特許 7589067 線状体の異常診断方法及び線状体の異常診断装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】線状体の異常診断方法及び線状体の異常診断装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20241118BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021030392

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131441

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000192626

【氏名又は名称】神鋼鋼線工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】堀井 智紀

(72)【発明者】

【氏名】河村 睦

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１６２０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４０７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１５５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６５９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１９５７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６４０４３１９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｇ０１Ｈ １／００－１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線状体の振動により変動する物理量を測定して、前記物理量の経時測定データを記録する工程と、
前記物理量が変動閾値を上回った場合には、前記物理量が前記変動閾値を上回った時刻である基準時刻の前の前記物理量を表す基準データと、前記基準時刻の後であって前記変動閾値を下回っている前記物理量を表す比較データと、を前記経時測定データから抽出する工程と、
前記基準データに基づいて、前記基準時刻の前における前記線状体の固有振動数である基準固有振動数又は前記基準時刻の前における前記線状体の張力である基準張力を算出するとともに、前記比較データに基づいて、前記基準時刻の後における前記線状体の固有振動数である比較固有振動数又は前記基準時刻の後における前記線状体の張力である比較張力を算出する工程と、
前記比較固有振動数と前記基準固有振動数との関係又は前記基準張力と前記比較張力との関係に基づいて、前記線状体に異常が生じているか否かを診断する工程と、を備え、
前記基準張力及び前記比較張力を算出する工程は、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が所定の振動数閾値よりも大きいことを条件として実行され、
前記線状体に異常が生じているか否かを診断する工程では、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が前記振動数閾値以下である場合又は前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値以下である場合には、前記線状体に異常が生じていないと診断し、前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値よりも大きければ、前記線状体に異常が生じていると診断する、線状体の異常診断方法。

【請求項2】

前記比較データを前記経時測定データから抽出する工程では、前記基準時刻の後であって、前記物理量が所定の時間長に亘って前記変動閾値を下回っている状態での経時測定データを前記比較データとして抽出する、請求項１に記載の異常診断方法。

【請求項3】

前記経時測定データを記録する工程において、前記物理量を互いに離間した複数の測定位置で測定して、前記複数の測定位置それぞれについての経時測定データを記録し、
異常診断方法は、前記線状体に異常が生じているとの診断結果が得られた場合に、前記複数の測定位置それぞれについての前記経時測定データを比較して、前記線状体上の異常発生位置を決定する工程を更に備えている、請求項１又は２に記載の異常診断方法。

【請求項4】

線状体の振動により変動する物理量を測定する振動測定部と、
前記振動測定部によって測定された前記物理量の経時測定データを格納する記録部と、
前記振動測定部によって測定された前記物理量が変動閾値を上回ったか否かを判定する判定部と、
前記物理量が前記変動閾値を上回ったと前記判定部が判定した場合において、前記振動測定部によって測定された前記物理量が前記変動閾値を上回った時刻である基準時刻の前の前記物理量を表す基準データと、前記基準時刻の後であって前記変動閾値を下回っている前記物理量を表す比較データと、を、前記記録部に格納された経時測定データから抽出するデータ抽出部と、
前記基準データに基づいて、前記基準時刻の前における前記線状体の固有振動数である基準固有振動数又は前記基準時刻の前における前記線状体の張力である基準張力を算出するとともに、前記比較データに基づいて、前記基準時刻の後における前記線状体の固有振動数である比較固有振動数又は前記基準時刻の後における前記線状体の張力である比較張力を算出する算出部と、
前記比較固有振動数と前記基準固有振動数との関係又は前記基準張力と前記比較張力との関係に基づいて、前記線状体に異常が生じているか否かを診断する診断部と、を備え、
前記算出部は、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が所定の振動数閾値よりも大きいことを条件として、前記基準張力と前記比較張力とを算出し、
前記診断部は、前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値よりも大きければ、前記線状体に異常が生じていると診断する、線状体の異常診断装置。

【請求項5】

前記データ抽出部は、前記基準時刻の後であって、前記物理量が所定の時間長に亘って前記変動閾値を下回っている状態での経時測定データを前記比較データとして抽出する、請求項４に記載の異常診断装置。

【請求項6】

前記振動測定部が前記物理量を測定する測定位置から離れた位置で前記物理量を測定する他の振動測定部と、
前記線状体に異常が生じていると前記診断部が診断した場合に、前記振動測定部から得られた前記経時測定データと前記他の振動測定部によって測定された前記物理量の経時測定データとを比較して、前記線状体上の異常発生位置を算出する位置算出部と、を更に備えている、請求項４又は５に記載の異常診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線状体に異常が生じたか否かを診断する異常診断方法及び異常診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アコースティック・エミッション法（以下、「ＡＥ法」と称する）を利用して、橋梁のケーブルなどの線状体に異常が生じたか否かを診断することが提案されている（非特許文献１を参照）。非特許文献１では、橋梁のケーブルに多数のアコースティック・エミッション・センサ（以下、「ＡＥセンサ」と称する）が配置され、これらのＡＥセンサにより、ケーブルを伝播する弾性波が検出される。

【0003】

非特許文献１では、これらのＡＥセンサからの信号波形の特徴とＡＥセンサの配置位置との関係から、橋梁を通過する車両に由来する交通ノイズと、ケーブルの素線の破断により生じた弾性波と、が識別され得る。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】第八回学術セミナー 「持続的社会インフラストラクチャーをどう実現するか」 社会基盤構造物のＡＥ連続モニタリング 日本フィジカルアコースティック（株） 湯山 茂徳著 平成２３年３月 非破壊検査 第６０巻３号（２０１１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１では、ケーブルの素線の破断により生じた弾性波を、橋梁を通過する車両に由来する交通ノイズから識別することは可能になるが、ＡＥセンサが検出する弾性波の原因は、ケーブルの素線の破損及び橋梁を通過する車両に限られない。たとえば、雨、風、ケーブルの熱膨張及び熱収縮などの外的影響があった場合においても、交通ノイズとは異なる特徴の信号波形がＡＥセンサから出力され得る。しかし、このような外的影響を受けた場合に、ケーブルに異常が生じているとは限らない。

【0006】

本発明は、外的影響を受け得る線状体に異常が生じているか否かを診断できる異常診断方法及び異常診断装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一の局面に係る線状体の異常診断方法は、線状体の振動により変動する物理量を測定して、前記物理量の経時測定データを記録する工程と、前記物理量が変動閾値を上回った場合には、前記物理量が前記変動閾値を上回った時刻である基準時刻の前の前記物理量を表す基準データと、前記基準時刻の後であって前記変動閾値を下回っている前記物理量を表す比較データと、を前記経時測定データから抽出する工程と、前記基準データに基づいて、前記基準時刻の前における前記線状体の固有振動数である基準固有振動数又は前記基準時刻の前における前記線状体の張力である基準張力を算出するとともに、前記比較データに基づいて、前記基準時刻の後における前記線状体の固有振動数である比較固有振動数又は前記基準時刻の後における前記線状体の張力である比較張力を算出する工程と、前記比較固有振動数と前記基準固有振動数との関係又は前記基準張力と前記比較張力との関係に基づいて、前記線状体に異常が生じているか否かを診断する工程と、を備えている。前記基準張力及び前記比較張力を算出する工程は、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が所定の振動数閾値よりも大きいことを条件として実行される。前記線状体に異常が生じているか否かを診断する工程では、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が前記振動数閾値以下である場合又は前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値以下である場合には、前記線状体に異常が生じていないと診断し、前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値よりも大きければ、前記線状体に異常が生じていると診断する。

【0008】

上述の構成によれば、線状体の振動加速度及び線状体に生じた弾性波の強さといった物理量は、線状体の振動の態様により変動する。このような物理量を測定するとともにこの物理量の経時測定データを記録することにより、線状体にどのような振動が生じているかが分かる。たとえば、線状体が大きな振幅で振動している場合には、大きな振動加速度及び強い弾性波が測定され得る。線状体が雨、風、熱膨張及び熱収縮などの外的影響などにより、経時測定データに、変動閾値を上回るほど大きな物理量が現れている場合には、線状体に異常が生じている可能性があるが、実際には、線状体に異常が生じていない場合もあり得る。線状体に異常が実際には生じてないにもかかわらず、線状体に異常が生じているとの誤診断がなされることを防ぐために、以下の処理が行われる。

【0009】

上述の物理量が変動閾値を上回った時刻である基準時刻の前の物理量を表す基準データが経時測定データから抽出され、抽出された基準データに基づいて、基準固有振動数が算出される。また、基準時刻の後の物理量を表す比較データが経時測定データから抽出され、抽出された比較データに基づいて、比較固有振動数が算出される。基準固有振動数からの比較固有振動数の変化が、振動数閾値を超えるほど大きくなければ、線状体に異常が生じている可能性は低い。すなわち、基準張力及び比較張力が算出されなくとも、基準固有振動数及び比較固有振動数から線状体に異常が生じている可能性が低いことが分かる。この場合、基準張力及び比較張力の算出が省略されるので、基準張力及び比較張力の算出のための労力が低減される。一方、基準固有振動数からの比較固有振動数の変化が、振動数閾値を超えるほど大きければ、線状体に異常（たとえば、線状体の一部が破断している場合など）が生じている可能性が高い。この場合には、基準時刻の前後において線状体の固有振動数及び張力が変わるので、基準張力と比較張力との間の変化量に基づく診断が行われる。基準張力と比較張力との間の変化量が所定の張力閾値よりも大きければ、基準時刻前後において線状体の張力に大きな変化が生じており、線状体に異常が生じている可能性が高い。この場合には、線状体に異常が生じているとの診断結果が得られる。

【0010】

上述の構成に関して、前記比較データを前記経時測定データから抽出する工程では、前記基準時刻の後であって、前記物理量が所定の時間長に亘って前記変動閾値を下回っている状態での経時測定データを前記比較データとして抽出してもよい。

【0011】

上述の構成によれば、変動閾値を上回るほど大きな物理量が現れている場合には、このような大きな物理量が現れている時間において、線状体の張力が外的因子の影響を受けている可能性がある。線状体の張力が外的因子の影響を受けていれば、線状体の線密度も、外的因子の影響を受け、ひいては、線状体の固有振動数も外的因子の影響を受ける。

【0012】

外的因子の影響を受ける前の基準固有振動数又は基準張力との比較対象としては、外的因子の影響が低減された状態で算出された比較固有振動数又は比較張力が好ましい。このため、基準時刻の後であって、物理量が所定の時間長に亘って変動閾値を下回っている状態での経時測定データが比較データとして抽出される。たとえば、線状体が強風に曝されている場合には、この間、物理量が変動閾値を周期的に上回った状態となり得るが、強風が止めば、物理量は、変動閾値を所定の期間に亘って下回った状態となる。基準時刻後であって、物理量を所定の期間に亘って下回った状態となっている経時測定データが比較データとして抽出されるので、比較固有振動数又は比較張力は、外的因子の影響が低減された状態の比較データに基づいて算出され得る。

【0019】

上述の構成に関して、前記経時測定データを記録する工程において、前記物理量を互いに離間した複数の測定位置で測定して、前記複数の測定位置それぞれについての経時測定データを記録してもよい。異常診断方法は、前記線状体に異常が生じているとの診断結果が得られた場合に、前記複数の測定位置それぞれについての前記経時測定データを比較して、前記線状体上の異常発生位置を決定する工程を更に備えていてもよい。

【0020】

上述の構成によれば、経時測定データは、測定位置が線状体上の異常発生位置からどのくらい離れているかに影響される。すなわち、経時測定データ中に特徴（たとえば、ピーク値）が現れる時刻は、線状体に異常が生じた異常発生位置が測定位置から離れていればいるほど遅くなる。したがって、複数の測定位置それぞれについての経時測定データを比較することにより、経時測定データ中に特徴が現れる時刻の差に係る情報を得ることができる。この時刻差と振動の伝播速度との関係から、異常位置が複数の測定位置に対してどのような位置関係を有しているかが分かり、異常発生位置を決定することができる。

【0021】

本発明の他の局面に係る線状体の異常診断装置は、線状体の振動により変動する物理量を測定する振動測定部と、前記振動測定部によって測定された前記物理量の経時測定データを格納する記録部と、前記振動測定部によって測定された前記物理量が変動閾値を上回ったか否かを判定する判定部と、前記物理量が前記変動閾値を上回ったと前記判定部が判定した場合において、前記振動測定部によって測定された前記物理量が前記変動閾値を上回った時刻である基準時刻の前の前記物理量を表す基準データと、前記基準時刻の後であって前記変動閾値を下回っている前記物理量を表す比較データと、を、前記記録部に格納された経時測定データから抽出するデータ抽出部と、前記基準データに基づいて、前記基準時刻の前における前記線状体の固有振動数である基準固有振動数又は前記基準時刻の前における前記線状体の張力である基準張力を算出するとともに、前記比較データに基づいて、前記基準時刻の後における前記線状体の固有振動数である比較固有振動数又は前記基準時刻の後における前記線状体の張力である比較張力を算出する算出部と、前記比較固有振動数と前記基準固有振動数との関係又は前記基準張力と前記比較張力との関係に基づいて、前記線状体に異常が生じているか否かを診断する診断部と、を備えていてもよい。前記算出部は、前記基準固有振動数と前記比較固有振動数との間の変化量が所定の振動数閾値よりも大きいことを条件として、前記基準張力と前記比較張力とを算出する。前記診断部は、前記基準張力と前記比較張力との間の変化量が所定の張力閾値よりも大きければ、前記線状体に異常が生じていると診断する。

【0022】

上述の構成において、前記データ抽出部は、前記基準時刻の後であって、前記物理量が所定の時間長に亘って前記変動閾値を下回っている状態での経時測定データを前記比較データとして抽出してもよい。

【0026】

上述の構成において、異常診断装置は、前記振動測定部が前記物理量を測定する測定位置から離れた位置で前記物理量を測定する他の振動測定部と、前記線状体に異常が生じていると前記診断部が診断した場合に、前記振動測定部から得られた前記経時測定データと前記他の振動測定部によって測定された前記物理量の経時測定データとを比較して、前記線状体上の異常発生位置を算出する位置算出部と、を更に備えていてもよい。

【発明の効果】

【0027】

上述の異常診断方法及び異常診断装置は、外的影響を受け得る線状体に異常が生じているか否かを診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１実施形態の異常診断装置の概略図である。

【図2】異常診断のための事前準備の手順を表す概略的なフローチャートである。

【図3】異常診断方法の概略的なフローチャートである。

【図4】異常診断装置の記録部に格納され得る振動の加速度の経時測定データである。

【図5】経時測定データに対するＦＦＴ解析の結果である。

【図6】記録部に格納され得る経時測定データである。

【図7】第２実施形態の異常診断装置の概略図である。

【図8】経時測定データに対するＦＦＴ解析の結果である。

【図9】ケーブルの張力を算定するための算定処理を表す概略的なフローチャートである。

【図10】ケーブルの張力の算定に用いられる目的関数上での探索処理を概念的に表す図である。

【図11】第３実施形態の異常診断方法を表す概略的なフローチャートである。

【図12】第４実施形態の異常診断装置の概略図である。

【図13】異常診断装置の位置算出部の処理（異常発生位置を特定するための処理）を概念的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

＜第１実施形態＞
図１は、異常診断装置１００の概略図である。図１を参照して、異常診断装置１００を説明する。

【0030】

異常診断装置１００は、振動測定部１１０と、演算装置１２０と、を備えている。

【0031】

振動測定部１１０は、両端が自由支持されたケーブル１３０に取り付けられており、ケーブル１３０の振動により変動する物理量を測定するように構成されている。本実施形態では、振動測定部１１０は、振動により変動する物理量として、ケーブル１３０に生じた振動の加速度を測定する。この場合、振動測定部１１０として、１Ｈｚ以上のサンプリング周波数でケーブル１３０に生じた振動を測定するように構成された加速度センサが用いられ得る。

【0032】

演算装置１２０は、無線式又は有線式に振動測定部１１０に接続されて、振動測定部１１０から振動の加速度を表す振動信号を受け取り、振動信号から得られた振動データに対して所定の処理を実行するように構成されている。演算装置１２０は、パーソナルコンピュータであってもよいし、データ格納機能及びデータ処理機能を有する他の装置であってもよい。

【0033】

演算装置１２０は、記録部１２１と、判定部１２２と、データ抽出部１２３と、算出部１２９と、診断部１２５と、を含んでいる。

【0034】

記録部１２１は、振動測定部１１０から出力された振動信号が表す加速度の経時変化のデータ（すなわち、ケーブル１３０に生じた振動の加速度の経時変化のデータ）を格納するように構成されている。記録部１２１に格納されたデータを、以下の説明では、「経時測定データ」と称する。

【0035】

判定部１２２は、ケーブル１３０に生じた振動の加速度の経時変化のデータに基づいて、ケーブル１３０の異常に対する診断処理を実行すべきか否かを判定する部分である。データ抽出部１２３及び算出部１２９は、ケーブル１３０に異常に対する診断処理のための所定の演算処理を行う部分である。診断部１２５は、データ抽出部１２３及び算出部１２９による演算処理結果に基づいて、ケーブル１３０に異常が生じたか否かを診断する部分である。

【0036】

異常診断装置１００によるケーブル１３０の異常診断のために行われる事前準備を、図２を参照して説明する。

【0037】

振動測定部１１０が、ケーブル１３０上に設置される（ステップＳ１１０）。ケーブル１３０上における振動測定部１１０の設置位置は、振動測定部１１０がケーブル１３０に生じた振動の加速度を測定できれば特に限定されない。

【0038】

ケーブル１３０上への振動測定部１１０の設置後に、ケーブル１３０に生じうる振動の加速度が観測される（ステップＳ１２０）。詳細には、外的因子（たとえば、強風）がない状態で、ケーブル１３０に生じた振動の加速度の経時変化のデータが記録部１２１に格納される。あるいは、衝撃をケーブル１３０に与え、ケーブル１３０に生じた振動の加速度の経時変化のデータが記録部１２１に格納される。この結果、外的因子がない場合においてケーブル１３０に生じうる振動の加速度の経時変化を表す経時測定データが、記録部１２１に格納される。

【0039】

ステップＳ１２０において得られた経時測定データに基づいて、変動閾値が決定される（ステップＳ１３０）。詳細には、変動閾値は、ステップＳ１２０において得られた経時測定データにおける最大の振動の加速度よりも大きく、且つ、ケーブル１３０を破損させ得る加速度よりも小さな値に決定される。決定された変動閾値は、たとえば、判定部１２２が実行する判定処理プログラムに組み込まれ、判定部１２２の判定処理に利用される。なお、本実施形態では、加速度の向きに応じて、正の変動閾値と負の変動閾値とが設定される。

【0040】

図２に示す事前準備の後、ケーブル１３０に異常が生じているか否かを診断する診断処理が実行される。図３を参照して、診断処理を説明する。図３は、診断処理の概略的なフローチャートである。

【0041】

振動測定部１１０は、ケーブル１３０への設置後、ケーブル１３０に生じた振動の加速度を表す振動信号を常時出力している。振動信号は、振動測定部１１０から記録部１２１及び判定部１２２へ出力されている。記録部１２１は、振動信号の受信時刻と振動信号が表す振動の加速度とを関連付けて、振動の加速度のデータ（すなわち、経時測定データ）として格納する（ステップＳ２１０）。この間、判定部１２２は、受信した振動信号が表す振動の加速度を、事前準備において設定された変動閾値と比較する（ステップＳ２２０）。変動閾値を超えるほど大きな振動が測定されていなければ（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、ステップＳ２１０及びステップＳ２２０の処理が繰り返される。

【0042】

変動閾値を超えるほど大きな振動の加速度が検出された場合の処理を、図４を参照して説明する。図４は、変動閾値を超えるほど大きな振動の加速度が検出された場合に記録部１２１に格納され得る経時測定データである。

【0043】

図４では、時刻ｔ１において、正の変動閾値よりも大きな加速度が検出されている。この時刻ｔ１を、以下の説明では、「基準時刻ｔ１」と称する。この基準時刻ｔ１を基準にして、異常診断のための演算処理が実行される。基準時刻ｔ１は、判定部１２２により決定される。詳細には、判定部１２２は、振動測定部１１０からの振動の加速度のデータが、変動閾値よりも大きいか否かを判定し、変動閾値よりも大きな加速度が生じたときの時刻を基準時刻ｔ１として記憶する（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）。

【0044】

判定部１２２は、基準時刻ｔ１の情報をデータ抽出部１２３に伝達する（ステップＳ２３０）。なお、基準時刻ｔ１の後においても、記録部１２１は、経時測定データを格納し続けている（ステップＳ２４０）。

【0045】

判定部１２２が、データ抽出部１２３に基準時刻ｔ１の情報を伝達すると、データ抽出部１２３は、基準時刻ｔ１の後の経時測定データにおいて、以下の抽出条件を満たすデータを抽出する（ステップＳ２５０）。

【0046】

（抽出条件）
基準時刻ｔ１の後において、振動の加速度が正負の変動閾値の範囲内に所定の時間長に亘って収まっていること（すなわち、振動の加速度の大きさが正負の変動閾値の絶対値を下回っている状態が所定の時間長に亘って継続していること）。

【0047】

この抽出条件は、車両の衝突などの外的因子がケーブル１３０の固有振動数に及ぼす影響を抑制するために設定されている。すなわち、外的因子が作用してケーブル１３０の張力が変われば、ケーブル１３０の線密度が変わり得る。ケーブル１３０の固有振動数は、ケーブル１３０の線密度の変化に影響されるので、ケーブル１３０の線密度を変化させるほど外的因子の影響が強ければ、ケーブル１３０の固有振動数も外的因子の影響を受ける。このため、上述の抽出条件を設定し、外的因子の影響が低減された状態のデータを抽出している。なお、上述の抽出条件における「所定の時間長」は、固有振動数を演算するためのＦＦＴ解析を行うのに十分な長さに設定されている。

【0048】

図４の経時測定データでは、基準時刻ｔ１の後において正負の変動閾値の範囲に収まる最初のピークが現れる時刻ｔ２以降の経時測定データは、上述の抽出条件を満たしている。このため、データ抽出部１２３は、時刻ｔ２を始点として所定の時間長内にあるデータを抽出する。時刻ｔ２を始点として所定の時間長内にあるデータを、以下の説明では、「比較データ」と称する。

【0049】

比較データの抽出の後、データ抽出部１２３は、比較データとの比較対象とされる基準データを経時測定データから抽出する（ステップＳ２５０）。本実施形態では、データ抽出部１２３は、基準時刻ｔ１の直前における振動の加速度のピーク値が得られた時刻ｔ３から遡って所定の時間長の経時測定データを基準データとして抽出する。

【0050】

データ抽出部１２３によって抽出された比較データ及び基準データは、算出部１２９へ出力される。算出部１２９は、比較データ及び基準データに対して、たとえば、ＦＦＴ解析を実行し、ケーブル１３０の固有振動数を算出する（ステップＳ２６０）。詳細には、算出部１２９は、比較データに対してＦＦＴ解析を実行し、基準時刻ｔ１の後におけるケーブル１３０の固有振動数を算出する。また、算出部１２９は、基準データに対してＦＦＴ解析を実行し、基準時刻ｔ１の前におけるケーブル１３０の固有振動数を算出する。比較データから得られるケーブル１３０の固有振動数を、以下の説明では、「比較固有振動数」と称する。また、基準データから得られるケーブル１３０の固有振動数を、以下の説明では、「基準固有振動数」と称する。

【0051】

算出部１２９は、ＦＦＴ解析を行うことにより、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す解析結果を得ることができる。図５（ａ）は、基準データから得られた解析結果を表している。図５（ｂ）は、比較データから得られた解析結果を表している。

【0052】

図５（ａ）及び図５（ｂ）において、振動の加速度について６つのピーク値が現れている。算出部１２９は、これらのピーク値が現れた周波数（すなわち、固有振動数）に対して、小さい方から順に１～６の次数ｉ（以下、「モード次数ｉ」と称する）が付されている。算出部１２９は、モード次数ｉと固有振動数とを関連付けた算出結果を診断部１２５に出力する。

【0053】

診断部１２５は、比較固有振動数を基準固有振動数と比較する（図３のステップＳ２７０）。詳細には、診断部１２５は、モード次数ｉごとに、基準固有振動数と比較固有振動数との差を算出する。この結果、診断部１２５は、図５に示すような差Δｆ_１～Δｆ_６のデータを得ることができる。診断部１２５は、これらの差Δｆ_１～Δｆ_６の平方和を、基準時刻ｔ１の前後におけるケーブル１３０の固有振動数の変化量として取り扱い、所定の振動数閾値と比較する。差Δｆ_１～Δｆ_６の平方和が、所定の振動数閾値よりも大きければ（図３のステップＳ２７０：Ｙｅｓ）、診断部１２５は、ケーブル１３０に異常が生じていると判定する（図３のステップＳ２８０）。逆に、差Δｆ_１～Δｆ_６の平方和が、所定の振動数閾値よりも小さければ（図３のステップＳ２７０：Ｎｏ）、図３のステップＳ２１０～ステップＳ２７０の処理が再度実行される。なお、振動数閾値は、基準固有振動数及び比較固有振動数の算出に用いられるＦＦＴ解析の精度を考慮して設定される。

【0054】

ステップＳ２７０において算出された比較固有振動数は、上述の抽出条件の下で抽出された比較データに基づいて算出されているので、外的因子の影響を低減しつつ算出されている。すなわち、比較データとして抽出される振動の加速度は、正負の変動閾値の範囲内に所定の時間長に亘って収まっているので、比較固有振動数の算出のベースとなる比較データから外的因子の影響が低減されている。このため、基準固有振動数と比較固有振動数との間の変化は、ケーブル１３０自体の変化を表す指標となり得る。たとえば、ケーブル１３０の素線が破断した場合には、比較固有振動数は、基準固有振動数からある程度大きく変化する。一方、ケーブル１３０が破損していなければ、比較固有振動数は、基準固有振動数からあまり変化しない。よって、比較固有振動数を、基準固有振動数と比較することにより、ケーブル１３０に実際には異常が生じていない場合において、ケーブル１３０に異常が生じたと診断してしまう誤診断のリスクが低減される。

【0055】

図４に示される経時測定データは、ケーブル１３０の振動の加速度が短期間だけ強くなったことを表している。このような経時測定データは、たとえば、車両がケーブル１３０に衝突した場合に得られる。しかしながら、ケーブル１３０の振動の加速度がある程度の時間長に亘って大きくなることも考えられる。たとえば、ケーブル１３０が強風に曝されている場合には、強風が止むまで、強い振動がケーブル１３０に生じうる。このような場合には、図６に示す経時測定データが得られる。

【0056】

図６に示す経時測定データでは、基準時刻ｔ１からケーブル１３０の振動の加速度が正負の変動閾値の範囲に収まり始めた時刻ｔ４までの期間において、振動の加速度は、周期的に正負の変動閾値を超えている。少なくともこの期間においては、ケーブル１３０は、強風（あるいは、ケーブル１３０に強い振動を生じさせる他の外的因子）に曝されていると推定される。

【0057】

上述の抽出条件にしたがって比較データが抽出されれば、基準時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間における経時測定データは、比較データに含まれない。この場合、比較データから得られる比較固有振動数は、外的因子の影響を受けることなく算出され得る。したがって、比較固有振動数は、基準時刻ｔ１の後におけるケーブル１３０の固有振動数を精度よく表す。このような比較固有振動数を、基準固有振動数と比較することにより、ケーブル１３０に異常が生じているか否かを精度よく診断することができる。

【0058】

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、基準固有振動数及び比較固有振動数の比較に基づいて、ケーブル１３０に異常が生じているか否かが診断されている。しかしながら、基準固有振動数及び比較固有振動数は、ケーブル１３０に付帯設備（たとえば、ダンパ）が接続されている場合には、付帯設備の影響を受ける指標である。したがって、ケーブル１３０に付帯設備が接続されている場合には、付帯設備の影響を排除する演算処理を更に行うことが好ましい。第２実施形態では、付帯設備の影響を排除するための処理が説明される。

【0059】

第２実施形態では、演算装置１２０の算出部１２９は、基準固有振動数及び比較固有振動数を算出するだけでなく、ケーブル１３０の張力を算出するように構成されている。詳細には、算出部１２９は、ケーブル１３０の固有振動数と、ケーブル１３０の張力と、ケーブル１３０に接続されたダンパ１４０の特性と、の関係式に基づいて、ケーブル１３０の張力を算出する。ケーブル１３０の固有振動数と、ケーブル１３０の張力と、ダンパ１４０の特性と、の関係式は、以下のように導出され得る。

【0060】

（ケーブルの固有振動数、ケーブルの張力及びダンパの特性の関係式の導出）
図７では、振動測定部１１０は、ダンパ１４０が接続されたケーブル１３０上に設けられている。ダンパ１４０は、ケーブル１３０の左端から距離ｌ_１だけ離れ、ケーブル１３０の右端から距離ｌ_２だけ離れた位置に設けられている。以下の説明において、ケーブル１３０の左端からダンパ１４０までのケーブル１３０のスパンを、「スパン１３１」と称する。また、ダンパ１４０からケーブル１３０の右端までのケーブル１３０のスパンを「スパン１３２」と称する。

【0061】

図７に示すケーブル１３０は、両端を単純支持された一次元梁としてモデル化可能であり、ケーブル１３０の時間ｔにおける位置ｘの撓みｙ（ｘ、ｔ）に関する運動方程式は、以下のように表され得る。

【0062】

【数1】

【0063】

上述の数式における撓みｙ（ｘ、ｔ）は、以下の数式によって変数分離可能である。

【0064】

【数2】

【0065】

以下の数式は、変数分離された撓みｙ（ｘ、ｔ）を上述の運動方程式に代入することによって得られたＸ（ｘ）の一般解を表している。

【0066】

【数3】

【0067】

スパン１３１における梁のモード形状Ｘ_１（ｘ_１）及びスパン１３２におけるモード形状Ｘ_２（ｘ_２）は、以下の数式で表される。

【0068】

【数4】

【0069】

ケーブル１３０の両端が単純支持されていることを表す境界条件が、以下の「数５」及び「数６」によって表される。「数５」は、ケーブル１３０の左端の境界条件を表している。「数６」は、ケーブル１３０の右端の境界条件を表している。

【0070】

【数5】

【0071】

【数6】

【0072】

図７に示されているケーブル１３０では、ダンパ１４０の設置位置において、以下の境界条件が成立する。

【0073】

（ダンパ１４０の設置位置における境界条件）
・ケーブル１３０の撓み、撓み角及び曲率は連続である。
・鉛直方向において力が釣り合っている。

【0074】

以下の数式は、上述の境界条件を数式化したものである。

【0075】

【数7】

【0076】

図７に示されるダンパ１４０の特性は、バネとダッシュポッドで表され得るので、上述の数式中の「ｋ^＊」は、以下の数式により表され得る。

【0077】

【数8】

【0078】

上述の「数４」に、上述の境界条件の式（すなわち、「数５」～「数７」）を代入することにより、以下の関係式が得られる。なお、以下の関係式において「Ｌ」は、ケーブル１３０の全長を表している。

【0079】

【数9】

【0080】

上述の「数９」は、双曲線関数を指数関数に書き換えて、以下の２つの数式で表され得る。

【0081】

【数10】

【0082】

上述の「数１０」中の「α」，「β」について、モード次数ｉにおける「α_ｉ」，「β_ｉ」は、上述の「数３」に基づいて、以下の数式で表され得る。なお、以下の数式において、「ｆ_ｉ」は、モード次数ｉにおけるケーブル１３０の固有振動数を表している。

【0083】

【数11】

【0084】

上述の「数１０」の上段の式は、モード次数ｉごとに成立するので、当該上段の式に基づいて、以下の関係式が得られる。

【0085】

【数12】

【0086】

上述の「数１２」に、「数１１」の「α_ｉ」の式を代入することにより、以下の関係式が得られる。

【0087】

【数13】

【0088】

「数１３」の固有振動数ｆ_ｉは、複素数である。一方、算出部１２９が算出する基準固有振動数及び比較固有振動数は、実数であり、上述の「数１３」の固有振動数ｆ_ｉの実部に相当する。したがって、算出部１２９は、以下の関係式を利用して、張力Ｔを算出する。

【0089】

【数14】

【0090】

（固有振動数の算出処理）
上述の「数１４」において、左辺の「ｆ_ｉ」は、モード次数ｉの固有振動数であるので、算出部１２９は、モード次数ｉの情報とモード次数ｉにおける固有振動数の情報とを関連付けるための処理を行う。たとえば、算出部１２９が、ＦＦＴ解析を行った結果、図８に示されるような解析結果が得られた場合には、算出部１２９は、以下の処理を行う。

【0091】

ＦＦＴ解析により、振動の加速度のピーク値が現れる固有振動数が分かる。図８では、算出部１２９は、ピーク値が現れた固有振動数に対して、固有振動数が小さい順からモード次数１～９を付している。なお、モード次数３，６，９が割り振られた振動の強度は、他のモード次数が割り振られた振動の強度よりも小さくなっており、短いスパン１３１の固有振動数であることが分かる。しかしながら、上述の「数１４」がケーブル１３０の張力Ｔの算出に用いられる場合には、算出部１２９は、スパン１３１，１３２とは無関係にモード次数を付すことができる。

【0092】

算出部１２９は、基準データ及び比較データそれぞれについて、ＦＦＴ解析を行い、モード次数とこれに対応する固有振動数とを算出する。基準データ及び比較データそれぞれの算出結果（モード次数ｉ及びこれに対応する固有振動数ｆ_ｉ）に基づいて、算出部１２９は、張力Ｔを算出するための演算処理を行う。

【0093】

（張力の算出処理）
算出部１２９は、経時測定データに対するＦＦＴ解析により得られた固有振動数と、上述の「数１４」から算出された固有振動数と、の残差平方和に基づいて、ケーブル１３０の張力Ｔを算出する。詳細には、算出部１２９は、以下に示される目的関数Ｆを用いて、ケーブル１３０の張力Ｔを算出する。

【0094】

【数15】

【0095】

算出部１２９は、上述の目的関数Ｆが最小となるときの張力をケーブル１３０に作用している張力Ｔとして決定する。算出部１２９がどのように張力Ｔを決定するかを、図９及び図１０を参照して以下に説明する。

【0096】

図１０の横軸は、ケーブル１３０に作用している張力Ｔ、ケーブル１３０の曲げ剛性ＥＩ、ダンパ１４０のバネ定数ｋ又はダンパ１４０の減衰定数ｃを表している。図１０は、二次元座標で描かれているが、目的関数Ｆを用いた演算は、五次元座標（残差平方和、張力Ｔ、曲げ剛性ＥＩ、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃの５つ）上で行われる。

【0097】

算出部１２９は、図９に示すように、Ｎ通りの初期値を、張力Ｔ、曲げ剛性ＥＩ、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃに対して設定する（図９のステップＳ３１０）。図１０には、１～６通り目の初期値が表されている。

【0098】

算出部１２９は、これらの初期値それぞれについて、張力Ｔ、曲げ剛性ＥＩ、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃそれぞれの初期値を上述の目的関数Ｆ（数１５）に代入する。また、算出部１２９は、経時測定データに対するＦＦＴ解析により得られた基準固有振動数又は比較固有振動数も上述の目的関数Ｆ（数１５）に代入する。この結果、設定された６通りの初期値それぞれについて、目的関数Ｆの値（すなわち、平方残差和）が算出される。

【0099】

その後、算出部１２９は、張力Ｔ、曲げ剛性ＥＩ、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃの値を変えて、目的関数Ｆが極小となる条件を探索する。この探索処理において目的関数Ｆに代入される張力Ｔ、曲げ剛性ＥＩ、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃの値を、以下の説明では、「張力候補値」、「曲げ剛性候補値」、「バネ定数候補値」及び「減衰定数候補値」と称する。

【0100】

上述の探索処理では、算出部１２９は、張力候補値、曲げ剛性候補値、バネ定数候補値及び減衰定数候補値のうち少なくとも１つを変更して、目的関数Ｆの値（残差平方和）を算出する。算出部１２９は、この目的関数Ｆの値を、前回得られた目的関数Ｆの値よりも小さいか否かを判定する。算出部１２９は、残差平方和の減少の程度に基づいて、算定値の組み合わせを新たに設定することを繰り返し、目的関数Ｆの極小値を探索する。

【0101】

図１０には、４つの極小値（以下の説明において、「第１極小値」、「第２極小値」、「第３極小値」及び「第４極小値」と称される）が示されている。図１０において、１通り目の初期値及び２通り目の初期値から探索が開始されると、第１極小値を得ることができる。３通り目の初期値から探索が開始されると、第２極小値を得ることができる。４通り目の初期値及び５通り目の初期値から探索が開始されると、第３極小値を得ることができる。６通り目の初期値から探索が開始されると、第４極小値を得ることができる。

【0102】

算出部１２９は、探索処理で得られた複数の極小値の中から最も小さなものを見出す（図９のステップＳ３３０）。算出部１２９は、最も小さな残差平方和が得られたときの張力候補値、曲げ剛性候補値、バネ定数候補値、減衰定数候補値及び質量候補値の組を、目的関数Ｆの最適解として決定する。図１０では、第３極小値が最も小さいので、算出部１２９は、第３極小値の算出に用いられた張力候補値、曲げ剛性候補値、バネ定数候補値及び減衰定数候補値の組が目的関数Ｆの最適解であると判定することができる。

【0103】

算出部１２９は、目的関数Ｆの最適解であると判定された張力候補値をケーブル１３０の張力Ｔとして算出する。算出部１２９は、基準固有振動数及び比較固有振動数ごとに上述の演算処理を行うので、基準固有振動数及び比較固有振動数それぞれに基づいて、張力Ｔを算出することができる。基準固有振動数に基づいて算出された張力Ｔは、基準時刻ｔ１の前におけるケーブル１３０の張力を表している。また、比較固有振動数に基づいて算出された張力Ｔは、基準時刻ｔ１の後におけるケーブル１３０の張力を表している。以下の説明では、基準固有振動数に基づいて算出された張力Ｔを、「基準張力」と称する。また、比較固有振動数に基づいて算出された張力Ｔを、「比較張力」と称する。

【0104】

基準張力及び比較張力は、算出部１２９から診断部１２５へ出力される。診断部１２５は、基準張力と比較張力との比較結果に基づいて、ケーブル１３０に異常が生じているか否かを判定する。たとえば、診断部１２５は、基準張力及び比較張力の差を算出し、この差が、張力用に設けられた所定の張力閾値よりも大きければ、ケーブル１３０に異常が生じていると判定してもよい。逆に、基準張力と比較張力との差が、張力閾値以下であれば、診断部１２５は、ケーブル１３０に異常は生じていないが、ダンパ１４０に異常が生じていると判断してもよい。

【0105】

算出部１２９における演算処理では、ダンパ１４０のバネ定数ｋ及び減衰定数ｃとは別異にケーブル１３０に作用している張力Ｔの最適値が算出される。すなわち、算出部１２９における演算処理により張力Ｔの最適値からは、ダンパ１４０のバネ定数ｋ及び減衰定数ｃの影響が除去されている。したがって、診断部１２５は、ダンパ１４０の影響をほとんど受けることなく、ケーブル１３０に異常が生じているか否かを診断することができる。

【0106】

なお、張力Ｔの算出について、様々な変更がなされてもよい。たとえば、上述の実施形態では、ダンパ１４０の特性ｋ^＊は、ダンパ１４０のバネ定数ｋ及び減衰定数ｃを考慮して設定されているが、ダンパ１４０の特性ｋ^＊は、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃに加えて、ダンパ１４０の質量ｍを考慮して設定されてもよい。この場合、ダンパ１４０の特性ｋ^＊は、以下の数式で表され得る。

【0107】

【数16】

【0108】

上述の目的関数Ｆ中の「φ」は、ダンパ１４０の特性ｋ^＊の関数であるが、ダンパ１４０の質量ｍが考慮される場合には、上述の「数１６」に基づいて得られたダンパ１４０の特性ｋ^＊が目的関数Ｆに代入される。

【0109】

ダンパ１４０がバネ要素を含まない場合には（たとえば、オイルダンパ）、ダンパ１４０の特性ｋ^＊は、以下の数式で特定され得る。この場合、以下の数式から得られたダンパ１４０の特性ｋ^＊が目的関数Ｆに代入される。

【0110】

【数17】

【0111】

なお、算出部１２９が張力Ｔの算出に用いる目的関数Ｆは、上述の「数１５」に示されるものに限定されない。ダンパ１４０又は他の付帯設備の特性とは別異にケーブル１３０に生じた張力Ｔを算出し得る他の関数に基づいて構成された目的関数が、張力Ｔの算定に利用され得る。

【0112】

＜第３実施形態＞
第２実施形態では、張力Ｔの算出において、張力候補値、曲げ剛性候補値、バネ定数候補値及び減衰定数候補値が目的関数Ｆに繰り返し代入される探索処理が行われるので、演算装置１２０の演算負荷が高くなる。演算装置１２０の演算負荷を低減するために、図１１に示す手順でケーブル１３０に対する異常診断が行われてもよい。

【0113】

図１０に示す異常診断方法において、ステップＳ２１０～ステップＳ２７０までの処理は、第１実施形態の図３に示す処理と同じである。ステップＳ２７０において、基準時刻ｔ１の前後における固有振動数の変化量が振動数閾値よりも大きいと診断部１２５が判断した場合には（ステップＳ２７０：Ｙｅｓ）、診断部１２５は、張力Ｔの算出を算出部１２９に指示する。算出部１２９は、診断部１２５からの指示に応じて、基準固有振動数と比較固有振動数とをモード次数ｉと関連付ける処理を行い、第２実施形態において説明された方法で基準張力及び比較張力を算出する（ステップＳ２７１）。算出された基準張力及び比較張力のデータは、算出部１２９から診断部１２５へ出力される。

【0114】

診断部１２５は、基準張力及び比較張力の差を算出し、この差が、張力用に設けられた所定の張力閾値よりも大きければ（ステップＳ２７２：Ｙｅｓ）、ケーブル１３０に異常が生じていると判定する（ステップＳ２８０）。逆に、基準張力と比較張力との差が、張力閾値以下であれば（ステップＳ２７２：Ｎｏ）、診断部１２５は、ダンパ１４０に異常が生じていると判定する（ステップＳ２８１）。

【0115】

第３実施形態の方法では、基準張力及び比較張力の算出処理の前に、基準時刻ｔ１の前後の固有振動数の変化が振動数閾値よりも大きいか否かが判定される。基準時刻ｔ１の前後の固有振動数の変化が振動数閾値よりも小さければ、ケーブル１３０及びダンパ１４０に異常が生じている可能性は低い。したがって、このような場合には、基準張力及び比較張力を算出する必要はない。

【0116】

一方、基準時刻ｔ１の前後の固有振動数の変化が振動数閾値よりも大きければ、ケーブル１３０及びダンパ１４０のうち少なくとも一方に異常が生じている可能性がある。このような場合には、基準張力及び比較張力を算出し、ケーブル１３０及びダンパ１４０のいずれに異常が生じているか否かを判定する。

【0117】

上述のように、基準張力及び比較張力の算出処理の前に、基準時刻ｔ１の前後の固有振動数の変化が振動数閾値よりも大きいか否かが判定されれば、基準張力及び比較張力の不要な算出処理を避けることが可能になる。したがって、演算装置１２０の演算負荷が軽減される。

【0118】

図１１に示す手法では、基準張力と比較張力との差が、張力閾値以下であれば（ステップＳ２７２：Ｎｏ）、診断部１２５は、ダンパ１４０に異常が生じていると判定する（ステップＳ２８１）。代替的に、診断部１２５は、ダンパ１４０の特性値の変化量に基づいて、ダンパ１４０に異常が生じているか否かを判定してもよい。第２実施形態の張力算定方法では、張力Ｔだけでなく、ダンパ１４０の特性値（すなわち、バネ定数ｋ及び減衰定数ｃ）をも算出可能であるので、ダンパ１４０の特性値の変化量に基づくダンパ１４０の異常診断も可能である。

【0119】

＜第４実施形態＞
第１実施形態～第３実施形態の異常診断装置１００は、ケーブル１３０に異常が生じているか否かを診断することができるが、異常が生じた位置を特定することはできない。第４実施形態では、図１２を参照して、ケーブル１３０に対する異常診断機能に加えて、異常発生位置を特定する機能を有する異常診断装置１００を説明する。

【0120】

異常診断装置１００は、追加的な振動測定部１１１を備えている。また、演算装置１２０には、位置算出部１２７が設けられている。位置算出部１２７は、ケーブル１３０に異常が生じているとの診断結果が得られた場合において、振動測定部１１０，１１１から得られた経時測定データを比較して異常発生位置を特定するように構成されている。

【0121】

振動測定部１１１は、振動測定部１１０から可能な限り離れた位置において、ケーブル１３０に取り付けられていることが好ましい。このため、第４実施形態では、これらの振動測定部１１０，１１１は、ケーブル１３０の両端の近くに設けられている。詳細には、振動測定部１１０による振動の測定位置は、ケーブル１３０の左端の近くに設定されており、振動測定部１１０による振動の測定位置は、ケーブル１３０の右端の近くに設定されている。振動測定部１１１は、振動測定部１１０と同じ構成を有しており、ケーブル１３０の振動の加速度を表す振動信号を出力するように構成されている。振動測定部１１１の振動信号により表される振動の加速度の経時測定データは、振動測定部１１０の振動信号により表される振動の加速度の経時測定データと同様に、記録部１２１に格納される。

【0122】

記録部１２１には、図１２の位置Ｐにおいてケーブル１３０に異常が生じた場合には、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すような経時測定データが格納される。図１２に示す位置Ｐは、振動測定部１１１よりも振動測定部１１０の近くにある。この場合、ケーブル１３０の異常を表す信号波形（すなわち、強い振動を表す信号波形）は、振動測定部１１０の振動信号から得られた経時測定データよりも振動測定部１１０の振動信号から得られた経時測定データにおいて早い時刻に現れる。

【0123】

ケーブル１３０の異常を表す信号波形の時刻に基づいて、位置算出部１２７は、異常が生じた位置Ｐを特定する。詳細には、診断部１２５が、ケーブル１３０に異常が生じていると診断すると、位置算出部１２７は、振動測定部１１０，１１１から得られた経時測定データから、基準時刻ｔ１の周囲における所定時間長のデータを抽出する。位置算出部１２７は、振動測定部１１０から得られたデータにおいて、正負の変動閾値の範囲を外れた部分を見出すとともに、当該部分における最大値が現れる時刻Ｔ１を決定する。同様に、位置算出部１２７は、振動測定部１１１から得られたデータにおいて、正負の変動閾値の範囲を外れた部分を見出すとともに、当該部分における最大値が現れる時刻Ｔ２を決定する。この処理により、位置算出部１２７は、時刻差（Ｔ１－Ｔ２）のデータを得ることができる。

【0124】

時刻差（Ｔ１－Ｔ２）と振動の伝播速度Ｖとの積が算出されれば、振動測定部１１０，１１１の設置位置間の中点Ｍの位置から当該積の分だけ離れた位置で異常が生じたことが分かる。なお、振動の伝播速度Ｖに関するデータは、ケーブル１３０に対する試験等により事前に取得可能である。

【0125】

位置算出部１２７は、時刻差（Ｔ１－Ｔ２）と振動の伝播速度Ｖとの積を算出する。異常が生じたことを表す信号波形が、振動測定部１１０に対応するデータに先に現れていれば、位置算出部１２７は、中点Ｍの位置から当該積の分だけ振動測定部１１０側に離れた位置で異常が生じていると診断することができる。逆に、異常が生じたことを表す信号波形が、振動測定部１１１に対応するデータに先に現れていれば、位置算出部１２７は、中点Ｍの位置から当該積の分だけ振動測定部１１１側に離れた位置で異常が生じていると診断することができる。

【0126】

第４実施形態では、振動測定部１１０，１１１が離れた位置に配置されている。この場合、ケーブル１３０上の異常は、振動測定部１１０，１１１の取付位置の間で生ずる可能性が高くなる。異常が、振動測定部１１０，１１１の取付位置の間で生じれば、中点Ｍの位置からいずれの方向にずれた位置で生じたかを判別しやすくなる。

【0127】

第１実施形態～第４実施形態の異常診断の技術では、ケーブル１３０により変動する物理量として、ケーブル１３０の振動の加速度が測定されている。代替的に、ケーブル１３０により変動する物理量として、ケーブル１３０に生じた弾性波の強さが検出されてもよい。たとえば、振動測定部１１０として、ＡＥセンサ（アコースティックエミッションセンサ）が用いられれば、ケーブル１３０に生じた弾性波の強さを検出することが可能になる。

【0128】

ケーブル１３０が大きな振幅で振動すれば、ケーブル１３０における歪エネルギが大きくなる。ケーブル１３０の歪エネルギが大きくなればなるほど、強い弾性波がケーブル１３０を伝播するので、ケーブル１３０が大きな振幅で振動すれば、ＡＥセンサは、強い弾性波を検出し得る。したがって、ＡＥセンサにより測定された弾性波の強さも、ケーブル１３０の振動の態様を表す物理量となり得る。

【0129】

弾性波の強さが変動閾値を超えるほど大きければ、ケーブル１３０に異常が生じている可能性がある。この場合には、弾性波の強さが変動閾値を超えた基準時刻前後の弾性波の強さの経時測定データに対してＦＦＴ解析を実行し、基準固有振動数及び比較固有振動数を得ることができる。その後、第１実施形態の診断技術に従って、基準固有振動数と比較固有振動数との関係に基づいて、ケーブル１３０に異常が生じているか否かが診断されてもよい。あるいは、第２実施形態及び第３診断技術に従って、基準固有振動数と比較固有振動数とに基づいて、基準張力及び比較張力を算出してもよい。この場合には、基準張力と比較張力との関係に基づいて、ケーブル１３０に異常が生じているか否かが診断され得る。

【0130】

なお、振動測定部１１０が測定する物理量は、ケーブル１３０の振動の加速度及びケーブル１３０に生じた弾性波の強さに限られない。ケーブル１３０の振動により変動する物理量であって、基準固有振動数及び比較固有振動数を算出し得る経時測定データを生成し得るものであれば、第１実施形態～第４実施形態に基づく診断は可能である。

【0131】

第１実施形態～第４実施形態の異常診断の技術は、ケーブル１３０に異常が生じたか否かを診断するのに好適に利用可能であるが、ケーブル１３０以外の線状体に異常が生じたか否かを診断するのにも利用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0132】

上述の実施形態に関連して説明された技術は、一次元梁としてモデル化可能な様々な線状体を有している構造体の異常診断に好適に利用される。

【符号の説明】

【0133】

１００・・・・・異常診断装置
１１０・・・・・振動測定部
１１１・・・・・振動測定部
１２１・・・・・記録部
１２２・・・・・判定部
１２３・・・・・データ抽出部
１２４・・・・・振動数算出部
１２５・・・・・診断部
１２６・・・・・張力算出部
１２７・・・・・位置算出部

【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】