特許 6814517 損傷まくらぎ検知装置、及び、損傷まくらぎ検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6814517

(24)【登録日】2020年12月23日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】損傷まくらぎ検知装置、及び、損傷まくらぎ検知方法

(51)【国際特許分類】

   B61K 9/08 20060101AFI20210107BHJP

   E01B 3/34 20060101ALI20210107BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   B61K9/08

   E01B3/34

   G01M99/00 Z

【請求項の数】20

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-235765(P2017-235765)

(22)【出願日】2017年12月8日

(65)【公開番号】特開2019-99104(P2019-99104A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100100413

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 温

(74)【代理人】

【識別番号】100123696

【弁理士】

【氏名又は名称】稲田 弘明

(72)【発明者】

【氏名】松岡 弘大

【審査官】 諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０８９３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６１１０８０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００３−２４０７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４８７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３１４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２６０６４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国実用新案第２０６３５８１６０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｋ ９／０８− ９／１０

Ｅ０１Ｂ ３／００− ３／４８

Ｇ０１Ｎ ９／００− ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両が走行するレールを支持するまくらぎの損傷を検知する損傷まくらぎ検知装置であって、
前記まくらぎを加振する加振手段と、
前記まくらぎが加振された後に発生する音を取得する音声取得手段と、
前記音声取得手段が取得した音から前記まくらぎのたわみ３次モードの固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、
前記固有振動数検出手段が検出した前記固有振動数に基づいて前記まくらぎの損傷を判別する損傷判別手段と
を備え、
前記音声取得手段は、音源の方向に応じて感度が異なる指向性を有し、
前記音声取得手段の感度が最高となる方向が前記まくらぎを加振した際のたわみ３次モードにおける変位が極大となる箇所又はその近傍の方向となるように前記まくらぎと前記音声取得手段との相対位置関係を規制する位置規制手段を有すること
を特徴とする損傷まくらぎ検知装置。

【請求項2】

前記まくらぎが発生する音以外の外部騒音から前記音声取得手段を遮蔽する遮音手段を有すること
を特徴とする請求項１に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項3】

前記位置規制手段は、前記レール上を転動可能な車輪と、前記車輪を回転可能に支持するとともに前記音声取得手段が固定される構造体とを有すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項4】

前記加振手段は、前記構造体に取り付けられ前記まくらぎの長手方向における所定の打撃箇所に打撃を与える打撃手段を有すること
を特徴とする請求項３に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項5】

前記打撃手段は、前記まくらぎの長手方向における中央部又はその近傍に打撃を与えること
を特徴とする請求項４に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項6】

前記加振手段は、前記打撃手段を予め設定された所定の打撃力となるように前記まくらぎに衝突させるアクチュエータを有すること
を特徴とする請求項４又は請求項５に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項7】

複数のまくらぎに関してそれぞれ検出した前記固有振動数に関するデータを蓄積するデータ記憶手段を備え、
前記損傷判別手段は、前記固有振動数が相対的に低い前記まくらぎの一群に対して損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項8】

前記損傷判別手段は、健全時の前記まくらぎの固有振動数に対する検出された前記固有振動数の低下量が所定の閾値よりも大きい場合に損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項9】

前記まくらぎの上面部を含む画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づく画像認識によりひび割れを検出するひび割れ検出手段を備え、
前記損傷判別手段は、前記ひび割れ検出手段が前記ひび割れを検出した場合は、前記固有振動数に関わらず損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項10】

前記損傷判別手段が前記損傷の判別を成立させた前記まくらぎにマーキングを行うマーキング手段を有すること
を特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知装置。

【請求項11】

鉄道車両が走行するレールを支持するまくらぎの損傷を検知する損傷まくらぎ検知方法であって、
前記まくらぎを加振し、
前記まくらぎが加振された後に発生する音から前記まくらぎのたわみ３次モードの固有振動数を検出し、
前記固有振動数に基づいて前記まくらぎの損傷を判別するとともに、
前記まくらぎが発生する音を、音源の方向に応じて感度が異なる指向性を有する音声取得手段によって取得し、前記音声取得手段の感度が最高となる方向が前記まくらぎを加振した際のたわみ３次モードにおける変位が極大となる箇所又はその近傍の方向となるように前記まくらぎと前記音声取得手段との相対位置関係を規制する位置規制手段を用いること
を特徴とする損傷まくらぎ検知方法。

【請求項12】

前記音声取得手段により前記音を取得する際に、前記まくらぎが発生する音以外の外部騒音から前記音声取得手段を遮蔽する遮音手段を設けること
を特徴とする請求項１１に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項13】

前記位置規制手段は、前記レール上を転動可能な車輪と、前記車輪を回転可能に支持するとともに前記音声取得手段が固定される構造体とを有すること
を特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項14】

前記まくらぎの加振を、前記構造体に取り付けられ前記まくらぎの長手方向における所定の打撃箇所に打撃を与える打撃手段により行うこと
を特徴とする請求項１３に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項15】

前記打撃手段は、前記まくらぎの長手方向における中央部又はその近傍に打撃を与えること
を特徴とする請求項１４に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項16】

前記打撃手段をアクチュエータにより予め設定された所定の打撃力となるように前記まくらぎに衝突させること
を特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項17】

複数のまくらぎに関してそれぞれ検出した前記固有振動数に関するデータを蓄積し、前記固有振動数が相対的に低い前記まくらぎの一群に対して損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項18】

健全時の前記まくらぎの固有振動数に対する検出された前記固有振動数の低下量が所定の閾値よりも大きい場合に損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項19】

前記まくらぎの上面部を含む画像を撮像し、撮像した画像に基づく画像認識によりひび割れが検出された場合は、前記固有振動数に関わらず損傷の判別を成立させること
を特徴とする請求項１１から請求項１８までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【請求項20】

損傷の判別が成立した前記まくらぎにマーキングを行うこと
を特徴とする請求項１１から請求項１９までのいずれか１項に記載の損傷まくらぎ検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道の軌道に設けられ、レールを保持するまくらぎの損傷を検知する損傷まくらぎ検知装置及び損傷まくらぎ検知方法に関し、特に容易かつ高精度にまくらぎの損傷を検出可能なものに関する。

【背景技術】

【0002】

まくらぎは、レール支持、軌間保持、列車から道床（バラスト）への荷重伝達を担う軌道部材である。
プレストレストコンクリート（ＰＣ）製のまくらぎは、１９５０年代から導入が開始されており、導入から５０年を超えるものも増えていることから、劣化やひび割れ等の損傷が顕在化しつつある。
特に、車輪フラット等の車輪踏面の異常や、溶接継目、レール継目部等のレール頭頂面の異常が存在する場合には、これらの異常に起因して、車輪とレールとの間に過大な衝撃力が発生し、ＰＣまくらぎの底面が摩耗するだけでなく、ＰＣまくらぎのレール部底面や中央部上面にひび割れが発生することがある。
ＰＣまくらぎに、ひび割れ等の劣化が生じた場合、設計で想定した断面とは異なる断面形状となってしまうために、耐荷力が低下する原因となる。
特に、ＰＣまくらぎのひび割れが常時開いている状態となった場合には、ＰＣ鋼線（鉄筋）が外気や雨水等に晒されることになり、腐食などの劣化をさらに進展させることになる。
まくらぎは、橋梁等とは異なり、それ単体が破断に近い状態に至ったとしても、鉛直力の伝達と軌間保持がなされれば、直ちに列車の走行安全性や乗り心地に影響を与えることはないが、交換が必要な損傷は確実に検知し、適宜交換することが求められる。
このため、多数のＰＣまくらぎを、効率的かつ効果的に維持管理することが要望されている。

【0003】

ＰＣまくらぎを適切かつ効率的に維持、交換していくためには、各ＰＣまくらぎの状態を正確に把握する必要があるが、鉄道路線の多くは道床として削岩（バラスト）を敷き詰めたバラスト軌道が採用されていることから、通常はＰＣまくらぎの上面しか視認することができない。
しかし、列車通過時の著大な衝撃荷重によるひび割れは、レール直下の下面部側に生じることが多く、上述したようにＰＣまくらぎの大半はバラストに埋まっていることから、上面以外は比較的大きなひび割れが発生している場合でも、目視での確認は困難である。
バラストをかき出して除去すれば、下面側も視認することは可能となるが、一般的なＰＣまくらぎの高さは１５０ｍｍ以上あることから、大量のバラスト除去等に要する工数が必要となるうえ、保守作業は通常夜間に行われることから、ひび割れの確認精度が低く、膨大な数のＰＣまくらぎの保守を行うための検査作業として現実的ではない。
さらに、バラストを除去したとしても、ひび割れに粉塵などによる目詰まりや汚れがあったり、荷重負荷時にしかひび割れが開かないといった理由から、目視による損傷検知が困難な場合がある。
このため、目視によらないセンサ等を用いた損傷まくらぎ検査手法を確立し、ＰＣまくらぎの状態に応じた効率的な維持管理を実現することが求められている。

【0004】

ＰＣまくらぎの損傷検知に関する従来技術として、例えば特許文献１には、作業者がハンマによりＰＣまくらぎを打撃して振動を励起するとともに、打撃後にＰＣまくらぎが発生する音を、作業者が首から吊り下げたポータブルマイクによって収録し、収録された音からＰＣまくらぎのたわみ３次モードの固有振動数を検出し、固有振動数が低下した場合に劣化を判定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６− ８９３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に記載された技術においては、作業者がハンマでまくらぎを打撃しながら、ポータブルマイクでまくらぎが発生する音を取得することから、作業者のスキルによってはマイクを適切にＰＣまくらぎに向けることができず、適切な集音が行えない結果、精度よく損傷を検知できない場合があった。
また、加振及び打音計測は、作業者がハンマやマイクを手持ち、あるいは首から提げて運搬し、軌道上にかがみこんだ姿勢で行うことから、作業環境が劣悪であるとともに、多大な労力を要する。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、容易かつ高精度にまくらぎの損傷を検出可能な損傷まくらぎ検知装置及び損傷まくらぎ検知方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するため、本発明の損傷まくらぎ検知装置は、鉄道車両が走行するレールを支持するまくらぎの損傷を検知する損傷まくらぎ検知装置であって、前記まくらぎを加振する加振手段と、前記まくらぎが加振された後に発生する音を取得する音声取得手段と、前記音声取得手段が取得した音から前記まくらぎのたわみ３次モードの固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、前記固有振動数検出手段が検出した前記固有振動数に基づいて前記まくらぎの損傷を判別する損傷判別手段とを備え、前記音声取得手段は、音源の方向に応じて感度が異なる指向性を有し、前記音声取得手段の感度が最高となる方向が前記まくらぎを加振した際のたわみ３次モードにおける変位が極大となる箇所又はその近傍の方向となるように前記まくらぎと前記音声取得手段との相対位置関係を規制する位置規制手段を有することを特徴とする。
これによれば、音声取得手段の感度が最高となる方向がまくらぎのたわみ３次モードにおける振幅が大きい箇所（振動の腹）の方向となるように、音声取得手段とまくらぎとの位置関係を規制する位置規制手段を設けることによって、作業者の個人差の影響を受けることなく適切な音の取得を行うことが可能となり、損傷まくらぎの検知精度を向上することができる。
また、音声取得手段を音の取得中に作業者が手持ちする必要がないため、作業者の労力を軽減することができる。

【0008】

本発明において、前記まくらぎが発生する音以外の外部騒音から前記音声取得手段を遮蔽する遮音手段を有する構成とすることができる。
これによれば、例えば保線作業中に用いられる発電機等の機械等が発生するノイズの混入を防止して、まくらぎが発生する音の集音効率を高め、固有振動数を検出する際のＳ／Ｎ比を高めて、固有振動数の検出精度を高めることができる。

【0009】

本発明において、前記位置規制手段は、前記レール上を転動可能な車輪と、前記車輪を回転可能に支持するとともに前記音声取得手段が固定される構造体とを有する構成とすることができる。
これによれば、損傷まくらぎ検知装置を車輪により移動可能として、取り扱いを容易化し、損傷検知作業の作業性を向上することができる。

【0010】

本発明において、前記加振手段は、前記構造体に取り付けられ前記まくらぎの長手方向における所定の打撃箇所に打撃を与える打撃手段を有する構成とすることができる。
これによれば、加振手段を音声取得手段と共通の構造体に取り付けることによって、集音範囲と打撃箇所との位置関係を固定することができ、まくらぎが発生する音をより精度よく取得することができる。

【0011】

本発明において、前記打撃手段は、前記まくらぎの長手方向における中央部又はその近傍に打撃を与える構成とすることができる。
これによれば、たわみ３次モードの腹となるまくらぎの中央部を加振することにより、３次モードの振動を確実に励起させ、固有振動数の検出精度をより高めることができる。

【0012】

本発明において、前記加振手段は、前記打撃手段を予め設定された所定の打撃力となるように前記まくらぎに衝突させるアクチュエータを有する構成とすることができる。
これによれば、アクチュエータにより打撃力が実質的に一定となるように制御することが可能となり、まくらぎに発生する３次モードの固有振動の再現性を高め、固有振動数の検出精度をさらに高めることができる。

【0013】

本発明において、複数のまくらぎに関してそれぞれ検出した前記固有振動数に関するデータを蓄積するデータ記憶手段を備え、前記損傷判定手段は、前記固有振動数が相対的に低い前記まくらぎの一群に対して損傷判定を成立させる構成とすることができる。
これによれば、相対評価により劣位のまくらぎに対して損傷判定を成立させることにより、まくらぎの交換の優先度を適切に設定することができ、効率的な維持管理を行うことができる。

【0014】

本発明において、前記損傷判別手段は、健全時の前記まくらぎの固有振動数に対する検出された前記固有振動数の低下量が所定の閾値よりも大きい場合に損傷の判別を成立させる構成とすることができる。
これによれば、固有振動数の抽出後、直ちに損傷の判別を成立させることができる。

【0015】

本発明において、前記まくらぎの上面部を含む画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像に基づく画像認識によりひび割れを検出するひび割れ検出手段を備え、前記損傷判別手段は、前記ひび割れ検出手段が前記ひび割れを検出した場合は、前記固有振動数に関わらず損傷の判別を成立させる構成とすることができる。
これによれば、固有振動数による損傷検知とともに、まくらぎの上面部に発生したひび割れを画像認識により検出することにより、損傷検知精度をより向上することができる。
特に、３次モードの固有振動数による損傷検知はレール下部底面のひび割れ検出に有効であり、画像認識による損傷検知はまくらぎ中央部の上面のひび割れ検出に有効であることから、これらを組み合わせることにより各手法の弱点を補完することができる。

【0016】

本発明において、前記損傷判別手段が前記損傷の判別を成立させた前記まくらぎにマーキングを行うマーキング手段を有する構成とすることができる。
これによれば、損傷の判別を成立させたまくらぎにマーキングを施すことにより、交換などの保守作業を容易化することができる。

【0017】

また、上述した課題を解決するため、本発明の損傷まくらぎ検知方法は、鉄道車両が走行するレールを支持するまくらぎの損傷を検知する損傷まくらぎ検知方法であって、前記まくらぎを加振し、前記まくらぎが加振された後に発生する音から前記まくらぎのたわみ３次モードの固有振動数を検出し、前記固有振動数に基づいて前記まくらぎの損傷を判別するとともに、前記まくらぎが発生する音を、音源の方向に応じて感度が異なる指向性を有する音声取得手段によって取得し、前記音声取得手段の感度が最高となる方向が前記まくらぎを加振した際のたわみ３次モードにおける変位が極大となる箇所又はその近傍の方向となるように前記まくらぎと前記音声取得手段との相対位置関係を規制する位置規制手段を用いることを特徴とする。
本発明において、前記音声取得手段により前記音を取得する際に、前記まくらぎが発生する音以外の外部騒音から前記音声取得手段を遮蔽する遮音手段を設ける構成とすることができる。
本発明において、前記位置規制手段は、前記レール上を転動可能な車輪と、前記車輪を回転可能に支持するとともに前記音声取得手段が固定される構造体とを有する構成とすることができる。
本発明において、前記まくらぎの加振を、前記構造体に取り付けられ前記まくらぎの長手方向における所定の打撃箇所に打撃を与える打撃手段により行う構成とすることができる。
本発明において、前記打撃手段は、前記まくらぎの長手方向における中央部又はその近傍に打撃を与える構成とすることができる。
本発明において、前記打撃手段をアクチュエータにより予め設定された所定の打撃力となるように前記まくらぎに衝突させる構成とすることができる。
本発明において、複数のまくらぎに関してそれぞれ検出した前記固有振動数に関するデータを蓄積し、前記固有振動数が相対的に低い前記まくらぎの一群に対して損傷の判別を成立させる構成とすることができる。
本発明において、健全時の前記まくらぎの固有振動数に対する検出された前記固有振動数の低下量が所定の閾値よりも大きい場合に損傷の判別を成立させる構成とすることができる。
本発明において、前記まくらぎの上面部を含む画像を撮像し、撮像した画像に基づく画像認識によりひび割れが検出された場合は、前記固有振動数に関わらず損傷の判別を成立させる構成とすることができる。
本発明において、損傷の判別が成立した前記まくらぎにマーキングを行う構成とすることができる。
以上説明した各発明においても、上述した損傷まくらぎ検知装置の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明によれば、容易かつ高精度にまくらぎの損傷を検出可能な損傷まくらぎ検知装置及び損傷まくらぎ検知方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明を適用した損傷まくらぎ検知装置の第１実施形態をレール長手方向から見た模式図である。

【図2】第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置をまくらぎ長手方向から見た模式図である。

【図3】第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置における測定データ処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図4】１次から３次モードにおけるＰＣまくらぎの曲げ変形同定結果の一例を示す図である。

【図5】第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置を用いた損傷まくらぎ検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置におけるガイド画面の表示の一例を模式的に示す図である。

【図7】打撃後におけるまくらぎの放射音の時間と音圧との相関、及び、周波数と音圧との相関の一例を示すグラフである。

【図8】本発明を適用した損傷まくらぎ検知装置の第２実施形態をまくらぎ長手方向から見た模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した損傷まくらぎ検知装置、及び、損傷まくらぎ検知方法の第１実施形態について説明する。
第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置は、第１実施形態の損傷まくらぎ検知方法に用いられるものである。
第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置は、軌道上を走行するトロ（保線作業用の小型台車）状に構成されている。
図１は、第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置をレール長手方向から見た模式図である。
図２は、第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置をまくらぎ長手方向から見た模式図である。

【0021】

図１に示すように、鉄道車両が走行する軌道は、レールＲ、まくらぎＳ、バラストＢ等を有して構成されている。
左右一対のレールＲは、所定の軌間だけ相互に離間させて実質的に平行に、鉄道車両の走行方向に沿って延在している。
まくらぎＳは、左右のレールＲを支持し、レールＲからの鉛直方向荷重をバラストＢに伝達するとともに、左右のレールＲの軌間を保持する部材である。
まくらぎＳは、その長手方向が平面視においてレールＲと直交する方向（車両の車幅方向）に延在して配置され、車両の走行方向に沿って所定の間隔で配列されている。
レールＲは、まくらぎＳに、図示しない締結装置によって締結されている。
本実施形態において、まくらぎＳは、プレストレストコンクリート製のプレストレストコンクリートまくらぎ（ＰＣまくらぎ）が用いられる。

【0022】

プレストレストコンクリート製のまくらぎＳとして、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定された３号まくらぎである３ＰＲ、３ＰＯ等のまくらぎを用いることができる。これらは日本における在来線（新幹線以外の路線）の一般的なＰＣまくらぎとして普及している。
３ＰＲは、プレテンション方式のＰＣまくらぎである。
プレテンション方式は、ＰＣ鋼線に所定の引張力を与えてからコンクリートを型枠に打ち込む製法である。
３ＰＯは、ポストテンション方式のＰＣまくらぎである。
ポストテンション方式は、ＰＣ鋼棒を使用して、コンクリートが硬化してから鋼棒に引張力を与えてプレストレスを導入する製法である。

【0023】

バラストＢは、まくらぎＳと路盤との間に設けられる軌道構造（道床）を構成する砕石である。
バラストＢは、まくらぎＳからの鉛直荷重を路盤に広く分散させるとともに、軌道構造に一定の弾性力を与える機能を有する。
まくらぎＳは、上面部を除く部分がバラストＢに埋設されている。

【0024】

損傷まくらぎ検知装置１は、フレーム１０、１位輪軸２０、２位輪軸３０、打撃装置４０、マイクロフォン５０、カメラ６０、塗料噴射装置７０、測定データ処理装置１００等を有して構成されている。
フレーム１０は、まくらぎ検知装置１の各構成部材が取り付けられる基部となる構造体である。
フレーム１０は、例えば、平面形が矩形状である枠体の上部に、各部材が載置され固定される天板を設けて構成されている。

【0025】

フレーム１０には、ハンドルバー１１が設けられている。
ハンドルバー１１は、図示しない作業者が損傷まくらぎ検知装置１を操作する際に把持する部材である。
作業者は、ハンドルバー１１を押し、あるいは、引くことにより、損傷まくらぎ検知装置１を、レールＲに沿って走行させることが可能である。
ハンドルバー１１は、フレーム１０の進行方向における一方（通常作業時の後方)側の端部から上方に突出して形成されている。

【0026】

１位輪軸２０、２位輪軸３０は、フレーム１０の下部に、損傷まくらぎ検知装置１の進行方向に沿って、通常作業時の前方側から順次配列されている。
１位輪軸２０は、２位輪軸３０に対して、ハンドルバー１１とは反対側（通常作業時の前方側）に配置されている。
１位輪軸２０、２位輪軸３０は、それぞれ車輪２１，３１、車軸２２，３２、車軸支持部２３，３３等を有して構成されている。
なお、２位輪軸３０の車軸３２、車軸支持部３３は図示しないが、１位輪軸２０の車軸２２、車軸支持部２３と実質的に同様の構成を有する。

【0027】

車輪２１，３１は、左右のレールＲ上を転動する円盤状の部材である。
車輪２１，３１は、レールＲの頭部と当接する踏面部、及び、踏面部の内軌側から外径側につば状に張り出した図示しないフランジ部を有する。
車軸２２，３２は、両端部に一対の車輪２１，３１が固定された回転軸状の部材である。
車軸支持部２３，３３は、フレーム１０の下部から下方に突出して設けられ、車軸２２，３２を、中心軸回りに回転可能に支持する部材である。
車軸支持部２３，３３は、車軸２２，３２の軸方向変位を規制する機能を有する。
これにより、フレーム１０は、軌道に対する横方向変位が規制されている。

【0028】

打撃装置４０は、損傷したまくらぎＳを検知するため、まくらぎＳに打撃を与えて加振し、３次モードを含むたわみ振動を励起させる加振手段である。
打撃装置４０は、ハンマヘッド４１、シャフト４２、リターンスプリング４３、アクチュエータ４４、打撃スイッチ４５等を有して構成されている。

【0029】

ハンマヘッド４１は、まくらぎＳに衝突することによって打撃を与え、まくらぎＳに３次モードの固有振動を含む振動を励起させる金属製の部材である。
ハンマヘッド４１は、例えば、２００Ｈｚ以上を安定して励起可能な振動試験用インパルスハンマを用いることが好ましい。
シャフト４２は、一方の端部にハンマヘッド４１が固定された軸状の部材である。
シャフト４２は、フレーム１０に対して、所定の回転軸回りに揺動（回動）可能に取り付けられている。
ハンマヘッド４１は、シャフト４２の揺動に応じて、まくらぎＳから上昇し、離間した位置と、まくらぎＳに衝突し打撃を与える位置との間で移動可能となっている。
リターンスプリング４３は、シャフト４２を、ハンマヘッド４１がまくらぎＳから離間する方向（上昇する方向）に付勢するばね要素である。
リターンスプリング４３として、例えば、一方の端部がシャフト４２のハンマヘッド４１側とは反対側の端部に接続され、他方の端部がフレーム１０に接続された金属製の引張コイルばねを用いることができる。

【0030】

アクチュエータ４４は、ハンマヘッド４１をまくらぎＳに衝突させる方向にシャフト４２を回動させる駆動手段である。
アクチュエータ４４として、例えば、電磁ソレノイドや電動モータ等の電気式アクチュエータや、空気圧式、油圧式など各種のアクチュエータを用いることができる。
アクチュエータ４４は、ハンマヘッド４１を、まくらぎＳに予め設定された所定の打撃力で衝突させる機能を有する。
打撃スイッチ４５は、ハンドルバー１１に設けられた例えば押しボタン式のスイッチである。
打撃スイッチ４５は、作業者がアクチュエータ４４を作動させ、ハンマヘッド４１によりまくらぎＳに打撃を与える操作を入力するものである。

【0031】

まくらぎＳを打撃した際に、まくらぎＳから放射される音を用いてまくらぎＳの損傷を検知する場合、損傷時における固有振動数の低下が、１次モード、２次モードに対して比較的顕著な３次モードの固有振動数を検出することが好ましい。
そこで、打撃装置４０は、３次モードの腹に相当する箇所であるまくらぎＳの長手方向中央部近傍にハンマヘッド４１を衝突させ、３次モードの振動を確実に励起可能なよう、フレーム１０に対して位置決めされている。

【0032】

マイクロフォン５０は、打撃装置４０がまくらぎＳに打撃を与えた直後に、まくらぎＳが発生する放射音の音圧波形に関する情報を含む音声データを取得する音声取得手段である。
マイクロフォン５０は、音源の方向により感度が変化する指向性を有する指向性マイクロフォンである。
マイクロフォン５０は、その感度が最高となる方向が、まくらぎＳの長手方向における中央部（軌間中央部）を指向するように、フレーム１０に取り付けられている。
フレーム１０は、マイクロフォン５０とまくらぎＳとの相対位置関係を、マイクロフォン５０の感度が最高となる方向が、まくらぎＳを加振した際のたわみ３次モードにおける上下方向変位（振幅）が極大となる箇所（たわみ３次モードの振動における腹に相当する箇所）又はその近傍の方向となるように規制する位置規制手段として機能する。

【0033】

マイクロフォン５０は、まくらぎＳの長手方向において、中央部を含む４０ｃｍ程度の範囲（たわみ３次モードの振動の腹の部分に相当する箇所を含む範囲）から発生する音を集音可能なよう構成されている。
マイクロフォン５０の集音部は、まくらぎＳの上面から例えば２０ｃｍ以内の高さに設置されている。
マイクロフォン５０が出力する音声データは、測定データ処理装置１００のＡ／Ｄコンバータ１１０に入力される。

【0034】

マイクロフォン５０は、遮音カバー５１を備えている。
遮音カバー５１は、マイクロフォン５０の集音部周辺から、下方側（まくらぎＳ側）へ突出して形成された筒状の部材である。
マイクロフォン５０の集音部は、遮音カバー５１の上端部付近において、遮音カバー５１の内径側に挿入されている。
遮音カバー５１は、下端部側において上端部側よりも拡径されたテーパ筒状に形成されている。
遮音カバー５１は、まくらぎＳの中央部からマイクロフォン５０の集音部までの音波の伝搬経路を包囲し、まくらぎＳ以外から発生する外部の騒音を遮音して、マイクロフォン５０の実質的な指向性をさらに高める効果を有する。

【0035】

カメラ６０は、撮像範囲が下方に向くようフレーム１０に取り付けられた撮像装置である。
カメラ６０は、例えば、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子、レンズ群やＩＲカットフィルタ、光学ローパスフィルタ等の光学系、及び、固体撮像素子の駆動装置及び出力処理装置などを有して構成されている。
また、撮像条件を向上するため、撮像範囲を照射する図示しない照明装置を設けてもよい。
カメラ６０により撮像された画像は、まくらぎＳの上面（撮像可能範囲）におけるひび割れ等の損傷を画像処理により検出することに用いられる。
また、カメラ６０の画像は、損傷まくらぎ検知装置１の現在位置検出（通過したまくらぎＳの本数を検出）や、打撃装置４０のハンマヘッド４１による打撃位置の照準を合わせるためにも用いられる。
カメラ６０が出力する画像データは、測定データ処理装置１００に伝達される。

【0036】

塗料噴射装置７０は、測定データ処理装置１００からの指示に基づいて、特定のまくらぎＳに対して塗料を噴射し、マーキングを行うものである。
塗料噴射装置７０は、フレーム１０の下部に取り付けられている。
塗料噴射装置７０は、塗料タンク７１から供給される塗料を、まくらぎＳの上面部に噴射する。
塗料タンク７１は、フレーム１０の上部であって、塗料噴射装置７０の直上に設けられている。
塗料噴射装置７０は、例えば、赤色、黄色など、複数色の塗料の噴射を行うことが可能となっている。

【0037】

測定データ処理装置１００は、マイクロフォン５０が取得した音声データ（波形データあるいはその圧縮データ等）、及び、カメラ６０が撮像した画像データを処理し、損傷が発生したまくらぎＳを検知する処理を行う情報処理装置である。
測定データ処理装置１００は、例えば、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス、バッテリ等の電源装置等を有して構成されている。

【0038】

図３は、測定データ処理装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。
図３に示すように、測定データ処理装置１００は、Ａ／Ｄコンバータ１１０、音声データ記憶部１２０、固有振動数抽出部１３０、画像処理部１４０、上面ひび割れ判定部１５０、現在位置検出部１６０、損傷情報データベース１７０、損傷判定部１８０等を有する。
また、測定データ処理装置１００は、ディスプレイ１０１を有する。
ディスプレイ１０１は、各種情報を作業者に対して画像やテキストとして表示する出力装置である。
また、ディスプレイ１０１は、作業者が手指で表示画面を触ることにより、各種入力操作が可能なタッチパネルとして構成された入力装置としても機能する。
測定データ処理装置１００の操作や各種設定は、ディスプレイ１０１から入力することが可能となっている。

【0039】

Ａ／Ｄコンバータ１１０は、マイクロフォン５０が出力するアナログの音声データを、ディジタル変換するものである。
Ａ／Ｄコンバータ１１０でディジタル化された音声データは、音声データ記憶部１２０に伝達される。

【0040】

音声データ記憶部１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１１０でディジタル化された音声データを記録する記憶装置を有する。
記録された音声データは、固有振動数抽出部１３０からの要求に応じて適宜読みだされる。

【0041】

固有振動数抽出部１３０は、音声データ記憶部１２０から、まくらぎＳを打撃装置４０によって打撃した後、所定期間（例えば約１秒間）の音声データを読み出し、例えばフーリエスペクトルに基づいて、まくらぎＳのたわみ３次モードの固有振動数を抽出する。
図４は、１次から３次モードにおけるＰＣまくらぎの曲げ変形を、有限要素モデルを用いた数値解析によって同定した結果の一例を示す図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれ１次モード、２次モード、３次モードを示している。
図４（ａ）に示す１次モードは、例えば、まくらぎの中央部が上昇する際に、両端部が下降するよう、全体が弓なり状に同一方向に湾曲するものである。
このような１次モードにおけるＰＣまくらぎ（健全時）の固有振動数は、一例として、１５８Ｈｚ程度である。
図４（ｂ）に示す２次モードは、例えば、まくらぎ全体がＳ字状に湾曲するものである。
このような２次モードにおけるＰＣまくらぎの固有振動数は、一例として、４４０Ｈｚ程度である。
図４（ｃ）に示す３次モードは、例えば、まくらぎの中央部が下降する際に、両端部も下降しかつレール直下付近が上昇するよう湾曲するものである。
このような３次モードにおけるＰＣまくらぎの固有振動数は、一例として、８５０Ｈｚ程度である。

【0042】

１次モードにおいては、おおむね損傷が深刻になるのに応じて固有振動数が低下する傾向がみられるが、一部でこの傾向と一致しない結果もみられる。
２次モードにおいては、損傷を有するＰＣまくらぎの固有振動数は低下する傾向にあるが、健全なＰＣまくらぎと、両側レール部下面にひび割れを有するＰＣまくらぎとの固有振動数の変化は小さく、損傷レベルが必ずしも固有振動数の低下量と相関しない場合もみられる。
また、２次モードにおいては、まくらぎからの放射音を最も測定しやすいまくらぎの中央部がたわみモードの節となることから、まくらぎの中央部からの放射音の音圧が小さく、測定が困難となることも懸念される。

【0043】

これに対し、３次モードにおいては、健全なＰＣまくらぎと比較して損傷を有するＰＣまくらぎの固有振動数がほとんどの場合低下し、さらに、損傷の程度が大きくなるほど固有振動数の低下量が大きくなる傾向を有する。
さらに、まくらぎの中央部が振動の腹に相当するため、まくらぎの中央部付近における放射音の音圧が大きく、測定も容易である。
これらのことから、損傷ＰＣまくらぎの検知指標として、３次モードの固有振動数が有効であると考えられる。

【0044】

画像処理部１４０は、カメラ６０が撮像した画像に対して、後述するひび割れ判定や現在位置の検出の精度が向上するよう、所定の画像処理を施すものである。
画像処理部１４０は、カメラ６０から出力される画像に対して、明度調整、コントラスト調整、カラーバランス調整、輪郭強調、収差補正などの各種画像処理を行う。

【0045】

上面ひび割れ判定部１５０は、画像処理部１４０が出力するまくらぎＳの上面部が含まれる画像データを用いた画像認識処理により、撮像されたまくらぎＳの上面部にひび割れが発生しているか否かを判別するものである。
画像認識として、例えば、ひび割れが存在する場合、存在しない場合のまくらぎの画像データ（参照データ）を多数（一例として４００枚程度）、事前に参照データ保持部１５１に蓄積しておき、これらの画像データから、例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）等の深層学習（ディープラーニング）を利用することが可能である。

【0046】

現在位置検出部１６０は、画像処理部１４０が出力するカメラ６０の撮像画像に基づいて、損傷まくらぎ検知装置１の現在位置を検出するものである。
例えば、現在位置検出部１６０は、現在撮像されているまくらぎＳが、損傷まくらぎ検知作業を開始したまくらぎＳから数えて何本目のものであるか、判別する機能を有する。

【0047】

損傷情報データベース１７０は、損傷まくらぎ検知装置１が診断を行った複数のまくらぎＳについて、固有振動数抽出部１３０が抽出したたわみ３次モードの固有振動数、及び、上面ひび割れ判定部１５０における画像認識処理による判定結果をそれぞれ記録し、データベース化するものである。

【0048】

損傷判定部１８０は、損傷情報データベース１７０に蓄積された固有振動数及び画像認識結果に基づいて、診断対象となった個々のまくらぎＳについて、損傷判定の成立、不成立を判定するものである。
この点について、後に詳しく説明する。

【0049】

図５は、第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置を用いた損傷まくらぎ検出処理の手順を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

【0050】

＜ステップＳ０１：損傷まくらぎ検知装置移動＞
作業者は、損傷まくらぎ検知装置１を、損傷を検知すべきまくらぎＳの診断を行う位置である診断位置を移動させる。
診断位置は、マイクロフォン５０の感度が相対的に高くなる方向が、診断対象となるまくらぎＳの中央部に向けられるように、マイクロフォン５０とまくらぎＳとの位置関係が設定されるとともに、打撃装置４０のハンマヘッド４１がまくらぎＳの中央部付近を打撃可能な位置である。
打撃装置４０及びマイクロフォン５０は、フレーム１０に対して固定されていることから、軌間方向（まくらぎＳの長手方向）においては、まくらぎＳとの相対位置は規制されている。
したがって、診断位置の調整は、専らレールＲの長手方向（損傷まくらぎ検知装置１の前後方向）においてのみ行えばよい。

【0051】

ディスプレイ１０１は、作業者が損傷まくらぎ検知装置１を診断位置に位置決めすることを補助するため、以下説明するガイド画面を作業者に対して表示する機能を有する。
図６は、ガイド画面の表示の一例を模式的に示す図である。
図６に示すように、ガイド画面１０２には、カメラ６０から撮像されたレールＲ、まくらぎＳ、バラストＢの画像が表示される。
また、ガイド画面１０２には、集音範囲マーカ１０３、打撃箇所マーカ１０４が表示されるようになっている。
集音範囲マーカ１０３は、指向性を有するマイクロフォン５０が比較的高い感度を有する範囲を表示する指標である。
打撃箇所マーカ１０４は、打撃スイッチ４５を操作した場合に、ハンマヘッド４１が衝突する箇所を示す指標である。
カメラ６０がフレーム１０に対して既知の相対位置関係で設置され、カメラ６０の撮像範囲（画角）が既知である場合には、集音範囲マーカ１０３、打撃箇所マーカ１０４は、基本的にガイド画面１０２の同一の箇所に表示され続けることになる。

【0052】

作業者は、ガイド画面１０２において、集音範囲マーカ１０３、及び、打撃箇所マーカ１０４がともに診断対象となるまくらぎＳの中央部と重なって見える位置で、損傷まくらぎ検知装置１を停止させる。
その後、ステップＳ０２に進む。

【0053】

＜ステップＳ０２：まくらぎ打撃実行＞
作業者は、打撃スイッチ４５を操作し、打撃装置４０によるまくらぎＳの打撃を行う。
打撃スイッチ４５の操作に応じて、アクチュエータ４４は、シャフト４２を回動させ、ハンマヘッド４１をまくらぎＳの上面部における中央部に、予め設定された所定の強度で衝突させる。
ハンマヘッド４１の衝突後、シャフト４２は、リターンスプリング４３の付勢力により初期位置まで復帰し、ハンマヘッド４１はまくらぎＳから離間する。
その後、ステップＳ０３に進む。

【0054】

＜ステップＳ０３：音声データ取得＞
打撃スイッチ４５の操作と連動して、音声データ記憶部１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１１０を介して、マイクロフォン５０が集音した音声（音圧波形）に係る音声データを取得し、記憶（録音）する。
この録音は、例えば、打撃直後から所定の時間（例えば１秒）が経過するまで行われる。
その後、ステップＳ０４に進む。

【0055】

＜ステップＳ０４：３次モード固有振動数抽出＞
固有振動抽出部１３０は、ステップＳ０３において音声データ記憶部１２０に録音された音のフーリエスペクトルに基づいて、まくらぎＳが発生する放射音における３次モードの固有振動数（例えば、７００Ｈｚ乃至９００Ｈｚの帯域におけるピーク）を抽出する。
図７は、打撃後におけるまくらぎの放射音の時間と音圧との相関、及び、周波数と音圧との相関の一例を示すグラフである。
図７（ａ）は、時間と音圧との相関を示しており、横軸は時間、縦軸は音圧をそれぞれ示している。
図７（ａ）に示すように、音圧は打撃直後にピーク値をとった後、時間の経過とともに減衰して音圧は低下する。
ステップＳ０３における録音時間は、このような減衰の早さに基づいて設定することができる。
図７（ｂ）は、周波数と音圧との相関を示しており、横軸は周波数、縦軸は音圧をそれぞれ示している。
図７（ｂ）に示すように、７００乃至８００Ｈｚ付近において、明確な３次モードのピークが現れることがわかる。
固有振動数抽出部１３０による３次モード固有振動数の抽出が終了した後、ステップＳ０５に進む。

【0056】

＜ステップＳ０５：固有振動数所定回数抽出完了判断＞
固有振動数の抽出は、診断対象となるまくらぎＳの個々について、それぞれ予め設定された所定回数（例えば３回）行われ、その平均値が診断に用いられる。
直近に固有振動数の抽出を行ったまくらぎＳに関して、固有振動数の抽出が所定回数完了している場合はステップＳ０６に進み、未了である場合にはステップＳ０２に戻って以降の処理を繰り返す。
なお、２回目以降の打撃は、打撃スイッチ４５の操作によらず、自動的に行われるようにしてもよい。

【0057】

＜ステップＳ０６：まくらぎ上面画像撮像＞
カメラ６０は、まくらぎＳの上面を画角内に含む画像を撮像する。
撮像された画像データは、画像処理部１４０を介して、上面ひび割れ判定部１５０に伝達される。
その後、ステップＳ０７に進む。

【0058】

＜ステップＳ０７：上面ひび割れ判定＞
上面ひび割れ判定部１５０は、ステップＳ０６において取得した画像データを画像認識してまくらぎＳの上面にひび割れが発生しているか否かを判別する。
その後、ステップＳ０８に進む。

【0059】

＜ステップＳ０８：データ記憶＞
損傷情報データベース１７０は、診断対象であるまくらぎＳに関して、抽出された固有振動数（所定回数の平均値）、及び、画像認識によるひび割れ発生有無に関するデータを、個々のまくらぎＳに割り当てられた識別子（例えば個々のまくらぎＳにそれぞれ割り当てられた識別番号）とともに記憶する。
その後、ステップＳ０９に進む。

【0060】

＜ステップＳ０９：データ取得完了判断＞
作業者は、診断対象となる一連のまくらぎＳ群のすべてについて、固有振動数及び画像認識結果のデータ取得が完了したか否かを判断する。
データ取得が完了した場合はステップＳ１０に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻り、次にデータ取得すべきまくらぎＳを打撃可能な位置まで損傷まくらぎ検知装置１を移動させて以降の処理を繰り返す。

【0061】

＜ステップＳ１０：損傷まくらぎ検知結果出力＞
損傷判定部１８０は、損傷情報データベースに蓄積された情報に基づいて、損傷まくらぎ検知結果を出力する。
損傷判定部１８０は、画像認識結果に基づいて、上面にひび割れが検出されたまくらぎＳに関しては、固有振動数に関わらず損傷判定を成立させる。
その後、上面にひび割れが検出されなかったまくらぎＳ群を、固有振動数の低下が小さかった順（健全あるいは損傷が小さいと推定される順）にソートし、下位の所定のパーセンテージ（例えば５％）のまくらぎＳについて、損傷判定を成立させる。
その後、一連の処理を終了させる。

【0062】

損傷まくらぎ検知装置１は、上述した損傷まくらぎ検知処理が終了した後、損傷判定が成立したまくらぎＳに対して、交換作業を行う際の目印となる指標をマーキングする機能を有する。
損傷まくらぎ検知処理が終了した後、作業者が損傷まくらぎ検知装置１を診断済みのまくらぎＳの上を再度通過させるよう移動させると、カメラ６０により損傷判定が成立したまくらぎＳが検出された際に、塗料噴射装置７０は、当該まくらぎＳの上面に、例えば赤い塗料をスプレーしてマーキングを施す。

【0063】

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）マイクロフォン５０の感度が最高となる方向が、まくらぎＳのたわみ３次モードにおける振幅が大きい箇所（振動の腹）の方向となるように、マイクロフォン５０とまくらぎＳとの位置関係を規制するフレーム１０、１位輪軸２０、２位輪軸３０等の位置規制手段を設けることによって、作業者の個人差の影響を受けることなく適切な音の取得を行うことが可能となり、損傷まくらぎの検知精度を向上することができる。
また、損傷検知作業時にマイクロフォン５０を作業者が手持ちする必要がないため、作業者の労力を軽減することができる。
（２）マイクロフォン５０に遮音カバー５１を設けることによって、例えば保線作業中に用いられる発電機等の機械等が発生するノイズの混入を防止し、まくらぎＳが発生する音の集音効率を高め、固有振動数を検出する際のＳ／Ｎ比を高めて検出精度を高めることができる。
（３）マイクロフォン５０の位置規制をフレーム１０及びフレーム１０がレール上を走行可能なよう設けられた１位輪軸２０、２位輪軸３０によって行うことによって、損傷まくらぎ検知装置１を車輪により容易に移動可能として、取り扱いを容易化し、損傷検知作業の作業性を向上することができる。
（４）フレーム１０に取り付けられたハンマヘッド４１によってまくらぎＳを打撃することによって、マイクロフォン５０の集音範囲と打撃箇所との位置関係を固定することができ、まくらぎＳが発生する音をより精度よく取得することができる。
（５）ハンマヘッド４１がまくらぎＳの長手方向における中央部近傍を打撃することによって、たわみ３次モードの腹となるまくらぎＳの中央部を加振することにより、３次モードの振動を確実に励起させ、固有振動数の検出精度をより高めることができる。
（６）ハンマヘッド４１がアクチュエータ４４により駆動されてまくらぎＳを打撃することによって、打撃力が実質的に一定となるように制御することが可能となり、まくらぎＳに発生する３次モードの固有振動の再現性を高め、固有振動数の検出精度をさらに高めることができる。
（７）複数のまくらぎＳに関して検出した固有振動数のデータベースを作成し、相対的に固有振動数が低いまくらぎＳの一群に対して損傷判定を成立させることによって、まくらぎＳの交換の優先度を適切に設定することができ、効率的な維持管理を行うことができる。
（８）カメラ６０で撮像した画像を画像認識処理してまくらぎＳの上面のひび割れ発生を判定することによって、主にレール下部底面のひび割れ検知に効果的な固有振動数による損傷検知と併せて、まくらぎＳの上面部に発生したひび割れを適切に検知して損傷検知精度をより向上することができる。
（９）塗料噴射装置７０により、損傷判定が成立したまくらぎＳに対して塗料をスプレーしてマーキングすることによって、交換などの保守作業を容易化することができる。

【0064】

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した損傷まくらぎ検知装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同様の箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

【0065】

図８は、第２実施形態の損傷まくらぎ検知装置をまくらぎ長手方向から見た模式図である。
図８に示すように、損傷まくらぎ検知装置１Ａは、第１実施形態における２位輪軸３０に相当する箇所に設けられた輪軸３０Ａの１軸のみを有するとともに、フレーム１０の全長を短縮した点で第１実施形態の損傷まくらぎ検知装置１と相違する。
損傷まくらぎ検知装置１Ａは、まくらぎＳの打撃、集音時に姿勢を保持する図示しないスタンドを有する。

【0066】

以上説明した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加え、装置自体を軽量化、小型化し、作業者の負担をよりいっそう軽減することができる。

【0067】

（他の実施形態）
なお、本発明は上述した各実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
（１）損傷まくらぎ検知装置、損傷まくらぎ検知方法の構成は、上述した実施形態の構成に限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、まくらぎを加振するための加振手段や、まくらぎが発生する音を取得する音声取得手段の構成は、上述した構成に限らず適宜変更することができる。
（２）実施形態においては、診断結果が下位５％のまくらぎに対して損傷判定を成立させているが、複数段階の損傷判定を行うようにしてもよい。例えば、最下位の所定の割合のまくらぎに対して第１の損傷判定を成立させ、下位から次順位の所定の割合のまくらぎに第１の損傷判定よりもシビアではない損傷を示す第２の損傷判定を成立させるようにしてもよい。
この場合、各段階の損傷判定に応じて、それぞれ異なったマーキングを施すようにしてもよい。例えば、第１の損傷判定が成立したまくらぎに赤マーキングを行い、第２の損傷判定が成立したまくらぎに黄マーキングを行うようにしてもよい。
（３）実施形態のように固有振動数の相対評価により損傷判定を成立させることに代えて、健全なまくらぎに対する固有振動数の低下量が所定の閾値以上である場合に、直ちに損傷判定を成立させる構成とすることもできる。
この場合、まくらぎの種類毎に事前に閾値を設定し、診断対象となるまくらぎの種類に応じて適宜閾値を切り換える構成とすることが好ましい。
また、同一のまくらぎを前回診断した際の固有振動数に関する情報をデータベースとして保持し、前回診断時の固有振動数からの低下量に基づいて損傷判定を成立させるようにしてもよい。
（４）実施形態においては、作業者が手動により損傷まくらぎ検知装置を移動させる構成としているが、これに限らず、例えば少なくとも一部の輪軸にモータ等の駆動手段を設けて、損傷まくらぎ検知装置が自走する構成としてもよい。
この場合、診断対象となるまくらぎに対する位置決め、打撃、発生音の取得、画像認識用の画像撮像などの一連の処理を自動的に行うようにしてもよい。
（５）実施形態においては、測定データ処理装置を、トロ状の損傷まくらぎ検知装置に搭載しているが、全ての処理を損傷まくらぎ検知装置の機上で行う必要はなく、データの取得のみを現場で行い、その処理や損傷判定は遠隔（例えば地上等）に設けられた装置を用いて行う構成としてもよい。
（６）損傷判定が成立したまくらぎにマーキングする手法は、実施形態のように塗料（ペンキ）をスプレーするものに限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、レーザを用いて損傷判定が成立したまくらぎに刻印（レーザ照射痕）を施すようにしてもよい。
（７）実施形態においては、まくらぎが発生する音のフーリエスペクトルを用いて３次モードの固有振動数を抽出しているが、固有振動数を抽出、検出する方法はこれに限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、ハンマに加速度センサを設けて、まくらぎが発生する音のフーリエスペクトルを、ハンマの加速度センサから測定される加振力で除したアクセレランスから、３次モードの固有振動数を抽出するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 損傷まくらぎ検知装置
１０ フレーム １１ ハンドルバー
２０ １位輪軸 ２１ 車輪
２２ 車軸 ２３ 車軸支持部
３０ ２位輪軸 ３１ 車輪
３２ 車軸 ３３ 車軸支持部
３０Ａ 輪軸
４０ 打撃装置 ４１ ハンマヘッド
４２ シャフト ４３ リターンスプリング
４４ アクチュエータ ４５ 打撃スイッチ
５０ マイクロフォン ５１ 遮音カバー
６０ カメラ
７０ 塗料噴射装置 ７１ 塗料タンク
１００ 測定データ処理装置 １０１ ディスプレイ
１０２ ガイド画面 １０３ 集音範囲マーカ
１０４ 打撃箇所マーカ
１１０ Ａ／Ｄコンバータ １２０ 音声データ記憶部
１３０ 固有振動数抽出部 １４０ 画像処理部
１５０ 上面ひび割れ判定部 １５１ 参照データ保持部
１６０ 現在位置検出部 １７０ 損傷情報データベース
１８０ 損傷判定部
Ｒ レール Ｓ まくらぎ
Ｂ バラスト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】