JP4304681B2

JP4304681B2 - 軌道の曲線線形データ作成方法

Info

Publication number: JP4304681B2
Application number: JP19413598A
Authority: JP
Inventors: 岳洋細川
Original assignee: West Japan Railway Co
Current assignee: West Japan Railway Co
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: JP2000025613A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道の曲線における線形データを、カント不足量を求めてこれをチャート出力し、これに基づいて線形の不良な曲線を抽出し、保線のデータとして利用することで最適な軌道管理が行えるようにした軌道の曲線線形データ作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２本のレールからなる軌道は、列車を支持し、円滑に誘導する役割を果しているが、列車の繰り返し荷重を受けて２本のレールが次第に上下や左右方向へ変形し、車両走行面の不整を生じる。このような不整の代表的なものとして、通り狂い，軌間狂い，水準狂い及び平面性狂い等の軌道狂いがある。通り狂いとはレール側面の長さ方向の凹凸をいい、軌間狂いとは正規の軌間（左右レール間の寸法）に対する狂いをいい、水準狂いとは軌間の基本寸法当たりの左右レールの高さの差をいう。また高低狂いとはレール頂面の長さ方向の凹凸をいい、平面性狂いとは軌道面のねじれであって、軌道の一定距離離れた２点間の水準狂いの差で表される。このような軌道狂いは、車両の上下方向及び左右方向の揺れとなり、乗り心地を悪くすると共に車両の最高速度の制限となったり、車両の走行安全性の障害となる。そのため、軌道狂いの管理は保線においては極めて重要である。
【０００３】
従来の軌道狂いの管理は、マヤ車と称される高速軌道検測車によって前述した通り狂い，水準狂い等の軌道狂いを検測し、このデータを処理することで行われる。高速軌道検測車によって自動的に検測された軌道狂いは、アナログフィルタを通過させることによりこの検測車上でデジタル信号としてチャート出力される。チャート出力のうち、通り狂いの場合は、基準線を中心に出力されるので、基準線からのズレ量がそのまま通り狂い量となる。ところが、水準狂いの場合は、ジャイロを利用して検測している結果、勾配等があるとその都度基準の位置が変更されるので、検測されたデータには基準線がなく、水準狂い量を算出することができない。そのため、検測されたチャート出力に検測されたデータの基準線を新たに設定する必要があり、保線職場の作業員が自らの判断でそれぞれの水準波形の中心を通るような直線をチャート上に書き込んで、これを基準線としていた。そして、この基準線と検測されたデータとの差を水準狂い量としていた。
【０００４】
このようにして高速軌道検測車によって検測された軌道狂いは、それぞれの狂い量を統計的に表した台帳と比較される等してその管理が行われ、軌道狂いの整正が必要である場合には、マルタイ等を利用して該当する軌道の保守を行うようにしていた。なお、軌道の曲線部の線形管理は、前記した通り狂いと、水準狂いとを最も重要な制御因子として管理するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の前記軌道の曲線部の管理、すなわち、曲線線形管理は、通り狂い量と水準狂い量とを、高速軌道検測車のチャート出力から作業員が読み込みんで判断するものであり、自動的な管理が行えなかった。また水準狂いの場合は、高速軌道検測車のチャート出力に作業員が基準線を書き込んでその基準線とチャート出力の水準波形とのズレ量を水準狂い量とするものであり、作業員の手作業が必ず必要であり、自動的なデータの処理が行えなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、曲線線形管理のデータとして実カントとカント不足量をチャート出力し、また水準狂いの波形に自動的に基準線を設定することで、線形の不良な曲線を簡単且つ自動的に抽出することのできる線形データ作成方法を提供せんとするものである。
【０００７】
前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、軌道上を走行しながら軌道狂いを検測する高速軌道検測車の検測データから抽出した通り狂いデータと水準狂いデータとを用いて、パーソナルコンピュータにより、曲線線形データを得るための方法であって、通り狂いの移動平均を求める工程、軌道の該当する曲線部に設定された列車の許容最高速度と通り狂いの移動平均値とから均衡カントを求める工程、通り狂いの移動平均値とその基準値との差が所定値以内の区間を直線区間と推定し、各直線区間と曲線区間との境界を求める工程、前記直線区間において水準狂いの波形の中心を通る回帰直線の式を求め、一方の直線区間の回帰直線の終点と、次の直線区間の回帰直線の始点とを結ぶ直線の式を求めて、曲線区間における水準狂いの基準値を求める工程、水準狂いと前記基準値との差から水準狂いの補正値を求め、水準狂いの補正値の移動平均を求めてこれを実カントとする工程、及び、前記均衡カントと実カントとの差からカント不足量を算出する工程から成ることを特徴とする軌道の曲線線形データ作成方法である。
この発明では、高速軌道検測車からの通り狂いと水準狂いのデータを利用し、通り狂いの直線区間を推定している。そして、一方の直線区間の回帰直線の終点と、次の直線区間の回帰直線の始点とを結ぶ直線の式を求めて、曲線区間における水準狂いの基準値を自動的に求めるようにしている。また水準狂いの移動平均を求めてこれを実カントとし、均衡カントと実カントとの差からカント不足量としている。このカント不足量は、当該曲線部における最高速度の列車の超過遠心力を表しており、マルタイ等による保線データとして利用される。
【０００８】
請求項２の手段は、高速軌道検測車によって検測された通り狂い及び水準狂いのデータと、実カントと、カント不足量とを線形管理チャートとして出力するようにした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法である。このようにカント不足量を含めてチャート出力することにより、当該曲線部の整正を行う保線のデータとしては随時確認しながら行うことができるので、極めて便利である。
【０００９】
請求項３の手段は、実カントの単位時間当たりの変化割合をチャート出力し、これを乗り心地の判定要素とした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法である。実カントの単位時間当たりの変化割合は、列車のローリングや左右方向の揺れの大きさとなり、乗り心地に影響を与える。そのため、この実カントの変化割合をチャート出力することで、乗り心地の判断が目視によって可能となる。
【００１０】
請求項４の手段は、カント不足量の単位時間当たりの変化割合をチャート出力し、これを乗り心地の判定要素とした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法である。
カント不足量の単位時間当たりの変化割合は、列車のローリングや左右方向の揺れの瞬間的な大きさに相当するので、これも乗り心地に影響を与える。従って、カント不足量の変化割合をチャート出力することで、乗り心地の判断が目視によって可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の構成を図面に示す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。図１〜図３は本発明の一実施の形態に係るものであり、図１は曲線線形管理チャートを示す図面、図２は線形データ作成方法の全体を示すフローチャート図、図３は実カントを求める手順を示すフローチャート図である。なお、本発明では、パーソナルコンピュータを利用して曲線線形データ作成を行うものであり、高速軌道検測車からの通り狂いのデータと水準狂いのデータとを抽出し、これに独自の処理を施して曲線部における線形データを作成するようにしている。従って、その処理作業は、高速軌道検測車による検測後にそのデータを通信若しくは複写等により入手して自動的に行うことが可能である。
【００１２】
本発明の曲線線形データ作成方法は、均衡カントを求める工程と、水準狂いの基準線を設定する工程と、実カントを求める工程と、カント不足量を算出する工程とから構成される。そして、更に本発明ではこれらの処理データを特定処理することで乗り心地の判定評価が行えるようにしている。曲線線形データ作成の作業は、準備段階として、先ず、図２に示すように、チャート出力のパラメータを指定する。つまり、曲線線形データ作成を行う区間のキロ程を入力すると共に、チャート上の縦軸及び横軸のメモリを選択し、管理ファイル名、始点及び終点、更には許容最高速度として当該曲線部を走行する実際の列車の最高速度等を指定する。
【００１３】
然る後に、通り狂いと水準狂いのデータを抽出する工程へ移行する。データの抽出は、高速軌道検測車から行う。抽出の方法は、前述した如く、高速軌道検測車で検測した後に、高速軌道検測車のデータを保存しているホストコンピュータ等のメモリ回路からこれを読み出して複写すればよい。抽出した通り狂いのデータと水準狂いのデータとは、図１に示す通りである。
【００１４】
次に、均衡カントを求める工程へ移行する。この均衡カントは、検測対象である当該曲線部において、許容される列車の最高速度を基準として求められる。先ず、高速軌道検測車から抽出した通り狂いデータのレール左右平均を演算して求める。これは、レール左右の平均を計算した方が片側レールだけの場合よりも精度の良い結果が期待できるためである。そして、通り狂いの移動平均を求めて通り狂いの狂い量としている。移動平均を求めるのは、短い波長成分を除去して波形を平滑化ためである。しかも、移動平均は、一次及び二次の二段階で求めるようにしている。これは、より滑らかで曲線本来の線形に近い波形を得るためである。一次の移動平均は、当該検測点の前後１２ｍで合計が２４ｍの範囲にわたる通り狂いの平均値を求めて行う。二次の移動平均は、このようにして求められた一次移動平均のデータの当該検測点の前後９ｍで合計が１８ｍの範囲にわたる通り狂いの平均値を求めて行う。そして、この二次移動平均を通り狂いのデータとしている。従って、二次移動平均と基準線（チャート出力の中心線）との差が通り狂い量となる。
【００１５】
次に、この二次移動平均の値を次式に当てはめて均衡カントＣｍを算出する。均衡カントＣｍ（ｍｍ）を求める式は、Ｃｍ＝８．４×Ｖ²／Ｒである。ここにおいて、８．４は軌間が１，０６７ｍｍの在来線の場合の定数である。軌間が１，４３５ｍｍの新幹線の場合の定数は、１１．８である。Ｖ（Ｋｍ／ｈ）は、当該曲線における列車の許容最高速度、Ｒ（ｍ）は曲線部の曲線半径である。曲線半径Ｒは、前述の如くして通り狂い量が求められた場合は、その値をＸ（ｍｍ）とすると、通り狂いの測定弦長が１０ｍであるので、Ｒ＝１２５００／Ｘとして算出できる。求められた均衡カントＣｍは、図１では上から三つ目のチャートを表す区画において太線のチャートで表されている。
【００１６】
均衡カントＣｍを求めた後は、水準狂いの基準線を設定する工程へ移行する。この工程は、図３のフローチャートに示す手順で行われる。先ず、通り狂いの波形を平滑化し、直線と推定される区間の組をつくる（領域を設定する）。これは前記均衡カントＣｍを求める工程において算出した通り狂いの二次移動平均を利用して行う。この通り狂いの二次移動平均値が、基準線から±２．５ｍｍ以内の区間を仮に直線区間と推定する。そして、それぞれの直線区間とその間の曲線区間との境界を正確に求める。境界は、直線区間の左端で、直線部分の回帰直線と緩和曲線部分の回帰直線の交点を求めて、これを境界としている。直線区間の右端でも同様にして境界を求め、求めた直線区間の両端を５ｍずつ短くして最終的な直線区間としている。５ｍ短くするのは、誤って曲線区間を直線区間と判断するのを防止するためである。
【００１７】
次に、水準狂いの波形の平滑化を行う。平滑化は、前述した通り狂いの二次移動平均を求める方法と同じ方法で、水準狂いの二次移動平均を求めて行う。そして、この二次移動平均に対して通り狂いから推定した直線区間を当てはめ、先ず、直線区間ごとの水準狂いの基準値を求める。これは、水準狂いの直線区間ごとに、波形の中心を通る回帰直線の式を求めればよい。次に、曲線区間の基準値を求める。これは、直線区間の回帰直線の終点と、次の直線区間の回帰直線の始点とを結ぶ直線を求めればよい。
【００１８】
このようにして水準狂いの基準線を設定した後は、実カントＣを求める工程へ移行する。実カントＣを求める手順は、先ず、高速軌道検測車の水準狂いのデータから前記基準線を差し引いて補正後の水準狂いを求めている。そして、次に、この補正された水準狂いの二次移動平均を求め、得られた波形を実カントＣとしている。なお、水準狂いの二次移動平均は、前述した通り狂いの二次移動平均を求める場合と同じ要領で求めることが可能である。実カントＣは、図１では上から三つ目の区画において細線で表されている。
【００１９】
然る後は、カント不足量Ｃｄを計算する。カント不足量Ｃｄは、図１における均衡カントＣｍから実カントＣの値を引き算すればよい。即ち、Ｃｄ＝Ｃｍ−Ｃにより求めることができる。このカント不足量Ｃｄが大きくなると、乗り心地の悪化や列車脱線につながるため、これを管理することは非常に重要である。この実施の形態では、カント不足量Ｃｄは、その手順をプログラム化することで自動的に求めることが可能である。また得られたカント不足量Ｃｄは、データ通信等によって保守を担当する基地の部署等へ送信し、保守データとして利用することも可能である。更に、管理台帳等を整備する要素とし、常に実際の曲線に応じた管理台帳を作成することも可能である。更にまた、カント不足量Ｃｄは、これを少なくするための計画に用いられたり、緩和曲線の延伸を計画するのに用いられたりする。
【００２０】
更に、本実施の形態にあっては、実カントＣの単位時間（１秒）当たりの変化割合と、カント不足量Ｃｄの単位時間（１秒）当たりの変化割合とを求め、図１に示すようにチャート出力するようにしている。実カントＣの単位時間当たりの変化割合は、列車のローリングや左右方向の揺れの大きさとなり、乗り心地に影響を与える。またカント不足量の単位時間当たりの変化割合は、列車の瞬間的なローリングや左右方向の揺れの大きさとなるので、これも乗り心地に影響を与える。従って、これらの実カントＣとカント不足量Ｃｄの単位時間当たりの変化割合をチャート出力することで、乗り心地の判断が目視によっても可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にあっては、軌道上を走行しながら軌道狂いを検測する高速軌道検測車のデータを使用して通り狂いの移動平均と軌道の該当する曲線部に設定された最高速度とから均衡カントを求める工程と、通り狂いから直線区間を推定し、それぞれの直線区間を直線で結ぶことにより水準狂いの基準値を求める工程と、水準狂いの移動平均を求めてこれを実カントとする工程と、前記均衡カントと実カントとの差からカント不足量を算出する工程とから成る軌道の曲線線形データ作成方法であるから、各工程の処理作業をプログラム化された手順によって行うことが可能であり、自動管理が行える。また水準狂いの基準値を自動的に設定でき、従来の手作業の場合に比較して正確且つ迅速に行うことができる。
【００２２】
また本発明では、高速軌道検測車によって検測された通り狂い及び水準狂いのデータと、実カントと、カント不足量とを線形管理チャートとして出力するようにしており、当該曲線部の整正を行う保線のデータとしては随時確認しながら行うことができ、極めて便利である。
【００２３】
更に、本発明では、実カントの単位時間当たりの変化割合と、カント不足量の単位時間当たりの変化割合とをチャート出力するようにしており、列車のローリングや左右方向の揺れの大きさとに起因する乗り心地の判定を目視により評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る曲線線形データ作成チャートを示す図面である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る全体のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態に係る実カントを求めるフローチャートである。

Claims

軌道上を走行しながら軌道狂いを検測する高速軌道検測車の検測データから抽出した通り狂いデータと水準狂いデータとを用いて、パーソナルコンピュータにより、曲線線形データを得るための方法であって、
通り狂いの移動平均を求める工程、
軌道の該当する曲線部に設定された列車の許容最高速度と通り狂いの移動平均値とから均衡カントを求める工程、
通り狂いの移動平均値とその基準値との差が所定値以内の区間を直線区間と推定し、各直線区間と曲線区間との境界を求める工程、
前記直線区間において水準狂いの波形の中心を通る回帰直線の式を求め、一方の直線区間の回帰直線の終点と、次の直線区間の回帰直線の始点とを結ぶ直線の式を求めて、曲線区間における水準狂いの基準値を求める工程、
水準狂いと前記基準値との差から水準狂いの補正値を求め、水準狂いの補正値の移動平均を求めてこれを実カントとする工程、及び
前記均衡カントと実カントとの差からカント不足量を算出する工程
から成ることを特徴とする軌道の曲線線形データ作成方法。
高速軌道検測車によって検測された通り狂い及び水準狂いのデータと、実カントと、カント不足量とを線形管理チャートとして出力するようにした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法。
実カントの単位時間当たりの変化割合をチャート出力し、これを乗り心地の判定要素とした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法。
カント不足量の単位時間当たりの変化割合をチャート出力し、これを乗り心地の判定要素とした請求項１に記載の軌道の曲線線形データ作成方法。