(15)で表される。 The distance D 1_1 from the rearmost axle to the rear end of the C m -1th vehicle is expressed by equation (14), and the distance D 1_2 from the front end of the C m +1st vehicle to the leading axle is expressed by the equation ( 15).
Cm番目の車両の長さはLC(Cm)なので、Cm-1番目の車両の最後尾の車軸からCm+1番目の車両の先頭の車軸までの距離D1は式(16)で表される。 Since the length of the C mth vehicle is L C (C m ), the distance D 1 from the rearmost axle of the C m −1th vehicle to the leading axle of the C m +1th vehicle is calculated using equation (16). It is expressed as
式(16)に式(14)及び式(14)を代入して式(17)が得られる。 Equation (17) is obtained by substituting Equation (14) and Equation (14) into Equation (16).
上部構造7の長さはLBなので、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間が存在するための条件は、式(18)で表される。
Since the length of the
すなわち、本実施形態では、2以上CT-1以下の各整数Cmに対して、鉄道車両6が移動するX方向の上部構造7の長さLBは、鉄道車両6のCm-1番目の車両の最後尾の車軸とCm+1番目の車両の先頭の車軸との距離D1よりも短いものとする。
That is, in this embodiment, for each integer C m from 2 to C T -1, the length L B of the
例えば、鉄道車両6の各車両の長さLC(Cm)を25m、各車両の先端と先頭の車軸との間の距離La(aw(Cm,1))を2.5m、各車両の先頭の車軸と2番目の車軸との間の距離La(aw(Cm,2))を2.5m、各車両の2番目の車軸と3番目の車軸との間の距離La(aw(Cm,3))を15m、各車両の3番目の車軸と最後尾である4番目の車軸との間の距離La(aw(Cm,4))を2.5mとすると、式(17)より、D1=30mとなる。したがって、上部構造7の長さLBが30m未満である場合に、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間が存在することになる。
For example, the length L C (C m ) of each car in the
鉄道車両6の先頭車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、先頭の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入した時刻から、2番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻までの間となる。先頭の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入した時刻は、観測情報に含まれる進入時刻tiである。2番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻to_1は、進入時刻ti、先頭の車両の先頭の車軸から2番目の車両の先頭の車軸までの距離Dwa(aw(2,1))及び平均速度vaを用いて、式(19)によって算出される。
The time period during which the first vehicle of the
先頭の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、式(20)で表される。
The time period during which the leading vehicle moves alone on the
鉄道車両6のCm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、Cm-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7を進出する時刻から、Cm+1番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻までの間となる。ただし、2≦Cm≦CT-1である。Cm-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7を進出する時刻ti_Cmは、進入時刻ti、先頭の車両の先頭の車軸からCm-1番目の車両の最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(Cm-1,aT(Cm-1)))、平均速度va及び上部構造7の長さLBを用いて、式(21)によって算出される。
The time period during which the C mth vehicle of the
Cm+1番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻to_Cmは、進入時刻ti、先頭の車両の先頭の車軸からCm+1番目の車両の先頭の車軸までの距離Dwa(aw(Cm+1,1))及び平均速度vaを用いて、式(22)によって算出される。
The time to_Cm at which the leading axle of the C m +1st vehicle enters the
Cm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、式(23)で表される。
C The time interval during which the m -th vehicle moves alone on the
鉄道車両6の最後尾の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、CT-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7に進入する時刻から、CT番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7を進出する時刻までの間となる。CT-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7を進出する時刻ti_CTは、進入時刻ti、先頭の車両の先頭の車軸からCT-1番目の車両の最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(CT-1,aT(CT-1)))、平均速度va及び上部構造7の長さLBを用いて、式(24)によって算出される。
The time period during which the last vehicle of the
CT番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7を進出する時刻は、観測情報に含まれる進出時刻toである。最後尾の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間は、式(25)で表される。
The time when the rearmost axle of the CT -th vehicle advances through the
式(20)、式(23)及び式(25)をまとめると、式(26)が得られる。 When formula (20), formula (23), and formula (25) are put together, formula (26) is obtained.
式(26)は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmとして式(27)のように表される。
Equation (26) is expressed as Equation (27) as a time interval t Cm in which each vehicle of the
計測装置1は、式(19)、式(21)、式(22)及び式(24)の計算を行い、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmを算出する。
The measuring
次に、計測装置1は、以下のようにして、鉄道車両6の走行により生じる上部構造7のたわみ量を算出する。
Next, the measuring
本実施形態では、橋梁5の上部構造7において、床板Fと主桁Gなどで構成される橋床7aが1つ或いは複数の連続配置される構成として考え、計測装置1は、1つの橋床7aの変位を長手方向の中央部における変位として算出する。上部構造7に印加される荷重は上部構造7の一端から他端へ移動する。この時、荷重の上部構造7上の位置と荷重量を用いて、上部構造7の中央部の変位であるたわみ量を表すことができる。本実施形態では、鉄道車両6の車軸が上部構造7上を移動するときのたわみ変形を、1点荷重の梁上の移動によるたわみ量の軌跡として表すために、図10に示す構造モデルを考え、当該構造モデルにおいて、中間部におけるたわみ量を算出する。図10において、Pは荷重である。aは、鉄道車両6が進入する側の上部構造7の進入端からの荷重位置である。bは、鉄道車両6が進出する側の上部構造7の進出端からの荷重位置である。LBは、上部構造7の長さ、すなわち、上部構造7の両端の間の距離である。図10に示す構造モデルは、両端を支点とする両端を支持した単純梁である。
In this embodiment, in the
図10に示す構造モデルにおいて、上部構造7の進入端の位置をゼロとしてたわみ量の観測位置をxとしたとき、単純梁の曲げモーメントMは式(28)で表される。
In the structural model shown in FIG. 10, when the position of the approach end of the
式(28)において、関数Haは式(29)のように定義される。 In equation (28), the function H a is defined as in equation (29).
式(28)を変形し、式(30)が得られる。 By transforming equation (28), equation (30) is obtained.
一方、曲げモーメントMは式(31)で表される。式(31)において、θは角度であり、Iは二次モーメントであり、Eはヤング率である。 On the other hand, the bending moment M is expressed by equation (31). In equation (31), θ is the angle, I is the second moment, and E is Young's modulus.
式(31)を式(30)に代入し、式(32)が得られる。 By substituting equation (31) into equation (30), equation (32) is obtained.
式(32)を観測位置xについて積分する式(33)を計算し、式(34)が得られる。式(34)において、C1は積分定数である。 Equation (33) is calculated to integrate Equation (32) with respect to observation position x, and Equation (34) is obtained. In equation (34), C 1 is an integral constant.
さらに、式(34)を観測位置xについて積分する式(35)を計算し、式(36)が得られる。式(36)において、C2は積分定数である。 Furthermore, Equation (35) is calculated to integrate Equation (34) with respect to observation position x, and Equation (36) is obtained. In equation (36), C 2 is an integral constant.
式(36)において、θxはたわみ量を表し、θxをたわみ量wに置き換えて式(37)が得られる。 In Equation (36), θx represents the amount of deflection, and Equation (37) is obtained by replacing θx with the amount of deflection w.
図10より、b=LB-aなので、式(37)は式(38)のように変形される。 From FIG. 10, since b=L B -a, equation (37) is transformed into equation (38).
x=0でたわみ量w=0として、x≦aよりHa=0であるから、式(38)にx=w=Ha=0を代入して整理すると、式(39)が得られる。 Assuming that x=0 and the amount of deflection w=0, since x≦a, H a =0, so by substituting x=w=H a =0 into equation (38) and rearranging, equation (39) is obtained. .
また、x=LBでたわみ量w=0として、x>aよりHa=1であるから、式(38)にx=LB,w=0,Ha=1を代入して整理すると、式(40)が得られる。 Also, assuming that x=L B and the amount of deflection w=0, since x>a, Ha = 1, so substituting x=L B , w=0, Ha = 1 in equation (38) and rearranging it. , formula (40) is obtained.
式(40)にb=LB-aを代入し、式(41)が得られる。 By substituting b=L B -a into equation (40), equation (41) is obtained.
式(37)に式(39)の積分定数C1及び式(40)の積分定数C2を代入し、式(42)が得られる。 By substituting the integral constant C 1 of formula (39) and the integral constant C 2 of formula (40) into formula (37), formula (42) is obtained.
式(42)を変形し、荷重Pが位置aに印加された時の観測位置xにおけるたわみ量wは、式(43)で表される。 By modifying equation (42), the amount of deflection w at observation position x when load P is applied to position a is expressed by equation (43).
荷重Pが上部構造7の中央にある時の中央の観測位置xにおけるたわみ量w0.5LBは、x=0.5LB,a=b=0.5LB,Ha=0として、式(44)で表される。このたわみ量w0.5LBが、たわみ量wの最大振幅となる。
The amount of deflection w 0.5LB at the central observation position x when the load P is at the center of the
任意の観測位置xにおけるたわみ量wは、たわみ量w0.5LBで規格化される。荷重Pの位置aが観測位置xよりも進入端側にある場合、x>aより、式(44)にHa=1を代入して式(45)が得られる。 The amount of deflection w at any observation position x is normalized by the amount of deflection w 0.5LB . When the position a of the load P is closer to the approach end than the observation position x, since x>a, equation (45) is obtained by substituting H a =1 into equation (44).
荷重Pの位置aをa=LBrとし、式(45)にa=LBr,b=LB(1-r)を代入して整理すると、式(46)により、たわみ量wが規格化されたたわみ量wstdが得られる。rは、上部構造7の長さLBに対する荷重Pの位置aの比を示す。
Letting the position a of the load P be a=L B r, and rearranging by substituting a=L B r, b=L B (1-r) into equation (45), the amount of deflection w is determined by equation (46). A standardized deflection w std is obtained. r indicates the ratio of the position a of the load P to the length L B of the
同様に、荷重Pの位置aが観測位置xよりも進出端側にある場合、x≦aより、式(44)にHa=0を代入して式(47)が得られる。 Similarly, when the position a of the load P is closer to the advancing end than the observation position x, since x≦a, equation (47) is obtained by substituting H a =0 into equation (44).
荷重Pの位置aをa=LBrとし、式(47)にa=LBr,b=LB(1-r)を代入して整理すると、式(48)により、たわみ量wが規格化されたたわみ量wstdが得られる。 Letting the position a of the load P be a=L B r, and substituting a=L B r, b=L B (1-r) into equation (47), the amount of deflection w can be obtained from equation (48). A standardized deflection w std is obtained.
式(46)、式(48)をまとめて、任意の観測位置x=Lxにおけるたわみ量wstd(r)は、式(49)で表される。式(49)において、関数R(r)は式(50)で表される。式(49)は、構造物である上部構造7のたわみの近似式であり、上部構造7の構造モデルに基づく式である。具体的には、式(49)は、上部構造7の進入端と進出端との中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化された近似式である。
By combining Equations (46) and Equations (48), the amount of deflection w std (r) at an arbitrary observation position x=L x is expressed by Equation (49). In equation (49), function R(r) is expressed by equation (50). Equation (49) is an approximate expression for the deflection of the
本実施形態では、荷重Pは鉄道車両6の任意の車軸の荷重である。鉄道車両6の任意の車軸が上部構造7の進入端から観測点Rの位置Lxに至るまでに要する時間txnは、式(12)によって算出される平均速度vaを用いて、式(51)により算出される。
In this embodiment, the load P is a load on an arbitrary axle of the
また、鉄道車両6の任意の車軸が長さLBの上部構造7を通過するのに要する時間tlnは、式(52)により算出される。
Further, the time t ln required for an arbitrary axle of the
鉄道車両6のCm番目の車両のn番目の車軸が上部構造7の進入端に到達する時刻t0(Cm,n)は、観測情報に含まれる進入時刻ti、式(10)によって算出される距離Dwa(aw(Cm,n))及び式(12)によって算出される平均速度vaを用いて、式(53)により算出される。
The time t 0 (C m , n) at which the n-th axle of the C m -th vehicle of the
計測装置1は、式(51)、式(52)及び式(53)を用いて、式(54)により、Cm番目の車両のn番目の車軸による式(49)で表されるたわみ量wstd(r)を時間に置き換えたたわみ量wstd(aw(Cm,n),t)を算出する。式(54)において、関数R(t)は式(55)で表される。図11に、たわみ量wstd(aw(Cm,n),t)の一例を示す。
The measuring
また、計測装置1は、式(56)により、Cm番目の車両によるたわみ量Cstd(Cm,t)を算出する。図12に、車軸数n=4のCm番目の車両によるたわみ量Cstd(Cm,t)の一例を示す。
Furthermore, the measuring
さらに、計測装置1は、式(57)により、鉄道車両6によるたわみ量Tstd(t)を算出する。図13に、車両数CT=16の鉄道車両6によるたわみ量Tstd(t)の一例を示す。なお、図13において、破線は16個のたわみ量Cstd(1,t)~Cstd(16,t)を示す。
Furthermore, the measuring
この鉄道車両6によるたわみ量Tstd(t)は、車両毎のたわみ量Cstd(Cm,t)が加算されたものであり、各車両による上部構造7のたわみの振幅は一定である。実際には、車両毎の荷重が異なるので、車両毎の荷重の印加による上部構造7の変位の振幅は荷重に比例して異なる。鉄道車両6によるたわみ量Tstd(t)においても、車両毎の荷重の印加による上部構造7のたわみの振幅の違いを表現するために、車両毎の荷重による重み付けを設ける。車両毎の荷重による重み付けをした鉄道車両6によるたわみ量Tp_std(t)は、Cm番目の車両の荷重による重み付け係数PCmを用いて、式(58)のように表される。
The amount of deflection T std (t) due to the
式(57)及び式(58)より、重み付け係数PCmがすべて1のときは、式(59)が成り立つ。 From equations (57) and (58), when the weighting coefficients P Cm are all 1, equation (59) holds true.
次に、計測装置1は、たわみ量Tstd(t)に含まれる基本周波数fu(t)の振動成分及びその高調波を低減させるために、たわみ量Tstd(t)をフィルター処理したたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。前述の通り、基本周波数fu(t)は、変位データu(t)の基本周波数である。フィルター処理は、例えば、ローパスフィルター処理であってもよいし、バンドパスフィルター処理であってもよい。
Next, the measuring
そして、計測装置1は、フィルター処理として、式(60)により、たわみ量Tstd(t)を移動平均処理して、たわみ量Tstd(t)に含まれる振動成分を低減させたたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。式(60)において、移動平均区間tMAは、前出の式(4)による変位データu(t)の移動平均処理における移動平均区間tMAと同じであってもよい。あるいは、計測装置1は、たわみ量Tstd(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを基本周波数fu(t)として算出し、前出の式(3)により、移動平均区間tMAを算出してもよい。この移動平均処理は、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数fu(t)の信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので振動成分が効果的に低減されたたわみ量Tstd_lp(t)が得られる。図14に、たわみ量Tstd_lp(t)の一例を示す。図14に示すように、たわみ量Tstd(t)に含まれる振動成分がほとんど除かれたたわみ量Tstd_lp(t)が得られる。
Then, as a filter process, the measuring
なお、計測装置1は、フィルター処理として、たわみ量Tstd(t)に対して基本周波数fu(t)以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行ってたわみ量Tstd_lp(t)を算出してもよい。FIRは、Finite Impulse Responseの略である。このFIRフィルター処理は、移動平均処理よりも計算量が大きいが、基本周波数fu(t)以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができる。
Note that, as filter processing, the measuring
計測装置1は、Cm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmにおける変位データulp(t)とたわみ量Tstd_lp(t)を比較して重み付け係数PCmを算出する。変位データulp(t)は、前出の式(4)によって算出される。Cm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmは前出の式(27)によって算出されるので、変位データulp(t)の時間区間tCmにおける応答である変位応答ulp(Cm t)は、式(61)のように表される。図15に、変位応答ulp(Cm t)の一例を示す。
The measuring
また、たわみ量Tstd_lp(t)の時間区間tCmにおける応答であるたわみ応答Tstd_lp(Cm t)は、式(62)のように表される。図16に、たわみ応答Tstd_lp(Cm t)の一例を示す。 Further, the deflection response T std_lp (C m t), which is the response of the amount of deflection T std_lp (t) in the time interval t Cm , is expressed as in equation (62). FIG. 16 shows an example of the deflection response T std_lp (C m t).
Cm番目の車両の荷重による重み付け係数PCmは、変位応答ulp(Cm t)の振幅量とたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量との比として算出される。例えば、振幅量は、平均値又は積算値である。振幅量が平均値である場合、重み付け係数PCmは、式(63)によって算出されるので、式(62)を式(63)に代入し、重み付け係数P1~PCTは、式(64)によって算出される。 The weighting coefficient P Cm based on the load of the C m -th vehicle is calculated as the ratio between the amplitude of the displacement response ulp (C m t) and the amplitude of the deflection response T std_lp (C m t). For example, the amplitude amount is an average value or an integrated value. When the amplitude amount is an average value, the weighting coefficient P Cm is calculated by the formula (63), so by substituting the formula (62) into the formula (63), the weighting coefficients P 1 to P CT are calculated by the formula (64). ) is calculated.
また、振幅量が積算値である場合、重み付け係数PCmは、式(65)によって算出されるので、式(62)を式(65)に代入し、重み付け係数P1~PCTは、式(66)によって算出される。 Furthermore, when the amplitude amount is an integrated value, the weighting coefficient P Cm is calculated by formula (65), so by substituting formula (62) into formula (65), the weighting coefficients P 1 to P CT are calculated by formula (65). It is calculated by (66).
計測装置1は、式(64)又は式(66)によって算出される重み付け係数P1~PCTを前出の式(58)に代入し、車両毎の荷重による重み付けをした鉄道車両6によるたわみ量Tp_std(t)を算出する。図17に、たわみ量Tp_std(t)の一例を示す。
The measuring
次に、計測装置1は、たわみ量Tp_std(t)を用いて、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの静的応答を算出する。具体的には、まず、計測装置1は、たわみ量Tp_std(t)に含まれる基本周波数FMの振動成分及びその高調波を低減させるために、たわみ量Tp_std(t)をフィルター処理したたわみ量Tstd_lp(t)を生成する。フィルター処理は、例えば、ローパスフィルター処理であってもよいし、バンドパスフィルター処理であってもよい。
Next, the measuring
具体的には、まず、計測装置1は、たわみ量Tp_std(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを基本周波数FMとして算出する。そして、計測装置1は、式(67)により、基本周波数FMから基本周期TMを算出し、式(68)のように、基本周期TMをΔTで除してデータの時間分解能に調整した移動平均区間kmMを算出する。基本周期TMは、基本周波数FMに対応する周期であり、TM>2ΔTである。
Specifically, first, the measuring
そして、計測装置1は、フィルター処理として、式(69)により、基本周期TMでたわみ量Tp_std(t)を移動平均処理して、たわみ量Tp_std(t)に含まれる振動成分を低減させたたわみ量Tp_std_lp(t)を算出する。この移動平均処理は、必要な計算量が小さいだけでなく、基本周波数FMの信号成分及びその高調波成分の減衰量が非常に大きいので振動成分が効果的に低減されたたわみ量Tp_std_lp(t)が得られる。図18に、たわみ量Tp_std_lp(t)の一例を示す。図18に示すように、たわみ量Tp_std(t)に含まれる振動成分がほとんど除かれたたわみ量Tp_std_lp(t)が得られる。
Then, as a filter process, the measuring
なお、計測装置1は、フィルター処理として、たわみ量Tp_std(t)に対して基本周波数FM以上の周波数の信号成分を減衰させるFIRフィルター処理を行ってたわみ量Tp_std_lp(t)を算出してもよい。このFIRフィルター処理は、移動平均処理よりも計算量が大きいが、基本周波数fu(t)以上の周波数の信号成分をすべて減衰させることができる。
Note that the measuring
図19に、図5に示した変位データulp(t)と図18に示したたわみ量Tp_std_lp(t)とを重ねて示す。たわみ量Tp_std_lp(t)を、上部構造7を通過する鉄道車両6の荷重に比例するたわみ量と考え、たわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数が変位データulp(t)とほぼ等しくなると仮定する。すなわち、計測装置1は、式(70)のように、変位データulp(t)をたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似する。なお、近似する時間区間を進入時刻tiと進出時刻toの間、または、たわみ量Tp_std_lp(t)の振幅が0でない時間区間とする。
FIG. 19 shows the displacement data u lp (t) shown in FIG. 5 and the deflection amount T p_std_lp (t) shown in FIG. 18 in an overlapping manner. The amount of deflection T p_std_lp (t) is considered to be the amount of deflection proportional to the load of the
そして、計測装置1は、式(70)で表される1次関数の1次係数c1及び0次係数c0を算出する。例えば、計測装置1は、最小二乗法により、式(71)で表される誤差e(t)、すなわち、変位データulp(t)と式(70)の1次関数との差が最小となる1次係数c1及び0次係数c0を算出する。
Then, the measuring
1次係数c1及び0次係数c0は、それぞれ、式(72)及び式(73)によって算出される。近似する時間区間に対応するデータ区間をka≦k≦kbとする。 The first-order coefficient c 1 and the zero-order coefficient c 0 are calculated by Equation (72) and Equation (73), respectively. Let the data interval corresponding to the approximate time interval be k a ≦k≦k b .
そして、計測装置1は、式(74)のように、1次係数c1及び0次係数c0を用いてたわみ量Tp_std_lp(t)を調整したたわみ量Tp_Estd_lp(t)を算出する。式(74)で示されるように、たわみ量Tp_Estd_lp(t)は、基本的に式(70)の右辺に相当するが、進入時刻tiよりも前の区間と進出時刻toよりも後の区間では0次係数c0を0としている。図20に、たわみ量Tp_Estd_lp(t)の一例を示す。
Then, the measuring
また、式(75)のように、式(72)で算出された1次係数c1及び式(73)で算出された0次係数c0を用いたたわみ量Tp_std(t)の1次関数が変位データu(t)とほぼ等しくなると仮定する。 Also, as in equation (75), the first order of the deflection amount T p_std (t) using the first order coefficient c 1 calculated by equation (72) and the zero order coefficient c 0 calculated by equation (73) Assume that the function is approximately equal to the displacement data u(t).
1次係数c1及び0次係数c0を用いてたわみ量Tp_std(t)を調整したたわみ量Tp_Estd(t)は、式(76)によって算出される。式(76)の右辺は、式(74)の右辺のTp_std_lp(t)をTp_std(t)に置き換えたものである。図21に、たわみ量Tp_Estd(t)の一例を示す。 The deflection amount T p_Estd (t), which is obtained by adjusting the deflection amount T p_std (t) using the first-order coefficient c 1 and the zero-order coefficient c 0 , is calculated by equation (76). The right side of equation (76) is obtained by replacing T p_std_lp (t) on the right side of equation (74) with T p_std (t). FIG. 21 shows an example of the amount of deflection T p_Estd (t).
次に、計測装置1は、t=kΔTとして、式(77)により、所定区間におけるたわみ量Tp_Estd_lp(t)とたわみ量Tp_std_lp(t)との振幅比RTを算出する。式(77)において、分子は、たわみ量Tp_Estd_lp(t)の波形及びたわみ量Tp_std_lp(t)の波形がシフトしている区間の一部の所定区間に含まれるたわみ量Tp_Estd_lp(t)のn+1個のサンプルの平均値であり、分母は当該所定区間に含まれるたわみ量Tp_std_lp(t)のn+1個のサンプルの平均値である。図22に、たわみ量Tp_Estd_lp(t)及びたわみ量Tp_std_lp(t)とそれらの平均値を算出する所定区間Tavgとの関係の一例を示す。
Next, the measuring
次に、計測装置1は、振幅比RTとたわみ量Tp_std_lp(t)との積RTTp_std_lp(t)を0次係数c0と比較してオフセットTp_offset_std(t)を算出する。具体的には、計測装置1は、式(78)のように、振幅比RTとたわみ量Tp_std_lp(t)との積RTTp_std_lp(t)の絶対値が0次係数c0の絶対値よりも大きい積RTTp_std_lp(t)の区間を0次係数c0に置き換えてオフセットTp_offset_std(t)を算出する。図23に、オフセットTp_offset_std(t)の一例を示す。図23の例では、たわみ量Tp_std_lp(t)の振幅が0又は負であるので、計測装置1は、積RTTp_std_lp(t)の0次係数c0よりも小さい区間を0次係数c0に置き換えてオフセットTp_offset_std(t)を算出している。
Next, the measuring
そして、計測装置1は、式(79)のように、1次係数c1とたわみ量Tp_std(t)との積c1Tp_std(t)と、オフセットTp_offset_std(t)とを加算して、静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。このたわみ量Tp_EOstd(t)は、鉄道車両6が上部構造7を通過したときの静的応答に相当する。図24に、たわみ量Tp_EOstd(t)の一例を示す。また、図25に、変位データu(t)とたわみ量Tp_EOstd(t)との関係を示す。
Then, the measuring
さらに、計測装置1は、式(80)のように、変位データu(t)から静的応答であるたわみ量Tp_EOstd(t)を減算して、固有振動up_nv(t)を算出する。この固有振動up_nv(t)は、鉄道車両6が上部構造7を通過したときの動的応答に相当する。図26に、固有振動up_nv(t)の一例を示す。
Furthermore, the measuring
1-3.計測方法の手順
図27は、本実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。本実施形態では、計測装置1が図27に示す手順を実行する。
1-3. Procedure of the measurement method FIG. 27 is a flowchart showing an example of the procedure of the measurement method of this embodiment. In this embodiment, the measuring
図27に示すように、まず、観測データ取得工程S10において、計測装置1は、観測装置であるセンサー2から出力される観測データである加速度データa(k)を取得する。
As shown in FIG. 27, first, in an observation data acquisition step S10, the measuring
次に、第1変位データ生成工程S20において、計測装置1は、工程S10で取得した観測データである加速度データa(k)に基づいて、上部構造7を移動する鉄道車両6の複数の車軸の観測点Rへの作用に対する応答である物理量としての加速度に基づく第1の変位データである変位データu(t)を生成する。第1変位データ生成工程S20の手順の一例については後述する。
Next, in the first displacement data generation step S20, the measuring
次に、第2変位データ生成工程S30において、計測装置1は、工程S20で生成した変位データu(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データである変位データulp(t)を生成する。例えば、計測装置1は、フィルター処理として、変位データu(t)の基本周波数fu(t)以上の周波数の振動成分を減衰させる移動平均処理を行う。第2変位データ生成工程S30の手順の一例については後述する。
Next, in a second displacement data generation step S30, the measuring
次に、観測情報生成工程S40において、計測装置1は、鉄道車両6の上部構造7に対する進入時刻ti及び進出時刻toを含む観測情報を生成する。進入時刻tiは、鉄道車両6の複数の車軸のうちの先頭の車軸が上部構造7の進入端を通過した時刻であり、進出時刻toは、鉄道車両6の複数の車軸のうちの最後尾の車軸が上部構造7の進出端を通過した時刻である。本実施形態では、計測装置1は、工程S30で生成した変位データulp(t)に基づいて、進入時刻ti及び進出時刻toに加えて車両数CTを含む観測情報を生成する。観測情報生成工程S40の手順の一例については後述する。
Next, in the observation information generation step S40, the
次に、平均速度算出工程S50において、計測装置1は、工程S40で生成した観測情報と、予め作成された鉄道車両6の寸法及び上部構造7の寸法を含む環境情報とに基づいて、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。環境情報は、上部構造7の長さLB、観測点Rの位置Lx、鉄道車両6の各車両の長さLC(Cm)、各車両の車軸数aT(Cm)及び鉄道車両6の複数の車軸の各々の位置に相当する各車軸間の距離La(aw(Cm,n))を含む。平均速度算出工程S50の手順の一例については後述する。
Next, in the average speed calculation step S50, the measuring
次に、時間区間算出工程S60において、計測装置1は、工程S40で生成した観測情報と、環境情報とに基づいて、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmを算出する。時間区間算出工程S60の手順の一例については後述する。
Next, in a time interval calculation step S60, the measuring
次に、第1たわみ量算出工程S70において、計測装置1は、前出の式(49)である上部構造7のたわみの近似式と、工程S40で生成した観測情報と、環境情報とに基づいて、鉄道車両6による上部構造7の第1のたわみ量であるたわみ量Tstd(t)を算出する。本実施形態では、計測装置1は、工程S50で算出した鉄道車両6の平均速度vaにさらに基づいて、たわみ量Tstd(t)を算出する。第1たわみ量算出工程S70の手順の一例については後述する。
Next, in the first deflection amount calculation step S70, the measuring
次に、第2たわみ量算出工程S80において、計測装置1は、工程S70で算出したたわみ量Tstd(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量であるたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。例えば、計測装置1は、フィルター処理として、基本周波数fu(t)以上の周波数の振動成分を減衰させる移動平均処理を行う。第2たわみ量算出工程S80の手順の一例については後述する。
Next, in the second deflection amount calculation step S80, the measuring
次に、変位応答算出工程S90において、計測装置1は、工程S30で生成した変位データulp(t)と、工程S60で算出した時間区間tCmとに基づいて、前出の式(61)により、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動したときの変位応答ulp(Cm t)を算出する。
Next, in the displacement response calculation step S90, the measuring
次に、たわみ応答算出工程S100において、計測装置1は、工程S80で算出したたわみ量Tstd_lp(t)と、工程S60で算出した時間区間tCmとに基づいて、前出の式(62)により、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動したときのたわみ応答Tstd_lp(Cm t)を算出する。
Next, in the deflection response calculation step S100, the measuring
次に、重み付け係数算出工程S110において、計測装置1は、工程S90で算出した変位応答ulp(Cm t)及び工程S100で算出したたわみ応答Tstd_lp(Cm t)に基づいて、鉄道車両6の各車両に対する重み付け係数PCmを算出する。重み付け係数算出工程S110の手順の一例については後述する。
Next, in a weighting coefficient calculation step S110, the measuring
次に、第3たわみ量算出工程S120において、計測装置1は、工程S110で算出した鉄道車両6の各車両に対する重み付け係数PCmに基づいて、工程S70で算出したたわみ量Tstd(t)を補正した第3のたわみ量であるたわみ量Tp_std(t)を算出する。具体的には、計測装置1は、前出の式(58)により、鉄道車両6の各車両による上部構造7のたわみ量Cstd(Cm,t)と各車両に対する重み付け係数PCmとの積を加算してたわみ量Tp_std(t)を算出する。たわみ量Tp_std(t)は、たわみ量Tstd(t)に対して車両毎の荷重による重み付けをしたたわみ量である。
Next, in the third deflection amount calculation step S120, the measuring
次に、静的応答算出工程S130において、計測装置1は、工程S30で生成した変位データulp(t)と、工程S120で算出したたわみ量Tp_std(t)とに基づいて、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの静的応答であるたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。静的応答算出工程S130の手順の一例については後述する。
Next, in the static response calculation step S130, the measuring
次に、動的応答算出工程S140において、計測装置1は、前出の式(80)のように、工程S20で生成した変位データu(t)から工程S130で算出した静的応答であるたわみ量Tp_EOstd(t)を減算して、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの動的応答である固有振動up_nv(t)を算出する。
Next, in the dynamic response calculation step S140, the measuring
次に、計測データ出力工程S150において、計測装置1は、工程S130で算出した静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)及び工程S140で算出した動的応答としての固有振動up_nv(t)を含む計測データを監視装置3に出力する。具体的には、計測装置1は、計測データを、通信ネットワーク4を介して監視装置3に送信する。計測データは、たわみ量Tp_EOstd(t)及び固有振動up_nv(t)に加えて、変位データu(t)、たわみ量Tp_std(t),Tp_EOstd(t)等を含んでもよい。
Next, in the measurement data output step S150, the measuring
そして、工程S160において計測を終了するまで、計測装置1は、工程S10~S150の処理を繰り返し行う。
Then, the measuring
図28は、図27の第1変位データ生成工程S20の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 28 is a flowchart showing an example of the procedure of the first displacement data generation step S20 of FIG. 27.
図28に示すように、工程S201において、計測装置1は、前出の式(1)のように、センサー2から出力される加速度データa(t)を積分して速度データv(t)を生成する。
As shown in FIG. 28, in step S201, the measuring
そして、工程S202において、計測装置1は、前出の式(2)のように、工程S201で生成した速度データv(t)を積分して変位データu(t)を生成する。
Then, in step S202, the measuring
このように、本実施形態では、変位データu(t)は、構造物である上部構造7を移動する移動体である鉄道車両6による上部構造7の変位のデータであり、鉄道車両6が移動する上部構造7の面と交差する方向の加速度を2回積分したデータである。したがって、変位データu(t)は、正方向又は負方向に凸の波形、具体的には、矩形波形、台形波形又は正弦半波波形のデータを含む。なお、矩形波形には、正確な矩形波形のみならず矩形波形に近似する波形も含まれる。同様に、台形波形には、正確な台形波形のみならず台形波形に近似する波形も含まれる。同様に、正弦半波波形には、正確な正弦半波波形のみならず正弦半波波形に近似する波形も含まれる。
As described above, in the present embodiment, the displacement data u(t) is data on the displacement of the
図29は、図27の第2変位データ生成工程S30の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 29 is a flowchart showing an example of the procedure of the second displacement data generation step S30 of FIG. 27.
図29に示すように、まず、工程S301において、計測装置1は、図27の工程S20で生成した変位データu(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数fu(t)として算出する。
As shown in FIG. 29, first, in step S301, the measuring
次に、工程S302において、計測装置1は、変位データu(t)のサンプルの時間間隔ΔTと工程S301で算出した基本周波数fu(t)から、前出の式(3)により、移動平均区間tMAを算出し、前出の式(4)により、変位データu(t)を移動平均処理して振動成分が低減された変位データulp(t)を算出する。
Next, in step S302, the measuring
図30は、図27の観測情報生成工程S40の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 30 is a flowchart diagram illustrating an example of the procedure of observation information generation step S40 of FIG. 27.
図30に示すように、まず、工程S401において、計測装置1は、前出の式(5)により、図27の工程S30で生成した変位データulp(t)を微分して速度データvlp(t)を算出する。
As shown in FIG. 30, first, in step S401, the measuring
次に、工程S402において、計測装置1は、進入時刻tiとして、工程S401で算出した速度データvlp(t)の先頭の負域のピーク時刻を算出する。
Next, in step S402, the measuring
次に、工程S403において、計測装置1は、進出時刻toとして、速度データvlp(t)の最後尾の正域のピーク時刻を算出する。
Next, in step S403, the measuring
次に、工程S404において、計測装置1は、通過時間tsとして、工程S403で算出した進出時刻toと工程S402で算出した進入時刻tiとの差を算出する。
Next, in step S404, the measuring
次に、工程S405において、計測装置1は、前出の式(7)及び式(8)により、鉄道車両6の車両数CTとして、通過時間tsと基本周波数fu(t)との積tsfu(t)から1を減算した数に最も近い整数を算出する。
Next, in step S405, the measuring
そして、工程S406において、計測装置1は、工程S402で算出した進入時刻ti、工程S403で算出した進出時刻to、工程S404で算出した通過時間ts及び工程S405で算出した車両数CTを含む観測情報を生成する。
Then, in step S406, the measuring
図31は、図27の平均速度算出工程S50の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 31 is a flowchart showing an example of the procedure of the average speed calculation step S50 of FIG. 27.
図31に示すように、まず、工程S501において、計測装置1は、環境情報に基づいて、前出の式(11)により、鉄道車両6の先頭の車軸から最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))を算出する。
As shown in FIG. 31, first, in step S501, the measuring
また、工程S502において、計測装置1は、環境情報に基づいて、上部構造7の進入端から進出端までの距離を算出する。本実施形態では、上部構造7の進入端から進出端までの距離は、環境情報に含まれる上部構造7の長さLBである。
Moreover, in step S502, the measuring
そして、工程S503において、計測装置1は、図30の工程S406で生成した観測情報に含まれる進入時刻ti及び進出時刻to、工程S501で算出した鉄道車両6の先頭の車軸から最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))、及び、工程S502で算出した上部構造7の進入端から進出端までの距離である上部構造7の長さLBに基づいて、前出の式(12)により、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。
Then, in step S503, the measuring
図32は、図27の時間区間算出工程S60の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 32 is a flowchart showing an example of the procedure of the time interval calculation step S60 of FIG. 27.
まず、工程S601において、計測装置1は、Cm=2~CTの各々に対して、前出の式(21)のように、進入時刻tiに、1番目の車両の先頭の車軸からCm-1番目の車両の最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(Cm-1,aT(Cm-1)))と上部構造7の長さLBとの和を平均速度vaで割った値を加算して、Cm-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7から進出する時刻ti_Cmを算出する。
First, in step S601, the measuring
次に、工程S602において、計測装置1は、Cm=1~CT-1の各々に対して、前出の式(22)のように、進入時刻tiに、1番目の車両の先頭の車軸からCm+1番目の車両の先頭の車軸までの距離Dwa(aw(Cm+1,1))を平均速度vaで割った値を加算して、Cm+1番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻to_Cmを算出する。
Next, in step S602, the measuring
次に、工程S603において、計測装置1は、進入時刻tiから時刻to_1までの間を先頭の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間t1とする。
Next, in step S603, the measuring
次に、工程S604において、計測装置1は、Cm=2~CT-1の各々に対して、時刻ti_Cmから時刻to_Cmまでの間をCm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmとする。
Next, in step S604, the measuring
最後に、工程S605において、計測装置1は、時刻ti_CTから進出時刻toまでの間を最後尾の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCTとする。
Finally, in step S605, the measuring
図33は、図27の第1たわみ量算出工程S70の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 33 is a flowchart showing an example of the procedure of the first deflection amount calculation step S70 in FIG. 27.
図33に示すように、まず、工程S701において、計測装置1は、環境情報に基づいて、前出の式(10)により、鉄道車両6の先頭の車軸からCm番目の車両のn番目の車軸までの距離Dwa(aw(Cm,n))をそれぞれ算出する。
As shown in FIG. 33, first, in step S701, the measuring
次に、工程S702において、計測装置1は、環境情報に含まれる観測点Rの位置Lxと、平均速度vaとを用いて、前出の式(51)により、鉄道車両6の任意の車軸が上部構造7の進入端から観測点Rの位置Lxに至るまでに要する時間txnを算出する。
Next, in step S702, the measuring
また、工程S703において、計測装置1は、上部構造7の進入端から進出端までの距離である上部構造7の長さLBと、平均速度vaとを用いて、前出の式(52)により、鉄道車両6の任意の車軸が上部構造7を通過するのに要する時間tlnを算出する。
Further, in step S703, the measuring
さらに、工程S704において、計測装置1は、観測情報に含まれる進入時刻tiと、工程S701で算出した距離Dwa(aw(Cm,n))と、平均速度vaとを用いて、前出の式(53)により、鉄道車両6のCm番目の車両のn番目の車軸が上部構造7の進入端に到達する時刻t0(Cm,n)をそれぞれ算出する。
Furthermore, in step S704, the measuring
次に、工程S705において、計測装置1は、前出の式(49)である上部構造7のたわみの近似式と、工程S702で算出した時間txnと、工程S703で算出した時間tlnと、工程S704で算出した時刻t0(Cm,n)とを用いて、前出の式(54)により、Cm番目の車両のn番目の車軸による上部構造7のたわみ量wstd(aw(Cm,n),t)をそれぞれ算出する。
Next, in step S705, the measuring
次に、工程S706において、計測装置1は、前出の式(56)により、車両毎に工程S705で算出した各車軸による上部構造7のたわみ量wstd(aw(Cm,n),t)を加算して、各車両による上部構造7のたわみ量Cstd(Cm,t)を算出する。
Next, in step S706, the measuring
そして、工程S707において、計測装置1は、前出の式(57)により、工程S706で算出した各車両による上部構造7のたわみ量Cstd(Cm,t)を加算して、鉄道車両6による上部構造7のたわみ量Tstd(t)を算出する。
Then, in step S707, the measuring
図34は、図27の第2たわみ量算出工程S80の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 34 is a flowchart diagram illustrating an example of the procedure of the second deflection amount calculation step S80 in FIG. 27.
図34に示すように、まず、工程S801において、計測装置1は、図27の工程S70で算出したたわみ量Tstd(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数fu(t)として算出する。
As shown in FIG. 34, first, in step S801, the measuring
次に、工程S802において、計測装置1は、時間間隔ΔTと工程S801で算出した基本周波数fu(t)から、前出の式(3)により、移動平均区間tMAを算出し、前出の式(60)により、たわみ量Tstd(t)を移動平均処理して振動成分が低減されたたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。
Next, in step S802, the measuring
なお、工程S802において、計測装置1は、図29の工程S302で算出した移動平均区間tMAを用いて、前出の式(60)によってたわみ量Tstd_lp(t)を算出してもよい。この場合、工程S801は不要である。
Note that in step S802, the measuring
図35は、図27の重み付け係数算出工程S110の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 35 is a flowchart illustrating an example of the procedure of the weighting coefficient calculation step S110 of FIG. 27.
図35に示すように、まず、工程S1101において、計測装置1は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmの変位応答ulp(Cm t)の振幅量を算出する。
As shown in FIG. 35, first, in step S1101, the measuring
次に、工程S1102において、計測装置1は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmのたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量を算出する。
Next, in step S1102, the measuring
そして、工程S1103において、計測装置1は、各車両に対する重み付け係数PCmとして、工程S1101で算出した変位応答ulp(Cm t)の振幅量と工程S1102で算出したたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量との比を算出する。工程S1101で算出される振幅量及び工程S1102で算出される振幅量は、平均値又は積算値である。計測装置1は、振幅量が平均値である場合は前出の式(63)によって重み付け係数PCmを算出し、振幅量が積算値である場合は前出の式(65)によって重み付け係数PCmを算出する。
Then, in step S1103, the measuring
図36は、図27の静的応答算出工程S130の手順の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 36 is a flowchart showing an example of the procedure of the static response calculation step S130 of FIG. 27.
図36に示すように、まず、工程S1301において、計測装置1は、図27の工程S120で算出した第3のたわみ量であるたわみ量Tp_std(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)を算出する。具体的には、計測装置1は、たわみ量Tp_std(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数FMとして算出する。そして、計測装置1は、時間間隔ΔTと、算出した基本周波数FMから、前出の式(68)により、移動平均区間kmMを算出し、前出の式(69)により、たわみ量Tp_std(t)を移動平均処理して振動成分が低減されたたわみ量Tp_std_lp(t)を算出する。
As shown in FIG. 36, first, in step S1301, the measuring
次に、工程S1302において、計測装置1は、図27の工程S30で生成した第2の変位データである変位データulp(t)を、工程S1301で算出した第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似し、当該1次関数の1次係数c1及び0次係数c0を算出する。具体的には、計測装置1は、前出の式(70)のように、変位データulp(t)をたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似し、最小二乗法を用いて前出の式(72)及び式(73)により、1次係数c1及び0次係数c0を算出する。
Next, in step S1302, the measuring
次に、工程S1303において、計測装置1は、工程S1302で算出した1次係数c1及び0次係数c0と、工程S1301で算出した第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)とに基づいて、第5のたわみ量であるたわみ量Tp_Estd_lp(t)を算出する。具体的には、計測装置1は、前出の式(74)のように、進入時刻tiよりも前の区間及び進出時刻toよりも後の区間では1次係数c1とたわみ量Tp_std_lp(t)との積c1Tp_std_lp(t)であり、進入時刻tiと進出時刻toとの間の区間では積c1Tp_std_lp(t)と0次係数c0との和であるたわみ量TEstd_lp(t)を算出する。
Next, in step S1303, the measuring
次に、工程S1304において、計測装置1は、工程S1302で算出した0次係数c0と、工程S1301で算出した第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)と、工程S1303で算出した第5のたわみ量であるたわみ量Tp_Estd_lp(t)とに基づいて、オフセットTp_offset_std(t)を算出する。具体的には、計測装置1は、前出の式(77)により、所定区間におけるたわみ量Tp_Estd_lp(t)とたわみ量Tp_std_lp(t)との振幅比RTを算出する。そして、計測装置1は、前出の式(78)のように、算出した振幅比RTとたわみ量Tp_std_lp(t)との積RTTstd_lp(t)の絶対値が0次係数c0の絶対値よりも大きい積RTTp_std_lp(t)の区間を0次係数c0に置き換えてオフセットTp_offset_std(t)を算出する。
Next, in step S1304, the measuring
そして、工程S1305において、計測装置1は、前出の式(79)のように、工程S1302で算出した1次係数c1と図27の工程S120で算出した第3のたわみ量であるたわみ量Tp_std(t)との積と、工程S1304で算出したオフセットTp_offset_std(t)とを加算して、静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。
Then, in step S1305, the measuring
1-4.観測装置、計測装置及び監視装置の構成
図37は、観測装置であるセンサー2、計測装置1及び監視装置3の構成例を示す図である。
1-4. Configuration of observation device, measurement device, and monitoring device FIG. 37 is a diagram showing a configuration example of the
図37に示すように、センサー2は、通信部21と、加速度センサー22と、プロセッサー23と、記憶部24と、を備えている。
As shown in FIG. 37, the
記憶部24は、プロセッサー23が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部24は、プロセッサー23が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
The
加速度センサー22は、3軸の各軸方向に生じる加速度を検出する。
The
プロセッサー23は、記憶部24に記憶された観測プログラム241を実行することにより、加速度センサー22を制御し、加速度センサー22が検出した加速度に基づいて観測データ242を生成し、生成した観測データ242を記憶部24に記憶させる。本実施形態では、観測データ242は、加速度データa(k)である。
The
通信部21は、プロセッサー23の制御により、記憶部24に記憶されている観測データ242を計測装置1に送信する。
The
図37に示すように、計測装置1は、第1通信部11と、第2通信部12と、記憶部13と、プロセッサー14と、を備えている。
As shown in FIG. 37, the measuring
第1通信部11は、センサー2から観測データ242を受信し、受信した観測データ242をプロセッサー14に出力する。前述の通り、観測データ242は、加速度データa(k)である。
The
記憶部13は、プロセッサー14が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部13は、プロセッサー14が所定のアプリケーション機能を実現するための各種のプログラムやデータ等を記憶している。また、プロセッサー14が通信ネットワーク4を介して各種のプログラムやデータ等を受信して記憶部13に記憶させてもよい。
The
プロセッサー14は、第1通信部11が受信した観測データ242及び予め記憶部13に記憶されている環境情報132に基づいて計測データ135を生成し、生成した計測データ135を記憶部13に記憶させる。
The
本実施形態では、プロセッサー14は、記憶部13に記憶された計測プログラム131を実行することにより、観測データ取得部141、第1変位データ生成部142、第2変位データ生成部143、観測情報生成部144、平均速度算出部145、時間区間算出部146、第1たわみ量算出部147、第2たわみ量算出部148、変位応答算出部149、たわみ応答算出部150、重み付け係数算出部151、第3たわみ量算出部152、静的応答算出部153、動的応答算出部154及び計測データ出力部155として機能する。すなわち、プロセッサー14は、観測データ取得部141、第1変位データ生成部142、第2変位データ生成部143、観測情報生成部144、平均速度算出部145、時間区間算出部146、第1たわみ量算出部147、第2たわみ量算出部148、変位応答算出部149、たわみ応答算出部150、重み付け係数算出部151、第3たわみ量算出部152、静的応答算出部153、動的応答算出部154及び計測データ出力部155を含む。
In the present embodiment, the
観測データ取得部141は、第1通信部11が受信した観測データ242を取得し、観測データ133として記憶部13に記憶させる。すなわち、観測データ取得部141は、図27における観測データ取得工程S10の処理を行う。
The observation
第1変位データ生成部142は、記憶部13に記憶されている観測データ133を読み出し、観測データ133である加速度データa(t)に基づいて、上部構造7を移動する鉄道車両6の複数の車軸の観測点Rへの作用に対する応答である物理量としての加速度に基づく第1の変位データである変位データu(t)を生成する。具体的には、第1変位データ生成部142は、前出の式(1)のように、観測データ133である加速度データa(t)を積分して速度データv(t)を生成し、さらに、前出の式(2)のように、速度データv(t)を積分して変位データu(t)を生成する。すなわち、第1変位データ生成部142は、図27における第1変位データ生成工程S20の処理、具体的には図28の工程S201,S202の処理を行う。
The first displacement
第2変位データ生成部143は、第1変位データ生成部142が生成した第1の変位データである変位データu(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データである変位データulp(t)を生成する。例えば、第2変位データ生成部143は、フィルター処理として、変位データu(t)の基本周波数fu(t)以上の周波数の振動成分を減衰させる移動平均処理を行う。具体的には、まず、第2変位データ生成部143は、変位データu(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数fu(t)として算出する。次に、第2変位データ生成部143は、変位データu(t)のサンプルの時間間隔ΔTと基本周波数fu(t)から、前出の式(3)により、移動平均区間tMAを算出し、前出の式(4)により、変位データu(t)を移動平均処理して振動成分が低減された変位データulp(t)を算出する。すなわち、第2変位データ生成部143は、図27における第2変位データ生成工程S30の処理、具体的には図29の工程S301,S302の処理を行う。
The second displacement
観測情報生成部144は、鉄道車両6の上部構造7に対する進入時刻ti及び進出時刻toを含む観測情報を生成する。本実施形態では、観測情報生成部144は、第2変位データ生成部143が生成した変位データulp(t)に基づいて、進入時刻ti及び進出時刻toに加えて車両数CTを含む観測情報134を生成し、記憶部13に記憶させる。具体的には、まず、観測情報生成部144は、前出の式(5)により、第2変位データ生成部143が生成した変位データulp(t)を微分して速度データvlp(t)を算出する。次に、観測情報生成部144は、進入時刻tiとして、速度データvlp(t)の先頭の負域のピーク時刻を算出する。次に、観測情報生成部144は、進出時刻toとして、速度データvlp(t)の最後尾の正域のピーク時刻を算出する。次に、観測情報生成部144は、通過時間tsとして、進出時刻toと進入時刻tiとの差を算出する。次に、観測情報生成部144は、鉄道車両6の車両数CTとして、通過時間tsと基本周波数fu(t)との積tsfu(t)から1を減算した数に最も近い整数を算出する。そして、観測情報生成部144は、進入時刻ti、進出時刻to、通過時間ts及び車両数CTを含む観測情報を生成する。すなわち、観測情報生成部144は、図27における観測情報生成工程S40の処理、具体的には図30の工程S401~S406の処理を行う。
The observation
平均速度算出部145は、記憶部13に記憶されている観測情報134と、予め作成されて記憶部13に記憶されている鉄道車両6の寸法及び上部構造7の寸法を含む環境情報132とに基づいて、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。具体的には、平均速度算出部145は、環境情報132に基づいて、前出の式(11)により、鉄道車両6の先頭の車軸から最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))を算出する。また、平均速度算出部145は、環境情報132に基づいて、上部構造7の進入端から進出端までの距離である上部構造7の長さLBを算出する。そして、平均速度算出部145は、観測情報134に含まれる進入時刻ti及び進出時刻to、距離Dwa(aw(CT,aT(CT)))及び上部構造7の長さLBに基づいて、前出の式(12)により、鉄道車両6の平均速度vaを算出する。すなわち、平均速度算出部145は、図27における平均速度算出工程S50の処理、具体的には図31の工程S501,S502,S503の処理を行う。
The average
時間区間算出部146は、記憶部13に記憶されている観測情報134と、記憶部13に記憶されている環境情報132とに基づいて、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmを算出する。具体的には、時間区間算出部146は、Cm=2~CTの各々に対して、前出の式(21)のように、進入時刻tiに、1番目の車両の先頭の車軸からCm-1番目の車両の最後尾の車軸までの距離Dwa(aw(Cm-1,aT(Cm-1)))と上部構造7の長さLBとの和を平均速度vaで割った値を加算して、Cm-1番目の車両の最後尾の車軸が上部構造7から進出する時刻ti_Cmを算出する。次に、時間区間算出部146は、Cm=1~CT-1の各々に対して、前出の式(22)のように、進入時刻tiに、1番目の車両の先頭の車軸からCm+1番目の車両の先頭の車軸までの距離Dwa(aw(Cm+1,1))を平均速度vaで割った値を加算して、Cm+1番目の車両の先頭の車軸が上部構造7に進入する時刻to_Cmを算出する。次に、時間区間算出部146は、進入時刻tiから時刻to_1までの間を先頭の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間t1とする。次に、時間区間算出部146は、Cm=2~CT-1の各々に対して、時刻ti_Cmから時刻to_Cmまでの間をCm番目の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmとする。最後に、時間区間算出部146は、時刻ti_CTから進出時刻toまでの間を最後尾の車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCTとする。すなわち、時間区間算出部146は、図27における時間区間算出工程S60の処理、具体的には図32の工程S601~S605の処理を行う。
The time
第1たわみ量算出部147は、前出の式(49)である上部構造7のたわみの近似式と、記憶部13に記憶されている観測情報134と、記憶部13に記憶されている環境情報132とに基づいて、鉄道車両6による上部構造7の第1のたわみ量であるたわみ量Tstd(t)を算出する。本実施形態では、第1たわみ量算出部147は、平均速度算出部145が算出した鉄道車両6の平均速度vaにさらに基づいて、たわみ量Tstd(t)を算出する。具体的には、まず、第1たわみ量算出部147は、環境情報132に基づいて、前出の式(10)により、鉄道車両6の先頭の車軸からCm番目の車両のn番目の車軸までの距離Dwa(aw(Cm,n))を算出する。次に、第1たわみ量算出部147は、環境情報132に含まれる観測点Rの位置Lxと、平均速度vaとを用いて、前出の式(51)により、鉄道車両6の任意の車軸が上部構造7の進入端から観測点Rの位置Lxに至るまでに要する時間txnを算出する。また、第1たわみ量算出部147は、上部構造7の進入端から進出端までの距離である上部構造7の長さLBと、平均速度vaとを用いて、前出の式(52)により、鉄道車両6の任意の車軸が上部構造7を通過するのに要する時間tlnを算出する。さらに、第1たわみ量算出部147は、観測情報134に含まれる進入時刻tiと、距離Dwa(aw(Cm,n))と、平均速度vaとを用いて、前出の式(53)により、鉄道車両6のCm番目の車両のn番目の車軸が上部構造7の進入端に到達する時刻t0(Cm,n)を算出する。次に、第1たわみ量算出部147は、前出の式(49)である上部構造7のたわみの近似式と、時間txnと、時間tlnと、時刻t0(Cm,n)とを用いて、前出の式(54)により、Cm番目の車両のn番目の車軸による上部構造7のたわみ量wstd(aw(Cm,n),t)をそれぞれ算出する。次に、第1たわみ量算出部147は、たわみ量wstd(aw(Cm,n),t)を用いて、前出の式(56)により、Cm番目の車両による上部構造7のたわみ量Cstd(Cm,t)をそれぞれ算出する。そして、第1たわみ量算出部147は、たわみ量Cstd(Cm,t)を用いて、前出の式(57)により、鉄道車両6による上部構造7のたわみ量Tstd(t)を算出する。すなわち、第1たわみ量算出部147は、図27における第1たわみ量算出工程S70の処理、具体的には図33の工程S701~S707の処理を行う。
The first deflection
第2たわみ量算出部148は、第1たわみ量算出部147が算出したたわみ量Tstd(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量であるたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。例えば、第2たわみ量算出部148は、フィルター処理として、基本周波数fu(t)以上の周波数の振動成分を減衰させる移動平均処理を行う。具体的には、まず、第2たわみ量算出部148は、たわみ量Tstd(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数fu(t)として算出する。次に、第2たわみ量算出部148は、時間間隔ΔTと基本周波数fu(t)から、前出の式(3)により、移動平均区間tMAを算出し、前出の式(60)により、たわみ量Tstd(t)を移動平均処理して振動成分が低減されたたわみ量Tstd_lp(t)を算出する。すなわち、第2たわみ量算出部148は、図27における第2たわみ量算出工程S80の処理、具体的には図34の工程S801,S802の処理を行う。なお、第2たわみ量算出部148は、第2変位データ生成部143が算出した移動平均区間tMAを用いて、前出の式(60)によってたわみ量Tstd_lp(t)を算出してもよい。この場合、たわみ量Tstd(t)を高速フーリエ変換処理して振動成分の基本周波数fu(t)を算出する処理は不要である。
The second deflection
変位応答算出部149は、第2変位データ生成部143が生成した変位データulp(t)と、時間区間算出部146が算出した時間区間tCmとに基づいて、前出の式(61)により、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動したときの変位応答ulp(Cm t)を算出する。すなわち、変位応答算出部149は、図27における変位応答算出工程S90の処理を行う。
The displacement response calculation unit 149 calculates the above equation (61) based on the displacement data u lp (t) generated by the second displacement
たわみ応答算出部150は、第2たわみ量算出部148が算出したたわみ量Tstd_lp(t)と、時間区間算出部146が算出した時間区間tCmとに基づいて、前出の式(62)により、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動したときのたわみ応答Tstd_lp(Cm t)を算出する。すなわち、たわみ応答算出部150は、図27におけるたわみ応答算出工程S100の処理を行う。
The deflection response calculation unit 150 calculates the above equation (62) based on the deflection amount T std_lp (t) calculated by the second deflection
重み付け係数算出部151は、変位応答算出部149が算出した変位応答ulp(Cm t)及びたわみ応答算出部150が算出したたわみ応答Tstd_lp(Cm t)に基づいて、鉄道車両6の各車両に対する重み付け係数PCmを算出する。具体的には、まず、重み付け係数算出部151は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmの変位応答ulp(Cm t)の振幅量を算出する。次に、重み付け係数算出部151は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmのたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量を算出する。そして、重み付け係数算出部151は、各車両に対する重み付け係数PCmとして、変位応答ulp(Cm t)の振幅量とたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量との比を算出する。振幅量は平均値又は積算値であり、重み付け係数算出部151は、振幅量が平均値である場合は前出の式(63)によって重み付け係数PCmを算出し、振幅量が積算値である場合は前出の式(65)によって重み付け係数PCmを算出する。すなわち、重み付け係数算出部151は、図27における重み付け係数算出工程S110の処理、具体的には図35の工程S1101,S1102,S1103の処理を行う。
The weighting
第3たわみ量算出部152は、重み付け係数算出部151が算出した鉄道車両6の各車両に対する重み付け係数PCmに基づいて、第1たわみ量算出部147が算出したたわみ量Tstd(t)を補正した第3のたわみ量であるたわみ量Tp_std(t)を算出する。具体的には、第3たわみ量算出部152は、前出の式(58)により、鉄道車両6の各車両による上部構造7のたわみ量Cstd(Cm,t)と各車両に対する重み付け係数PCmとの積を加算してたわみ量Tp_std(t)を算出する。たわみ量Tp_std(t)は、たわみ量Tstd(t)に対して車両毎の荷重による重み付けをしたたわみ量である。すなわち、第3たわみ量算出部152は、図27における第3たわみ量算出工程S120の処理を行う。
The third deflection
静的応答算出部153は、第2変位データ生成部143が生成した変位データulp(t)と、第3たわみ量算出部152が算出したたわみ量Tp_std(t)とに基づいて、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの静的応答であるたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。具体的には、まず、静的応答算出部153は、第3のたわみ量であるたわみ量Tp_std(t)をフィルター処理して振動成分を低減させた第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)を算出する。例えば、静的応答算出部153は、たわみ量Tp_std(t)を高速フーリエ変換処理してパワースペクトラム密度を算出し、パワースペクトラム密度のピークを振動成分の基本周波数FMとして算出する。そして、静的応答算出部153は、時間間隔ΔTと基本周波数FMから、前出の式(68)により、移動平均区間kmMを算出し、前出の式(69)により、たわみ量Tp_std(t)を移動平均処理して振動成分が低減されたたわみ量Tp_std_lp(t)を算出する。
The static
次に、静的応答算出部153は、第2変位データ生成部143が生成した変位データulp(t)をたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似し、当該1次関数の1次係数c1及び0次係数c0を算出する。例えば、静的応答算出部153は、前出の式(70)のように、変位データulp(t)をたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似し、最小二乗法を用いて前出の式(72)及び式(73)により、1次係数c1及び0次係数c0を算出する。
Next, the static
次に、静的応答算出部153は、1次係数c1及び0次係数c0と、第4のたわみ量であるたわみ量Tp_std_lp(t)とに基づいて、第5のたわみ量であるたわみ量Tp_Estd_lp(t)を算出する。例えば、静的応答算出部153は、前出の式(74)のように、進入時刻tiよりも前の区間及び進出時刻toよりも後の区間では1次係数c1とたわみ量Tp_std_lp(t)との積c1Tp_std_lp(t)であり、進入時刻tiと進出時刻toとの間の区間では積c1Tp_std_lp(t)と0次係数c0との和であるたわみ量TEstd_lp(t)を算出する。
Next, the static
次に、静的応答算出部153は、0次係数c0と、たわみ量Tp_std_lp(t)と、たわみ量Tp_Estd_lp(t)とに基づいて、オフセットTp_offset_std(t)を算出する。例えば、静的応答算出部153は、前出の式(77)により、所定区間におけるたわみ量Tp_Estd_lp(t)とたわみ量Tp_std_lp(t)との振幅比RTを算出する。そして、静的応答算出部153は、前出の式(78)のように、算出した振幅比RTとたわみ量Tp_std_lp(t)との積RTTstd_lp(t)の絶対値が0次係数c0の絶対値よりも大きい積RTTp_std_lp(t)の区間を0次係数c0に置き換えてオフセットTp_offset_std(t)を算出する。
Next, the static
最後に、静的応答算出部153は、前出の式(79)のように、1次係数c1とたわみ量Tp_std(t)との積と、オフセットTp_offset_std(t)とを加算して、静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。すなわち、静的応答算出部153は、図27における静的応答算出工程S130の処理、具体的には図36の工程S1301~S1305の処理を行う。
Finally, the static
動的応答算出部154は、前出の式(80)のように、第1変位データ生成部142が生成した変位データu(t)から、静的応答算出部153が算出した静的応答であるたわみ量Tp_EOstd(t)を減算して、動的応答としての固有振動up_nv(t)を算出する。すなわち、動的応答算出部154は、図27における動的応答算出工程S140の処理を行う。
The dynamic
静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)及び動的応答としての固有振動up_nv(t)は、計測データ135の少なくとも一部として記憶部13に記憶される。計測データ135は、たわみ量Tp_EOstd(t)及び固有振動up_nv(t)に加えて、変位データu(t),ulp(t)、重み付け係数PCm、たわみ量Tp_std(t),Tp_std_lp(t),Tp_Estd_lp(t)等を含んでもよい。
The amount of deflection T p_EOstd (t) as a static response and the natural vibration u p_nv (t) as a dynamic response are stored in the
計測データ出力部155は、記憶部13に記憶されている計測データ135を読み出し、計測データ135を監視装置3に出力する。具体的には、計測データ出力部155の制御により、第2通信部12が、記憶部13に記憶されている計測データ135を、通信ネットワーク4を介して、監視装置3に送信する。すなわち、計測データ出力部155は、図27における計測データ出力工程S150の処理を行う。
The measurement
このように、計測プログラム131は、図27に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置1に実行させるプログラムである。
In this way, the
図37に示すように、監視装置3は、通信部31と、プロセッサー32と、表示部33と、操作部34と、記憶部35と、を備えている。
As shown in FIG. 37, the
通信部31は、計測装置1から計測データ135を受信し、受信した計測データ135をプロセッサー32に出力する。
The
表示部33は、プロセッサー32の制御により、各種の情報を表示させる。表示部33は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであってもよい。ELは、Electro Luminescenceの略である。
The
操作部34は、ユーザーによる操作に対応する操作データをプロセッサー32に出力する。操作部34は、例えば、マウス、キーボード、マイクロフォン等の入力装置であってもよい。
The
記憶部35は、プロセッサー32が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部35は、プロセッサー32が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
The
プロセッサー32は、通信部31が受信した計測データ135を取得し、取得した計測データ135に基づいて上部構造7の変位の経時的な変化を評価して評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部33に表示させる。
The
本実施形態では、プロセッサー32は、記憶部35に記憶された監視プログラム351を実行することにより、計測データ取得部321及び監視部322として機能する。すなわち、プロセッサー32は、計測データ取得部321及び監視部322を含む。
In this embodiment, the
計測データ取得部321は、通信部31が受信した計測データ135を取得し、取得した計測データ135を記憶部35に記憶される計測データ列352に追加する。
The measurement
監視部322は、記憶部35に記憶される計測データ列352に基づいて、統計的に上部構造7のたわみ量の経時的な変化を評価する。そして、監視部322は、評価結果を示す評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部33に表示させる。ユーザーは、表示部33に表示される評価情報に基づいて、上部構造7の状態を監視することができる。
The
監視部322は、記憶部35に記憶される計測データ列352に基づいて、鉄道車両6の監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。
The
また、プロセッサー32は、操作部34から出力される操作データに基づいて、計測装置1やセンサー2の動作状況を調整するための情報を、通信部31を介して計測装置1に送信する。計測装置1は、第2通信部12を介して受信した情報によって動作状況が調整される。また、計測装置1は、第2通信部12を介して受信したセンサー2の動作状況を調整するための情報を、第1通信部11を介してセンサー2に送信する。センサー2は、通信部21を介して受信した情報によって動作状況が調整される。
Further, the
なお、プロセッサー14,23,32は、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサー14,23,32はハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。プロセッサー14,23,32は、CPU、GPU、或いはDSP等であってもよい。CPUはCentral Processing Unitの略であり、GPUはGraphics Processing Unitの略であり、DSPはDigital Signal Processorの略である。また、プロセッサー14,23,32は、ASICなどのカスタムICとして構成され、各部の機能を実現してもよいし、CPUとASICとによって各部の機能を実現してもよい。ASICはApplication Specific Integrated Circuitの略であり、ICはIntegrated Circuitの略である。
Note that the functions of each part of the
また、記憶部13,24,35は、例えば、ROMやフラッシュROM、RAM等の各種ICメモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。ROMはRead Only Memoryの略であり、RAMはRandom Access Memoryの略であり、ICはIntegrated Circuitの略である。記憶部13,24,35は、コンピューターにより読み取り可能な装置や媒体である不揮発性の情報記憶装置を含み、各種のプログラムやデータ等は当該情報記憶装置に記憶されていてもよい。情報記憶装置は、光ディスクDVD、CD等の光ディスク、ハードディスクドライブ、或いはカード型メモリーやROM等の各種のメモリー等であってもよい。
Further, the
なお、図37ではセンサー2は1つのみ図示されているが、複数のセンサー2がそれぞれ観測データ242を生成し、計測装置1に送信してもよい。この場合、計測装置1は、複数のセンサー2から送信された複数の観測データ242を受信して複数の計測データ135を生成し、監視装置3に送信する。また、監視装置3は、計測装置1から送信された複数の計測データ135を受信し、受信した複数の計測データ135に基づいて、複数の上部構造7の状態を監視する。
Note that although only one
1-5.作用効果
以上に説明した本実施形態の計測方法では、計測装置1は、センサー2から出力される加速度データa(t)に基づいて変位データu(t)を生成し、橋梁5の上部構造7の構造を反映した構造モデルに基づくたわみの近似式である式(49)と観測情報と環境情報とに基づいて、鉄道車両6による上部構造7のたわみ量Tstd(t)を算出する。そして、計測装置1は、変位データu(t)とたわみ量Tstd(t)とを用いた比較的簡単な処理で、鉄道車両6が上部構造7を移動したときのたわみ量Tp_std(t)を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、加速度データa(t)から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な計算量が非常に大きな処理を行うことなく、計算量が比較的小さい処理でたわみ量Tp_std(t)を算出することができる。
1-5. Effects In the measurement method of the present embodiment described above, the
また、本実施形態の計測方法によれば、実際には鉄道車両6の速度はわずかに変化するもののほとんど変化しないため、計測装置1は、鉄道車両6が一定の平均速度vaで走行するものとして、平均速度vaに基づいてたわみ量Tstd(t)を算出することにより、たわみ量Tstd(t)の計算精度を維持しつつ計算量を大幅に低減させることができる。
Furthermore, according to the measurement method of the present embodiment, the speed of the
また、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、直接的に鉄道車両6の平均速度vaを測定することなく、センサー2から出力される加速度データa(t)に基づいて、式(13)による簡易な計算によって鉄道車両6の平均速度vaを算出することができる。
Further, according to the measurement method of the present embodiment, the
また、本実施形態の計測方法では、計測装置1は、変位データu(t)を移動平均処理して変位データulp(t)を生成し、たわみ量Tstd(t)を移動平均処理してたわみ量Tstd_lp(t)を生成する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、計算量が比較的小さい処理で、環境ノイズ等の振動成分を大きく低減させた変位データulp(t)及びたわみ量Tstd_lp(t)を算出することができる。
In the measurement method of the present embodiment, the measuring
また、本実施形態の計測方法では、計測装置1は、鉄道車両6の各車両が単独で上部構造7を移動した時間区間tCmを算出し、各車両が単独で上部構造7を移動したときの変位応答ulp(Cm t)及びたわみ応答Tstd_lp(Cm t)を算出し、時間区間tCmの変位応答ulp(Cm t)及びたわみ応答Tstd_lp(Cm t)に基づいて、各車両に対する重み付け係数PCmを算出する。具体的には、上部構造7の長さLBは、鉄道車両6のCm-1番目の車両の最後尾の車軸とCm+1番目の車両の先頭の車軸との距離D1よりも短いので、各車両が単独で上部構造7を移動する時間区間tCmが必ず存在し、計測装置1は、重み付け係数PCmとして、時間区間tCmにおける変位応答ulp(Cm t)の振幅量とたわみ応答Tstd_lp(Cm t)の振幅量との比を精度良く算出する。さらに、計測装置1は、振動成分が低減された変位データulp(t)に基づいて算出された変位応答ulp(Cm t)と、振動成分が低減されたたわみ量Tstd_lp(t)に基づいて算出されたたわみ応答Tstd_lp(Cm t)とに基づいて、環境ノイズ等の振動成分の影響を低減させて重み付け係数PCmを精度良く算出する。そして、計測装置1は、精度良く算出された重み付け係数PCmに基づいて、たわみ量Tstd(t)を補正したたわみ量Tp_std(t)を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、鉄道車両6の全車両に対して同じ係数を用いるのではなく、各車両の荷重に応じた精度の高い重み付け係数PCmを用いて、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの上部構造7のたわみ量Tp_std(t)を精度良く算出することができる。
In addition, in the measurement method of the present embodiment, the measuring
さらに、本実施形態の計測方法では、計測装置1は、変位データulp(t)とたわみ量Tp_std(t)とに基づいて、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの静的応答を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの静的応答を、計算量が比較的小さい処理で精度良く算出することができる。
Furthermore, in the measurement method of the present embodiment, the measuring
また、本実施形態の計測方法では、計測装置1は、たわみ量Tp_std(t)をフィルター処理してたわみ量Tp_std_lp(t)を算出し、変位データulp(t)をたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似し、当該1次関数の1次係数c1及び0次係数c0を算出し、1次係数c1及び0次係数c0とたわみ量Tp_std_lp(t)とに基づいて、たわみ量Tp_Estd_lp(t)を算出し、0次係数c0とたわみ量Tp_std_lp(t),Tp_Estd_lp(t)とに基づいて、オフセットTp_offset_std(t)を算出し、1次係数c1とたわみ量Tp_std(t)との積と、オフセットTp_offset_std(t)とを加算して、静的応答としてのたわみ量Tp_EOstd(t)を算出する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、変位データu(t)に含まれる振動成分が低減された変位データulp(t)を、たわみ量Tp_std(t)に含まれる振動成分が低減されたたわみ量Tp_std_lp(t)の1次関数で近似することにより、当該1次関数の1次係数c1及び0次係数c0の算出精度が向上する。そして、1次係数c1とたわみ量Tp_std(t)との積は鉄道車両6の荷重に比例する上部構造7の変位に相当し、オフセットTp_offset_std(t)は上部構造7のあそびや浮き等の鉄道車両6の荷重に比例しない変位に相当する。したがって、本実施形態の計測方法によれば、1次係数c1とたわみ量Tp_std(t)との積とオフセットTp_offset_std(t)とを加算することにより、静的応答を精度良く算出することができる。
Further, in the measurement method of the present embodiment, the measuring
また、本実施形態の計測方法によれば、計測装置1は、変位データu(t)から、精度良く算出された静的応答を減算するという計算量が比較的小さい処理で、鉄道車両6が上部構造7を移動したときの動的応答を精度良く算出することができる。
Further, according to the measurement method of the present embodiment, the
2.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
2. Modifications The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
上記の各実施形態では、観測装置であるセンサー2は、加速度データa(k)を出力する加速度センサーであるが、観測装置は加速度センサーに限られない。例えば、観測装置は、衝撃センサー、感圧センサー、歪計、画像測定装置、ロードセル又は変位計であってもよい。
In each of the above embodiments, the
衝撃センサーは、鉄道車両6の各車軸の観測点Rへの作用に対する応答として衝撃加速度を検出する。感圧センサー、歪計、ロードセルは、鉄道車両6の各車軸の観測点Rへの作用に対する応答として応力変化を検出する。画像測定装置は、画像処理により、鉄道車両6の各車軸の観測点Rへの作用に対する応答として変位を検出する。変位計は、例えば、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー又は光ファイバーによる変位計測機器等であり、鉄道車両6の各車軸の観測点Rへの作用に対する応答として変位を検出する。
The impact sensor detects impact acceleration as a response to the action of each axle of the
一例として、図38に、観測装置としてリング式変位計を用いた計測システム10の構成例を示す。また、図39に、観測装置として画像測定装置を用いた計測システム10の構成例を示す。図38及び図39において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付されており、その説明を省略する。図38に示す計測システム10では、リング式変位計40の上面とその直上にある主桁Gの下面との間にピアノ線41が固定されており、リング式変位計40が上部構造7の撓みによるピアノ線41の変位を計測し、計測した変位データを計測装置1に送信する。計測装置1は、リング式変位計40から送信され変位データに基づいて計測データ135を生成する。また、図39に示す計測システム10では、カメラ50が、主桁Gの側面に設けられたターゲット51を撮影した画像を計測装置1に送信する。計測装置1は、カメラ50から送信された画像を処理し、上部構造7の撓みによるターゲット51の変位を算出して変位データを生成し、生成した変位データに基づいて計測データ135を生成する。図39の例では、計測装置1が、画像測定装置として変位データを生成しているが、計測装置1とは異なる不図示の画像測定装置が画像処理によって変位データを生成してもよい。
As an example, FIG. 38 shows a configuration example of a
また、上記の各実施形態では、橋梁5は鉄道橋であり、橋梁5を移動する移動体は鉄道車両6であるが、橋梁5が道路橋であり、橋梁5を移動する移動体が自動車、路面電車、トラック、建設車両等の車両であってもよい。図40に、橋梁5が道路橋であり、橋梁5を車両6aが移動する場合の計測システム10の構成例を示す。図40において、図1と同じ構成要素には同じ符号が付されている。図40に示すように、道路橋である橋梁5は、鉄道橋と同様、上部構造7と下部構造8からなる。図41は、上部構造7を図40のA-A線で切断した断面図である。図40及び図41に示すように、上部構造7は、床板F、主桁G、不図示の横桁等からなる橋床7aと、支承7bと、を含む。また、図40に示すように、下部構造8は、橋脚8aと、橋台8bと、を含む。上部構造7は、隣り合う橋台8bと橋脚8a、隣り合う2つの橋台8b、又は、隣り合う2つの橋脚8aのいずれか1つに渡された構造である。上部構造7の両端部は、隣り合う橋台8bと橋脚8aの位置、隣り合う2つの橋台8bの位置、又は、隣り合う2つの橋脚8aの位置にある。橋梁5は、例えば、鋼橋や桁橋、RC橋等である。
Further, in each of the above embodiments, the
各センサー2は上部構造7の長手方向の中央部、具体的には、主桁Gの長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー2は、上部構造7の変位を算出するための加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造7の中央部に限定されない。なお、各センサー2を上部構造7の床板Fに設けると、車両6aの走行によって破壊するおそれがあり、また橋床7aの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図40及び図41の例では、各センサー2は上部構造7の主桁Gに設けられている。
Each
図41に示すように、上部構造7は、移動体である車両6aが移動し得る2つのレーンL1,L2及び3個の主桁Gを有している。図40及び図41の例では、上部構造7の長手方向の中央部において、両端の2つの主桁のそれぞれにセンサー2が設けられており、一方のセンサー2の鉛直上方向にあるレーンL1の表面の位置に観測点R1が設けられ、他方のセンサー2の鉛直上方向にあるレーンL2の表面の位置に観測点R2が設けられている。すなわち、2つのセンサー2は、それぞれ観測点R1,R2を観測する観測装置である。観測点R1,R2をそれぞれ観測する2つのセンサー2は、車両6aの走行により観測点R1,R2に生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点R1,R2に近い位置に設けられることが望ましい。なお、センサー2の数及び設置位置やレーンの数は、図40及び図41に示した例には限定されず種々の変形実施が可能である。
As shown in FIG. 41, the
計測装置1は、各センサー2から出力される加速度データに基づいて、車両6aの走行によるレーンL1,L2の撓みの変位を算出し、レーンL1,L2の変位の情報を、通信ネットワーク4を介して、監視装置3に送信する。監視装置3は、当該情報を不図示の記憶装置に記憶し、例えば、当該情報に基づいて車両6aの監視や上部構造7の異常判定等の処理を行ってもよい。
The measuring
また、上記の各実施形態では、各センサー2は、それぞれ上部構造7の主桁Gに設けられているが、上部構造7の表面や内部、床板Fの下面、橋脚8a等に設けられていてもよい。また、上記の各実施形態では、構造物として橋梁の上部構造を例に挙げたが、これに限られず、構造物は移動体の移動によって変形するものであればよい。
Further, in each of the above embodiments, each
また、上記の各実施形態では、計測装置1は、観測点Rを観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進入時刻tiを算出しているが、上部構造7の進入端を観測する他の観測装置から出力される観測データに基づいて進入時刻tiを算出してもよい。同様に、上記の各実施形態では、計測装置1は、観測点Rを観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進出時刻toを算出しているが、上部構造7の進出端を観測する他の観測装置から出力される観測データに基づいて進出時刻toを算出してもよい。
Furthermore, in each of the above embodiments, the measuring
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited thereto. For example, it is also possible to combine each embodiment and each modification as appropriate.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes a configuration that is substantially the same as the configuration described in the embodiments, for example, a configuration that has the same function, method, and result, or a configuration that has the same purpose and effect. Further, the present invention includes a configuration in which non-essential parts of the configuration described in the embodiments are replaced. Further, the present invention includes a configuration that has the same effects or a configuration that can achieve the same objective as the configuration described in the embodiment. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。 The following content is derived from the above-described embodiment and modification.
計測方法の一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成工程と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
を含む。
One aspect of the measurement method is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
including.
この計測方法では、観測データに基づいて生成される第1の変位データと、構造物のたわみの近似式に基づいて生成される第1のたわみ量とを用いた比較的簡単な処理で、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量が算出される。したがって、この計測方法によれば、加速度データから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な計算量が非常に大きな処理を行うことなく、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を、計算量が比較的小さい処理で算出することができる。 This measurement method uses relatively simple processing using first displacement data generated based on observation data and a first deflection amount generated based on an approximate expression for the deflection of the structure. The amount of deflection of the structure when the body moves through the structure is calculated. Therefore, according to this measurement method, when a moving object moves through a structure, it is possible to calculate the The amount of deflection of a structure can be calculated by processing with a relatively small amount of calculation.
また、この計測方法では、移動体の各車両が単独で構造物を移動した時間区間を算出し、各車両が単独で構造物を移動したときの変位応答及びたわみ応答を算出し、各車両が単独で構造物を移動した時間区間の変位応答及びたわみ応答に基づいて、各車両に対する重み付け係数を算出し、各車両に対する重み付け係数に基づいて、第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する。したがって、この計測方法によれば、全車両に対して同じ係数を用いるのではなく、各車両の荷重に応じた重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 In addition, with this measurement method, the time period in which each vehicle in the moving object moves independently on the structure is calculated, the displacement response and deflection response when each vehicle moves independently on the structure are calculated, and each vehicle A weighting coefficient for each vehicle is calculated based on the displacement response and deflection response of the time period in which the structure is moved independently, and a third deflection amount is obtained by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle. Calculate. Therefore, according to this measurement method, instead of using the same coefficient for all vehicles, a weighting coefficient according to the load of each vehicle is used to determine the amount of deflection of the structure when a moving object moves the structure. can be calculated with high accuracy.
また、この計測方法では、振動成分が低減された第2の変位データに基づいて算出された変位応答と、振動成分が低減された第2のたわみ量に基づいて算出されたたわみ応答とに基づいて、移動体の各車両に対する重み付け係数を算出する。したがって、この計測方法によれば、環境ノイズ等の振動成分の影響を低減させて精度良く算出された重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 In addition, in this measurement method, the displacement response is calculated based on the second displacement data in which the vibration component is reduced, and the deflection response is calculated based on the second deflection amount in which the vibration component is reduced. Then, weighting coefficients for each vehicle of the moving object are calculated. Therefore, according to this measurement method, the amount of deflection of a structure when a moving object moves on the structure can be accurately calculated using weighting coefficients that are calculated with high accuracy by reducing the influence of vibration components such as environmental noise. It can be calculated.
前記計測方法の一態様において、
前記移動体の車両数をCTとしたとき、2以上CT-1以下の各整数Cmに対して、前記移動体が移動する方向の前記構造物の長さは、前記移動体のCm-1番目の車両の最後尾の車軸とCm+1番目の車両の先頭の車軸との距離よりも短くてもよい。
In one aspect of the measurement method,
When the number of vehicles of the moving body is C T , for each integer C m from 2 to C T -1, the length of the structure in the direction in which the moving body moves is C of the moving body. It may be shorter than the distance between the rearmost axle of the m -1th vehicle and the leading axle of the C m +1th vehicle.
この計測方法によれば、移動体の各車両が単独で構造物を移動する時間区間が必ず存在するので、各車両の荷重に応じた重み付け係数を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, since there is always a time period in which each vehicle of the moving body moves alone over the structure, it is possible to accurately calculate the weighting coefficient according to the load of each vehicle.
前記計測方法の一態様において、
前記重み付け係数算出工程は、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答の振幅量を算出する工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記たわみ応答の振幅量を算出する工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数として、前記変位応答の前記振幅量と前記たわみ応答の前記振幅量との比を算出する工程と、
を含んでもよい。
In one aspect of the measurement method,
The weighting coefficient calculation step includes:
calculating an amplitude amount of the displacement response during the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
calculating an amplitude amount of the deflection response during the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
calculating a ratio between the amplitude amount of the displacement response and the amplitude amount of the deflection response as the weighting coefficient for each vehicle;
May include.
この計測方法によれば、各車両の荷重に応じた重み付け係数を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, it is possible to accurately calculate the weighting coefficient according to the load of each vehicle.
前記計測方法の一態様において、
前記振幅量は、平均値又は積算値であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The amplitude amount may be an average value or an integrated value.
前記計測方法の一態様において、
前記第3たわみ量算出工程では、
前記各車両による前記構造物のたわみ量と前記各車両に対する前記重み付け係数との積を加算して前記第3のたわみ量を算出してもよい。
In one aspect of the measurement method,
In the third deflection amount calculation step,
The third amount of deflection may be calculated by adding the product of the amount of deflection of the structure caused by each vehicle and the weighting coefficient for each vehicle.
前記計測方法の一態様は、
前記第2の変位データと前記第3のたわみ量とに基づいて、前記移動体が前記構造物を移動したときの静的応答を算出する静的応答算出工程を含んでもよい。
One aspect of the measurement method is
The method may include a static response calculation step of calculating a static response when the movable body moves the structure based on the second displacement data and the third amount of deflection.
この計測方法によれば、移動体が構造物を移動したときの静的応答を、計算量が比較的小さい処理で精度良く算出することができる。 According to this measurement method, the static response when a moving object moves across a structure can be calculated with high accuracy using a process that requires a relatively small amount of calculation.
前記計測方法の一態様において、
前記静的応答算出工程は、
前記第3のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第4のたわみ量を算出する工程と、
前記第2の変位データを前記第4のたわみ量の1次関数で近似し、前記1次関数の1次係数及び0次係数を算出する工程と、
前記1次係数及び前記0次係数と、前記第4のたわみ量とに基づいて、第5のたわみ量を算出する工程と、
前記0次係数と、前記第4のたわみ量と、前記第5のたわみ量とに基づいて、オフセットを算出する工程と、
前記1次係数と前記第3のたわみ量との積と、前記オフセットとを加算して、前記静的応答を算出する工程と、
を含んでもよい。
In one aspect of the measurement method,
The static response calculation step includes:
calculating a fourth deflection amount in which vibration components are reduced by filtering the third deflection amount;
approximating the second displacement data with a linear function of the fourth deflection amount and calculating a linear coefficient and a zero-order coefficient of the linear function;
calculating a fifth amount of deflection based on the first-order coefficient, the zero-order coefficient, and the fourth amount of deflection;
calculating an offset based on the zero-order coefficient, the fourth amount of deflection, and the fifth amount of deflection;
calculating the static response by adding the product of the first-order coefficient and the third deflection amount and the offset;
May include.
この計測方法によれば、第1の変位データに含まれる振動成分が低減された第2の変位データを、第3のたわみ量に含まれる振動成分が低減された第4のたわみ量の1次関数で近似することにより、当該1次関数の1次係数及び0次係数の算出精度が向上する。そして、1次係数と第3のたわみ量との積は移動体の荷重に比例する構造物の変位に相当し、オフセットは構造物のあそびや浮き等の移動体の荷重に比例しない変位に相当するので、この計測方法によれば、1次係数と第3のたわみ量との積とオフセットとを加算することにより、静的応答を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, the second displacement data in which the vibration component included in the first displacement data is reduced is converted into the first displacement data of the fourth deflection amount in which the vibration component included in the third deflection amount is reduced. By approximating with a function, the calculation accuracy of the linear coefficient and zero-order coefficient of the linear function is improved. The product of the first-order coefficient and the third amount of deflection corresponds to the displacement of the structure that is proportional to the load of the moving object, and the offset corresponds to the displacement that is not proportional to the load of the moving object, such as when the structure plays or floats. Therefore, according to this measurement method, the static response can be calculated with high accuracy by adding the product of the first-order coefficient and the third amount of deflection and the offset.
前記計測方法の一態様は、
前記第1の変位データから前記静的応答を減算して、前記移動体が前記構造物を移動したときの動的応答を算出する動的応答算出工程を含んでもよい。
One aspect of the measurement method is
The method may include a dynamic response calculation step of subtracting the static response from the first displacement data to calculate a dynamic response when the moving body moves the structure.
この計測方法によれば、第1の変位データから、精度良く算出された静的応答を減算するという計算量が比較的小さい処理で、移動体が構造物を移動したときの動的応答を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, the dynamic response when a moving object moves a structure is accurately calculated by subtracting the static response calculated with high accuracy from the first displacement data, which requires a relatively small amount of calculation. It can be calculated well.
前記計測方法の一態様において、
前記第1の変位データの前記フィルター処理及び前記第1のたわみ量の前記フィルター処理は、移動平均処理であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The filter processing of the first displacement data and the filter processing of the first deflection amount may be a moving average processing.
この計測方法によれば、第1の変位データ及び第1のたわみ量の移動平均処理により、計算量が比較的小さい処理で、環境ノイズ等の振動成分を大きく低減させた第2の変位データ及び第2のたわみ量を算出することができる。 According to this measurement method, by processing the moving average of the first displacement data and the first deflection amount, the second displacement data and A second amount of deflection can be calculated.
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、橋梁の上部構造であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The structure may be a superstructure of a bridge.
この計測方法によれば、計算量が比較的小さい処理で、移動体が橋梁の上部構造を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, it is possible to accurately calculate the amount of deflection of a structure when a moving body moves on the upper structure of a bridge with a process that requires a relatively small amount of calculation.
前記計測方法の一態様において、
前記移動体は、鉄道車両であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The moving object may be a railway vehicle.
この計測方法によれば、計算量が比較的小さい処理で、鉄道車両が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, the amount of deflection of a structure when a railway vehicle moves over the structure can be calculated with high accuracy using processing that requires a relatively small amount of calculation.
前記計測方法の一態様において、
前記構造物のたわみの近似式は、前記構造物の構造モデルに基づく式であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The approximate expression for the deflection of the structure may be an expression based on a structural model of the structure.
この計測方法によれば、移動体が移動する構造物の構造を反映した第1のたわみ量を算出し、構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, it is possible to calculate the first deflection amount that reflects the structure of the structure on which the moving body moves, and to calculate the deflection amount of the structure with high accuracy.
前記計測方法の一態様において、
前記構造モデルは、両端を支持した単純梁であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The structural model may be a simple beam supported at both ends.
この計測方法によれば、移動体が単純梁に近い構造の構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 According to this measurement method, it is possible to accurately calculate the amount of deflection of a structure when a moving object moves through a structure similar to a simple beam.
前記計測方法の一態様において、
前記観測装置は、加速度センサー、衝撃センサー、感圧センサー、歪計、画像測定装置、ロードセル又は変位計であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The observation device may be an acceleration sensor, an impact sensor, a pressure sensor, a strain meter, an image measuring device, a load cell, or a displacement meter.
この計測方法によれば、加速度、応力変化又は変位のデータを用いて構造物のたわみ量を精度良く計測することができる。 According to this measurement method, the amount of deflection of a structure can be measured with high accuracy using data on acceleration, stress change, or displacement.
前記計測方法の一態様において、
前記構造物は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能する構造であってもよい。
In one aspect of the measurement method,
The structure may be a structure in which BWIM (Bridge Weight in Motion) functions.
計測装置の一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成部と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成部と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成部と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出部と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出部と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出部と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出部と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出部と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出部と、
を含む。
One aspect of the measuring device is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation unit that generates;
a second displacement data generation unit that filters the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation unit that generates observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation unit,
a first deflection amount calculation unit that calculates a first deflection amount of the structure by the moving object based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation unit that calculates a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation unit that calculates a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure, based on the second displacement data and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a deflection response calculation unit that calculates a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation unit that calculates a weighting coefficient for each vehicle based on the displacement response and the deflection response in the time period in which each vehicle independently moved the structure;
a third deflection amount calculation unit that calculates a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
including.
この計測装置は、観測データに基づいて生成される第1の変位データと、構造物のたわみの近似式に基づいて生成される第1のたわみ量とを用いた比較的簡単な処理で、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を算出する。したがって、この計測装置によれば、加速度データから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な計算量が非常に大きな処理を行うことなく、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を、計算量が比較的小さい処理で算出することができる。 This measuring device uses relatively simple processing using first displacement data generated based on observation data and a first deflection amount generated based on an approximate expression for the deflection of a structure. Calculate the amount of deflection of the structure when the body moves through it. Therefore, with this measurement device, it is possible to estimate the unknown parameters of a theoretical analysis model from acceleration data using a back analysis method, which requires a very large amount of calculations. The amount of deflection of a structure can be calculated by processing with a relatively small amount of calculation.
また、この計測装置は、移動体の各車両が単独で構造物を移動した時間区間を算出し、各車両が単独で構造物を移動したときの変位応答及びたわみ応答を算出し、各車両が単独で構造物を移動した時間区間の変位応答及びたわみ応答に基づいて、各車両に対する重み付け係数を算出し、各車両に対する重み付け係数に基づいて、第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する。したがって、この計測装置によれば、全車両に対して同じ係数を用いるのではなく、各車両の荷重に応じた重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 In addition, this measurement device calculates the time interval in which each vehicle in the moving object moves independently over the structure, calculates the displacement response and deflection response when each vehicle moves independently over the structure, and A weighting coefficient for each vehicle is calculated based on the displacement response and deflection response of the time period in which the structure is moved independently, and a third deflection amount is obtained by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle. Calculate. Therefore, this measuring device does not use the same coefficient for all vehicles, but uses a weighting coefficient according to the load of each vehicle to determine the amount of deflection of a structure when a moving object moves the structure. can be calculated with high accuracy.
また、この計測装置は、振動成分が低減された第2の変位データに基づいて算出された変位応答と、振動成分が低減された第2のたわみ量に基づいて算出されたたわみ応答とに基づいて、移動体の各車両に対する重み付け係数を算出する。したがって、この計測装置によれば、環境ノイズ等の振動成分の影響を低減させて精度良く算出された重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 Further, this measuring device is based on a displacement response calculated based on the second displacement data with a reduced vibration component and a deflection response calculated based on the second amount of deflection with a reduced vibration component. Then, weighting coefficients for each vehicle of the moving object are calculated. Therefore, according to this measurement device, the amount of deflection of a structure when a moving object moves thereon is accurately calculated using weighting coefficients that are calculated with high accuracy by reducing the influence of vibration components such as environmental noise. It can be calculated.
計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記観測点を観測する前記観測装置と、
を備える。
One aspect of the measurement system is
One aspect of the measuring device,
the observation device that observes the observation point;
Equipped with
計測プログラムの一態様は、
構造物の観測点を観測する観測装置から出力されるデータに基づいて、前記構造物を移動する移動体の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量に基づく第1の変位データを生成する第1変位データ生成工程と、
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
One aspect of the measurement program is
First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
have the computer execute it.
この計測プログラムでは、観測データに基づいて生成される第1の変位データと、構造物のたわみの近似式に基づいて生成される第1のたわみ量とを用いた比較的簡単な処理で、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量が算出される。したがって、この計測プログラムによれば、加速度データから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な計算量が非常に大きな処理を行うことなく、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を、計算量が比較的小さい処理で算出することができる。 This measurement program uses relatively simple processing using the first displacement data generated based on observation data and the first deflection amount generated based on an approximate formula for the deflection of the structure. The amount of deflection of the structure when the body moves through the structure is calculated. Therefore, according to this measurement program, it is possible to estimate the unknown parameters of a theoretical analysis model from acceleration data using a back analysis method, which requires a large amount of calculation. The amount of deflection of a structure can be calculated by processing with a relatively small amount of calculation.
また、この計測プログラムでは、移動体の各車両が単独で構造物を移動した時間区間を算出し、各車両が単独で構造物を移動したときの変位応答及びたわみ応答を算出し、各車両が単独で構造物を移動した時間区間の変位応答及びたわみ応答に基づいて、各車両に対する重み付け係数を算出し、各車両に対する重み付け係数に基づいて、第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する。したがって、この計測プログラムによれば、全車両に対して同じ係数を用いるのではなく、各車両の荷重に応じた重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 In addition, this measurement program calculates the time period in which each vehicle in the moving body moves independently on the structure, calculates the displacement response and deflection response when each vehicle moves independently on the structure, and calculates the time interval in which each vehicle moves independently on the structure. A weighting coefficient for each vehicle is calculated based on the displacement response and deflection response of the time period in which the structure is moved independently, and a third deflection amount is obtained by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle. Calculate. Therefore, according to this measurement program, instead of using the same coefficient for all vehicles, a weighting coefficient according to the load of each vehicle is used to determine the amount of deflection of the structure when a moving object moves the structure. can be calculated with high accuracy.
また、この計測プログラムでは、振動成分が低減された第2の変位データに基づいて算出された変位応答と、振動成分が低減された第2のたわみ量に基づいて算出されたたわみ応答とに基づいて、移動体の各車両に対する重み付け係数を算出する。したがって、この計測プログラムによれば、環境ノイズ等の振動成分の影響を低減させて精度良く算出された重み付け係数を用いて、移動体が構造物を移動したときの構造物のたわみ量を精度良く算出することができる。 In addition, in this measurement program, the displacement response is calculated based on the second displacement data in which the vibration component is reduced, and the deflection response is calculated based on the second deflection amount in which the vibration component is reduced. Then, weighting coefficients for each vehicle of the moving object are calculated. Therefore, according to this measurement program, the amount of deflection of a structure when a moving object moves on the structure can be accurately calculated using weighting coefficients that are calculated with high accuracy by reducing the influence of vibration components such as environmental noise. It can be calculated.
1…計測装置、2…センサー、3…監視装置、4…通信ネットワーク、5…橋梁、6…鉄道車両、6a…車両、7…上部構造、7a…橋床、7b…支承、7c…レール、7d…枕木、7e…バラスト、7i…前方端、7o…後方端、F…床板、G…主桁、8…下部構造、8a…橋脚、8b…橋台、10…計測システム、11…第1通信部、12…第2通信部、13…記憶部、14…プロセッサー、21…通信部、22…加速度センサー、23…プロセッサー、24…記憶部、31…通信部、32…プロセッサー、33…表示部、34…操作部、35…記憶部、40…リング式変位計、41…ピアノ線、50…カメラ、51…ターゲット、131…計測プログラム、132…環境情報、133…観測データ、134…観測情報、135…計測データ、141…観測データ取得部、142…第1変位データ生成部、143…第2変位データ生成部、144…観測情報生成部、145…平均速度算出部、146…時間区間算出部、147…第1たわみ量算出部、148…第2たわみ量算出部、149…変位応答算出部、150…たわみ応答算出部、151…重み付け係数算出部、152…第3たわみ量算出部、153…静的応答算出部、154…動的応答算出部、155…計測データ出力部、241…観測プログラム、242…観測データ、321…計測データ取得部、322…監視部、351…監視プログラム、352…計測データ列
1... Measuring device, 2... Sensor, 3... Monitoring device, 4... Communication network, 5... Bridge, 6... Railway vehicle, 6a... Vehicle, 7... Superstructure, 7a... Bridge deck, 7b... Support, 7c... Rail, 7d...Sleeper, 7e...Ballast, 7i...Forward end, 7o...Backward end, F...Floor plate, G...Main girder, 8...Substructure, 8a...Pier, 8b...Abutment, 10...Measurement system, 11...
Claims (18)
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
を含む、計測方法。 First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
including measurement methods.
前記移動体の車両数をCTとしたとき、2以上CT-1以下の各整数Cmに対して、前記移動体が移動する方向の前記構造物の長さは、前記移動体のCm-1番目の車両の最後尾の車軸とCm+1番目の車両の先頭の車軸との距離よりも短い、計測方法。 In claim 1,
When the number of vehicles of the moving body is C T , for each integer C m from 2 to C T -1, the length of the structure in the direction in which the moving body moves is C of the moving body. A measurement method that is shorter than the distance between the rearmost axle of the m -1st vehicle and the leading axle of the Cm +1st vehicle.
前記重み付け係数算出工程は、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答の振幅量を算出する工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記たわみ応答の振幅量を算出する工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数として、前記変位応答の前記振幅量と前記たわみ応答の前記振幅量との比を算出する工程と、
を含む、計測方法。 In claim 1 or 2,
The weighting coefficient calculation step includes:
calculating an amplitude amount of the displacement response during the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
calculating an amplitude amount of the deflection response during the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
calculating a ratio between the amplitude amount of the displacement response and the amplitude amount of the deflection response as the weighting coefficient for each vehicle;
including measurement methods.
前記振幅量は、平均値又は積算値である、計測方法。 In claim 3,
The measurement method, wherein the amplitude amount is an average value or an integrated value.
前記第3たわみ量算出工程では、
前記各車両による前記構造物のたわみ量と前記各車両に対する前記重み付け係数との積を加算して前記第3のたわみ量を算出する、計測方法。 In claim 1,
In the third deflection amount calculation step,
A measuring method, wherein the third amount of deflection is calculated by adding the product of the amount of deflection of the structure caused by each of the vehicles and the weighting coefficient for each of the vehicles.
前記第2の変位データと前記第3のたわみ量とに基づいて、前記移動体が前記構造物を移動したときの静的応答を算出する静的応答算出工程を含む、計測方法。 In claim 1,
A measuring method including a static response calculating step of calculating a static response when the movable body moves the structure based on the second displacement data and the third deflection amount.
前記静的応答算出工程は、
前記第3のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第4のたわみ量を算出する工程と、
前記第2の変位データを前記第4のたわみ量の1次関数で近似し、前記1次関数の1次係数及び0次係数を算出する工程と、
前記1次係数及び前記0次係数と、前記第4のたわみ量とに基づいて、第5のたわみ量を算出する工程と、
前記0次係数と、前記第4のたわみ量と、前記第5のたわみ量とに基づいて、オフセットを算出する工程と、
前記1次係数と前記第3のたわみ量との積と、前記オフセットとを加算して、前記静的応答を算出する工程と、
を含む、計測方法。 In claim 6,
The static response calculation step includes:
calculating a fourth deflection amount in which vibration components are reduced by filtering the third deflection amount;
approximating the second displacement data with a linear function of the fourth deflection amount and calculating a linear coefficient and a zero-order coefficient of the linear function;
calculating a fifth amount of deflection based on the first-order coefficient, the zero-order coefficient, and the fourth amount of deflection;
calculating an offset based on the zero-order coefficient, the fourth amount of deflection, and the fifth amount of deflection;
calculating the static response by adding the product of the first-order coefficient and the third deflection amount and the offset;
including measurement methods.
前記第1の変位データから前記静的応答を減算して、前記移動体が前記構造物を移動したときの動的応答を算出する動的応答算出工程を含む、計測方法。 In claim 6,
A measuring method including a dynamic response calculation step of subtracting the static response from the first displacement data to calculate a dynamic response when the moving object moves the structure.
前記第1の変位データの前記フィルター処理及び前記第1のたわみ量の前記フィルター処理は、移動平均処理である、計測方法。 In claim 1,
The measurement method, wherein the filter processing of the first displacement data and the filter processing of the first deflection amount are moving average processing.
前記構造物は、橋梁の上部構造である、計測方法。 In claim 1,
The measurement method, wherein the structure is a superstructure of a bridge.
前記移動体は、鉄道車両である、計測方法。 In claim 1,
The measuring method, wherein the moving object is a railway vehicle.
前記構造物のたわみの近似式は、前記構造物の構造モデルに基づく式である、計測方法。 In claim 1,
The measuring method, wherein the approximate expression for the deflection of the structure is an expression based on a structural model of the structure.
前記構造モデルは、両端を支持した単純梁である、計測方法。 In claim 12,
A measurement method in which the structural model is a simple beam supported at both ends.
前記観測装置は、加速度センサー、衝撃センサー、感圧センサー、歪計、画像測定装置、ロードセル又は変位計である、計測方法。 In claim 1,
The measurement method, wherein the observation device is an acceleration sensor, an impact sensor, a pressure sensor, a strain meter, an image measurement device, a load cell, or a displacement meter.
前記構造物は、BWIM(Bridge Weigh in Motion)が機能する構造である、計測方法。 In claim 1,
In the measurement method, the structure is a structure in which BWIM (Bridge Weight in Motion) functions.
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成部と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成部と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出部と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出部と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出部と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出部と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出部と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出部と、
を含む、計測装置。 First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation unit that generates;
a second displacement data generation unit that filters the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation unit that generates observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation unit,
a first deflection amount calculation unit that calculates a first deflection amount of the structure by the moving object based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation unit that calculates a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation unit that calculates a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure, based on the second displacement data and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a deflection response calculation unit that calculates a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period in which each of the vehicles moves independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation unit that calculates a weighting coefficient for each vehicle based on the displacement response and the deflection response in the time period in which each vehicle independently moved the structure;
a third deflection amount calculation unit that calculates a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
Measuring equipment, including.
前記観測点を観測する前記観測装置と、
を備えた、計測システム。 A measuring device according to claim 16,
the observation device that observes the observation point;
A measurement system equipped with
前記第1の変位データをフィルター処理して振動成分を低減させた第2の変位データを生成する第2変位データ生成工程と、
前記移動体の前記構造物に対する進入時刻及び進出時刻を含む観測情報を生成する観測情報生成工程と、
前記観測情報と、予め作成された前記移動体の寸法及び前記構造物の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記移動体の各車両が単独で前記構造物を移動した時間区間を算出する時間区間算出工程と、
前記構造物のたわみの近似式と、前記観測情報と、前記環境情報とに基づいて、前記移動体による前記構造物の第1のたわみ量を算出する第1たわみ量算出工程と、
前記第1のたわみ量をフィルター処理して振動成分を低減させた第2のたわみ量を算出する第2たわみ量算出工程と、
前記第2の変位データと前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときの変位応答を算出する変位応答算出工程と、
前記第2のたわみ量と前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間とに基づいて、前記各車両が単独で前記構造物を移動したときのたわみ応答を算出するたわみ応答算出工程と、
前記各車両が単独で前記構造物を移動した前記時間区間の前記変位応答及び前記たわみ応答に基づいて、前記各車両に対する重み付け係数を算出する重み付け係数算出工程と、
前記各車両に対する前記重み付け係数に基づいて、前記第1のたわみ量を補正した第3のたわみ量を算出する第3たわみ量算出工程と、
をコンピューターに実行させる、計測プログラム。 First displacement data based on physical quantities that are responses to actions on the observation point of a plurality of parts of a moving body moving on the structure, based on data output from an observation device that observes an observation point of the structure. a first displacement data generation step for generating;
a second displacement data generation step of filtering the first displacement data to generate second displacement data with reduced vibration components;
an observation information generation step of generating observation information including an entry time and an exit time of the mobile object to the structure;
A time period for calculating a time period during which each vehicle of the moving body independently moved the structure based on the observation information and environmental information including the dimensions of the moving body and the dimensions of the structure created in advance. An interval calculation step,
a first deflection amount calculation step of calculating a first deflection amount of the structure by the moving body based on the approximate expression for the deflection of the structure, the observation information, and the environmental information;
a second deflection amount calculation step of calculating a second deflection amount by filtering the first deflection amount to reduce vibration components;
a displacement response calculation step of calculating a displacement response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second displacement data and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a deflection response calculation step of calculating a deflection response when each of the vehicles moves independently on the structure based on the second deflection amount and the time period during which each of the vehicles moved independently on the structure; and,
a weighting coefficient calculation step of calculating a weighting coefficient for each of the vehicles based on the displacement response and the deflection response of the time period in which each of the vehicles independently moved the structure;
a third deflection amount calculation step of calculating a third deflection amount by correcting the first deflection amount based on the weighting coefficient for each vehicle;
A measurement program that causes a computer to execute.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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