(57)【要約】【課題】変位取得装置が、より簡単な構成で鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を取得できるようにする。【解決手段】変位取得装置が、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出部と、前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出部と、前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得部と、前記補正量取得部が取得した補正量に基づいて、前記変位検出部が検出した前記桁の変位の時系列を補正する補正部と、を具備する。【選択図】図１
2015141049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出部と、
前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出部と、
前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得部と、
前記補正量取得部が取得した補正量に基づいて、前記変位検出部が検出した前記桁の変位の時系列を補正する補正部と、
を具備する変位取得装置。
【請求項２】
前記補正量取得部は、前記鉄道車両の輪軸の間隔と、前記桁を支持する橋脚の間隔との関係に基づいて、前記極値が取るべき値を求める、請求項１に記載の変位取得装置。
【請求項３】
前記補正量取得部は、前記橋脚の間隔が前記輪軸の間隔よりも長い場合、前記静的成分の時系列における極大値と極小値との比に応じて前記極大値または前記極小値の少なくともいずれかが取るべき値を求める、請求項２に記載の変位取得装置。
【請求項４】
鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出ステップと、
前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出ステップと、
前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得ステップと、
前記補正量取得ステップにて得られた補正量に基づいて、前記変位検出ステップにて得られた前記桁の変位の時系列を補正する補正ステップと、
を有する変位取得方法。
【請求項５】
コンピュータに、
鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出ステップと、
前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出ステップと、
前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得ステップと、
前記補正量取得ステップにて得られた補正量に基づいて、前記変位検出ステップにて得られた前記桁の変位の時系列を補正する補正ステップと、
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、変位取得装置、変位取得方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の橋梁において、高速列車走行時に共振現象が発生して応答が増幅する可能性がある。このため、橋梁の設計や維持管理において、動的な応答の管理が重要である。特に、ＰＲＣ（Prestressed Reinforced Concrete、プレストレスト・コンクリート）技術により桁の低剛性化が可能になったことや列車の高速化に伴い、橋梁の動的な応答は増加傾向にあると考えられ、管理の重要性がさらに高まっている。
橋梁の動的な応答として、具体的には、橋梁のたわみを測定し管理することが考えられる。例えば、橋梁のたわみ測定を行って測定結果に基づく衝撃係数と設計に基づく衝撃係数とを比較することで、橋梁の安全性を評価する方法がある。
【０００３】
橋梁のたわみの測定に関連して、特許文献１に記載の変位測定方法は、観測対象である橋桁ないし床版の側面をデジタルビデオカメラにより撮影する工程と、前記撮影で得た映像から所定時間毎の静止画像を抽出し、該静止画像中に画像が含まれている部材がＨ型鋼であり、鉛直方向の寸法が判明している所定箇所であるフランジに関し、各静止画像においてフランジを含む所定範囲の画像について二値化処理を行う工程と、二値化処理された前記所定範囲の画像においてフランジ端部を特定し、フランジ端部の各静止画像間での画素数単位の変位と前記判明している寸法とに基づいてフランジの変位量を算定する工程とで構成する。
特許文献１では、これにより、橋桁に関する精度良好な変位観測を簡便かつ低コストで行う、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の変位測定方法のように、画像処理にて橋梁の変位を測定する方法では、比較的高解像度な撮像装置、および、画像処理エンジン（例えば画像マッチングシステム）が必要となり、装置構成が複雑になってしまう。
また、特許文献１に記載の変位測定方法では、鉛直方向の寸法が判明している箇所（Ｈ型鋼）を、鉛直方向の寸法がわかるようにほぼ水平方向から、かつ、当該箇所を画像認識可能に撮像する必要がある。このため、適用可能な橋梁や、デジタルビデオカメラの設置位置が限定される。
【０００６】
本発明は、より簡単な構成で鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を取得可能な変位取得装置、変位取得方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による変位取得装置は、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出部と、前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出部と、前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得部と、前記補正量取得部が取得した補正量に基づいて、前記変位検出部が検出した前記桁の変位の時系列を補正する補正部と、を具備する。
【０００８】
前記補正量取得部は、前記鉄道車両の輪軸の間隔と、前記桁を支持する橋脚の間隔との関係に基づいて、前記極値が取るべき値を求めるようにしてもよい。
【０００９】
前記補正量取得部は、前記橋脚の間隔が前記輪軸の間隔よりも長い場合、前記静的成分の時系列における極大値と極小値との比に応じて前記極大値または前記極小値の少なくともいずれかが取るべき値を求めるようにしてもよい。
【００１０】
本発明の他の一態様による変位取得方法は、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出ステップと、前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出ステップと、前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得ステップと、前記補正量取得ステップにて得られた補正量に基づいて、前記変位検出ステップにて得られた前記桁の変位の時系列を補正する補正ステップと、を有する。
【００１１】
本発明の他の一態様によるプログラムは、コンピュータに、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて前記桁の変位の時系列を検出する変位検出ステップと、前記変位の時系列から、前記鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する成分抽出ステップと、前記静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める補正量取得ステップと、前記補正量取得ステップにて得られた補正量に基づいて、前記変位検出ステップにて得られた前記桁の変位の時系列を補正する補正ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より簡単な構成で鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における変位取得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センサの設置位置の例を示す説明図である。
【図３】同実施形態における変位検出部が算出する桁の変位の時系列の例を示すグラフである。
【図４】同実施形態における桁の変位の静的成分の時系列の例を示すグラフである。
【図５】同実施形態における桁の変位の動的成分の時系列の例を示すグラフである。
【図６】同実施形態における、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図７】同実施形態における、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図８】同実施形態における、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図９】同実施形態における、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１０】同実施形態における、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１１】同実施形態における、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１２】同実施形態における、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１３】同実施形態における、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１４】同実施形態における、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。
【図１５】同実施形態における、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の静的成分の例を示すグラフである。
【図１６】同実施形態における補正量取得部が設定するコントロールポイントの例を示すグラフである。
【図１７】同実施形態における、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、補正後の静的成分の例を示すグラフである。
【図１８】同実施形態における、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の静的成分の例を示すグラフである。
【図１９】同実施形態における、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、補正後の静的成分の例を示すグラフである。
【図２０】同実施形態における補正後の変位の例を示すグラフである。
【図２１】同実施形態における変位取得装置が桁の変位の補正を行う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】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。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。
図１は、本発明の一実施形態における変位取得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、変位取得システム１は、変位取得装置１００と、加速度センサ２００とを具備する。変位取得装置１００は、センサデータ取得部１１０と、結果出力部１２０と、記憶部１８０と、制御部１９０とを具備する。制御部１９０は、変位検出部１９１と、成分抽出部１９２と、補正量取得部１９３と、補正部１９４とを具備する。
【００１５】
変位取得システム１は、鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を取得する。ここでいう鉄道車両は、列車であってもよいし１両編成の車両であってもよい。また、ここでいう橋梁は、水面上に架け渡されていてもよいし、地上に架け渡されていてもよい（いわゆる高架構造物であってもよい）。
【００１６】
加速度センサ２００は、例えば橋梁の桁に設置され、当該桁の加速度を測定して、得られた加速度（測定値）を変位取得装置１００へ送信する。
図２は、加速度センサ２００の設置位置の例を示す説明図である。同図において、加速度センサ２００は桁の橋脚と橋脚との真ん中に設置されて、設置位置における加速度を測定する。特に、加速度センサ２００は、床版の上に敷設されたレールを鉄道車両が走行する際の桁の加速度を測定する。
【００１７】
但し、加速度センサ２００として、加速度センサに代えて、あるいは加えて、速度センサを用いるようにしてもよい。また、加速度センサ２００の設置位置は、桁の加速度または速度を測定可能な位置であればよい。例えば、床版が桁と一体的に変位する場合、加速度センサ２００が床版に設置されていてもよい。
【００１８】
変位取得装置１００は、加速度センサ２００の測定する加速度を用いて、鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を取得する。変位取得装置１００は、例えば、コンピュータがプログラムを実行することで実現される。
センサデータ取得部１１０は、加速度センサ２００の測定値を取得する。センサデータ取得部１１０は、例えば、変位取得装置１００の具備する通信回路を含んで構成される。
【００１９】
記憶部１８０は、変位取得装置１００の具備する記憶デバイスを用いて構成され、各種データを記憶する。
制御部１９０は、変位取得装置１００の各部を制御して各種機能を実現する。制御部１９０は、例えば、変位取得装置１００の具備する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実現される。
【００２０】
変位検出部１９１は、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて桁の変位の時系列を検出する。
より具体的には、変位検出部１９１は、加速度センサ２００の測定する加速度を２階積分することで、桁の変位を算出する。あるいは、加速度センサ２００が桁の速度を測定する場合、変位検出部１９１は、当該速度を１階積分することで、桁の変位を算出する。
変位検出部１９１は、当該桁の変位の算出をサンプリング時間の各々について行うことで、桁の変位の時系列を取得する。
【００２１】
成分抽出部１９２は、変位検出部１９１が取得した桁の変位の時系列から、静的成分の時系列を抽出する。ここでいう桁の変位の静的成分は、鉄道車両の運動に依存しない成分、すなわち、鉄道車両がその位置に静止している場合の変位を示す成分である。また、以下では、桁の変位から静的成分を除いた残りを動的成分と称する。
【００２２】
図３は、変位検出部１９１が算出する桁の変位の時系列の例を示すグラフである。同図の横軸は時間（所定の基準時からの経過時間）を示し、縦軸は桁の変位を示す。変位検出部１９１が算出する桁の変位は、静的成分と動的成分とを含んでいる。
また、加速度センサ２００の測定値に誤差が含まれている場合、変位検出部１９１が行う積分によって当該誤差が蓄積され得る。図３の場合、誤差の蓄積により時間経過とともに変位が上方（値が正の側）へ推移し、その後、下方（値が負の側）へ推移している。
【００２３】
図４は、桁の変位の静的成分の時系列の例を示すグラフである。図３の場合と同様、図４の横軸は時間を示し、縦軸は桁の変位を示す。図４は、図３に示される変位に含まれる静的成分の例を示す。
図５は、桁の変位の動的成分の時系列の例を示すグラフである。図３の場合と同様、図５の横軸は時間を示し、縦軸は桁の変位を示す。図５は、図３に示される変位に含まれる動的成分の例を示す。図４の静的成分と図５の動的成分とを重ね合わせる（足し合わせる）と、図３の変位を得られる。
【００２４】
図６は、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い（狭い）場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速１００キロメートル（ｋｍ／時）、輪軸の間隔が１５メートル（ｍ）であり、橋脚の間隔が５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００２５】
線Ｌ１１１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ１１２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ１１１と線Ｌ１１２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ１１１と線Ｌ１１２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ１１は、桁の一次固有振動数を示す。
図６の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｆ１１付近以上の領域において、動的成分が見受けられる。
【００２６】
図７は、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速１００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔も１５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００２７】
線Ｌ１２１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ１２２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ１２１と線Ｌ１２２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ１２１と線Ｌ１２２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ１２は、桁の一次固有振動数を示す。
図７の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｆ１２付近において、動的成分が見受けられる。
【００２８】
図８は、列車速度が比較的遅く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い（広い）場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速１００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔が３０メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００２９】
線Ｌ１３１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ１３２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ１３１と線Ｌ１３２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ１３１と線Ｌ１３２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ１３は、桁の一次固有振動数を示す。
図８の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｆ１３付近において、動的成分が見受けられる。
【００３０】
図９は、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速３００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔が５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００３１】
線Ｌ２１１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ２１２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ２１１と線Ｌ２１２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ２１１と線Ｌ２１２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ２１は、桁の一次固有振動数を示す。
図９の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｌ２１付近以上の領域において、動的成分が見受けられる。
【００３２】
図１０は、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速３００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔も１５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００３３】
線Ｌ２２１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ２２２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ２２１と線Ｌ２２２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ２２１と線Ｌ２２２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｌ２２は、桁の一次固有振動数を示す。
図１０の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｌ２２よりやや小さい周波数以上の領域において、動的成分が見受けられる。
【００３４】
図１１は、列車速度が中間的で、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速３００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔が３０メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００３５】
線Ｌ２３１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ２３２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ２３１と線Ｌ２３２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ２３１と線Ｌ２３２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｌ２３は、桁の一次固有振動数を示す。
図１１の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｌ２３よりやや小さい周波数以上の領域において、動的成分が見受けられる。
【００３６】
図１２は、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速５００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔が５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００３７】
線Ｌ３１１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ３１２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ３１１と線Ｌ３１２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ３１１と線Ｌ３１２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ３１は、桁の一次固有振動数を示す。
図１２の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｌ３１よりやや小さい周波数以上の領域において、動的成分が見受けられる。
【００３８】
図１３は、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔と輪軸の間隔とが同等である場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速５００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔も１５メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００３９】
線Ｌ３２１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ３２２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ３２１と線Ｌ３２２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ３２１と線Ｌ３２２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ３２は、桁の一次固有振動数を示す。
図１３の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｆ３２付近において、動的成分が見受けられる。
【００４０】
図１４は、列車速度が比較的速く、かつ、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、桁の変位の周波数成分の例を示すグラフである。具体的には、同図は、列車速度が時速５００キロメートル、輪軸の間隔が１５メートルであり、橋脚の間隔が３０メートルである場合の例を示す。
同図の横軸は周波数を示し、縦軸は変位の大きさを示す。
【００４１】
線Ｌ３３１は、桁の変位の周波数成分を示す。線Ｌ３３２は、桁の変位の静的成分の周波数成分を示す。従って、線Ｌ３３１と線Ｌ３３２とが一致している場合は、桁の変位が静的成分で占められている。一方、線Ｌ３３１と線Ｌ３３２とが不一致の場合は、桁の変位の動的成分が含まれている。
また、周波数Ｆ３３は、桁の一次固有振動数を示す。
図１４の例において、周波数の低い領域では桁の変位と静的成分とがほぼ一致している。一方、周波数Ｆ３３付近において、動的成分が見受けられる。
【００４２】
以上のように、周波数の比較的低い領域では静的成分が出現し、周波数の比較的高い領域では動的成分が出現する。
そこで、成分抽出部１９２は、桁の変位の時系列に周波数フィルタを適用して、動的成分または静的成分、あるいは両方を抽出する。例えば、成分抽出部１９２は、桁の変位の時系列にハイパスフィルタを適用して、所定周波数以上の成分を動的成分として抽出する。あるいは、成分抽出部１９２は、桁の変位の時系列にローパスフィルタを適用して、所定周波数未満の成分を静的成分として抽出する。なお、成分抽出部１９２が用いるフィルタはハイパスフィルタやローパスフィルタに限らない。例えば、成分抽出部１９２が、バンドパスフィルタまたはローパスフィルタを用いるようにしてもよい。
【００４３】
ここで、図１３の例など一次固有振動数よりも小さい周波数の領域で動的成分が出現する場合がある。従って、所定周波数を桁の一次固有振動数としたのでは、動的成分と静的成分との分離が不充分になってしまう。
そこで、成分抽出部１９２は、桁の一次固有振動数の０．８倍の周波数を閾値として、動的成分と静的成分との分離を行う。例えば、成分抽出部１９２は、桁の変位の時系列から、一次固有振動数の０．８倍以上の成分を動的成分として抽出する。あるいは、成分抽出部１９２は、一次固有振動数の０．８倍未満の成分を静的成分として抽出する。
成分抽出部１９２が、静的成分を抽出した場合、桁の変位から静的成分を減算することで動的成分を得られる。また、成分抽出部１９２が、動的成分を抽出した場合、桁の変位から動的成分を減算することで静的成分を得られる。
【００４４】
補正量取得部１９３は、成分抽出部１９２が取得した静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める。より具体的には、補正量取得部１９３は、鉄道車両の輪軸の間隔と、桁を支持する橋脚の間隔との関係に基づいて、極値が取るべき値を求める。さらに具体的には、補正量取得部１９３は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合、静的成分の時系列における極大値と極小値との比に応じて極大値または極小値の少なくともいずれかが取るべき値を求める。
【００４５】
ここでまず、輪軸の間隔と橋脚の間隔と静的成分波形との関係について説明する。
図１５は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の静的成分の例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。
橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合、桁（橋脚間の部分）に車輪が乗っておらず車重がかからないタイミングが存在する。従って、図１５の例のように、静的成分が０となるタイミングが存在する。
【００４６】
そこで、補正量取得部１９３は、静的成分の極大値（桁が最も上方に位置するときの値）が取るべき値を０として、極大値と０との差分を補正量として算出する。
図１６は、補正量取得部１９３が設定するコントロールポイントの例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。また、線Ｌ４１１は、静的成分を示す。
【００４７】
補正量取得部１９３は、点Ｐ４１１、Ｐ４１２、・・・のように静的成分の極大値を検出してコントロールポイントに設定する。ここでいうコントロールポイントは、補正に際して参照される点である。
そして、補正量取得部１９３は、設定したコントロールポイントにおける変位と０との差分を補正量として検出する。例えば、コントロールポイントを結ぶ線Ｌ４１２にて示される補正量を検出する。
【００４８】
図１７は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合の、補正後の静的成分の例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。
図１６の例において、線Ｌ４１１で示される静的成分から、線Ｌ４１２で示される補正量を減算すると、図１７に示される補正後の静的成分が得られる。当該補正は、例えば補正部１９４が行う。
図１７の例において、補正後の静的成分は極大値が０になっている。
【００４９】
図１８は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の静的成分の例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。
橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合、列車通過時に常に、桁（橋脚間の部分）に１つ以上の車輪が乗っており、車重がかからないタイミングは存在しない。従って、図１５の例とは異なり、静的成分が０となるタイミングは存在しない。
【００５０】
この場合、補正量取得部１９３は、極大値と極小値との比が一定になるように（すなわち、極大値と、極大値から極小値までの振幅との比が一定になるように）補正量を算出する。
図１９は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合の、補正後の静的成分の例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。
補正量取得部１９３は、静的成分の極大値Ｄ１１と、極大値から極小値までの振幅Ｄ１２との比が一定になるように、補正量を決定する。すなわち、静的成分の極大値と、極大値から極小値との比はおよそ一定の関係にあり、補正量取得部１９３は、この関係を用いて補正量の決定を行う。この場合、補正量取得部１９３は、静的成分の極大値に加えて極小値も検出し、それぞれコントロールポイントに設定する。
【００５１】
補正部１９４は、補正量取得部１９３が取得した補正量に基づいて、変位検出部１９１が検出した桁の変位の時系列を補正する。
図２０は、補正後の変位の例を示すグラフである。同図の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。
補正部１９４は、図１７に示される補正後の静的成分を算出し、補正後の静的成分と動的成分とを合成（足し合わせ）することで、図２０に示される補正後の変位を得る。
橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合も同様に、補正部１９４は、静的成分の補正を行い、補正後の静的成分と動的成分とを合成して補正後の変位を得る。
【００５２】
但し、補正部１９４が変位の補正を行う方法は、静的成分を補正して動的成分と合成する方法に限らない。例えば、補正部１９４が、算出した補正量を変位から減算することで、補正後の変位を算出するようにしてもよい。
【００５３】
結果出力部１２０は、補正部１９４による補正後の桁の変位を出力する。例えば、結果出力部１２０は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有し、補正後の変位をグラフ表示または数値にてデータ表示する。あるいは、結果出力部１２０が、補正後の桁の変位のデータを他の機器へ送信するなど、表示以外の態様で出力するようにしてもよい。
【００５４】
次に、図２１を参照して、変位取得装置１００の動作について説明する。
図２１は、変位取得装置１００が桁の変位の補正を行う処理手順の例を示すフローチャートである。変位取得装置１００は、鉄道車両が加速度センサ２００の設置個所を通過する際に、同図の処理を行う。
図２１の処理において、センサデータ取得部１１０は、加速度センサ２００による桁の加速度の測定値の時系列を取得する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
そして、変位検出部１９１は、センサデータ取得部１１０が取得した加速度測定値の時系列を２階積分して、橋梁の桁の変位の時系列を算出する（ステップＳ１０２）。
次に、成分抽出部１９２は、変位検出部１９１が算出した変位の時系列から静的成分の時系列と動的成分の時系列とを抽出する（ステップＳ１０３）。例えば、成分抽出部１９２は、変位の時系列にハイパスフィルタを適用して動的成分の時系列を算出し、得られた動的成分の時系列を変位の時系列から減算して静的成分の時系列を算出する。
【００５６】
次に、補正量取得部１９３は、成分抽出部１９２が取得した静的成分の時系列に基づいて補正量を算出する（ステップＳ１０４）。より具体的には、補正量取得部１９３は、図１５〜図１９を参照して説明したように、静的成分の極値を検出してコントロールポイントに設定し、当該事ロールポイントに基づいて補正量を算出する。
【００５７】
そして、補正部１９４は、補正量取得部１９３が算出した補正量に基づいて、変位の時系列を補正する（ステップＳ１０５）。上述したように、補正部１９４が、静的成分を補正し、補正後の静的成分の時系列と動的成分の時系列とを合成することで補正後の変位の時系列を算出するようにしてもよい。あるいは、補正部１９４が、変位の時系列から補正量を減算することで、補正後の変位の時系列を算出するようにしてもよい。
そして、結果出力部１２０は、補正部１９４が取得した補正後の変位の時系列を出力する（ステップＳ１０６）。
その後、図２１の処理を終了する。
【００５８】
以上のように、変位検出部１９１は、鉄道車両の通過に伴う橋梁の桁の加速度測定値または速度測定値の少なくともいずれかに基づいて桁の変位の時系列を検出する。そして、成分抽出部１９２は、変位検出部１９１が取得した変位の時系列から、鉄道車両の運動に依存しない成分である静的成分の時系列を抽出する。さらに、補正量取得部１９３は、成分抽出部１９２が取得した静的成分の時系列における極値に基づいて、当該静的成分の時系列の補正量を求める。そして、補正部１９４は、補正量取得部１９３が取得した補正量に基づいて、変位検出部１９１が検出した桁の変位の時系列を補正する。
【００５９】
これにより、変位取得装置１００は、橋梁の桁の加速度等から変位を取得することが出来る。特に、変位取得装置１００では、加速度センサ等の簡易なセンサを用いることができ、また、積分や周波数フィルタや加減算や比など比較的簡単な演算で補正後の変位を得られる。この点において、変位取得装置１００によれば、より簡単な構成で鉄道車両走行時における橋梁の応答変位を、より高精度に取得できる。
【００６０】
また、補正量取得部１９３は、鉄道車両の輪軸の間隔と、桁を支持する橋脚の間隔との関係に基づいて、極値が取るべき値を求める。
より具体的には、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも短い場合、補正量取得部１９３は、静的成分の時系列の極大値の取るべき値を０として、補正量を算出する。
これにより、補正量取得部１９３は、静的成分の時系列の極大値を検出し、得られた極大値を補正量とするという比較的簡単な処理で補正量を取得することができる。この点において、変位取得装置１００では、変位の補正の負荷が小さい。
【００６１】
一方、補正量取得部１９３は、橋脚の間隔が輪軸の間隔よりも長い場合、静的成分の時系列における極大値と極小値との比に応じて極大値または極小値の少なくともいずれかが取るべき値を求める。
これにより、補正量取得部１９３は、静的成分の極大値と極小値とを検出し、これらの比に応じた補正量を算出するという比較的簡単な処理で補正量を取得することができる。この点において、変位取得装置１００では、変位の補正の負荷が小さい。
【００６２】
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。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。
【００６３】
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】
【００６４】
１  変位取得システム
１００  変位取得装置
１１０  センサデータ取得部
１２０  結果出力部
１８０  記憶部
１９０  制御部
１９１  変位検出部
１９２  成分抽出部
１９３  補正量取得部
１９４  補正部
２００  加速度センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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