(57)【要約】【課題】従来のレール波状摩耗検出方法では評価できなかった、レール波状摩耗を検出すると共に、当該レール波状摩耗によって車内快適性に影響があるか否かを評価することができるレール波状摩耗に伴う車内騒音評価方法及び車内騒音評価システム、並びにこれを用いたレールの保守方法を提供する。【解決手段】車両の車内の床面に設置した第１の計測手段によって車内の床面における床面騒音データを生成し、車両の車内に設置した第２の計測手段によって車内の車内騒音データを生成し、床面騒音データを用いて軌道のレール波状摩耗の発生区間を決定し、車内騒音データを用いてレール波状摩耗に伴う車内快適性の評価を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する車両の車内騒音評価方法であって、
前記車両の車内の床面に設置した第１の計測手段によって前記車内の床面における床面騒音データを生成し、
前記車両の車内に設置した第２の計測手段によって前記車内の車内騒音データを生成し、
前記床面騒音データを用いて前記軌道のレール波状摩耗の発生区間を決定し、
前記車内騒音データを用いて前記レール波状摩耗に伴う車内快適性の評価を行うことを特徴とする車内騒音評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の車内騒音評価方法において、
前記第１の計測手段は、収納箱に収納されていることを特徴とする車内騒音評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載の車内騒音評価方法において、
前記収納箱は、下面のみに開口していることを特徴とする車内騒音評価方法。
【請求項４】
軌道上を走行する車両の車内騒音評価システムであって、
前記車内の床面における床面騒音データを生成する第１の計測手段と、
前記車内の車内騒音データを生成する第２の計測手段と、
前記床面騒音データ及び前記車内騒音データを用いて前記軌道のレール波状摩耗の発生区間の決定及び車内快適性の評価を行う情報処理手段とを備えることを特徴とする車内騒音評価システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車内騒音評価システムにおいて、
前記第１の計測手段は、収納箱に収納され、
前記収納箱は、前記床面に載置されることを特徴とする車内騒音評価システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の車内騒音評価システムにおいて、
前記第２の計測手段は、前記車内に設置されることを特徴とする車内騒音評価システム。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載の車内騒音評価システムを用いて判定された指標に基づき、レール波状摩耗を整備することを特徴とするレールの保守方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール波状摩耗に伴う車内騒音の評価方法およびこの評価方法を用いた車内騒音評価システム、並びにこれを用いたレールの保守方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道の軌道の保守管理を目的として、定期的に専用の軌道検測車等を用いて軌道検測データ等の波形データを取得し、当該軌道検測データに含まれる著大値を検出して、軌道に鉄道車両の走行安全を脅かすような不整や鉄道車両の乗り心地を低下させるような不整が生じていないかの確認を行い、その著大値と管理値の照査によって鉄道の軌道の修繕の実施を検討している。また、軌道検測は専用の軌道検測車を用いて在来線の場合は年に数回程度の頻度で、新幹線の場合は月に数回程度の頻度で軌道検測データの取得が行われていたところ、近年では営業車両に搭載可能な軌道検測装置を用いることによって、多い場合には一日に数回程度の高頻度で軌道検測データの取得を行うことが可能となってきている。
【０００３】
また、近年では、豪華な観光列車を用いて客室サービスを向上させた観光列車の運行が実施又は計画されている。このような観光列車では、車内騒音が乗客に対して不快な印象を与えることから、レール波状摩耗に伴う車内騒音の発生を効率的に把握し、必要な対策を講じる手段について検討がなされている。なお、レール波状摩耗とは、鉄道車両の繰り返し走行に伴ってレール表面に形成される周期的かつ微細なレールの凹凸のことをいう。
【０００４】
ここで、レール波状摩耗の計測手法としては、従来、種々の計測手法が知られている。特許文献１に示すレール波状摩耗検出方法は、車両上で測定した振動加速度又は騒音データから時間軸データを生成し、当該時間軸データを車両の走行距離に関連付けられた空間軸データに変換し、この空間軸データを空間周波数軸上でフィルタ処理を施してフィルタ処理データを生成し、このフィルタ処理データによりレールの波状摩耗の発生区間を特定するという測定方法を採用している。
【０００５】
また、車内騒音の評価方法は種々の評価方法が知られており、例えば特許文献２に示すように、ＧＰＳアンテナ、３軸加速度センサ及び騒音計を用いた車両走行動揺／騒音解析システムを採用している。また、騒音計を車内に持ち込んで設置し、簡易的に騒音レベルを測定する方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４３３５１６号公報
【特許文献２】特許第４９１４７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されたレール波状摩耗の検出方法によれば、時間軸データを空間軸データに変換してフィルタ処理を行うので、レール波状摩耗に起因する車内騒音を低減させるための保線作業の施工箇所の選定を容易に行うことができるという利点があるものの、発生したレール波状摩耗が車内の車内快適性にどのような影響を与えるのか、又はレール波状摩耗によって生じる騒音が車内快適性に影響を与えるものであるのかについて評価することができないものであった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された車両走行動揺／騒音解析システムについても、レール波状摩耗が車内の車内快適性に与える影響まで評価するものではなく、レール波状摩耗に起因する車内快適性、あるいは車内快適性へのレール波状摩耗の寄与度について評価することができないという問題があった。
【０００９】
車内快適性の評価は、本来であれば車内騒音を測定することで評価すべきであるところ、車内快適性を悪化させる要因となりうるレール波状摩耗を測定する方法や装置では、車内騒音を評価することができないものであり、１つの装置によってレール波状摩耗の発生の有無と車内快適性の評価を同時に把握及び管理することができないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、従来のレール波状摩耗検出方法では評価できなかった、レール波状摩耗の発生を検出すると共に、当該レール波状摩耗によって車内快適性に影響があるか否かを評価することができるレール波状摩耗に伴う車内騒音評価方法及び車内騒音評価システム、並びにこれを用いたレールの保守方法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】
【００１１】
本発明に係る車内騒音評価方法は、軌道上を走行する車両の車内騒音評価方法であって、前記車両の車内の床面に設置した第１の計測手段によって前記車内の床面における床面騒音データを生成し、前記車両の車内に設置した第２の計測手段によって前記車内の車内騒音データを生成し、前記床面騒音データを用いて前記軌道のレール波状摩耗の発生区間を決定し、前記車内騒音データを用いて前記レール波状摩耗に伴う車内快適性の評価を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る車内騒音評価方法において、前記第１の計測手段は、収納箱に収納されていると好適である。
【００１３】
また、本発明に係る車内騒音評価方法において、前記収納箱は、下面のみに開口していると好適である。
【００１４】
また、本発明に係る車内騒音評価システムは、軌道上を走行する車両の車内騒音評価システムであって、前記車内の床面における床面騒音データを生成する第１の計測手段と、前記車内の車内騒音データを生成する第２の計測手段と、前記床面騒音データ及び前記車内騒音データを用いて前記軌道のレール波状摩耗の発生区間の決定及び車内快適性の評価を行う情報処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る車内騒音評価システムにおいて、前記第１の計測手段は、収納箱に収納され、前記収納箱は、前記床面に載置されると好適である。
【００１６】
また、本発明に係る車内騒音評価システムにおいて、前記第２の計測手段は、前記車内に設置されると好適である。
【００１７】
また、本発明に係るレールの保守方法は、上述した車内騒音評価システムを用いて判定された指標に基づき、レール波状摩耗を整備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る車内騒音評価方法及び車内騒音評価システム、並びにレールの保守方法は、定期的に、例えば年に１回〜数回程度の頻度でレールの波状摩耗の有無を測定することによって、レール波状摩耗の管理に関する保守サイクルが確立できると共に、測定結果に応じて必要な箇所にレール削正あるいはレール交換などの車内騒音を低減させるための保線作業を指示することによって、定量的な車内快適性の向上を図ることができる。その際、車内騒音を同時に評価することによって、車内快適性の向上効果が高い区間を選定したり、車内快適性そのものを評価指標として施工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る車内騒音評価システムを備えた車両の概要図。
【図２】本実施形態に係る車内騒音評価システムの概要図。
【図３】本実施形態に係る車内騒音評価システムのデータ処理のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る車内騒音評価システムを備えた車両の概要図であり、図２は、本実施形態に係る車内騒音評価システムの概要図であり、図３は、本実施形態に係る車内騒音評価システムのデータ処理のフロー図である。
【００２２】
図１および２に示すように、本実施形態に係る車内騒音評価システム１０は、車両１の床面８に載置されたセンサ部１４と、車両１の内部空間に設置された第２の計測手段１５を備えている。なお、車両１は、空気バネ７を介して車両１を支持する台車枠５と、軸バネ６を介して台車枠５に回転自在に取り付けられた輪軸を備えており、輪軸の左右に回転を固定された状態で車輪４が取り付けられている。車輪４は、軌道面２に敷設されたレール３上を走行する。なお、レール波状摩耗とは、繰り返しレール３上を走行する車両１からの作用によってレール３が周期的に摩耗又は損傷してレール３の車輪４の転走面に周期的かつ微細な凹凸が形成される現象のことをいう。
【００２３】
センサ部１４は、第１の計測手段１１及び加速度センサ／ジャイロセンサ１３を備えており、第１の計測手段１１は、下面のみに開口している収納箱１２に収納されている。第１の計測手段１１及び第２の計測手段１５は、それぞれマイクロホンが好適に用いられ、例えば普通騒音計、精密騒音計及びその他のコンデンサ型マイクロホン等を用いることができる。
【００２４】
なお、第１の計測手段１１は、車両１の床面８に設置されているので、レール３と車輪４との接触に起因する床面騒音Ｎ１を測定する。また、第１の計測手段１１は、下面のみに開口している収納箱１２に収納されているので、車内騒音Ｎ２による影響を排除して床面騒音Ｎ１を効率的に測定できるように構成されている。
【００２５】
収納箱１２は、車内騒音Ｎ２による影響を防止することができればどのような構成でも構わないが、例えばアルミニウムやジュラルミンなどの金属や合成樹脂又は木材からなる箱の内面に吸音材を貼付して構成すると好適である。これに対し、第２の計測手段１５は、車両１の車内にむき出しに配置されているので、適切に車内騒音Ｎ２を測定することができるように構成されている。
【００２６】
加速度センサ／ジャイロセンサ１３は、車両１の動揺管理や曲線検知に用いられ、加速度センサは、例えば抵抗線式、サーボ式、圧電式、及びＭＥＭＳ式等が用いられ、ジャイロセンサは、例えば機械式、流体式、光学式、量子式、及びＭＥＭＳ式等が好適に用いられる。
【００２７】
また、本実施形態に係る車内騒音評価システム１０は、上述したセンサ部１４及び第２の計測手段１５の他に、速度検知手段としてのＧＰＳレシーバ１６、速度検知の補助手段及び位置検知手段としてのマーカスイッチ１７及びデータ収録・処理部１８を備えている。ＧＰＳレシーバ１６は、車両１の走行速度を検出するために用いられ、マーカスイッチ１７は、車両１の現在の位置を特定するために用いられる。さらに、情報処理手段を構成するデータ収録・処理部１８は、計測データを収録するための記録装置、収録データの処理プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、処理プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの処理に必要なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。なお、速度検知手段は、ＧＰＳレシーバの他、速度発電機パルスを速度データに変換する装置や速度発電機パルスそのものを入力して、後処理で速度データを演算するように構成することも可能である。また、速度検知の補助手段は、マーカスイッチの他、線路に建植されている１００ｍ間隔のキロ程標識で定期的にマーカ入力をすれば、その間の平均速度を求めることができ、これによって位置検出を行っても構わないし、位置検出手段は、ジャイロによる曲線検知を用いても構わない。
【００２８】
次に、本実施形態に係る車内騒音評価方法を実行するための車内騒音評価システム１０の動作について説明を行う。図３に示すように、第１の計測手段１１によって計測された床面騒音Ｎ１の測定結果から床面騒音データを生成する（Ｓ１０１）。ここで測定された床面騒音データは、時間サンプリングされた時間軸上のデータであるので、これを距離サンプリングの空間軸データに変換する（Ｓ１０２）。次に地上との位置補正を行う（Ｓ１０３）。具体的にはマーカスイッチ１７によって約１ｋｍ間隔で地上に設置されているキロ程標識をマーキングすることによって、空間軸上のデータに保線作業で用いられるキロ程を付与する。次に、波状摩耗検出フィルタ（Ｓ１０４）によって空間軸データを空間周波数軸上でバンドパスフィルタ処理して波状摩耗に起因する周波数成分のみを抽出する（Ｓ１０４）。次いで、レール波状摩耗データを標準偏差に代表される区間統計量で評価することで波状摩耗の評価（Ｓ１０５）を行い、レール波状摩耗の発生区間を決定する。なお、波状摩耗の評価方法は周知技術を適用することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２９】
次いで、車内快適性の評価を行う。本実施形態に係る車内騒音評価システム１０では、車内快適性と相関が高い車内騒音Ｎ２を用いて車内快適性の評価を行う。具体的には、第２の計測手段１５によって計測された車内騒音Ｎ２の測定結果から車内騒音データを生成する（Ｓ１０６）。この車内騒音データに基づいて車内快適性の評価を行う（Ｓ１０７）。車内快適性の評価は、種々の評価方法を採用することができ、例えば車内騒音に対する乗客の不快感を示す不快度を用いて評価すると好適である。また、通常の騒音レベルを用いて車内快適性を評価しても構わない。その後、床面騒音Ｎ１の場合と同様に、時間軸から空間軸へ変換し（Ｓ１０８）、地上との位置補正を行って（Ｓ１０９）、キロ程を付与する。
【００３０】
不快度は、車内騒音の音質の指標であるラウドネス（ｄＢ）、シャープネス（ａｃｕｍ）、トーナリティ（ｔｕ）、ラフネス（ａｓｐｅｒ）及び変動強度（ｖａｃｉｌ）の５変数に基づいて算出することができ、例えばこれらの変数を含む回帰式として、不快度＝Ａ×ラウドネス＋Ｂ×シャープネス＋Ｃ×トーナリティ＋Ｄ×ラフネス＋Ｅ×変動強度＋Ｆ（変数）を用いて算出される。この回帰式で算出された不快度が所定の閾値を超えた場合には、車内快適性が低下していると判断される。また、レールの保守作業後の測定結果と比較することで、車内快適性の向上効果を確認することも可能となる。
【００３１】
また、本実施形態に係る車内騒音評価システム１０は、ジャイロセンサを備えているので、曲線を検知することで、地上の絶対位置との照合を行い、位置を補正することが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態に係る車内騒音評価システム１０に基づいて判定された指標を用いると、車内騒音に影響を与えるレール波状摩耗を特定することができるので、レール波状摩耗の整備を行うことで、レールの保守作業の際に、車内快適性の向上効果が高い区間を選定したり、車内快適性そのものを評価指標として施工することが可能となる。
【００３３】
また、図３では、床面騒音データの生成と車内騒音データの生成を直列に評価した場合について説明を行ったが、床面騒音データの生成と車内騒音データの生成は、互いに並列に評価しても構わない。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更又は改良を加えることも可能であることが特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３５】
１        車両
２        軌道面
３        レール
４        車輪
５        台車枠
６        軸バネ
７        空気バネ
８        床面
１０      車内騒音評価システム
１１      第１の計測手段
１２      収納箱
１３      加速度センサ／ジャイロセンサ
１４      センサ部
１５      第２の計測手段
１６      ＧＰＳレシーバ
１７      マーカスイッチ
１８      データ収録・処理部
Ｎ１      床面騒音
Ｎ２      車内騒音
【図１】
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【図２】
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【図３】
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