WO2017104740A1 - 軌道修正要領生成装置、軌道修正要領生成システム、軌道修正要領生成方法及びプログラム - Google Patents

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correction
vehicle
track
unit
simulation
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章央 川内
内田 浩二
浩幸 河野
雪秀 矢延
英介 岡野
耕作 村瀬
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三菱重工業株式会社
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    • G01C7/04Tracing profiles of land surfaces involving a vehicle which moves along the profile to be traced

Definitions

  • the present invention relates to a trajectory correction procedure generation apparatus, a trajectory correction procedure generation system, a trajectory correction procedure generation method, and a program.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-244225 for which it applied to Japan on December 15, 2015, and uses the content here.
  • the ride quality of railway and new transportation systems is an important issue that directly affects passenger satisfaction.
  • the vehicle In order to improve the riding comfort of the vehicle, there is a case where after the execution of the track is completed, the vehicle is actually run to verify the riding comfort, and a section where the riding comfort is poor is corrected.
  • the correction of the section is a modification of the track of the section.
  • an actual value of train oscillation when a train travels on a railway track is compared with a simulation result of train oscillation based on a measured value of track displacement to determine the cause of the oscillation. Estimate and make a maintenance plan to improve train shaking caused by track displacement.
  • the ride quality of the vehicle is influenced not only by the track displacement but also by the running conditions of the vehicle. For this reason, as described above, there is a case where a method is used in which a vehicle is actually traveled to verify ride comfort and a section in which ride comfort is poor is corrected. On the other hand, if the ride quality can be improved without the need to actually drive the vehicle, the burden on the person in charge of the correction can be reduced in that it eliminates the need for a ride comfort verification operation by actual driving of the vehicle. Can be expedited.
  • the present invention provides a trajectory correction procedure generation apparatus, a trajectory correction procedure generation system, a trajectory correction procedure generation method, and a program capable of improving the ride comfort without the need to actually run a vehicle.
  • the trajectory correction procedure generation device includes a measurement data acquisition unit that acquires trajectory measurement data, and a travel simulation that simulates travel of the trajectory by a vehicle in the measurement data and the trajectory.
  • a simulation execution unit that is based on the speed determined according to the position of the vehicle, and a correction point generation unit that generates a correction point that is information indicating the correction content of the track based on the result of the travel simulation.
  • the track correction point generation device further includes a correction point evaluation unit that evaluates the correction point, and the simulation execution unit performs a travel simulation when the vehicle travels on a track that is corrected according to the correction point,
  • the correction point evaluation unit may evaluate the correction point based on a result of a travel simulation when the vehicle travels on a track corrected according to the correction point.
  • the correction point evaluation unit evaluates the correction point by determining whether the riding comfort of the vehicle is good or not based on a result of a travel simulation when the vehicle travels on a track corrected according to the correction point. May be.
  • the correction point evaluation unit is a correction that corrects the magnitude of the shaking of the vehicle indicated by a result of a traveling simulation when the vehicle travels on a track corrected according to the correction point based on an expected amount of a value indicating an error. You may make it determine the quality of the riding comfort of the said vehicle using the amount of rear shaking.
  • the trajectory correction point generation device further includes a correction point output unit that outputs a correction point that is a basis of a simulation result determined to be riding comfort when the correction point evaluation unit determines that riding comfort is good. It may be.
  • the correction point generation unit determines the grinding work amount and the filling work amount based on the cost of the road surface grinding work and the cost of the road surface filling work constituting the track, and determines the determined grinding work amount and the filling work amount. A corresponding correction point may be generated.
  • the correction procedure generation unit weights the variable indicating the grinding work amount of the road surface constituting the track according to the cost of the grinding work, and the variable indicating the filling work amount of the road surface.
  • the grinding work amount and the filling work amount may be determined by performing optimization calculation using an evaluation function including a term weighted according to cost.
  • the trajectory correction procedure generating device includes a measurement data correction unit that corrects a distance measurement value of each section based on a distance measurement value acquired by the measurement data acquisition unit for a section whose distance is known among the sections in the trajectory. Further, the simulation execution unit may calculate the position of the simulation target vehicle in the trajectory based on the distance information corrected by the measurement data correction unit.
  • the measurement data correction unit may correct a measurement value of a distance in a section longer than a distance calculated based on the speed of the vehicle and the natural frequency of the vehicle.
  • the trajectory correction procedure generation system includes a measuring device that performs trajectory measurement and outputs measurement data, and a travel simulation that simulates travel of the trajectory by a vehicle.
  • a simulation execution unit based on the speed determined according to the position of the vehicle on the track, and a correction point generation unit that generates a correction point that is information indicating the correction content of the track based on the result of the travel simulation; .
  • the trajectory correction method generation method obtains trajectory measurement data, and executes a travel simulation that simulates travel of the trajectory by a vehicle according to the measurement data and the position of the vehicle on the trajectory. And generating a correction point that is information indicating the correction contents of the track based on the result of the travel simulation.
  • the program causes a computer to acquire track measurement data, and performs a travel simulation that simulates the travel of the track by the vehicle according to the measurement data and the position of the vehicle on the track.
  • This is a program for generating a correction procedure based on a result of the travel simulation, which is performed based on a predetermined speed and is information indicating the correction content of the track.
  • the ride comfort can be improved without having to actually run the vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of a trajectory correction procedure generation system according to an embodiment.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 includes a measuring device 100 and a trajectory correction procedure generation device 200.
  • the trajectory correction procedure generating apparatus 200 includes a communication unit 210, a display unit 220, an operation input unit 230, a storage unit 280, and a control unit 290.
  • the control unit 290 includes a measurement data correction unit 291, a simulation execution unit 292, a correction necessity determination unit 293, a correction point generation unit 294, and a correction point evaluation unit 295.
  • the correction of the trajectory here refers to the repair of the trajectory.
  • the track correction point generation system 1 evaluates the riding comfort of a vehicle traveling on a track by a travel simulation. When the evaluation result of the riding comfort is below the reference, the track correction procedure generation system 1 generates a correction procedure for improving the riding comfort.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 evaluates the ride comfort of a laterally guided AGT (Automated Guideway Transit) vehicle will be described as an example.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 can be used in various traffic systems in which at least one of the unevenness of the surface contacting the traveling wheel and the unevenness of the guide rail affects the riding comfort of the vehicle.
  • a road surface and an upper surface of a rail can be given.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 may be used to evaluate the riding comfort of a railway vehicle and improve the riding comfort. In this case, the surface with which the traveling wheels are in contact is the upper surface of the rail.
  • the measuring device 100 measures the trajectory and outputs measurement data.
  • the measuring apparatus 100 measures a road surface unevenness amount, a guide rail unevenness amount, a road surface inclination angle, and a guide rail gauge distance.
  • the distance between the guide rails here is a distance between the guide rails arranged on the left and right of the track.
  • the amount of road surface unevenness mainly affects the amount of vertical shaking of the vehicle.
  • the amount of guide rail unevenness, the road surface inclination angle, and the distance between the guide rail gauges mainly affect the magnitude of the vehicle's left-right shaking.
  • the measuring apparatus 100 may measure the vehicle inclination angle in the left-right direction as an index value indicating the road surface inclination angle.
  • the measuring device 100 acquires information indicating the position where the measurement is performed.
  • information indicating a position where measurement is performed is referred to as measurement position information.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of the vehicle and the track viewed from the front of the vehicle.
  • a vehicle 800 shown in FIG. 2 is provided with a first shaft 821 at a lower portion of a vehicle main body 810, and traveling tires 822 are provided at both ends of the first shaft 821.
  • a second shaft 831 is provided at the lower part of the vehicle body 810, and guide wheels 832 are provided at both ends of the second shaft 831.
  • a support column 921 is provided on each of the left and right sides of the road surface 910 of the track 900, and a guide rail 922 is provided on the support column 921.
  • FIG. 2 shows a guide rail gauge distance D11 and a road surface inclination angle A11.
  • the guide rail gauge distance D11 is a distance between the left and right guide rails 922.
  • the road surface inclination angle A11 is an angle formed by a horizontal line L11 and a line L12 parallel to the road surface 910 along the left-right direction of the vehicle.
  • the traveling tire 822 rotates in contact with the road surface 910, thereby causing the vehicle 800 to travel.
  • the road surface 910 is uneven, vertical acceleration occurs in the vehicle 800 traveling on the road surface 910. This vertical acceleration may reduce the riding comfort of the vehicle 800.
  • the direction in which vehicle 800 travels is determined by contact of guide wheel 832 with guide rail 922.
  • the guide rail 922 is uneven, lateral acceleration is generated in the traveling vehicle 800.
  • the ride comfort of the vehicle 800 may decrease due to the acceleration in the left-right direction.
  • the measurement apparatus 100 includes a profile meter (Profile Meter), measures the unevenness of the road surface and the road surface inclination angle, and acquires measurement position information
  • Profile Meter profile meter
  • the method by which the measurement apparatus 100 measures the road surface unevenness amount and the road surface inclination angle and the method for acquiring the measurement position information are not limited to the method using the profilometer.
  • the measuring device 100 includes either a laser displacement meter (LaserplaceDisplacement Sensor), theodolite, or an inclinometer, or a combination thereof, and the unevenness amount and the inclination angle of the road surface can be determined. You may make it measure.
  • the measurement apparatus 100 may include a GNSS (Global Navigation Satellite System) and acquire measurement position information.
  • the measuring apparatus 100 may be provided with a distance measuring device combining a roller and an encoder separately from the profilometer to acquire the measurement position information.
  • the measuring device 100 includes, for example, a laser displacement meter, and measures the unevenness of the guide rail and the guide rail gauge distance.
  • the trajectory correction procedure generation device 200 generates a trajectory correction procedure based on the trajectory measurement data obtained by the measurement device 100.
  • the trajectory correction procedure here is information indicating the correction contents of the trajectory.
  • the correction procedure is information indicating a method and a correction amount for correcting one or both of the unevenness of the road surface of the track and the unevenness of the guide rail in order to improve the riding comfort of the vehicle.
  • the trajectory correction procedure generating apparatus 200 includes, for example, a computer.
  • the communication unit 210 communicates with other devices.
  • the communication unit 210 corresponds to an example of a measurement data acquisition unit, and receives measurement data obtained by the measurement apparatus 100 measuring a trajectory. With this reception, the communication unit 210 acquires measurement data.
  • the display unit 220 has a display screen such as a liquid crystal panel, for example, and displays various images.
  • the display unit 220 corresponds to an example of a correction point output unit, and displays a correction point generated by the trajectory correction point generation device 200.
  • the method by which the trajectory correction point generation device 200 outputs the correction point is not limited to the method in which the display unit 220 displays the correction point.
  • the communication unit 210 may transmit the correction procedure to another device.
  • the operation input unit 230 includes operation devices such as a keyboard and a mouse, for example, and receives user operations.
  • storage part 280 is comprised using the memory
  • the control unit 290 executes various functions by controlling each unit of the trajectory correction procedure generating apparatus 200.
  • the control unit 290 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit) provided in the trajectory correction procedure generation device 200 reading and executing a program from the storage unit 280.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the measurement data correction unit 291 corrects the measured value of the distance between the sections in the trajectory. Specifically, the measurement data correction unit 291 determines the distance measurement value of each section based on the comparison between the distance measurement value acquired by the communication unit 210 and the known distance for the section of the track whose distance is known. Correct. In particular, the measurement data correction unit 291 corrects the measured value of the distance in the section longer than the distance calculated based on the vehicle speed and the natural frequency of the vehicle.
  • the measurement data correction unit 291 performs correction for a long section as described later, but omits correction for a short section. Thereby, the load of the measurement data correction unit 291 can be reduced.
  • the simulation execution unit 292 performs a traveling simulation that simulates the traveling of the track by the vehicle based on the measurement data obtained by the measuring device 100 and a speed that is predetermined according to the position of the vehicle on the track. In particular, the simulation execution unit 292 performs a travel simulation when the vehicle travels on a track that has been corrected according to the correction procedure. When performing the simulation, the simulation execution unit 292 calculates the position of the simulation target vehicle in the track based on the distance information corrected by the measurement data correction unit 291.
  • the correction necessity determination unit 293 determines whether or not the trajectory needs to be corrected. Specifically, the correction necessity determination unit 293 determines the maximum value of the acceleration magnitude in the vertical direction of the vehicle and the maximum value of the acceleration magnitude in the left-right direction of the vehicle from the simulation result by the simulation execution unit 292. To detect. Then, the necessity determination unit 293 compares the maximum value of the vertical acceleration magnitude of the vehicle and the maximum value of the horizontal acceleration magnitude of the vehicle with the threshold values. If any one of the maximum value of the vertical acceleration of the vehicle and the maximum value of the horizontal acceleration of the vehicle is equal to or greater than the threshold value, the correction necessity determination unit 293 It is determined that correction is necessary.
  • the correction necessity determination unit 293 corrects the track. Is determined to be unnecessary.
  • the correction necessity determination unit 293 considers errors that may be included in the simulation result when determining whether or not the trajectory needs to be corrected. Specifically, the correction necessity determination unit 293 multiplies the acceleration obtained by the simulation by an error consideration coefficient described later.
  • the correction procedure generation unit 294 generates information indicating the correction procedure of the track based on the result of the traveling simulation.
  • the correction procedure generation unit 294 performs optimization calculation using an evaluation function related to the grinding work amount of the road surface constituting the track and the filling work amount of the road surface, and determines the grinding work amount and the filling work amount.
  • an evaluation function here, a variable indicating the grinding work amount of the road surface was weighted according to the cost of the grinding work, and a variable indicating the filling work amount of the road surface was weighted according to the cost of the filling work.
  • An evaluation function including a term can be used.
  • generation part 294 produces
  • the correction cost can be reduced by the optimization calculation using the evaluation function.
  • the correction cost here is a cost for correcting the trajectory.
  • the correction cost may be an expense required for correcting the trajectory. For example, when the cost per unit area is higher in the filling work than in the grinding work, the weighting coefficient of the filling work is set to a relatively large value, and the weighting coefficient of the grinding work is set to a relatively small value. This makes it easier to select the grinding operation than the filling operation.
  • the correction cost can be reduced in that a grinding operation with a low cost is easily selected.
  • the correction point evaluation unit 295 evaluates the correction point generated by the correction point generation unit 294. In particular, the correction point evaluation unit 295 performs correction to add the expected amount of error included in the magnitude of the vehicle shake indicated by the result of the running simulation when the vehicle travels on the track corrected according to the correction point. Whether the ride quality is good or bad is determined using the corrected amount of shaking. Specifically, the correction point evaluation unit 295 multiplies the acceleration obtained by the simulation by an error consideration coefficient as in the case of the correction necessity determination unit 293.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a schematic structure of the profilometer.
  • FIG. 3 shows an example of a schematic outer shape of the profilometer as viewed from the side.
  • the profilometer 110 includes a support leg portion 111, a chassis portion 113, a handle portion 114, a measurement leg portion 115, and a measurement portion 117.
  • the support leg 111 includes a support tire 112.
  • the measurement leg 115 includes a measurement tire 116.
  • the profilometer 110 measures the unevenness of the road surface 910 by being pulled by a measurement operator on the road surface 910 of the track.
  • the measurement operator here is a person who measures the trajectory.
  • the support legs 111 are provided on the front and rear sides of the chassis 113, respectively, and support the chassis 113 approximately horizontally. Further, when the measurement operator pulls the profile meter 110, the support tire 112 of the support leg 111 rotates to move the profile meter 110 along the road surface 910.
  • the side where the handle portion 114 is provided is referred to as the front of the chassis portion 113, and the side where the handle portion 114 is not provided is referred to as the rear of the chassis portion 113.
  • the profile meter 110 moves to the side where the handle portion 114 is provided in the longitudinal direction of the chassis portion 113.
  • the chassis 113 is supported by the support legs 111 and forms a substantially horizontal reference plane.
  • the handle portion 114 is used by the measurement operator to pull the profile meter 110.
  • the profilometer 110 has a road surface 910 with the side on which the handle portion 114 is provided in the longitudinal direction of the chassis portion 113 as the front. Move along.
  • the measurement leg 115 is supported by the chassis 113 so as to be vertically movable, and moves up and down according to the distance between the reference plane formed by the chassis 113 and the road surface 910. Specifically, when the measurement operator pulls the profile meter 110, the measurement tire 116 rotates while contacting the road surface 910. Since the measurement tire 116 is in contact with the road surface 910, the measurement leg 115 is pushed by the road surface 910 and moves upward where the distance between the reference surface and the road surface 910 is short. In the example of FIG. 3, the convex portion of the road surface 910 corresponds to a place where the distance between the reference surface and the road surface 910 is short.
  • the measurement leg 115 moves downward with its own weight.
  • the concave portion of the road surface 910 corresponds to a place where the distance between the reference surface and the road surface 910 is long.
  • the measurement unit 117 measures and records the unevenness of the road surface 910. Specifically, the measurement unit 117 measures the vertical movement of the measurement leg 115 to measure the unevenness of the road surface 910 using the reference plane as a reference. The measuring unit 117 measures and records the travel distance of the profile meter 110 based on the number of rotations of the measurement tire 116. The measurement unit 117 transmits the measurement result to the communication unit 210. For example, every time the measurement unit 117 detects that the profile meter 110 has moved by a predetermined sampling distance interval, the measurement unit 117 associates the measurement value of the unevenness of the road surface with the measurement value of the travel distance of the profile meter 110 to communicate with the communication unit 210. Send to. The measurement unit 117 may transmit a measurement value for each measurement. Alternatively, the measurement unit 117 may collectively transmit a plurality of measurement values, for example, collectively transmit all measurement values to the communication unit 210 after the measurement of all the sections of the trajectory.
  • the position of the profile meter 110 in the track can be detected.
  • the control unit 290 of the trajectory correction procedure generating apparatus 200 compares the travel distance of the profile meter 110 with the distance from the measurement start position on the trajectory in the design data, thereby determining the position of the profilometer 110 in the trajectory. To detect.
  • the distance from the measurement start position on the track may be about a kilometer.
  • the control part 290 can grasp
  • the travel distance measured by the measurement unit 117 may include a difference from the travel distance on the design data.
  • the distance on the orbit is usually calculated on a plane. That is, in the design data, the distance on the track is usually calculated on the assumption that the track surface 910 of the track is a plane.
  • the distance on the orbit here may be about a kilometer.
  • the measuring unit 117 measures the travel distance along the road surface with unevenness. For this reason, the travel distance measured by the measurement unit 117 tends to be longer than when the travel distance of the profile meter 110 is calculated on the design data.
  • a difference between the travel distance measured by the measurement unit 117 and the travel distance on the design data may occur due to an error included in the travel distance measured by the measurement unit 117.
  • factors that cause an error in the travel distance measured by the measurement unit 117 the resolution of the encoder that converts the rotation speed of the measurement tire 116 into a distance, the change in the circumference due to wear of the measurement tire 116, and the measurement The slip of the tire 116 for a vehicle is mentioned.
  • the correction procedure generation unit 294 may not be able to generate a correct correction procedure.
  • the correction point generation unit 294 generates a correction point that instructs correction of a position different from the position to be actually corrected. Therefore, the measurement data correction unit 291 corrects the measured value of the travel distance of the profile meter 110. Specifically, when the measuring unit 117 of the profilometer 110 reaches a place where the position can be specified, the information on the specified position is communicated in addition to the measured value of the road surface unevenness and the measured value of the travel distance of the profile meter 110. To the unit 210.
  • a place where the measurement operator knows the position such as a place with a milestone (milestone)
  • the position information is input to the measurement unit 117 and transmitted to the trajectory correction point generation device 200.
  • the measurement unit 117 may automatically acquire position information and transmit it to the trajectory correction procedure generation device 200.
  • the measurement data correction unit 291 calculates a correction coefficient based on the measured value of the travel distance acquired by the communication unit 210 and information on the specified position. Specifically, the measurement data correction unit 291 sets the position of the profilometer 110 at the time of the previous correction as the starting point of the travel route. In the case of the first correction, the measurement data correction unit 291 sets the position where the measurement unit 117 starts measuring the travel distance as the start point of the travel route.
  • the measurement data correction unit 291 calculates a travel distance from the start point on the design data to the specified position.
  • the measurement data correction unit 291 calculates a correction coefficient by dividing the travel distance on the design data by the measured value of the travel distance.
  • the measurement data correction unit 291 multiplies each travel distance measurement value measured after the previous correction by a correction coefficient. In the case of the first correction, the measurement data correction unit 291 multiplies all travel distance measurement values by a correction coefficient.
  • the measurement data correction unit 291 When places where the position can be specified are close to each other, the measurement data correction unit 291 omits correction for a section sandwiched between two places where the position can be specified. Thereby, the load of the measurement data correction unit 291 can be reduced.
  • the measurement data correction unit 291 calculates the reference length by dividing the vehicle speed by the natural frequency of the vehicle.
  • the unit of the vehicle speed in this case is, for example, meters / second.
  • the unit of the reference length is meters, for example.
  • the measurement data correction unit 291 has a calibration function of the measurement device 100. For example, the measurement data correction unit 291 acquires a calibration coefficient based on a difference between a measured value and a correct value when the measuring apparatus 100 measures a measurement target whose correct value is known. For example, an error included in a measurement value of the measurement apparatus 100 is detected in advance based on an error between the inclination angle measured by the measurement apparatus 100 and the actual inclination angle at a place where the inclination angle is known.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 receives a user operation for setting a measurement direction.
  • a user operation for setting a measurement direction.
  • the vehicle runs only in one direction on each line.
  • the speed pattern of the vehicle is only one pattern, but the track may be measured from the reverse for the convenience of construction. Therefore, when the operation input unit 230 receives a user operation indicating that the measurement direction and the traveling direction of the vehicle are opposite, the control unit 290 rearranges the data in the reverse direction to match the traveling direction of the vehicle.
  • the simulation execution unit 292 of the control unit 290 rearranges the data in the reverse direction to match the traveling direction of the vehicle.
  • the measurement device 100 may display the measurement value in real time.
  • the trajectory correction procedure generation device 200 may be configured as a device that is carried to the site of trajectory measurement, and the display unit 220 may display the measurement values in real time. The measurement operator can confirm whether or not the measurement is properly performed by confirming the measurement value while performing the measurement operation.
  • the correction point evaluation unit 295 may have a function of comparing data before road surface correction with data after road surface correction. For example, the correction point evaluation unit 295 may generate data for comparing the uncorrected acceleration with the corrected acceleration. The correction point evaluation unit 295 can use the acceleration indicated in the simulation result for both the acceleration before correction and the acceleration after correction.
  • the person in charge of correction can confirm the degree of improvement in riding comfort by correction with reference to this data.
  • the trajectory correction procedure generating device 200 is configured as a device that can be carried to the site of trajectory measurement, the person in charge of the correction confirms on the spot how much the riding comfort has been improved as a result of the correction. can do.
  • the operation input unit 230 receives a user operation for setting the vehicle specifications and the vehicle speed.
  • vehicle specifications include a spring constant and a vehicle body length.
  • a setting of the vehicle speed for example, the relationship between the kilometer and the speed, such as a speed for every kilometer, is set.
  • the storage unit 280 stores the set data, and the simulation execution unit 292 performs a simulation based on this data.
  • control unit 290 calculates the amount of deviation.
  • the amount of deviation here is the difference from the reference value.
  • the amount of deviation calculated by the control unit 290 there can be listed each amount of road level deviation, level deviation, flatness deviation, guide rail deviation, and gauge deviation.
  • the correction point evaluation unit 295 of the control unit 290 calculates these deviation amounts.
  • the control unit 290 calculates these deviation amounts from the trajectory measurement data obtained by the measurement apparatus 100. These deviation amounts are used as data for track management, for example.
  • the data measured last time can be continuously measured as the initial value.
  • the measurement of the trajectory is, for example, measurement of the unevenness of the trajectory.
  • the trajectory correction procedure generating device 200 by configuring the trajectory correction procedure generating device 200 so as to be portable to the site of trajectory measurement, all processes can be performed within the trajectory correction procedure generating device 200, and the correction is evaluated at the construction site. Can do. Even when measurement is interrupted, there is no need to return to the starting point.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing procedure in which the trajectory correction procedure generation apparatus 200 generates a correction procedure.
  • the communication unit 210 acquires trajectory measurement data (step S101). Specifically, the measuring device 100 measures the trajectory, generates road surface unevenness amount (displacement), guide rail unevenness amount (displacement), and measurement data indicating the measurement position, and outputs the measurement data to the trajectory correction point generation device 200. Send.
  • the measured value of the unevenness of the road surface here may be a measured value of displacement due to the unevenness of the road surface.
  • the measured value of the unevenness of the guide rail may be a measured value of displacement due to the unevenness of the guide rail.
  • the communication unit 210 receives measurement data transmitted by the measurement device 100.
  • the simulation execution unit 292 performs a vehicle running simulation based on the measurement data obtained in step S101 (step S102). Specifically, the simulation execution unit 292 includes the measurement data obtained in step S101, predetermined vehicle specifications, and vehicle speed data in which the position of the vehicle and the vehicle speed at the position are associated with each other. Based on the above, the behavior of the vehicle when traveling on the track is calculated. The simulation execution unit 292 outputs a simulation result indicating the magnitude of the vertical acceleration of the vehicle and the magnitude of the horizontal acceleration of the vehicle.
  • the vehicle specifications here are parameters indicating the characteristics of the vehicle.
  • the value of the vehicle specification is predetermined based on, for example, vehicle design data.
  • vehicle specifications include, but are not limited to, the weight of the vehicle, the spring constant of a suspension provided in the vehicle, and the natural frequency of the vehicle.
  • a simulation method used by the simulation execution unit 292 a known method such as a method using an equation of motion as a model can be used.
  • the correction necessity determination unit 293 determines whether or not the trajectory needs to be corrected based on the simulation result (step S103). Specifically, when at least one of the vertical acceleration maximum value is equal to or greater than the vertical acceleration threshold value or the horizontal acceleration maximum value is equal to or greater than the horizontal acceleration threshold value, the correction necessity determination unit 293 includes: It is determined that the trajectory needs to be corrected.
  • both the vertical acceleration threshold and the horizontal acceleration threshold are positive constants determined in advance in accordance with the degree of required riding comfort.
  • the correction necessity determination unit 293 considers errors that may be included in the simulation result when determining whether or not the trajectory needs to be corrected. Specifically, the correction necessity determination unit 293 multiplies the acceleration obtained by the simulation by an error consideration coefficient.
  • the error consideration coefficient here is a coefficient indicating the magnitude of the error considered to be included in the simulation result.
  • the error consideration coefficient is set based on, for example, a difference between a simulation result and a measured acceleration value in a past trajectory correction example.
  • the correction necessity determination unit 293 sets 1.05 as the maximum acceleration value obtained in the simulation in step S103. Multiply. That is, the correction necessity determination unit 293 adds 5% to the maximum acceleration value in the vertical direction. Then, the correction necessity determination unit 293 compares the vertical acceleration maximum value obtained as a result of multiplication with the vertical acceleration threshold value. Similarly, when the error consideration coefficient for the acceleration in the left-right direction is set to 10 percent (%), the correction necessity determination unit 293 sets 1.1 to the maximum acceleration value in the left-right direction obtained by the simulation in step S103. Multiply That is, the correction necessity determination unit 293 adds 10 percent to the maximum acceleration value in the left-right direction). Then, the correction necessity determination unit 293 compares the maximum lateral acceleration value obtained as a result of multiplication with the lateral acceleration threshold value.
  • information on the error between the actual measurement value and the simulation result in the past case is stored in a database.
  • (1) standard deviation of the error between the design value of the unevenness of the road surface and the actual measurement value, (2) the traveling speed of the vehicle in the test traveling, and (3) the test traveling And the acceleration error of the vehicle in the simulation is stored in the database.
  • the correction necessity determination unit 293 determines, for each section of the current track, the standard deviation of the error between the design value of the road surface unevenness amount and the actual measurement value (above (1)) and the running speed of the vehicle in the test running (above (2)) is acquired.
  • the correction necessity determination unit 293 searches the database using the obtained data as a search key. In this search, the correction necessity determination unit 293 determines the standard deviation (the above (1)) of the error between the design value of the unevenness amount of the road surface and the actual measurement value among the data for each section of the track stored in the database, and Then, the same data as the value indicated by the search key is selected for the traveling speed of the vehicle in the test traveling (above (2)).
  • the correction necessity determination unit 293 selects any one of the standard deviation of the error between the design value and the actual measurement value of the road surface unevenness amount (above (1)) and the traveling speed of the vehicle in the test running (above (2)). As for the value, all data whose difference from the value indicated by the search key is equal to or less than a predetermined threshold value are selected.
  • the correction necessity determination unit 293 acquires the vehicle acceleration error (the above (3)) between the test travel and the simulation indicated by the selected data.
  • the correction necessity determination unit 293 employs the maximum one of the vehicle acceleration errors (the above (3)) in the obtained test travel and simulation as the error consideration coefficient.
  • the storage unit 280 stores the acceleration actual measurement value in the test driving and the acceleration calculation value in the simulation instead of the error in the vehicle acceleration (the above (3)) between the test driving and the simulation. Also good.
  • the correction necessity determination unit 293 determines an error in the acceleration of the vehicle between the test travel and the simulation (described above) from the actually measured acceleration value during the test travel stored in the storage unit 280 and the calculated acceleration value during the simulation. (3)) is calculated.
  • the correction necessity determination unit 293 may use the standard deviation of the distance from the reference position measured by the profilometer to the road surface as the unevenness amount of the road surface. Regarding the left-right swing of the vehicle, the correction necessity determination unit 293, for example, calculates the standard deviation of the error between the design value of the guide rail gauge distance and the actual measurement value, and the design value and actual measurement value of the road surface inclination angle. Either one or both of the standard deviations of error are used. The correction necessity determination unit 293 may determine whether or not the trajectory needs to be corrected using an effective acceleration value instead of the maximum acceleration value.
  • step S103 If it is determined in step S103 that correction is not necessary (step S103: NO), the control unit 290 ends the process of FIG. On the other hand, if it is determined in step S103 that correction is necessary (step S103: YES), the correction point generation unit 294 generates a correction point (step S111). The correction point generation unit 294 determines the correction content by performing optimization calculation based on the constraint condition and the evaluation function.
  • the correction point generation unit 294 calculates a corrected acceleration effective value based on the vertical acceleration waveform and the horizontal acceleration waveform of the vehicle body.
  • the corrected acceleration effective value here is a value obtained by correcting the acceleration in consideration of the influence on the riding comfort.
  • the corrected acceleration effective value can be calculated based on, for example, JIS 7760, but is not limited thereto. In JIS7760, the corrected acceleration effective value is calculated by multiplying the coefficient according to the degree of the influence on the riding comfort for each acceleration frequency.
  • the correction point generation unit 294 selects a section having a poor ride comfort based on the obtained corrected acceleration effective value.
  • the correction point generation unit 294 performs the determination based on the riding comfort considering the vehicle speed. Specifically, even in a section where the ride comfort becomes worse if the vehicle travels at a high speed, if the vehicle travels only at a low speed in the section, the correction point generation unit 294 may determine that the correction is unnecessary.
  • Examples of constraint conditions used by the correction point generation unit 294 for optimization calculation include the maximum amount of road surface correction, the maximum adjustment amount of the guide rail, and the correction section unit.
  • the maximum amount of road surface correction for example, information indicating the maximum value of the grinding amount or the maximum value of the filling amount at the position can be used in association with the position on the track. This information indicates, for example, that a position in the track is specified and grinding at that position is 3 millimeters (mm) or less.
  • the maximum amount of guide rail correction for example, information indicating the maximum value of the guide rail adjustment amount at that position can be used in association with the position on the track. This information indicates, for example, that the position on the track is designated and the guide rail adjustment amount at that position is 5 millimeters or less.
  • the correction section unit for example, information indicating the minimum value of the pitch at which the road surface can be ground can be used.
  • the pitch of the road surface here is the section length of the road surface. This information indicates, for example, a minimum pitch that can grind the road surface is 250 millimeters.
  • correction point generation unit 294 performs optimization calculation that minimizes the value of the evaluation function (objective function) represented by the equation (1), for example.
  • ⁇ 1, ⁇ 1, and ⁇ 1 are weighting factors, respectively.
  • the values of ⁇ 1, ⁇ 1, and ⁇ 1 are all predetermined as positive constant values.
  • the grinding volume is a volume for grinding the road surface for correction.
  • the filling volume is a volume for filling the road surface for correction.
  • the acceleration excess amount indicates the excess amount from the reference value of the vertical acceleration expected after the trajectory correction is performed.
  • the correction point generation unit 294 calculates the excess acceleration amount based on the equation (2).
  • the vertical acceleration is the acceleration of the vehicle in the vertical direction.
  • the reference value is a predetermined positive constant.
  • the correction point generation unit 294 calculates the acceleration excess amount to zero.
  • the size here means an absolute value.
  • the correction point generation unit 294 calculates the excess acceleration amount to a value obtained by subtracting the reference value from the magnitude of the vertical acceleration.
  • the grinding volume obtained as a result of the optimization calculation is reduced.
  • the grinding cost is larger than the filling cost, the grinding amount can be reduced and the correction cost can be reduced by increasing the value of the weighting coefficient ⁇ 1.
  • the cost of grinding here may be the cost per unit area when grinding.
  • the cost of filling may be a cost per unit area when filling.
  • the filling cost is higher than the grinding cost, by increasing the value of the weighting coefficient ⁇ 1, it is possible to reduce the filling amount and reduce the correction cost.
  • the values of ⁇ 1 and ⁇ 1 are determined by the person in charge of making the correction plan based on the cost and period of the correction work. In general, the filling cost is larger than the grinding cost. Therefore, it can be considered that ⁇ 1 ⁇ 1.
  • the degree of tolerance for the excess acceleration amount becomes relatively large.
  • the correction amount filling amount and grinding amount
  • the correction amount it is possible to improve the riding comfort by bringing the excess acceleration amount close to zero.
  • the evaluation function used by the correction point generation unit 294 is not limited to the function shown in Expression (1).
  • the correction point generation unit 294 may perform optimization calculation that minimizes the value of the evaluation function shown in Expression (3).
  • ⁇ 2, ⁇ 2, and ⁇ 2 are weighting factors, respectively.
  • the values of ⁇ 2, ⁇ 2, and ⁇ 2 are all predetermined as positive constant values.
  • the grinding section length is the length of the section where the road surface is ground for correction.
  • the filling section length is a section length for filling a road surface for correction.
  • the grinding volume obtained as a result of the optimization calculation is reduced.
  • the grinding cost is larger than the filling cost, the grinding amount can be reduced and the correction cost can be reduced by increasing the value of the weighting coefficient ⁇ 2.
  • the filling cost is higher than the grinding cost, by increasing the value of the weighting coefficient ⁇ 2, it is possible to reduce the filling amount and reduce the correction cost.
  • the values of ⁇ 2 and ⁇ 2 are determined by the person in charge of making the correction plan based on the cost and period of the correction work. In general, the filling cost is larger than the grinding cost. Therefore, it is conceivable that ⁇ 2 ⁇ 2.
  • the allowable degree of excess acceleration becomes relatively large.
  • the correction amount can be reduced and the correction cost can be reduced by reducing the value of the weighting coefficient ⁇ 2.
  • generation part 294 perform the optimization calculation which minimizes the value of the evaluation function shown by Formula (4).
  • ⁇ 3 is a weighting coefficient.
  • the value of ⁇ 3 is determined in advance as a positive constant value.
  • the allowable degree of the acceleration excess amount becomes relatively large.
  • the correction amount can be reduced and the correction cost can be reduced by reducing the value of the weighting coefficient ⁇ 3.
  • the excess acceleration amount can be brought close to 0 and the riding comfort can be improved.
  • the correction point generation unit 294 generates a guide rail correction point using an optimization function whose parameters are the length of the section to be corrected and the amount by which the guide rail is moved back and forth.
  • the guide rail 922 (FIG. 2) is fixed to the support column 921 with a screw, and the guide rail can be moved back and forth by adjusting the screw.
  • the term “front” here refers to the direction in which the distance between the guide rails is shortened, that is, the direction from the support column 921 toward the center side of the track 900.
  • the rear here refers to a direction in which the distance between the guide rails is increased, that is, a direction from the support column 921 toward the outer side of the track 900.
  • the section length to be corrected may be indicated by a distance, or may be indicated by the number of struts provided with screws to be adjusted. When the section length to be corrected is indicated by a distance, the unit of the distance may be a meter.
  • the correction point generation unit 294 may generate a road surface correction point based on the road surface unevenness data.
  • the simulation execution unit 292 performs a simulation based on road surface unevenness amount data and vehicle speed data for each position on the track, and calculates the magnitude of vertical shaking.
  • the correction point generation unit 294 generates a road surface correction point based on the obtained magnitude of the vertical swing.
  • the correction point generation unit 294 may generate a guide rail correction point based on the guide rail unevenness data.
  • the simulation execution unit 292 performs a simulation based on the unevenness data of the guide rail, and calculates the magnitude of the left-right swing.
  • the correction point generation unit 294 generates a correction point for the guide rail based on the obtained horizontal swing magnitude.
  • the correction point generation unit 294 may generate a correction point for all sections of the trajectory. Or you may make it the correction point production
  • the section determined to have poor riding comfort may be a section in which the magnitude of acceleration is determined to be greater than or equal to the reference.
  • the correction point generation unit 294 generates a correction point for all the sections of the track, so that, for example, the correction is performed to perform grinding work for the surrounding sections instead of filling the sections determined to have poor riding comfort. There is a possibility that a procedure can be generated. There is a possibility that the correction cost can be reduced by performing the grinding work for the surrounding sections instead of the filling work for the sections determined to have poor riding comfort.
  • step S111 the control unit 290 calculates the unevenness amount of the trajectory when the correction is performed according to the correction procedure obtained in step S111 (step S112).
  • the simulation execution unit 292 of the control unit 290 may perform the process of step S112.
  • step S112 the simulation execution unit 292 performs a running simulation using the calculation result obtained in step S112 (step S113).
  • the correction point evaluation unit 295 determines whether or not the result of the travel simulation in step S113 satisfies the riding comfort condition (step S114). In the determination, the correction point evaluation unit 295 considers the error consideration coefficient as described above. When it is determined that the condition is not satisfied (step S114: NO), the correction point evaluation unit 295 performs a setting change for increasing the correction amount (step S121). For example, the correction point evaluation unit 295 increases the amount of correction by changing the coefficient value of the evaluation function used by the correction point generation unit 294, such as increasing the value of the weighting coefficient ⁇ 1 of Expression (1). After step S121, control unit 290 returns to step S111.
  • step S114 determines that the condition is satisfied in step S114 (step S114: YES)
  • step S114: YES the display unit 220 displays the correction point obtained in step S111 (step S131).
  • step S131 the control unit 290 returns to step S101. This is for evaluating the unevenness amount of the track after the track is actually corrected based on the correction procedure displayed by the display unit 220.
  • the trajectory correction referred to here is a trajectory repair.
  • the communication unit 210 acquires trajectory measurement data.
  • the simulation execution unit 292 performs a travel simulation that simulates the travel of the track by the vehicle based on the measurement data and the speed determined according to the position of the vehicle on the track.
  • generation part 294 produces
  • the simulation execution unit 292 performs the traveling simulation based on the speed determined according to the position of the vehicle, so that the ride comfort can be improved without having to actually run the vehicle.
  • the riding comfort of the vehicle is influenced not only by the unevenness of the road surface but also by the speed of the vehicle and the characteristics of the vehicle (vehicle specifications such as the natural frequency and the spring constant). For this reason, there is a case where a method is used in which the vehicle is actually traveled to evaluate the riding comfort and determine the correction part and the correction method of the track. As described above, the characteristics of the vehicle are indicated by vehicle specifications.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 can improve the ride comfort without having to run the vehicle as described above. Thereby, in the track correction point generation system 1, the burden on the person in charge of correction can be reduced in that the ride comfort verification work by actual running of the vehicle becomes unnecessary, and the correction start can be accelerated.
  • the trajectory correction procedure generation system 1 by correcting the track in accordance with the correction procedure indicated by the track correction procedure generation system 1, it is possible to make the ride more comfortable than the standard used by the track correction procedure generation system 1. Specifically, the acceleration at the time of traveling of the vehicle can be set to a reference acceleration or lower. In addition, since the trajectory correction procedure generation system 1 generates the correction procedure based on the speed of the vehicle, it is possible to suppress useless correction to a section in which the vehicle travels at a low speed and acceleration does not increase. Thus, according to the trajectory correction procedure generation system 1, the correction can be performed efficiently.
  • the simulation execution unit 292 performs a travel simulation when the vehicle travels on a track that has been corrected according to the correction procedure.
  • the correction point evaluation unit 295 calculates the expected amount of the error included in the magnitude of the shake indicated by the result of the running simulation when the vehicle travels on the track corrected according to the correction point. Whether or not the ride quality is good is determined using the post-correction shake amount after performing the correction to add. In this way, the correction point evaluation unit 295 evaluates the ride comfort in consideration of the magnitude of the error included in the simulation result, so that the correction based on the correction points does not improve the ride comfort and needs to be corrected again. The possibility of becoming can be reduced.
  • the correction procedure generation unit 294 adds the weighting according to the grinding work cost to the variable indicating the grinding work amount of the road surface constituting the track and the filling work cost in the variable indicating the road filling work amount.
  • An optimization calculation using an evaluation function including the corresponding weighted terms is performed to determine the grinding work amount and the filling work amount.
  • the correction point generation unit 294 generates a correction point according to the determined grinding work amount and filling work amount.
  • the correction procedure generation unit 294 can reduce the cost of the correction work by performing the optimization calculation using the evaluation function in which the variable indicating the work is weighted according to the cost of the work.
  • the measurement data correction unit 291 corrects the distance measurement value of each section based on the distance measurement value acquired by the communication unit 210 for a section whose distance is known among the sections in the trajectory.
  • the simulation execution unit 292 calculates the position of the simulation target vehicle in the trajectory based on the distance information corrected by the measurement data correction unit 291. In this way, the measurement data correction unit 291 corrects the distance measurement value, so that the simulation execution unit 292 can perform a traveling simulation with higher accuracy.
  • the measurement data correction unit 291 corrects the measured value of the distance in the section longer than the distance calculated based on the vehicle speed and the natural frequency of the vehicle. In this way, by limiting the targets on which the measurement data correction unit 291 performs distance correction, the load on the measurement data correction unit 291 can be reduced.
  • a program for realizing all or part of the functions of the control unit 290 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed, thereby executing processing of each unit. May be performed.
  • the “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system.
  • the program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
  • An embodiment of the present invention includes a measurement data acquisition unit that acquires measurement data of a track, a traveling simulation that simulates the traveling of the track by a vehicle, and a speed that is determined according to the measurement data and the position of the vehicle on the track. It is related with the track

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Abstract

軌道修正要領生成装置が、軌道の計測データを取得する計測データ取得部と、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、を備える。

Description

軌道修正要領生成装置、軌道修正要領生成システム、軌道修正要領生成方法及びプログラム
 本発明は、軌道修正要領生成装置、軌道修正要領生成システム、軌道修正要領生成方法及びプログラムに関する。
 本願は、2015年12月15日に、日本国に出願された特願2015-244225号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 鉄道や新交通システムの車両の乗り心地は、乗客の満足に直結する重要な課題である。
 車両の乗り心地向上を図るため、軌道施行完了後に実際に車両を走行させて乗り心地を検証し、乗り心地が悪い区間を修正する作業が行われる場合がある。ここでいう区間の修正とは、その区間の軌道の改修である。
 例えば、特許文献1に記載の軌道整備計画方法では、列車が鉄道軌道を走行する際の列車動揺の実測値と軌道変位の測定値に基づく列車動揺のシミュレーション結果とを比較して動揺の原因を推定し、軌道変位に起因する列車動揺を改善する整備計画を立てる。
日本国特開2015-40417号公報
 車両の乗り心地は、軌道変位のみならず車両の走行条件にも影響される。このため、上記のように実際に車両を走行させて乗り心地を検証し、乗り心地が悪い区間を修正する方法が用いられる場合がある。
 一方、車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができれば、車両の実走による乗り心地検証作業が不要になる点で修正担当者の負担を軽減させることができ、また、修正着手を早めることができる。
 本発明は、車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができる軌道修正要領生成装置、軌道修正要領生成システム、軌道修正要領生成方法及びプログラムを提供する。
 本発明の第1の態様によれば、軌道修正要領生成装置は、軌道の計測データを取得する計測データ取得部と、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、を備える。
 前記軌道修正要領生成装置は、前記修正要領を評価する修正要領評価部をさらに備え、前記シミュレーション実行部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションを行い、前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果に基づいて、前記修正要領を評価するようにしてもよい。
 前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果に基づいて前記車両の乗り心地の良否を判定することで前記修正要領を評価するようにしてもよい。
 前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果が示す前記車両の動揺の大きさを誤差を示す値の見込み量に基づいて補正した補正後動揺量を用いて、前記車両の乗り心地の良否を判定するようにしてもよい。
 前記軌道修正要領生成装置は、前記修正要領評価部が乗り心地良と判定した場合に、乗り心地良と判定されたシミュレーション結果の基となった修正要領を出力する修正要領出力部をさらに備えるようにしてもよい。
 前記修正要領生成部は、前記軌道を構成する路面の研削作業のコスト及び前記路面の埋め作業のコストに基づいて研削作業量及び埋め作業量を決定し、決定した研削作業量及び埋め作業量に応じた修正要領を生成するようにしてもよい。
 前記修正要領生成部は、前記軌道を構成する路面の研削作業量を示す変数に前記研削作業のコストに応じた重み付けを行った項と、前記路面の埋め作業量を示す変数に前記埋め作業のコストに応じた重み付けを行った項とを含む評価関数を用いた最適化計算を行って前記研削作業量及び前記埋め作業量を決定するようにしてもよい。
 前記軌道修正要領生成装置は、前記軌道における区間のうち距離が既知の区間について前記計測データ取得部が取得した距離の計測値に基づいて各区間の距離の計測値を補正する計測データ補正部をさらに備え、前記シミュレーション実行部は、前記計測データ補正部が補正した距離の情報に基づいて、シミュレーション対象の車両の前記軌道における位置を算出するようにしてもよい。
 前記計測データ補正部は、前記車両の速度と前記車両の固有振動数とに基づいて算出される距離以上に長い区間の距離の計測値を補正するようにしてもよい。
 本発明の第2の態様によれば、軌道修正要領生成システムは、軌道の計測を行って計測データを出力する計測装置と、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、を備える。
 本発明の第3の態様によれば、軌道修正要領生成方法は、軌道の計測データを取得し、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行い、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成することを含む。
 本発明の第4の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、軌道の計測データを取得させ、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行わせ、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成させるためのプログラムである。
 上記した軌道修正要領生成装置、軌道修正要領生成システム、軌道修正要領生成方法及びプログラムによれば、車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができる。
実施形態に係る軌道修正要領生成システムの機能構成を示す概略ブロック図である。 実施形態における車両及び軌道を車両の前方から見た例を示す説明図である。 実施形態におけるプロフィルメータの概略構造の例を示す説明図である。 実施形態における軌道修正要領生成装置が修正要領を生成する処理手順を示すフローチャートである。
 以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
 図1は、実施形態に係る軌道修正要領生成システムの機能構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、軌道修正要領生成システム1は、計測装置100と、軌道修正要領生成装置200とを備える。軌道修正要領生成装置200は、通信部210と、表示部220と、操作入力部230と、記憶部280と、制御部290とを備える。制御部290は、計測データ補正部291と、シミュレーション実行部292と、修正要否判定部293と、修正要領生成部294と、修正要領評価部295とを備える。ここでいう軌道の修正とは軌道の改修である。
 軌道修正要領生成システム1は、軌道を走行する車両の乗り心地を走行シミュレーションにて評価する。乗り心地の評価結果が基準以下である場合、軌道修正要領生成システム1は、乗り心地を改善するための修正要領を生成する。
 以下では、軌道修正要領生成システム1が側方案内式のAGT(Automated Guideway Transit)の車両の乗り心地を評価する場合を例に説明する。
 但し、軌道修正要領生成システム1の適用対象はAGTに限らない。走行用の車輪が接する面の凹凸またはガイドレールの凹凸のうち少なくともいずれかが車両の乗り心地に影響するいろいろな交通システムに軌道修正要領生成システム1を用いることができる。走行用の車輪が接する面の例として、路面及びレールの上面を挙げることができる。
 例えば、鉄道車両の乗り心地評価及び乗り心地の改善に軌道修正要領生成システム1を用いるようにしてもよい。この場合、走行用の車輪が接する面はレールの上面である。
 計測装置100は、軌道の計測を行って計測データを出力する。例えば、計測装置100は、路面凹凸量、ガイドレール凹凸量、路面傾斜角、及び、ガイドレール軌間距離を計測する。ここでいうガイドレール軌間距離は、軌道の左右に配置されたガイドレール間の距離である。路面凹凸量は、主に車両の上下方向の揺れの大きさに影響する。ガイドレール凹凸量、路面傾斜角及びガイドレール軌間距離は、主に車両の左右方向の揺れの大きさに影響する。計測装置100が、路面傾斜角を示す指標値として車両の左右方向の傾斜角を測定するようにしてもよい。
 また、計測装置100は、計測を行った位置を示す情報を取得する。以下では、計測を行った位置を示す情報を計測位置情報と称する。
 ここで、図2を参照して軌道と車両との関係について説明する。
 図2は、車両及び軌道を車両の前方から見た例を示す説明図である。図2に示す車両800は、車両本体810の下部に第一軸821が設けられ、第一軸821の両端に走行用タイヤ822が設けられている。車両本体810の下部には第二軸831が設けられており、第二軸831の両端には案内輪832が設けられている。
 軌道900の路面910の左右それぞれに支柱921が設けられ、支柱921にガイドレール922が設けられている。
 また、図2にはガイドレール軌間距離D11と路面傾斜角A11とが示されている。ガイドレール軌間距離D11は、左右のガイドレール922の間の距離である。路面傾斜角A11は、水平な線L11と車両の左右方向に沿って路面910に平行な線L12とのなす角である。
 走行用タイヤ822が路面910に接して回転することで、車両800を走行させる。
 路面910に凹凸がある場合、路面910を走行する車両800に上下方向の加速度が生じる。この上下方向の加速度により車両800の乗り心地が低下する場合がある。
 また、案内輪832がガイドレール922に接して車両800が走行する向きを決定する。ガイドレール922に凹凸がある場合、走行する車両800に左右方向の加速度が生じる。この左右方向の加速度により車両800の乗り心地が低下する場合がある。
 以下では、計測装置100がプロフィルメータ(Profile Meter)を備えて路面の凹凸量及び路面傾斜角を計測し計測位置情報を取得する場合を例に説明する。但し、計測装置100が路面の凹凸量及び路面傾斜角を計測する方法及び計測位置情報を取得する方法はプロフィルメータを用いる方法に限らない。計測装置100が、プロフィルメータに代えて、あるいは加えて、レーザ変位計(Laser Displacement Sensor)、セオドライト(Theodolite)又は傾斜計のいずれか又はこれらの組み合わせを備えて、路面の凹凸量及び傾斜角を計測するようにしてもよい。
 計測装置100が、GNSS(Global Navigation Satellite System、全地球航法衛星システム)を備えて計測位置情報を取得するようにしてもよい。あるいは、計測装置100が、ローラとエンコーダとを組み合わせた距離計測器をプロフィルメータと別に備えて計測位置情報を取得するようにしてもよい。
 計測装置100は、例えばレーザ変位計を備えてガイドレールの凹凸量及びガイドレール軌間距離を計測する。
 軌道修正要領生成装置200は、計測装置100による軌道の計測データに基づいて、軌道の修正要領を生成する。ここでいう軌道の修正要領は、軌道の修正内容を示す情報である。具体的には、修正要領は、車両の乗り心地を改善するために軌道の路面の凹凸及びガイドレールの凹凸のうち何れか一方又は両方を修正する方法及び修正量を示す情報である。
 軌道修正要領生成装置200は、例えばコンピュータを含んで構成される。
 通信部210は、他の装置と通信を行う。特に、通信部210は計測データ取得部の例に該当し、計測装置100が軌道を計測して得られた計測データを受信する。この受信により、通信部210は計測データを取得する。
 表示部220は、例えば液晶パネルなどの表示画面を有し、各種画像を表示する。特に、表示部220は修正要領出力部の例に該当し、軌道修正要領生成装置200が生成する修正要領を表示する。
 軌道修正要領生成装置200が修正要領を出力する方法は、表示部220が修正要領を表示する方法に限らない。例えば、通信部210が修正要領を他の装置に送信するようにしてもよい。
 操作入力部230は、例えばキーボード及びマウス等の操作デバイスを有し、ユーザ操作を受ける。
 記憶部280は、軌道修正要領生成装置200が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種情報を記憶する。
 制御部290は、軌道修正要領生成装置200の各部を制御して各種機能を実行する。制御部290は、例えば軌道修正要領生成装置200が備えるCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)が、記憶部280からプログラムを読み出して実行することで実現される。
 計測データ補正部291は、軌道における区間の距離の計測値を補正する。具体的には、計測データ補正部291は、軌道におけるのうち距離が既知の区間について、通信部210が取得した距離の計測値と既知の距離との比較に基づいて各区間の距離の計測値を補正する。特に、計測データ補正部291は、車両の速度と車両の固有振動数とに基づいて算出される距離以上に長い区間の距離の計測値を補正する。
 ここで、路面の凹凸等の原因により計測値とキロ程とのずれが生じ補正が必要となる場合がある。この場合でも、短い区間については補正の有無はあまり影響しない。そこで、計測データ補正部291は、後述するように長い区間については補正を行うが短い区間については補正を省略する。これにより、計測データ補正部291の負荷を軽減させることができる。
 シミュレーション実行部292は、車両による軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを、計測装置100による計測データと軌道における車両の位置に応じて予め定められている速度とに基づいて行う。特に、シミュレーション実行部292は、修正要領に従って修正された軌道を車両が走行する場合の走行シミュレーションを行う。シミュレーションを行う際、シミュレーション実行部292は、計測データ補正部291が補正した距離の情報に基づいて、シミュレーション対象の車両の軌道における位置を算出する。
 修正要否判定部293は、軌道の修正の要否を判定する。具体的には、修正要否判定部293は、シミュレーション実行部292によるシミュレーション結果から、車両の上下方向の加速度の大きさの最大値、及び、車両の左右方向の加速度の大きさの最大値を検出する。そして、修正要否判定部293は、車両の上下方向の加速度の大きさの最大値、車両の左右方向の加速度の大きさの最大値それぞれと閾値とを比較する。
 車両の上下方向の加速度の大きさの最大値、及び、車両の左右方向の加速度の大きさの最大値のうち何れか一方でも閾値以上であった場合、修正要否判定部293は、軌道の修正が必要と判定する。一方、車両の上下方向の加速度の大きさの最大値、及び、車両の左右方向の加速度の大きさの最大値の両方が閾値未満であった場合、修正要否判定部293は、軌道の修正が不要であると判定する。
 修正要否判定部293は、軌道の修正の要否を判定する際にシミュレーション結果に含まれ得る誤差を考慮する。具体的には、修正要否判定部293は、シミュレーションにて得られた加速度に、後述する誤差考慮係数を乗算する。
 修正要領生成部294は、軌道の修正要領を示す情報を走行シミュレーションの結果に基づいて生成する。特に、修正要領生成部294は、軌道を構成する路面の研削作業量とその路面の埋め作業量とに関する評価関数を用いた最適化計算を行って、研削作業量及び埋め作業量を決定する。ここでの評価関数として、路面の研削作業量を示す変数に研削作業のコストに応じた重み付けを行った項と、路面の埋め作業量を示す変数に埋め作業のコストに応じた重み付けを行った項とを含む評価関数を用いることができる。
 そして、修正要領生成部294は、決定した研削作業量及び埋め作業量に応じた修正要領を生成する。
 上記の評価関数を用いた最適化計算により、修正コストを低減させることができる。ここでいう修正コストは、軌道を修正するコストである。修正コストは、軌道の修正に要する費用であってもよい。
 例えば、埋め作業の方が研削作業よりも単位面積当たりのコストがかかる場合、埋め作業の重み係数を比較的大きい値にし、研削作業の重み係数を比較的小さい値にしておく。これにより、埋め作業よりも研削作業の方が選ばれ易くなる。コストが小さい研削作業が選ばれ易くなる点で修正コストを低減させることができる。
 修正要領評価部295は、修正要領生成部294が生成した修正要領を評価する。
 特に修正要領評価部295は、修正要領に従って修正された軌道を車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果が示す車両の動揺の大きさに含まれる誤差の大きさの見込み量を加算する補正を行った補正後動揺量を用いて乗り心地の良否を判定する。
 具体的には、修正要領評価部295は、修正要否判定部293の場合と同様、シミュレーションにて得られた加速度に誤差考慮係数を乗算する。
 次に、図3を参照して、計測データ補正部291が行う距離の計測値の補正について説明する。
 図3は、プロフィルメータの概略構造の例を示す説明図である。図3は、プロフィルメータを横から見た概略外形の例を示している。図3に示すように、プロフィルメータ110は、支持用脚部111と、シャーシ部113と、ハンドル部114と、計測用脚部115と、計測部117とを備える。支持用脚部111は支持用タイヤ112を備える。計測用脚部115は計測用タイヤ116を備える。
 プロフィルメータ110は、軌道の路面910上を計測作業者に牽引されて路面910の凹凸を計測する。ここでいう計測作業者は、軌道の計測を行う者である。
 支持用脚部111は、シャーシ部113の前後それぞれに設けられており、シャーシ部113をおおよそ水平に支持する。また、計測作業者がプロフィルメータ110をけん引した際、支持用脚部111の支持用タイヤ112が回転することで、プロフィルメータ110が路面910に沿って移動する。
 なお、シャーシ部113の長手方向のうちハンドル部114が設けられている側をシャーシ部113の前方と称し、ハンドル部114が設けられていない側をシャーシ部113の後方と称する。プロフィルメータ110の前方及び後方も同様である。計測作業者がプロフィルメータ110をけん引することで、プロフィルメータ110は、シャーシ部113の長手方向のうちハンドル部114が設けられている側へ移動する。
 シャーシ部113は、支持用脚部111に支持されておおよそ水平の基準面を形成する。
 ハンドル部114は、計測作業者がプロフィルメータ110をけん引するのに用いられる。計測作業者がハンドル部114を持ってプロフィルメータ110をけん引することで、上記のようにプロフィルメータ110は、シャーシ部113の長手方向のうちハンドル部114が設けられている側を前方として路面910に沿って移動する。
 計測用脚部115は、シャーシ部113によって上下移動可能に支持されており、シャーシ部113が形成する基準面と路面910との距離に応じて上下する。具体的には、計測作業者がプロフィルメータ110をけん引すると、計測用タイヤ116が路面910に接しながら回転する。計測用タイヤ116が路面910に接していることで、基準面と路面910との距離が短いところでは、計測用脚部115は路面910に押されて上方へ移動する。図3の例では、路面910の凸部が、基準面と路面910との距離が短いところに該当する。
 一方、基準面と路面910との距離が長いところでは、計測用脚部115は自らの重みで下方へ移動する。図3の例では、路面910の凹部が、基準面と路面910との距離が長いところに該当する。
 計測部117は、路面910の凹凸を計測し記録する。具体的には、計測部117は、計測用脚部115の上下動を計測することで基準面を基準として路面910の凹凸を計測する。また、計測部117は、計測用タイヤ116の回転数に基づいてプロフィルメータ110の走行距離を計測し記録する。
 計測部117は、計測結果を通信部210へ送信する。例えば、計測部117は、プロフィルメータ110が所定のサンプリング距離間隔だけ移動したことを検出する毎に、路面の凹凸の計測値とプロフィルメータ110の走行距離の計測値とを対応付けて通信部210へ送信する。計測部117が、計測毎に計測値を送信するようにしてもよい。あるいは、計測部117が、軌道全区間の計測終了後に全計測値を纏めて通信部210へ送信するなど、複数回の計測値を纏めて送信するようにしてもよい。
 計測部117が計測するプロフィルメータ110の走行距離を用いて、軌道におけるプロフィルメータ110の位置を検出することができる。例えば、軌道修正要領生成装置200の制御部290が、プロフィルメータ110の走行距離と、設計データにおける軌道上での計測開始位置からの距離とを比較することで、軌道におけるプロフィルメータ110の位置を検出する。軌道上での計測開始位置からの距離は、キロ程であってもよい。
 これにより、制御部290は、計測部117による路面の凹凸の計測値が軌道のどの位置の計測値かを把握することができる。
 計測部117が計測する走行距離には、設計データ上での走行距離との差が含まれ得る。特に、設計データでは通常、軌道上の距離を平面上で算出する。すなわち、設計データでは通常、軌道の路面910が平面であると仮定して軌道上の距離を算出する。ここでいう軌道上の距離はキロ程であってもよい。
 これに対して、計測部117は、凹凸のある路面に沿って走行距離を計測する。このため、計測部117が計測する走行距離は、プロフィルメータ110の走行距離を設計データ上で算出した場合よりも長くなり易い。
 また、計測部117が計測する走行距離に含まれる誤差によっても、計測部117が計測する走行距離と設計データ上での走行距離との差が生じ得る。計測部117が計測する走行距離に誤差が生じる要因の例として、計測用タイヤ116の回転数を距離に換算するエンコーダの分解能、計測用タイヤ116の摩耗による周の長さの変化、及び、計測用タイヤ116のすべりが挙げられる。
 この差によって制御部290が、計測部117による路面の凹凸の計測位置を実際の計測位置と異なって把握してしまうと、修正要領生成部294が正しい修正要領を生成できない可能性がある。特に、修正要領生成部294が、実際に修正すべき位置とは異なる位置の修正を指示する修正要領を生成する可能性がある。
 そこで、計測データ補正部291が、プロフィルメータ110の走行距離の計測値を補正する。具体的には、プロフィルメータ110の計測部117が、位置を特定可能な場所に到達すると、路面凹凸の計測値及びプロフィルメータ110の走行距離の計測値に加えて特定された位置の情報を通信部210へ送信する。位置を特定可能な場所の例として、マイルストン(Milestone、里程標)のある場所など、計測作業者が位置を既知である場所を挙げることができる。計測作業者は、位置を特定可能な場所に到達すると、位置情報を計測部117に入力して軌道修正要領生成装置200へ送信させる。あるいは、計測部117が自動的に位置情報を取得して軌道修正要領生成装置200へ送信するようにしてもよい。
 計測データ補正部291は、通信部210が取得した走行距離の計測値と特定された位置の情報とに基づいて補正係数を算出する。具体的には、計測データ補正部291は、前回の補正時のプロフィルメータ110の位置を走行経路の始点に設定する。初回の補正の場合は、計測データ補正部291は、計測部117が走行距離の計測を開始した位置を走行経路の始点に設定する。
 そして、計測データ補正部291は、設計データ上での始点から特定された位置までの走行距離を算出する。計測データ補正部291は、設計データ上の走行距離を走行距離の計測値で除算して補正係数を算出する。そして、計測データ補正部291は、前回の補正時よりも後に計測された走行距離計測値の各々に対して補正係数を乗算する。初回の補正の場合、計測データ補正部291は、全ての走行距離計測値に対して補正係数を乗算する。
 位置を特定可能な場所が近接している場合、位置を特定可能な2つの場所に挟まれた区間について計測データ補正部291が補正を省略する。これにより、計測データ補正部291の負荷を低減させることができる。
 例えば、計測データ補正部291は、車両速度を車両の固有振動数で除算して基準長を算出する。この場合の車両速度の単位は、例えばメートル/秒である。車両の固有振動数の単位は、例えば「ヘルツ=1/秒」である。基準長の単位は、例えばメートルである。
 位置を特定可能な2つの場所に挟まれた区間が基準長より短い場合、計測データ補正部291は、補正を省略する。一方、位置を特定可能な2つの場所に挟まれた区間が基準長以上である場合、計測データ補正部291は、計測位置の補正を行う。
 計測データ補正部291は、計測装置100の較正機能を有する。例えば、計測データ補正部291は、正しい値を既知の測定対象を計測装置100が計測したときの計測値と正しい値との差に基づいて較正係数を取得する。例えば、傾斜角を既知の場所で、計測装置100が計測した傾斜角と実際の傾斜角との誤差に基づいて計測装置100の計測値に含まれる誤差を予め検出しておく。
 軌道修正要領生成システム1は、計測方向を設定するユーザ操作を受ける。ここで、AGTに上り線と下り線とがある場合、片道一方通行であり車両はそれぞれの線で一方向にしか走行しない。この場合、車両の速度パターンは1パターンのみとなるが、工事の都合上、軌道を逆から計測する場合がある。そこで、操作入力部230が、計測方向と車両の進行方向とが逆であることを示すユーザ操作を受けた場合、制御部290は、データを逆向きに並べ替えて車両の進行方向に合せる。例えば制御部290のシミュレーション実行部292が、データを逆向きに並べ替えて車両の進行方向に合せる。
 計測装置100が、計測値をリアルタイムで表示するようにしてもよい。あるいは、軌道修正要領生成装置200が軌道計測の現地へ携帯される装置として構成され、表示部220が計測値をリアルタイムで表示するようにしてもよい。計測作業者は、計測作業を行いながら計測値を確認することで、計測を適切に行えているか否かを確認することができる。
 修正要領評価部295が、路面修正前のデータと路面修正後のデータとを比較する機能を有していてもよい。例えば、修正要領評価部295が、修正前の加速度と修正後の加速度とを比較するデータを生成するようにしてもよい。修正要領評価部295は、修正前の加速度、修正後の加速度のいずれも、シミュレーション結果に示される加速度を用いることができる。修正の担当者は、このデータを参照して修正による乗り心地の改善の度合いを確認することができる。
 特に、軌道修正要領生成装置200が軌道計測の現地へ携帯される装置として構成されている場合、修正の担当者は、修正を行った結果、乗り心地がどの程度改善されたかをその場で確認することができる。
 また、操作入力部230は、車両の諸元及び車両の速度を設定するユーザ操作を受ける。車両の諸元の例として、バネ定数、車体長などを挙げることができる。また、車両の速度の設定として、例えばキロ程毎の速度など、キロ程と速度との関係が設定される。設定されたデータを記憶部280が記憶し、シミュレーション実行部292がこのデータに基づいてシミュレーションを行う。
 また、制御部290が、狂い量を算出する。ここでいう狂い量は、基準値との差である。制御部290が算出する狂い量の例として、路面の高低狂い、水準狂い、平面性狂い、ガイドレールの通り狂い及び軌間狂いの各量を挙げることができる。例えば、制御部290の修正要領評価部295が、これらの狂い量を算出する。制御部290は、計測装置100による軌道の計測データからこれらの狂い量を算出する。これらの狂い量は、例えば軌道の管理用のデータとして用いられる。
 軌道修正要領生成システム1では、軌道の計測を途中で中断した場合でも、前回計測したデータを初期値として継続して計測することができる。ここでの軌道の計測は、例えば軌道の凹凸の計測である。中断前と後のデータをつなぎ合わせることで、走行シミュレーションによる乗り心地評価を途切れることなく実施することができる。
 また、軌道修正要領生成システム1では、例えば乗り心地が悪いと予測される区間など、修正の立案者が注目した区間のみ計測し直し、それ以外の区間については前回の計測データを用いるといった運用が可能である。
 以上のように、軌道修正要領生成装置200を軌道計測の現地へ携帯可能に構成することで、軌道修正要領生成装置200内で全ての処理を行うことができ、施工現地で修正を評価することができる。また、計測を中断した場合でも、スタート地点に戻る必要が無い。
 次に、図4を参照して軌道修正要領生成装置200の動作について説明する。図4は、軌道修正要領生成装置200が修正要領を生成する処理手順を示すフローチャートである。
 図4の処理にて、通信部210は、軌道の計測データを取得する(ステップS101)。具体的には、計測装置100が軌道を計測して路面の凹凸量(変位)、ガイドレールの凹凸量(変位)、及び、計測位置を示す計測データを生成し、軌道修正要領生成装置200へ送信する。ここでいう路面の凹凸量の計測値は、路面の凹凸による変位の計測値であってもよい。ガイドレールの凹凸量の計測値は、ガイドレールの凹凸による変位の計測値であってもよい。通信部210は、計測装置100が送信した計測データを受信する。
 次に、シミュレーション実行部292は、ステップS101で得られた計測データに基づいて車両の走行シミュレーションを行う(ステップS102)。具体的には、シミュレーション実行部292は、ステップS101で得られた計測データ、予め定められている車両諸元、及び、車両の位置とその位置での車両速度とが対応付けられた車両速度データに基づいて、軌道を走行する際の車両の挙動を算出する。シミュレーション実行部292は、車両の上下方向の加速度の大きさと車両の左右方向の加速度の大きさとを示すシミュレーション結果を出力する。
 ここでいう車両諸元とは、車両の特性を示すパラメータである。車両諸元の値は、例えば車両の設計データに基づいて予め定められている。車両諸元の例として、車両の重量、車両に設けられたサスペンションのバネ定数、及び、車両の固有振動数を挙げることができるが、これらに限らない。
 シミュレーション実行部292が用いるシミュレーションの方法として、例えば運動方程式をモデルとして用いる方法など公知の方法を用いることができる。
 次に、修正要否判定部293が、シミュレーションの結果に基づいて軌道の修正の要否を判定する(ステップS103)。具体的には、上下方向の加速度最大値が上下方向加速度閾値以上、又は、左右方向の加速度最大値が左右方向加速度閾値以上の少なくともいずれか一方が成立する場合、修正要否判定部293は、軌道の修正が必要であると判定する。
 ここで、上下方向加速度閾値及び左右方向加速度閾値のいずれも、要求される乗り心地の程度に応じて予め定められている正の定数である。
 また、修正要否判定部293は、軌道の修正の要否を判定する際にシミュレーション結果に含まれ得る誤差を考慮する。
 具体的には、修正要否判定部293は、シミュレーションにて得られた加速度に誤差考慮係数を乗算する。ここでいう誤差考慮係数は、シミュレーション結果に含まれていると考えられる誤差の大きさを示す係数である。誤差考慮係数は、例えば過去の軌道修正事例でのシミュレーション結果と加速度実測値との差に基づいて設定される。
 例えば、上下方向の加速度の誤差考慮係数が5パーセント(%)に設定されている場合、修正要否判定部293は、ステップS103のシミュレーションで得られた上下方向の加速度最大値に1.05を乗算する。すなわち、修正要否判定部293は、上下方向の加速度最大値に、その5パーセントを加算する。そして、修正要否判定部293は、乗算の結果得られた上下方向の加速度最大値と上下方向加速度閾値とを比較する。同様に、左右方向の加速度の誤差考慮係数が10パーセント(%)に設定されている場合、修正要否判定部293は、ステップS103のシミュレーションで得られた左右方向の加速度最大値に1.1を乗算する。すなわち、修正要否判定部293は、左右方向の加速度最大値に、その10パーセントを加算する)。そして、修正要否判定部293は、乗算の結果得られた左右方向の加速度最大値と左右方向加速度閾値とを比較する。
 誤差考慮係数の算出のために、例えば過去の事例における実測値とシミュレーション結果との誤差に関する情報をデータベース化しておく。例えば、過去の事例における軌道の区間毎に、(1)路面の凹凸量の設計値と実測値との誤差の標準偏差、(2)試験走行における車両の走行速度、及び、(3)試験走行とシミュレーションとでの車両の加速度の誤差をデータベースに蓄積しておく。
 そして、修正要否判定部293は、今回の軌道の区間毎に、路面の凹凸量の設計値と実測値との誤差の標準偏差(上記(1))及び試験走行における車両の走行速度(上記(2))を取得する。修正要否判定部293は、得られたデータを検索キーとして、データベースを検索する。この検索で修正要否判定部293は、データベースに格納されている軌道の区間毎のデータのうち、路面の凹凸量の設計値と実測値との誤差の標準偏差(上記(1))、及び、試験走行における車両の走行速度(上記(2))が検索キーに示される値と同様のデータを選択する。例えば修正要否判定部293は、路面の凹凸量の設計値と実測値との誤差の標準偏差(上記(1))、及び、試験走行における車両の走行速度(上記(2))のいずれの値も、検索キーに示される値との差が所定の閾値以下であるデータを全て選択する。修正要否判定部293は、選択したデータに示される、試験走行とシミュレーションとでの車両の加速度の誤差(上記(3))を取得する。修正要否判定部293は、得られた試験走行とシミュレーションとでの車両の加速度の誤差(上記(3))のうち最大のものを誤差考慮係数に採用する。
 記憶部280が、試験走行とシミュレーションとでの車両の加速度の誤差(上記(3))に代えて、試験走行での加速度実測値とシミュレーションでの加速度計算値とを記憶しておくようにしてもよい。この場合、修正要否判定部293は、記憶部280が記憶している試験走行での加速度実測値とシミュレーションでの加速度計算値とから、試験走行とシミュレーションとでの車両の加速度の誤差(上記(3))を算出する。
 修正要否判定部293が、路面の凹凸量として、プロフィルメータが計測する基準位置から路面までの距離の標準偏差を用いるようにしてもよい。
 車両の左右方向の揺れに関しては、修正要否判定部293は、例えば、ガイドレール軌間距離の設計値と実測値との誤差の標準偏差、及び、路面の傾斜角の設計値と実測値との誤差の標準偏差のいずれか一方または両方を用いる。
 修正要否判定部293が、加速度の最大値に代えて、加速度の実効値を用いて軌道の修正の要否を判定するようにしてもよい。
 ステップS103で修正不要と判定した場合(ステップS103:NO)、制御部290は、図4の処理を終了する。
 一方、ステップS103で修正必要と判定した場合(ステップS103:YES)、修正要領生成部294が修正要領を生成する(ステップS111)。修正要領生成部294は、制約条件及び評価関数に基づいて最適化計算を行うことで修正内容を決定する。
 例えば、修正要領生成部294は、車体の上下方向の加速度波形及び左右方向の加速度波形に基づいて補正加速度実効値を算出する。ここでいう補正加速度実効値は、加速度に対して乗り心地への影響を加味する補正を行った値である。補正加速度実効値は、例えばJIS7760の規定に基づいて算出することができるが、これに限らない。JIS7760では、加速度の周波数毎に、乗り心地への影響の度合いに応じた係数を乗算することで、補正加速度実効値を算出する。
 修正要領生成部294は、得られた補正加速度実効値に基づいて乗り心地の悪い区間を選定する。シミュレーション実行部292が行うシミュレーションで車両速度を考慮していることで、修正要領生成部294は、車両速度を考慮した乗り心地に基づいて判定を行う。具体的には、高速で走行すれば乗り心地が悪くなる区間でも、その区間では低速でしか走行しない場合、修正要領生成部294が、修正が不要と判定する場合がある。
 修正要領生成部294が最適化計算に用いる制約条件の例として、路面修正の最大量、ガイドレールの最大調整量、修正区間単位が挙げられる。
 路面修正の最大量として、例えば、軌道における位置に対応付けて、その位置での研削量の最大値または埋め量の最大値を示す情報を用いることができる。この情報は、例えば、軌道における位置を指定してその位置での研削は3ミリメートル(mm)以下と示す。
 ガイドレール修正の最大量として、例えば、軌道における位置に対応付けて、その位置でのガイドレール調整量の最大値を示す情報を用いることができる。この情報は、例えば、軌道における位置を指定してその位置でのガイドレール調整量は5ミリメートル以下と示す。
 修正区間単位として、例えば、路面を研削できるピッチの最小値を示す情報を用いることができる。ここでいう路面のピッチは、路面の区間長である。この情報は、例えば、路面を研削できるピッチは最小250ミリメートルと示す。
 また、修正要領生成部294は、例えば式(1)に示される評価関数(目的関数)の値を最小化する最適化計算を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、α1、β1、γ1は、それぞれ重み係数である。α1、β1、γ1の値はいずれも正の定数値にて予め定められている。
 研削体積は、修正のために路面を研削する体積である。埋め体積は、修正のために路面を埋める体積である。加速度超過量は、軌道修正実施後に予想される上下方向の加速度の基準値からの超過量を示す。修正要領生成部294は、式(2)に基づいて加速度超過量を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここでいう上下方向加速度は、上下方向における車両の加速度である。また、基準値は予め定められている正定数である。
 上下方向加速度の大きさが基準値以下である場合、修正要領生成部294は、加速度超過量を0に算出する。ここでの大きさは絶対値を意味する。一方、上下方向加速度の大きさが基準値よりも大きい場合、修正要領生成部294は、加速度超過量を、上下方向加速度の大きさから基準値を減算した値に算出する。
 重み係数β1の値との比較で重み係数α1の値を大きくすると、最適化演算の結果得られる研削体積が小さくなる。研削のコストが埋めのコストよりも大きい場合、重み係数α1の値を大きくすることで、研削量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。ここでいう研削のコストは、研削を行う場合の単位面積当たりの費用であってもよい。埋めのコストは、埋めを行う場合の単位面積当たりの費用であってもよい。
 逆に、埋めのコストが研削のコストよりも大きい場合、重み係数β1の値を大きくすることで、埋め量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。α1、β1それぞれの値は、修正作業にかかるコスト及び期間等に基づいて、修正計画策定担当者が決定する。
 なお、一般的には、埋めのコストの方が研削のコストよりも大きい。そこで、α1<β1とすることが考えられる。
 重み係数α1の値及び重み係数β1の値との比較で重み係数γ1の値を小さくすると、加速度超過量の許容度合いが比較的大きくなる。乗り心地の低下がある程度許容される場合、重み係数γ1の値を小さくすることで、修正量(埋め量及び研削量)を小さくして修正コストの低減を図ることができる。一方、重み係数γ1の値を大きくすることで、加速度超過量を0に近づけて乗り心地を向上させることができる。
 但し、修正要領生成部294が用いる評価関数は式(1)に示す関数に限らない。例えば、修正要領生成部294が、式(3)に示される評価関数の値を最小化する最適化計算を行うようにしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、α2、β2、γ2は、それぞれ重み係数である。α2、β2、γ2の値はいずれも正の定数値にて予め定められている。
 また、研削区間長は、修正のために路面を研削する区間の長さである。また、埋め区間長は、修正のために路面を埋める区間長である。
 重み係数β2の値との比較で重み係数α2の値を大きくすると、最適化演算の結果得られる研削体積が小さくなる。研削のコストが埋めのコストよりも大きい場合、重み係数α2の値を大きくすることで、研削量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。逆に、埋めのコストが研削のコストよりも大きい場合、重み係数β2の値を大きくすることで、埋め量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。α2、β2それぞれの値は、修正作業にかかるコスト及び期間等に基づいて、修正計画策定担当者が決定する。
 なお、一般的には、埋めのコストの方が研削のコストよりも大きい。そこで、α2<β2とすることが考えられる。
 重み係数α2の値及び重み係数β2の値との比較で重み係数γ2の値を小さくすると、加速度超過量の許容度合いが比較的大きくなる。乗り心地の低下がある程度許容される場合、重み係数γ2の値を小さくすることで、修正量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。一方、重み係数γ2の値を大きくすることで、加速度超過量を0に近づけて乗り心地を向上させることができる。
 あるいは、修正要領生成部294が、式(4)に示される評価関数の値を最小にする最適化計算を行うようにしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ここで、γ3は重み係数である。γ3の値は正の定数値にて予め定められている。
 重み係数α1、α2、β1及びβ2の各値との比較で重み係数γ3の値を小さくすると、加速度超過量の許容度合いが比較的大きくなる。乗り心地の低下がある程度許容される場合、重み係数γ3の値を小さくすることで、修正量を小さくして修正コストの低減を図ることができる。一方、重み係数γ3の値を大きくすることで、加速度超過量を0に近づけて乗り心地を向上させることができる。
 また、修正要領生成部294は、修正を行う区間長とガイドレールを前後させる量とをパラメータとする最適化関数を用いてガイドレールの修正要領を生成する。
 ここで、ガイドレール922(図2)は支柱921にネジで固定されており、ネジを調整することでガイドレールを前後させることができる。ここでいう前は、ガイドレール軌間距離を短くする向き、すなわち、支柱921から軌道900の中心側に向かう向きである。逆に、ここでいう後ろは、ガイドレール軌間距離を長くする向き、すなわち、支柱921から軌道900の外側側に向かう向きである。
 修正を行う区間長は、距離で示されていてもよいし、調整対象となるネジが設けられている支柱の本数で示されていてもよい。修正を行う区間長が距離で示されている場合、距離の単位はメートルであってもよい。
 ガイドレール凹凸量のデータが無い場合でも、修正要領生成部294が、路面凹凸量のデータに基づいて路面の修正要領を生成するようにしてもよい。具体的には、シミュレーション実行部292が、路面の凹凸量のデータ及び軌道上の位置毎の車両の速度のデータに基づいてシミュレーションを行い、上下方向の揺れの大きさを算出する。修正要領生成部294は、得られた上下方向の揺れの大きさに基づいて路面の修正要領を生成する。
 路面の凹凸量のデータが無い場合、修正要領生成部294が、ガイドレールの凹凸量のデータに基づいてガイドレールの修正要領を生成するようにしてもよい。この場合、シミュレーション実行部292は、例えば路面が平坦かつ水平であると仮定してガイドレールの凹凸量のデータに基づいてシミュレーションを行い、左右方向の揺れの大きさを算出する。修正要領生成部294は、得られた左右方向の揺れの大きさに基づいてガイドレールの修正要領を生成する。
 修正要領生成部294が、軌道の全区間を対象として修正要領を生成するようにしてもよい。あるいは、修正要領生成部294が、乗り心地が悪いと判定された区間のみを対象として修正要領を生成するようにしてもよい。乗り心地が悪いと判定された区間は、加速度の大きさが基準以上と判定された区間であってもよい。修正要領生成部294が、軌道の全区間を対象として修正要領を生成することで、例えば、乗り心地が悪いと判定された区間に対する埋め作業に代えて、その周りの区間の研削作業を行う修正要領を生成できる可能性がある。乗り心地が悪いと判定された区間に対する埋め作業に代えて、その周りの区間の研削作業を行うことで、修正コストを低減させられる可能性がある。
 ステップS111の後、制御部290は、ステップS111で得られた修正要領で修正を実施した場合の軌道の凹凸量を算出する(ステップS112)。例えば、制御部290のシミュレーション実行部292が、ステップS112の処理を行うようにしてもよい。
 ステップS112の後、シミュレーション実行部292は、ステップS112で得られた計算結果を用いて走行シミュレーションを行う(ステップS113)。
 修正要領評価部295は、ステップS113での走行シミュレーションの結果が乗り心地の条件を満たしているか否かを判定する(ステップS114)。判定の際、修正要領評価部295は、上述したように誤差考慮係数を考慮する。
 条件を満たしていないと判定した場合(ステップS114:NO)、修正要領評価部295は、修正量を増加させるための設定変更を行う(ステップS121)。例えば、修正要領評価部295は、式(1)の重み係数γ1の値を大きくするなど、修正要領生成部294が用いる評価関数の係数値を変化させることで、修正量を増加させる。
 ステップS121の後、制御部290は、ステップS111へ戻る。
 一方、ステップS114で条件を満たしていると修正要領評価部295が判定した場合(ステップS114:YES)、表示部220は、ステップS111で得られた修正要領を表示する(ステップS131)。
 ステップS131の後、制御部290は、ステップS101へ戻る。表示部220が表示した修正要領に基づいて実際に軌道が修正された後の軌道の凹凸量を評価するためである。上述したように、ここでいう軌道の修正とは軌道の改修である。
 以上のように、通信部210は、軌道の計測データを取得する。
 シミュレーション実行部292は、車両による軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを計測データと軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行う。
 そして、修正要領生成部294は、軌道の修正要領を示す情報を走行シミュレーションの結果に基づいて生成する。
 シミュレーション実行部292が、車両の位置に応じて定められている速度に基づいて走行シミュレーションを行うことで、車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができる。
 ここで、車両の乗り心地は路面の凹凸量のみならず、車両の速度及び車両の特性(固有振動数及びバネ定数等の車両諸元)の影響を受ける。このため、実際に車両を走行させて乗り心地を評価し軌道の修正箇所及び修正方法を決定する方法が用いられる場合がある。上述したように、車両の特性は車両諸元にて示される。
 一方、軌道修正要領生成システム1では、上記のように車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができる。これにより、軌道修正要領生成システム1では、車両の実走による乗り心地検証作業が不要になる点で修正担当者の負担を軽減させることができ、また、修正着手を早めることができる。
 特に軌道修正要領生成システム1が示す修正要領に従って軌道の修正を行うことで、軌道修正要領生成システム1が用いる基準以上の乗り心地にすることができる。具体的には、車両の走行時の加速度を基準以下の加速度にすることができる。
 また、軌道修正要領生成システム1は車両の速度に基づいて修正要領を生成するので、車両が低速で走行して加速度が大きくならない区間に対する無駄な修正を抑制することができる。このように、軌道修正要領生成システム1によれば修正を効率よく行うことができる。
 また、シミュレーション実行部292は、修正要領に従って修正された軌道を車両が走行する場合の走行シミュレーションを行う。
 修正要領評価部295は、修正要領に従って修正された軌道を車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果が示す車両の動揺の大きさに、その動揺の大きさに含まれる誤差の大きさの見込み量を加算する補正を行った補正後動揺量を用いて乗り心地の良否を判定する。
 このように、修正要領評価部295が、シミュレーション結果に含まれる誤差の大きさを考慮して乗り心地を評価することで、修正要領に基づく修正で乗り心地の改善が足りずに再修正が必要になる可能性を低減させることができる。
 また、修正要領生成部294は、軌道を構成する路面の研削作業量を示す変数に研削作業のコストに応じた重み付けを行った項と、路面の埋め作業量を示す変数に埋め作業のコストに応じた重み付けを行った項とを含む評価関数を用いた最適化計算を行って研削作業量及び埋め作業量を決定する。修正要領生成部294は、決定した研削作業量及び埋め作業量に応じた修正要領を生成する。
 このように、修正要領生成部294が、作業を示す変数が作業のコストに応じて重み付けされた評価関数を用いて最適化計算を行うことで、修正作業のコストを低減させることができる。
 また、計測データ補正部291は、軌道における区間のうち距離が既知の区間について通信部210が取得した距離の計測値に基づいて各区間の距離の計測値を補正する。シミュレーション実行部292は、計測データ補正部291が補正した距離の情報に基づいて、シミュレーション対象の車両の軌道における位置を算出する。
 このように、計測データ補正部291が距離の計測値を補正することで、シミュレーション実行部292は、より高精度に走行シミュレーションを行うことができる。
 また、計測データ補正部291は、車両の速度と車両の固有振動数とに基づいて算出される距離以上に長い区間の距離の計測値を補正する。
 このように、計測データ補正部291が距離の補正を行う対象を限定することで、計測データ補正部291の負荷を低減させることができる。
 制御部290の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含む。
 また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
 以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
 本発明の実施形態は、軌道の計測データを取得する計測データ取得部と、車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、を備える軌道修正要領生成装置に関する。
 この実施形態によれば、車両を実走させる必要無しに乗り心地を改善させることができる。
 1 軌道修正要領生成システム
 100 計測装置
 200 軌道修正要領生成装置
 210 通信部
 220 表示部
 230 操作入力部
 280 記憶部
 290 制御部
 291 計測データ補正部
 292 シミュレーション実行部
 293 修正要否判定部
 294 修正要領生成部
 295 修正要領評価部

Claims (12)

  1.  軌道の計測データを取得する計測データ取得部と、
     車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、
     前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、
     を備える軌道修正要領生成装置。
  2.  前記修正要領を評価する修正要領評価部をさらに備え、
     前記シミュレーション実行部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションを行い、
     前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果に基づいて、前記修正要領を評価する
     請求項1に記載の軌道修正要領生成装置。
  3.  前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果に基づいて前記車両の乗り心地の良否を判定することで前記修正要領を評価する、請求項2に記載の軌道修正要領生成装置。
  4.  前記修正要領評価部は、前記修正要領に従って修正された軌道を前記車両が走行する場合の走行シミュレーションの結果が示す前記車両の動揺の大きさを誤差を示す値の見込み量に基づいて補正した補正後動揺量を用いて、前記車両の乗り心地の良否を判定する、請求項3に記載の軌道修正要領生成装置。
  5.  前記修正要領評価部が乗り心地良と判定した場合に、乗り心地良と判定されたシミュレーション結果の基となった修正要領を出力する修正要領出力部をさらに備える、請求項3または請求項4に記載の軌道修正要領生成装置。
  6.  前記修正要領生成部は、前記軌道を構成する路面の研削作業のコスト及び前記路面の埋め作業のコストに基づいて研削作業量及び埋め作業量を決定し、決定した研削作業量及び埋め作業量に応じた修正要領を生成する、請求項1から5のいずれか一項に記載の軌道修正要領生成装置。
  7.  前記修正要領生成部は、前記軌道を構成する路面の研削作業量を示す変数に前記研削作業のコストに応じた重み付けを行った項と、前記路面の埋め作業量を示す変数に前記埋め作業のコストに応じた重み付けを行った項とを含む評価関数を用いた最適化計算を行って前記研削作業量及び前記埋め作業量を決定する、請求項6に記載の軌道修正要領生成装置。
  8.  前記軌道における区間のうち距離が既知の区間について前記計測データ取得部が取得した距離の計測値に基づいて各区間の距離の計測値を補正する計測データ補正部をさらに備え、
     前記シミュレーション実行部は、前記計測データ補正部が補正した距離の情報に基づいて、シミュレーション対象の車両の前記軌道における位置を算出する、
     請求項1から7のいずれか一項に記載の軌道修正要領生成装置。
  9.  前記計測データ補正部は、前記車両の速度と前記車両の固有振動数とに基づいて算出される距離以上に長い区間の距離の計測値を補正する、請求項8に記載の軌道修正要領生成装置。
  10.  軌道の計測を行って計測データを出力する計測装置と、
     車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行うシミュレーション実行部と、
     前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する修正要領生成部と、
     を備える軌道修正要領生成システム。
  11.  軌道の計測データを取得し、
     車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行い、
     前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成する、
     ことを含む軌道修正要領生成方法。
  12.  コンピュータに、
     軌道の計測データを取得させ、
     車両による前記軌道の走行を模擬する走行シミュレーションを前記計測データと前記軌道における車両の位置に応じて定められた速度とに基づいて行わせ、
     前記軌道の修正内容を示す情報である修正要領を前記走行シミュレーションの結果に基づいて生成させる
     ためのプログラム。
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