(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着絶縁レールの接続部の状態を監視する状態監視方法であって、
レール上を走行する車両の軸箱にかかる加速度（以下、軸箱加速度）を計測する加速度計測手順と、
車両の走行地点におけるレールの高低狂いを計測する高低狂い計測手順と、
前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度及び高低狂いと、前記接着絶縁レールを構成する継目板にかかる応力との間の相関関係を示す既成のデータに基づき、前記加速度計測手順により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度と、前記高低狂い計測手順により計測した前記接着絶縁レールの接続部における高低狂いとから、前記継目板にかかる応力を推定する応力推定手順とを有すること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接着絶縁レールの状態監視方法において、
前記応力推定手順では、前記加速度計測手順により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度から特定の周波数帯域の成分を抽出し、これを前記継目板にかかる応力の推定に用いること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視方法。
【請求項３】
請求項２に記載の接着絶縁レールの状態監視方法において、
前記応力推定手順では、前記加速度計測手順により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度から１００Ｈｚ以下の成分を抽出し、これを前記継目板にかかる応力の推定に用いること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の接着絶縁レールの状態監視方法において、
前記応力推定手順では、前記加速度計測手順により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度を、これを計測したときの車両の速度に応じた係数により補正して前記継目板にかかる応力の推定に用いること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視方法。
【請求項５】
接着絶縁レールの接続部の状態を監視する状態監視装置であって、
レール上を走行する車両の軸箱加速度を計測する加速度計測手段と、
レールの高低狂いを計測する高低狂い計測手段と、
前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度及び高低狂いと、前記接着絶縁レールを構成する継目板にかかる応力との間の相関関係を示す既成のデータに基づき、前記加速度計測手段により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度と、前記高低狂い計測手段により計測した前記接着絶縁レールの接続部における高低狂いとから、前記継目板にかかる応力を推定する応力推定手段とを備えること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視装置。
【請求項６】
請求項５に記載の接着絶縁レールの状態監視装置において、
前記応力推定手段は、前記加速度計測手段により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度から特定の周波数帯域の成分を抽出し、これを前記継目板にかかる応力の推定に用いること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視装置。
【請求項７】
請求項６に記載の接着絶縁レールの状態監視装置において、
前記軸箱加速度の特定の周波数帯域は、１００Ｈｚ以下であること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７の何れか１項に記載の接着絶縁レールの状態監視装置において、
前記応力推定手段は、前記加速度計測手段により計測した前記接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度を、前記車両の速度に応じた係数により補正して前記継目板にかかる応力の推定に用いること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視装置。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８の何れか１項に記載の接着絶縁レールの状態監視装置において、
当該接着絶縁レールの状態監視装置を構成する各手段のうち、前記加速度計測手段又は前記高低狂い計測手段の少なくとも何れか一方が、旅客車、貨物車、機関車又は保守用車に装備されること
を特徴とする接着絶縁レールの状態監視装置。
【請求項１０】
軌道の状態を監視する状態監視方法であって、
軌道を構成するレール上を走行する車両の軸箱にかかる軸箱加速度を計測する加速度計測手順と、
車両の走行地点におけるレールの高低狂いを計測する高低狂い計測手順と、
前記加速度計測手順により計測した軸箱加速度と、前記高低狂い計測手順により計測した高低狂いとを用いて状態監視の対象である事象に関する解析を行う解析手順とを有すること
を特徴とする軌道状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の軌道を構成する接着絶縁レールの継目板の折損を予防するための状態監視方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軌道のロングレール区間では、ＡＴＣ（Automatic Train Control）の高機能化に伴って軌道回路の絶縁を確保するための接着絶縁レールの敷設数が大幅に増加している。接着絶縁レールの敷設数が増える一方で、接着絶縁レールの継目板の折損事象が発生しており、再発防止が重要課題となっている。
【０００３】
折損した継目板を分析した結果、折損に至るメカニズムは、継目板の中央部底面の接着層が剥離し、これによる継目板の腐食ピットが破壊の起点となり、列車荷重に伴う繰返し応力により亀裂が進展して破断に至るものであることが判明した。このような破壊現象を防止するためには、継目板の腐食防止処理、超音波探傷による検査、強度の高い接着絶縁レールの開発等の対策が挙げられるが、同時に、継目板にかかる応力が過度に大きくならないような保守管理が重要である。
【０００４】
そこで、継目板にかかる応力を一定以下に維持することで、超音波探傷の検査周期未満での折損を防ぐという考え方を基に、軌道検測車等で得られる計測値を用いて継目板にかかる応力を監視する方法について検討してきた。そして従来では、継目板の折損が生じた実例について、当該箇所では過去の軸箱加速度の計測値に異変が生じていたという経験を参考に、接着絶縁レールの継目部分で計測される軸箱加速度に閾値を設定し、これを暫定的な管理基準として状態監視を行っていた。具体的な運用としては、例えば、接着絶縁レールの継目部分で計測された軸箱加速度が閾値以上である場合、接着絶縁レールに異常が生じている可能性が高いものとして現場検査を行い、調査の結果必要があれば補修を行う。
【０００５】
なお、車両にかかる加速度を計測し、これを解析することでレールの状態監視を行う方法として、例えば特許文献１に記載のような技術が知られている。
【特許文献１】特開２００７−２２２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、接着絶縁レールの継目部分で計測された軸箱加速度と、継目板にかかる応力とに一定の相関性があることは経験上明らかになっているものの、軸箱加速度以外の他の計測事象と継目板にかかる応力との相関性については、これまで明らかになっていなかった。したがって、接着絶縁レールの継目部分で計測された軸箱加速度のみを指標とし、他の計測事象について考慮していないで継目板にかかる応力を推定する従来の状態監視方法では、精度が十分に高いものであるとは言えなかった。よって、より精度の高い状態監視方法の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、軸箱加速度を含む複数の計測事象に基づいて接着絶縁レールの継目板にかかる応力を推定できる接着絶縁レールの状態監視方法等を提供することを目的とする。また、これを応用して、軸箱加速度を含む複数の計測事象に基づいて他のレールの状態を監視できる状態監視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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の状態監視方法は、接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度及び高低狂いと、接着絶縁レールを構成する継目板にかかる応力との間の相関関係を示す既成のデータに基づき、加速度計測手順により計測した接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度と、高低狂い計測手順により計測した接着絶縁レールの接続部における高低狂いとから、継目板にかかる応力を推定する応力推定手順とを有することを特徴とする。
【０００９】
発明者らは、営業線の軌道と同一仕様の実験線に接着絶縁レールを敷設し、試験用車両で衝撃成分を含む動的荷重を載荷する方法により、軸箱加速度、高低狂い及び継目板にかかる応力を計測する試験を行った。試験用車両には旅客用の営業車両の台車を改造して構成した起振装置が搭載され、営業線上の車両と軌道との相互作用を再現した状態での試験が可能である。
【００１０】
試験の結果、接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度及び高低狂いと継目板にかかる応力（継目板応力）との間には、それぞれ一定の相関関係があることが判明した。そして、その相関関係を解析した結果、図３のグラフに示すような、軸箱加速度及び高低狂いを指標として継目板応力を推定可能な管理図（以下、推定継目板応力管理図とも称する）を得ることができた。
【００１１】
本発明は、このようにして得られた推定継目板応力管理図で示される軸箱加速度及び高低狂いと継目板応力との相関関係に基づき、車両の走行中に計測した軸箱加速度及び高低狂いから接着絶縁レールの継目板応力を推定するものである。このような複数の指標の組み合わせにより、従来のような軸箱加速度のみを指標として継目板応力を推定する状態監視方法よりも、更に精度よく継目板応力を推定することができ、以って状態監視の精度を向上させることができる。状態監視の精度が向上することで、従来は不確かな監視結果に基づいて現場検査を行ってきたものを、安全性を向上しながらも現場検査の頻度を低減することができる。
【００１２】
ところで、発明者らが行った上述の試験において軸箱加速度に対する継目板応力の周波数応答を取得したところ、軸箱加速度の周波数に対する継目板応力の周波数応答倍率が高い周波数帯域と低い周波数帯域とがあることが判明した。より具体的には、図６のグラフに示すように、軸箱加速度の周波数が１００Ｈｚ程度より低い帯域においては継目板応力の周波数応答倍率が高く、１００Ｈｚ程度より高い帯域においては継目板応力の周波数応答倍率が低いことが分かった。そこで、継目板応力を精度よく推定するためには、継目板応力の周波数応答に寄与しない周波数帯域をフィルタリングすることで、継目板応力の周波数応答倍率が高い特定の周波数成分のみを継目板応力の推定に用いればよい。
【００１３】
請求項２に記載の接着絶縁レールの状態監視方法は、上述のような知見に基づいて得られたものであり、加速度計測手順により計測した接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度からの特定の周波数帯域の周波数成分を抽出し、これを継目板にかかる応力の推定に用いることを特徴とする。さらに具体的には、請求項３に記載のように、軸箱加速度から１００Ｈｚ以下の成分を抽出し、これを継目板にかかる応力の推定に用いるようにすればよい。このように構成された接着絶縁レールの状態監視方法によれば、計測された軸箱加速度を基に継目板応力を精度よく推定することができる。
【００１４】
ところで、軸箱加速度の値は、同一の軌道不整等に対してであっても、これを計測するときの車両の速度によって変化することが知られている。したがって、軌道の状態監視に軸箱加速度の情報を利用する場合、車両の速度の影響を補正することが肝要である。
【００１５】
そこで、請求項４に記載の接着絶縁レールの状態監視方法のように、加速度計測手順により計測した接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度を、これを計測したときの車両の速度に応じた係数により補正して継目板にかかる応力の推定に用いるようにするとよい。なお、車両の速度に対してしてどのような値で軸箱加速度を補正するかは、車両の速度を変化させ、そのときに発生する軸箱加速度を解析することで求めることができる。なお、発明者らが行った試験によれば、車両の速度と軸箱加速度との間には図７のグラフに示すような相関性がみられた。これによれば軸箱加速度が車両の速度の２乗に比例するものとして補正するのが可能であると考えられる。
【００１６】
このように構成された接着絶縁レールの状態監視方法によれば、計測を行う車両の速度に関わらず、計測された軸箱加速度を基に継目板応力を精度よく推定することができる。
つぎに、請求項５〜８に記載の接着絶縁レールの状態監視装置によれば、請求項１〜４に記載の接着絶縁レールの状態監視方法を実現することができ、これにより前述した効果を得ることができる。
【００１７】
なお、請求項５〜８に記載の接着絶縁レールの状態監視装置は、例えば電気軌道総合試験車等の軌道検測車に装備されて運用されることが考えられる。しかしながら、軌道検測車による計測は、計測機器を専用の車両に装備する必要があるためコスト高であった。また、軌道検測車の運行が旅客や貨物を運搬する営業運行に供される営業車両の運転ダイヤや、軌道の保守を行う保守用車の運行スケジュール等の制約を受けることで、検査の機会が制限されることも考えられる。
【００１８】
そこで、請求項９に記載のように、請求項５〜８に記載の接着絶縁レールの状態監視装置を、旅客車、貨物車、機関車又は保守用車に装備して運用することが考えられる。なお、接着絶縁レールの状態監視装置を構成する各手段のうち、加速度計測手段又は高低狂い計測手段の少なくとも何れか一方がこれらの車両に装備されていればよい。そして、応力推定手段を含む他の手段については、加速度計測手段又は高低狂い計測手段の少なくとも何れか一方が装備されている同じ車両に搭載されていてもよいが、例えば外部の管理センタに設置されたコンピュータシステムでこれを構成し、加速度計測手段又は高低狂い計測手段の少なくとも何れか一方を搭載した車両で記録又は転送されたデータを管理センタで処理するような構成であってもよい。
【００１９】
このようにすることで、旅客車や貨物車等の営業車両や機関車、保守用車等の運行中に接着絶縁レールの状態監視を随時行うことができ、検査の機会が増えることで信頼性が向上する。また、営業車両や機関車、保守用車等を利用することで、専用の軌道検測車でなくとも接着絶縁レールの状態監視を行うことができ、検査にかかるコストを抑制できる。
【００２０】
ところで、上述のような軸箱加速度及び軌道の高低狂いといった複数の指標に基づく状態監視は、接着絶縁レールの状態監視以外に分岐器や、レール継目板のボルト、レール締結装置、枕木等の軌道を構成する種々の部材に対する状態監視にも応用可能であり、例えば軸箱加速度のみを指標とするものより精度のよい状態監視方法を実現可能であると考えられる。すなわち、請求項１０に記載のように、加速度計測手順により計測した軸箱加速度と、高低狂い計測手順により計測した高低狂いとを用いて状態監視の対象である事象に関する解析を行う解析手順により、軌道に対する様々な状態監視が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［１．接着絶縁レールの状態監視装置の構成］
図１は、実施形態の接着絶縁レールの状態監視装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２２】
接着絶縁レールの状態監視装置は、図１に示すように、軌道上を走行する旅客用の営業車両に搭載される測定装置１と、測定装置１が搭載されるのと同じ営業車両に搭載されるか、あるいは外部の管理センタ等に設置される管理用コンピュータ２とを備える。
【００２３】
このうち、測定装置１は、軸箱加速度取得部１１と、フィルタ処理部１２と、積分演算処理部１３と、高低狂い取得部１４と、地点・キロ程情報取得部１５と、データ記録／転送部１６とを備える。
【００２４】
軸箱加速度取得部１１は、車両の台車の軸箱に設置された加速度センサであり、車両の走行中に軸箱にかかる上下方向の加速度を検出する。軸箱加速度取得部１１によって検出された軸箱加速度のデータは、フィルタ処理部１２及びデータ記録／転送部１６へ供給される。
【００２５】
フィルタ処理部１２は、軸箱加速度取得部１１によって入力された軸箱加速度のデータをフィルタリングすることで、ノイズを除去し、レールの高低狂いを算出するために必要となる周波数成分を抽出する。フィルタ処理部１２によってフィルタリングされた軸箱加速度のデータは、積分演算処理部１３へ供給される。
【００２６】
積分演算処理部１３は、フィルタ処理部１２によってフィルタリングされた軸箱加速度のデータに対して２回積分を行う。高低狂い取得部１４は、積分演算処理部１３による２回積分の結果からレールの高低狂いに相当する変位波形を取得し、これを高低狂いのデータとしてデータ記録／転送部１６へ供給する。
【００２７】
地点・キロ程情報取得部１５は、車両の走行位置を特定するための地点情報や起点からの距離を示すキロ程情報を取得し、これをデータ記録／転送部１６へ供給する。
データ記録／転送部１６は、軸箱加速度取得部１１、高低狂い取得部１４、及び地点・キロ程情報取得部１５から入力される各データを、所定間隔の時系列で記憶媒体に記憶あるいは外部装置へ転送するための装置である。
【００２８】
管理用コンピュータ２は、適宜な処理能力を有する通常のコンピュータシステム（例えば、パーソナルコンピュータ等）で構成され、情報処理部２１と出力部２２とを備える。
情報処理部２１は、図示しない記憶装置に格納された接着絶縁レールの状態監視用プログラムに従って情報処理を行う。具体的には、測定装置１のデータ記録／転送部１６に記憶されている、あるいはそこから転送されてくる軸箱加速度、高低狂い及び地点・キロ程の各データを取得し、これらを解析することで、接着絶縁レールの継目板応力を推定する。そして、推定した継目板応力に対する良否を判定し、その判定結果を出力部２２へ出力する。なお、この一連の処理（以下、「レール状態監視処理」（図２参照）と称する）についての詳細な説明は後述する。
【００２９】
出力部２２は、ディスプレイやプリンタ、音声出力装置等によって構成されており、情報処理部２１から出力された情報を表示、印刷、音声出力等の方法によりユーザに対して提示する。
【００３０】
［２．継目板応力推定の原理の説明］
管理用コンピュータ２の情報処理部２１が実行する上述の「レール状態監視処理」においては、接着絶縁レールの継目板応力を推定するために、図３の推定継目板応力管理図に示すような軸箱加速度及びレールの高低狂いと継目板応力との間の相関関係のデータを用いる。以下、この推定継目板応力管理図に示すような軸箱加速度及びレールの高低狂いと継目板応力との間の相関関係が得られた経緯について説明する。
【００３１】
発明者らは、営業線の軌道と同一仕様の実験線に接着絶縁レールを敷設し、試験用車両で衝撃成分を含む動的荷重を載荷する方法により、接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度、高低狂い及び継目板にかかる応力を計測する試験を行った。試験用車両には旅客用の営業車両の台車を改造して構成した起振装置が搭載され、営業線上の車両と軌道との相互作用を再現した状態での試験が可能である。
【００３２】
起振入力は、営業線の接着絶縁レール区間前後を実車が走行した際の上下方向の軸箱加速度を積分して高低狂いに相当する変位波形を求め、これを変位制御で与えた。入力変位波形には、通常の軌道検測車では得られない短波長成分の軌道狂いを含ませる必要があるという理由から、軸箱加速度の積分データを用いた。入力波形の種類として、比較的大きな軸箱加速度が発生していた６箇所の接着絶縁レールの軌道狂い波形（ＩＪ波形１〜６）を採用した。試験においては、軸箱加速度の値を変化させる方法として、各々の入力変位波形の振幅倍率を調整する方法を実施した。
【００３３】
上述の試験において、図４（ａ）に示すように、入力波形として与えた接着絶縁レールの軌道狂い波形（ＩＪ波形１〜６）の違いにほとんど影響されずに、継目板応力と軸箱加速度との間には、非常に相関性の高い１次回帰の関係が成り立つことが分かった。ただし、このような関係が成立するのは、接着絶縁レールに対する静止輪重による軌道沈下量（すなわち、高低狂い）が一定の場合のみであり、軌道沈下量の影響を別途考慮する必要があることが分かった。ちなみに、図４（ａ）のグラフは、試験結果の一例として、静止輪重を載荷したときの軌道沈下量が３．７ｍｍであった状態で計測を行った結果を示している。
【００３４】
接着絶縁レールの継目板応力に影響を与える要因として、軸箱加速度の他に、浮き枕木等による軌道沈下量（高低狂い）を考慮する必要がある。そこで、接着絶縁レールに対して静止輪重を載荷した際の、軌道沈下量と継目板応力との関係を計測した。その計測結果を図４（ｂ）のグラフに示す。
【００３５】
図４（ｂ）のグラフに示す計測結果では、興味深い現象として、軌道沈下量が１ｍｍ程度以下の範囲で継目板応力の不感帯が認められる。この原因は、接着絶縁レールと継目板とに介在する絶縁層のヤング率が鋼のそれに比べてはるかに小さいため、絶縁層への荷重が弾性域にあるときには継目板に応力がほとんど発生せず、絶縁層への荷重が塑性域に入ったときから継目板に応力が伝達されるためであると推察される。
【００３６】
図４（ａ）のグラフでは、軸箱加速度と継目板応力との間に良好な１次回帰の関係が成立しているが、図４（ｂ）のグラフから、静止輪重つまり軸箱加速度が０の時の軌道沈下量によって、その切片の値が変化することが分かる。言い換えれば、接着絶縁レールの継目板応力の推定は、軸箱加速度と高低狂いの２つの指標を組み合わせて行うことが必要である。
【００３７】
そこで、図４（ａ）に示す軸箱加速度と継目板応力との１次回帰の関係に対して、図４（ｂ）に示す高低狂いに対する継目板応力を切片に用いることで、図５に示すような、軸箱加速度及び高低狂いから得られる継目板応力の推定線を示すグラフを得ることができた。このグラフ上に、軌道検測車で実際に計測した軸箱加速度及び高低狂いと、この軌道検測車が通過した際に地上側で実測した継目板応力との関係をプロット（図５中の◇，●）したところ、継目板応力の推定線との高い一致性がみられた。したがって、このグラフで示される軸箱加速度及び高低狂いと、継目板応力との相関性を用いて継目板応力を推定する状態監視方法が妥当であることが検証できた。
【００３８】
そして、図５のグラフを実用上使い易いものとするために、グラフの縦軸に軸箱加速度、横軸に高低狂いをとったものが、図３に示す推定継目板応力管理図である。この推定継目板応力管理図のデータを管理用コンピュータ２のメモリ（図示なし）等に格納し、これを状態監視に用いることで、車両の走行中に測定装置１で計測した接着絶縁レールの接続部における軸箱加速度及び高低狂いのデータから、継目板応力を高い精度で推定可能である。
【００３９】
［３．「レール状態監視処理」の説明］
つぎに、管理用コンピュータ２の情報処理部２１が実行する上述の「レール状態監視処理」の詳細な内容について説明する。図２は、情報処理部２１が実行する「レール状態監視処理」の手順を示すフローチャートである。
【００４０】
情報処理部２１は、処理を開始すると、まず測定装置１のデータ記録／転送部１６から出力された軸箱加速度、高低狂い、地点・キロ程の各データに基づき、接着絶縁レールの接続部に該当する箇所の軸箱加速度のデータと高低狂いのデータとを取得する（Ｓ１０１，Ｓ１０２）。つぎに、Ｓ１０１で取得した軸箱加速度のデータに対してローパスフィルタ処理を行い、軸箱加速度の１００Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する（Ｓ１０３）。このローパスフィルタ処理は、発明者らが行った試験において得られた以下のような知見に基づき行うものである。
【００４１】
試験により軸箱加速度に対する継目板応力の周波数応答を取得したところ、図６のグラフに示すように、軸箱加速度の周波数が１００Ｈｚ程度より低い帯域においては継目板応力の周波数応答倍率が高く、１００Ｈｚ程度より高い帯域においては継目板応力の周波数応答倍率が低いことが分かった。これは、車両からの荷重が継目板へ伝播する過程において、１００Ｈｚ程度より高い周波数成分の減衰が比較的大きいためであると推察される。
【００４２】
軸箱加速度は、一般に１００Ｈｚを大きく上回る周波数成分を含み、むしろ１００Ｈｚ以上の周波数帯域が卓越することが珍しくない。そこで、継目板応力の周波数応答にあまり寄与しない１００Ｈｚ以上の周波数帯域をフィルタリングにより除去することで、継目板応力の周波数応答倍率が高い周波数成分のみを継目板応力の推定に用いることができる。
【００４３】
つぎに、Ｓ１０３でローパスフィルタ処理にかけられた軸箱加速度のデータに対し、基準速度と当該軸箱加速度を計測した営業車両の速度との比の２乗をかけて速度補正を行う（Ｓ１０４）。ここで、基準速度とは、継目板応力を推定しようとする接着絶縁レール上を走行する営業車両の運転最高速度、あるいは運転速度の最頻値を用いる。また、営業車両の速度については、地点・キロ程のデータを用いて算出したものであってもよいし、当該営業車両の速度データを別途取得してもよい。なお、Ｓ１０４の速度補正は、発明者らが行った試験において得られた以下のような知見に基づき行うものである。
【００４４】
軸箱加速度は、同一の軌道不整等に対してであっても、これを計測するときの車両の速度によって変化することが知られている。したがって、軌道の状態監視に軸箱加速度の情報を活用する場合、車両速度の違いによる影響をいかに補正するかが重要な課題である。
【００４５】
そこで、軸箱加速度に対する車両速度の影響を考察するために行った試験の結果を図７に示す。この試験では、接着絶縁レールの軌道狂い波形を模した試験装置の入力波（ＩＪ１〜６）の時間軸を変化させて印加することで見かけの車両速度を変化させつつ、発生した軸箱加速度をプロットした。図７に示す試験結果によれば、軸箱加速度が車両の速度の２乗に比例するものとして補正するのが可能であると考えられる。そこで、軸箱加速度のデータに対して、推定継目板応力管理図を作成するためのデータ収集を行ったときの基準速度と営業列車の速度との比の２乗で補正し、この補正した軸箱加速度を継目板応力の推定に用いる。
【００４６】
つぎに、Ｓ１０５で速度補正された軸箱加速度のデータと、Ｓ１０２で取得した高低狂いのデータとを、管理用コンピュータ２のメモリ等に格納されている推定継目板応力管理図（図３）に照合し、当該接着絶縁レールの接続部における継目板応力を推定する（Ｓ１０５）。そして、この推定した継目板応力に対する良否判定を行う（Ｓ１０６）。具体的には、例えば、現場検査や補修を要する継目板応力の管理値を予め設定しておき、推定した継目板応力が管理値未満であれば「良」判定とし、管理値以上であれば「不良」判定する。
【００４７】
そして、情報処理部２１は、Ｓ１０６における良否判定の結果を出力部２２へ出力する（Ｓ１０７）。これに対して、出力部２２は、情報処理部２１から出力された判定結果をディスプレイに表示する、紙等の記録媒体に印刷する、音声により出力するといった方法でユーザに対して提示する。
【００４８】
［４．効果］
実施形態の接着絶縁レールの状態監視装置によれば、以下のような効果を奏する。
推定継目板応力管理図（図３参照）を用いて軸箱加速度及び高低狂いから継目板応力を推定する方法を確立したことで、従来のような軸箱加速度のみを指標として継目板応力を推定する状態監視方法よりも、更に精度よく継目板応力を推定することができ、以って状態監視の精度を向上させることができる。
【００４９】
例えば、接着絶縁レールの継目板応力を仮に１００ＭＰａ以下にすることを管理目標とする場合、従来の状態監視方法においては、接着絶縁レールにおける軸箱加速度について例えば８０ｍ／ｓ2以上を現地検査を要する管理値として状態監視を行っていた。この場合、計測された軸箱加速度が９０ｍ／ｓ2であれば、現地検査が実施されることになる。しかし、図３の推定継目板応力管理図を参照してみると、軸箱加速度が９０ｍ／ｓ2であっても、接着絶縁レールの高低狂いが１ｍｍであったとしたら、継目板応力は１００ＭＰａ未満である。したがって、この場合、従来の状態監視方法では結果的に無駄な現地検査を実施したことになる。これに対し、推定継目板応力管理図による状態監視によれば、この場合における現場検査は必要なしと判定されるため、無駄な現場検査を行う必要がない。
【００５０】
反対に、計測された軸箱加速度が５０ｍ／ｓ2であれば、従来の状態監視方法によれば、現地検査は行われないことになる。しかし、図３の推定継目板応力管理図を参照してみると、軸箱加速度が５０ｍ／ｓ2であっても、接着絶縁レールの高低狂いが４ｍｍであるならば、継目板応力は１００ＭＰａを超えており、従来の状態監視方法では要検査の状態を見逃すおそれがある。これに対し、推定継目板応力管理図による状態監視によれば、この場合における現場検査が必要ありと判定されるため、要検査の状態を見逃すことがない。
【００５１】
このように、軸箱加速度及び高低狂いから継目板応力を推定する方法によれば、従来の状態監視方法に比べて精度の大幅な向上が見込める。そして、従来は不確かな監視結果に基づいて現場検査を行ってきたものを、より適切な時期に実施することができるようになる。
【００５２】
［５．別実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り様々な態様にて実施することが可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、測定装置１を旅客用の営業車両に搭載して各種データの計測を行う構成について説明した。これに対し、従来の状態監視でも行われていたように、電気軌道総合試験車等の軌道検測車でデータの計測を行うような構成であってもよい。あるいは、貨物車や、機関車、保守用車等に測定装置１を搭載して各種データの計測を行うように構成してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態のような軸箱加速度及び軌道の高低狂いといった指標に基づく状態監視方法は、接着絶縁レールの状態監視以外に軌道を構成する種々の部材に対する状態監視にも応用可能である。すなわち、監視の対象となる軌道上における軸箱加速度と高低狂いとを用いて、状態監視対象の事象に関する解析を行うことで、例えば分岐器等の特殊な機構を有するレールや、レール継目板のボルト、レール締結装置、枕木等に対する状態監視が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態の接着絶縁レールの状態監視装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】「レール状態監視処理」の手順を示すフローチャートである。
【図３】推定継目板応力管理図のグラフである。
【図４】（ａ）は、軸箱加速度と継目板応力との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、軌道沈下量（高低狂い）と継目板応力との関係を示すグラフである。
【図５】軸箱加速度及び高低狂いから得られる継目板応力の推定線のグラフである。
【図６】軸箱加速度に対する継目板応力の周波数応答を示すグラフである。
【図７】車両速度と軸箱加速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１…測定装置、１１…軸箱加速度取得部、１２…フィルタ処理部、１３…積分演算処理部、１４…高低狂い取得部、１５…地点・キロ程情報取得部、１６…データ記録／転送部
２…管理用コンピュータ、２１…情報処理部、２２…出力部
【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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