Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6307211B2 - Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6307211B2 - Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method - Google Patents

Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method Download PDF

Info

Publication number
JP6307211B2
JP6307211B2 JP2015186936A JP2015186936A JP6307211B2 JP 6307211 B2 JP6307211 B2 JP 6307211B2 JP 2015186936 A JP2015186936 A JP 2015186936A JP 2015186936 A JP2015186936 A JP 2015186936A JP 6307211 B2 JP6307211 B2 JP 6307211B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
standing wave
matrix
measurement
arrow
positive arrow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015186936A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017062156A (en
Inventor
学 江原
学 江原
俊介 矢田部
俊介 矢田部
能啓 藤田
能啓 藤田
孝洋 鹿島
孝洋 鹿島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAILTECH CO., LTD.
Kaneko Co Ltd
West Japan Railway Co
Original Assignee
RAILTECH CO., LTD.
Kaneko Co Ltd
West Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAILTECH CO., LTD., Kaneko Co Ltd, West Japan Railway Co filed Critical RAILTECH CO., LTD.
Priority to JP2015186936A priority Critical patent/JP6307211B2/en
Priority to PCT/JP2016/075556 priority patent/WO2017051677A1/en
Publication of JP2017062156A publication Critical patent/JP2017062156A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6307211B2 publication Critical patent/JP6307211B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B35/00Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • E01B35/02Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes for spacing, for cross levelling; for laying-out curves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

本発明は,交差法を応用した測定正矢等の測定データの処理方法及びその方法を実行するシステム,特に,測定データの定常波成分抽出方法,測定データの定常波成分抽出システム,測定データの定常波分解方法,移動量算出方法,移動量算出システム,移動量の定常波成分抽出方法,移動量の定常波成分抽出システム,移動量の定常波分解方法,及び移動量の誤差低減方法に関する。   The present invention relates to a method for processing measurement data such as measurement arrow using the intersection method and a system for executing the method, in particular, a standing wave component extraction method for measurement data, a standing wave component extraction system for measurement data, and a standing wave decomposition for measurement data. The present invention relates to a movement amount calculation method, a movement amount calculation system, a movement amount standing wave component extraction method, a movement amount standing wave component extraction system, a movement amount standing wave decomposition method, and a movement amount error reduction method.

鉄道における軌道には,軌道狂いが発生する。軌道狂いは,列車の繰り返し荷重によって軌道に生じる残留変位である。軌道の多くは,軌道狂いの発生を許容範囲内に保守管理することを前提としており,検査,判定,修繕を繰り返し,品質管理水準の維持と向上が図られている。軌道狂いには,絶対値と相対値の2種類がある。軌道狂いの絶対値は,計器などにより直接測定される。軌道狂いの相対値は,弦を用い,その始端点,中点,終端点間で測定される。本願明細書では,以降,特に断らない限り,「軌道狂い」とは,弦を用いた相対値を表す。軌道狂いのうち,軌道形状の上下方向の狂いを「高低狂い」,左右方向の狂いを「通り狂い」という。軌道狂いの測定では,軌道の長手方向の距離として,距離軸を軌道に沿って設定した測線距離が用いられる。図26に示されるように,測線距離軸上に一定の長さL[m]の弦が張られ,弦中点におけるレールと弦との離れ(最短距離)が,弦長Lの1/2だけ重複させながら,連続で測線距離方向に測定される。この測定方法は,正矢法と呼ばれる。弦中点におけるレールと弦との離れを「正矢」といい,上下方向の離れを「高低正矢」,左右方向の離れを「通り正矢」という。測定された正矢値(以下,「測定正矢」,記号mを使用)は,設計線形から定まる所定の正矢値(以下,「設計正矢」,記号dを使用)と比較される。設計正矢d[mm]と測定正矢m[mm]との差が管理目標値を超えた箇所が抽出され,修繕計画が立案される。   Trajectory errors occur on railroad tracks. Track misalignment is the residual displacement that occurs on the track due to repeated train loads. Many of the tracks are premised on maintenance of track deviation within an allowable range, and inspections, judgments, and repairs are repeated to maintain and improve the quality control level. There are two types of trajectory error: absolute value and relative value. The absolute value of the trajectory error is directly measured by an instrument. The relative value of the trajectory error is measured between the start point, midpoint, and end point using a string. In the present specification, unless otherwise specified, “trajectory error” means a relative value using strings. Of the trajectory error, the vertical deviation of the trajectory shape is called “high / low error”, and the horizontal error is called “street error”. In the measurement of the trajectory error, a distance measured by setting the distance axis along the trajectory is used as the distance in the longitudinal direction of the trajectory. As shown in FIG. 26, a chord having a constant length L [m] is stretched on the survey line distance axis, and the distance (shortest distance) between the rail and the chord at the midpoint of the chord is 1/2 of the chord length L. Measured continuously in the direction of the survey line, with only overlapping. This measurement method is called the Masaya method. The separation between the rail and the string at the middle point of the string is called “Shinya”, the separation in the vertical direction is called “High and Low Masaya”, and the separation in the left and right direction is called “Dori Masaya”. The measured positive arrow value (hereinafter, “measurement positive arrow”, using symbol m) is compared with a predetermined positive arrow value (hereinafter, “design positive arrow”, using symbol d) determined from the design alignment. A part where the difference between the design positive arrow d [mm] and the measurement positive arrow m [mm] exceeds the management target value is extracted, and a repair plan is drawn up.

直線では,設計正矢d[mm]の値は,弦長L[m]に関わらず,高低正矢,通り正矢とも基本的に0[mm]である。   In the straight line, the value of the design positive arrow d [mm] is basically 0 [mm] for both the high and low positive arrows and the street positive arrow regardless of the chord length L [m].

平面曲線や縦曲線においては,設計正矢d[mm]の値は,設計曲線半径(以下,R[m])と,使用する弦長L[m]から,近似式(数式1)により計算される。なお,縦曲線は,軌道における上下勾配の変更点前後に用いられる。   For a plane curve or a vertical curve, the value of the design arrow d [mm] is calculated from the design curve radius (hereinafter R [m]) and the chord length L [m] to be used by the approximate expression (Formula 1). Is done. The vertical curve is used before and after the change in the vertical gradient in the trajectory.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

特に鉄道で用いられる平面曲線には,直線(R=∞)と円曲線(R≧160[m]:一定値)までの間を徐々に曲線半径Rを変化させる,緩和曲線(Transition Curve)とよばれる線形が設定されている。緩和曲線は,当該曲線を走行する車両に発生する遠心力の急変を防ぐために設けられる。この緩和曲線の長さ(Transition Curve Length,以下,TCL[m])は,当該曲線を通過する列車速度V[km/h]と曲線での遠心力を軽減するために設定されている左右レールの傾斜量(以下,「カント」,記号Cを使用[mm])に関連づけられて決定される。   In particular, the plane curve used in railways includes a transition curve that gradually changes the curve radius R between a straight line (R = ∞) and a circular curve (R ≧ 160 [m]: constant value). The so-called linearity is set. The relaxation curve is provided in order to prevent a sudden change in centrifugal force generated in a vehicle traveling on the curve. The length of this relaxation curve (Transition Curve Length, hereinafter referred to as TCL [m]) is the train speed V [km / h] passing through the curve and the left and right rails set to reduce the centrifugal force on the curve. Is determined in relation to the inclination amount (hereinafter “cant”, using symbol C [mm]).

平面曲線内の各点iにおける通りの設計正矢値dは,緩和曲線部において徐々に変化し,円曲線内で一定値となり,図27に示すような台形形状を描く。これを「台形正矢図」と呼ぶ場合がある。この図は,当該曲線内を自動車で走行する場合の各地点におけるハンドル角度を表した図と等価となる。正矢図の変化や凹凸は,鉄道における乗り心地に大きな影響を与える重要な要素である。数学的に見れば,設計正矢値dは,設計線形の2階差分値,すなわち曲率の値に相当する。 The design positive arrow value d i at each point i in the plane curve gradually changes in the relaxation curve portion, becomes a constant value in the circular curve, and draws a trapezoidal shape as shown in FIG. This may be referred to as a “trapezoid Masaya diagram”. This figure is equivalent to a figure showing the steering wheel angle at each point when the vehicle runs in the curve. Changes and irregularities in the Masaya diagram are important factors that have a major impact on the riding comfort of railways. From a mathematical viewpoint, the design positive arrow value d i corresponds to a design linear second-order difference value, that is, a curvature value.

平面曲線の実際の形状が台形状の正矢図になることからも明らかなように,正矢法により出力される正矢値及び正矢波形は,実際の軌道の線形形状(以下,「実形状」)とは異なる。   As is clear from the fact that the actual shape of the planar curve is a trapezoidal arrow diagram, the arrow value and the arrow waveform output by the arrow method are the linear shape of the actual trajectory (hereinafter “real” Shape ”).

例えば,図28に示されるように,10m弦正矢法により得られる正矢波形(下側の波形)は,実形状(上側の波形)とは異なったものが出力される。特に,正矢波形で二重の丸印で示した箇所において,実形状では軌道が狂っていないにもかかわらず,正矢波形では狂いがあると判断される「擬似狂い」と呼ばれる出力が生じている。   For example, as shown in FIG. 28, the positive arrow waveform (lower waveform) obtained by the 10 m string positive arrow method is different from the actual shape (upper waveform). In particular, at the locations indicated by double circles in the positive arrow waveform, an output called “pseudo-error” is generated, which is judged to be incorrect in the positive arrow waveform, even though the trajectory is not incorrect in the actual shape. ing.

実形状を波長Λ[m]の正弦波の正弦波とした場合,この正弦波におけるLm弦正矢の検出倍率hΛは,三角関数の加法定理を用いて,次式のように導出される。 When the actual shape is a sine wave of a wavelength Λ [m], the detection magnification h Λ of the Lm chord Masaya in this sine wave is derived as follows using the addition theorem of trigonometric functions. .

Figure 0006307211
Figure 0006307211

図29は,数式2を図示したグラフである。この図に示されるように,10m弦正矢法により,実形状に含まれている様々な波長Λが,10m弦固有の検出倍率hΛで増幅又は減衰されて出力されるので,正矢波形が実形状と異なったものとなる。 FIG. 29 is a graph illustrating Formula 2. As shown in this figure, since the various wavelengths Λ included in the actual shape are amplified or attenuated by the detection magnification h Λ inherent to the 10 m string by the 10 m string singer method, Is different from the actual shape.

検出倍率hΛは,実形状が有する波長Λ[m]に対して,0〜2の間で変動する。Λ=10[m]波長成分の振幅は,10m弦正矢の場合,実際より2倍に増幅される。検出倍率hΛは,Λ>10[m]の場合,波長Λが長くなるほど低下し,Λ=30[m]で1/2となり,Λ=100[m]では1/20を下回り,その波長成分は殆ど検出されなくなる。また,0<Λ<10[m]の場合,検出が不能(hΛ=0)となる波長Λが,弦長Lの1/(2×k)倍(k=1,2,3…)に存在する。 Detection ratio h lambda, based on the wavelength lambda [m] having the actual shape varies between 0-2. The amplitude of Λ = 10 [m] wavelength component is amplified twice as much in the case of 10 m string Masaya. When Λ> 10 [m], the detection magnification h Λ decreases as the wavelength Λ increases, becomes 1/2 when Λ = 30 [m], falls below 1/20 when Λ = 100 [m], and the wavelength Components are hardly detected. When 0 <Λ <10 [m], the wavelength Λ at which detection is impossible (h Λ = 0) is 1 / (2 × k) times the chord length L (k = 1, 2, 3...) Exists.

しかし,波長Λ=5[m],2.5[m],1.25[m]の帯域の軌道狂いは,レールとマクラギで構成される軌道構造の剛性を考えれば,発生は極めて稀であり,軌道狂いとしての管理対象とはされていない。   However, trajectory deviations in the bands of wavelengths Λ = 5 [m], 2.5 [m] and 1.25 [m] are extremely rare considering the rigidity of the trajectory structure composed of rails and sleepers. Yes, it is not subject to management as a trajectory error.

このように,10m弦正矢法を用いて軌道実形状を測定すると,実形状に存在するΛ=10[m]〜20[m]の波長成分が実際よりも増幅され,それ以上の波長帯域では,実際よりも減衰された誇張が行われることになる。   In this way, when the actual shape of the orbit is measured using the 10 m string Masaya method, the wavelength component of Λ = 10 [m] to 20 [m] existing in the actual shape is amplified more than the actual wavelength band, and the wavelength band beyond that Then, an exaggeration attenuated more than the actual is performed.

この誇張は,在来線の速度域では,鉄道車両の振動特性と人間の感覚特性を合わせた補正と似ていることが,佐藤吉彦博士の研究によって明らかにされている(佐藤吉彦著「乗り心地の立場から見た軌道高低狂いの整備限度」鉄道技術研究報告第549号 1966年8月)。その研究によれば,10m弦正矢(高低)の検出特性と,60〜120km/hの速度での列車上下動揺の波長別応答倍率は,よく一致している。すなわち,10m弦正矢法は,当該速度域で走行する列車の揺れの原因となる軌道狂いを効果的に抽出できる。   This exaggeration is similar to the correction that combines the vibration characteristics of railway vehicles and human sensory characteristics in the speed range of conventional lines, and research by Dr. Yoshihiko Sato has revealed that "Limits of track height fluctuation from the standpoint of comfort", Railway Technical Research Report No. 549, August 1966). According to the study, the detection characteristics of 10m string Masaya (high and low) and the response magnification according to wavelength of the up-and-down motion of the train at a speed of 60 to 120 km / h are in good agreement. In other words, the 10 m string Masaya method can effectively extract a track error that causes a shake of a train traveling in the speed range.

高速領域(在来線120km/h超,新幹線250km/h超)では,弦長をL=20m,40mと長くした正矢法を用いることにより,列車の揺れの原因となる長い波長の軌道狂い(以下,「長波長軌道狂い」)を効果的に抽出できることが知られている(高井秀之,内田雅夫著「在来線160km/h化に対応した軌道管理手法」日本鉄道施設協会誌1991年10月 P20〜25)(高井秀之,須永陽一,竹下邦夫著「新幹線の高速化に対応した軌道管理手法」鉄道総研報告Vol.9, No−1, P13〜18 1995年)。なお,本願の明細書において「新幹線」とは,全国新幹線整備法第二条で定義されている新幹線鉄道を意味する。   In the high-speed area (conventional line over 120 km / h, Shinkansen over 250 km / h), the long-wave orbital deviation that causes the shaking of the train can be achieved by using the Masaya method with a long chord length of L = 20 m and 40 m. (Hereinafter referred to as “long-wavelength trajectory error”) is known to be able to be extracted effectively (Hideyuki Takai, Masao Uchida, “Track Management Method for Conventional Lines of 160 km / h”, Journal of Japan Railway Facilities Association, 1991 (October P20-25) (Hideyuki Takai, Yoichi Sunaga, Kunio Takeshita “Track Management Method for High-Speed Shinkansen” Railway Research Institute Vol. 9, No-1, P13-18 1995). In the description of the present application, the “Shinkansen” means a Shinkansen railway defined in Article 2 of the National Shinkansen Development Law.

弦長20m,40mの正矢値は,物理的な測定弦長を伸ばすことなく,弦長10mによる測定値から公知の「倍長弦公式」によって算出される。10m弦正矢法によるp=5[m]間隔の測定値をmとすれば,20m弦正矢値m20は,m20=mi−1+2m+mi+1と算出される。 The positive arrow values of the chord lengths of 20 m and 40 m are calculated by the known “double chord formula” from the measurement value of the chord length of 10 m without extending the physical measurement chord length. If the measured value of the interval of p = 5 [m] by the 10 m string positive arrow method is m i , the 20 m string positive arrow value m20 i is calculated as m20 i = m i−1 + 2m i + m i + 1 .

正矢法を用いた検査工程及び判定工程で抽出された箇所は,それに続く修繕工程において,実際に軌道を動かして,補修が行われる。以下,これを「保線作業」と記述する。保線作業では,正矢値を目標とする設計正矢値dとするために,「どこを・どれだけ・どの方向に動かすか」の情報(以下,「移動量」,記号gを使用[mm])を知ることが必要となる。 The points extracted in the inspection process and judgment process using the Masaya method are repaired by actually moving the track in the subsequent repair process. Hereinafter, this is described as “track maintenance work”. In track maintenance work, information on “where, how much, in which direction to move” (hereinafter referred to as “movement amount”, symbol g is used in order to set the design arrow value d i as the target arrow value. mm]).

移動量の決定方法の一つとして,交差法がある。交差法は,半弦長ずつ交差させた測定正矢データを,幾何学的図解法により,各地点の移動量に変換する計算法である。交差法による移動量は,実軌道で多くの施工実績がある。   One method of determining the amount of movement is the intersection method. The crossing method is a calculation method that converts the measured Masaya data crossed by half chord lengths into the amount of movement at each point using a geometric illustration method. The amount of movement by the crossing method has a lot of construction results on actual tracks.

交差法の幾何学的計算原理を図30を参照して説明する。   The geometric calculation principle of the intersection method will be described with reference to FIG.

点i−1,i,i+1での測定正矢を,それぞれmi−1,m,mi+1とする。 Point i-1, i, the measurements versine at i + 1, respectively m i-1, m i, and m i + 1.

点の移動に伴い変化する正矢を’付の記号で示す。   A positive arrow that changes as the point moves is indicated by a symbol with a '.

点iを+g動かした場合,点iの正矢mは,図30より,次式で算出される。 When the point i is moved by + g i , the positive arrow mi of the point i is calculated by the following equation from FIG.

m’=m+g m ′ i = m i + g i

点i−1,i+1での測定正矢mi−1,mi+1は,各弦の端部,点iが+g動く影響により,中点連結定理から,次の2式(数式3,数式4)のように正矢量が変化する。 Measurements versine m i-1, m i + 1 at point i-1, i + 1, the end of each string, the effect of point i is + g i moves from the midpoint connecting theorem, the following two equations (Equation 3, Equation The amount of positive arrows changes as in 4).

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

このとき,点iの両隣接,点i−1,点i+1は動かないとされる。   At this time, it is assumed that the points i-1 and i + 1 are not moved.

なお,この原理には,倍長弦公式と同様の角度近似が行われているが,交差法に用いる弦長L=10[m]と鉄道曲線に用いる平面曲線半径R≧160[m]で考えれば,近似の影響は,無視できる数値である。   In this principle, angle approximation similar to the double chord formula is performed, but the chord length L = 10 [m] used for the crossing method and the plane curve radius R ≧ 160 [m] used for the railway curve. If considered, the effect of the approximation is a negligible number.

次に,従来の移動量の計算法の一つとして,累積法について説明する。累積法は,各地点の測定正矢をm,設計正矢をdとし,地点iにおける正矢差を,f=(d−m)で定義すれば,第j番目(j≧2)の地点の移動量gは,1つ前の正矢測定地点(j−1)までの正矢差fを用いて以下の式により与えられることを利用した解法である。 Next, the accumulation method will be described as one of the conventional methods for calculating the movement amount. Cumulative method, the measurement versine of each point m i, the design versine and d i, the versine difference at the point i, when defined by f i = (d i -m i ), the j-th (j The moving amount g j of the point of ≧ 2) is a solution using the fact that it is given by the following equation using the positive arrow difference f i up to the previous positive arrow measurement point (j−1).

Figure 0006307211
Figure 0006307211

累積法は,正矢差fが測点iの増加と共に掛け合わされて累積されていくので,この名が付けられている。 The accumulation method is given this name because the positive arrow difference f i is multiplied and accumulated as the station i increases.

実際には,例えば,表計算ソフトを用い,計算表に既知の測定正矢m(i=1,2,…,n)を入力し,設計正矢d(i=1,2,…,n)を任意に与えることによって,移動量g(i=2,…,n+1)が対象区間で算出される。但し,最後の正矢測定箇所である測点nと,その時の弦の終端点となる点n+1においては,軌道の連続性の確保のため,両地点の移動量は0となる。 Actually, for example, using a spreadsheet, a known measurement arrow m i (i = 1, 2,..., N) is input to the calculation table, and a design arrow d i (i = 1, 2,...) Is input. , N) is arbitrarily given, so that the movement amount g i (i = 2,..., N + 1) is calculated in the target section. However, at the measurement point n which is the last measurement point of the positive arrow and the point n + 1 which is the end point of the chord at that time, the movement amount of both points is 0 in order to ensure the continuity of the trajectory.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

この式の成立には,設計正矢dの設定において,次の2式(数式7,数式8)を満たせばよいことが知られている。 In order to establish this formula, it is known that the following two formulas (Formula 7 and Formula 8) may be satisfied in setting the design arrow d i .

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

しかし,緩和曲線長などの線形条件や,各点での移動制限などを満足させた上で,上記の2式の条件を満たす設計正矢dを設定するには相当の熟練を必要とするので,累積法は,使い難い計算法である。 However, considerable skill is required to set the design arrow d i that satisfies the above two conditions after satisfying linear conditions such as the relaxation curve length and movement restrictions at each point. Therefore, the accumulation method is a difficult calculation method.

移動量の別の計算法に,平均法がある。平均法は,設計正矢dに幅を持たせ,前述した幾何学的計算原理を用いて,部分的かつ視覚的に解いていく方法である。平均法では,台形正矢図に現れる凹凸(隣接正矢差=曲率差)を滑らかにするように地点iを移動させる。この方法は,測定正矢の凹凸を平均的に揃えていくことから,「平均法」の名が付けられている。 Another method for calculating the amount of movement is the averaging method. Average method, to have a width in the design versine d i, with geometrical calculation principles described above, a partial and visual solved going process. In the averaging method, the point i is moved so as to smooth the unevenness (adjacent positive arrow difference = curvature difference) appearing in the trapezoidal positive arrow diagram. This method is named “Average Method” because the unevenness of the measurement arrow is averaged.

平均法の計算原理は,累積法と同様である。すなわち,点iの正矢値mは,その点iを+g動かした場合,m’=m+gとなり,前後の点i−1及び点i+1の正矢値m’i−1,m’i+1は,数式3及び数式4に従い変化する。このとき,点i−1,i+1は動かない。このような正矢変化の過程を視覚的に認識し,計算を進めるために,曲線整正計算機が開発されている(例えば,特許文献1参照)。 The calculation principle of the average method is the same as that of the cumulative method. That is, versine value m i of the point i, when moved the point i + g i, m 'i = m i + g i , and the point i-1 and the point i + 1 before and after versine values m' i-1 , M ′ i + 1 vary according to Equation 3 and Equation 4. At this time, the points i−1 and i + 1 do not move. In order to visually recognize such a change process of the arrow and proceed with the calculation, a curve correction computer has been developed (for example, see Patent Document 1).

この試行計算を繰り返し,緩和曲線長・形状(視覚的に確認できる),各点での移動制限,測点1及びnの連続条件(この2点は,物理的に動かせない構造である)を確認しながら移動量を決定する。   This trial calculation is repeated, and the relaxation curve length and shape (which can be visually confirmed), the movement limitation at each point, and the continuous conditions of measurement points 1 and n (the two points are structures that cannot be physically moved) Determine the amount of movement while checking.

平均法は,設計正矢値に一定の幅を持たせた演算を行うので,移動量の計算結果に個人差が発生する。一方で,平均法では,累積法で必須となる数式7,数式8の条件を全く意識する必要がないという利点がある。このため,保線現場で用いられている交差法は,専ら平均法である。   Since the average method performs an operation with a certain range for the design arrow value, individual differences occur in the calculation result of the movement amount. On the other hand, the average method has an advantage that it is not necessary to be aware of the conditions of Equations 7 and 8 that are essential in the accumulation method. For this reason, the intersection method used at track maintenance sites is exclusively an average method.

このように,交差法における累積法及び平均法は,それぞれ長所・短所がある。さらに,交差法には,共通の課題があり,計算される移動量に,正矢測定時に生じる不可避な測定誤差が,僅かであっても,演算の過程で幾重にも積み重なる重畳現象が生じ,理論的には使用が不適切とされている。その論拠を以下に述べる。   As described above, the cumulative method and the average method in the cross method have advantages and disadvantages, respectively. Furthermore, there is a common problem with the cross method, and even if the inevitable measurement error that occurs during the Masaya measurement is small, a superimposed phenomenon that accumulates several times in the process of calculation occurs. Theoretically it is considered inappropriate. The rationale is as follows.

交差法による第n測点の移動量gは,設計正矢dを累積法・平均法のいずれで決定しても,数式5によって,次式で与えられる。 The movement amount gn of the n- th measuring point by the intersection method is given by the following equation according to Equation 5, regardless of whether the design arrow d i is determined by the accumulation method or the average method.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここで,mに含まれる測定誤差をmとし,平均=0,標準偏差=σの白色ノイズであると仮定すれば,計算された移動量gに含まれる誤差影響成分genは,次式で与えられる。 Here, the measurement error included in m i and m e, mean = 0, assuming a white noise of standard deviation = sigma, errors influence component g en included in the calculated amount of movement g n is It is given by

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

分散の加法定理を用いれば,誤差影響成分genの分散Var[gen]は,次式で与えられる。 With the dispersion of the addition theorem, variance Var of the error influence component g en [g en] is given by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

影響は,測定誤差mの分散(=σ)に対し,測点数nの増加に伴い急激に増大する。このため,交差法によって計算される移動量gは,軌道整備の実用に供するものに理論的になり得ないといわれてきた。 Effect, with respect to the variance of the measurement error m e (= σ 2), rapidly increases with increasing measuring points n. Therefore, the movement amount g n which is calculated by the crossing method has been said to not be a theoretically that practical use of track maintenance.

加えて,幾何原理の前提となる「ある点iを移動させた場合,前後の点i−1,点i+1は動かない」についても,通常使用する10mの弦長と数十mm程度の移動量であれば,軌きょう剛性などから直感的な違和感こそないものの,理論的には何ら明確なものではない。   In addition, the chord length of 10 m and the moving amount of about several tens of mm that are normally used for “the point i−1 and the point i + 1 do not move when the point i is moved”, which is the premise of the geometrical principle. Then, although there is no intuitive discomfort due to gauge rigidity, etc., it is theoretically not clear at all.

交差法は,過去より多くの施工実績がある計算手法であるものの,その成果に対する理論的な分析は殆どなされておらず,統計学的に導き出される測定誤差の重畳問題より,その使用は不適切とされ,実務成果と理論評価に大きな技術的矛盾を有したまま今日に至っていた。   Although the crossing method is a calculation method with more construction results than in the past, there has been little theoretical analysis on its results, and its use is inappropriate due to the statistically derived measurement error superposition problem. As a result, it has reached a great deal of technical contradiction between practical results and theoretical evaluation.

交差法以外の移動量算定方法に復元法がある。復元法は,デジタル信号処理技術を応用し,交差法と同様に,軌道狂い検査で得られる正矢データを用いて軌道実形状を演算する手法であり,1987年に鉄道総合技術研究所の吉村彰芳博士により発表された(非特許文献1参照)。   There is a restoration method other than the intersection method. The restoration method applies digital signal processing technology and, like the intersection method, calculates the actual shape of the trajectory using Masaya data obtained by trajectory error inspection. In 1987, Yoshimura of the Railway Technical Research Institute Published by Dr. Akiyoshi (see Non-Patent Document 1).

復元法では,10m弦正矢データをフーリエ変換によって波長分解を行い,各波長に対応した10m弦の検出倍率の逆数を掛け合わせた後に再合成し,軌道の実形状を得る。   In the restoration method, 10 m string Masaya data is wavelength-decomposed by Fourier transform, multiplied by the inverse of the detection magnification of 10 m string corresponding to each wavelength, and then recombined to obtain the actual shape of the orbit.

復元法は,次のような特徴を有する。   The restoration method has the following characteristics.

波長分解された軌道狂いのうち,管理・修繕の対象とする波長帯域のみに絞った軌道の実形状計算が個人差なく一意に行える。   Of the wavelength-resolved trajectory error, the actual shape calculation of the trajectory focused only on the wavelength band to be managed and repaired can be performed uniquely without individual differences.

この際に生じる位相差の影響を回避するために開発された,10m弦正矢法の検出特性と選択波長帯域の逆特性を合成したFIR(Finite Impulse Response)フィルターにより,演算対象区間前後の軌道の連続性が確保される。   The trajectory before and after the section to be calculated by the FIR (Finite Impulse Response) filter, which combines the detection characteristics of the 10m string Masaya method and the inverse characteristics of the selected wavelength band, developed to avoid the effects of the phase difference that occurs at this time. Is ensured.

交差法での最大の課題である正矢測定誤差の重畳が殆ど生じない。   Superposition of Masaya measurement error, which is the biggest problem in the crossing method, hardly occurs.

FIRフィルターの一例を図31に示す。このFIRフィルターによる復元波長は,100[m]までである。図31において,横軸は,データ中心からの距離[m],縦軸は,増幅倍率である。   An example of the FIR filter is shown in FIG. The restoration wavelength by this FIR filter is up to 100 [m]. In FIG. 31, the horizontal axis represents the distance [m] from the data center, and the vertical axis represents the amplification magnification.

復元法では,FIRフィルターの特性から,0.25〜1[m]間隔でのデジタルデータ,および対象区間前後に復元する軌道狂いの最長波長に応じて,350〜500[m]程度の追加測定が必要となる。このような大量の測定データが必要であるので,復元法の使用には,軌道検測車データの使用が前提となる。軌道検測車データを用いた復元法は,専用システムを導入した鉄道事業者において,2000年頃より移動量算定手法として導入されている。   In the restoration method, due to the characteristics of the FIR filter, additional measurement of about 350 to 500 [m] is performed according to the digital data at intervals of 0.25 to 1 [m] and the longest wavelength of the orbital deviation restored before and after the target section. Is required. Since such a large amount of measurement data is required, the use of track inspection vehicle data is a prerequisite for the use of the reconstruction method. The restoration method using track inspection data has been introduced as a method for calculating the amount of travel since about 2000 by railway operators that have introduced a dedicated system.

このような復元法が実用化される以前から,交差法は,理論的には適用不適とされるものの,現場での経験・実績がある交差法曲線整正の改良が各方面でなされ,交差法で算出された移動量を保線作業に用いることで,長波長軌道狂いを効果的に抑制し,実効をあげている。   Even before the reconstruction method was put to practical use, the crossing method was theoretically unsuitable, but the improvement of the crossing method curve correction with experience and experience in the field was made in each direction. By using the travel calculated by the law for track maintenance work, long wavelength orbital deviation is effectively suppressed and effective.

例えば,交差法に基づき,設計正矢及び測定正矢から逆行列を用いて修正量を算出する修正量算出システムが知られている(特許文献2参照)。しかしながら,この修正量算出システムでは,従来からある逆行列算出手法(掃き出し法,Gauss-jordan法等)によって逆行列を算出する必要があり,測点数nの増加に伴い,逆行列の算出が著しく難しくなる。   For example, a correction amount calculation system that calculates a correction amount using an inverse matrix from a design front arrow and a measurement front arrow based on an intersection method is known (see Patent Document 2). However, in this correction amount calculation system, it is necessary to calculate the inverse matrix by a conventional inverse matrix calculation method (sweep method, Gauss-jordan method, etc.), and as the number of measurement points increases, the calculation of the inverse matrix becomes remarkable. It becomes difficult.

また,この修正量算出システムでは,誤差を低減するために,修正量を算出した後にフィルタによって所定波長以上の波長成分を除去する。このような誤差の低減は,実用上は有効であるが,交差法において理論上不可能と考えられてきた測定誤差の重畳影響回避について理論的に解明されずに行われていた。   In this correction amount calculation system, in order to reduce the error, after calculating the correction amount, the filter removes wavelength components of a predetermined wavelength or more. Although such error reduction is effective in practice, it has been carried out without theoretically elucidating how to avoid the effect of superimposing measurement errors, which has been considered theoretically impossible in the intersection method.

また,従来,交差法を鉄道における曲線整正以外に応用することは,全く検討されていなかった。   Conventionally, the application of the crossing method other than curve correction in railways has not been studied at all.

実開昭55−126306号公報Japanese Utility Model Publication No. 55-126306 特開2014−109088号公報JP 2014-109088 A

吉村彰芳著 「軌道狂い原波形の復元に関する理論的基礎の検討とその応用」鉄道技術研究所報告No1336 1987年Akiyoshi Yoshimura "Examination of theoretical basis for restoration of trajectory of original trajectory and its application" Report No. 1336, 1987

本発明は,上記問題を解決するものであり,交差法を応用して測定正矢等の測定データを簡単な計算によって処理することを可能にすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to make it possible to process measurement data such as measurement Masaya by a simple calculation by applying a crossing method.

本発明の測定データの定常波成分抽出システムは,測定データから定常波成分を抽出するシステムであって,測定データの入力を受ける入力部と,前記入力部から入力された測定データを処理する処理部と,前記処理部が抽出した定常波成分を出力する出力部とを備え,前記測定データは,所定の空間間隔又は時間間隔で測定したn個のデータであり,n次元のベクトルxで表され,前記処理部は,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)を算出する行列算出ステップと,前記固有空間行列Sとベクトルxとの積を算出して,前記測定データからi番目に定常波波長が長い定常波成分Sxを抽出する抽出ステップとを実行し,前記行列算出ステップにおいて,前記固有空間行列Sの(i,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出され,Si,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1)),前記i番目に定常波波長が長い前記定常波成分の定常波波長Λは,Λ=2p(n+1)/iであることを特徴とすることを特徴とする。本発明の測定データの定常波分解方法は,前記の測定データの定常波成分抽出システムを用いて前記n個の測定データをn個の定常波成分の和に分解する方法であって,前記測定データを表すベクトルxは,i番目に定常波波長が長い前記定常波成分S xのi=1からi=nまでの和であることを特徴とする。 A standing wave component extraction system for measurement data according to the present invention is a system for extracting standing wave components from measurement data, an input unit for receiving measurement data, and a processing unit for processing measurement data input from the input unit. , And an output unit that outputs a standing wave component extracted by the processing unit, and the measurement data is n data measured at a predetermined spatial interval or time interval, and is represented by an n-dimensional vector x, The processing unit calculates a product of a matrix calculation step for calculating an n-dimensional eigenspace matrix S i (i is an integer of 1 to n), the eigenspace matrix S i and the vector x, and the measurement data And the extraction step of extracting the standing wave component S i x having the i-th long standing wave wavelength from the first to second, and in the matrix calculation step, the (i, k) component S i, (j, k) of the eigenspace matrix S i is executed. Is calculated by the following equation: S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1)), where the i-th standing wave wavelength is The standing wave wavelength Λ i of the long standing wave component is Λ i = 2p (n + 1) / i. The measurement data standing wave decomposition method of the present invention is a method of decomposing the n pieces of measurement data into a sum of n pieces of standing wave components using the measurement data standing wave component extraction system, and represents the measurement data. The vector x is a sum of the standing wave component S i x having the i- th longest standing wave wavelength from i = 1 to i = n.

本発明の移動量算出システムは,鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量を算出するシステムであって,設計正矢及び測定正矢の入力を受ける入力部と,前記入力部から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する処理部と,前記処理部が算出した移動量を出力する出力部とを備え,前記設計正矢は,前記複数測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表され,前記測定正矢は,前記複数測点で測定される正矢値であり,n次元のベクトルmで表され,前記移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表され,前記処理部は,n次元の交差法行列T−1を算出する交差法行列算出ステップと,g=T−1(d−m)によって移動量を算出する移動量算出ステップとを実行し,前記交差法行列算出ステップにおいて,前記交差法行列T−1の(i,j)成分T−1(i,j)は,1≦i≦j≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×i(n−j+1)で算出され,1≦j<i≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×j(n−i+1)で算出されることを特徴とする。 The movement amount calculation system of the present invention is a system for calculating a movement amount from a design arrow and a measurement arrow at a plurality of measurement points at a predetermined interval on a railway track, and receives an input of the design arrow and the measurement arrow. It includes an input unit, a processing unit for processing the design versine and measured versine inputted from the input unit, and an output unit for outputting the moving amount of the processing unit is calculated, the design versine, the plurality A positive arrow value determined at a station, represented by an n-dimensional vector d, and the measured positive arrow is a positive arrow value measured at the plurality of stations, represented by an n-dimensional vector m, The movement amount is a correction value for correcting the measurement positive arrow to a design positive arrow, and is represented by an n-dimensional vector g, and the processing unit calculates an n-dimensional intersection method matrix T −1. calculate the amount of movement and law matrix calculating step, the g = T -1 (d-m ) Perform a moving amount calculating step of, at the crossing method matrix calculating step, the crossing method matrix T -1 (i, j) component T -1 (i, j) is the 1 ≦ i ≦ j ≦ n Then, T −1 (i, j) = 2 / (n + 1) × i (n−j + 1) is calculated. When 1 ≦ j <i ≦ n, T −1 (i, j) = 2 / (n + 1) ) × j (n−i + 1).

本発明の移動量の定常波成分抽出システムは,鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量の定常波成分を抽出するシステムであって,設計正矢及び測定正矢の入力を受ける入力部と,前記入力部から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する処理部と,前記処理部が抽出した移動量の定常波成分を出力する出力部とを備え,前記設計正矢は,前記複数測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表され,前記測定正矢は,前記複数測点で測定される正矢値を成分とするn次元のベクトルmで表され,前記移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表され,前記処理部は,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)とその固有値λを算出する行列及び固有値算出ステップと,前記固有空間行列Sとその固有値λと正矢差(d−m)との積λ(d−m)を算出して,i番目に定常波波長が長い定常波成分λmを抽出する抽出ステップとを実行し,前記行列及び固有値算出ステップにおいて,前記固有空間行列Sの(j,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出され,Si,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1)),前記固有値λは,次式で算出され,λ=1/(1−cos(iπ/(n+1))),前記i番目に定常波波長が長い前記定常波成分の定常波波長Λは,Λ=2p(n+1)/iであることを特徴とする。本発明の移動量の定常波分解方法は,前記の移動量の定常波成分抽出システムを用いて前記n個の移動量をn個の定常波成分の和に分解する方法であって,前記移動量は,i番目に定常波波長が長い前記定常波成分λ (d−m)のi=1からi=nまでの和であることを特徴とする。本発明の移動量の誤差低減方法は,前記の移動量の定常波分解方法を用いて前記移動量に含まれる誤差を低減する方法であって,定常波成分の和に分解された前記移動量から,1番目からr番目までに定常波波長が長い前記定常波成分(1≦r<n)を除去することを特徴とする。この移動量の誤差低減方法において,前記rは,1乃至5の整数から選択されることが好ましい。
The moving amount standing wave component extraction system of the present invention is a system for extracting a moving amount standing wave component from a design arrow and a measurement arrow at a plurality of measurement points at a predetermined interval on a railway track. An input unit that receives an input of a positive arrow, a processing unit that processes a design positive arrow and a measurement positive arrow that are input from the input unit, and an output unit that outputs a stationary wave component of a movement amount extracted by the processing unit the design versine, the a versine value defined in multiple stations is represented by n-dimensional vector d, the measuring versine includes a component versine value measured by the plurality measurement points The movement amount is a correction value for correcting the measurement positive arrow into a design positive arrow, and is expressed by an n-dimensional vector g. (the i 1 to n an integer) eigenspace matrix S i and its solid Calculates a matrix and eigenvalues calculating step calculates a value lambda i, the eigenspace matrix S i and its eigenvalues lambda i and versine difference (d-m) the product of the λ i S i (d-m ), an extraction step of extracting a standing wave component λ i S i m having the i-th long standing wave wavelength is performed, and in the matrix and eigenvalue calculation step, the (j, k) component S i, (j of the eigenspace matrix S i is performed. , K) is calculated by the following equation: S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1)), the eigenvalue λ i Is calculated by the following equation: λ i = 1 / (1-cos (iπ / (n + 1))), and the standing wave wavelength Λ i of the standing wave component having the i-th long standing wave wavelength is Λ i = 2p (n + 1) ) / I. The moving amount standing wave decomposition method of the present invention is a method for decomposing the n moving amounts into a sum of n standing wave components using the moving amount standing wave component extraction system, wherein the moving amount is: It is the sum of the standing wave component λ i S i (dm) having the i- th longest standing wave wavelength from i = 1 to i = n. The movement amount error reduction method of the present invention is a method for reducing an error included in the movement amount by using the movement amount standing wave decomposition method, and from the movement amount decomposed into a sum of standing wave components, The standing wave component (1 ≦ r <n) having a long standing wave wavelength from the first to the r th is removed. In this movement amount error reduction method, the r is preferably selected from integers of 1 to 5.

本発明の方法及びシステムによれば,行列を用いて測定正矢等の測定データを簡単な計算によって処理し,定常波成分の抽出や移動量の算出等をすることができる。   According to the method and system of the present invention, measurement data such as measurement arrows can be processed by simple calculation using a matrix, and standing wave component extraction, movement amount calculation, and the like can be performed.

用語・変数の定義を説明する図。The figure explaining the definition of a term and a variable. (a)は曲線内での部分直交座標を説明する図,(b)は(a)の部分拡大図。(A) is a figure explaining the partial orthogonal coordinates in a curve, (b) is the elements on larger scale of (a). (a)は曲線内での両端部における部分直交座標を説明する図,(b)は(a)の部分拡大図。(A) is a figure explaining the partial orthogonal coordinate in the both ends in a curve, (b) is the elements on larger scale of (a). (a)(b)は座標変換問題としての交差法の原理を説明する図。(A) (b) is a figure explaining the principle of the intersection method as a coordinate transformation problem. (a)は次元数が偶数の交差法行列,(b)は次元数が奇数の交差法行列。(A) is an intersection method matrix having an even number of dimensions, and (b) is an intersection method matrix having an odd number of dimensions. (a)は正矢測定を説明する図,(b)は定常波固有ベクトルを説明する図。(A) is a figure explaining positive arrow measurement, (b) is a figure explaining a standing wave eigenvector. 軌道狂い成分相当に対する演算精度を比較した図。The figure which compared the calculation precision with respect to an orbit deviation component equivalent. 曲線基本成分相当に対する演算精度を比較した図。The figure which compared the calculation precision with respect to a curve basic component equivalency. 曲線半径500mの曲線における10m弦通り狂いに対する演算精度を比較した図。The figure which compared the calculation precision with respect to the 10-m chord deviation in the curve of curve radius 500m. (a)は行列スペクトル分解の例を示す図,(b)は同一データの離散フーリエ変換の例を示す図。(A) is a figure which shows the example of matrix spectrum decomposition | disassembly, (b) is a figure which shows the example of the discrete Fourier transform of the same data. バンドパスフィルターの帯域が緩和曲線長よりも長い場合の曲線における線形分離を例示する図。The figure which illustrates the linear separation in a curve in case the zone | band of a band pass filter is longer than a relaxation curve length. バンドパスフィルターの帯域が緩和曲線長よりも短い場合の曲線における線形分離を例示する図。。The figure which illustrates the linear separation in a curve when the zone | band of a band pass filter is shorter than the relaxation curve length. . 行列スペクトル分解を用いた場合の曲線における線形分離を例示する図。The figure which illustrates linear separation in a curve at the time of using matrix spectrum decomposition. (a)は直流の入力値及びそれを行列スペクトル分解を用いて分解及び再合成した値を例示する図,(b)はその直流を分解した定常波を例示する図。(A) is a diagram illustrating a DC input value and a value obtained by decomposing and recombining the input value using matrix spectral decomposition, and (b) is a diagram illustrating a standing wave obtained by decomposing the DC. マルチプルタイタンパ(MTT)の弦配置を示す側面図。The side view which shows the string arrangement | positioning of a multiple tie tamper (MTT). MTT矢変換行列。MTT arrow transformation matrix. 次元数nに対する条件数κの変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the condition number (kappa) with respect to the dimension number n. 誤差波g最大値の統計的予測を示すグラフ。Graph showing the statistical prediction error wave g e maximum value. (a)は白色ノイズスペクトルを有する入力測定誤差を示す図,(b)はその誤差波の各定常波成分を示す図。(A) is a figure which shows the input measurement error which has a white noise spectrum, (b) is a figure which shows each standing wave component of the error wave. (a)は白色ノイズスペクトルを有する別の入力測定誤差を示す図,(b)はその誤差波の各定常波成分を示す図。(A) is a figure which shows another input measurement error which has a white noise spectrum, (b) is a figure which shows each standing wave component of the error wave. ランク除去による誤差影響の残留率を示すグラフ。The graph which shows the residual rate of the error influence by rank removal. 誤差波最大値の増加と残留率の減少を示すグラフ。A graph showing an increase in the maximum error wave and a decrease in the residual rate. 交差法演算値の使用判定における要検討の例であって,(a)は正矢量,(b)は移動量を示す図。It is an example of the necessity examination in use judgment of a crossing method operation value, (a) is the amount of positive arrows, (b) is a figure showing the amount of movement. 交差法演算値の使用判定における使用可の例であって,(a)は正矢量,(b)は移動量を示す図。It is an example which can be used in the use determination of a cross method calculation value, (a) is a positive arrow amount, (b) is a figure which shows a movement amount. 本発明の一実施形態に係る測定データの定常波成分抽出システムのブロック構成図。The block block diagram of the standing wave component extraction system of the measurement data which concerns on one Embodiment of this invention. 10m弦正矢法による軌道狂いの測定を示す図。The figure which shows the measurement of a trajectory error by 10 m string Masaya method. 平面曲線の実形状と正矢の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the real shape of a plane curve, and Masaya. 軌道実形状と正矢図における擬似狂いを例示する図。The figure which illustrates the false deviation in a track | orbit real shape and a Masaya figure. 10m弦正矢法における検出倍率の特性図。The characteristic view of the detection magnification in the 10 m string Masaya method. 交差法の幾何学的計算原理を示す図。The figure which shows the geometrical calculation principle of an intersection method. FIRフィルタ(復元波長100mまで)の一例を示す図。The figure which shows an example of a FIR filter (until restoration wavelength 100m).

本願発明の発明者は,交差法の理論的再定義を行い,本願発明に至った。本願発明の構成を説明する前に,その交差法の理論的再定義について説明する。   The inventor of the present invention has made a theoretical redefinition of the crossing method to arrive at the present invention. Before describing the configuration of the present invention, the theoretical redefinition of the intersection method will be described.

(用語・変数の定義等)
理論的再定義に先立ち,図1を参照し,既出のものも含め,用語の定義を行う。記号は,文脈に即してスカラ,ベクトル,行列のいずれかを示す。
(Definition of terms and variables, etc.)
Prior to the theoretical redefinition, refer to Figure 1 to define terms, including those already mentioned. The symbol indicates a scalar, vector, or matrix depending on the context.

「軌道」は,線路構造物のうちレールの部分を示す。   “Track” indicates the rail portion of the track structure.

「点」は,軌道上の一場所を示す用語として使用する。   "Point" is used as a term indicating a place on the orbit.

「弦」は,軌道上の異なる2点(レール頭頂面同士,又はレール頭頂面から14mm下がった位置同士)を始端・終端とする弦を示す。これは,その2点間の最短距離を意味する。   The “string” indicates a string having two different points on the track (the rail tops or the positions 14 mm below the rail top) at the start and end. This means the shortest distance between the two points.

「矢」は,弦の任意の場所における垂線と軌道上の交点までの距離を示す。任意の場所を弦の中点とする場合を特に「正矢」と呼ぶ。   “Arrow” indicates the distance from the perpendicular to the intersection on the orbit at an arbitrary location on the string. The case where the arbitrary point is the middle point of the string is particularly called “Saya”.

「測点」は,正矢測定をおこなう軌道上の点を示す用語として使用する。   “Measurement point” is used as a term indicating a point on a trajectory where Masaya measurement is performed.

n:正矢測定点の総数を示す。測点数ともいう。行列,ベクトルの次元数に相当する。   n: Shows the total number of Masaya measurement points. Also called the number of stations. Corresponds to the number of dimensions of a matrix or vector.

i,j,k:原則として測点番号を示す記号で使用する。特に断りなければ,1≦i,j,k≦n。   i, j, k: As a general rule, symbols used to indicate station numbers are used. Unless otherwise specified, 1 ≦ i, j, k ≦ n.

L:弦長[m]。特に断りなければ,L=10[m]。   L: String length [m]. L = 10 [m] unless otherwise specified.

p:測定間隔[m]。正矢法では,p=1/2×L[m]。   p: Measurement interval [m]. In the Masaya method, p = 1/2 × L [m].

測定正矢m:測点iで観測された正矢値を表わす。n次元ベクトル(n次元の列ベクトル)としてmと記す。 Measurement positive arrow m i : The positive arrow value observed at the measurement point i. Indicated as m as an n-dimensional vector (n-dimensional column vector).

設計正矢d:測点iにおける設計線形等より定まる正矢値を表わす。n次元ベクトルとしてdと記す。 Design positive arrow d i : A positive arrow value determined from the design alignment or the like at the measurement point i. Denote d as an n-dimensional vector.

移動量g:測点iにおいて,測定正矢mを設計正矢dに修正するのに必要となる修正値を表わす。n次元ベクトルとしてgと記す。 Movement amount g i: in stations i, representing a correction value needed to correct the measured versine m i design versine d i. Indicated as g as an n-dimensional vector.

実形状y:弦に垂直かつ測点iを通るy(i)軸と,弦に平行な任意のx(i)軸(必ずしも測点iを通る必要はない)を一つ定義する。この直交座標内における点iのy(i)軸座標値を表わす。n次元ベクトルとしてyと記す。 Actual shape y i : Defines one y (i) axis perpendicular to the string and passing through the measurement point i, and one arbitrary x (i) axis parallel to the string (not necessarily passing through the measurement point i). The y (i) axis coordinate value of the point i in this orthogonal coordinate is represented. y is expressed as an n-dimensional vector.

Λ:波長[m]を示す。   Λ: indicates wavelength [m].

λ:行列の固有値を示す。   λ: Indicates the eigenvalue of the matrix.

その他の記号,数列,ベクトル,行列は,都度定義する。   Other symbols, sequences, vectors, and matrices are defined each time.

(鉄道曲線における座標定義と漸化式)
鉄道で用いる様々の曲線形状を関数として扱う場合,その関数を一つの直交座標系で表すのが煩雑となるので,曲線に沿って距離軸を設定し,点iにおける一次もしくは二次の微係数(または差分)を同点でのx(i)軸,同垂線をy(i)軸とする部分直交座標で表わされる。正矢法は,実形状の二階差分量であるので,測点iを通る正矢測定弦と平行な座標軸をx(i)軸として用いることができる。
(Coordinate definition and recurrence formula in railway curve)
When handling various curve shapes used in railways as a function, it is complicated to express the function in one orthogonal coordinate system. Therefore, a distance axis is set along the curve, and the first or second derivative at the point i is set. (Or difference) is represented by partial orthogonal coordinates with the x (i) axis at the same point and the perpendicular to the y (i) axis. Since the positive arrow method is a second-order difference amount of a real shape, a coordinate axis parallel to the positive arrow measurement string passing through the measurement point i can be used as the x (i) axis.

図2(a)(b)において,第i番目の部分直交座標内での実形状各測点のy(i)軸座標をyi−1,y,yi+1とすれば,次式(数式13)より,mと未知の実形状yの関係を表す漸化式(数式14)が成立する。 2 (a) and 2 (b), if the y (i) axis coordinate of each actual shape measurement point in the i-th partial orthogonal coordinate is y i−1 , y i , y i + 1 , from equation 13), a recurrence formula representing the relation between m i and the unknown actual shape y i (equation 14) is satisfied.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

また,図3(a)(b)に示されるように,曲線整正を行う対象区間の両端部,測点1および測点nにおける部分直交座標では,両外方の軌道線形と接続方向を変えずにスムーズな連続を確保する必要がある。この場合,両測点における一次差分を,部分直交座標のx(1)軸,x(n)軸としてとして考えることが出来るため,次の数式15より,数式16と数式17が成立する。   In addition, as shown in FIGS. 3A and 3B, both the outer orbital line shape and the connection direction are expressed by the two orthogonal coordinates at the two ends of the target section to be corrected, at the measurement points 1 and n. It is necessary to ensure smooth continuity without changing. In this case, since the primary difference at both measurement points can be considered as the x (1) axis and the x (n) axis of the partial orthogonal coordinates, the following Expression 15 and Expression 17 are established.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式14,数式16,数式17を用いることにより,全ての測点における正矢測定値(既知)と実形状(未知)の関係を定義することができる。   By using Equations 14, 16, and 17, it is possible to define the relationship between the positive arrow measurement value (known) and the actual shape (unknown) at all measurement points.

(正矢変換行列T)
次に,ベクトル一次変換としての交差法定義について説明する。数式14,数式16,数式17を用いて,行列Tを次のように定義する。以降,行列Tを「正矢変換行列」と呼ぶ。
(Masaya transformation matrix T)
Next, the intersection method definition as a vector linear transformation will be described. The matrix T is defined as follows using Equations 14, 16, and 17. Hereinafter, the matrix T is referred to as “Masaya transformation matrix”.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

正矢変換行列Tは,正方行列であり,その対角成分は1,対角成分に隣接する成分は1/2,それ以外の成分は0である。   The square arrow transformation matrix T is a square matrix, the diagonal component is 1, the component adjacent to the diagonal component is 1/2, and the other components are 0.

正矢変換行列Tを用いれば,既知である測定正矢ベクトルmと未知の実形状をあらわすベクトルyとの関係は,一次変換として数式19のように書ける。   If the positive arrow transformation matrix T is used, the relationship between the known measured positive arrow vector m and the vector y representing the unknown actual shape can be written as Equation 19 as a linear transformation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

設計正矢ベクトルdが与えられたとき,設計正矢ベクトルdと未知の実形状をあらわすベクトルyとの関係を説明する。ここで,“ある部分直交座標系x(i)−y(i)において設計正矢dを観測する”とは,幾何交差法の原理である “点iが動く”として考えるのではなく,図4(a)(b)に示されるように,「弦と平行で弦からmの距離にあるx(i)軸を(図4(a)),弦と平行で弦からdの距離にあるx(i)軸に平行移動させた部分直交座標系x(i)−y(i)から未知の形状を観測すればどのように見えるか(図4(b))」という座標変換問題に発想転換する。これにより,測定弦長と移動量の大小関係,あるいは軌きょう剛性などより“隣接点が動く,動かない”といった感覚的議論から脱し,ベクトルdとベクトルyとの関係を,弦長L[m]に関わらず正矢法全体に一般化することができる。 Given the design positive arrow vector d , the relationship between the design positive arrow vector d and the vector yd representing the unknown actual shape will be described. Here, the "observation design versine d i in certain portions orthogonal coordinate system x (i) -y (i) ", instead of thinking as the principle of geometric cross method "point i moves" as shown in FIG. 4 (a) (b), "the x (i) axis with the strings parallel to the chord at a distance of m i (FIG. 4 (a)), the parallel strings and strings d i "What does it look like when an unknown shape is observed from the partial orthogonal coordinate system xd (i) -y (i) translated to the xd (i) axis at a distance" (Fig. 4 (b))? The idea changes to a coordinate transformation problem. Thus, the magnitude relationship of the measured chord length and the moving amount, or trajectories today rigidity such as from "adjacent points moves, does not move" emerged from sensory discussion such, the relationship between the vector d and the vector y d, chord length L [ m] can be generalized to the entire Masaya method.

この場合も,ベクトルdとベクトルyの相互の関係は,数式19と同様に,次の数式20で与えられる。 Again, the mutual relationship between the vector d and the vector y d, like the equation 19 given by the following equation 20.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここで,ベクトルyとは,yがx(i)−y(i)座標系から見た実形状のy(i)座標の集合を意味する。ベクトルyとは,yがx(i)−y(i)座標系から見た実形状のy(i)座標の集合を意味する。 Here, the vector y means a set of y (i) coordinates of the actual shape as seen from the x (i) -y (i) coordinate system. The vector y d, y d means a set of x d (i) -y (i ) of the actual shape viewed from the coordinate system y (i) coordinate.

数式20と数式19から数式21が導かれる。   Equation 21 is derived from Equation 20 and Equation 19.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここで新たなベクトルgを,数式22で定義すれば,gは,設計正矢dと測定正矢 mに基づいて行われる座標変換,各部分直交座標内で観測される未知の実形状間のy(i)軸方向の差になり,これが求めるべき移動量ベクトルである。

Figure 0006307211
Here, if a new vector g is defined by Equation 22, g is the coordinate transformation performed based on the design positive arrow d and the measurement positive arrow m, and between the unknown real shapes observed in each partial orthogonal coordinate. This is the difference in the y (i) axial direction, and this is the movement amount vector to be obtained.
Figure 0006307211

(交差法行列T−1
正矢変換行列Tは,正方行列であり,その行列式が0ではないので(det(T)≠0),逆行列T−1が存在する。逆行列T−1の例を図5(a)(b)に示す。図5(a)に示す逆行列T−1は,偶数行列であり,次元数nが偶数である(例として,n=6)。図5(b)に示す逆行列T−1は,奇数行列であり,次元数nが奇数である(例として,n=7)。本願発明の発明者は,n次元の逆行列T−1が以下に示す3つの特徴を有することを発見した。これらの特徴は,今まで知られていなかった(例えば,特許文献2参照)。
(Intersection matrix T -1 )
Since the square arrow transformation matrix T is a square matrix and its determinant is not 0 (det (T) ≠ 0), an inverse matrix T −1 exists. An example of the inverse matrix T −1 is shown in FIGS. The inverse matrix T −1 shown in FIG. 5A is an even matrix, and the dimension number n is an even number (for example, n = 6). The inverse matrix T −1 shown in FIG. 5B is an odd matrix, and the dimension number n is an odd number (for example, n = 7). The inventor of the present invention has found that the n-dimensional inverse matrix T −1 has the following three characteristics. These features have not been known so far (see, for example, Patent Document 2).

第1の特徴として,逆行列T−1は,2軸の対称軸をもつ非負の実対称行列となる。 As a first feature, the inverse matrix T −1 is a non-negative real symmetric matrix having two symmetric axes.

第2の特徴として,全ての成分は,(n+1)/2倍すれば自然数となる。   As a second feature, all components become natural numbers when multiplied by (n + 1) / 2.

第3の特徴として,次元数nのみで全成分が簡易に計算できる。   As a third feature, all components can be easily calculated with only the dimension number n.

即ち,逆行列T−1は,逆行列算出手法(掃き出し法,Gauss-jordan法等)によらずにの成分を確定することができる。図5(a)(b)においてハッチングを付した成分を算出すると,他の成分は逆行列T−1の対称性(上記の第2の特徴)により確定する。逆行列T−1の成分を式で示せば次式のようになる。この数式23で示す逆行列成分の規則性の証明は,後述する。 That is, the inverse matrix T −1 can determine the components without using the inverse matrix calculation method (sweep method, Gauss-jordan method, etc.). When the hatched components in FIGS. 5A and 5B are calculated, the other components are determined by the symmetry of the inverse matrix T −1 (the second feature described above). If the component of the inverse matrix T −1 is expressed by an equation, the following equation is obtained. The proof of the regularity of the inverse matrix component expressed by Equation 23 will be described later.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

以降,逆行列T−1を「交差法行列」と呼ぶ。交差法行列T−1を用いれば,移動量ベクトルgは,次式で求めることができる。 Hereinafter, the inverse matrix T −1 is referred to as “intersection matrix”. If the intersection matrix T- 1 is used, the movement amount vector g can be obtained by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式24により,交差法は,既知の測定正矢ベクトルm及び設計正矢ベクトルdと未知の移動量ベクトルgとの間の一次変換として再定義される。また,数式18及び数式23より,正矢変換行列T,及び交差法行列T−1は,ともに二軸実対称行列であり,対称行列が持つ様々な数学的利点が活用できる。 According to Equation 24, the crossing method is redefined as a linear transformation between the known measurement arrow vector m and the design arrow vector d and the unknown movement vector g. Further, from Equation 18 and Equation 23, the positive arrow transformation matrix T and the crossing method matrix T −1 are both biaxial real symmetric matrices, and various mathematical advantages of the symmetric matrix can be utilized.

(固有値問題としての交差法本質の解析)
次式のように,行列Aの一次変換すなわち座標変換作用に対し,方向を変えずに長さのみが変化するベクトルx及びそのスカラ倍率λを,それぞれ行列Aの固有ベクトル,固有値といい,行列Aの次元数n個だけ存在することが知られている。
(Analysis of the nature of the intersection method as an eigenvalue problem)
As shown in the following equation, a vector x whose length is changed without changing its direction and a scalar magnification λ thereof are called an eigenvector and an eigenvalue of the matrix A, respectively, for the linear transformation of the matrix A, that is, the coordinate transformation action. It is known that there are n dimensions.

Ax=λx   Ax = λx

交差法行列T−1による一次変換である数式24の結果を実務と照らし合わせて考えれば,測定される正矢も,計算により求められる移動量も,常に測定をおこなう弦(=部分直交座標x(i)軸)に対して直交方向である。これは行列T−1の作用により向きを変えていない固有状態にあるといえる(180度方向が変わるものはマイナス・スカラ倍されたと解釈する)。したがって,交差法の作用を行列T−1の固有値問題として捉え,固有ベクトル・固有値を求め,これを考察することで交差法の本質を解析することができる。なお正矢変換行列T及び交差法行列T−1は,実対称行列であるため,固有値・固有ベクトルは,全て実数で求めることが出来る。 Considering the result of Equation 24, which is the first-order transformation by the intersecting matrix T− 1 , in practice, both the measured arrow and the amount of movement obtained by calculation are always measured strings (= partial orthogonal coordinates x (I) A direction orthogonal to the axis). It can be said that this is an eigenstate whose direction is not changed by the action of the matrix T −1 (the one whose direction is changed by 180 degrees is interpreted as a minus scalar multiplication). Therefore, it is possible to analyze the essence of the crossing method by considering the operation of the crossing method as an eigenvalue problem of the matrix T- 1 , obtaining eigenvectors / eigenvalues, and considering them. Since the Masaya transformation matrix T and the intersection method matrix T −1 are real symmetric matrices, all eigenvalues and eigenvectors can be obtained as real numbers.

固有値・固有ベクトルの導出について説明する。行列Tのi番目の固有値をλTi,固有ベクトルをxTiとし,逆行列T−1のi番目の固有値をλ,固有ベクトルをxとすると,次式の関係がある。したがって,行列Tと逆行列T−1の一方の固有値・固有ベクトルを導出すれば,他方の固有値・固有ベクトルが簡単に導出される。逆行列T−1固有値・固有ベクトルの導出では,成分に0が多い疎行列であるTの固有方程式を解く方が効率的である。 Derivation of eigenvalues and eigenvectors will be described. When the i-th eigenvalue of the matrix T is λ Ti , the eigenvector is x Ti , the i-th eigenvalue of the inverse matrix T −1 is λ i , and the eigenvector is x i , the following relationship is established. Therefore, if one eigenvalue / eigenvector of the matrix T and the inverse matrix T- 1 is derived, the other eigenvalue / eigenvector is easily derived. In the derivation of the inverse matrix T −1 eigenvalue / eigenvector, it is more efficient to solve the eigen equation of T, which is a sparse matrix with many components.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

固有方程式は,以下のように導出される。ここに,Eは,単位行列を示す。   The eigen equation is derived as follows. Here, E indicates a unit matrix.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式26においてベクトルxが0ベクトル以外の解を持つためには(T−λE)に逆行列が存在してはならず,固有方程式は以下の式となる。 In order for the vector x in Equation 26 to have a solution other than the 0 vector, there must be no inverse matrix in (T−λ n E), and the eigen equation is as follows:

Figure 0006307211
Figure 0006307211

この固有方程式を解くことにより,固有値・固有ベクトルが導出される。   By solving this eigen equation, eigenvalues and eigenvectors are derived.

交差法行列T−1の固有値λは,次式のように導出される。 The eigenvalue λ i of the intersection method matrix T −1 is derived as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

正矢変換行列Tの固有値λTiは,次式のように導出される。 The eigenvalue λ Ti of the positive arrow transformation matrix T is derived as follows:

Figure 0006307211
Figure 0006307211

正規固有ベクトルuの成分uijは,次式のように導出される。 The component u ij of the normal eigenvector u i is derived as follows:

Figure 0006307211
Figure 0006307211

固有値及び固有ベクトルの成分は,いずれも次元数nのみを変数とした三角関数を有し,正確に求めることが出来る(数式28〜数式30)。   Each of the eigenvalue and eigenvector components has a trigonometric function with only the dimension number n as a variable, and can be accurately obtained (Equation 28 to Equation 30).

特に,正規化された第i番目の固有ベクトルuの成分(数式30)は,弦長n+1の両端固定弦の第i固有振動モード(以下,「第i定常波」)の式と一致する。 In particular, the normalized component of the i-th eigenvector u i (Equation 30) matches the equation of the i-th natural vibration mode (hereinafter “i-th standing wave”) of the both-end fixed string of the chord length n + 1.

固有空間行列とスペクトル分解の導出について説明する。   Derivation of eigenspace matrix and spectral decomposition will be described.

正規固有ベクトルuと同転置ベクトルを用いれば,S=u より,数式31の固有空間行列Sが導出される。 If the normal eigenvector u i and the transposed vector t u i are used, the eigenspace matrix S i of Expression 31 is derived from S i = u i t u i .

Figure 0006307211
Figure 0006307211

は射影子行列と呼ばれる特殊な行列であり,この行列による一次変換は,任意ベクトルのu成分(この場合は第i定常波成分)を抽出するという特性を持つ。 S i is a special matrix called projection element matrix, linear transformation by the matrix, u i component (in this case, the i standing wave component) Any vector having the property of extracting.

以上の固有値λ,λTiと固有空間行列Sを用いることで,T−1およびTは,固有値と固有空間行列Sの線形式,数式32,数式33として表すことができる。この線形式を以下,「行列スペクトル分解」と表記する。 By using the above eigenvalues λ i , λ Ti and eigenspace matrix S i , T −1 and T can be expressed as the linear form of the eigenvalue and eigenspace matrix S i , Equation 32, Equation 33. This linear format is hereinafter referred to as “matrix spectral decomposition”.

交差法行列T−1の行列スペクトル分解は,次式のように表される。 The matrix spectral decomposition of the intersection method matrix T −1 is expressed by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

正矢変換行列Tの行列スペクトル分解は,次式のように表される。   The matrix spectral decomposition of the Masaya transformation matrix T is expressed as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

(交差法理論解析の工学的意味と応用)
次に,前述した各種の理論解析より導かれた値,及び式の工学的な意味とメリット,その応用について述べる。
(Engineering meaning and application of cross-method theory analysis)
Next, the values derived from the various theoretical analyzes described above, the engineering meaning and merits of the equations, and their applications are described.

(固有値と正矢法検出倍率)
測点数n,間隔p[m]で観測された軌道狂いを数式32,数式33により行列スペクトル分解した第1項,行列Sにより抽出される最長の波長をΛ[m]とすれば,図6(a)(b)に示されるように,Λ[m]は,弦長(n+1)p[m]の第1定常波の波長であることから,次式が導かれる。
(Eigenvalue and Masaya detection magnification)
Assuming that the longest wavelength extracted by matrix S 1 is Λ 1 [m], the first term obtained by decomposing the matrix spectrum by Equations 32 and 33 with the number of measurement points n and the interval p [m] observed, As shown in FIGS. 6A and 6B, Λ 1 [m] is the wavelength of the first standing wave having a chord length (n + 1) p [m], and thus the following equation is derived.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

以下同様に,行列Sで分解されるi番目に長い定常波波長Λ[m](1≦i≦n)は,次式で求められる。 Similarly, the i-th longest standing wave wavelength Λ i [m] (1 ≦ i ≦ n) decomposed by the matrix S i is obtained by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

一方で,波長Λ[m]の正弦波におけるLm弦正矢の検出倍率hΛiは,数式2で与えられる。数式2に弦長L=2pと数式35を代入すれば,LとΛが消去され,次式が得られる。 On the other hand, the detection magnification h Λi of the Lm chord Masaya in the sine wave of wavelength Λ i [m] is given by Equation 2. By substituting the chord length L = 2p and Equation 35 into Equation 2, L and Λ i are eliminated, and the following equation is obtained.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式36の右辺は,数式29の右辺と等しい。したがって,固有値と検出倍率の関係が次式のように得られる。   The right side of Equation 36 is equal to the right side of Equation 29. Therefore, the relationship between the eigenvalue and the detection magnification is obtained as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

すなわち,交差法行列T−1の第i番目の固有値λは,波長Λ[m]における弦長L(=2p)[m]正矢の検出倍率hΛiの逆数(以下,「復元倍率」という)に一致する。 That is, the i-th eigenvalue lambda i of intersection method matrix T -1 is the chord length at the wavelength Λ i [m] L (= 2p) [m] reciprocal of the detected magnification h .LAMBDA.i the versine (hereinafter, "recovery ratio ”).

正矢変換行列Tの第i番目の固有値λTiは,波長Λ[m]における弦長L(=2p)[m]正矢の検出倍率hΛiに一致する。 The i-th eigenvalue λ Ti of the positive arrow transformation matrix T matches the detection magnification h Λi of the chord length L (= 2p) [m] positive arrow at the wavelength Λ i [m].

(交差法行列T−1及び正矢変換行列Tの作用,その工学的意味)
数式32のスペクトル分解に数式37を代入すると次式が得られる。
(Operation of intersection method matrix T- 1 and Masaya transformation matrix T, its engineering meaning)
Substituting Equation 37 into the spectral decomposition of Equation 32 yields:

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式38によれば,交差法行列T−1の作用とは,任意ベクトルに含まれるΛ[m]の定常波成分の固有空間行列Sによる抽出と,同波長におけるLm弦正矢の復元倍率(1/hΛi)による増幅の和と解釈できる。これは,前述した復元法の考え方と似ており,フーリエ変換によらない点が復元法と相違する。 According to Equation 38, the operation of the intersection method matrix T −1 is the extraction of the standing wave component of Λ i [m] contained in the arbitrary vector by the eigenspace matrix S i and the reconstruction factor of the Lm chord Masaya at the same wavelength. It can be interpreted as the sum of amplification by (1 / h Λi ). This is similar to the concept of the restoration method described above, and is different from the restoration method in that it does not depend on the Fourier transform.

一方,数式33のスペクトル分解に数式37を代入すると次式が得られる。   On the other hand, the following formula is obtained by substituting the formula 37 into the spectral decomposition of the formula 33.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

この数式によれば,Lm弦の正矢変換行列Tの作用は,任意ベクトルに含まれるΛ[m]の定常波成分の固有空間行列Sによる抽出と,Lm弦正矢の検出倍率(hΛi)による増幅の和と解釈できる。したがって,過去より,図29及び数式2で述べられてきた単一正弦波中での正矢の検出倍率hΛiとは,正矢変換行列Tの持つ分解と増幅の二つの作用のうち,固有値λTiによる増幅作用を表現したものであるといえる。 According to this equation, the action of the Lm string positive arrow transformation matrix T is to extract the standing wave component of Λ i [m] contained in an arbitrary vector from the eigenspace matrix S i and to detect the Lm string positive arrow detection magnification (h It can be interpreted as the sum of amplification by Λi ). Therefore, the past than, the detection ratio h .LAMBDA.i of versine of a single sine wave in which has been described in FIGS. 29 and Equation 2, of the two actions of amplification and degradation with the versine transformation matrix T, the eigenvalue It can be said that the amplification effect by λ Ti is expressed.

ここでT−1及びTが共通して持つ固有空間行列Sによる定常波分解作用とは以下のように説明することができる。 Here, the standing wave decomposition action by the eigenspace matrix S i shared by T −1 and T can be explained as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

を用いることで,任意のn次元ベクトルaは,自分自身をn個の定常波に分解することができる(行列スペクトル分解)。定常波に分解する対象のベクトルaは,任意のn次元ベクトルであるので,測定正矢m,設計正矢d,移動量g,実形状y等に限定されず,例えば,所定の時間間隔又は空間間隔で測定(サンプリング)されたn個の物理量であってもよい。したがって,行列スペクトル分解は,曲線整正以外の広い分野で利用することができる。 By using the S i, any n-dimensional vector a can be decomposed itself into n standing wave (matrix spectral resolution). Since the target vector a to be decomposed into standing waves is an arbitrary n-dimensional vector, it is not limited to the measurement positive arrow m, the design positive arrow d, the movement amount g, the actual shape y, etc. For example, a predetermined time interval or space It may be n physical quantities measured (sampled) at intervals. Therefore, matrix spectral decomposition can be used in a wide range of fields other than curve correction.

本願の発明者が発見したこの行列スペクトル分解(数式41)は,正弦波に分解する機能を有するという点で,従来から知られている離散フーリエ変換(DFT:discrete Fourier transform)と似ているが,それとは異なる変換である。   The matrix spectral decomposition (formula 41) discovered by the inventors of the present application is similar to a conventionally known discrete Fourier transform (DFT) in that it has a function of decomposing into a sine wave. , It is a different transformation.

DFTと行列スペクトル分解を,間隔pで測定されたn個の離散値を変換する場合について比較する。DFTでは,n個の離散値はn−1個の正弦波に分解される。行列スペクトル分解では,n個の離散値はn個の正弦波に分解される(定常波振動モード)。   Compare DFT and matrix spectral decomposition for transforming n discrete values measured at interval p. In DFT, n discrete values are decomposed into n-1 sine waves. In matrix spectrum decomposition, n discrete values are decomposed into n sine waves (standing wave oscillation mode).

DFTでは,最長の波長はΛ=p(n−1)[m]である。行列スペクトル分解では,最長の波長はΛ=2p(n+1)[m]である。 In DFT, the longest wavelength is Λ 1 = p (n−1) [m]. In matrix spectral decomposition, the longest wavelength is Λ 1 = 2p (n + 1) [m].

DFTでは,最短の波長はΛn−1=2p[m]である。行列スペクトル分解では,最短の波長はΛ=2p(n+1)/n[m]である。 In DFT, the shortest wavelength is Λ n−1 = 2p [m]. In matrix spectral decomposition, the shortest wavelength is Λ n = 2p (n + 1) / n [m].

DFTでは,一般的に直流成分(一定値)を有する。行列スペクトル分解では,直流成分は必ず0である。   A DFT generally has a direct current component (a constant value). In matrix spectral decomposition, the DC component is always zero.

DFTでは,各波長の正弦波は一般的に位相差を有する。行列スペクトル分解では,各波長の正弦波の位相差は必ず0である。   In DFT, the sine wave of each wavelength generally has a phase difference. In matrix spectral decomposition, the phase difference of the sine wave of each wavelength is always zero.

このように,行列スペクトル分解では,全てが定常波に分解される(すなわち,実数のみで計算される),直流成分が無いなどの様々な特徴を有する特殊な正弦波分解法である。   As described above, the matrix spectrum decomposition is a special sine wave decomposition method having various features such as all being decomposed into standing waves (that is, calculated only with real numbers) and no DC component.

本願発明の発明者が,交差法を理論的に再定義し,行列スペクトル分解を発見したことにより,鉄道の線路保守で古くから用いられてきた正矢法,および交差法には,あらゆる測定値を2×(測定延長p(n−1)[m]+自らの弦長2p[m])=2p(n+1)[m]を基本波長とするn個の定常波に分解する機能が内在していることが明らかになった。DFTを用いる復元法に対する交差法の本質的な相違は,行列スペクトル分解による波長分解機能の違いにある。   The inventor of the present invention theoretically redefined the crossing method and discovered matrix spectral decomposition, so that the Masaya method and the crossing method that have been used for a long time in railway track maintenance have all measured values. 2 × (measurement extension p (n−1) [m] + own string length 2p [m]) = 2p (n + 1) [m] is fundamentally decomposed into n standing waves. It became clear that The essential difference of the crossing method with respect to the restoration method using DFT lies in the difference in wavelength decomposition function by matrix spectral decomposition.

(T−1を用いた一次変換の工学的なメリット)
交差法行列T−1,固有空間行列Sを用いた一次変換の軌道工学的メリット及び意味を説明する。逆行列T−1の成分確定に至るまでにどれだけ計算機のメモリーを消費するかの指標である計算量は,行列Tの次元数nが決まれば1回の計算で成分が確定することから(数式23),オーダーO(n)からO(n)以上に大幅に向上する。
(Engineering merit of primary conversion using T- 1 )
The trajectory engineering merit and meaning of the linear transformation using the intersection method matrix T −1 and the eigenspace matrix S i will be described. The amount of calculation, which is an index of how much memory of the computer is consumed until the component of the inverse matrix T −1 is determined, is that the component is determined in one calculation if the dimension number n of the matrix T is determined ( Formula 23), the order O (n 3 ) is significantly improved from O (n 2 ) to O (n 2 ) or more.

一般に,逆行列の計算には多くの除算が必要となるため,多元連立一次方程式を逆変換である数式24から直接解くことは丸め誤差の影響より推奨されない。一方でT−1の成分は数式23により,T−1をスペクトル分解した定常波抽出作用を持つSの成分は,数式31により,ともに次元数nのみを変数とした少数の除算で計算できるため,計算機のメモリー消費量の節約だけでなく,演算時の丸め誤差影響が最小限に抑えられ,計算精度が向上する。 In general, since a large number of divisions are required for the calculation of the inverse matrix, it is not recommended to solve the multiple simultaneous linear equations directly from the mathematical expression 24, which is an inverse transformation, due to the influence of rounding errors. By contrast component of T -1 In Equation 23, the component of S i with a standing wave extraction action spectrally decompose T -1 is the equation 31, since both can be calculated with a small number of division in which only the number of dimensions n and variable , Not only saves the computer's memory consumption, but also minimizes the effects of rounding errors during computation, improving calculation accuracy.

この効果を軌道で観測される正矢値を模した2種類の入力値(データ数n=31)を用いて検証した。図7及び図8に示すように,いずれも既知の入力値を与え,Sを用いた行列スペクトル分解後に再度合成した値(グラフの凡例では「分解&再合成値」と表記する)との差を用いて演算精度の向上効果を数値化した。なお,図7及び図8では,識別性を上げるため入出力反転表示としている。第1の条件では,数式31により求めたSを用いた。第2の条件では,従来の逆行列算出法(Gauss-Jordan 法)及び固有ベクトル算出法(QR法)を用いた。 This effect was verified using two types of input values (data number n = 31) simulating the positive arrow value observed in orbit. As shown in FIGS. 7 and 8, both provide a known input values, the matrix spectral decomposition again after synthesized value with S i (in the legend of the graph is denoted as "degradation and resynthesis value") The difference was used to quantify the improvement in calculation accuracy. In FIG. 7 and FIG. 8, input / output inversion display is used to improve the discrimination. In the first condition, using the S i obtained by equation 31. In the second condition, the conventional inverse matrix calculation method (Gauss-Jordan method) and eigenvector calculation method (QR method) were used.

入力値を軌道狂い成分相当とした場合,行列スペクトル分解後に再度合成した値と入力値との差は,数式31により求めたSを用いると,最大1.6×10−14となり,従来の算出法と用いると,最大1.0×10−3となった(図7参照)。 When the input values and trajectory deviation component corresponds, the difference between the input value and the value again synthesized after matrix spectral decomposition, the use of S i obtained by equation 31, a maximum 1.6 × 10 -14, and the conventional When used with the calculation method, the maximum value was 1.0 × 10 −3 (see FIG. 7).

入力値を曲線半径R=250[m],緩和曲線長TCL50[m]の曲線基本成分相当とした場合,行列スペクトル分解後に再度合成した値と入力値との差は,数式31により求めたSを用いると,最大9.2×10−14となり,従来の算出法と用いると,最大6.3×10−3となった(図8参照)。 When the input value is equivalent to the curve basic component of the curve radius R = 250 [m] and the relaxation curve length TCL50 [m], the difference between the value synthesized again after the matrix spectrum decomposition and the input value is obtained by Equation 31. When i is used, the maximum is 9.2 × 10 −14 , and when using i , the maximum is 6.3 × 10 −3 (see FIG. 8).

双方の演算とも実用上問題ない精度ではあるものの,その違いは10−10以上に達するので,行列スペクトル分解を用いると,少ない除算で成分が確定することによる明らかな演算精度向上効果が認められる。 Although both computations have an accuracy that is not problematic in practice, the difference reaches 10 −10 or more. Therefore, when the matrix spectral decomposition is used, a clear computation accuracy improvement effect is confirmed by determining the components with a small number of divisions.

数式32によれば,交差法行列T−1を用いて出力される移動量gは,行列スペクトル分解によるn個の定常波の重ね合わせとなる。定常波は,弦の端で波の振幅が0である。したがって,交差法演算では,測点数n,入力正矢(差)値に関わらず,測点1における弦の始点(点0)及び測点nにおける弦の終端(点n+1)の2点において移動量が0になる。これは,どのような区間でサンプリングを行っても,交差法で計算された移動量は,「前後の軌道との連続が必ず保証される」ことを意味し,保線の実務において大変有用な特性である。 According to Equation 32, the movement amount g output using the intersection method matrix T −1 is a superposition of n standing waves by matrix spectrum decomposition. A standing wave has zero amplitude at the end of the string. Therefore, in the intersection method, regardless of the number of measurement points n and the input positive arrow (difference) value, the chord starts at point 1 (point 0) and ends at the end of string (point n + 1) at point n. The amount becomes zero. This means that the amount of movement calculated by the crossing method is always guaranteed to be continuous with the preceding and following trajectories regardless of the sampling interval, and is a very useful characteristic in track maintenance. It is.

交差法行列T−1を用いた行列スペクトル分解と,DFTの一種であるFFT(Fast-Fourier-Transfer)を用いた波長分解とを,同一データを用いて比較した。図9に示すように,データは,n=32のR=500[m]曲線における10m弦通り狂いを模したものを用いた。既知の入力値と,分解+再合成後の数値との差を用いて,両者の演算精度を比較した。演算の精度において,両者に明確な差は認められなかった。 Matrix spectral decomposition using the intersection matrix T- 1 and wavelength decomposition using FFT (Fast-Fourier-Transfer), which is a kind of DFT, were compared using the same data. As shown in FIG. 9, data imitating a 10 m chordal deviation in an R = 500 [m] curve with n = 32 was used. Using the difference between the known input value and the numerical value after decomposing and recombining, we compared the calculation accuracy of both. There was no clear difference between the two in the accuracy of calculation.

両者の分解に用いられる正弦波の違いを図10(a)(b)に示す。双方の正弦波分解基底は全く異なる。加えて,測点1における弦の始端(点0)及び測点nにおける弦の終端(点n+1)における移動量は,行列スペクトル分解では0になるが(図10(a)),FFTでは0になることが保証されない(図10(b))。   The difference between the sine waves used for the decomposition of both is shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Both sinusoidal decomposition bases are quite different. In addition, the amount of movement at the beginning of the string at point 1 (point 0) and the end of the string at point n (point n + 1) is 0 in the matrix spectral decomposition (FIG. 10A), but 0 in FFT. (FIG. 10B) is not guaranteed.

実場面では,この違いがサンプリング延長の差となって顕在化する.すなわちFFTを使用した場合,評価対象となる区間の外方に,軌道の連続を確保するための相応延長の追加サンプリングと,図31に示したような平滑化のためのフィルター演算処理が必要となる。これに対して,行列スペクトル分解では,分解に用いられる正弦波が全て定常波であるため,位相差を解消するための追加サンプリングは不要である。   In the actual situation, this difference becomes apparent as the difference in sampling extension. In other words, when FFT is used, it is necessary to perform additional sampling with a corresponding extension for ensuring the continuity of the trajectory outside the interval to be evaluated and the filter calculation processing for smoothing as shown in FIG. Become. On the other hand, in the matrix spectrum decomposition, since all the sine waves used for the decomposition are stationary waves, additional sampling for eliminating the phase difference is unnecessary.

さらに,行列スペクトル分解では,図2(a)で示される対象区間両端部での一次差分を用いた部分直交座標の前提,すなわち,測点1及び測点nでの移動量が生じないこと(g=g=0)を成立させることで,前後の軌道との連続だけでなく,方向を変えずに連続を保つ移動量決定が可能になる。そのための必要条件は,数式7と数式8を同時に成立させる設計正矢dを設定することであることは,古くから伝承されてきたが,この理論的な根拠については,本願発明の発明者が行列スペクトル分解で解明するまでは,解明されたとは言えなかった。 Furthermore, in the matrix spectral decomposition, the premise of partial orthogonal coordinates using the primary difference at both ends of the target section shown in FIG. 2A, that is, the amount of movement at station 1 and station n does not occur ( By establishing ( g 1 = g n = 0), it is possible to determine not only the continuity with the preceding and following trajectories but also the movement amount that keeps the continuity without changing the direction. For this reason, it has been handed down for a long time that the design arrow d i that simultaneously establishes Equation 7 and Equation 8 is established. Until was elucidated by matrix spectral decomposition, it could not be said that it was elucidated.

交差法行列T−1の1行目とn行目の係数に着目すれば,同行列の対称性,および行列成分が自然数にできることより,先の2つの必要条件(数式7と数式8)を簡潔明瞭に理論的に証明することができる。証明の詳細は後述する。 Focusing on the coefficients in the first and nth rows of the intersection matrix T- 1, the two necessary conditions (Equation 7 and Equation 8) can be obtained from the symmetry of the matrix and the fact that the matrix component can be a natural number. It can be proved succinctly and theoretically. Details of the proof will be described later.

上記の必要条件(数式7と数式8)を満たすdの具体的設計法として,従来から,バンドパスフィルターを用いた線形分離法(測定した正矢量から軌道狂いを分離する方法)がある。このようなバンドパスフィルターを用いた線形分離法は,帯域が緩和曲線長よりも長い場合,図11に示すように,緩和曲線の設計正矢を見かけ上,延伸するような形状へと変化させてしまう。すなわち,軌道狂いは分離できるが,緩和曲線長(TCL)を保持できない。 Specific Design of d i satisfying the above requirements (Equation 7 and Equation 8), conventionally, a linear separation method (a method of separating the trajectory deviation from the measured versine amount) is using the band-pass filter. In the linear separation method using such a bandpass filter, when the band is longer than the relaxation curve length, as shown in FIG. 11, the design curve of the relaxation curve is apparently changed to a shape that extends. End up. That is, the trajectory error can be separated, but the relaxation curve length (TCL) cannot be maintained.

バンドパスフィルターを用いた線形分離法は,緩和曲線長(TCL)に配慮し,帯域を逆に短くした場合,図12に示すように,既存の軌道狂いに基準線がつられ,曲線部の軌道狂いの分離が不完全となる。   In the linear separation method using a band-pass filter, the relaxation curve length (TCL) is taken into consideration, and when the band is shortened on the contrary, as shown in FIG. Crazy separation is incomplete.

フィルターを用いた鉄道曲線における線形分離では,しばしばこのようなトレードオフの関係に陥りやすい。   Linear separation in railway curves using filters often tends to fall into such a trade-off relationship.

これに対し,図13に示すように,古典交差法の伝承式(数式7と数式8)を基礎とした線形分離法(行列スペクトル分解)を用いることで,緩和曲線長(TCL)及び存在する軌道狂いの影響を受けず,かつ前後の軌道と方向を変えないスムーズな接続を確保した上での曲線基本線形の分離をおこなうことができる。   On the other hand, as shown in FIG. 13, by using a linear separation method (matrix spectrum decomposition) based on the classic crossing method (Formula 7 and Formula 8), there exists a relaxation curve length (TCL) and exists. It is possible to separate the curve basic alignment while ensuring a smooth connection that is not affected by trajectory error and does not change the direction of the front and rear trajectories.

この効果は特に緩和曲線部における保守投入後の左右方向の乗り心地の差として現れる。カントは,特に緩和曲線部において厳密に管理されているため,設計正矢を安易にフィルター等で求めた場合,カントと正矢,相互の変化にズレを生じ,同区間を1波とする水準狂いを発生させていることと等価となる。水準狂いの発生は,特に軌間の狭小な在来線においては車両左右振動への影響が顕著となる。行列スペクトル分解を用いると,正矢とカントの変化を一致させることができる。正矢とカントの変化を一致させることは,超過遠心力をはじめ様々な力が乗客に作用する曲線での乗り心地管理上,重要な技術的要件である。   This effect is particularly manifested as a difference in ride comfort in the left-right direction after maintenance is applied in the relaxation curve portion. Kant is strictly managed especially in the relaxation curve, so when the design Masaya is easily obtained with a filter, etc., Kant and Masaya, there is a shift in the mutual change, and the level of the same section as one wave Equivalent to generating madness. The occurrence of level deviation, particularly in a narrow conventional line between gauges, has a significant effect on vehicle lateral vibration. With matrix spectral decomposition, Masaya and Kant's changes can be matched. Matching the changes between Masaya and Kant is an important technical requirement in terms of riding comfort management on curves in which various forces such as excess centrifugal force act on passengers.

(交差法行列T−1を用いた演算のその他のメリット)
保線作業においては,設計正矢dから理想的に計算された移動量計画gをそのまま使用できるケースは殆どなく,現場の各種の移動制約条件などから,移動の絶対値,移動方向など何らかの制限が加えられる。この制限を加えた修正移動量g’で施工した場合,どのような正矢の仕上がりになるのか(以下,「仕上がり正矢」記号d’を使用)を知り,その状況によっては制約条件を緩和するための措置(例えば,ホーム笠石を削る,架線の位置を調整する)を講じる必要がある。
(Other merits of operations using the intersection matrix T- 1 )
In track maintenance work, there is almost no case where the movement amount plan g ideally calculated from the design arrow d can be used as it is, and there are some restrictions such as absolute value of movement and movement direction due to various movement restriction conditions at the site. Added. Knowing what kind of finish will result when construction is performed with the corrected travel amount g 'with this restriction added (hereinafter, the "finished Masaya" symbol d' will be used), and depending on the situation, the constraint may be relaxed Measures to do this (for example, shaving the platform head or adjusting the position of the overhead line) are required.

移動量計画(理想)gに与えられた制約条件を最適化した修正移動量g’が得られた時,仕上がり正矢d’(未知)は,g’=T−1(d’−m)より,次式で求められ,算出されたd’の大きさ・形状により,笠石を削るなどの,保線作業の品質向上を目的とした各種追加対策の要否を検討することができる。 When the corrected movement amount g ′ obtained by optimizing the constraint given to the movement amount plan (ideal) g is obtained, the finished Masaya d ′ (unknown) is g ′ = T −1 (d′−m). Thus, it is possible to examine the necessity of various additional measures for the purpose of improving the quality of track maintenance work, such as shaving stones, based on the size and shape of d ′ calculated and calculated by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

前記の計算および考え方は,高低狂いの整備に応用することにより,一層メリットを発揮できる。高低狂いを対象とした保線作業を行う場合,特殊な場合を除いては,レールを所望の高さまで持ち上げ,(以下,「こう上作業」と表記)まくら木の下に生じた空隙にバラスト(砂利)を詰めて(以下,「つき固め」と表記)列車の車輪走行面を平滑に整えていく。   The calculation and concept described above can be more effective when applied to the maintenance of high and low. When track maintenance work is performed for ups and downs, except for special cases, the rail is lifted to the desired height (hereinafter referred to as “working up”), and ballast (gravel) is formed in the gap generated under the sleeper. (Hereinafter referred to as “squeeze”) to smooth the wheel running surface of the train.

MTT(マルチプルタイタンパ)によるレベリング作業も同様であり,レールとまくら木を持ち上げ,つき固めることで初めて軌道狂いが整正される。ゆえに,事前に作業区間全体の軌道実形状に対する情報を持たないMTT相対基準レベリング作業では,確実にこう上量をMTTに感知させるために,区間全域にわたりMTT弦の先端部を10m弦高低軌道狂いの標準偏差の2倍〜3倍程度,現行より高い位置にセットした状態で連続的に作業がおこなわれる。その結果,MTT弦長で感知できるΛ≦30[m]程度までの軌道狂いの修正だけでなく,作業区間全体が上方向へシフトされるという課題が生じる。   The leveling work by MTT (multiple tie tamper) is the same, and the trajectory deviation is corrected only by lifting and tightening the rail and sleeper. Therefore, in the MTT relative reference leveling work that does not have information on the actual trajectory shape of the entire work section in advance, in order to make the MTT reliably sense the amount of the rise, the tip of the MTT string is 10 m string high and low trajectory error throughout the entire section. The work is continuously performed with the standard deviation set at a position higher than the current level by about 2 to 3 times the standard deviation. As a result, not only the correction of the trajectory deviation up to about Λ ≦ 30 [m] that can be sensed by the MTT chord length, but also the problem that the entire work section is shifted upward occurs.

そこで交差法行列T−1を用いて作業区間内の高低方向実形状を効率的に把握し,これに(−)方向移動=0と各地点の許容こう上量を与えた最適化演算を併用することにより,MTT相対基準レベリング作業で発生する不必要なこう上量を抑制することが出来る。 Therefore, the crosswise matrix T- 1 is used to efficiently grasp the actual shape in the height direction in the work section, and this is combined with optimization calculation that gives (-) direction movement = 0 and the allowable amount of rise at each point. By doing so, it is possible to suppress an unnecessary amount of rising generated in the MTT relative reference leveling operation.

具体的には,数式42を用いた逆算により,区間内の高い箇所を現状以上にこう上させないg’,平均ラインより低い所のみをこう上させるg’,現在の落ち込みの逆位相の設計こう上を行うg’などを採用した場合,どのような高低仕上がり正矢d’になるかを把握し,こう上計画案の良否を検討できる。   Specifically, by performing a reverse calculation using Equation 42, g ′ that does not raise the higher part in the section more than the current level, g ′ that only raises the part that is lower than the average line, and design the reverse phase of the current drop. When g ′ or the like for performing the above is adopted, it is possible to grasp what kind of high and low finished Masaya d ′ is obtained, and to examine the quality of the plan.

(長弦長への変換)
次に,弦長変換について説明する。任意の10m弦正矢値が与えられた時,これを他の弦長の正矢,もしくは矢への換算が必要となる場面は多い。このような状況において交差法行列T−1を用いた演算は有用である。
(Conversion to long chord length)
Next, string length conversion will be described. When an arbitrary 10-meter string arrow value is given, there are many situations in which it is necessary to convert this to another string-length arrow or arrow. In such a situation, the calculation using the intersection method matrix T −1 is useful.

弦長変換が必要となる場面の1つ目は,10m弦正矢値の20m又は40m弦など長波長弦正矢への変換である。従来から,幾何学的に導出された倍弦長公式が知られている。これを交差法行列T−1を用いて導出する。 The first scene in which string length conversion is required is conversion of a 10 m string positive arrow value to a long wavelength string positive arrow such as a 20 m or 40 m string. Conventionally, geometrically derived double chord length formulas are known. This is derived using the intersection method matrix T- 1 .

変換元の10m弦の任意のn次元ベクトルをm10とし,実形状yは,移動量gの逆符号であるので,次式で求められる。 Any n-dimensional vector conversion source 10m chord and m 10, the actual shape y is, since the reverse sign of the movement amount g, given by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

20m弦変換行列T20は,実形状yが5[m]の成分間隔で与えられることから,以下のように定義される。 20m chord transformation matrix T 20, since the actual shape y is given by the component intervals 5 [m], is defined as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

20m弦正矢法で実形状yを測定した時の測定正矢をm20とすれば,m20は,次式で求められる。 If the measurement positive arrow when the actual shape y is measured by the 20 m string positive arrow method is m 20 , m 20 can be obtained by the following equation.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここで,C20=T20−1と定義し,計算すれば,次式が得られる。 Here, it defined as C 20 = T 20 T -1, be calculated, the following equation is obtained.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

20の第2行目から第n−1行目に,幾何学的に導かれる従来の倍弦長公式で用いる係数と一致する行列成分(1,2,1)が出現する。すなわち,交差法行列T−1を用いることによっても倍長弦公式を導出することができる。 To the (n-1) th row from the second row of C 20, geometrically guided to match the coefficient used in conventional multiple chord length formal matrix elements (1,2,1) appears. That is, the double chord formula can also be derived by using the intersection method matrix T- 1 .

(直流の定常波分解)
次に,直流の分解について説明する。離散フーリエ変換では,直流(一定値)を正弦波に分解することはできない。これに対して,行列スペクトル分解では,固有空間行列Sを用いることで,任意のn次元ベクトルをn個の定常波に分解することができるので(数式41),直流(n個の一定値)をn個の定常波に分解することができる。
(DC standing wave decomposition)
Next, DC decomposition will be described. In the discrete Fourier transform, direct current (constant value) cannot be decomposed into a sine wave. On the other hand, in the matrix spectrum decomposition, an eigenspace matrix S i can be used to decompose an arbitrary n-dimensional vector into n standing waves (Equation 41), so that direct current (n constant values) Can be decomposed into n standing waves.

図14(a)(b)は,直流の定常波分解を,データの数がn=31個の場合について示す。図14(a)の上側のデータは,変換対象の直流入力値である。そのデータを固有空間行列Sを用いて分解すると,図14(b)に示すような,n=31個の定常波が得られる。その定常波を再合成すると,図14(a)の下側のデータが得られる。その再合成されたデータの入力値(すなわち正解)との差は,最大7.96×10−12であり,実質的に0である。なお,図14(a)において,再合成した値は,見やすいように,符号を反転している。 FIGS. 14A and 14B show DC standing wave decomposition in the case where the number of data is n = 31. The upper data in FIG. 14A is a DC input value to be converted. When the data is decomposed using the eigenspace matrix S i , n = 31 standing waves as shown in FIG. 14B are obtained. When the standing wave is recombined, the lower data of FIG. 14A is obtained. The difference from the input value (that is, the correct answer) of the re-synthesized data is 7.96 × 10 −12 at maximum, and is substantially zero. In FIG. 14A, the recombined values are inverted in sign so as to be easy to see.

(MTTに用いるY修正への変換)
直流入力値に対しても定常波分解を行えるT−1の特性を利用することで,曲線全域の曲がり具合を含んだ実形状yが,測定正矢m10を用いて,数式43で得られる。図15に示すように,MTTによる正矢の測定では,弦が10[m]とは限らず,測定位置が弦中央とは限らない。例えば,図15において,a=8.75[m],b=3.75[m],データサンプリング間隔P=1.25[m]である。数式43にMTTの弦配置から作成されるMTT矢変換行列(図16)を用いれば,任意の10m弦正矢で与えられる線形へのMTTのY修正ベクトルhが数式47により計算できる。
(Conversion to Y correction used for MTT)
By using the characteristic of T −1 that can perform standing wave decomposition even for a DC input value, the actual shape y including the bending state of the entire curve can be obtained by Equation 43 using the measurement positive arrow m 10 . As shown in FIG. 15, in the measurement of the positive arrow by MTT, the string is not necessarily 10 [m], and the measurement position is not necessarily the center of the string. For example, in FIG. 15, a = 8.75 [m], b = 3.75 [m], and data sampling interval P = 1.25 [m]. If the MTT arrow transformation matrix (FIG. 16) created from the MTT string arrangement is used in Expression 43, the MTT Y-corrected vector hy that is given by an arbitrary 10 m string Masaya can be calculated by Expression 47.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここに,yadjは,数式48で表される。Fsplは,3次元スプライン行列である。 Here, y adj is expressed by Equation 48. F spl is a three-dimensional spline matrix.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

なお,数式43より得られる5[m]間隔の実形状yは,レールやまくら木といった軌道構造の剛性を考慮し,スプライン関数(桜井明,吉村和美,高山文雄著「パソコンによるスプライン関数−データ解析/CG/微分方程式」P1〜60東京電気大学出版社 1988年11月 参照)を用いて,5[m]間を補間した実形状yadjに変換を行いTmttの成分間隔と一致させて用いている。 Note that the actual shape y of 5 [m] spacing obtained from Equation 43 is based on the spline function (Akira Sakurai, Kazumi Yoshimura, Fumio Takayama, “Spline function by computer-data analysis, taking into account the rigidity of track structures such as rails and sleepers) / CG / differential equation "P1~60 using the Tokyo reference electric University Press, Inc. 11 May 1988), 5 [m] between to match the component interval of T mtt performs the conversion to the real shape y adj obtained by interpolating the using ing.

この変換は,移動制限や不動点などで,計画正矢が一定範囲内での変動を許容するような場合のMTTライニング作業の精度向上に大変有効である。不動箇所の10m弦設計正矢に応じた,MTT弦でのY修正値が得られることから,従来のマニュアル操作(勘)に頼っていた不動点近傍でのライニング作業の自動化・標準化が可能となる。   This conversion is very effective for improving the accuracy of the MTT lining work in the case where the planned Masaya allows variation within a certain range due to movement restrictions and fixed points. The Y correction value for the MTT string can be obtained according to the 10m string design Masaya of the fixed point, making it possible to automate and standardize the lining work near the fixed point that relied on the conventional manual operation (intuition). Become.

(交差法の理論化と工学的メリットのまとめ)
以上のように交差法は,同法をベクトルの一次変換,数式24で理論的に再定義することにより,第1に,対象区間以外のデータが不要であり(最少サンプリング),第2に,軌道の連続性が保障されるという,2つの利点を持つ簡易かつ高精度の定常波分解機能が内在していることが理論的に明らかになった。本願発明の発明者が発見した行列スペクトル分解を用いた交差法は,最少サンプリングでの曲線基本線形の分離,最少サンプリングでの修繕対象波長の選択,任意の弦長・弦配置での測定値への変換など様々な応用を,個人差なく行うことができる,多くの工学的メリットを持つ移動量演算手法であるといえる。
(Summarization of crossing method and summary of engineering merit)
As described above, the intersection method is theoretically redefined by the linear transformation of the vector, Equation 24, so that firstly, data other than the target section is unnecessary (minimum sampling), and secondly, Theoretically, it was clarified that a simple and highly accurate standing wave decomposition function with two advantages of ensuring orbital continuity is inherent. The crossing method using the matrix spectral decomposition discovered by the inventor of the present invention is the separation of the curve basic linearity at the minimum sampling, the selection of the wavelength to be repaired at the minimum sampling, and the measurement value at any chord length / string arrangement It can be said that it is a movement calculation method with many engineering merits that can be applied to various applications such as conversion of, without individual differences.

(測定誤差の挙動)
ここまでの説明は,交差法の演算としての基本機能であり,測定正矢ベクトルmの誤差を考慮していない。しかし,実際の測定正矢ベクトルmには,必ず測定誤差が含まれる。この測定誤差の影響が,交差法の理論上最大の課題であった。
(Measurement error behavior)
The explanation so far is a basic function as the calculation of the crossing method, and does not consider the error of the measurement arrow vector m. However, the actual measurement arrow vector m always includes a measurement error. The influence of this measurement error was the biggest problem in the theory of the crossing method.

測定ベクトルmの中に含まれる真値のベクトルをm,測定誤差成分のベクトルをmとすれば,m=m+mであり,交差法行列T−1による誤差の挙動は,数式24の変形から,以下のように表される。 Vector of the true value of m r contained in the measurement vector m, the vector of the measurement error component if m e, a m = m r + m e, the behavior of the error due to cross method matrix T -1 is formula From the 24 variations, it is expressed as follows.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

ここで,g=T−1(d−m)は,移動量gの真値成分であり,g=−T−1(m)は,移動量gの誤差成分である。但し,測定正矢真値mは,知り得ることが出来ないため,誤差の挙動は,次の数式50を用いておこなっていく。ここで,測定誤差成分mは,平均=0[mm],標準偏差σ[mm]のガウス分布に従う白色ノイズスペクトルを有すると仮定する。 Here, g r = T −1 (d−m r ) is a true value component of the movement amount g, and g e = −T −1 (m e ) is an error component of the movement amount g. However, the measurement versine true value m r, since it is impossible to be known, the behavior of the error, will be done using the following formula 50. Here, it is assumed that the measurement error component me has a white noise spectrum according to a Gaussian distribution with an average = 0 [mm] and a standard deviation σ [mm].

Figure 0006307211
Figure 0006307211

以下,gを「誤差波」と表記する。 Below, a g e referred to as "error-wave".

交差法行列T−1は,対称行列であるので,その測定誤差の影響は,条件数κによって評価される(幸谷智紀著「ソフトウエアとしての数値計算」p91〜102 2006年2月 http://na-inet.jp/nasoft/chap08.pdf 参照)。条件数κは,最大固有値λと最小固有値λの比である(次式)。 Since the intersection matrix T −1 is a symmetric matrix, the influence of its measurement error is evaluated by the condition number κ (Tomoki Kotani “Numerical calculation as software” p91-102 February 2006 http: / see /na-inet.jp/nasoft/chap08.pdf). The condition number κ is the ratio of the maximum eigenvalue λ 1 to the minimum eigenvalue λ n (the following equation).

Figure 0006307211
Figure 0006307211

数式37より,交差法行列T−1の固有値λは,波長Λ=2p(n+1)/i定常波の復元倍率(1/hΛi)を意味するので(次元数n,測定間隔p[m]),条件数κを計算する固有値(最大固有値λと最小固有値λ)は,次のようになる。 From Equation 37, the eigenvalue λ i of the intersection method matrix T −1 means the wavelength Λ i = 2p (n + 1) / i standing wave restoration magnification (1 / h Λi ) (number of dimensions n, measurement interval p [m ], Eigenvalues (maximum eigenvalue λ 1 and minimum eigenvalue λ n ) for calculating the condition number κ are as follows.

λ:第1定常波 Λ=2p(n+1)/1の復元倍率 λ 1 : restoration factor of first standing wave Λ 1 = 2p (n + 1) / 1

λ:第n定常波 Λ=2p(n+1)/nの復元倍率 λ n : n -th standing wave Λ n = 2p (n + 1) / n reconstruction magnification

このため,次元数nの増大とともに,数式51で定義される条件数κは急増することになる。条件数κの計算結果を図17に示す。次元数nの増大とともに,条件数κは指数関数的に増大する。このような条件数の急増を示す行列は,悪条件とよばれる,測定誤差の影響が非常に大きく生ずる行列である。交差法行列T−1は,その典型的なタイプの行列であるといえる。 For this reason, as the number of dimensions n increases, the condition number κ defined by Equation 51 rapidly increases. FIG. 17 shows the calculation result of the condition number κ. As the number of dimensions n increases, the condition number κ increases exponentially. Such a matrix indicating a sudden increase in the number of conditions is a matrix that is called an unfavorable condition and greatly affects the measurement error. It can be said that the intersection method matrix T −1 is a typical type of matrix.

次に,誤差波gの統計的な最大値推定行う。これは数式50を用いたmからgへの一次変換による繰り返し数値実験を,以下の条件で行ったものである。 Next, the estimated statistical maximum of the error wave g e. This is what the repeated numerical experiments by the primary conversion to g e from m e using equation 50, was carried out under the following conditions.

入力ベクトルm:平均=0[mm],標準偏差σ=0.3[mm]の白色ノイズベクトル。この値は,現行の軌道検測車による検測精度に基づいている。 Input vector m e : White noise vector with average = 0 [mm] and standard deviation σ = 0.3 [mm]. This value is based on the inspection accuracy of the current track inspection vehicle.

次元数n:10〜255。この値は,通常の曲線整備延長の45[m]〜1270[m]に対応する。   Number of dimensions n: 10 to 255. This value corresponds to 45 [m] to 1270 [m] of normal curve maintenance extension.

試行回数は,15000回/各次元。   The number of trials is 15000 times / each dimension.

目的とする実験データは,//g//(最大ノルム)を15000回出現させ,その平均と標準偏差を各次元別に求める。 For the target experimental data, // g e // (maximum norm) appears 15000 times, and the average and standard deviation are obtained for each dimension.

上記の条件での数値実験より得られた//g//最大ノルムの平均と標準偏差より推定される誤差波g最大値と,その出現確率(以下,「危険率%」と記す)を図18に示す。 An error wave g e maximum value estimated from the mean and the standard deviation of // g e // maximum norm obtained from numerical experiments under the above conditions, the occurrence probability (hereinafter, referred to as "hazard ratio%") Is shown in FIG.

入力ベクトルmが,検測誤差σ=0.3[mm]程度と仮定しても,n=255では,交差法行列T−1による変換後には,約700[mm]の最大値を持つ誤差波gが1%の危険率で発生する。誤差波がg≒0[mm]となって欲しいところであるが,この数値実験で再現された本事象が,過去より言われてきた交差法演算による測定誤差の重畳問題である。 Input vector m e is, even assuming that gage error σ = 0.3 [mm] extent, the n = 255, and after conversion by intersection method matrix T -1, with a maximum value of about 700 [mm] error wave g e occurs in the risk rate of 1%. I would like the error wave to be g e ≈0 [mm], but this event reproduced in this numerical experiment is a measurement error superposition problem that has been said from the past.

このような誤差重畳は,交差法行列T−1の特異値分解(以下,「SVD]:Singular Value Decomposition)の手法を利用することにより,合理的な制御(低減)が行えることを説明する。先ず,SVDを利用し,誤差波の影響に一定の規則性があることを説明する。 It will be described that such error superposition can be performed rationally (reduced) by using a singular value decomposition (hereinafter referred to as “SVD”) method of the intersection method matrix T− 1 . First, using SVD, it will be explained that there is a certain regularity in the influence of error waves.

交差法行列T−1は,実対称行列であるので,特異値並びに特異ベクトルは固有値,固有ベクトルと一致し,そのまま計算に用いることができる(山本有作著「特異値分析とその応用」神戸大学大学院工学研究科ホームページ 名古屋大学講義資料 2009年5月 参照)。 Since the intersection method matrix T -1 is a real symmetric matrix, the singular values and singular vectors coincide with the eigenvalues and eigenvectors, and can be used for calculation as they are (Yamamoto Yusaku, “Singular Value Analysis and Its Applications” Kobe University Graduate School of Engineering Home Page, Nagoya University Lecture Materials, May 2009).

交差法行列T−1は,任意の入力ベクトルを定常波に分解する機能を有している(数式32)。そのため,白色ノイズスペクトルmに対して計算される誤差波gも次式のように,定常波に分解される。 The intersection method matrix T −1 has a function of decomposing an arbitrary input vector into standing waves (Equation 32). Therefore, the error wave g e calculated for white noise spectrum m e be as follows, it is decomposed into a standing wave.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

図19(a)(b)及び図20(a)(b)に示す通り,白色ノイズベクトルm(図19(a)及び図20(a))が,交差法行列T−1によってn個の定常波の重ね合わせ(図19(b)及び図20(b))として出力される。 As shown in FIGS. 19 (a), 19 (b) and 20 (a), 20 (b), the white noise vector me (FIG. 19 (a) and FIG. 20 (a)) is n by the intersection matrix T- 1 . Are output as a superposition of standing waves (FIG. 19B and FIG. 20B).

誤差波gを構成する各定常波の振幅は,固有値λの大きさに依存した波長ごとの偏りを持って出現する(数式52)。その偏り度合は,交差法行列T−1の固有値を用いたSVD近似法(芦野隆一,萬代武史,守本 晃著「特異値分解とウエーブレットを使った画像処理」数理解析研究所講究録1529巻p28 2007.26−41 参照)により,以下のように数値化することができる。 The amplitude of each standing wave constituting the error wave g e emerges with a deviation of each wavelength that depends on the magnitude of the eigenvalues lambda i (Equation 52). The degree of bias is calculated by the SVD approximation method using the eigenvalues of the cross matrix T- 1 (Ryuichi Kanno, Takefumi Sasayo, Satoshi Morimoto, “Image processing using singular value decomposition and wavelets”, Research Institute of Mathematical Analysis 1529 (See Volume p28 2007.26-41) and can be quantified as follows.

すなわち,全ての定常波成分を含む数式32を用いて計算した誤差波ベクトル(−g)(数式52の符号反転)のノルム//g//に対する,第1定常波から第r定常波までを除去した場合の(これを,ランクrまでの除去という)T −1=λr+1r+1+…+λを用いて計算した誤差波ベクトル,−ger=T −1のノルム//ger//の比は,固有値を用いて,次式で計算される。 That is, for the norm // g e // all errors wave vector calculated using the equations 32 including a standing wave component (-g e) (sign inversion equation 52), from the first standing wave until the r standing wave removed error wave vector (this, that removal of up to rank r) was calculated using T r -1 = λ r + 1 S r + 1 + ... + λ n S n in the case where, norm of -g er = T r -1 m e The ratio of // ger // is calculated by the following equation using eigenvalues.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

この比は,相対誤差と呼ばれる指標である。ノルムは,ベクトルの大きさを示す指標であるので,相対誤差とは,(第1〜第r定常波成分を除去した誤差波の最大値)/(全定常波成分を有する誤差波の最大値)を表す。ランク除去を行った場合に,元の誤差波の影響がどれだけ残っているのかを示す指標として用いることができる。したがって,以下,相対誤差を「残留率」として表記する。   This ratio is an index called relative error. Since the norm is an index indicating the size of the vector, the relative error is expressed as (maximum value of error wave from which the first to r-th standing wave components are removed) / (maximum value of error wave having all standing wave components). Represent. When rank removal is performed, it can be used as an index indicating how much the influence of the original error wave remains. Therefore, hereinafter, the relative error is expressed as “residual rate”.

数式53を用いて,n=555からn=11までの6種類の次元について,第1定常波から第5定常波までを除去した各残留率(数式53)の計算をし,図21に示す。   FIG. 21 shows the calculation of each residual ratio (Equation 53) obtained by removing the first standing wave to the fifth standing wave for six dimensions from n = 555 to n = 11, using Equation 53.

計算結果によれば,残留率は,次元数nとは無関係に,除去する定常波のランク数に応じた同一値となる。   According to the calculation result, the residual ratio becomes the same value according to the rank number of the standing wave to be removed regardless of the dimension number n.

また,次元数nとは無関係に,各定常波の第1定常波に対する振幅比率(λ/λ)も一定となり,具体的には,表1の第5列に示した各数値となる。 In addition, the amplitude ratio (λ i / λ 1 ) of each standing wave with respect to the first standing wave is constant regardless of the number of dimensions n. Specifically, the numerical values shown in the fifth column of Table 1 are obtained.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

交差法行列T−1は,僅かな誤差を重畳させるという,悪条件の典型的な行列である。しかし,表1からわかるように,交差法行列T−1において,誤差の重畳は発散として生じるのではなく,誤差影響は,常に長波長側5つの定常波(ランク5まで)に約95%,特に第1定常波(基本振動)に72%が集中するという,強い偏りを持って発生する性質があることを本願発明の発明者は明らかにすることができた。 The intersection method matrix T −1 is a typical ill-conditioned matrix in which a slight error is superimposed. However, as can be seen from Table 1, in the crossing method matrix T- 1 , error superposition does not occur as divergence, but the error effect is always about 95% on the five standing waves on the long wavelength side (up to rank 5), especially The inventor of the present invention has made it clear that there is a property that occurs with a strong bias that 72% concentrates on the first standing wave (fundamental vibration).

次に,前述した誤差影響を低減するために行う長波長の定常波の除去の軌道管理上の意味について説明する。各定常波の波長は数式35により与えられるため,例えば,長波長側5定常波成分を取り除くとは,数式35において,i=1〜5とする成分を除去することである。但し,定常波の波長は,次元数nによって変化するので(数式35),これを計算した結果を表2に示す。   Next, the meaning of trajectory management for the removal of long-wave standing waves performed to reduce the above-described error influence will be described. Since the wavelength of each standing wave is given by Equation 35, for example, removing the long-wavelength-side 5 standing wave component means removing the component with i = 1 to 5 in Equation 35. However, since the wavelength of the standing wave varies depending on the dimension number n (Equation 35), the calculation result is shown in Table 2.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

一例として,n=100,p=5[m],除去ランク5(i=1〜5とする成分を除去)とした場合,最長波長は,i=6のものであるので,Λ=2×5×101/6≒168.3[m]となる。この最長波長Λを超える波長成分(i≦5)は,真値・誤差ともに除去される。 As an example, when n = 100, p = 5 [m], and removal rank 5 (components with i = 1 to 5 are removed), the longest wavelength is i = 6, so Λ 6 = 2 × 5 × 101 / 6≈168.3 [m]. The wavelength component (i ≦ 5) exceeding the longest wavelength Λ 6 is removed with both true value and error.

ところで,現在の鉄道車両の固有振動数は一般的に1〜2[Hz]付近にあることが知られている。このため,例えば,走行速度が300[km/h]の場合,列車に共振を生じさせる軌道狂いの波長Λ[m]は,41.7〜83.3[m]となる。軌道管理の対象とする波長の上限(以下,これを「Λdm」と表記する)をΛdm=100[m]とすれば,長波長側5定常波成分を取り除いても,軌道管理の対象とする波長成分を除去しない。 By the way, it is known that the natural frequency of current railway vehicles is generally in the vicinity of 1 to 2 [Hz]. For this reason, for example, when the traveling speed is 300 [km / h], the wavelength Λ [m] of the track deviation causing resonance in the train is 41.7 to 83.3 [m]. If the upper limit of the wavelength subject to trajectory management (hereinafter referred to as “Λ dm ”) is Λ dm = 100 [m], even if the 5 standing wave components on the long wavelength side are removed, the trajectory management target Do not remove wavelength components

このように,長波長側5定常波成分を除去する行為には,測定誤差の影響低減だけでなく,列車の振動への影響が少ない波長成分をカットするという点において,軌道管理上の意味を持つ。また,これらの波長成分を除去しても,それぞれが定常波であることより,計算される移動量の前後の軌道との連続性は,引き続き保障されるという工学上のメリットを享受することができる。   In this way, the action of removing the 5 standing wave components on the long wavelength side has a meaning in track management in that not only the effect of measurement error is reduced, but also the wavelength component that has less influence on the train vibration is cut. . Moreover, even if these wavelength components are removed, the continuity with the orbit before and after the calculated amount of movement can still be enjoyed from engineering because it is a standing wave. .

上述の測定誤差の低減では,発生する誤差影響のうち何%が除去できるかという相対的な評価を説明した(表1及び表2)。実際の場面では,「計算された最大移動量x[mm]のうち,何mm程度,誤差波の影響が残るのか」という絶対値を知ることも必要である。以降,このような絶対誤差について説明する。   In the above-described measurement error reduction, the relative evaluation of how much of the error effect that can be removed is described (Tables 1 and 2). In an actual scene, it is also necessary to know the absolute value of “about how many mm of the calculated maximum movement amount x [mm], the effect of the error wave remains”. Hereinafter, such an absolute error will be described.

測定延長を延ばす,すなわち,測点数nを大きくすることにより,Λdmに該当する除去ランクrは大きくなるので(表2),誤差影響の残留率(%)を低減することができる。各パラメータの関係は,数式35の変形から,次の不等式で与えられる。 By extending the measurement extension, that is, by increasing the number of measurement points n, the removal rank r corresponding to Λ dm increases (Table 2), so that the residual rate (%) of error influence can be reduced. The relationship of each parameter is given by the following inequality from the modification of Equation 35.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

一例として,Λdm=100[m]を管理目標波長(軌道管理の対象とする波長の上限)とし,測定延長を,測点数n=255(測定間隔p=5[m],延長1270[m])と伸ばした場合,除去するランクrは,数式54より,r≦25.6,すなわち,r=1からr=25までと計算される。この場合の残留率(%)は,数式53より,約0.44%となり,十分小さくできる。 As an example, let Λ dm = 100 [m] be the management target wavelength (the upper limit of the wavelength that is the target of trajectory management), the measurement extension is the number of measurement points n = 255 (measurement interval p = 5 [m], extension 1270 [m] ]), The rank r to be removed is calculated from Equation 54 as r ≦ 25.6, that is, r = 1 to r = 25. In this case, the residual ratio (%) is about 0.44% from Equation 53, and can be sufficiently reduced.

一方で,交差法行列T−1によって計算される誤差波ベクトルg(数式52)のノルム//g//の最大値は,15000回の数値実験のとおり(図18),次元数nの増加に伴い,図22のように増大する。 On the other hand, the maximum value of the norm // g e // error wave vector g e computed by the crossing method matrix T -1 (Equation 52), as the 15,000 numerical experiments (Fig. 18), the number of dimensions n 22 increases as shown in FIG.

このため,測定延長(=次元数n)を延ばし,軌道管理の対象とする波長の上限Λdmに該当するランクr(数式54)を大きくとり,残留率(=相対誤差)を減少させても数式53より計算される//ger//は,ほぼ一定値となる。以下,この//ger//を,「Λdmにおけるg絶対値」と表現する。 For this reason, even if the measurement extension (= number of dimensions n) is extended, the rank r (formula 54) corresponding to the upper limit Λ dm of the wavelength to be tracked is increased, and the residual rate (= relative error) is reduced. // ger // calculated from Equation 53 is a substantially constant value. Hereinafter, // ger // is expressed as “ ge absolute value in Λ dm ”.

検測精度σ=0.3[mm],危険率1%とした,Λdmにおけるg絶対値(//ger//)の計算結果を表3に示す。 Gage accuracy σ = 0.3 [mm], and 1% risk rate, indicating g e absolute value of lambda dm calculation results of (// g er //) in Table 3.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Λdm=100[m]とした場合,検測精度が同一ならば,測点数nに関わらず3[mm]のg絶対値の出現を1%の危険率で見込まなければならないことが読み取れる。なお,最上段の値は,測点数n毎の//g//最大値を示す。 If the Λ dm = 100 [m], if gage accuracy same, can be read must expect a 1% risk of the appearance of g e absolute value of 3 [mm] Regardless measurement number n . The value of the top row indicates the // g e // maximum value for each measurement number n.

次に,検測精度を変化させ,//g//最大値を先と同様に15000回の数値実験から求め,Λdmから定まる残留率と掛け合わせる数式53により,表4が得られる。 Next, the inspection accuracy is changed, and // g e // the maximum value is obtained from 15000 numerical experiments in the same manner as described above, and Table 4 is obtained by Expression 53 that is multiplied by the residual rate determined from Λ dm .

Figure 0006307211
Figure 0006307211

交差法の演算による誤差影響は,用いたデータの検測精度と管理対象とする波長の上限Λdmによって統計的に推定することが可能となる。また,この数値は,交差法による移動量計算を行った場合の出力結果におけるS/N分離境界を示す値として用いることも出来る。 It is possible to statistically estimate the influence of error due to the calculation of the intersection method based on the inspection accuracy of the data used and the upper limit Λ dm of the wavelength to be managed. This numerical value can also be used as a value indicating the S / N separation boundary in the output result when the movement amount is calculated by the intersection method.

上述したことをまとめると,交差法使用時に発生する誤差波gの挙動は,以下のとおりである。 To summarize the above, the behavior of the error wave g e generated during crossing method used is as follows.

測定誤差の影響は,測点数nに関わらず,常に長波長側の5つの定常波に全体の95%が,特に第1定常波に72%が集中発生する。   Regardless of the number of measurement points n, the influence of the measurement error is always 95% of the total of the five standing waves on the long wavelength side, and particularly 72% of the first standing wave.

出現する 誤差波gの絶対値(mm)は,軌道管理上要求される長波長側管理波長Λdm[m]と測定系の検測精度σ(mm)により統計的に推定できる。 The absolute value of the emerging error wave g e (mm) can be statistically estimated by long wavelength side management wavelength is on the track management request lambda dm [m] and gage accuracy of the measurement system sigma (mm).

誤差波gも定常波の重ね合わせとして出現するため,不要な波長の除去を行っても,出力される移動量の前後軌道との連続性は保障される。 To emerge as a superposition of the error wave g e also standing wave, even if the removal of unnecessary wavelengths, continuity with the longitudinal trajectory of the movement amount output is guaranteed.

このような誤差波gの挙動の特徴を利用すれば,交差法で計算された移動量が誤差の影響なく使用できるか否かは,出力された移動量の大きさ(∝現状軌道狂いの悪さ度合い)と表4に示したS/N分離の境界となる誤差波g絶対値を用いて判定することができる。具体的な検討事例を図23(a)(b)及び図24(a)(b)を参照して示す。 By using the characteristics of the behavior of such errors wave g e, the amount of movement calculated by the intersection method is whether can be used without the influence of the error, the output movement amount size (alpha of the current track deviation can be determined using a poor degree) the error wave g e absolute value at the boundary of the S / N separation shown in Table 4. Specific examination examples will be shown with reference to FIGS. 23 (a) and 23 (b) and FIGS. 24 (a) and 24 (b).

図23(a)(b)に示される事例では,出力された移動量は,Λdm=100[m]における誤差波g以下となり,誤差波と事象値との区分は困難であり,施工計画としては“要検討”となる。 In case that the shown in FIG. 23 (a) (b), the movement amount output becomes a less error wave g e in Λ dm = 100 [m], division of the error wave and event value is difficult, construction The plan is “need to be examined”.

一方,図24(a)(b)に示される事例では,出力された移動量は,Λdm=100[m]における誤差波gを大きく上回っており,計画を採用しても少なくとも誤差波g振幅ラインまでは改善が期待できるため,“使用可”と判断される。 On the other hand, in the case shown in FIG. 24 (a) (b), the movement amount output is much higher than the error wave g e in Λ dm = 100 [m], at least the error wave be adopted plan Since the improvement up to the ge amplitude line can be expected, it is determined as “usable”.

但し,実際の保守投入を行うか否かの判断は,誤差波の影響を受けるか否かよりも,現状の軌道状態から一定以上の改善が期待できるか否かで判断される。そのために,表4の数値に“改善の期待値”を乗じて求めた値を図23(b)及び図24(b)のグラフ中に示したものが「保守投入の判定線」(以下,「判定線」)である。ここでは,この値として2倍を採用している。これは,保守投入によって,理論的には誤差波の影響を考慮しても現状の半分までの改善が期待できることを意味している。   However, whether or not to actually perform maintenance is determined by whether or not improvement over a certain level can be expected from the current orbital state, rather than whether or not it is affected by error waves. Therefore, the values obtained by multiplying the numerical values in Table 4 by the “expected value for improvement” are shown in the graphs of FIG. 23B and FIG. “Judgment line”). Here, this value is doubled. This means that the maintenance can be expected to improve to half of the current level even if the influence of error waves is considered.

また,事前に現行軌道のパワースペクトル(Power Spectrum Density,以下,PSD(R)と表記する.)が既知の場合は,表4の数値と安全率から算定される判定線のパワースペクトル(以下,これをPSD(e)と表記する)を計算し,これと直接比較をおこなうことにより,PSD(R)>PSD(e)の使用可能な波長領域を判定することができる。   If the power spectrum of the current orbit (Power Spectrum Density, hereinafter referred to as PSD (R)) is known in advance, the power spectrum of the judgment line calculated from the numerical values in Table 4 and the safety factor (hereinafter referred to as (This is expressed as PSD (e)), and a direct comparison with this is performed, whereby the usable wavelength region of PSD (R)> PSD (e) can be determined.

(交差法の理論的再定義のまとめ)
これまで述べたとおり,本願発明の発明者は,交差法を,正矢差ベクトル(d−m)と移動量ベクトルgとの2つのベクトル間の一次変換(数式24)における固有値問題(数式27)と捉え,再評価を行った。その結果,交差法には,以下の機能及び特性があるこことを明らかになった。
(Summary of theoretical redefinition of crossing method)
As described above, the inventor of the present invention uses the crossing method as an eigenvalue problem (Formula 27) in the linear transformation (Formula 24) between two vectors of a positive arrow difference vector (dm) and a movement amount vector g. ) And re-evaluated. As a result, it became clear that the intersection method has the following functions and characteristics.

(1)交差法を表わす実対称行列T−1及び正矢法を表わす実対称行列Tには,簡易かつ高精度な定常波分解機能と正矢の復元倍率,および検出倍率と一致する固有値による増幅機能が内在している(数式38,数式39)。 (1) The real symmetric matrix T -1 representing the crossing method and the real symmetric matrix T representing the positive arrow method include a simple and high-accuracy standing wave decomposition function, positive arrow restoration magnification, and amplification by an eigenvalue that matches the detection magnification. The function is inherent (Equation 38, Equation 39).

(2)測定誤差により出現する誤差波gは,測定数nの増加と伴に大きさが急増するものの(図18),n個の定常波の重ね合わせとして行列T−1の固有値と関連付けられた偏りを持って出現する(数式52)。 (2) the error wave g e appearing by measurement errors, despite increased and accompanied to the magnitude of the number of measurements n is rapidly increased (FIG. 18), associated with the eigenvalues of the matrix T -1 as a superposition of n standing wave Appear with a bias (Formula 52).

(3)出現する誤差波g(定常波)は,測定延長に関わらず,常に長波長側の5定常波に誤差影響全体の95%が,特に第1定常波には72%が集中する(表1)。 (3) appearing errors wave g e (standing wave), regardless of the measurement extension, always 95% of the total error affecting the 5 standing wave on the long wavelength side, particularly in the first standing wave concentrates 72% (Table 1 ).

(4)出現する誤差波の大きさ(絶対値)は,正矢測定時の検測精度と管理対象とする軌道狂い波長の2つをパラメータとして統計的に推定できる(表4)。   (4) The magnitude (absolute value) of the error wave that appears can be statistically estimated using two parameters: the accuracy of measurement during Masaya measurement and the orbital wavelength to be managed (Table 4).

(5)修繕対象とする区間の軌道状態と(4)で推定される誤差波絶対値との比較により,交差法使用の可否が理論的に判断できる。   (5) Whether or not the crossing method can be used can be theoretically determined by comparing the track state of the section to be repaired with the error wave absolute value estimated in (4).

上記の機能及び特性を活用することにより,修繕対象区間のみの正矢測定データを使用し,下記の効果が得られる。   By utilizing the above functions and characteristics, the following effects can be obtained by using Masaya measurement data only for the repair target section.

軌道狂いと線形の分離がシンプルに行える。   A simple separation between trajectory error and linear separation.

軌道狂いの波長選別が行える。   Wavelength selection for trajectory deviation can be performed.

移動量計算結果に個人差を生じない   There is no individual difference in the movement amount calculation result

不動点や移動制限などへ柔軟に対応できる。   Can flexibly handle fixed points and movement restrictions.

MTT(マルチプルタイタンパ)補正用のY修正値などへの変換が行える。   Conversion to a Y correction value for MTT (Multiple Tamper) correction can be performed.

上述したように,本願発明の発明者は,交差法を理論的に再定義し,新たな知見を得た。そして,発明者は,その新たな知見に基づき,本願発明に至った。   As described above, the inventor of the present invention theoretically redefined the intersection method and obtained new knowledge. And the inventor came to this invention based on the new knowledge.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る測定データの定常波成分抽出システム及び測定データの定常波成分抽出方法を図25を参照して説明する。定常波成分抽出システム1は,測定データから定常波成分を抽出するものであり,図25に示されるように,入力部2と,処理部3と,出力部4とを備える。入力部2は,測定データの入力を受ける。処理部3は,入力部2から入力された測定データを処理する。出力部4は,処理部3が抽出した定常波成分を出力する。
(First embodiment)
A measurement data standing wave component extraction system and a measurement data standing wave component extraction method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The standing wave component extraction system 1 extracts standing wave components from measurement data, and includes an input unit 2, a processing unit 3, and an output unit 4 as shown in FIG. The input unit 2 receives measurement data. The processing unit 3 processes the measurement data input from the input unit 2. The output unit 4 outputs the standing wave component extracted by the processing unit 3.

定常波成分抽出システム1は,ハードウェアとしてのコンピュータと,そのコンピュータで実行されるソフトウェアとを有し,本発明の定常波成分抽出方法を実行する。本実施形態では,コンピュータとしてノート型パーソナルコンピュータ(ノートPC)を用いている。入力部2は,コンピュータの入力装置であり,例えば,キーボード及びマウスである。処理部3は,コンピュータの処理装置であり,コンピュータプログラムを実行するCPUと,コンピュータプログラムやデータを記憶するメモリ等とを有する。本実施形態では,出力部4としてノートPCのディスプレイ及びプリンタを用いている。定常波成分抽出システム1を構成するコンピュータは,ノートPCに限定されず,例えば,マルチプルタイタンパ(MTT)に搭載されたコンピュータであってもよい。   The standing wave component extraction system 1 includes a computer as hardware and software executed by the computer, and executes the standing wave component extraction method of the present invention. In the present embodiment, a notebook personal computer (notebook PC) is used as the computer. The input unit 2 is a computer input device, for example, a keyboard and a mouse. The processing unit 3 is a computer processing device, and includes a CPU that executes a computer program and a memory that stores the computer program and data. In the present embodiment, a notebook PC display and printer are used as the output unit 4. The computer constituting the standing wave component extraction system 1 is not limited to a notebook PC, and may be, for example, a computer mounted on a multiple type tamper (MTT).

入力部2に入力される測定データは,所定の空間間隔又は時間間隔(測定間隔)で測定(サンプリング)したデータである。測定対象の量は,定量的に測定可能であればよく,鉄道の軌道における正矢値に限定されず,例えば,電気回路における電圧や電流等の物理量であってもよい。測定データの個数をn個とすると,測定データは,n次元のベクトルで表される。そのn次元のベクトルをxとする。   The measurement data input to the input unit 2 is data measured (sampled) at a predetermined space interval or time interval (measurement interval). The quantity to be measured only needs to be quantitatively measurable and is not limited to the positive arrow value on the railroad track, and may be a physical quantity such as voltage or current in an electric circuit, for example. If the number of measurement data is n, the measurement data is represented by an n-dimensional vector. Let the n-dimensional vector be x.

処理部3は,行列算出ステップと,抽出ステップとを実行する。その行列算出ステップにおいて,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)を算出する。その固有空間行列Sの(i,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出される。この数式は,既に説明した数式31である。 The processing unit 3 executes a matrix calculation step and an extraction step. In the matrix calculation step, an n-dimensional eigenspace matrix S i (i is an integer of 1 to n) is calculated. The (i, k) component S i, (j, k) of the eigenspace matrix S i is calculated by the following equation. This mathematical formula is the mathematical formula 31 already described.

i,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1)) S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1))

抽出ステップにおいて,処理部3は,固有空間行列Sとベクトルxとの積を算出して,測定データからi番目に長い定常波成分Sxを抽出する。そのi番目に長い定常波成分の波長Λは,Λ=2p(n+1)/iである。この数式は,既に説明した数式35である。 In the extraction step, the processing unit 3 calculates the product of the eigenspace matrix S i and the vector x and extracts the i-th long standing wave component S i x from the measurement data. The wavelength Λ i of the i -th long standing wave component is Λ i = 2p (n + 1) / i. This mathematical formula is the mathematical formula 35 already described.

第1の実施形態に係る測定データの定常波成分抽出システム及び測定データの定常波成分抽出方法によれば,n個の測定データから1番目に長い定常波成分からn番目に長い定常波成分までのn個の定常波成分を抽出することができる。抽出される定常波成分は,定常波であるので,位相差が無いという離散フーリエ変換と比べて有利な特徴を有する。抽出対象の測定データは,鉄道における曲線整正のためのデータに限られない。   According to the measurement data standing wave component extraction system and the measurement data standing wave component extraction method according to the first embodiment, n measurement data from the first long standing wave component to the n th long standing wave component are measured. A standing wave component can be extracted. Since the extracted standing wave component is a standing wave, it has an advantageous feature compared to the discrete Fourier transform in which there is no phase difference. The measurement data to be extracted is not limited to data for curve correction in railways.

(第2の実施形態)
本願発明の第2の実施形態に係る測定データの定常波分解方法について説明する。この定常波分解方法では,第1の実施形態の定常波成分抽出システム1の出力を用いて,n個の測定データをn個の定常波成分の和に分解する。この定常波分解方法において,測定データxは,i番目に長い定常波成分Sxのi=1からi=nまでの和である。この和は,既に説明した数式41である。i番目に長い定常波成分Sxは,定常波成分抽出システム1の出力であり,すなわち,本発明の測定データの定常波成分抽出方法で得られる。
(Second Embodiment)
A method for standing wave decomposition of measurement data according to the second embodiment of the present invention will be described. In this standing wave decomposition method, using the output of the standing wave component extraction system 1 of the first embodiment, n pieces of measurement data are decomposed into a sum of n standing wave components. In this standing wave decomposition method, the measurement data x is the sum of i = 1 to i = n of the i-th long standing wave component S i x. This sum is Equation 41 already described. The i-th long standing wave component S i x is the output of the standing wave component extraction system 1, that is, obtained by the standing wave component extraction method of the measurement data of the present invention.

第2の実施形態に係る測定データの定常波分解方法によれば,離散フーリエ変換を用いずに,測定データのスペクトル分解をすることができる。スペクトル分解された成分は,直流成分(一定値の成分)が0であるという離散フーリエ変換と比べて有利な特徴を有する。   According to the standing wave decomposition method of measurement data according to the second embodiment, it is possible to perform spectrum decomposition of measurement data without using discrete Fourier transform. The spectrally decomposed component has an advantageous characteristic compared to the discrete Fourier transform in which the direct current component (constant value component) is zero.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る移動量算出システム及び移動量算出方法を図25を流用して説明する。この移動量算出システムは,鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量を算出するものである。移動量算出システムは,第1の実施形態と同様のハードウェアを有し,ソフトウェアが相違する。第1の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において,第1の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。図25に示されるように,移動量算出システムは,入力部2と,処理部3と,出力部4とを備える。入力部2は,設計正矢及び測定正矢の入力を受ける。処理部3は,入力部2から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する。出力部4は,処理部3が算出した移動量を出力する。
(Third embodiment)
A movement amount calculation system and a movement amount calculation method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This moving amount calculation system calculates a moving amount from a design arrow and a measurement arrow at a plurality of measurement points at predetermined intervals on a railroad track. The movement amount calculation system has the same hardware as in the first embodiment, and the software is different. The same code | symbol is attached | subjected to the location equivalent to 1st Embodiment. In the following description, detailed description of portions equivalent to those of the first embodiment is omitted. As shown in FIG. 25, the movement amount calculation system includes an input unit 2, a processing unit 3, and an output unit 4. The input unit 2 receives input of a design positive arrow and a measurement positive arrow. The processing unit 3 processes the design positive arrow and the measurement positive arrow input from the input unit 2. The output unit 4 outputs the movement amount calculated by the processing unit 3.

移動量算出システムは,ハードウェアとしてのコンピュータと,そのコンピュータで実行されるソフトウェアとを有し,本発明の移動量算出方法を実行する。   The movement amount calculation system has a computer as hardware and software executed by the computer, and executes the movement amount calculation method of the present invention.

設計正矢は,各測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表される。測定正矢は,各測点で測定される正矢値であり,n次元のベクトルmで表される。移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表される。   The design positive arrow is a positive arrow value determined at each measurement point, and is represented by an n-dimensional vector d. The measurement positive arrow is a positive arrow value measured at each measurement point, and is represented by an n-dimensional vector m. The movement amount is a correction value for correcting the measurement positive arrow to the design positive arrow, and is represented by an n-dimensional vector g.

処理部3は,交差法行列算出ステップと,移動量算出ステップとを実行する。処理部3は,交差法行列算出ステップにおいて,n次元の交差法行列T−1を算出する。この交差法行列算出ステップにおいて,交差法行列T−1の(i,j)成分T−1(i,j)は,1≦i≦j≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×i(n−j+1)で算出され,1≦j<i≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×j(n−i+1)で算出される。この数式は,既に説明した数式23である。 The processing unit 3 executes an intersection method matrix calculation step and a movement amount calculation step. The processing unit 3 calculates an n-dimensional intersection method matrix T −1 in the intersection method matrix calculation step. In this intersection method matrix calculation step, the (i, j) component T −1 (i, j) of the intersection method matrix T −1 is T −1 (i, j) = when 1 ≦ i ≦ j ≦ n. 2 / (n + 1) × i (n−j + 1), and when 1 ≦ j <i ≦ n, calculated as T −1 (i, j) = 2 / (n + 1) × j (n−i + 1). The This mathematical formula is the mathematical formula 23 already described.

処理部3は,移動量算出ステップにおいて,g=T−1(d−m)によって移動量を算出する。この数式は,既に説明した数式24である。 In the movement amount calculating step, the processing unit 3 calculates the movement amount by g = T −1 (dm). This mathematical formula is the mathematical formula 24 already described.

ここで,数式23で示す逆行列成分の規則性の証明を説明する。   Here, the proof of the regularity of the inverse matrix component expressed by Equation 23 will be described.

定義1:Tをn×nの下記の階差行列とする。また,|T|でTの行列式を表すことにする。 Definition 1: Let T n be the following difference matrix of n × n. Also, | T n | represents a determinant of T n .

Figure 0006307211
Figure 0006307211

補助定理2:|T|に対して以下が成立する。 Lemma 2: The following holds for | T n |.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

補助定理2の証明:Tn+1の行列式の値と,Tn+1の左端の列に注目すれば,掃き出し法により以下のように計算できる。 Proof of Lemma 2: the value of the determinant of T n + 1, if attention in the leftmost column of T n + 1, can be calculated as follows by sweeping-out method.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

また,明らかに以下が成立する。   Obviously, the following holds.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

Figure 0006307211
Figure 0006307211

漸化式の一般項は,次式のように求められる。(証明終)   The general term of the recurrence formula is obtained as follows. (End of proof)

Figure 0006307211
Figure 0006307211

定理3:Tの逆行列をT −1=(aij)と書くことにする。このとき,以下が成立する。 Theorem 3: Let the inverse matrix of T n be written as T n −1 = (a ij ). At this time, the following holds.

(1)1≦i≦j≦nのとき   (1) When 1 ≦ i ≦ j ≦ n

Figure 0006307211
Figure 0006307211

(2)1≦j<i≦nのとき   (2) When 1 ≦ j <i ≦ n

Figure 0006307211
Figure 0006307211

定理3の証明:ここで上記(1)の場合だけを求める。(2)の場合は,(1)の場合と全く同様に証明できる。   Proof of Theorem 3: Here, only the case of (1) above is obtained. In the case of (2), it can be proved exactly as in the case of (1).

の逆行列を求めるために,余因子を計算する必要がある。1≦i<j≦nと仮定する。このとき,Tのi,j余因子Δijを考えると,これは,以下の行列の行列式と同じ形となる。この行列は,i行目とj行目を除去した(n−1)×(n−1)行列である。 For the inverse matrix of T n, it is necessary to calculate the cofactor. Assume 1 ≦ i <j ≦ n. At this time, considering the i, j cofactor Δij of T n , this has the same form as the determinant of the following matrix. This matrix is an (n−1) × (n−1) matrix obtained by removing the i-th row and the j-th row.

Figure 0006307211
Figure 0006307211

上の実線部分は,除去されたi行目であり,右の実線は,j列目である。i行目より左側,また,j行目より左側は,形が元のままである。したがって,Ti−jは,(n−i)×(n−i)の階差行列である。同様に,Tn−jは,(n−j)×(n−j)の階差行列である。その真ん中部分にあたるXj−iは,上に一つ詰めているが,左には詰めていない。つまり,Xj−iは,(j−i)×(j−i)の三角行列である。 The upper solid line portion is the removed i-th row, and the right solid line is the j-th column. The left side from the i-th line and the left side from the j-th line remain unchanged. Therefore, T i−j is a difference matrix of (n−i) × (n−i). Similarly, T n−j is a difference matrix of (n−j) × (n−j). Xj-i, which is the middle part, is packed one up, but not left. That is, X j−i is a triangular matrix of (j−i) × (j−i).

Figure 0006307211
Figure 0006307211

つまり,Xj−iは,Tj−iが一行だけ上にずれた形をしている。これは,i行目を除去したことによる当然の結果である。なお,三角行列の行列式は,対角成分の掛け算となる。 That is, X j-i has a shape in which T j-i is shifted upward by one line. This is a natural result of removing the i-th row. Note that the determinant of the triangular matrix is a multiplication of diagonal components.

逆行列T −1=(aij)とすると,その成分aijは,次式のように求められる。(証明終) Assuming that the inverse matrix T n −1 = (a ij ), the component a ij is obtained as follows. (End of proof)

Figure 0006307211
Figure 0006307211

結論4:T −1は,二軸対称行列となる。すなわち,以下が成立する。 Conclusion 4: T n −1 is a biaxial symmetric matrix. That is, the following holds.

ij=aji a ij = a ji

i,n−j+1=aj,n−i+1 a i, n−j + 1 = a j, n−i + 1

−1は,2つの対称軸を持つ点対称行列となり,全体の成分を(n+1)/2倍することで,次の規則性を持つ。 T n −1 is a point symmetric matrix having two symmetry axes, and has the following regularity by multiplying the entire component by (n + 1) / 2.

(1)1≦i≦j≦nのとき,aij=i(n−j+1) (1) When 1 ≦ i ≦ j ≦ n, a ij = i (n−j + 1)

(2)1≦j<i≦nのとき,aij=j(n−i+1) (系証明終) (2) When 1 ≦ j <i ≦ n, a ij = j (n−i + 1) (end of system proof)

第3の実施形態に係る移動量算出システム及び移動量算出方法によれば,掃き出し法等の従来の逆行列算出手法を用いずに逆行列を算出するので,測点数が増加しても,算出が容易である。   According to the movement amount calculation system and the movement amount calculation method according to the third embodiment, since the inverse matrix is calculated without using the conventional inverse matrix calculation method such as the sweep-out method, the calculation is possible even if the number of measurement points increases. Is easy.

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る移動量の定常波成分抽出システム及び移動量の定常波成分抽出方法を図25を流用して説明する。この定常波成分抽出システムは,鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量の定常波成分を抽出するものである。定常波成分抽出システムは,第1の実施形態と同様のハードウェアを有し,ソフトウェアが相違する。第1の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において,第1の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。図25に示されるように,移動量の定常波成分抽出システムは,入力部2と,処理部3と,出力部4とを備える。入力部2は,設計正矢及び測定正矢の入力を受ける。処理部3は,入力部2から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する。出力部4は,処理部3が抽出した移動量の定常波成分を出力する。
(Fourth embodiment)
A moving amount standing wave component extraction system and a moving amount standing wave component extraction method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This standing wave component extraction system extracts a standing wave component of a moving amount from a design arrow and a measurement arrow at a plurality of measurement points at predetermined intervals on a railway track. The standing wave component extraction system has the same hardware as that of the first embodiment, and the software is different. The same code | symbol is attached | subjected to the location equivalent to 1st Embodiment. In the following description, detailed description of portions equivalent to those of the first embodiment is omitted. As shown in FIG. 25, the moving amount standing wave component extraction system includes an input unit 2, a processing unit 3, and an output unit 4. The input unit 2 receives input of a design positive arrow and a measurement positive arrow. The processing unit 3 processes the design positive arrow and the measurement positive arrow input from the input unit 2. The output unit 4 outputs the standing wave component of the movement amount extracted by the processing unit 3.

移動量の定常波成分抽出システムは,ハードウェアとしてのコンピュータと,そのコンピュータで実行されるソフトウェアとを有し,本発明の移動量の定常波成分抽出方法を実行する。   The movement amount standing wave component extraction system has a computer as hardware and software executed by the computer, and executes the movement amount standing wave component extraction method of the present invention.

設計正矢は,各測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表される。測定正矢は,各測点で測定される正矢値であり,n次元のベクトルmで表される。移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表される。   The design positive arrow is a positive arrow value determined at each measurement point, and is represented by an n-dimensional vector d. The measurement positive arrow is a positive arrow value measured at each measurement point, and is represented by an n-dimensional vector m. The movement amount is a correction value for correcting the measurement positive arrow to the design positive arrow, and is represented by an n-dimensional vector g.

処理部3は,行列及び固有値算出ステップと,抽出ステップとを実行する。処理部3は,行列及び固有値算出ステップにおいて,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)とその固有値λを算出する。この行列及び固有値算出ステップにおいて,固有空間行列Sの(j,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出される。この数式は,既に説明した数式31である。 The processing unit 3 executes a matrix and eigenvalue calculation step and an extraction step. In the matrix and eigenvalue calculation step, the processing unit 3 calculates an n-dimensional eigenspace matrix S i (i is an integer of 1 to n) and its eigenvalue λ i . In this matrix and eigenvalue calculation step, the (j, k) component S i, (j, k) of the eigenspace matrix S i is calculated by the following equation. This mathematical formula is the mathematical formula 31 already described.

i,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1)) S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1))

行列及び固有値算出ステップにおいて,固有値λは,次式で算出される。この数式は,既に説明した数式29である。
In the matrix and eigenvalue calculation step, the eigenvalue λ i is calculated by the following equation. This mathematical formula is the mathematical formula 29 already described.

λ=1/(1−cos(iπ/(n+1))) λ i = 1 / (1-cos (iπ / (n + 1)))

抽出ステップにおいて,処理部3は,固有空間行列Sとその固有値λと正矢差(d−m)との積λ(d−m)を算出して,i番目に長い定常波成分λmを抽出する。この数式は,既に説明した数式24に数式32を代入して得られ数式の第i項であるる。 In the extraction step, the processing unit 3 calculates the product λ i S i (dm) of the eigenspace matrix S i , its eigenvalue λ i, and the positive difference (dm), and the i-th long standing wave The component λ i S i m is extracted. This mathematical formula is the i-th term of the mathematical formula obtained by substituting the mathematical formula 32 into the mathematical formula 24 already described.

i番目に長い前記定常波成分の波長Λは,Λ=2p(n+1)/iである。この数式は,既に説明した数式35である。 The wavelength Λ i of the i -th long standing wave component is Λ i = 2p (n + 1) / i. This mathematical formula is the mathematical formula 35 already described.

第4の実施形態に係る移動量の定常波成分抽出システム及び移動量の定常波成分抽出方法によれば,1番目に長い定常波成分からn番目に長い定常波成分までの移動量の定常波成分を抽出することができる。抽出される定常波成分は,定常波であるので,位相差が無いという離散フーリエ変換と比べて有利な特徴を有する。   According to the moving amount standing wave component extraction system and the moving amount standing wave component extraction method according to the fourth embodiment, the moving amount standing wave component from the first long standing wave component to the n th long standing wave component is extracted. Can do. Since the extracted standing wave component is a standing wave, it has an advantageous feature compared to the discrete Fourier transform in which there is no phase difference.

(第5の実施形態)
本願発明の第5の実施形態に係る移動量の定常波分解方法について説明する。この移動量の定常波分解方法では,第4の実施形態の移動量の定常波成分抽出システムの出力を用いて,n個の移動量をn個の定常波成分の和に分解する。この移動量の定常波分解方法において,移動量gは,i番目に長い定常波成分λ(d−m)のi=1からi=nまでの和である。この和は,既に説明した既に説明した数式24に数式32を代入して得られる。i番目に長い定常波成分λ(d−m)は,移動量の定常波成分抽出システムの出力であり,すなわち,本発明の移動量の定常波成分抽出方法で得られる。
(Fifth embodiment)
A moving amount standing wave decomposition method according to the fifth embodiment of the present invention will be described. In this moving amount standing wave decomposition method, n movement amounts are decomposed into a sum of n standing wave components using the output of the moving amount standing wave component extraction system of the fourth embodiment. In the moving wave standing wave decomposition method, the moving amount g is the sum of i = 1 to i = n of the i-th longest standing wave component λ i S i (dm). This sum is obtained by substituting Equation 32 into Equation 24 already described. The i-th long standing wave component λ i S i (dm) is the output of the moving amount standing wave component extraction system, that is, obtained by the moving amount standing wave component extraction method of the present invention.

第5の実施形態に係る移動量の定常波分解方法によれば,離散フーリエ変換を用いずに,移動量のスペクトル分解をすることができる。スペクトル分解された成分は,直流成分(一定値の成分)が0であるという離散フーリエ変換と比べて有利な特徴を有する。   According to the moving amount standing wave decomposition method according to the fifth embodiment, the moving amount can be spectrally decomposed without using the discrete Fourier transform. The spectrally decomposed component has an advantageous characteristic compared to the discrete Fourier transform in which the direct current component (constant value component) is zero.

(第6の実施形態)
本願発明の第6の実施形態に係る移動量の誤差低減方法について説明する。この移動量の誤差低減方法では,第5の実施形態の移動量の定常波分解方法を用いて,移動量に含まれる誤差を低減する。この移動量の誤差低減方法において,定常波成分の和に分解された移動量から,1番目からr番目までに長い定常波成分(1≦r<n)を除去する。
(Sixth embodiment)
A movement amount error reduction method according to the sixth embodiment of the present invention will be described. In this movement amount error reduction method, the movement amount standing wave decomposition method of the fifth embodiment is used to reduce errors included in the movement amount. In this movement amount error reduction method, the longest standing wave component (1 ≦ r <n) from the first to the rth is removed from the moving amount decomposed into the sum of the standing wave components.

この移動量の誤差低減方法によって,移動量に含まれる誤差低減されることは,既に説明した数式53及び図21に表されている。   The fact that the error included in the movement amount is reduced by this movement amount error reduction method is shown in the mathematical formula 53 and FIG.

この移動量の誤差低減方法において,1番目からr番目までに長い前記定常波成分(1≦r<n)が除去され,そのrは,例えば,1乃至5の整数から選択される。   In the error reduction method of the movement amount, the standing wave component (1 ≦ r <n) that is long from the first to the r-th is removed, and r is selected from an integer of 1 to 5, for example.

表1に示されるように,r=1のとき,すなわち,最も長い定常波成分(第1定常波)のみ除去した場合,誤差の除去率は,72.2%と高い値となる。rを大きくすると,御座の除去率はさらに高くなる。r=2のとき,すなわち,1番目から2番目までに長い定常波成分を除去した場合,誤差の除去率は,86.2%となる。r=3のとき,すなわち,1番目から3番目までに長い定常波成分を除去した場合,誤差の除去率は,91.4%となる。r=4のとき,すなわち,1番目から4番目までに長い定常波成分を除去した場合,誤差の除去率は,93.9%となる。r=6のとき,すなわち,1番目から6番目までに長い定常波成分を除去した場合,誤差の除去率は,95.4%となる。   As shown in Table 1, when r = 1, that is, when only the longest standing wave component (first standing wave) is removed, the error removal rate is as high as 72.2%. Increasing r further increases the throne removal rate. When r = 2, that is, when a standing wave component long from the first to the second is removed, the error removal rate is 86.2%. When r = 3, that is, when long standing wave components from the first to the third are removed, the error removal rate is 91.4%. When r = 4, that is, when long standing wave components from the first to the fourth are removed, the error removal rate is 93.9%. When r = 6, that is, when long standing wave components from the first to the sixth are removed, the error removal rate is 95.4%.

第6の実施形態に係る移動量の誤差低減方法によれば,フィルタを用いずに移動量の誤差を低減することができるので,フィルタによる緩和曲線の正矢形状の変化が生じない。   According to the movement amount error reduction method according to the sixth embodiment, since the movement amount error can be reduced without using a filter, the change in the positive arrow shape of the relaxation curve by the filter does not occur.

なお,本発明は,上記の実施形態の構成に限られず,発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば,第3乃至第6の実施形態において,鉄道は,在来線であっても高速鉄道であってもよい。   The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the third to sixth embodiments, the railway may be a conventional line or a high-speed railway.

1 定常波成分抽出システム(移動量算出システム,移動量の定常波成分抽出システム)
2 入力部
3 処理部
4 出力部
d 設計正矢
g 移動量
m 測定正矢
n 次元数(測定データの個数)
固有空間行列
λ 行列の固有値
Λ 波長
x 測定データ
1 Standing wave component extraction system (travel amount calculation system, travel amount standing wave component extraction system)
2 Input unit 3 Processing unit 4 Output unit d Design Masaya g Movement amount m Measurement Masaya n Number of dimensions (number of measurement data)
Si eigenspace matrix λ eigenvalue of the matrix Λ wavelength x measurement data

Claims (7)

測定データから定常波成分を抽出する測定データの定常波成分抽出システムであって,
測定データの入力を受ける入力部と,
前記入力部から入力された測定データを処理する処理部と,
前記処理部が抽出した定常波成分を出力する出力部とを備え,
前記測定データは,所定の空間間隔又は時間間隔で測定したn個のデータであり,n次元のベクトルxで表され,
前記処理部は,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)を算出する行列算出ステップと,
前記固有空間行列Sとベクトルxとの積を算出して,前記測定データからi番目に定常波波長が長い定常波成分Sxを抽出する抽出ステップとを実行し,
前記行列算出ステップにおいて,前記固有空間行列Sの(i,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出され,
i,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1))
前記i番目に定常波波長が長い前記定常波成分の定常波波長Λは,Λ=2p(n+1)/iであることを特徴とする測定データの定常波成分抽出システム。
A measurement data standing wave component extraction system for extracting standing wave components from measurement data,
An input unit for receiving measurement data;
A processing unit for processing measurement data input from the input unit;
An output unit for outputting the standing wave component extracted by the processing unit;
The measurement data is n pieces of data measured at a predetermined space interval or time interval, and is represented by an n-dimensional vector x.
The processing unit calculates a n-dimensional eigenspace matrix S i (i is an integer of 1 to n);
An extraction step of calculating a product of the eigenspace matrix S i and the vector x and extracting a standing wave component S i x having the i-th long standing wave wavelength from the measurement data;
In the matrix calculation step, the (i, k) component S i, (j, k) of the eigenspace matrix S i is calculated by the following equation:
S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1))
The standing wave component extraction system for measurement data, wherein the standing wave wavelength Λ i of the standing wave component having the i-th long standing wave wavelength is Λ i = 2p (n + 1) / i.
請求項1に記載の測定データの定常波成分抽出システムを用いて前記n個の測定データをn個の定常波成分の和に分解する測定データの定常波分解方法であって,
前記測定データを表すベクトルxは,i番目に定常波波長が長い前記定常波成分Sxのi=1からi=nまでの和であることを特徴とする測定データの定常波分解方法。
A measurement data standing wave decomposition method for decomposing the n measurement data into a sum of n standing wave components using the measurement data standing wave component extraction system according to claim 1,
The vector x representing the measurement data is the sum of the standing wave component S i x having the i- th longest standing wave wavelength from i = 1 to i = n, and the standing wave decomposition method of the measurement data,
鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量を算出する移動量算出システムであって,
設計正矢及び測定正矢の入力を受ける入力部と,
前記入力部から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する処理部と,
前記処理部が算出した移動量を出力する出力部とを備え,
前記設計正矢は,前記複数測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表され,
前記測定正矢は,前記複数測点で測定される正矢値であり,n次元のベクトルmで表され,
前記移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表され,
前記処理部は,n次元の交差法行列T−1を算出する交差法行列算出ステップと,
g=T−1(d−m)によって移動量を算出する移動量算出ステップとを実行し,
前記交差法行列算出ステップにおいて,前記交差法行列T−1の(i,j)成分T−1(i,j)は,
1≦i≦j≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×i(n−j+1)で算出され,
1≦j<i≦nのとき,T−1(i,j)=2/(n+1)×j(n−i+1)で算出されることを特徴とする移動量算出システム。
A movement amount calculation system for calculating a movement amount from a design arrow and a measurement arrow at a plurality of measurement points at a predetermined interval on a railway track,
An input unit that receives inputs of design Masaya and measurement Masaya;
A processing unit for processing the design positive arrow and the measurement positive arrow input from the input unit;
An output unit that outputs the movement amount calculated by the processing unit;
The design positive arrow is a positive arrow value determined at the plurality of measurement points, and is represented by an n-dimensional vector d.
The measurement positive arrow is a positive arrow value measured at the plurality of measurement points, and is represented by an n-dimensional vector m.
The amount of movement is a correction value for correcting the measurement positive arrow to a design positive arrow, and is represented by an n-dimensional vector g.
The processing unit includes an intersection method matrix calculation step of calculating an n-dimensional intersection method matrix T −1 ,
a movement amount calculating step of calculating a movement amount by g = T −1 (dm),
In the intersection method matrix calculation step, the (i, j) component T −1 (i, j) of the intersection method matrix T −1 is
When 1 ≦ i ≦ j ≦ n, T −1 (i, j) = 2 / (n + 1) × i (n−j + 1) is calculated,
When 1 ≦ j <i ≦ n, the movement amount calculation system is calculated by T −1 (i, j) = 2 / (n + 1) × j (n−i + 1).
鉄道の軌道での所定間隔の複数測点における設計正矢及び測定正矢から移動量の定常波成分を抽出する移動量の定常波成分抽出システムであって,
設計正矢及び測定正矢の入力を受ける入力部と,
前記入力部から入力された設計正矢及び測定正矢を処理する処理部と,
前記処理部が抽出した移動量の定常波成分を出力する出力部とを備え,
前記設計正矢は,前記複数測点において定められた正矢値であり,n次元のベクトルdで表され,
前記測定正矢は,前記複数測点で測定される正矢値であり,n次元のベクトルmで表され,
前記移動量は,前記測定正矢を設計正矢に修正するための修正値であり,n次元のベクトルgで表され,
前記処理部は,n次元の固有空間行列S(iは1以上n以下の整数)とその固有値λを算出する行列及び固有値算出ステップと,
前記固有空間行列Sとその固有値λと正矢差(d−m)との積λ(d−m)を算出して,i番目に定常波波長が長い定常波成分λmを抽出する抽出ステップとを実行し,
前記行列及び固有値算出ステップにおいて,前記固有空間行列Sの(j,k)成分Si,(j,k)は,次式で算出され,
i,(j,k)=(2/(n+1))×sin(iπj/(n+1))×sin(iπk/(n+1))
前記固有値λは,次式で算出され,
λ=1/(1−cos(iπ/(n+1)))
前記i番目に定常波波長が長い前記定常波成分の定常波波長Λは,Λ=2p(n+1)/iであることを特徴とする移動量の定常波成分抽出システム。
A moving amount standing wave component extraction system that extracts a standing wave component of a moving amount from a design positive arrow and a measuring positive arrow at a plurality of measurement points at predetermined intervals on a railway track,
An input unit that receives inputs of design Masaya and measurement Masaya;
A processing unit for processing the design positive arrow and the measurement positive arrow input from the input unit;
An output unit that outputs a standing wave component of the movement amount extracted by the processing unit;
The design positive arrow is a positive arrow value determined at the plurality of measurement points, and is represented by an n-dimensional vector d.
The measurement positive arrow is a positive arrow value measured at the plurality of measurement points, and is represented by an n-dimensional vector m.
The amount of movement is a correction value for correcting the measurement positive arrow to a design positive arrow, and is represented by an n-dimensional vector g.
The processing unit includes an n-dimensional eigenspace matrix S i (i is an integer not less than 1 and not more than n), a matrix for calculating its eigenvalue λ i , and an eigenvalue calculating step;
The product λ i S i (dm) of the eigenspace matrix S i , its eigenvalue λ i and the positive arrow difference (dm) is calculated, and the standing wave component λ i S i having the i-th longest standing wave wavelength is calculated. an extraction step for extracting m,
In the matrix and eigenvalue calculating step, the (j, k) component S i, (j, k) of the eigenspace matrix S i is calculated by the following equation:
S i, (j, k) = (2 / (n + 1)) × sin (iπj / (n + 1)) × sin (iπk / (n + 1))
The eigenvalue λ i is calculated by the following equation:
λ i = 1 / (1-cos (iπ / (n + 1)))
The moving wave standing wave component extraction system, wherein the standing wave wavelength Λ i of the standing wave component having the i-th long standing wave wavelength is Λ i = 2p (n + 1) / i.
請求項4に記載の移動量の定常波成分抽出システムを用いて前記n個の移動量をn個の定常波成分の和に分解する移動量の定常波分解方法であって,
前記移動量は,i番目に定常波波長が長い前記定常波成分λ(d−m)のi=1からi=nまでの和であることを特徴とする移動量の定常波分解方法。
A moving amount standing wave decomposition method for decomposing the n moving amounts into a sum of n standing wave components using the moving amount standing wave component extraction system according to claim 4,
The moving amount standing wave decomposition method according to claim 1, wherein the moving amount is a sum from i = 1 to i = n of the standing wave component λ i S i (dm) having the i-th longest standing wave wavelength .
請求項5に記載の移動量の定常波分解方法を用いて前記移動量に含まれる誤差を低減する移動量の誤差低減方法であって,
定常波成分の和に分解された前記移動量から,1番目からr番目までに定常波波長が長い前記定常波成分(1≦r<n)を除去することを特徴とする移動量の誤差低減方法。
A moving amount error reduction method for reducing an error included in the moving amount using the moving wave standing wave decomposition method according to claim 5,
A moving amount error reduction method comprising: removing the standing wave component (1 ≦ r <n) having a long standing wave wavelength from the first to the r th from the moving amount decomposed into a sum of standing wave components.
前記rは,1乃至5の整数から選択されることを特徴とする請求項6に記載の移動量の誤差低減方法。   The method of claim 6, wherein r is selected from an integer of 1 to 5.
JP2015186936A 2015-09-24 2015-09-24 Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method Active JP6307211B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015186936A JP6307211B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method
PCT/JP2016/075556 WO2017051677A1 (en) 2015-09-24 2016-08-31 Method for processing of offset measured versine and other offset measurement data, and system for executing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015186936A JP6307211B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017062156A JP2017062156A (en) 2017-03-30
JP6307211B2 true JP6307211B2 (en) 2018-04-04

Family

ID=58386597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015186936A Active JP6307211B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6307211B2 (en)
WO (1) WO2017051677A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110409234B (en) * 2019-07-25 2021-06-08 北京三岭基业科技发展有限公司 Dynamic detection method and device for smoothness of high-speed railway steel rail

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011252745A (en) * 2010-06-01 2011-12-15 Railway Technical Research Institute Method for processing measurement data on traveling road surface profile
JP6120435B2 (en) * 2012-11-30 2017-04-26 株式会社レールテック Correction amount calculation system and correction amount calculation computer program for curve correction

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017051677A1 (en) 2017-03-30
JP2017062156A (en) 2017-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wiest et al. Assessment of methods for calculating contact pressure in wheel-rail/switch contact
OBrien et al. Calculating an influence line from direct measurements
CN104111456B (en) A kind of line of high-speed railway Ground Deformation high-resolution InSAR monitoring methods
Mitchell et al. Universal low-temperature crossover in two-channel Kondo models
CN103077320B (en) A kind of solder joint fatigue based on rough set theory analyzes method
US20220147666A1 (en) Method for determining propagation characteristics of guided waves of variable cross-section rail of turnout
Skrypnyk et al. Metamodelling of wheel–rail normal contact in railway crossings with elasto-plastic material behaviour
CN104807414A (en) Metro tunnel settlement deformation monitoring method based on distributed fiber sensing technology
CN108139299A (en) For the method for determining the modal parameter of road or rail vehicle and characterizing road or track profile indirectly
JP4003827B2 (en) Road surface property estimation method and system using traffic detector
CN107228724A (en) bridge power impact coefficient extracting method
CN104778331A (en) Spatial interpolation method for long-span bridge monitoring data
JP6307211B2 (en) Method for processing measurement data such as measurement Masaya applying crossing method and system for executing the method
CN104899349A (en) Large-span bridge monitoring data spatial interpolation and visualization method
Hao et al. Impact of wheel profile evolution on the lateral motion characteristics of a high-speed vehicle navigating through turnout
CN111832618B (en) Matching method of track dynamic and static inspection data
CN110596242A (en) A local damage location method for main girder of bridge crane
CN110287525B (en) Non-stationary random road surface excitation generation method adopting parallel coherent function model
CN106289196B (en) Slumped mass geological hazard body monitoring method based on three-dimensional laser scanning technique
KR101657425B1 (en) Stress distribution estimation system for structure using of terrestrial laser scanning, thereof method and health monitoring system using it
Wallentin et al. Cracks around railway wheel flats exposed to rolling contact loads and residual stresses
CN110321593B (en) Bridge dynamic deflection vibration mode matrix construction method based on accumulated modal mass participation rate
Lestoille Stochastic model of high-speed train dynamics for the prediction of long-time evolution of the track irregularities
CN117150610A (en) General checking method for arbitrary section stress of bridge concrete structure
Li et al. Sensitivity function of LTI fractional order dynamic systems with respect to the orders

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6307211

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250