JP5296481B2 - 検査値データへの軌道位置データ付与システム及び軌道位置データ付与方法 - Google Patents

Description

本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサから時系列的に出力される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システム及び軌道位置データ付与方法に関する。

軌道上を走行する車両においては、その軌道保守を行うために、軌道の状態を検査することが行われており、検査として、例えば、レールの傷、摩耗または変位、レール遊間量の検査、車両の動揺の検査などが、各種センサを用いて行われる。

これらの検査を行う場合、センサを用いて取得される検査値データは、その検査値データがどこの軌道位置のデータであるかを表す軌道位置データとの対応付けがなされて、格納される必要がある。

従来、軌道検測車のような検査専用車両では、軌道位置データを得るために車輪の回転から距離を計測するエンコーダや、地上子からの軌道位置データを受信可能な車上受信装置が装備されており、検査値データと軌道位置データとの対応付けが行えるようになっている。

しかしながら、検査専用車両を用いずに、通常の営業車で検査値データを取得しようとすると、上記軌道位置データを取得するための装置が装備されていないために、軌道位置の決定が困難になる、という問題がある。

このような問題を解決するためのものとして、特許文献１ないし特許文献３に示すものが知られている。

特許文献１の測定位置照合方式では、軌道の高低狂いデータと車両の上下動揺加速度との間に非常に強い線形依存関係が存在することに着目して、低域通過ろ波処理をした軌道の高低狂いデータと上下動揺データとの相関処理を実施し、最大値を求めている。軌道の高低狂いデータは、軌道検測車による定期検測により軌道位置データとの対応付けがなされて形成されているので、この軌道の高低狂いデータと、上下動揺加速度測定データとを照合することで軌道位置を決定するものである。

特許文献２の並列記録方式では、軌道検測車で測定した列車動揺データと、営業車で測定した動揺データとの照合を行うために、営業車で測定した進行方向の加速度データを２重積分して距離にして軌道位置データである走行キロ程を求め、上下方向及び左右方向の加速度データに対して、軌道位置データとの照合を行っている。

特許文献３の車両走行動揺解析システム及び方法では、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ受信機を有し、ＧＰＳアンテナによりＧＰＳ受信機が受信するＧＰＳ信号により取得される位置情報に基づいて車両の位置情報を補正している。

特許第２９３３８３２号公報 特許第２７２０１７２号公報 特許第３９９３２２２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、軌道の高低狂いデータと車両の上下動揺加速度データとの間に線形依存関係があるといっても、ある長い波長帯において関係が成り立つのであり、直接の両データ同士を比較する限りにおいては、類似性は見られない。そのため、両データを低域通過ろ波処理しなければ対応付けを行うことができず、類似性を示す波長の選択が困難である、という問題がある。

また、特許文献２の構成では、進行方向の加速度データを２重積分しているが、加速度データに含まれるオフセットや誤差が積分により増大し、正確に照合を行うことが困難である、という問題がある。

また、特許文献３の構成では、ＧＰＳ信号により取得される位置情報は、ある範囲の誤差を持つ緯度経度情報であるために、ＧＰＳ信号により取得される緯度経度情報を軌道位置に対応付ける更なる照合作業が必要になる、という問題がある。

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、少ない処理で簡単に軌道位置データと対応付けることができる検査値データへの軌道位置データ付与システム及び軌道位置データ付与方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってヨー角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
処理区間における角速度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
を含む。

請求項２記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってロール角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
処理区間における角速度データを積分してロール角を表す角度データを算出する手段と、
処理区間における角度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
を含む。

請求項３記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってピッチ角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
処理区間における角速度データと軌道管理図の勾配線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
を含む。

請求項４記載の本発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段が、
前記処理区間における軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフとを表示する手段と、
軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフの中から対応する屈曲点対の選択を促す手段と、
選択された対応する屈曲点対に基づき、屈曲点対に該当する角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
を含む。

請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のシステムにおいて、前記検査値データと同期して、車両上に設置された加速度センサによって車両の進行方向の加速度を表す加速度データを順次取得して前記検査値データ及び角速度データと共に時系列的に保存する手段と、
前記選択された角速度データの屈曲点対の間において加速度データを２回積分して距離を表す距離データを算出する手段と、
前記算出された距離データに基づいて、前記屈曲点対の間にある角速度データを前記距離データに基づき軌道位置データと対応付ける手段と、
をさらに含む。

請求項６記載の本発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段は、
前記処理区間における軌道管理図を構成するデータと、角速度データまたは角度データとの相関をとって、軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフとの偏移量を求める手段と、
該偏移量から角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
を含む。

請求項７記載の本発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記検査値データと同期して、軌道位置データと関連する測定基準データを取得して前記検査値データ及び角速度データと共に時系列的に保存する手段と、
処理区間における前記測定基準データと軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
軌道位置データと関連付けられた前記測定基準データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
をさらに含む。

請求項８記載の本発明は、請求項７記載の前記測定基準データが、車両上に設置された入力手段によって入力された、軌道近傍の既定物の通過を表すデータであることを特徴とする。

請求項９記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってヨー角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
処理区間における角速度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
を含む。

請求項１０記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってロール角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
処理区間における角速度データを積分してロール角を表す角度データを算出する工程と、
処理区間における角度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
を含む。

請求項１１記載の本発明は、軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってピッチ角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
処理区間における角速度データと軌道管理図の勾配線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
を含む。

本発明によれば、角速度データまたはそれを積分した角度データは、軌道管理図と類似の変化傾向を持つために、精度良く検査値データと軌道位置データとの照合を行うことができる。

即ち、ヨー角速度は、軌道管理図の曲線線形図と類似の変化傾向を持つために、精度良く軌道位置データと検査値データとの照合を行うことができる。ヨー角速度は、右カーブまたは左カーブの角度変化に対応しており、感度が高く、照合作業を一層簡単に且つ精度良く行うことができる。また、ヨー角速度は、軌道の異常、車両の異常の影響を比較的受け難い点でも、軌道位置データの照合に使用するデータとして最適である。

また、ロール角速度を積分したロール角は、軌道管理図の曲線線形図と類似の変化傾向を持つために、精度良く軌道位置データと検査値データとの照合を行うことができる。

また、ピッチ角速度は、軌道管理図の勾配線形図と類似の変化傾向を持つために、精度良く軌道位置データと検査値データとの照合を行うことができる。

軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフとを表示することで、両者の比較を行うことができ、対応する屈曲点対を選択させることで、精度良く、角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行うことができる。

さらに、加速度データを２回積分した距離によって、屈曲点対間を補正することにより、横カーブまたは上下カーブを走行する際の車両の加減速に対応して、検査値データと軌道位置データとの照合の精度をさらに向上させることができる。

または、軌道管理図のデータと角速度データまたは角度データとの相関をとることによって、自動的に角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行うことができる。

また、軌道近傍の既定物の通過を表すデータといった測定基準データを用いて、軌道位置データと関連付けられた前記測定基準データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付けるので、検査値データと軌道位置データとの照合の精度をさらに向上させることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による軌道位置データ付与方法を実施した検査値データへの軌道位置データ付与システムの全体図を示す概略説明図である。

図において、軌道位置データ付与システム１０は、大別して、車両上に設置されて角速度等を測定し、測定によって取得された該角速度データ等を記録するデータ記録装置１２と、地上においてデータ記録装置１２で記録されたデータを解析するデータ解析装置１４及び充電器１６と、に大別することができる。

データ記録装置１２は、さらに、センサ部２０と、収録回路２２と、バッテリ２８とを備えて、可搬性を持った装置となっている。

センサ部２０は、車両の進行方向の加速度ａ_ｘ、車両の左右方向の加速度ａ_ｙ、車両の上下方向の加速度ａ_ｚ、車両のロール角変化であるロール角速度ｒ_ｒ、車両のピッチ角変化であるピッチ角速度ｒ_ｐ、車両のヨー角変化であるヨー角速度ｒ_ｙを検出する。例えば、センサ部２０は、３軸の加速度と２軸の角速度を出力するマイクロ慣性センサ（東京計器株式会社製「ＭＥＳＡＧ」）を２個直交して配置することにより、これらの３つの加速度及び３つの角速度を検出することができる。またはセンサ部２０は、３個の加速度計と３個の角速度計とから構成することもできる。

図２に示すように、収録回路２２は、メモリ３２と、角速度データを含む検査値データをメモリ３２に格納する制御部３４と、マーキング部３６と、入力部３８とを備える。必要に応じてセンサ部２０と制御部３４との間にＡ／Ｄ変換器を設けることができる。

メモリ３２は、データ記録装置１２とは一体または別体となった任意の記録媒体とすることができ、一定周期毎の角速度データを含む検査値データを時系列的に格納する。

マーキング部３６は、手動で操作可能であり、この操作が行われたときに、メモリ３２にセンサ部２０からのデータと対応付けられて後述の測定基準データとしてのマーキングデータが格納される。

入力部３８は、測定／記録の開始、終了／記録の終了の指令及び後述の測定基準データを入力するためのものである。

尚、前記制御部３４、マーキング部３６及び入力部３８の少なくとも一部は、キーボード、マウスといった入力手段を備えたノート型パソコンのような携帯型コンピュータで構成することもできる。

この例では、データ記録装置１２は、軌道位置データを付与するための機能と、軌道保守のために必要な検査を行う機能とを兼用しており、検査装置も兼ねている。センサ部２０から得られる検査値データは、動揺測定を行うものとして使用される。データ記録装置１２が軌道位置データを付与するための機能のみを持つ場合には、センサ部２０は、少なくとも１つの角速度データのみ、または少なくとも１つの角速度データと進行方向の加速度データのみを出力するものであってもよい。

データ解析装置１４は、ＣＰＵを有するコンピュータで構成され、データ解析装置１４に格納された軌道位置データ付与プログラムを実行することにより、コンピュータであるデータ解析装置１４は、図３に示すように、処理区間決定処理手段１４０、曲線線形図再生処理手段１４２、角速度表示処理手段１４４、マーキング表示処理手段１４６、軌道位置データ−角速度データ−検査値データ対応付け処理手段１４８、繰り返し判断処理手段１５０として機能する。またデータ解析装置１４は、メモリ３２がセットされることによって、またはメモリ３２のデータがダウンロードされることによって、データ保存手段としても機能する。このデータ解析装置１４を構成するコンピュータは、データ記録装置１２の一部を構成するコンピュータと同じものであってもよく、または別のものであってもよい。

また、データ解析装置１４には、軌道の曲線線形データと軌道位置データとしてのキロ程との対応付けが記録された曲線線形テーブル４２、軌道の勾配線形データと軌道位置データとしてのキロ程との対応付けが記録された勾配線形テーブル４４、軌道上の停車場データその他既定物データと軌道位置データとしてのキロ程との対応付けが記録された既定物テーブル４６及び検査値データと軌道位置データとしてのキロ程とを対応付けたデータ出力テーブル４８が格納される。

軌道の曲線線形データ及び軌道の勾配線形データは、既知の軌道管理図を元にそれぞれ作成されるものである。

図４Ａ（ａ）は、軌道管理図の曲線線形図の一例であり、軌道管理図の曲線線形図は、横軸がキロ程、中立線より上側が右カーブ（軌道の起点から終点に向かって右カーブ）、下側が左カーブ（軌道の起点から終点に向かって左カーブ）を表す。

軌道管理図の曲線線形図及び曲線線形テーブル４２で用いられる記号ＢＴＣ、ＢＣＣ、ＥＣＣ、ＥＴＣ、ＢＩＴ、ＥＩＴ、ＢＲＴ、ＰＲＴ、ＥＲＴの意味は、図５（ａ）〜（ｃ）に示す通りであり、これらの記号は旋回変化点を表す。これらの旋回変化点は、いずれも曲線線形図において、屈曲点として表わされる。

図４Ｂ（ａ）は、軌道管理図の勾配線形図の一例であり、軌道管理図の勾配線形図は、横軸がキロ程、縦軸が軌道の勾配を表し、左から右へ上昇する傾きが上り勾配及び左から右へ下降する傾きが下り勾配を表す。

軌道管理図の勾配線形図及び勾配線形テーブル４４で用いられる記号ＢＶＣ、ＰＩＶＣ、ＥＶＣの意味は、図５（ｄ）に示す通りであり、これらの記号は勾配変化点を表す。これらの勾配変化点のうちの中間点ＰＩＶＣが、勾配線形図において、屈曲点として表れる。

図６Ａに示すように、曲線線形テーブル４２では、曲線線形図の各旋回変化点とキロ程との対応付けが一レコードとして記録されている。各レコードは、さらにページ、方向、曲率半径Ｒ（ｍ）、カントＣ（ｍｍ）及びスラックＳ（ｍｍ）のフィールドを持つ。ページは、軌道管理図のページを表し、方向は、Ｒは右カーブ、Ｌは左カーブを表し、曲率半径Ｒは、終点方向の曲率半径を表す。曲率半径Ｒ、カントＣ及びスラックＳは、旋回変化点が円弧曲線始点ＢＣＣ及び次の円弧曲線の始点ＥＩＴの場合に、その点からの軌道の曲率半径、カント及びスラックとして、該当するレコードに記録される。

図６Ｂに示すように、勾配線形テーブル４４では、勾配線形図の各勾配変化点とキロ点との対応付けが一レコードとして記録されている。各レコードは、さらに、ページ、勾配値（‰）、曲率半径（ｍ）のフィールドを持つ。ページは、軌道管理図のページを表し、勾配値は終点方向の勾配を表し、＋値は上り勾配、−値は下り勾配を表し、曲率半径は、勾配変化点の接続曲線半径を表す。勾配値、曲率半径は、勾配変化点がＰＩＶＣの場合に該当するレコードに記録される。

図６Ｃに示すように、既定物テーブル４６では、停車場名とキロ程との対応付けが一レコードとして記録されている。記号は、ＩＮが停車場のホームの起点側のキロ程、Ｃが停車場の代表キロ程、ＯＵＴが停車場のホームの終点側のキロ程を表している。

尚、既定物テーブル４６には、停車場以外の既定物の情報を記録することもでき、例えば既定物として、トンネル、橋、ＡＴＳ（地上子）のキロ程との対応付けを含めることができる。

以上の曲線線形テーブル４２、勾配線形テーブル４４及び既定物テーブル４６は、１つのテーブルとして構成することも可能であり、また、これらの内のいずれかのテーブルは省略することも可能である。

以上のように構成される軌道位置データ付与システム及び軌道位置データ付与方法の手順を説明する。

１． 測定前の準備
予め、データ記録装置１２のバッテリ２８を充電器１６により充電し、データ記録装置１２には、記録可能な容量を持つメモリ３２をセットしておく。

２． 車両上での測定
角速度データを含む検査値データを取得するために、データ記録装置１２を車両に運び、車両の任意の場所、例えば床上や座席に、データ記録装置１２を設置する。このときに、センサ部２０の方向と車両の座標とを一致させるようにして設置する必要がある。

測定前に入力部３８から測定開始地点の測定基準データとしてのキロ程及び／または停車場名の入力を行う。

データ記録装置１２は、入力部３８からの測定／記録開始指令の入力があると、測定及び記録を開始し、車両の停止／走行に関係なく、一定周期でセンサ部２０からのデータを時系列的にメモリ３２に格納し、入力部３８からの測定／記録終了指令の入力があると、測定及び記録を終了する。

測定後に入力部３８から測定終了地点の測定基準データとしてのキロ程及び／または停車場名の入力を行う。

この例では、メモリ３２に記録される検査値データは、進行方向加速度データ、左右方向加速度データ、上下加速度データ、ロール角速度データ、ピッチ角速度データ、ヨー角速度データであり、これらは同期して記録される。また、メモリ３２には、測定基準データとしての測定開始地点及び測定終了地点のキロ程及び／または停車場名が記録される。

即ち、この時点で、各角速度データを含む検査値データは、共通のデータＩＤ（または通し番号）と対応付けられ、データＩＤは、前記一定周期を一定キロ程とする暫定的なキロ程と実質的に対応付けられていることになる。

測定開始地点及び測定終了地点の測定基準データもデータＩＤと対応付けられる。

測定中に、既定物テーブル４６に格納した停車場等の既定物を停車または通過するときには、作業者がマーキング部３６を操作する。これによって、上記メモリ３２に、上記センサ部２０で得られる角速度データを含む検査値データと同期して、データＩＤと対応付けられて測定基準データとしてのマーキングデータが記録される。

尚、測定中に、停車場に停車するときに、マーキングデータを記録する代わりに、測定基準データとして、その停車場のキロ程及び／または停車場名を入力部３８を用いて記録することとしてもよい。

３． 地上での処理
測定終了後に、地上において、データ解析装置１４による軌道位置データ付与プログラムにより、メモリ３２に記録されたデータに対して処理を行う。

３−１ 処理区間決定処理
軌道位置データ付与処理を行う処理区間を決定し、処理区間に対応するメモリ３２に記録された角速度データであるヨー角速度データを読み出す。

この処理区間の決定は、任意の方法・手段により決定することができるが、例えば、この処理区間は、以下のように決定することができる。
・処理区間を測定開始地点と測定終了地点の間、即ち、測定区間全体とすることができる。この場合には、メモリ３２に記録されている測定開始地点と測定終了地点のキロ程を読み出し処理基準開始キロ程及び処理基準終了キロ程とする。
・測定区間全体が長い場合には、メモリ３２に記録された複数の測定基準データの任意の２つの測定基準データの間を処理区間とし、順次、処理区間を掃引していくことが好ましい。

２つの測定基準データ間としては、例えば、隣合う停車場間とすることが考えられる。
選択された２つの測定基準データがメモリ３２でキロ程として記録されている場合には、それらのキロ程を処理基準開始キロ程及び処理基準終了キロ程とする。また、測定基準データがメモリ３２で停車場名として記録されている場合には、既定物テーブル４６を参照し、キロ程に変換したものを処理基準開始キロ程及び処理基準終了キロ程とする。尚、既定物テーブル４６の停車場名のＩＮ、Ｃ、ＯＵＴのいずれに対応するキロ程に変換するかは、データ記録装置１２が設置された車両の位置とホームとの関係に応じて予め決まる。一般的には、データ記録装置１２が車両の先頭付近、中間付近、最後尾付近に設置された場合には、その停車場のＯＵＴ、Ｃ、ＩＮのキロ程をそれぞれ読み出せばよい。
勿論、停車場以外の既定物を処理区間の開始または終了とすることもできる。

・または、処理区間は予め決められた距離（例えば、１ｋｍ、５ｋｍ等）毎の区間とすることが考えられる。この場合、当然ながら、メモリ３２に記録されたヨー角速度には距離の情報がないから、暫定的に対応付けられたキロ程を用いてメモリ３２から読み出す範囲を決定する。より具体的には、測定開始地点と測定終了地点とのキロ程の差により求めた暫定的な測定距離Ｌをデータ数で割り算したものを隣り合うデータＩＤ間の暫定的な距離として、予め決められた距離に対応するヨー角速度データを読み出すこととしてもよい。

どのように処理区間を決定するかは、予めシステムで決められたものとするか、作業者による選択によって決定することにしてもよい。

３−２ 曲線線形図再生及びヨー角速度表示処理
曲線線形テーブル４２を読み出して、前記決定された処理区間にある旋回変化点、方向、曲率半径を読み出し、これらから図７Ａ上段に示すように曲線線形図を再生する。再生される曲線線形図の横軸の始点と終点が、前記２つの処理基準開始キロ程及び処理基準終了キロ程に対応する。

また、メモリ３２に記録された処理区間に対応する角速度データであるヨー角速度のデータを読み出し、図７Ａ下段に示すように、曲線線形図と上下に並べて縦軸をヨー角速度とするヨー角速度のグラフを表示する。曲線線形図と同様に、ヨー角速度のグラフの横軸は処理区間であり始点と終点は一致しており、始点と終点との間でヨー角速度データがデータＩＤの順番に等間隔に配置される。

３−３ マーキング表示処理
決定された処理区間内に、メモリ３２に記録された測定基準データとしてのマーキングデータがある場合には、ヨー角速度のグラフの対応横軸位置にマークを表示する。即ち、そのマーキングデータと同期する、同一のデータＩＤの横軸位置にマーク（▲）を表示する。

対応して、既定物テーブル４６から前記決定された処理区間の間に、既定物がある場合には、曲線線形図において、その既定物のキロ程の位置にマーク（▲）を表示する。

３−４ 軌道位置データ−ヨー角速度データ比較処理
図４Ａ及び図７Ａに示すように、曲線線形図とヨー角速度のグラフは、非常に類似する変化傾向を持つ。これらを比較し、対応すると考えられる特徴のある屈曲点である旋回変化点同士の対応付けを行う。

具体的には、作業者により、ヨー角速度のグラフにおける対応するべき１つの屈曲点（即ち旋回変化点）の選択（例えばマウスで右クリックする）動作が行われ、次に、曲線線形図におけるそれに対応するべき屈曲点（即ち旋回変化点）の選択（例えばマウスで右クリックする）動作が行われると、２つの選択された点同士を線で繋ぐ表示を行う（図７Ｂ）。

同様の処理を必要に応じて複数回繰り返し、複数の屈曲点（即ち旋回変化点）対を線で繋ぐ表示を行った後、作業者により「位置合わせ」実行指令の入力がなされると、線で繋がれた屈曲点対に該当するヨー角速度（具体的にはそのデータＩＤ）と曲線線形図のキロ程とを対応付ける。

また、曲線線形図とヨー角速度のグラフにそれぞれマークが表示されているときには、ヨー角速度のグラフのマークに該当するヨー角速度（具体的にはそのデータＩＤ）と曲線線形図のマークのキロ程とを対応付ける。

キロ程が対応付けられたヨー角速度（具体的にはそのデータＩＤ）の間にある、屈曲点及びマーク以外のヨー角速度（具体的にはそのデータＩＤ）については、按分処理によりキロ程を対応付ける。

こうして、キロ程とデータＩＤとが対応付けられると、この対応関係をデータ出力テーブル４８に格納する。

データ出力テーブル４８は、図６Ｄに示すフィールドを持つことができる。

３−５ 繰り返し処理
順次、以上の処理３−１〜３−４を、処理区間を変えて行う。通常、最初に決定された処理区間の始点は測定開始地点となり、最後に決定された処理区間の終点は測定終了地点となる。すべての処理区間について処理を行い、データＩＤに対してキロ程を対応付けることで、処理を終了する。

こうして作成されたデータ出力テーブル４８により、検査値データである加速度データ及び角速度データに対してキロ程が付与されたことになる。

以上の処理によれば、ヨー角速度を利用することにより、キロ程との照合を行うことができる。ヨー角速度は、曲線線形図と類似の変化傾向を持つために、精度良くキロ程と検査値データとの照合を行うことができる。ヨー角速度は、右カーブまたは左カーブに対応しており、他の角速度に比較して感度が高いために、照合作業を一層簡単に且つ精度良く行うことができる。また、ヨー角速度は、軌道の異常、車両の異常の影響を比較的受け難い点でも、キロ程の照合に使用するデータとして最適である。

また、角速度データ等の積分の必要がないために、積分により発生する誤差の問題を回避することができる。

３−６ キロ程精度向上処理
以上の処理においては屈曲点及びマーク以外の部分について、按分処理を行い、均等にキロ程を配分したが、さらに精度良く照合を行うために、この屈曲点及びマーク以外の部分について、加速度データを使用してキロ程精度向上処理を行うことができる。以下にその処理について説明する。

検査値データの１つでもある進行方向加速度データを２回積分する。これにより、距離が求まる（図７Ｄ）。積分の範囲は、前記キロ程との対応付けがなされている屈曲点またはマークに対応付けされたデータＩＤ（通し番号）から、次の対応付けがなされている屈曲点またはマークに対応付けられたデータＩＤ（通し番号）までの間とし、その間のデータＩＤに対応する積分値を順次求める。

積分の誤差により、積分終了時に得られる距離は、屈曲点またはマークと次の屈曲点またはマークまでのキロ程の差と同じであるとは限らない。よって、その場合には、積分時に得られる距離が、キロ程の差になるように伸縮処理を行い、各データＩＤに対応する積分値でキロ程を決定する。

これによって、車両のカーブの通過に伴う加減速に対応して、キロ程を付与することができるので、精度を向上させることができる。積分する範囲を局所的とすることで、積分による誤差の影響を低減することができる。

３−７ キロ程精度向上処理２
以上の例では、ヨー角速度は、センサ部２０のヨー角速度出力を座標変換せずに使用しており、座標変換しなくてもヨー角速度のグラフにおいて、屈曲点の位置が精度良く現れるが、さらに精度を向上させるためには、データ解析装置１４またはデータ記録装置１２に、ヨー角速度、ロール角速度、ピッチ角速度の３軸の角速度を用いてまた必要に応じて加速度を用いて、公知の座標変換を行い車体系からその車両外の座標系に変換を行う処理を行う手段を設けることも可能である。

４． 地上での処理２
以上の３−２の曲線線形図再生及びヨー角速度表示処理、３−３のマーキング表示処理、３−４の軌道位置データ−ヨー角速度データ対応処理では、作業者に対して視覚的に表示を行い、作業者の選択支援を得て、対応付けを行っている。この処理の代替処理として、作業者の選択支援なく自動的に処理することもできる。

そのために、データ解析装置１４は、曲線線形テーブル４２に基づきまたは元の軌道管理図に基づき、曲線線形を所定距離毎にデータ化し、データＩＤと対応付けた曲線線形テーブル４３（不図示）を備える。

角速度データであるヨー角速度データを平滑化するフィルタ処理を行い、フィルタ処理されたデータｘ（ｎ）（ｎ：データＩＤ）と、曲線線形テーブル４３のデータｙ（ｍ）（ｍ：データＩＤ）との間で相関関数を計算し、その値が最大となる偏移量Δｎ＝ｍ−ｎを求める。

ここで、Ｎ１〜Ｎ１＋ΔＮは処理区間に対応する。

こうして、ヨー角速度データに対応するデータＩＤが表す暫定的なキロ程と、キロ程との偏移量Δｎを求めて、その偏移量分だけずらすことで、データＩＤとキロ程との対応付けを行うことができるので、その結果をデータ出力テーブル４８に出力する。

５． 地上での処理３
以上の例では、ヨー角速度データを主として用いてキロ程との照合を行ったが、これに限るものではなく、ロール角速度データを主として用いて、または副次的に用いてキロ程との照合を行ってもよい。

ロール角速度データを積分すると、図４Ａ（ｄ）に示すように、それは、曲線線形図と類似する傾向がある。これはカーブで設定されるカントをロール角として検出するからである。

よって、ヨー角速度データの代わりに、ロール角速度データを積分したロール角データに対して、以上の３−１〜３−６、または４の処理を行っても良い。

この場合には、処理区間において、ロール角速度データを積分してロール角を求める。そして、ロール角と曲線線形図とを比較し、対応すると考えられる特徴のある屈曲点である旋回変化点同士の対応付けを行う。

または、フィルタ処理されたロール角のデータと、曲線線形テーブル４３のデータとの間で相関関数を計算し、その値が最大となる偏移量を求める。この偏移量が、ロール角速度データに対応するデータＩＤが暫定的なキロ程と、キロ程との偏移量となるので、データＩＤとキロ程との対応付けを行い、データ出力テーブル４８を出力する。

このように、ロール角速度を用いる場合でも、１回の積分によって、軌道管理図と類似の変化傾向を持たせることができるので、精度良くキロ程と検査値データとの照合を行うことができる。

６． 地上での処理４
または、ヨー角速度データの代わりに、ピッチ角速度データを主として用いて、または副次的に用いてキロ程との照合を行うこともできる。

ピッチ角速度またはそれを積分したピッチ角は、図４Ｂに示すように、それは、勾配線形図と類似する傾向がある。

よって、ヨー角速度データの代わりに、ピッチ角速度データまたはピッチ角速度を積分したピッチ角データに対して、以上の３−１〜３−６、または４の処理を行っても良い。

この場合には、前記曲線線形テーブル４２の代わりに勾配線形テーブル４４を用いて処理区間の勾配線形図を再生する。

この場合の勾配線形図の再生に関しては、ピッチ角速度データを用いる場合には、図４Ｂ（ａ）で示した勾配線形図ではなく、図４Ｂ（ｄ）で示す変形勾配線形図を用いるとよい。この変形勾配線形図は、上向きの勾配に変化するときにはＰＩＶＣをピークとする上向きの三角形を、下向きの勾配に変化するときには、ＰＩＶＣをピークとする下向きの三角形で、勾配を表現したものであり、図４Ｂ（ｂ）に示すピッチ角速度と類似の変化傾向を持つ。

よって、このピッチ角速度と変形勾配線形図とを比較し、対応すると考えられる特徴のある屈曲点である勾配変化点同士の対応付けを行う。

または、ピッチ角データを用いる場合には、処理区間において、ピッチ角速度データを積分してピッチ角を求め、ピッチ角と勾配線形図とを比較し、対応すると考えられる特徴のある屈曲点である勾配変化点同士の対応付けを行う。

または、勾配線形テーブル４４に基づき、または元の軌道管理図に基づき、勾配線形を所定距離毎にデータ化し、データＩＤと対応付けた勾配線形テーブルを備えており、フィルタ処理されたピッチ角速度またはピッチ角のデータと、勾配線形テーブルのデータとの間で相関関数を計算し、その値が最大となる偏移量を求める。この偏移量が、ピッチ角速度データに対応するデータＩＤが暫定的なキロ程と、キロ程との偏移量となるので、データＩＤとキロ程との対応付けを行い、データ出力テーブル４８を出力する。

このように、ピッチ角速度を用いる場合でも、軌道管理図と類似の変化傾向を持たせることができるので、少ない誤差でキロ程付与を行うことができる。

７． 測定基準データについて
測定基準データとしては、前述のように、マーキング部３６または入力部３８から直接手動により入力されるキロ程のデータ、または、停車場、橋、トンネルといった既定物の通過したことを表すデータとする他に、別途のセンサにより自動的に通過したことを検出したことを表すデータとすることもできる。または、他のＡＴＭやデーターデポ（登録商標）（東京計器レールテクノ株式会社製）といった軌道に沿って間隔をあけて配置された地上子の通過を自動的に検知するデータとすることもできる。

または、データ記録装置１２にＧＰＳ受信機を設けて、ＧＰＳ受信機から得られる位置データとすることもできる。この場合、位置データと軌道上のキロ程との対応テーブルを別途設けるとよい。

８． 検査値について
尚、以上の説明例では、検査値データは、角速度及び進行方向の加速度を検出するセンサによって共通に検出されるデータであったが、これに限るものではなく、検査値データは、別のセンサによって検出される別の測定値のデータとすることもできる。

本発明による軌道位置データ付与方法を実施した軌道位置データ付与システムの全体図を示す概略説明図である。 本発明によるデータ記録装置の機能ブロック図である。 本発明によるデータ解析装置の機能ブロック図である。 軌道管理図の曲線線形図と、ヨー角速度、ロール角速度、ロール角との関係を示す図である。 軌道管理図の勾配線形図と、ピッチ角速度、ピッチ角との関係を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は旋回変化点の記号の説明図であり、（ｄ）は勾配変化点の記号の説明図である。 曲線線形テーブルの一例である。 勾配線形テーブルの一例である。 既定物テーブルの一例である。 データ出力テーブルのフィールドを表す。 曲線線形図とヨー角速度のグラフを上下に並べて表示した状態を示す図である。 曲線線形図とヨー角速度のグラフの屈曲点対を選択した状態を示す図である。 対応付けを行った後の曲線線形図とヨー角速度のグラフを上下に並べて表示した状態を示す図である。 進行方向加速度データとその２回積分して得た距離を示すグラフである。 図７と同期したロール角速度及びピッチ角速度をそれぞれ積分したロール角とピッチ角である。

符号の説明

１０ 軌道位置データ付与システム
１２ データ記録装置
１４ データ解析装置
１４０ 処理区間決定処理手段
１４２ 曲線線形図再生処理手段
１４４ 角速度表示処理手段
１４６ マーキング表示処理手段
１４８ 軌道位置データ−角速度データ−検査値データ対応付け処理手段
２０ センサ部

Claims (11)

1. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
   前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってヨー角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
   前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
   前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
   処理区間における角速度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
   を含む検査値データへの軌道位置データ付与システム。
2. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
   前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってロール角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
   前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
   前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
   処理区間における角速度データを積分してロール角を表す角度データを算出する手段と、
   処理区間における角度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
   を含む検査値データへの軌道位置データ付与システム。
3. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与システムであって、
   前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってピッチ角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存するデータ記録装置と、
   前記データ記録装置で記録されたデータを解析するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置は、
   前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する手段と、
   処理区間における角速度データと軌道管理図の勾配線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
   を含む検査値データへの軌道位置データ付与システム。
4. 前記処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段は、
   前記処理区間における軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフとを表示する手段と、
   軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフの中から対応する屈曲点対の選択を促す手段と、
   選択された対応する屈曲点対に基づき、屈曲点対に該当する角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検査値データへの軌道位置データ付与システム。
5. 前記検査値データと同期して、車両上に設置された加速度センサによって車両の進行方向の加速度を表す加速度データを順次取得して前記検査値データ及び角速度データと共に時系列的に保存する手段と、
   前記選択された角速度データの屈曲点対の間において加速度データを２回積分して距離を表す距離データを算出する手段と、
   前記算出された距離データに基づいて、前記屈曲点対の間にある角速度データを前記距離データに基づき軌道位置データと対応付ける手段と、
   をさらに含む請求項４に記載の検査値データへの軌道位置データ付与システム。
6. 前記処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段は、
   前記処理区間における軌道管理図を構成するデータと、角速度データまたは角度データとの相関をとって、軌道管理図と角速度データまたは角度データのグラフとの偏移量を求める手段と、
   該偏移量から角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検査値データへの軌道位置データ付与システム。
7. 前記検査値データと同期して、軌道位置データと関連する測定基準データを取得して前記検査値データ及び角速度データと共に時系列的に保存する手段と、
   処理区間における前記測定基準データと軌道位置データとの対応付けを行う手段と、
   軌道位置データと関連付けられた前記測定基準データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける手段と、
   をさらに含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検査値データへの軌道位置データ付与システム。
8. 前記測定基準データは、車両上に設置された入力手段によって入力された、軌道近傍の既定物の通過を表すデータである請求項７記載の検査値データへの軌道位置データ付与システム。
9. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
   前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってヨー角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
   前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
   処理区間における角速度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
   軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
   を含む検査値データへの軌道位置データ付与方法。
10. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
    前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってロール角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
    前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
    処理区間における角速度データを積分してロール角を表す角度データを算出する工程と、
    処理区間における角度データと軌道管理図の曲線線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
    軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
    を含む検査値データへの軌道位置データ付与方法。
11. 軌道上を走行する車両に設置されたセンサによって時系列的に取得される検査値データに、軌道管理図との対応付けによって求められるキロ程データである軌道位置データを付与する軌道位置データ付与方法であって、
    前記検査値データと同期して、車両上に設置された角速度センサによってピッチ角速度を表す角速度データを順次取得して検査値データと共に時系列的に保存する工程と、
    前記保存した角速度データの中で処理するべき範囲である処理区間を必要に応じて決定する工程と、
    処理区間における角速度データと軌道管理図の勾配線形図とを比較することにより、処理区間における角速度データと軌道管理図の軌道位置データとの対応付けを行う工程と、
    軌道位置データと対応付けられた角速度データに基づき、該角速度データと同期する検査値データを該軌道位置データと対応付ける工程と、
    を含む検査値データへの軌道位置データ付与方法。

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