ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166842
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラム
(51)【国際特許分類】
G01P 3/66 20060101AFI20241122BHJP
G01H 17/00 20060101ALI20241122BHJP
【ＦＩ】
G01P3/66 A
G01H17/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083222
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】小林 祥宏
【テーマコード（参考）】
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G064AA14
2G064AB02
2G064BA02
2G064BD02
2G064CC02
2G064DD02
(57)【要約】
【課題】鉄道車両が橋梁を走行したときに定速走行、減速走行又は加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することが可能な計測方法を提供すること。
【解決手段】橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、を含む、計測方法。
【選択図】図１６
【解決手段】橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、を含む、計測方法。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む、計測方法。
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む、計測方法。
【請求項2】
請求項１において、
前記観測データと、予め作成された前記鉄道車両の寸法及び前記橋梁の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記鉄道車両が前記橋梁を走行する平均速度を算出する平均速度算出工程と、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅と前記平均速度とに基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入速度及び進出速度を算出する進入進出速度算出工程と、
を含む、計測方法。
前記観測データと、予め作成された前記鉄道車両の寸法及び前記橋梁の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記鉄道車両が前記橋梁を走行する平均速度を算出する平均速度算出工程と、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅と前記平均速度とに基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入速度及び進出速度を算出する進入進出速度算出工程と、
を含む、計測方法。
【請求項3】
請求項１において、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅とを比較して、前記鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する走行判定工程を含む、計測方法。
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅とを比較して、前記鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する走行判定工程を含む、計測方法。
【請求項4】
請求項１において、
前記速度振幅算出工程は、
前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークを含まない複数の負のピークを選択する工程と、
前記複数の正のピークに基づいて、第１近似直線を算出する工程と、
前記複数の負のピークに基づいて、第２近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
を含む、計測方法。
前記速度振幅算出工程は、
前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークを含まない複数の負のピークを選択する工程と、
前記複数の正のピークに基づいて、第１近似直線を算出する工程と、
前記複数の負のピークに基づいて、第２近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
を含む、計測方法。
【請求項5】
請求項１において、
前記速度振幅算出工程は、
ｎを２以上の整数とし、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する工程と、
１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、前記ｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークと、前記ｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークとの差であるｋ番目のピーク振幅を算出する工程と、
前記ｎ個のピーク振幅に基づいて、近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
を含む、計測方法。
前記速度振幅算出工程は、
ｎを２以上の整数とし、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する工程と、
１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、前記ｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークと、前記ｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークとの差であるｋ番目のピーク振幅を算出する工程と、
前記ｎ個のピーク振幅に基づいて、近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
を含む、計測方法。
【請求項6】
請求項２において、
前記環境情報は、前記橋梁の長さ、前記鉄道車両の各車両の長さ、及び、前記鉄道車両の前記複数の部位の各々の位置を含む、計測方法。
前記環境情報は、前記橋梁の長さ、前記鉄道車両の各車両の長さ、及び、前記鉄道車両の前記複数の部位の各々の位置を含む、計測方法。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪である、計測方法。
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪である、計測方法。
【請求項8】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記観測装置は、加速度センサーである、計測方法。
前記観測装置は、加速度センサーである、計測方法。
【請求項9】
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出部と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む、計測装置。
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む、計測装置。
【請求項10】
請求項９に記載の計測装置と、
前記観測装置と、
を備えた、計測システム。
前記観測装置と、
を備えた、計測システム。
【請求項11】
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる、計測プログラム。
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる、計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、計測方法、計測装置、計測システム及び計測プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、鉄道車両に差動型ＬＤＶを搭載し、レーザー光源からのレーザービームをレール敷設側のレール、枕木、砂利、補助レール、ＡＴＳ等の物体に照射し、それら物体からの散乱光を差動型ＬＤＶの受光素子で受光してドップラ信号を抽出し、このドップラ信号から対地速度を計測する、鉄道車両速度計測方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－６１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、レーザービームがレール面から外れてしまい、計測精度が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る計測方法の一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む。
【0006】
本発明に係る計測装置の一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出部と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出部と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む。
【0007】
本発明に係る計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、
を備える。
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、
を備える。
【0008】
本発明に係る計測プログラムの一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】計測システムの構成例を示す図。
【図3】加速度センサーが検出する加速度の説明図。
【図4】車両の長さＬＣ（Ｃｍ）及び車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））の一例を示す図。
【図5】橋梁の上部構造の構造モデルの説明図。
【図6】たわみ量ｗｓｔｄ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ），ｔ）の一例を示す図。
【図7】たわみ量Ｃｓｔｄ（Ｃｍ，ｔ）の一例を示す図。
【図8】たわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の一例を示す図。
【図9】鉄道車両が減速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の一例を示す図。
【図10】鉄道車両が加速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の一例を示す図。
【図11】鉄道車両が減速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）の一例を示す図。
【図12】鉄道車両が加速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）の一例を示す図。
【図13】鉄道車両が定速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）の一例を示す図。
【図14】鉄道車両が減速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）の一例を示す図。
【図15】鉄道車両が加速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）の一例を示す図。
【図16】第１実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。
【図17】センサー、計測装置及び監視装置の構成例を示す図。
【図18】進入時刻ｔｉ及び進出時刻ｔｏの算出例を示す図。
【図19】車両数ＣＴの算出例を示す図。
【図20】第２実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図。
【図21】第２実施形態における計測装置の構成例を示す図。
【図22】第３実施形態における速度振幅算出工程の手順の一例を示すフローチャート図。
【図23】速度波形ｖ（ｔ）において選択された複数の正のピーク及び複数の負のピークの一例を示す図。
【図24】第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）及び第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）の一例を示す図。
【図25】進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの一例を示す図。
【図26】第４実施形態における速度振幅算出工程の手順の一例を示すフローチャート図。
【図27】速度波形ｖ（ｔ）において選択されたｎ個の正のピーク及びｎ個の負のピークの一例を示す図。
【図28】ｎ個のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（１）～Ｓｖ＿ＰＮ（ｎ）の一例を示す図。
【図29】進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの一例を示す図。
【図30】計測システムの他の構成例を示す図。
【図31】計測システムの他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0011】
１．第１実施形態
１－１．計測システムの構成
橋梁を通過する鉄道車両は、重量が大きく、ＢＷＩＭで計測可能である。ＢＷＩＭは、Bridge Weigh in Motionの略であり、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通過する鉄道車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通過する鉄道車両の重量を解析可能な橋梁は、ＢＷＩＭが機能する構造であり、橋梁への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するＢＷＩＭシステムが通行する鉄道車両の重量の計測を可能にする。
１－１．計測システムの構成
橋梁を通過する鉄道車両は、重量が大きく、ＢＷＩＭで計測可能である。ＢＷＩＭは、Bridge Weigh in Motionの略であり、橋梁を「はかり」に見立て、橋梁の変形を計測することにより、橋梁を通過する鉄道車両の重量、軸数などを測定する技術である。変形やひずみなどの応答から通過する鉄道車両の重量を解析可能な橋梁は、ＢＷＩＭが機能する構造であり、橋梁への作用と応答の間の物理的なプロセスを応用するＢＷＩＭシステムが通行する鉄道車両の重量の計測を可能にする。
【0012】
図１は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る計測システム１０は、計測装置１と、橋梁５に設けられる少なくとも１つのセンサー２と、を備えている。また、計測システム１０は、監視装置３を備えていてもよい。
【0013】
橋梁５は上部構造７と下部構造８からなる。図２は、上部構造７を図１のＡ－Ａ線で切断した断面図である。図１及び図２に示すように、上部構造７は、床板Ｆ、主桁Ｇ、不図示の横桁等からなる橋床７ａと、支承７ｂと、レール７ｃと、枕木７ｄと、バラスト７ｅと、を含む。また、図１に示すように、下部構造８は、橋脚８ａと、橋台８ｂと、を含む。上部構造７は、隣り合う橋台８ｂと橋脚８ａ、隣り合う２つの橋台８ｂ、又は、隣り合う２つの橋脚８ａのいずれか１つに渡された構造である。上部構造７の両端部は、隣り合う橋台８ｂと橋脚８ａの位置、隣り合う２つの橋台８ｂの位置、又は、隣り合う２つの橋脚８ａの位置にある。
【0014】
鉄道車両６が橋梁５の上部構造７に進入すると、鉄道車両６の荷重によって上部構造７が撓むが、鉄道車両６は複数の車両が連結されているので、各車両の通過に伴って上部構造７の撓みが周期的に繰り返される。
【0015】
計測装置１と各センサー２とは、例えば、不図示のケーブルで接続され、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介して通信を行う。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略である。あるいは、計測装置１と各センサー２とは、無線ネットワークを介して通信を行ってもよい。
【0016】
各センサー２は、鉄道車両６が橋梁５を走行したときに生じる物理量を含む観測データを出力する。本実施形態では、各センサー２は、加速度センサーであり、観測データは、鉄道車両６が橋梁５を走行したときに生じる加速度を含む加速度データである。各センサー２は、例えば、水晶加速度センサーであってもよいし、ＭＥＭＳ加速度センサーであってもよい。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略である。
【0017】
本実施形態では、各センサー２は橋梁５の上部構造７の長手方向の中央部、具体的には、主桁Ｇの長手方向の中央部に設置されている。ただし、各センサー２は、鉄道車両６の走行によって発生する加速度を検出することができればよく、その設置位置は上部構造７の中央部に限定されない。なお、各センサー２を上部構造７の床板Ｆに設けると、鉄道車両６の走行によって破壊するおそれがあり、また橋床７ａの局部的な変形により測定精度が影響を受けるおそれがあるため、図１及び図２の例では、各センサー２は上部構造７の主桁Ｇに設けられている。
【0018】
上部構造７の床板Ｆや主桁Ｇ等は、橋梁５を通過する鉄道車両６による荷重によって、垂直方向に撓む。各センサー２は、橋梁５を通過する鉄道車両６の荷重による床板Ｆや主桁Ｇの撓みの加速度を検出する。
【0019】
計測装置１は、各センサー２から出力される加速度データに基づいて、鉄道車両６が橋梁５に対して進入及び進出したときに橋梁５の所定の観測点が変位する速度の振幅をそれぞれ算出し、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。計測装置１は、例えば、橋台８ｂに設置される。
【0020】
計測装置１と監視装置３とは、例えば、携帯電話の無線ネットワーク及びインターネット等の通信ネットワーク４を介して、通信を行うことができる。計測装置１は、鉄道車両６が橋梁５を通過したときの鉄道車両６の走行の判定結果を含む計測データを監視装置３に送信する。監視装置３は、当該計測データを不図示の記憶装置に記憶し、例えば、計測データに基づいて鉄道車両６の監視や上部構造７の異常判定等の処理を行ってもよい。
【0021】
なお、本実施形態では、橋梁５は、鉄道橋であり、例えば、鋼橋や桁橋、ＲＣ橋等である。ＲＣは、Reinforced-Concreteの略である。
【0022】
図２に示すように、本実施形態では、センサー２に対応付けて観測点Ｒが設定されている。図２の例では、観測点Ｒは、主桁Ｇに設けられたセンサー２の鉛直上方向にある上部構造７の表面の位置に設定されている。すなわち、センサー２は、観測点Ｒを観測する観測装置であり、橋梁５を走行する鉄道車両６の複数の部位の観測点Ｒへの作用に対する応答である物理量を検出し、検出した物理量を含む観測データを出力する。例えば、鉄道車両６の複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であるが、以降では車軸であるものとする。また、本実施形態では、各センサー２は加速度センサーであり、物理量として加速度を検出する。センサー２は、鉄道車両６の走行により観測点Ｒに生じる加速度を検出可能な位置に設けられていればよいが、観測点Ｒの鉛直上に近い位置に設けられることが望ましい。
【0023】
【0024】
計測装置１は、センサー２から出力される観測データである加速度データに基づいて、鉄道車両６が走行する橋梁５の上部構造７の面と交差する方向の加速度を取得する。鉄道車両６が走行する上部構造７の面は、鉄道車両６が走行する方向、すなわち上部構造７の長手方向であるＸ方向と、鉄道車両６が走行する方向と直交する方向、すなわち上部構造７の幅方向であるＹ方向とによって規定される。鉄道車両６の走行によって、観測点Ｒは、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向に撓むので、計測装置１は、撓みの加速度の大きさを正確に算出するために、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向、すなわち、床板Ｆの法線方向であるＺ方向の加速度を取得するのが望ましい。
【0025】
図３は、センサー２が検出する加速度を説明する図である。センサー２は、互いに直交する３軸の各軸方向に生じる加速度を検出する加速度センサーである。
【0026】
鉄道車両６の走行による観測点Ｒの撓みの加速度を検出するために、センサー２は、３つの検出軸であるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のうち、１軸がＸ方向及びＹ方向と交差する方向となるように設置される。観測点Ｒは、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向に撓むので、撓みの加速度を正確に検出するために、理想的には、センサー２は、１軸をＸ方向及びＹ方向と直交するＺ方向、すなわち、床板Ｆの法線方向に合わせて設置される。
【0027】
ただし、センサー２を上部構造７に設置する場合、設置場所が傾いている場合もある。計測装置１は、センサー２の３つの検出軸の１軸が、床板Ｆの法線方向に合わせて設置されなくても、概ね法線方向に向いていることで誤差は小さく無視できる。また、計測装置１は、センサー２の３つの検出軸の１軸が、床板Ｆの法線方向に合わせて設置されなくても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の加速度を合成した３軸合成加速度によって、センサー２の傾斜による検出誤差の補正を行うことができる。また、センサー２は、少なくとも鉛直方向にほぼ平行な方向に生ずる加速度、あるいは、床板Ｆの法線方向の加速度を検出する１軸加速度センサーであってもよい。
【0028】
以下、計測装置１が実行する本実施形態の計測方法の詳細について説明する。
【0029】
１－２．計測方法の詳細
本実施形態では、計測装置１は、センサー２から出力される加速度データに基づいて、観測点Ｒが変位する速度の波形である速度波形を算出し、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻における速度波形の振幅である進入時速度振幅と、鉄道車両６の橋梁５に対する進出時刻における速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する。そして、計測装置１は、進入時速度振幅と進出時速度振幅とを比較して、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。
本実施形態では、計測装置１は、センサー２から出力される加速度データに基づいて、観測点Ｒが変位する速度の波形である速度波形を算出し、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻における速度波形の振幅である進入時速度振幅と、鉄道車両６の橋梁５に対する進出時刻における速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する。そして、計測装置１は、進入時速度振幅と進出時速度振幅とを比較して、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。
【0030】
以下では、１台の鉄道車両６が橋梁５を定速走行、減速走行及び加速走行した場合のそれぞれの加速度の実測データが得られていないため、鉄道車両６の寸法及び橋梁５の寸法を含む環境情報と、橋梁５の上部構造７の構造モデルとに基づいて、実際の橋梁５の変位量と近似するたわみ量を算出する。そして、算出したたわみ量を微分して得られる速度波形を、実測された加速度データから算出される速度波形に代用して本実施形態の計測方法の理論を説明する。
【0031】
環境情報は、橋梁５の寸法として、例えば、橋梁長ＬＢ及び観測点Ｒの位置Ｌｘを含む。橋梁長ＬＢは、橋梁５の長さであり、本実施形態では、上部構造７の進入端と進出端との間の距離である。例えば、橋梁５が複数の上部構造７を有する場合、橋梁長ＬＢは、各上部構造７の進入端と進出端との間の距離である。また、観測点Ｒの位置Ｌｘは、上部構造７の進入端から観測点Ｒまでの距離である。また、環境情報は、鉄道車両６の寸法として、例えば、鉄道車両６の各車両の長さＬＣ（Ｃｍ）、各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）及び各車両の車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））を含む。Ｃｍは車両番号であり、各車両の長さＬＣ（Ｃｍ）は、先頭からＣｍ番目の車両の両端の間の距離である。各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）は、先頭からＣｍ番目の車両の車軸数である。ｎは、各車両の車軸番号であり、１≦ｎ≦ａＴ（Ｃｍ）である。各車両の車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））は、ｎ＝１のときは先頭からＣｍ番目の車両の先端と先頭から１番目の車軸との間の距離であり、ｎ≧２のときは先頭からｎ－１番目の車軸とｎ番目の車軸との間の距離である。図４に、鉄道車両６のＣｍ番目の車両の長さＬＣ（Ｃｍ）及び車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））の一例を示す。鉄道車両６の寸法や上部構造７の寸法は、公知の手法によって測定することができる。予め、橋梁５を通過する鉄道車両６の寸法のデータベースを作成し、通過時刻から該当する車両の寸法を参照しても良い。
【0032】
なお、橋梁５の上部構造７を、寸法が同じである任意の数の車両が連結された鉄道車両６が走行すると想定される場合、環境情報は、１両分についての、車両の長さＬＣ（Ｃｍ）、車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）及び車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））を含んでいればよい。
【0033】
鉄道車両６の車両数ＣＴをパラメーターとして、鉄道車両６の総車軸数ＴａＴは、環境情報に含まれる各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）を用いて、式（１）により算出される。
【0034】
【数1】
【0035】
鉄道車両６の先頭の車軸からＣｍ番目の車両のｎ番目の車軸までの距離Ｄｗａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））は、環境情報に含まれる各車両の長さＬＣ（Ｃｍ）、各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）及び各車両の車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））を用いて、式（２）により算出される。なお、式（２）では、ＬＣ（Ｃｍ）＝ＬＣ（１）であるものとしている。
【0036】
【数2】
【0037】
式（２）においてＣｍ＝ＣＴ、ｎ＝ａＴ（ＣＴ）とした式（３）により、鉄道車両６の先頭の車軸から最後尾の車両の最後尾の車軸までの距離Ｄｗａ（ａｗ（ＣＴ，ａＴ（ＣＴ）））が算出される。
【0038】
【数3】
【0039】
鉄道車両６が橋梁５の上部構造７を通過する通過時間ｔｓをパラメーターとして、鉄道車両６の平均速度ｖａｖｇは、環境情報に含まれる橋梁長ＬＢ及び距離Ｄｗａ（ａｗ（ＣＴ，ａＴ（ＣＴ）））を用いて、式（４）により算出される。
【0040】
【数4】
【0041】
式（４）に式（３）を代入した式（５）により、鉄道車両６の平均速度ｖａｖｇが算出される。
【0042】
【数5】
【0043】
橋梁５の上部構造７において、床板Ｆと主桁Ｇなどで構成される橋床７ａが１つ或いは複数の連続配置される構成として考え、１つの橋床７ａの変位を長手方向の中央部における変位とする。上部構造７に印加される荷重は上部構造７の一端から他端へ移動する。この時、荷重の上部構造７上の位置と荷重量を用いて、上部構造７の中央部の変位であるたわみ量を表すことができる。鉄道車両６の車軸が上部構造７上を移動するときのたわみ変形を、１点荷重の梁上の移動によるたわみ量の軌跡として表すために、図５に示す構造モデルを考え、当該構造モデルにおいて、中間部におけるたわみ量が算出される。図５において、Ｐは荷重である。ａは、鉄道車両６が進入する側の上部構造７の進入端からの荷重位置である。ｂは、鉄道車両６が進出する側の上部構造７の進出端からの荷重位置である。図５に示す構造モデルは、両端を支点とする両端を支持した単純梁である。
【0044】
【数6】
【0045】
式（６）において、関数Ｈａは式（７）のように定義される。
【0046】
【数7】
【0047】
式（６）を変形し、式（８）が得られる。
【0048】
【数8】
【0049】
一方、曲げモーメントＭは式（９）で表される。式（９）において、θは角度であり、Ｉは二次モーメントであり、Ｅはヤング率である。
【0050】
【数9】
【0051】
式（９）を式（８）に代入し、式（１０）が得られる。
【0052】
【数10】
【0053】
式（１０）を観測位置ｘについて積分する式（１１）を計算し、式（１２）が得られる。式（１２）において、Ｃ１は積分定数である。
【0054】
【数11】
【0055】
【数12】
【0056】
さらに、式（１２）を観測位置ｘについて積分する式（１３）を計算し、式（１４）が得られる。式（１４）において、Ｃ２は積分定数である。
【0057】
【数13】
【0058】
【数14】
【0059】
式（１４）において、θｘはたわみ量を表し、θｘをたわみ量ｗに置き換えて式（１５）が得られる。
【0060】
【数15】
【0061】
図５より、ｂ＝ＬＢ－ａなので、式（１５）は式（１６）のように変形される。
【0062】
【数16】
【0063】
ｘ＝０でたわみ量ｗ＝０として、ｘ≦ａよりＨａ＝０であるから、式（１６）にｘ＝ｗ＝Ｈａ＝０を代入して整理すると、式（１７）が得られる。
【0064】
【数17】
【0065】
また、ｘ＝ＬＢでたわみ量ｗ＝０として、ｘ＞ａよりＨａ＝１であるから、式（１６）にｘ＝ＬＢ，ｗ＝０，Ｈａ＝１を代入して整理すると、式（１８）が得られる。
【0066】
【数18】
【0067】
式（１８）にｂ＝ＬＢ－ａを代入し、式（１９）が得られる。
【0068】
【数19】
【0069】
式（１５）に式（１８）の積分定数Ｃ１及び式（１７）の積分定数Ｃ２を代入し、式（２０）が得られる。
【0070】
【数20】
【0071】
式（２０）を変形し、荷重Ｐが位置ａに印加された時の観測位置ｘにおけるたわみ量ｗは、式（２１）で表される。
【0072】
【数21】
【0073】
荷重Ｐが上部構造７の中央にある時の中央の観測位置ｘにおけるたわみ量ｗ０．５ＬＢは、ｘ＝０．５ＬＢ，ａ＝ｂ＝０．５ＬＢ，Ｈａ＝０として、式（２２）で表される。このたわみ量ｗ０．５ＬＢが、たわみ量ｗの最大振幅となる。
【0074】
【数22】
【0075】
任意の観測位置ｘにおけるたわみ量ｗは、たわみ量ｗ０．５ＬＢで規格化される。荷重Ｐの位置aが観測位置ｘよりも進入端側にある場合、ｘ＞aより、式（２２）にＨａ＝１を代入して式（２３）が得られる。
【0076】
【数23】
【0077】
荷重Ｐの位置ａをａ＝ＬＢｒとし、式（２３）にａ＝ＬＢｒ，ｂ＝ＬＢ（１－ｒ）を代入して整理すると、式（２４）により、たわみ量ｗが規格化されたたわみ量ｗｓｔｄが得られる。ｒは、橋梁長ＬＢに対する荷重Ｐの位置ａの比を示す。
【0078】
【数24】
【0079】
同様に、荷重Ｐの位置aが観測位置ｘよりも進出端側にある場合、ｘ≦aより、式（２２）にＨａ＝０を代入して式（２５）が得られる。
【0080】
【数25】
【0081】
荷重Ｐの位置ａをａ＝ＬＢｒとし、式（２５）にａ＝ＬＢｒ，ｂ＝ＬＢ（１－ｒ）を代入して整理すると、式（２６）により、たわみ量ｗが規格化されたたわみ量ｗｓｔｄが得られる。
【0082】
【数26】
【0083】
式（２４）、式（２６）をまとめて、任意の観測位置ｘ＝Ｌｘにおけるたわみ量ｗｓｔｄ（ｒ）は、式（２７）で表される。式（２７）において、関数Ｒ（ｒ）は式（２８）で表される。式（２７）は、構造物である上部構造７のたわみの近似式であり、上部構造７の構造モデルに基づく式である。具体的には、式（２７）は、上部構造７の進入端と進出端との中央位置におけるたわみの最大振幅で規格化された近似式である。
【0084】
【数27】
【0085】
【数28】
【0086】
鉄道車両６が橋梁５を定速走行する場合、鉄道車両６の任意の車軸が上部構造７の進入端から観測点Ｒの位置Ｌｘに至るまでに要する時間ｔｘｎは、式（５）によって算出される平均速度ｖａｖｇを用いて、式（２９）により算出される。
【0087】
【数29】
【0088】
また、鉄道車両６の任意の車軸が長さＬＢの上部構造７を通過するのに要する時間ｔｌｎは、式（３０）により算出される。
【0089】
【数30】
【0090】
鉄道車両６のＣｍ番目の車両のｎ番目の車軸が上部構造７の進入端に到達する時刻ｔ０（Ｃｍ，ｎ）は、観測情報に含まれる進入時刻ｔｉ、式（２）によって算出される距離Ｄｗａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））及び式（５）によって算出される平均速度ｖａｖｇを用いて、式（３１）により算出される。
【0091】
【数31】
【0092】
式（２９）、式（３０）及び式（３１）を用いて、式（３２）により、Ｃｍ番目の車両のｎ番目の車軸による式（２７）で表されるたわみ量ｗｓｔｄ（ｒ）を時間に置き換えたたわみ量ｗｓｔｄ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ），ｔ）が算出される。式（３２）において、関数Ｒ（ｔ）は式（３３）で表される。図６に、１番目の車両の１～４番目の車軸によるたわみ量ｗｓｔｄ（ａｗ（１，１），ｔ）～ｗｓｔｄ（ａｗ（１，４），ｔ）の一例を示す。
【0093】
【数32】
【0094】
【数33】
【0095】
また、式（３４）により、Ｃｍ番目の車両によるたわみ量Ｃｓｔｄ（Ｃｍ，ｔ）が算出される。図７に、車両数ＣＴ＝１０の鉄道車両６によるたわみ量Ｃｓｔｄ（１，ｔ）～Ｃｓｔｄ（１０，ｔ）を示す。
【0096】
【数34】
【0097】
さらに、式（３５）により、鉄道車両６が橋梁５を定速走行したときの鉄道車両６によるたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）が算出される。図８に、車両数ＣＴ＝１０の鉄道車両６によるたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の一例を示す。
【0098】
【数35】
【0099】
たわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）は荷重Ｐである鉄道車両６の移動によって生成されるので、鉄道車両６の走行速度が変化したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）は、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）が時間方向に伸縮した波形となる。
【0100】
鉄道車両６が加速又は減速するときの加速度ａ０を一定とした場合、鉄道車両６の走行速度ｖａ（ｔ）は、進入時刻ｔｉを０、進入時刻ｔｉ＝０における鉄道車両６の速度をｖｉとして、式（３６）によって得られる。
【0101】
【数36】
【0102】
鉄道車両６が速度ｖｉで定速走行するときの走行距離ｕ１（ｔ）は、ｕ１（ｔ＝０）として式（３７）によって得られる。
【0103】
【数37】
【0104】
また、鉄道車両６が一定の加速度ａ０で加速又は減速するときの走行距離ｕ２（ｔ）は、ｕ２（ｔ＝０）として式（３８）によって得られる。
【0105】
【数38】
【0106】
式（３７）及び式（３８）より、式（３９）が得られる。
【0107】
【数39】
【0108】
式（３９）より、鉄道車両６が一定の加速度ａ０で減速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）は、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）が時間方向に｛１／（ａ０／２ｖｉ）ｔ＋１｝倍に伸縮した波形となる。図９に、鉄道車両６が減速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を実線で示し、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を破線で示す。図９の例では、鉄道車両６の車両数ＣＴは１６である。
【0109】
また、式（３９）より、鉄道車両６が一定の加速度ａ０で加速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）は、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）が時間方向に｛１／（ａ０／２ｖｉ）ｔ＋１｝倍に収縮した波形となる。図１０に、鉄道車両６が加速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を実線で示し、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を破線で示す。図１０の例では、鉄道車両６の車両数ＣＴは１６である。
【0110】
たわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分することで変位変化の速度波形が得られる。図１１に、図９において実線で示したたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分して得られる、鉄道車両６が減速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）を実線で示し、図９において破線で示したたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分して得られる、鉄道車両６が定速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）を破線で示す。また、図１２に、図１０において実線で示したたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分して得られる、鉄道車両６が加速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）を実線で示し、図１０において破線で示したたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分して得られる、鉄道車両６が定速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）を破線で示す。
【0111】
前述の通り、実際には、計測装置１は、たわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）から速度波形を算出するのではなく、センサー２から出力される加速度データに基づいて、観測点Ｒが変位する速度の波形である速度波形を算出する。そして、計測装置１は、算出した速度波形に基づいて、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。具体的には、まず、計測装置１は、式（４０）のように、加速度センサーであるセンサー２から出力される加速度データａ（ｔ）を積分して速度波形ｖ（ｔ）を生成する。式（４０）において、ΔＴはサンプルの時間間隔である。なお、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）に含まれる低周波数域の信号を除くために加速度データａ（ｔ）をハイパスフィルター処理し、ハイパスフィルター処理された加速度データａ（ｔ）を式（４０）により積分してもよい。また、計測装置１は、式（４０）により加速度データａ（ｔ）を積分した後にハイパスフィルター処理して速度波形ｖ（ｔ）を生成してもよい。
【0112】
【数40】
【0113】
次に、計測装置１は、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進入時速度振幅Ｓｖｉ及び鉄道車両６の橋梁５に対する進出時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。例えば、図１３、図１４及び図１５に示すように、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）の最初から２番目の正のピークと負のピークとの差を進入時速度振幅Ｓｖｉとして算出し、最後から２番目の正のピークと負のピークとの差を進出時速度振幅Ｓｖｏとして算出してもよい。図１３は、鉄道車両６が定速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）であり、図１４は、鉄道車両６が減速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）であり、図１５は、鉄道車両６が加速走行したときの速度波形ｖ（ｔ）である。なお、前述の通り、加速度の実測データが得られていないため、図１３の例では、図１１及び図１２に破線で示した定速時の速度波形ｖ（ｔ）が代用されている。また、図１４の例では、図１１に実線で示した減速時の速度波形ｖ（ｔ）が代用されている。また、図１５の例では、図１２に実線で示した加速時の速度波形ｖ（ｔ）が代用されている。
【0114】
そして、計測装置１は、進入時速度振幅Ｓｖｉ≒進出時速度振幅Ｓｖｏである場合は鉄道車両６が定速走行したと判定し、進入時速度振幅Ｓｖｉ＞進出時速度振幅Ｓｖｏである場合は鉄道車両６が減速走行したと判定し、進入時速度振幅Ｓｖｉ＜進出時速度振幅Ｓｖｏである場合は鉄道車両６が加速走行したと判定する。例えば、計測装置１は、±ΔＳｖを閾値として、－ΔＳｖ≦Ｓｖｉ－Ｓｖｏ≦ΔＳｖの場合は鉄道車両６が定速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＞ΔＳｖの場合は鉄道車両６が減速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＜－ΔＳｖの場合は鉄道車両６が加速走行したと判定してもよい。
【0115】
図９及び図１０に示したように、鉄道車両６が減速走行又は加速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）は、鉄道車両６が定速走行したときのたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）が時間方向に伸縮した波形となるが、たわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の振幅は鉄道車両６の荷重によって決まるため、鉄道車両６の速度が変化してもたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の振幅は変わらない。実測された加速度データａ（ｔ）を２重積分して得られる橋梁５の変位波形はたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）の波形と近似するので、鉄道車両６の速度が変化しても橋梁５の変位波形の振幅は変わらない。したがって、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行、加速走行のいずれであるかを橋梁５の変位波形に基づいて判定するためには、変位波形に含まれる振動成分の周期の変化を捉える必要があり、橋梁５の変位波形に基づく鉄道車両６の走行判定は必ずしも容易ではない。これに対して、図１３、図１４及び図１５に示すように、速度波形ｖ（ｔ）の振幅は鉄道車両６の速度によって変化するため、速度波形ｖ（ｔ）に基づく鉄道車両６の走行判定は容易である。
【0116】
【0117】
図１６に示すように、まず、観測データ取得工程Ｓ１０において、計測装置１は、橋梁５の観測点Ｒを観測し、橋梁５を走行する鉄道車両６の複数の部位の観測点Ｒへの作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データを取得する。本実施形態では、センサー２は加速度センサーであり、センサー２が検出する物理量は加速度であり、観測データは加速度データａ（ｔ）である。
【0118】
次に、速度波形算出工程Ｓ２０において、計測装置１は、工程Ｓ１０で取得した観測データである加速度データａ（ｔ）に基づいて、橋梁５の観測点Ｒが変位する速度の波形である速度波形ｖ（ｔ）を算出する。例えば、速度波形算出工程Ｓ２０において、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）をハイパスフィルター処理した後、前出の式（４０）により、加速度データａ（ｔ）を積分して速度波形ｖ（ｔ）を算出する。あるいは、計測装置１は、前出の式（４０）により加速度データａ（ｔ）を積分した後にハイパスフィルター処理して速度波形ｖ（ｔ）を算出してもよい。
【0119】
次に、速度振幅算出工程Ｓ３０において、計測装置１は、工程Ｓ２０で算出した速度波形ｖ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進入時速度振幅Ｓｖｉと、鉄道車両６の橋梁５に対する進出時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進出時速度振幅Ｓｖｏとを算出する。例えば、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）の最初から２番目の正のピークと負のピークとの差を進入時速度振幅Ｓｖｉとして算出し、最後から２番目の正のピークと負のピークとの差を進出時速度振幅Ｓｖｏとして算出してもよい。
【0120】
次に、走行判定工程Ｓ４０において、計測装置１は、工程Ｓ３０で算出した進入時速度振幅Ｓｖｉと進出時速度振幅Ｓｖｏとを比較して、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。例えば、計測装置１は、±ΔＳｖを閾値として、－ΔＳｖ≦Ｓｖｉ－Ｓｖｏ≦ΔＳｖの場合は鉄道車両６が定速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＞ΔＳｖの場合は鉄道車両６が減速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＜－ΔＳｖの場合は鉄道車両６が加速走行したと判定してもよい。
【0121】
次に、計測データ出力工程Ｓ５０において、計測装置１は、工程Ｓ４０の走行判定結果を含む計測データを監視装置３に出力する。具体的には、計測装置１は、計測データを、通信ネットワーク４を介して監視装置３に送信する。計測データは、走行判定結果に加えて、加速度データａ（ｔ）、速度波形ｖ（ｔ）、進入時速度振幅Ｓｖｉ、進出時速度振幅Ｓｖｏ等を含んでもよい。
【0122】
そして、工程Ｓ６０において計測を終了するまで、計測装置１は、工程Ｓ１０～Ｓ５０の処理を繰り返し行う。
【0123】
１－４．センサー、計測装置及び監視装置の構成
図１７は、センサー２、計測装置１及び監視装置３の構成例を示す図である。
図１７は、センサー２、計測装置１及び監視装置３の構成例を示す図である。
【0124】
図１７に示すように、センサー２は、通信部２１と、加速度センサー２２と、プロセッサー２３と、記憶部２４と、を備えている。
【0125】
記憶部２４は、プロセッサー２３が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部２４は、プロセッサー２３が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【0126】
加速度センサー２２は、３軸の各軸方向に生じる加速度を検出する。
【0127】
プロセッサー２３は、記憶部２４に記憶された観測プログラム２４１を実行することにより、加速度センサー２２を制御し、加速度センサー２２が検出した加速度に基づいて観測データ２４２を生成し、生成した観測データ２４２を記憶部２４に記憶させる。本実施形態では、観測データ２４２は、加速度データａ（ｔ）である。
【0128】
通信部２１は、プロセッサー２３の制御により、記憶部２４に記憶されている観測データ２４２を計測装置１に送信する。
【0129】
図１７に示すように、計測装置１は、第１通信部１１と、第２通信部１２と、記憶部１３と、プロセッサー１４と、を備えている。
【0130】
第１通信部１１は、センサー２から観測データ２４２を受信し、受信した観測データ２４２をプロセッサー１４に出力する。前述の通り、観測データ２４２は、加速度データａ（ｔ）である。
【0131】
記憶部１３は、プロセッサー１４が計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部１３は、プロセッサー１４が所定のアプリケーション機能を実現するための各種のプログラムやデータ等を記憶している。また、プロセッサー１４が通信ネットワーク４を介して各種のプログラムやデータ等を受信して記憶部１３に記憶させてもよい。
【0132】
プロセッサー１４は、第１通信部１１が受信した観測データ２４２に基づいて計測データ１３３を生成し、生成した計測データ１３３を記憶部１３に記憶させる。
【0133】
本実施形態では、プロセッサー１４は、記憶部１３に記憶された計測プログラム１３１を実行することにより、観測データ取得部１４１、速度波形算出部１４２、速度振幅算出部１４３、走行判定部１４４及び計測データ出力部１４５として機能する。すなわち、プロセッサー１４は、観測データ取得部１４１、速度波形算出部１４２、速度振幅算出部１４３、走行判定部１４４及び計測データ出力部１４５を含む。
【0134】
観測データ取得部１４１は、第１通信部１１が受信した観測データ２４２を取得し、観測データ１３２として記憶部１３に記憶させる。すなわち、観測データ取得部１４１は、図１６における観測データ取得工程Ｓ１０の処理を行う。
【0135】
速度波形算出部１４２は、観測データ取得部１４１が取得した観測データ１３２である加速度データａ（ｔ）に基づいて、橋梁５の観測点Ｒが変位する速度の波形である速度波形ｖ（ｔ）を算出する。例えば、速度波形算出部１４２は、加速度データａ（ｔ）をハイパスフィルター処理した後、前出の式（４０）により、加速度データａ（ｔ）を積分して速度波形ｖ（ｔ）を算出する。あるいは、速度波形算出部１４２は、前出の式（４０）により加速度データａ（ｔ）を積分した後にハイパスフィルター処理して速度波形ｖ（ｔ）を生成してもよい。すなわち、速度波形算出部１４２は、図１６における速度波形算出工程Ｓ２０の処理を行う。
【0136】
速度振幅算出部１４３は、速度波形算出部１４２が算出した速度波形ｖ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進入時速度振幅Ｓｖｉと、鉄道車両６の橋梁５に対する進出時の速度波形ｖ（ｔ）の振幅である進出時速度振幅Ｓｖｏとを算出する。例えば、速度振幅算出部１４３は、速度波形ｖ（ｔ）の最初から２番目の正のピークと負のピークとの差を進入時速度振幅Ｓｖｉとして算出し、最後から２番目の正のピークと負のピークとの差を進出時速度振幅Ｓｖｏとして算出してもよい。すなわち、速度振幅算出部１４３は、図１６における速度振幅算出工程Ｓ３０の処理を行う。
【0137】
走行判定部１４４は、速度振幅算出部１４３が算出した進入時速度振幅Ｓｖｉと進出時速度振幅Ｓｖｏとを比較して、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する。例えば、走行判定部１４４は、±ΔＳｖを閾値として、－ΔＳｖ≦Ｓｖｉ－Ｓｖｏ≦ΔＳｖの場合は鉄道車両６が定速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＞ΔＳｖの場合は鉄道車両６が減速走行したと判定し、Ｓｖｉ－Ｓｖｏ＜－ΔＳｖの場合は鉄道車両６が加速走行したと判定してもよい。
【0138】
走行判定部１４４による走行判定結果は、計測データ１３３の少なくとも一部として記憶部１３に記憶される。計測データ１３３は、走行判定結果に加えて、加速度データａ（ｔ）、速度波形ｖ（ｔ）、進入時速度振幅Ｓｖｉ、進出時速度振幅Ｓｖｏ等を含んでもよい。
【0139】
計測データ出力部１４５は、記憶部１３に記憶されている計測データ１３３を読み出し、計測データ１３３を監視装置３に出力する。具体的には、計測データ出力部１４５の制御により、第２通信部１２が、記憶部１３に記憶されている計測データ１３３を、通信ネットワーク４を介して、監視装置３に送信する。すなわち、計測データ出力部１４５は、図１６における計測データ出力工程Ｓ５０の処理を行う。
【0140】
このように、計測プログラム１３１は、図１６に示したフローチャートの各手順を、コンピューターである計測装置１に実行させるプログラムである。
【0141】
図１７に示すように、監視装置３は、通信部３１と、プロセッサー３２と、表示部３３と、操作部３４と、記憶部３５と、を備えている。
【0142】
通信部３１は、計測装置１から計測データ１３３を受信し、受信した計測データ１３３をプロセッサー３２に出力する。
【0143】
表示部３３は、プロセッサー３２の制御により、各種の情報を表示させる。表示部３３は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイであってもよい。ＥＬは、Electro Luminescenceの略である。
【0144】
操作部３４は、ユーザーによる操作に対応する操作データをプロセッサー３２に出力する。操作部３４は、例えば、マウス、キーボード、マイクロフォン等の入力装置であってもよい。
【0145】
記憶部３５は、プロセッサー３２が計算処理や制御処理を行うための各種のプログラムやデータ等を記憶するメモリーである。また、記憶部３５は、プロセッサー３２が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【0146】
プロセッサー３２は、通信部３１が受信した計測データ１３３を取得し、取得した計測データ１３３に基づいて橋梁５の状態の経時的な変化を評価して評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部３３に表示させる。
【0147】
本実施形態では、プロセッサー３２は、記憶部３５に記憶された監視プログラム３５１を実行することにより、計測データ取得部３２１及び監視部３２２として機能する。すなわち、プロセッサー３２は、計測データ取得部３２１及び監視部３２２を含む。
【0148】
計測データ取得部３２１は、通信部３１が受信した計測データ１３３を取得し、取得した計測データ１３３を記憶部３５に記憶される計測データ列３５２に追加する。
【0149】
監視部３２２は、記憶部３５に記憶される計測データ列３５２に基づいて、統計的に橋梁５の状態の経時的な変化を評価する。そして、監視部３２２は、評価結果を示す評価情報を生成し、生成した評価情報を表示部３３に表示させる。ユーザーは、表示部３３に表示される評価情報に基づいて、橋梁５の状態を監視することができる。
【0150】
監視部３２２は、記憶部３５に記憶される計測データ列３５２に基づいて、鉄道車両６の監視や橋梁５の異常判定等の処理を行ってもよい。
【0151】
また、プロセッサー３２は、操作部３４から出力される操作データに基づいて、計測装置１やセンサー２の動作状況を調整するための情報を、通信部３１を介して計測装置１に送信する。計測装置１は、第２通信部１２を介して受信した情報によって動作状況が調整される。また、計測装置１は、第２通信部１２を介して受信したセンサー２の動作状況を調整するための情報を、第１通信部１１を介してセンサー２に送信する。センサー２は、通信部２１を介して受信した情報によって動作状況が調整される。
【0152】
なお、プロセッサー１４，２３，３２は、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサー１４，２３，３２はハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。プロセッサー１４，２３，３２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いはＤＳＰ等であってもよい。ＣＰＵはCentral Processing Unitの略であり、ＧＰＵはGraphics Processing Unitの略であり、ＤＳＰはDigital Signal Processorの略である。また、プロセッサー１４，２３，３２は、ＡＳＩＣなどのカスタムＩＣとして構成され、各部の機能を実現してもよいし、ＣＰＵとＡＳＩＣとによって各部の機能を実現してもよい。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略であり、ＩＣはIntegrated Circuitの略である。
【0153】
また、記憶部１３，２４，３５は、例えば、ＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等の各種ＩＣメモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。ＲＯＭはRead Only Memoryの略であり、ＲＡＭはRandom Access Memoryの略であり、ＩＣはIntegrated Circuitの略である。記憶部１３，２４，３５は、コンピューターにより読み取り可能な装置や媒体である不揮発性の情報記憶装置を含み、各種のプログラムやデータ等は当該情報記憶装置に記憶されていてもよい。情報記憶装置は、光ディスクＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク、ハードディスクドライブ、或いはカード型メモリーやＲＯＭ等の各種のメモリー等であってもよい。
【0154】
なお、図１７ではセンサー２は１つのみ図示されているが、複数のセンサー２がそれぞれ観測データ２４２を生成し、計測装置１に送信してもよい。この場合、計測装置１は、複数のセンサー２から送信された複数の観測データ２４２を受信して複数の計測データ１３３を生成し、監視装置３に送信する。また、監視装置３は、計測装置１から送信された複数の計測データ１３３を受信し、受信した複数の計測データ１３３に基づいて、橋梁５の状態を監視する。
【0155】
１－５．作用効果
以上に説明したように、第１実施形態の計測方法では、計測装置１は、センサー２から出力される加速度データａ（ｔ）に基づいて、観測点Ｒが変位する速度波形ｖ（ｔ）を算出し、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。観測点Ｒの変位の振幅は鉄道車両６の荷重で決まるため、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであっても、観測点Ｒの変位の振幅は変わらない。一方、鉄道車両６が定速走行した場合は観測点Ｒの変位が振動する周期はほぼ一定であるのに対して、鉄道車両６が減速走行又は加速走行した場合は観測点Ｒの変位が振動する周期が徐々に変化する。しかしながら、条件によっては、この振動周期の変化を捉えて、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのが難しい場合もある。これに対して、鉄道車両６が定速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉとほぼ等しくなるのに対して、鉄道車両６が減速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも小さくなり、鉄道車両６が加速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも大きくなる。この進入時速度振幅Ｓｖｉと進出時速度振幅Ｓｖｏとの差により、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのは容易である。したがって、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、鉄道車両６が橋梁５を走行したときに定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することができる。
以上に説明したように、第１実施形態の計測方法では、計測装置１は、センサー２から出力される加速度データａ（ｔ）に基づいて、観測点Ｒが変位する速度波形ｖ（ｔ）を算出し、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。観測点Ｒの変位の振幅は鉄道車両６の荷重で決まるため、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであっても、観測点Ｒの変位の振幅は変わらない。一方、鉄道車両６が定速走行した場合は観測点Ｒの変位が振動する周期はほぼ一定であるのに対して、鉄道車両６が減速走行又は加速走行した場合は観測点Ｒの変位が振動する周期が徐々に変化する。しかしながら、条件によっては、この振動周期の変化を捉えて、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのが難しい場合もある。これに対して、鉄道車両６が定速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉとほぼ等しくなるのに対して、鉄道車両６が減速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも小さくなり、鉄道車両６が加速走行した場合は進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも大きくなる。この進入時速度振幅Ｓｖｉと進出時速度振幅Ｓｖｏとの差により、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのは容易である。したがって、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、鉄道車両６が橋梁５を走行したときに定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することができる。
【0156】
また、第１実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉとほぼ等しい場合は鉄道車両６が定速走行したと判定し、進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも小さい場合は鉄道車両６が減速走行したと判定し、進出時速度振幅Ｓｖｏが進入時速度振幅Ｓｖｉよりも大きい場合は鉄道車両６が加速走行したと判定することができる。
【0157】
２．第２実施形態
以下、第２実施形態について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。
以下、第２実施形態について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。
【0158】
第２実施形態では、計測装置１は、進入時速度振幅Ｓｖｉ、進出時速度振幅Ｓｖｏ及び鉄道車両６が橋梁５を走行する平均速度ｖａｖｇに基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏを算出する。
【0159】
具体的には、まず、計測装置１は、鉄道車両６が橋梁５の上部構造７を通過するのに要した通過時間ｔｓを算出する。例えば、計測装置１は、図１８に示すように、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。そして、計測装置１は、式（４１）により、進出時刻ｔｏと進入時刻ｔｉとの差として、鉄道車両６が橋梁５の上部構造７を通過する通過時間ｔｓを算出する。なお、前述の通り、加速度データａ（ｔ）の実測データが得られていないため、図１８の例では、前出の図９に実線で示した減速時のたわみ量Ｔｓｔｄ（ｔ）を微分して得られた、前出の図１１に実線で示した減速時の速度波形ｖ（ｔ）をさらに微分した加速度波形が加速度データａ（ｔ）として示されている。
【0160】
【数41】
【0161】
また、計測装置１は、鉄道車両６の車両数ＣＴを算出する。例えば、図１９に示すように、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）の正のピーク数Ｐｎをカウントし、式（４２）により、車両数ＣＴを算出する。図１９の例では、速度波形ｖ（ｔ）の正のピーク数Ｐｎが１７であり、車両数ＣＴは１６である。なお、加速度データａ（ｔ）の実測データが得られていないため、図１９の例では、前出の式（４０）により加速度データａ（ｔ）を微分して得られる速度波形ｖ（ｔ）に代えて、図１１に実線で示した減速時の速度波形ｖ（ｔ）が示されている。
【0162】
【数42】
【0163】
次に、計測装置１は、鉄道車両６の平均速度ｖａｖｇを算出する。例えば、計測装置１は、式（４３）により、橋梁長ＬＢと鉄道車両６の長さである列車長ＬＴとの和を通過時間ｔｓで割ることによって平均速度ｖａｖｇを算出する。列車長ＬＴは、鉄道車両６の先頭の車軸から最後尾の車両の最後尾の車軸までの距離Ｄｗａ（ａｗ（ＣＴ，ａＴ（ＣＴ）））である。
【0164】
【数43】
【0165】
鉄道車両６の走行加速度が一定であるとすると、平均速度ｖａｖｇと、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏとは、式（４４）の関係となる。
【0166】
【数44】
【0167】
一方、速度波形ｖ（ｔ）の平均振幅である平均速度振幅Ｓｖ＿ａｖｇと、速度波形ｖ（ｔ）の進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏとは、式（４５）の関係となる。
【0168】
【数45】
【0169】
鉄道車両６が定速走行したとき、進出速度ｖｏは進入速度ｖｉと等しくなり、前出の図１３に示したように、進出時速度振幅Ｓｖｏは進入時速度振幅Ｓｖｉと等しくなる。また、鉄道車両６が減速走行したとき、進出速度ｖｏは進入速度ｖｉよりも小さくなり、前出の図１４に示したように、進出時速度振幅Ｓｖｏは進入時速度振幅Ｓｖｉよりも小さくなる。また、鉄道車両６が加速走行したとき、進出速度ｖｏは進入速度ｖｉよりも大きくなり、前出の図１５に示したように、進出時速度振幅Ｓｖｏは進入時速度振幅Ｓｖｉよりも大きくなる。そのため、式（４６）のように、平均速度ｖａｖｇと平均速度振幅Ｓｖ＿ａｖｇとは比例関係にある。
【0170】
【数46】
【0171】
したがって、計測装置１は、式（４７）及び式（４８）によって、進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏをそれぞれ算出することができる。
【0172】
【数47】
【0173】
【数48】
【0174】
図２０は、第２実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図である。図２０において、図１６の各工程と同様の処理を行う工程には同じ符号が付されている。本実施形態では、計測装置１が図２０に示す手順を実行する。
【0175】
図２０に示すように、まず、第１実施形態と同様、計測装置１は、観測データ取得工程Ｓ１０、速度波形算出工程Ｓ２０、速度振幅算出工程Ｓ３０及び走行判定工程Ｓ４０の各処理を行う。第２実施形態の計測方法における観測データ取得工程Ｓ１０、速度波形算出工程Ｓ２０、速度振幅算出工程Ｓ３０及び走行判定工程Ｓ４０の処理は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0176】
次に、平均速度算出工程Ｓ４２において、計測装置１は、工程Ｓ１０で取得した観測データである加速度データａ（ｔ）と、予め作成された鉄道車両６の寸法及び橋梁５の寸法を含む環境情報とに基づいて、鉄道車両６が橋梁５を走行する平均速度ｖａｖｇを算出する。環境情報は、橋梁５の長さである橋梁長ＬＢ、観測点Ｒの位置Ｌｘ、鉄道車両６の各車両の長さＬＣ（Ｃｍ）、各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）及び鉄道車両６の複数の車軸の各々の位置に相当する各車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））を含む。具体的には、まず、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。次に、計測装置１は、前出の式（４１）により、通過時間ｔｓを算出する。次に、計測装置１は、工程Ｓ２０で算出した速度波形ｖ（ｔ）の正のピーク数Ｐｎをカウントし、前出の式（４２）により、車両数ＣＴを算出する。次に、計測装置１は、算出した車両数ＣＴを前出の式（３）に代入し、列車長ＬＴとして、鉄道車両６の先頭の車軸から最後尾の車両の最後尾の車軸までの距離Ｄｗａ（ａｗ（ＣＴ，ａＴ（ＣＴ）））を算出する。そして、計測装置１は、橋梁長ＬＢ及び列車長ＬＴを用いて、前出の式（４３）により平均速度ｖａｖｇを算出する。
【0177】
次に、進入進出速度算出工程Ｓ４４において、計測装置１は、工程Ｓ３０で算出した進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏと、工程Ｓ４２で算出した平均速度ｖａｖｇとに基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏを算出する。具体的には、計測装置１は、前出の式（４７）により進入速度ｖｉを算出し、前出の式（４８）により進出速度ｖｏを算出する。
【0178】
次に、計測データ出力工程Ｓ５０において、計測装置１は、工程Ｓ４０の走行判定結果や工程Ｓ４４で算出した進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを含む計測データを監視装置３に出力する。具体的には、計測装置１は、計測データを、通信ネットワーク４を介して監視装置３に送信する。計測データは、さらに、加速度データａ（ｔ）、速度波形ｖ（ｔ）、進入時速度振幅Ｓｖｉ、進出時速度振幅Ｓｖｏ、平均速度ｖａｖｇ等を含んでもよい。
【0179】
そして、工程Ｓ６０において計測を終了するまで、計測装置１は、工程Ｓ１０～Ｓ５０の処理を繰り返し行う。
【0180】
第２実施形態におけるセンサー２及び監視装置３の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。図２１は、第２実施形態における計測装置１の構成例を示す図である。
【0181】
図２１に示すように、第２実施形態における計測装置１は、第１実施形態と同様、第１通信部１１と、第２通信部１２と、記憶部１３と、プロセッサー１４と、を備えている。第１通信部１１、第２通信部１２及び記憶部１３の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0182】
本実施形態では、プロセッサー１４は、記憶部１３に記憶された計測プログラム１３１を実行することにより、観測データ取得部１４１、速度波形算出部１４２、速度振幅算出部１４３、走行判定部１４４、計測データ出力部１４５、平均速度算出部１４６及び進入進出速度算出部１４７として機能する。すなわち、プロセッサー１４は、観測データ取得部１４１、速度波形算出部１４２、速度振幅算出部１４３、走行判定部１４４、計測データ出力部１４５、平均速度算出部１４６及び進入進出速度算出部１４７を含む。観測データ取得部１４１、速度波形算出部１４２、速度振幅算出部１４３及び走行判定部１４４の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。なお、観測データ取得部１４１は、図２０の観測データ取得工程Ｓ１０の処理を行う。また、速度波形算出部１４２は、図２０の速度波形算出工程Ｓ２０の処理を行う。また、速度振幅算出部１４３は、図２０の速度振幅算出工程Ｓ３０の処理を行う。また、走行判定部１４４は、図２０の走行判定工程Ｓ４０の処理を行う。
【0183】
平均速度算出部１４６は、観測データ取得部１４１が取得した観測データである加速度データａ（ｔ）と、予め作成された鉄道車両６の寸法及び橋梁５の寸法を含む環境情報１３４とに基づいて、鉄道車両６が橋梁５を走行する平均速度ｖａｖｇを算出する。環境情報１３４は、記憶部１３に記憶されており、橋梁５の長さである橋梁長ＬＢ、観測点Ｒの位置Ｌｘ、鉄道車両６の各車両の長さＬＣ（Ｃｍ）、各車両の車軸数ａＴ（Ｃｍ）及び鉄道車両６の複数の車軸の各々の位置に相当する各車軸間の距離Ｌａ（ａｗ（Ｃｍ，ｎ））を含む。具体的には、まず、平均速度算出部１４６は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。次に、平均速度算出部１４６は、前出の式（４１）により、通過時間ｔｓを算出する。次に、平均速度算出部１４６は、速度波形算出部１４２が算出した速度波形ｖ（ｔ）の正のピーク数Ｐｎをカウントし、前出の式（４２）により、車両数ＣＴを算出する。次に、平均速度算出部１４６は、算出した車両数ＣＴを前出の式（３）に代入し、列車長ＬＴとして、鉄道車両６の先頭の車軸から最後尾の車両の最後尾の車軸までの距離Ｄｗａ（ａｗ（ＣＴ，ａＴ（ＣＴ）））を算出する。そして、平均速度算出部１４６は、橋梁長ＬＢ及び列車長ＬＴを用いて、前出の式（４３）により平均速度ｖａｖｇを算出する。すなわち、平均速度算出部１４６は、図２０の平均速度算出工程Ｓ４２の処理を行う。
【0184】
進入進出速度算出部１４７は、速度振幅算出部１４３が算出した進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏと、平均速度算出部１４６が算出した平均速度ｖａｖｇとに基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏを算出する。具体的には、進入進出速度算出部１４７は、前出の式（４７）により進入速度ｖｉを算出し、前出の式（４８）により進出速度ｖｏを算出する。すなわち、進入進出速度算出部１４７は、図２０の進入進出速度算出工程Ｓ４４の処理を行う。
【0185】
走行判定部１４４による走行判定結果並びに進入進出速度算出部１４７が算出した進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏは、計測データ１３３の少なくとも一部として記憶部１３に記憶される。計測データ１３３は、さらに、加速度データａ（ｔ）、速度波形ｖ（ｔ）、進入時速度振幅Ｓｖｉ、進出時速度振幅Ｓｖｏ、平均速度ｖａｖｇ等を含んでもよい。
【0186】
計測データ出力部１４５は、記憶部１３に記憶されている計測データ１３３を読み出し、計測データ１３３を監視装置３に出力する。すなわち、計測データ出力部１４５は、図２０における計測データ出力工程Ｓ５０の処理を行う。
【0187】
第２実施形態における計測装置１のその他の機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0188】
以上に説明した第２実施形態の計測方法では、計測装置１は、センサー２から出力される加速度データａ（ｔ）と、予め作成された鉄道車両６の寸法及び橋梁５の寸法を含む環境情報とに基づいて、鉄道車両６が橋梁５を走行する平均速度ｖａｖｇを算出し、進入時速度振幅Ｓｖｉと進出時速度振幅Ｓｖｏと平均速度ｖａｖｇとに基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏを算出する。したがって、第２実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、鉄道車両６の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであっても、加速度データａ（ｔ）と環境情報とに基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入速度ｖｉ及び進出速度ｖｏを算出することができる。
【0189】
その他、第２実施形態の計測方法によれば、第１実施形態の計測方法と同様の効果を奏することができる。
【0190】
３．第３実施形態
以下、第３実施形態について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態又は第２実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
以下、第３実施形態について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態又は第２実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
【0191】
第３実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図は、図１６又は図２０と同様であるため、その図示を省略する。第３実施形態の計測方法における観測データ取得工程Ｓ１０、速度波形算出工程Ｓ２０及び走行判定工程Ｓ４０の処理は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第３実施形態の計測方法における平均速度算出工程Ｓ４２及び進入進出速度算出工程Ｓ４４の処理は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第３実施形態の計測方法における計測データ出力工程Ｓ５０の処理は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。第３実施形態の計測方法では、速度振幅算出工程Ｓ３０における進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの算出方法が、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。
【0192】
図２２は、第３実施形態における速度振幅算出工程Ｓ３０の手順の一例を示すフローチャート図である。
【0193】
図２２に示すように、まず、工程Ｓ３０１において、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻ｔｉ及び進出時刻ｔｏを算出する。例えば、前述の通り、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。
【0194】
次に、工程Ｓ３０２において、計測装置１は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する。
【0195】
また、工程Ｓ３０３において、計測装置１は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まない複数の負のピークを選択する。
【0196】
工程Ｓ３０２で選択される正のピークの数と工程Ｓ３０３で選択される負のピークの数とは、同じであってもよいし、異なってもよい。図２３に、速度波形ｖ（ｔ）において選択された複数の正のピーク及び複数の負のピークの一例を示す。図２３の例では、選択された複数の正のピークに丸印が付されており、１１個の正のピークのうち３番目から９番目までの７個の正のピークが選択されている。また、選択された複数の負のピークに四角印が付されており、１１個の負のピークのうち２番目から９番目までの８個の負のピークが選択されている。
【0197】
次に、工程Ｓ３０４において、計測装置１は、工程Ｓ３０２で選択した複数の正のピークに基づいて、第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）を算出する。例えば、計測装置１は、複数の正のピークを用いて、最小二乗法により、式（４９）で表される第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）の１次係数ａＰ及び０次係数ｂＰを算出する。
【0198】
【数49】
【0199】
また、工程Ｓ３０５において、計測装置１は、工程Ｓ３０３で選択した複数の負のピークに基づいて、第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）を算出する。例えば、計測装置１は、複数の負のピークを用いて、最小二乗法により、式（５０）で表される第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）の１次係数ａＮ及び０次係数ｂＮを算出する。図２４に、第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）及び第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）の一例を示す。
【0200】
【数50】
【0201】
次に、工程Ｓ３０６において、計測装置１は、進入時速度振幅Ｓｖｉとして、進入時刻ｔｉにおける第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）と第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）との差を算出する。第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）と第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）との差の直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）は、式（５１）によって得られ、式（５１）に式（４９）及び式（５０）を代入して式（５２）が得られる。計測装置１は、式（５３）のように、式（５２）の時刻ｔに進入時刻ｔｉを代入して進入時速度振幅Ｓｖｉを算出する。
【0202】
【数51】
【0203】
【数52】
【0204】
【数53】
【0205】
また、工程Ｓ３０７において、計測装置１は、進出時速度振幅Ｓｖｏとして、進出時刻ｔｏにおける第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）と第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）との差を算出する。計測装置１は、式（５４）のように、式（５２）の時刻ｔに進出時刻ｔｏを代入して進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。図２５に、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの一例を示す。
【0206】
【数54】
【0207】
第３実施形態におけるセンサー２、計測装置１及び監視装置３の構成は、図１７又は図２１と同様であるため、その図示を省略する。第３実施形態の計測装置１では、第１実施形態又は第２実施形態と同様、速度振幅算出部１４３は、速度波形ｖ（ｔ）に基づいて、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出するが、その算出方法が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。
【0208】
まず、速度振幅算出部１４３は、観測データ取得部１４１が取得した観測データ１３２である加速度データａ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻ｔｉ及び進出時刻ｔｏを算出する。例えば、速度振幅算出部１４３は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。
【0209】
次に、速度振幅算出部１４３は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する。また、速度振幅算出部１４３は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まない複数の負のピークを選択する。
【0210】
次に、速度振幅算出部１４３は、選択した複数の正のピークに基づいて、前出の式（４９）で表される第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）を算出する。また、速度振幅算出部１４３は、選択した複数の負のピークに基づいて、前出の式（５０）で表される第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）を算出する。
【0211】
次に、速度振幅算出部１４３は、進入時速度振幅Ｓｖｉとして、進入時刻ｔｉにおける第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）と第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）との差を算出する。また、速度振幅算出部１４３は、進出時速度振幅Ｓｖｏとして、進出時刻ｔｏにおける第１近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｐ（ｔ）と第２近似直線Ｓｖ＿ｐｋ＿Ｎ（ｔ）との差を算出する。具体的には、速度振幅算出部１４３は、前出の式（５２）の時刻ｔに進入時刻ｔｉを代入して進入時速度振幅Ｓｖｉを算出し、前出の式（５２）の時刻ｔに進出時刻ｔｏを代入して進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。
【0212】
【0213】
第３実施形態における計測装置１のその他の機能は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第３実施形態におけるセンサー２及び監視装置３の機能は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0214】
以上に説明した第３実施形態の計測方法では、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正負のピークと最後の正負のピークを含まない複数の正負のピークに基づいて進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。鉄道車両６の先頭の車軸が橋梁５に進入するときや鉄道車両６の最後の車軸が橋梁５から進出するときは、橋梁５の変位が変化する速度が相対的に小さいので、最初の正負のピーク及び最後の正負のピークは他の正負のピークよりも小さくなりやすい。したがって、第３実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）において他の正負のピークよりも相対的に小さい最初の正負のピーク及び最後の正負のピークの影響を排除して、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを精度よく算出することができる。
【0215】
その他、第３実施形態の計測方法によれば、第１実施形態又は第２実施形態の計測方法と同様の効果を奏することができる。
【0216】
４．第４実施形態
以下、第４実施形態について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態又は第２実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
以下、第４実施形態について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態又は第２実施形態と重複する説明を省略又は簡略し、主に第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
【0217】
第４実施形態の計測方法の手順の一例を示すフローチャート図は、図１６又は図２０と同様であるため、その図示を省略する。第４実施形態の計測方法における観測データ取得工程Ｓ１０、速度波形算出工程Ｓ２０及び走行判定工程Ｓ４０の処理は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第４実施形態の計測方法における平均速度算出工程Ｓ４２及び進入進出速度算出工程Ｓ４４の処理は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第４実施形態の計測方法における計測データ出力工程Ｓ５０の処理は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。第４実施形態の計測方法では、速度振幅算出工程Ｓ３０における進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの算出方法が、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。
【0218】
図２６は、第４実施形態における速度振幅算出工程Ｓ３０の手順の一例を示すフローチャート図である。
【0219】
図２６に示すように、まず、工程Ｓ３１１において、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻ｔｉ及び進出時刻ｔｏを算出する。例えば、前述の通り、計測装置１は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。
【0220】
次に、工程Ｓ３１２において、計測装置１は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する。ｎは２以上の整数である。
【0221】
また、工程Ｓ３１３において、計測装置１は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する。
【0222】
工程Ｓ３１２で選択される正のピークの数と工程Ｓ３１３で選択される負のピークの数とは同じであり、選択されたｎ個の正のピークの各々と選択されたｎ個の負のピークの各々は隣り合っている。図２７に、速度波形ｖ（ｔ）において選択されたｎ個の正のピーク及びｎ個の負のピークの一例を示す。図２７の例では、ｎ＝９であり、選択された９個の正のピークに丸印が付されており、１１個の正のピークのうち２番目から１０番目までの９個の正のピークが選択されている。また、選択された９個の負のピークに四角印が付されており、１１個の負のピークのうち２番目から１０番目までの９個の負のピークが選択されている。
【0223】
次に、工程Ｓ３１４において、計測装置１は、１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、工程Ｓ３１２で選択したｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークＳｖ＿Ｐ（ｋ）と、工程Ｓ３１３で選択したｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークＳｖ＿Ｎ（ｋ）との差であるｋ番目のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（ｋ）を算出する。すなわち、ｋ番目のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（ｋ）は、式（５５）によって算出される。また、ｋ番目のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（ｋ）の時刻ｔＰＮ（ｋ）は、ｋ番目の正のピークＳｖ＿Ｐ（ｋ）の時刻ｔＰ（ｋ）とｋ番目の負のピークＳｖ＿Ｎ（ｋ）の時刻ｔＮ（ｋ）とを用いて、式（５６）によって算出される。図２８に、ｎ個のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（１）～Ｓｖ＿ＰＮ（ｎ）の一例を示す。図２８の例では、ｎ＝９であり、算出されたピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（ｋ）に三角印が付されている。
【0224】
【数55】
【0225】
【数56】
【0226】
次に、工程Ｓ３１５において、計測装置１は、工程Ｓ３１４で算出したｎ個のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（１）～Ｓｖ＿ＰＮ（ｎ）に基づいて、近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）を算出する。例えば、計測装置１は、ｎ個のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（１）～Ｓｖ＿ＰＮ（ｎ）を用いて、最小二乗法により、式（５７）で表される近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）の１次係数ａＰＮ及び０次係数ｂＰＮを算出する。
【0227】
【数57】
【0228】
次に、工程Ｓ３１６において、計測装置１は、進入時速度振幅Ｓｖｉとして、進入時刻ｔｉにおける近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）の振幅を算出する。計測装置１は、式（５８）のように、式（５７）の時刻ｔに進入時刻ｔｉを代入して進入時速度振幅Ｓｖｉを算出する。
【0229】
【数58】
【0230】
また、工程Ｓ３１７において、計測装置１は、進出時速度振幅Ｓｖｏとして、進出時刻ｔｏにおける近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）の振幅を算出する。計測装置１は、式（５９）のように、式（５７）の時刻ｔに進出時刻ｔｏを代入して進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。図２９に、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏの一例を示す。
【0231】
【数59】
【0232】
第４実施形態におけるセンサー２、計測装置１及び監視装置３の構成は、図１７又は図２１と同様であるため、その図示を省略する。第４実施形態の計測装置１では、第１実施形態又は第２実施形態と同様、速度振幅算出部１４３は、速度波形ｖ（ｔ）に基づいて、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出するが、その算出方法が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。
【0233】
まず、速度振幅算出部１４３は、観測データ取得部１４１が取得した観測データ１３２である加速度データａ（ｔ）に基づいて、鉄道車両６の橋梁５に対する進入時刻ｔｉ及び進出時刻ｔｏを算出する。例えば、速度振幅算出部１４３は、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最初に交差する時刻を進入時刻ｔｉとして算出し、加速度データａ（ｔ）が閾値ＴＨと最後に交差する時刻を進出時刻ｔｏとして算出する。
【0234】
次に、速度振幅算出部１４３は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する。また、速度振幅算出部１４３は、進入時刻ｔｉと進出時刻ｔｏとの間において、速度波形ｖ（ｔ）の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する。ｎは２以上の整数である。
【0235】
次に、速度振幅算出部１４３は、１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、前出の式（５５）により、選択したｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークＳｖ＿Ｐ（ｋ）と、工程Ｓ３１３で選択したｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークＳｖ＿Ｎ（ｋ）との差であるｋ番目のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（ｋ）を算出する。
【0236】
次に、速度振幅算出部１４３は、算出したｎ個のピーク振幅Ｓｖ＿ＰＮ（１）～Ｓｖ＿ＰＮ（ｎ）に基づいて、前出の式（５７）で表される近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）を算出する。
【0237】
次に、速度振幅算出部１４３は、進入時速度振幅Ｓｖｉとして、進入時刻ｔｉにおける近似直線Ｓｖ＿ｐｋ（ｔ）の振幅を算出する。具体的には、速度振幅算出部１４３は、前出の式（５７）の時刻ｔに進入時刻ｔｉを代入して進入時速度振幅Ｓｖｉを算出し、前出の式（５７）の時刻ｔに進出時刻ｔｏを代入して進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。
【0238】
【0239】
第４実施形態における計測装置１のその他の機能は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、第４実施形態におけるセンサー２及び監視装置３の機能は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0240】
以上に説明した第４実施形態の計測方法では、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）の最初の正負のピークと最後の正負のピークを含まない複数の正負のピークに基づいて進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを算出する。鉄道車両６の先頭の車軸が橋梁５に進入するときや鉄道車両６の最後の車軸が橋梁５から進出するときは、橋梁５の変位が変化する速度が相対的に小さいので、最初の正負のピーク及び最後の正負のピークは他の正負のピークよりも小さくなりやすい。したがって、第４実施形態の計測方法によれば、計測装置１は、速度波形ｖ（ｔ）において他の正負のピークよりも相対的に小さい最初の正負のピーク及び最後の正負のピークの影響を排除して、進入時速度振幅Ｓｖｉ及び進出時速度振幅Ｓｖｏを精度よく算出することができる。
【0241】
その他、第４実施形態の計測方法によれば、第１実施形態又は第２実施形態の計測方法と同様の効果を奏することができる。
【0242】
５．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0243】
上記の各実施形態では、観測装置であるセンサー２は、加速度データａ（ｔ）を出力する加速度センサーであるが、観測装置は加速度センサーに限られない。例えば、観測装置は、衝撃センサー、感圧センサー、歪計、画像測定装置、ロードセル又は変位計であってもよい。
【0244】
衝撃センサーは、鉄道車両６の各車軸の観測点Ｒへの作用に対する応答として衝撃加速度を検出する。感圧センサー、歪計、ロードセルは、鉄道車両６の各車軸の観測点Ｒへの作用に対する応答として応力変化を検出する。画像測定装置は、画像処理により、鉄道車両６の各車軸の観測点Ｒへの作用に対する応答として変位を検出する。変位計は、例えば、接触式変位計、リング式変位計、レーザー変位計、感圧センサー又は光ファイバーによる変位計測機器等であり、鉄道車両６の各車軸の観測点Ｒへの作用に対する応答として変位を検出する。
【0245】
一例として、図３０に、観測装置としてリング式変位計を用いた計測システム１０の構成例を示す。また、図３１に、観測装置として画像測定装置を用いた計測システム１０の構成例を示す。図３０及び図３１において、図１と同じ構成要素には同じ符号が付されており、その説明を省略する。図３０に示す計測システム１０では、リング式変位計４０の上面とその直上にある主桁Ｇの下面との間にピアノ線４１が固定されており、リング式変位計４０が上部構造７の撓みによるピアノ線４１の変位を計測し、計測した変位データを計測装置１に送信する。計測装置１は、リング式変位計４０から送信され変位データに基づいて計測データ１３３を生成する。また、図３１に示す計測システム１０では、カメラ５０が、主桁Ｇの側面に設けられたターゲット５１を撮影した画像を計測装置１に送信する。計測装置１は、カメラ５０から送信された画像を処理し、上部構造７の撓みによるターゲット５１の変位を算出して変位データを生成し、生成した変位データに基づいて計測データ１３３を生成する。図３１の例では、計測装置１が、画像測定装置として変位データを生成しているが、計測装置１とは異なる不図示の画像測定装置が画像処理によって変位データを生成してもよい。
【0246】
また、上記の各実施形態では、各センサー２は、それぞれ上部構造７の主桁Ｇに設けられているが、上部構造７の表面や内部、床板Ｆの下面、橋脚８ａ等に設けられていてもよい。
【0247】
また、上記の各実施形態では、計測装置１は、観測点Ｒを観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進入時刻ｔｉを算出しているが、上部構造７の進入端を観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進入時刻ｔｉを算出してもよい。同様に、上記の各実施形態では、計測装置１は、観測点Ｒを観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進出時刻ｔｏを算出しているが、上部構造７の進出端を観測する観測装置から出力される観測データに基づいて進出時刻ｔｏを算出してもよい。
【0248】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【0249】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【0250】
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
【0251】
計測方法の一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
を含む。
【0252】
この計測方法では、観測装置から出力される観測データに基づいて、観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出し、鉄道車両の橋梁に対する進入時の速度波形の振幅である進入時速度振幅と、鉄道車両の橋梁に対する進出時の速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する。観測点の変位の振幅は鉄道車両の荷重で決まるため、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであっても、観測点の変位の振幅は変わらない。一方、鉄道車両が定速走行した場合は観測点の変位が振動する周期はほぼ一定であるのに対して、鉄道車両が減速走行又は加速走行した場合は観測点の変位が振動する周期が徐々に変化する。しかしながら、条件によっては、この振動周期の変化を捉えて、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのが難しい場合もある。これに対して、鉄道車両が定速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅とほぼ等しくなるのに対して、鉄道車両が減速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも小さくなり、鉄道車両が加速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも大きくなる。この進入時速度振幅と進出時速度振幅との差により、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのは容易である。したがって、この計測方法によれば、鉄道車両が橋梁を走行したときに定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することができる。
【0253】
前記計測方法の一態様は、
前記観測データと、予め作成された前記鉄道車両の寸法及び前記橋梁の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記鉄道車両が前記橋梁を走行する平均速度を算出する平均速度算出工程と、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅と前記平均速度とに基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入速度及び進出速度を算出する進入進出速度算出工程と、
を含んでもよい。
前記観測データと、予め作成された前記鉄道車両の寸法及び前記橋梁の寸法を含む環境情報とに基づいて、前記鉄道車両が前記橋梁を走行する平均速度を算出する平均速度算出工程と、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅と前記平均速度とに基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入速度及び進出速度を算出する進入進出速度算出工程と、
を含んでもよい。
【0254】
この計測方法によれば、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであっても、橋梁の観測点を観測する観測装置から出力される観測データと予め作成された環境情報とに基づいて、鉄道車両の橋梁に対する進入速度及び進出速度を算出することができる。
【0255】
前記計測方法の一態様は、
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅とを比較して、前記鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する走行判定工程を含んでもよい。
前記進入時速度振幅と前記進出時速度振幅とを比較して、前記鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであるかを判定する走行判定工程を含んでもよい。
【0256】
この計測方法によれば、進出時速度振幅が進入時速度振幅とほぼ等しい場合は鉄道車両が定速走行したと判定し、進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも小さい場合は鉄道車両が減速走行したと判定し、進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも大きい場合は鉄道車両が加速走行したと判定することができる。
【0257】
前記計測方法の一態様において、
前記速度振幅算出工程は、
前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークを含まない複数の負のピークを選択する工程と、
前記複数の正のピークに基づいて、第１近似直線を算出する工程と、
前記複数の負のピークに基づいて、第２近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
を含んでもよい。
前記速度振幅算出工程は、
前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まない複数の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークを含まない複数の負のピークを選択する工程と、
前記複数の正のピークに基づいて、第１近似直線を算出する工程と、
前記複数の負のピークに基づいて、第２近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記第１近似直線と前記第２近似直線との差を算出する工程と、
を含んでもよい。
【0258】
この計測方法では、速度波形の最初の正負のピークと最後の正負のピークを含まない複数の正負のピークに基づいて進入時速度振幅及び進出時速度振幅を算出する。鉄道車両の複数の部位のうちの先頭の部位が橋梁に進入するときや鉄道車両の複数の部位のうちの最後の部位が橋梁から進出するときは、橋梁の変位が変化する速度が相対的に小さいので、最初の正負のピーク及び最後の正負のピークは他の正負のピークよりも小さくなりやすい。したがって、この計測方法によれば、速度波形において、他の正負のピークよりも相対的に小さい最初の正負のピーク及び最後の正負のピークの影響を排除して、進入時速度振幅及び進出時速度振幅を精度よく算出することができる。
【0259】
前記計測方法の一態様において、
前記速度振幅算出工程は、
ｎを２以上の整数とし、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する工程と、
１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、前記ｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークと、前記ｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークとの差であるｋ番目のピーク振幅を算出する工程と、
前記ｎ個のピーク振幅に基づいて、近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
を含んでもよい。
前記速度振幅算出工程は、
ｎを２以上の整数とし、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時刻と進出時刻との間において、前記速度波形の最初の正のピークと最後の正のピークとを含まないｎ個の正のピークを選択する工程と、
前記進入時刻と前記進出時刻との間において、前記速度波形の最初の負のピークと最後の負のピークとを含まないｎ個の負のピークを選択する工程と、
１以上ｎ以下の各整数ｋに対して、前記ｎ個の正のピークのうちのｋ番目の正のピークと、前記ｎ個の負のピークのうちのｋ番目の負のピークとの差であるｋ番目のピーク振幅を算出する工程と、
前記ｎ個のピーク振幅に基づいて、近似直線を算出する工程と、
前記進入時速度振幅として、前記進入時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
前記進出時速度振幅として、前記進出時刻における前記近似直線の振幅を算出する工程と、
を含んでもよい。
【0260】
この計測方法では、速度波形の最初の正負のピークと最後の正負のピークを含まない複数の正負のピークに基づいて進入時速度振幅及び進出時速度振幅を算出する。鉄道車両の複数の部位のうちの先頭の部位が橋梁に進入するときや鉄道車両の複数の部位のうちの最後の部位が橋梁から進出するときは、橋梁の変位が変化する速度が相対的に小さいので、最初の正負のピーク及び最後の正負のピークは他の正負のピークよりも小さくなりやすい。したがって、この計測方法によれば、速度波形において、他の正負のピークよりも相対的に小さい最初の正負のピーク及び最後の正負のピークの影響を排除して、進入時速度振幅及び進出時速度振幅を精度よく算出することができる。
【0261】
前記計測方法の一態様において、
前記環境情報は、前記橋梁の長さ、前記鉄道車両の各車両の長さ、及び、前記鉄道車両の前記複数の部位の各々の位置を含んでもよい。
前記環境情報は、前記橋梁の長さ、前記鉄道車両の各車両の長さ、及び、前記鉄道車両の前記複数の部位の各々の位置を含んでもよい。
【0262】
前記計測方法の一態様において、
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であってもよい。
前記複数の部位のそれぞれは車軸又は車輪であってもよい。
【0263】
前記計測方法の一態様において、
前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
前記観測装置は、加速度センサーであってもよい。
【0264】
計測装置の一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出部と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出部と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出部と、
を含む。
【0265】
この計測装置によれば、鉄道車両が定速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅とほぼ等しくなるのに対して、鉄道車両が減速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも小さくなり、鉄道車両が加速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも大きくなる。この進入時速度振幅と進出時速度振幅との差により、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのは容易である。したがって、この計測装置によれば、鉄道車両が橋梁を走行したときに定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することができる。
【0266】
計測システムの一態様は、
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、
を備える。
前記計測装置の一態様と、
前記観測装置と、
を備える。
【0267】
計測プログラムの一態様は、
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
橋梁の観測点を観測し、前記橋梁を走行する鉄道車両の複数の部位の前記観測点への作用に対する応答である物理量を検出する観測装置から出力される観測データに基づいて、前記観測点が変位する速度の波形である速度波形を算出する速度波形算出工程と、
前記速度波形に基づいて、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進入時の前記速度波形の振幅である進入時速度振幅と、前記鉄道車両の前記橋梁に対する進出時の前記速度波形の振幅である進出時速度振幅とを算出する速度振幅算出工程と、
をコンピューターに実行させる。
【0268】
この計測プログラムによれば、鉄道車両が定速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅とほぼ等しくなるのに対して、鉄道車両が減速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも小さくなり、鉄道車両が加速走行した場合は進出時速度振幅が進入時速度振幅よりも大きくなる。この進入時速度振幅と進出時速度振幅との差により、鉄道車両の走行が定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを判別するのは容易である。したがって、この計測プログラムによれば、鉄道車両が橋梁を走行したときに定速走行、減速走行及び加速走行のいずれであったかを容易に判別するための指標となる情報を算出することができる。
【符号の説明】
【0269】
１…計測装置、２…センサー、３…監視装置、４…通信ネットワーク、５…橋梁、６…鉄道車両、７…上部構造、７ａ…橋床、７ｂ…支承、７ｃ…レール、７ｄ…枕木、７ｅ…バラスト、Ｆ…床板、Ｇ…主桁、８…下部構造、８ａ…橋脚、８ｂ…橋台、１０…計測システム、１１…第１通信部、１２…第２通信部、１３…記憶部、１４…プロセッサー、２１…通信部、２２…加速度センサー、２３…プロセッサー、２４…記憶部、３１…通信部、３２…プロセッサー、３３…表示部、３４…操作部、３５…記憶部、４０…リング式変位計、４１…ピアノ線、５０…カメラ、５１…ターゲット、１３１…計測プログラム、１３２…観測データ、１３３…計測データ、１３４…環境情報、１４１…観測データ取得部、１４２…速度波形算出部、１４３…速度振幅算出部、１４４…走行判定部、１４５…計測データ出力部、１４６…平均速度算出部、１４７…進入進出速度算出部、２４１…観測プログラム、２４２…観測データ、３２１…計測データ取得部、３２２…監視部、３５１…監視プログラム、３５２…計測データ列
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】