(57)【要約】【課題】車両が所定箇所を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定システムのメンテナンス性をよりよくし、保守作業の負担の増大を抑制する。【解決手段】通過タイミング判定システムが、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定部と、前記振動測定部が測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出部と、前記周波数範囲成分抽出部が抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定部と、を具備する。【選択図】図１
2014237349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定部と、
前記振動測定部が測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出部と、
前記周波数範囲成分抽出部が抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定部と、
を具備することを特徴とする通過タイミング判定システム。
【請求項２】
前記周波数範囲成分抽出部は、前記振動測定部が測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の台車間の間隔とに応じて設定された前記周波数範囲の成分を抽出し、
前記通過タイミング判定部は、前記周波数範囲成分抽出部が抽出した成分に基づいて、前記車両の台車が所定位置を通過するタイミングを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の通過タイミング判定システム。
【請求項３】
前記周波数範囲成分抽出部は、同一車両に設けられた台車間の間隔と、隣接する車両に設けられた台車間の間隔とに応じて設定された前記周波数範囲の成分を抽出することを特徴とする請求項２に記載の通過タイミング判定システム。
【請求項４】
通過タイミング判定システムの通過タイミング判定方法であって、
車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定ステップと、
前記振動測定ステップにて測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出ステップと、
前記周波数範囲成分抽出ステップにて抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定ステップと、
を具備することを特徴とする通過タイミング判定方法。
【請求項５】
通過タイミング判定システムの具備するコンピュータに、
車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定ステップと、
前記振動測定ステップにて測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出ステップと、
前記周波数範囲成分抽出ステップにて抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が所定箇所を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定システム、通過タイミング判定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両がある定点を通過するタイミングを検出する方法として、線路内にセンサを設置し、当該センサを用いて検出を行う方法が一般的に用いられている。
例えば、特許文献１に記載の鉄道車両走行車輪検査装置では、線路内に２個の検出部が設置される。特許文献１では、この検出部間を通過する車輪の通過時間からその車輪の速度を得る、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサを線路内に設置した場合、センサのメンテナンス性が問題となる。例えばセンサが故障した場合、列車の走行する時間帯にはセンサの交換を行えず、鉄道車両の定点通過タイミングを検出できなくなってしまうことが考えられる。
また、センサを線路内に設置することで、保守作業員の負担が増大してしまうおそれがある。例えば、センサが故障した場合、列車の走行する時間帯にはセンサの交換を行えず、保守作業員が深夜に作業を行う必要が生じるおそれがある。また、保線でレールを削る際に、センサやセンサからのケーブルが邪魔になり、センサ等に対する養生が必要になるなど保守作業員の手間が増えてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、メンテナンス性がよりよく、保守作業の負担の増大を抑制することのできる通過タイミング判定システム、通過タイミング判定方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による通過タイミング判定システムは、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定部と、前記振動測定部が測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出部と、前記周波数範囲成分抽出部が抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の他の一態様による通過タイミング判定システムは、上述の通過タイミング判定システムであって、前記周波数範囲成分抽出部は、前記振動測定部が測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の台車間の間隔とに応じて設定された前記周波数範囲の成分を抽出し、前記通過タイミング判定部は、前記周波数範囲成分抽出部が抽出した成分に基づいて、前記車両の台車が所定位置を通過するタイミングを判定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の一態様による通過タイミング判定システムは、上述の通過タイミング判定システムであって、前記周波数範囲成分抽出部は、同一車両に設けられた台車間の間隔と、隣接する車両に設けられた台車間の間隔とに応じて設定された前記周波数範囲の成分を抽出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様による通過タイミング判定方法は、通過タイミング判定システムの通過タイミング判定方法であって、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定ステップと、前記振動測定ステップにて測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出ステップと、前記周波数範囲成分抽出ステップにて抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様によるプログラムは、通過タイミング判定システムの具備するコンピュータに、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する振動測定ステップと、前記振動測定ステップにて測定した振動から、前記車両の走行速度と前記車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の成分を抽出する周波数範囲成分抽出ステップと、前記周波数範囲成分抽出ステップにて抽出した成分に基づいて、前記車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する通過タイミング判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通過タイミング判定システムのメンテナンス性をよりよくし、保守作業の負担の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における通過タイミング判定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における加速度ピックアップの設置例を示す説明図である。
【図３】同実施形態における周波数範囲データ記憶部が記憶する周波数範囲データの例を示す説明図である。
【図４】列車の寸法と加速度データにおける周波数との関係の例を示す説明図である。
【図５】同実施形態の速度取得部による各車両の速度ピックアップ通過タイミングの検出例を示す説明図である。
【図６】同実施形態の通過タイミング判定部による台車の通過タイミングの検出例を示す説明図である。
【図７】同実施形態において、制御部が、車両の所定箇所が加速度ピックアップの位置を通過するタイミングを検出する処理手順の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態における通過タイミング判定システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、通過タイミング判定システム１００は、振動測定部１１０と、結果出力部１２０と、記憶部１８０と、制御部１９０とを具備する。振動測定部１１０は、加速度ピックアップ（加速度センサ）１１１を具備する。記憶部１８０は、加速度データ記憶部１８１と周波数範囲データ記憶部１８２とを具備する。制御部１９０は、速度取得部１９１と、周波数範囲設定部１９２と、周波数範囲成分抽出部１９３と、通過タイミング判定部１９４とを具備する。
【００１４】
通過タイミング判定システム１００は、列車の通過に伴う振動加速度（振動による加速度）を測定して加速度の時系列データを収集し、得られたデータにおいて、列車の所定箇所（例えば各台車または各車軸）が加速度測定位置を通過するタイミングを判定する。
通過タイミング判定システム１００が判定する通過タイミングは、加速度の時系列データの解析結果と列車の所定箇所との対応付けに用いることができる。例えば、加速度の時系列データを解析にて、車輪の摩耗など列車の部分に起因する保守対象事項が検出された場合、通過タイミング判定システム１００が判定した通過タイミングに基づいて、保守対象部分を判別することができる。具体的には、加速度の時系列データにおいて保守対象事項を示す位置と、通過タイミング判定システム１００が判定した通過タイミングとを対比することで、保守対象部分を例えば台車単位または車軸単位で判別することができる。
通過タイミング判定システム１００は、例えば加速度ピックアップを具備するコンピュータシステムとして構築される。
【００１５】
振動測定部１１０は、加速度ピックアップ１１１を用いて、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する。ここでいう車両は、列車の構成要素であり、複数の車両が連結されて列車を構成する。但し、１両編成の鉄道車両など、列車に限らず様々な車両について、通過タイミング判定システム１００は通過タイミングを判定することができる。
【００１６】
図２は、加速度ピックアップ１１１の設置例を示す説明図である。同図において、高架Ｍ１１に下り線のレールＭ１２と上り線のレールＭ１３とが敷設されている。高架Ｍ１１は、線路構造物の一例に該当する。
加速度ピックアップ１１１は、下り線のレールＭ１２の下（高架Ｍ１１の裏側）に設置されており、振動測定部１１０は、列車が下り線を通過する際の、加速度ピックアップ１１１設置位置における高架Ｍ１１の加速度（振動加速度）を測定する。
【００１７】
図２の例のように、加速度ピックアップ１１１は、線路構造物の加速度を測定可能な位置にあればよく、線路内に設置される必要はない。この点において、通過タイミング判定システム１００はメンテナンス性がよりよく、保守作業の負担の増大を抑制することができる。
なお、加速度ピックアップ１１１の設置対象は、列車通過の際の加速度を測定可能な線路構造物であればよく、高架に限らない。一方、図２の例のように、加速度ピックアップ１１１を高架の裏側に設置する場合、加速度ピックアップ１１１に振動が伝わり易く、通過タイミング判定システム１００は、高精度に判定を行い得る。
【００１８】
結果出力部１２０は、通過タイミング判定システム１００の判定結果を出力する。例えば、結果出力部１２０は、通過タイミング判定システム１００が収集した加速度の時系列データと通過タイミング判定システム１００の判定結果とを、データ解析装置など他の装置へ出力する。あるいは、結果出力部１２０が表示装置を具備して通過タイミング判定システム１００の判定結果を表示するなど、結果出力部１２０が、他装置へのデータ出力以外の方法で判定結果を出力するようにしてもよい。
【００１９】
記憶部１８０は、各種データを記憶する。記憶部１８０は、例えば、通過タイミング判定システム１００の具備するコンピュータの記憶デバイスにて構成される。
加速度データ記憶部１８１は、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データを記憶する。
周波数範囲データ記憶部１８２は、列車速度と周波数範囲とが対応付けられた周波数範囲データを記憶する。
【００２０】
図３は、周波数範囲データ記憶部１８２が記憶する周波数範囲データの例を示す説明図である。同図の周波数範囲データにおいて、列車速度と、台車検出周波数および車軸検出周波数とが対応付けられている。台車検出周波数は、通過タイミング判定システム１００が台車の通過タイミングを判定する場合に、周波数範囲成分抽出部１９３が、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データから成分（周波数成分）を抽出すべき周波数範囲を列車速度毎に示す。車軸検出周波数は、通過タイミング判定システム１００が車軸の通過タイミングを判定する場合に、周波数範囲成分抽出部１９３が、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データから周波数成分を抽出すべき周波数範囲を列車速度毎に示す。
【００２１】
ここで、列車の車輪が、レールにおける加速度ピックアップ１１１の上の位置（以下、単に「加速度ピックアップ１１１の位置」と称する）を通過する時間間隔は、列車速度が速いほど短くなる。このため、列車速度が速いほど、列車の通過に伴う振動の周波数が高くなる。そこで、周波数範囲データ記憶部１８２が記憶する周波数範囲データでは、列車速度が速いほど高い周波数の周波数範囲と対応付けられている。周波数範囲データに基づいて周波数範囲成分抽出部１９３が、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データから列車速度に応じた周波数成分を抽出することで、通過タイミング判定部１９４は、より高精度に判定を行える。
【００２２】
制御部１９０は、通過タイミング判定システム１００の各部を制御して各種処理を行う。制御部１９０は、例えば、通過タイミング判定システム１００の具備するコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部１８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
速度取得部１９１は、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データから、列車速度（従って、各車両の速度）を示す速度情報を取得する。
【００２３】
ここで、図４および図５を参照して、速度取得部１９１による速度情報の取得について説明する。
図４は、列車の寸法と加速度データにおける周波数との関係の例を示す説明図である。同図において、列車の寸法として、車体長と、台車中心間距離と、隣接号台車距離と、軸距とが示されている。
【００２４】
車体長は、１台の車両の長さであり、同図の例では２５メートル（ｍ）になっている。台車中心間距離は、同一の車両に設置された２つの台車の中心間の距離であり、同図の例では１７．５メートルになっている。隣接号台車距離は、隣接する車両に設置されて隣接する２つの台車の中心間の距離であり、同図の例では７．５メートルになっている。軸距は、１つの台車に設置された２つの車軸間の距離であり、同図の例では２．５メートルになっている。
【００２５】
列車速度を列車の寸法で除算することで、列車の寸法に応じた周波数が得られる。例えば、列車速度が時速８０キロメートル（≒秒速２２．２メートル）である場合、車体長に応じた周波数は、２２．２／２５≒０．９ヘルツ（Ｈｚ）となる。従って、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから、周波数０．９ヘルツの成分を抽出することで、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する際に生じる周期的な加速度（振動加速度）を検出することができる。これにより、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを検出することができる。
【００２６】
また、列車速度が未知の場合、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する際に生じる周期的な加速度の成分を抽出することで、列車速度を得られる。
そこで、速度取得部１９１は、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから比較的低周波の周波数成分を抽出する。これにより、速度取得部１９１は、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する際に生じる周期的な加速度の成分を抽出し、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔から列車速度を算出する。
【００２７】
図５は、速度取得部１９１による各車両の速度ピックアップ通過タイミングの検出例を示す説明図である。同図の横軸は基準時刻からの経過時間を示し、縦軸は加速度を示す。基準時刻は、振動測定部１１０の測定前に決定されている時刻であってもよいし、速度取得部１９１が事後的に決定する時刻であってもよい。例えば、振動測定部１１０が測定した加速度が所定の大きさに達した時刻から所定時間前（例えば２秒前）の時刻を、速度取得部１９１が基準時刻に設定するようにしてもよい。
【００２８】
線Ｌ１１は、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから速度取得部１９１が抽出した周波数成分の合計値を示す。線Ｌ１２は、加速度ピックアップ１１１の位置においてレールにセンサ（例えばひずみゲージ）を設置して得られる、車輪の通過タイミングの測定データを示す。
また、図５の例における列車は８両編成で、各車両に前後１つずつの台車が設けられている。各台車は、前後１つずつの車軸を有している。また、列車の寸法は、図４に示す寸法となっている。
【００２９】
線Ｌ１２における極大点（極大値を示す点）である点Ｐ１２１〜Ｐ１５２は、それぞれ車輪の通過タイミングを示している。具体的には、点Ｐ１２１、Ｐ１２２は、それぞれ、先頭車両の前方の台車の前輪、後輪の通過タイミングを示している。点Ｐ１２３、Ｐ１２４は、それぞれ、先頭車両の後方の台車の前輪、後輪の通過タイミングを示している。
同様に、点Ｐ１２５〜Ｐ１２８は、２両目車両の各車輪の通過タイミングを示している。点Ｐ１２９〜Ｐ１３２は、３両目車両の各車輪の通過タイミングを示している。点Ｐ１４９〜Ｐ１５２は、８両目車両の各車輪の通過タイミングを示している。
【００３０】
速度取得部１９１は、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから、車体長および想定される列車速度の範囲に応じて予め設定されている周波数範囲の周波数成分を抽出する。図４の例の場合、列車速度が時速８０キロメートル〜時速３００キロメートルの範囲では、車体長に応じた周波数は０．９ヘルツ〜３．３ヘルツの範囲となる。例えば、速度取得部１９１は、この周波数範囲に多少の余裕を含めた、０．５ヘルツ〜５ヘルツの周波数範囲の周波数成分を抽出し、各成分の振幅（ここでは、加速度の大きさ）を合計して、線Ｌ１１の示すデータを取得する。
【００３１】
線Ｌ１１における極小点（極小値を示す点）のうち所定の閾値Ｈ１１より小さい値を示す点である点Ｐ１１１〜Ｐ１１９が、それぞれ車両の通過タイミングを示している。
具体的には、点Ｐ１１１は、点Ｐ１２１の示す先頭車両の前方の台車の前輪の通過タイミングと、点Ｐ１２２の示す先頭車両の前方の台車の後輪の通過タイミングとの中間のタイミングを示している。
【００３２】
また、点Ｐ１１２は、点Ｐ１２３およびＰ１２４の示す先頭車両の後方の台車の通過タイミングと、点Ｐ１２５およびＰ１２６の示す２台目車両の前方の台車の通過タイミングとの中間のタイミングを示している。さらには、点Ｐ１１２は、先頭車両と２台目車両との境目が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを示している。
同様に、点Ｐ１１３は、２台目車両と３台目車両との境目が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを示している。点Ｐ１１４は、３台目車両と４台目車両との境目が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを示している。点Ｐ１１８は、７台目車両と８台目車両との境目が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを示している。
また、点Ｐ１１９は、点Ｐ１５１の示す８台目車両の後方の台車の前輪の通過タイミングと、点Ｐ１５２の示す８台目車両の後方の台車の後輪の通過タイミングとの中間のタイミングを示している。
【００３３】
速度取得部１９１は、各車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングから車両の移動に要する時間を算出し、車両の長さを当該時間で除算して列車速度を算出する。
例えば、点Ｐ１１２から点Ｐ１１３までの時間は、２台目車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するのに要する時間を示している。同様に、点Ｐ１１３から点Ｐ１１４まで、・・・、点Ｐ１１７から点Ｐ１１８まで、の各時間も、１台の車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するのに要する時間を示している。
【００３４】
そこで、速度取得部１９１は、点Ｐ１１２から点Ｐ１１３まで、点Ｐ１１３から点Ｐ１１４まで、・・・、点Ｐ１１７から点Ｐ１１８までの各時間の平均をとって、１台の車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するのに要する時間を０．３秒と算出する。そして、速度取得部１９１は、予め記憶している車体長（図４の例では２５メートル）を、１台の車両が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するのに要する時間（０．３秒）で除算して、列車速度を秒速８３．３メートル（時速３００キロメートル）と算出する。
【００３５】
なお、速度取得部１９１が、加速度の時系列データから特定の周波数範囲の周波数成分を抽出する方法は、様々な方法とすることができる。例えば、速度取得部１９１が、バンドパスフィルタ（Band Pass Filter；ＢＰＦ）を用いるようにしてもよい。あるいは、速度取得部１９１が、フーリエ変換を行うようにしてもよい。
【００３６】
図１に戻って、周波数範囲設定部１９２は、振動測定部１１０が測定した振動から周波数範囲成分抽出部１９３が周波数成分を抽出する周波数範囲を、車両の走行速度（列車速度）と車両の所定箇所の寸法とに応じて設定する。
具体的には、通過タイミング判定システム１００が台車の通過タイミングを検出するように設定されている場合、周波数範囲設定部１９２は、周波数範囲データ記憶部１８２の記憶している周波数範囲データから、速度取得部１９１の算出した列車速度に対応付けられている台車検出周波数を読み出す。例えば、上記の例のように速度取得部１９１が列車速度を時速３００キロメートルと算出した場合、周波数範囲設定部１９２は、台車検出周波数３〜１２ヘルツを読み出す。
一方、通過タイミング判定システム１００が車軸の通過タイミングを検出するように設定されている場合、周波数範囲設定部１９２は、周波数範囲データ記憶部１８２の記憶している周波数範囲データから、速度取得部１９１の算出した列車速度に対応付けられている車軸検出周波数を読み出す。
【００３７】
なお、通過タイミング判定システム１００が台車、車軸のいずれの通過タイミングを検出するかは、通過タイミング判定システム１００のユーザ（例えば、保守作業員）が設定する。
例えば、車輪に偏摩耗が生じた場合の車輪削正等の保守作業を台車単位で行う保守方針の場合、通過タイミング判定システム１００のユーザは、通過タイミング判定システム１００が台車の通過タイミングを検出するように設定する。一方、保守作業を車軸単位で行う保守方針の場合、通過タイミング判定システム１００のユーザは、通過タイミング判定システム１００が車軸の通過タイミングを検出するように設定する。
【００３８】
周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動（加速度の時系列データ）から、周波数範囲設定部１９２が設定した周波数範囲の周波数成分を抽出する。これにより、周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動から、車両の走行速度と車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の周波数成分を抽出する。例えば、周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動から、車両の走行速度と車両の台車間の間隔とに応じて設定された周波数範囲の周波数成分を抽出する。
【００３９】
さらに例えば、周波数範囲成分抽出部１９３は、同一車両に設けられた台車間の間隔と、隣接する車両に設けられた台車間の間隔とに応じて設定された周波数範囲の周波数成分を抽出する。具体的には、周波数範囲データ記憶部１８２が記憶する周波数範囲データにおいて、台車検出周波数は、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離に起因する各周波数を含んでいる。上述したように、台車中心間距離は、同一の車両に設置された２つの台車の中心間の距離である。また、隣接号台車距離は、隣接する車両に設置されて隣接する２つの台車の中心間の距離である。
【００４０】
例えば、図４において、列車速度が時速３００キロメートルの場合の、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離に起因する周波数は、それぞれ、３．３ヘルツ、４．８ヘルツ、１１．１ヘルツとなっている。そして、図３において、列車速度が時速３００キロメートルの場合の台車検出周波数は、３〜１２ヘルツとなっており、台車検出周波数は、車体長、台車中心間距離、および、隣接号台車距離に起因する各周波数を含んでいる。
【００４１】
このように、周波数範囲成分抽出部１９３が、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離に起因する各周波数を含む周波数範囲の周波数成分を抽出することで、通過タイミング判定システム１００（通過タイミング判定部１９４）が行う、台車の通過タイミングの判定精度を高めることができる。具体的には、制御部１９０が、当該周波数範囲の周波数成分を抽出することで、他の周波数成分を除外して、台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔以外の周波数成分を低減させることができる。
【００４２】
さらに具体的には、車体長に起因する周波数の成分は、先頭車両の前方の台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過してから、２両目車両の前方の台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するまでの時間など、隣接する車両において同じ位置に設置されている２つの台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。また、台車中心間距離に起因する周波数の成分、隣接号台車距離に起因する周波数の成分は、いずれも、隣接する２つの台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。
周波数範囲成分抽出部１９３が、これらの周波数を含む周波数範囲の周波数成分以外の成分を除外することで、通過タイミング判定部１９４が、台車の通過タイミングを判定する際にノイズとなる周波数成分を低減させることができる。
【００４３】
また、周波数範囲データ記憶部１８２が記憶する周波数範囲データにおいて、車軸検出周波数は、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離、および、軸距に起因する各周波数を含んでいる。
例えば、図４において、列車速度が時速３００キロメートルの場合の、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離、軸距に起因する周波数は、それぞれ、３．３ヘルツ、４．８ヘルツ、１１．１ヘルツ、３３．３ヘルツとなっている。そして、図３において、列車速度が時速３００キロメートルの場合の車軸検出周波数は、３〜３４ヘルツとなっており、台車検出周波数は、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離、および、軸距に起因する各周波数を含んでいる。
【００４４】
このように、周波数範囲成分抽出部１９３が、車体長、台車中心間距離、隣接号台車距離、軸距に起因する各周波数を含む周波数範囲の周波数成分を抽出することで、通過タイミング判定システム１００（通過タイミング判定部１９４）が行う、車軸の通過タイミングの判定精度を高めることができる。
具体的には、制御部１９０が、当該周波数範囲の周波数成分を抽出することで、他の周波数成分を除外して、車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔以外の周波数成分を低減させることができる。
【００４５】
さらに具体的には、車体長に起因する周波数の成分は、先頭車両の前方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過してから、２両目車両の前方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するまでの時間など、隣接する車両において同じ位置に設置されている２つの車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。
【００４６】
台車中心間距離に起因する周波数の成分は、同一車両の前方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過してから、後方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するまでの時間など、同一車両の２つの台車において同じ位置に設置されている２つの車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。
【００４７】
隣接号台車距離に起因する周波数の成分は、隣接する車両のうち前方車両の後方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過してから、後方車両の前方の台車の前方の車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するまでの時間など、隣接する車両に設置された隣接する２つの台車において同じ位置に設置されている２つの車軸が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。
【００４８】
また、軸距は、同一の台車において隣接する２つの台車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する時間間隔を示す。
周波数範囲成分抽出部１９３が、これらの周波数を含む周波数範囲の周波数成分以外の成分を除外することで、通過タイミング判定部１９４が、車軸の通過タイミングを判定する際にノイズとなる周波数成分を低減させることができる。
【００４９】
なお、周波数範囲成分抽出部１９３が、加速度の時系列データから特定の周波数範囲の周波数成分を抽出する方法は、様々な方法とすることができる。例えば、周波数範囲成分抽出部１９３が、バンドパスフィルタを用いるようにしてもよい。あるいは、周波数範囲成分抽出部１９３が、フーリエ変換を行うようにしてもよい。
【００５０】
通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分に基づいて、車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する。
具体的には、通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数範囲の各成分の振幅（ここでは、加速度の大きさ）を合計する。そして、通過タイミング判定部１９４は、得られた合計値の極小点のうち、所定の閾値よりも小さい値を示す点の時間を、車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングとして取得する。
【００５１】
図６は、通過タイミング判定部１９４による台車の通過タイミングの検出例を示す説明図である。図５の場合と同様、図６の横軸は基準時刻からの経過時間を示し、縦軸は加速度を示す。
線Ｌ２１は、振動測定部１１０が測定した加速度の時系列データから周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分の合計値を示す。線Ｌ２２は、図５の線Ｌ１２と同様、加速度ピックアップ１１１の位置においてレールにセンサを設置して得られる、車輪の通過タイミングの測定データを示す。
図５の場合と同様、図６の例における列車は８両編成で、各車両に前後１つずつの台車が設けられている。各台車は、前後１つずつの車軸を有している。また、列車の寸法は、図４に示す寸法となっている。
【００５２】
線Ｌ２２における極大点である点Ｐ２３１〜Ｐ２６２は、図５の点Ｐ１２１〜Ｐ１５２と同様、それぞれ車輪の通過タイミングを示している。
また、線Ｌ２１における極小点のうち所定の閾値Ｈ２１より小さい値を示す点である点Ｐ２１１〜Ｐ２２６が、それぞれ台車の通過タイミングを示している。
【００５３】
例えば、点Ｐ２１１は、先頭車両の前方の台車の通過タイミングを示している。ここで、点Ｐ２３１は、先頭車両の前方の台車の前方の車軸の通過タイミングを示し、点Ｐ２３２は、先頭車両の前方の台車の後方の車軸の通過タイミングを示している。そして、点Ｐ２１１は、これらの車軸を含む先頭車両の前方の台車の通過タイミングを示している。
通過タイミング判定部１９４は、点Ｐ２１１〜Ｐ２２６の各時間を、台車の通過タイミングとして取得する。
【００５４】
なお、通過タイミング判定システム１００が車軸の通過タイミングを判定する場合でも、通過タイミング判定部１９４が、まず、台車の通過タイミングを判定し、得られたタイミングから車軸の通過タイミングを求めるようにしてもよい。
この場合、周波数範囲設定部１９２は、速度取得部１９１が算出した列車速度に対応する台車検出周波数を設定し、周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動から、当該台車検出周波数の成分を抽出する。
【００５５】
そして、通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分に基づいて、各台車の通過タイミングを求める。より具体的には、通過タイミング判定部１９４は、各台車の中心が、加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを求める。そして、通過タイミング判定部１９４は、予め記憶している軸距と、速度取得部１９１が算出した列車速度とに基づいて、台車の中心の通過タイミングと車軸の通過タイミングとの時間差を求めて、車軸の通過タイミングを算出する。
【００５６】
このように、通過タイミング判定部１９４が、台車の通過タイミングから車軸の通過タイミングを求めることで、振動測定部１１０の測定した振動から周波数範囲成分抽出部１９３が周波数成分を抽出する周波数範囲をより狭くすることができる。この点において、通過タイミング判定部１９４の判定精度を高めることができる。
【００５７】
次に、図７を参照して通過タイミング判定システム１００の動作について説明する。
図７は、制御部１９０が、車両の所定箇所（例えば、台車の中心または車軸）が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを検出する処理手順の例を示すフローチャートである。
【００５８】
なお、制御部１９０は列車毎に同図の処理を行えばよく、制御部１９０が処理を行うタイミングは様々なタイミングとすることができる。例えば、列車が加速度ピックアップ１１１の位置を通過する毎に、制御部１９０が図７の処理を行うようにしてもよい。あるいは、振動測定部１１０が測定した一日分のデータを、制御部１９０が纏めて加速度データ記憶部１８１から読み出し、列車毎のデータを切り出して図７の処理を行うようにしてもよい。
【００５９】
図７の処理において、制御部１９０（速度取得部１９１および周波数範囲成分抽出部１９３）は、まず、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データを、加速度データ記憶部１８１から読み出す（ステップＳ１０１）。
次に、速度取得部１９１は、ステップＳ１０１で得られたデータにゼロ位相のバンドパスフィルタ（すなわち、遅れのないバンドパスフィルタ）を適用して、所定周波数範囲（上記の例では０．５ヘルツ〜５ヘルツ）の周波数成分を抽出する（ステップＳ１０２）。
【００６０】
そして、速度取得部１９１は、抽出した周波数成分に基づいて、図５を参照して説明したように、列車速度を算出する（ステップＳ１０３）。速度取得部１９１が取得する列車速度は、制御部１９０が以下の処理を行うための仮の列車速度として用いられる。
但し、速度取得部１９１が列車速度を求める方法は、振動測定部１１０の測定した加速度の時系列データを用いる方法に限らず、様々な方法とすることができる。例えば、速度取得部１９１が、列車と通信を行って列車速度情報を受信するようにしてもよい。あるいは、列車走行速度が一定に定められている区間では、速度取得部１９１が、当該列車走行速度を予め記憶しておくようにしてもよい。
【００６１】
次に、周波数範囲設定部１９２が、速度取得部１９１の算出した仮の列車速度に基づいて周波数範囲を設定する（ステップＳ１０４）。具体的には、周波数範囲設定部１９２は、周波数範囲データ記憶部１８２の記憶する周波数範囲データから、仮の列車速度に応じた周波数範囲（図３の例では台車検出周波数または車軸検出周波数）を読み出して、周波数範囲成分抽出部１９３が周波数成分を抽出する周波数範囲として設定する。
そして、周波数範囲成分抽出部１９３は、ステップＳ１０１で得られたデータにゼロ位相のバンドパスフィルタを適用して、ステップＳ１０４で周波数範囲設定部１９２が設定した周波数範囲の周波数成分を抽出する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
次に、通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分に基づいて、図６を参照して説明したように、車両の所定箇所（例えば、台車の中心または車軸）が加速度ピックアップ１１１の位置を通過するタイミングを判定する（ステップＳ１０６）。
【００６３】
なお、通過タイミング判定部１９４が、得られたタイミング情報に基づいて、列車速度を算出するようにしてもよい。周波数範囲成分抽出部１９３が仮の列車速度に応じて周波数範囲の周波数成分を抽出していることで、通過タイミング判定部１９４は、速度取得部１９１が取得する通過タイミング情報よりも精度の高い通過タイミング情報を取得し得る。従って、通過タイミング判定部１９４が、列車速度を算出し直すことで、速度取得部１９１が算出した仮の列車速度よりも精度の高い列車速度を取得し得る。
ステップＳ１０６の後、図７の処理を終了する。
【００６４】
以上のように、振動測定部１１０は、車両の通過に伴う線路構造物の振動を測定する。そして、周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動から、車両の走行速度と車両の所定箇所の寸法とに応じて設定された周波数範囲の周波数成分を抽出する。そして、通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分に基づいて、車両の所定箇所が所定位置を通過するタイミングを判定する。
図２を参照して説明したように、振動測定部１１０が用いるセンサ（本実施形態では加速度ピックアップ１１１）は、線路構造物の加速度を測定可能な位置にあればよく、線路内に設置される必要はない。この点において、通過タイミング判定システム１００はメンテナンス性がよりよく、保守作業の負担の増大を抑制することができる。
【００６５】
より具体的には、加速度ピックアップ１１１を線路内に設置する必要がないので、加速度ピックアップ１１１が故障した場合、列車の走行する時間帯であっても加速度ピックアップ１１１の交換を行うことができ、通過タイミングの判定を行うことができる。
また、加速度ピックアップ１１１を線路内に設置する必要がないので、加速度ピックアップ１１１が故障した場合、列車の走行する時間帯であっても加速度ピックアップ１１１の交換を行うことができる。従って、保守作業員が、列車の走行する時間帯を避けて深夜に作業を行う必要がない。
また、保線でレールを削る際、加速度ピックアップ１１１や加速度ピックアップ１１１からのケーブルが邪魔にならない。
【００６６】
また、周波数範囲成分抽出部１９３は、振動測定部１１０が測定した振動から、車両の走行速度と車両の台車間の間隔とに応じて周波数範囲設定部１９２が設定した周波数範囲の周波数成分を抽出する。そして、通過タイミング判定部１９４は、周波数範囲成分抽出部１９３が抽出した周波数成分に基づいて、車両の台車が所定位置を通過するタイミングを判定する。
周波数範囲成分抽出部１９３が当該抽出を行うことで、通過タイミング判定部１９４が行う判定においてノイズとなる周波数成分を低減させることができ、通過タイミング判定部１９４の判定精度を高めることができる。
【００６７】
また、周波数範囲成分抽出部１９３は、同一車両に設けられた台車間の間隔と、隣接する車両に設けられた台車間の間隔とに応じて周波数範囲設定部１９２が設定した周波数範囲の周波数成分を抽出する。
これにより、周波数範囲成分抽出部１９３は、台車の通過タイミングを示す周波数成分以外の成分をより低減させることができ、通過タイミング判定部１９４の判定精度をより高めることができる。
さらに、通過タイミング判定部１９４が、車軸の通過タイミングを判定する場合に、台車の通過タイミングを判定し、得られたタイミングから車軸の通過タイミングを判定することで、周波数範囲成分抽出部１９３が周波数成分を抽出する周波数範囲をより狭くすることができ、通過タイミング判定部１９４の判定精度をより高めることができる。
【００６８】
なお、制御部１９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  通過タイミング判定システム
１１０  振動測定部
１１１  加速度ピックアップ
１２０  結果出力部
１８０  記憶部
１８１  加速度データ記憶部
１８２  周波数範囲データ記憶部
１９０  制御部
１９１  速度取得部
１９２  周波数範囲設定部
１９３  周波数範囲成分抽出部
１９４  通過タイミング判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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