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JP7425430B2 - Method and program for specifying the time position of a normal joint of a rail, and an information processing system - Google Patents
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JP7425430B2 - Method and program for specifying the time position of a normal joint of a rail, and an information processing system - Google Patents

Method and program for specifying the time position of a normal joint of a rail, and an information processing system Download PDF

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Description

本発明は、列車の走行音からレールの普通継目の時間位置を特定するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for specifying the temporal position of a regular rail joint from the sound of a train running.

特許文献1では、鉄道軌道のレールを通じて少なくとも2つの方向を異にするビームが出射され、かつ少なくとも1つの超音波ビームがレールの腹部に近接した空気中に送出され、かつ受信された信号を比較することで、レールにおける断続部または異常部を検出する技術が開示されている。このような技術では、超音波ビームを2本送受信できるような装置が必要となる。 In Patent Document 1, beams in at least two different directions are emitted through the rail of a railway track, and at least one ultrasonic beam is emitted into the air near the abdomen of the rail, and the received signals are compared. A technique for detecting discontinuities or abnormalities in rails is disclosed. Such technology requires a device that can transmit and receive two ultrasound beams.

また、特許文献2では、GPS(Global Positioning System)信号などから列車位置を特定するが、加速度センサによる上下振動信号及び集音装置による音響信号から波形特徴を抽出して予め用意された波形パターンと比較することでレール継ぎ目や分岐部等の特徴点を通過したか判断して、特徴点通過を検出する列車位置を補正する技術が開示されている。このような技術では、レール継ぎ目や分岐部等の特徴点に対応する波形パターンを予め用意しなければならない。また、様々なセンサを用意しなければならない。 In addition, in Patent Document 2, the train position is specified from a GPS (Global Positioning System) signal, etc., but waveform characteristics are extracted from vertical vibration signals from an acceleration sensor and acoustic signals from a sound collector, and a waveform pattern prepared in advance is used. A technique has been disclosed in which it is determined whether the train has passed through a feature point such as a rail joint or a branch by comparing the trains, and the train position for detecting the passing of the feature point is corrected. In such a technique, waveform patterns corresponding to feature points such as rail joints and branching parts must be prepared in advance. Also, various sensors must be prepared.

特開昭61-501724号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-501724 特開2011-225188号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-225188

従って、本発明の目的は、一側面によれば、レールの普通継目の時間位置を簡易な構成で精度良く特定できるようにするための技術を提供することである。 Therefore, according to one aspect, an object of the present invention is to provide a technique that enables the time position of a normal joint of a rail to be specified with high precision with a simple configuration.

本発明に係る、レールの普通継目の時間位置の特定方法は、(A)雑音除去後の列車の走行音に対して包絡線の抽出処理を実行して、抽出された包絡線からレールの普通継目の音の候補時間位置を特定するステップと、(B)列車の走行区間におけるレール長のデータを格納する格納部に格納されたレール長のデータから、レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成するステップと、(C)候補時間位置と仮説時間位置とを照合して、レールの普通継目の音の時間位置を特定するステップとを含む。 The method for specifying the time position of a normal rail joint according to the present invention includes (A) performing an envelope extraction process on the running sound of a train after noise removal, and using the extracted envelope to determine the time position of a normal rail joint. (B) determining the hypothetical time position of the normal joint sound of the rail from the rail length data stored in the storage unit that stores the rail length data in the running section of the train; and (C) identifying the time position of the sound of the normal joint of the rail by comparing the candidate time position with the hypothetical time position.

一側面によれば、レールの普通継目の時間位置を簡易な構成で精度良く特定できるようになる。 According to one aspect, the time position of a normal joint of a rail can be accurately specified with a simple configuration.

図1は、実施の形態に係る情報処理装置の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overview of an information processing apparatus according to an embodiment. 図2は、第1の実施の形態に係る仮説生成部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a hypothesis generation unit according to the first embodiment. 図3は、実施の形態に係る処理フローを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a processing flow according to the embodiment. 図4は、本実施の形態における音データの処理過程の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the process of processing sound data in this embodiment. 図5は、第1の実施の形態に係る仮説時間位置の生成処理の処理フローを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of hypothetical time position generation processing according to the first embodiment. 図6は、本実施の形態における音データの処理過程の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the process of processing sound data in this embodiment. 図7は、第1の実施の形態に係る照合処理の処理フローを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a processing flow of matching processing according to the first embodiment. 図8は、第2の実施の形態に係る仮説生成部及び照合部の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a hypothesis generating section and a matching section according to the second embodiment. 図9は、第2の実施の形態に係る仮説時間位置の生成処理の処理フローを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a processing flow of hypothetical time position generation processing according to the second embodiment. 図11は、第2の実施の形態に係る照合処理の処理フローを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a processing flow of matching processing according to the second embodiment.

[実施の形態1]
本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の構成例を図1に示す。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a configuration example of an information processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

情報処理装置100は、マイク101と、AD(Analog-to-Digital)変換部103と、第1データ格納部105と、雑音除去部107と、包絡線抽出部109と、候補抽出部111と、第2データ格納部113と、照合部115と、出力部117と、レール長データベース(DB)119と、仮説生成部121と、第3データ格納部123とを有する。 The information processing device 100 includes a microphone 101, an AD (Analog-to-Digital) conversion section 103, a first data storage section 105, a noise removal section 107, an envelope extraction section 109, a candidate extraction section 111, It has a second data storage section 113, a collation section 115, an output section 117, a rail length database (DB) 119, a hypothesis generation section 121, and a third data storage section 123.

マイク101は、列車走行中に列車上で走行音を集音する。ここでいう走行音は、列車の走行にともなって発生する、パンタグラフの音、台車の音、車体の音、風切り音、普通継目におけるボルトから発生する音など、すべての音が合わさって列車上で観測される音のことである。AD変換部103は、マイク101で集音された音入力信号をディジタル音データに変換して、第1データ格納部105に格納する。雑音除去部107は、第1データ格納部105に格納された音データに対して雑音除去処理を実行して、包絡線抽出部109に出力する。包絡線抽出部109は、雑音除去後の音データに対して包絡線抽出処理を実行し、候補抽出部111に出力する。候補抽出部111は、包絡線抽出後の音データと所定の閾値との比較により、レールの普通継目の音の候補時間位置を抽出し、当該候補時間位置のデータを第2データ格納部113に格納する。なお、普通継目とは、一対の継目板をレール腹部に当てて、継目板ボルトで組み立てレール端部を接続した突合せ継目である。 The microphone 101 collects running sounds on the train while the train is running. The running noise referred to here is the combination of all the sounds that occur as the train runs, such as the sound of pantographs, the sound of bogies, the sound of the car body, wind noise, and the sound generated from bolts in ordinary joints. It refers to the sound that is observed. The AD conversion section 103 converts the sound input signal collected by the microphone 101 into digital sound data, and stores the digital sound data in the first data storage section 105 . Noise removal section 107 performs noise removal processing on the sound data stored in first data storage section 105 and outputs it to envelope extraction section 109 . The envelope extraction unit 109 performs envelope extraction processing on the noise-removed sound data and outputs it to the candidate extraction unit 111. The candidate extraction unit 111 extracts a candidate time position of the sound of the normal joint of the rail by comparing the sound data after the envelope extraction with a predetermined threshold, and stores the data of the candidate time position in the second data storage unit 113. Store. Note that a normal joint is a butt joint in which a pair of joint plates are placed against the rail abdomen, assembled with joint plate bolts, and the ends of the rails are connected.

本実施の形態では、レール長DB119は、列車の走行区間における一連のレール長のデータを格納する。例えば、Xmのレールの次にYmのレールが並んでいるといったデータが格納されている。仮説生成部121は、レール長DB119に格納されているデータを用いてレールの普通継目の音の仮説時間位置のデータを生成し、第3データ格納部123に格納する。なお、本実施の形態では、仮説生成部121は、第2データ格納部113に格納されている、レールの普通継目の音の候補時間位置のデータを更に用いている。但し、第2の実施の形態では、第2データ格納部113のデータを用いない。 In this embodiment, the rail length DB 119 stores data on a series of rail lengths in the section where the train runs. For example, data indicating that a Ym rail is lined up next to an Xm rail is stored. The hypothesis generation unit 121 generates data on the hypothetical time position of the sound of the normal joint of the rail using the data stored in the rail length DB 119, and stores it in the third data storage unit 123. In the present embodiment, the hypothesis generation unit 121 further uses data on candidate time positions of the sounds of normal rail joints, which is stored in the second data storage unit 113. However, in the second embodiment, the data in the second data storage section 113 is not used.

照合部115は、第2データ格納部113に格納されている、レールの普通継目の音の候補時間位置のデータと、第3データ格納部123に格納されている、レールの普通継目の音の仮説時間位置のデータとを照合する処理を行って、レールの普通継目の音の正しい時間位置を特定する。出力部117は、照合部115の処理結果を、表示装置や印刷装置、他の装置に出力する処理を行う。 The collation unit 115 compares the candidate time position data of the sound of a normal rail joint stored in the second data storage unit 113 and the data of the sound of a normal rail joint stored in the third data storage unit 123. The correct time position of the sound of the normal joint of the rail is determined by comparing the data with the hypothetical time position data. The output unit 117 performs a process of outputting the processing results of the collation unit 115 to a display device, a printing device, or another device.

図2に、本実施の形態に係る仮説生成部121の構成例を示す。仮説生成部121は、間隔推定部1211と、速度推定部1212と、レール長抽出部1213と、仮説算出部1214とを有する。 FIG. 2 shows a configuration example of the hypothesis generation unit 121 according to the present embodiment. The hypothesis generating section 121 includes an interval estimating section 1211, a speed estimating section 1212, a rail length extracting section 1213, and a hypothesis calculating section 1214.

間隔推定部1211は、第2データ格納部113に格納されている候補時間位置の間隔からそれらを代表する時間間隔を推定する処理を実行し、速度推定部1212に出力する。レール長抽出部1213は、レール長DB119から走行区間を代表するレール長を抽出し、速度推定部1212に出力する。速度推定部1212は、代表の時間間隔と代表のレール長とから列車の速度を推定し、仮説算出部1214に出力する。 The interval estimating unit 1211 executes a process of estimating a representative time interval from the intervals of candidate time positions stored in the second data storage unit 113, and outputs it to the speed estimating unit 1212. The rail length extraction unit 1213 extracts a rail length representative of the travel section from the rail length DB 119 and outputs it to the speed estimation unit 1212. The speed estimation unit 1212 estimates the speed of the train from the representative time interval and the representative rail length, and outputs it to the hypothesis calculation unit 1214.

仮説算出部1214は、推定された列車速度とレール長DB119に格納されているレール長のデータとから、レールの普通継目の音の仮説時間位置を算出し、そのデータを第3データ格納部123に格納する。 The hypothesis calculating unit 1214 calculates a hypothetical time position of the sound of the normal rail joint from the estimated train speed and the rail length data stored in the rail length DB 119, and stores the data in the third data storage unit 123. Store in.

次に、情報処理装置100の処理内容について図3乃至図6を用いて説明する。 Next, the processing contents of the information processing apparatus 100 will be explained using FIGS. 3 to 6.

まず、マイク101により列車の走行音を列車上で収録し、マイク101の出力信号をAD変換部103にてディジタル音データに変換して、第1データ格納部105に格納する(ステップS1)。なお、A/D変換だけではなく必要ならば増幅などの他の処理を行っても良い。また、列車の走行音を列車上で収録することは必要であるが、以下の処理については、列車以外の場所で行うようにしても良い。なお、ステップS1で得られる音データは、例えば図4(a)に示すようなデータで、多くの雑音でレールの普通継目の音の波形は見いだせない。 First, the sound of a running train is recorded on the train by the microphone 101, and the output signal of the microphone 101 is converted into digital sound data by the AD conversion section 103 and stored in the first data storage section 105 (step S1). Note that in addition to A/D conversion, other processing such as amplification may be performed if necessary. Further, although it is necessary to record the running sound of a train on the train, the following processing may be performed at a location other than the train. Note that the sound data obtained in step S1 is, for example, data as shown in FIG. 4(a), and contains a lot of noise, making it impossible to find the sound waveform of the normal joint of the rail.

次に、雑音除去部107は、第1データ格納部105に格納されている音データに対して、雑音除去処理を実行する(ステップS3)。具体的には、例えば400Hzをカットオフ周波数とするハイパスフィルタで低周波雑音を除去する。例えば、図4(a)に示すような音データについては、雑音除去処理によって図4(b)に示すような音データが得られる。このようにレールの普通継目の音の波形が先鋭化される。 Next, the noise removal unit 107 performs noise removal processing on the sound data stored in the first data storage unit 105 (step S3). Specifically, low frequency noise is removed using a high pass filter having a cutoff frequency of 400 Hz, for example. For example, for sound data as shown in FIG. 4(a), sound data as shown in FIG. 4(b) is obtained by noise removal processing. In this way, the waveform of the sound at the normal joint of the rail is sharpened.

そして、包絡線抽出部109は、雑音除去後の音データに対して包絡線抽出処理を実行する(ステップS5)。波形の包絡線は、絶対値を取ることで波形を整流波形に変換し、その整流波形にローパスフィルタをかけて整流波形を平滑化することで得られる。このような包絡線抽出処理によって図4(c)に示すような波形包絡線が得られる。 The envelope extraction unit 109 then performs envelope extraction processing on the noise-removed sound data (step S5). The envelope of a waveform is obtained by converting the waveform into a rectified waveform by taking the absolute value, and smoothing the rectified waveform by applying a low-pass filter to the rectified waveform. Through such envelope extraction processing, a waveform envelope as shown in FIG. 4(c) is obtained.

その後、候補抽出部111は、予め設定した閾値と波形包絡線とを比較すること、閾値以上となっている時間位置を、レールの普通継目の音の候補時間位置として特定する(ステップS7)。図4(d)に示すように波形包絡線に対して閾値を設定すると、図4(e)に示すようにパルスで時間位置が特定される。これは候補時間位置であって、図4(e)で上向き矢印で示すように、レールの普通継目以外の軌道材料が発生原因となる音(以下、普通継目以外からの音と言う)でも候補時間位置として特定されてしまう。普通継目以外からの音は、閾値を調整することでは識別できない。 Thereafter, the candidate extracting unit 111 compares a preset threshold with the waveform envelope, and identifies a time position at which the threshold is greater than or equal to the threshold as a candidate time position for the sound of a normal rail joint (step S7). When a threshold value is set for the waveform envelope as shown in FIG. 4(d), the time position is specified by a pulse as shown in FIG. 4(e). This is a candidate time position, and as shown by the upward arrow in Fig. 4(e), even sounds caused by track materials other than ordinary joints of the rail (hereinafter referred to as sounds from other than ordinary joints) are candidates. It will be specified as a time position. Normally, sounds from outside the seam cannot be identified by adjusting the threshold.

そこで本実施の形態では、仮説生成部121は、レール長DB119を用いて、レールの普通継目の音の仮説時間位置のデータを生成する、仮説時間位置の生成処理を実行する(ステップS9)。 Therefore, in the present embodiment, the hypothesis generating unit 121 uses the rail length DB 119 to execute a hypothetical time position generation process that generates data on the hypothetical time position of the sound of the normal joint of the rail (step S9).

本実施の形態に係る仮説時間位置の生成処理について図5を用いて説明する。 The hypothetical time position generation process according to this embodiment will be explained using FIG. 5.

間隔推定部1211は、第2データ格納部113に格納されている候補時間位置の時間間隔を算出し、そのうちの中央値を代表の時間間隔として特定する(ステップS21)。また、レール長抽出部1213は、レール長DB119に格納されている走行区間の一連のレール長のうち、その中央値を代表のレール長として特定する(ステップS23)。 The interval estimation unit 1211 calculates the time intervals of the candidate time positions stored in the second data storage unit 113, and specifies the median value among them as a representative time interval (step S21). Moreover, the rail length extraction unit 1213 specifies the median value as a representative rail length among a series of rail lengths of travel sections stored in the rail length DB 119 (step S23).

そして、速度推定部1212は、代表のレール長を代表の時間間隔で除することによって、推定列車速度を算出する(ステップS25)。さらに、仮説算出部1214は、レール長DB119から走行区間のレール長[m]を順次読み出して、推定列車速度[m/s]でそれぞれを除することで、各レールの走行時間[s]が算出されて、それらを並べることでレールの普通継目の音の仮説時間位置のデータを生成して、第3データ格納部123に格納する(ステップS27)。 Then, the speed estimation unit 1212 calculates the estimated train speed by dividing the representative rail length by the representative time interval (step S25). Further, the hypothesis calculation unit 1214 sequentially reads the rail length [m] of the running section from the rail length DB 119 and divides each by the estimated train speed [m/s], thereby calculating the running time [s] of each rail. By arranging the calculated data and arranging them, data on the hypothetical time position of the sound of the normal joint of the rail is generated and stored in the third data storage unit 123 (step S27).

図6(a)に、図4(e)と同じレールの普通継目の音の候補時間位置を示す。図6(b)は、走行区間のレール長を、模式的にパルス間隔で示している。各レール長を推定列車速度で除することによって、各レールについての走行時間が推定されて、それを並べると図6(c)に示すようなパルス列が得られる。このパルスの位置がレールの普通継目の音の仮説時間位置を表す。 FIG. 6(a) shows the candidate time position of the sound of the normal joint of the rail, which is the same as FIG. 4(e). FIG. 6(b) schematically shows the rail length of the traveling section at pulse intervals. By dividing each rail length by the estimated train speed, the traveling time for each rail is estimated, and by arranging them, a pulse train as shown in FIG. 6(c) is obtained. The position of this pulse represents the hypothetical time position of the sound of the normal joint of the rail.

図3の処理の説明に戻って、照合部115は、第2データ格納部113に格納されたデータと第3データ格納部123に格納されたデータとに対する照合処理を実施する(ステップS11)。本実施の形態に係る照合処理の処理フローを図7に示す。 Returning to the explanation of the process in FIG. 3, the collation unit 115 performs a collation process on the data stored in the second data storage unit 113 and the data stored in the third data storage unit 123 (step S11). FIG. 7 shows a processing flow of the matching process according to this embodiment.

照合部115は、第2データ格納部113に格納されている各候補時間位置を、第3データ格納部123に格納されている仮説時間位置と比較して(ステップS31)、候補時間位置に対応する仮説時間位置がない場合には普通継目以外からの音であるとしてその候補時間位置を除去することで、候補時間位置からレールの普通継目の音の時間位置を特定する(ステップS35)。対応するか否かは例えば、各候補時間位置と仮説時間位置との差が所定時間内であるか否かで判断すれば良い。 The matching unit 115 compares each candidate time position stored in the second data storage unit 113 with the hypothetical time position stored in the third data storage unit 123 (step S31), and determines which corresponds to the candidate time position. If there is no hypothetical time position, the sound is assumed to be coming from a place other than the normal joint, and the candidate time position is removed, thereby specifying the time position of the sound at the normal joint of the rail from the candidate time position (step S35). Whether or not they correspond may be determined by, for example, whether the difference between each candidate time position and the hypothetical time position is within a predetermined time.

図6(a)の各候補時間位置を、図6(c)の仮説時間位置と比較すると、レールの普通継目以外の軌道材料で生じた候補時間位置のパルスに対応する仮説時間位置のパルスが存在していないので、この候補時間位置のパルスを除去することで、図6(d)に示すようなレールの普通継目の音の時間位置が特定されるようになる。 Comparing each candidate time position in Fig. 6(a) with the hypothetical time position in Fig. 6(c), it is found that the pulse at the hypothetical time position corresponding to the pulse at the candidate time position generated in the track material other than the normal joint of the rail is Since it does not exist, by removing the pulse at this candidate time position, the time position of the sound of the normal joint of the rail as shown in FIG. 6(d) can be specified.

図3の処理の説明に戻って、出力部117は、照合部115の処理結果を、出力装置に出力する(ステップS13)。例えば、図6(d)に示されるようなデータが出力される。 Returning to the explanation of the processing in FIG. 3, the output unit 117 outputs the processing result of the matching unit 115 to the output device (step S13). For example, data as shown in FIG. 6(d) is output.

このように、波形包絡線と閾値との単純な比較では混入してしまう、普通継目以外からの音を除去することできるようになるため、精度良くレールの普通継目の音の時間位置を特定できるようになる。 In this way, it is possible to remove sounds from areas other than normal joints that would otherwise be mixed in by simply comparing the waveform envelope and the threshold, making it possible to accurately identify the time position of the sound at normal rail joints. It becomes like this.

鉄道事業を実施するにあたって、鉄道運行の安全性を確保するために、レールの保守が重要である。レールの保守の中でも、レールの普通継目の遊間量が大きいと列車通過時のレールにかかる衝撃が大きくなるため、レールの普通継目は軌道の弱点となる。そのため、レールの普通継目の状態把握は特に重要となる。走行する列車上から、各レール継目の状態をその通過音で診断する方法が強く望まれるが、本実施の形態によれば、レールの普通継目の音の時間位置を正しく特定できるので、効率の良い検査実施と適切な検査判定に繋がる。 When implementing railway projects, rail maintenance is important to ensure the safety of railway operations. When maintaining rails, if the amount of play in regular rail joints is large, the impact that is applied to the rails when a train passes becomes large, so regular rail joints become weak points in the track. Therefore, it is especially important to understand the condition of normal rail joints. A method of diagnosing the condition of each rail joint from the passing sound from a running train is strongly desired, but according to the present embodiment, the time position of the sound of the normal joint of the rail can be correctly identified, which improves efficiency. This leads to good inspection implementation and appropriate inspection decisions.

[実施の形態2]
本実施の形態では、仮説生成部121では第2データ格納部113に格納されている候補時間位置のデータを用いずに処理する例を示す。
[Embodiment 2]
In this embodiment, an example will be shown in which the hypothesis generation unit 121 performs processing without using the data of candidate time positions stored in the second data storage unit 113.

本実施の形態では、仮説生成部121の代わりに仮説生成部121bを用い、照合部115の代わりに照合部115bを用いる。 In this embodiment, a hypothesis generation section 121b is used instead of the hypothesis generation section 121, and a comparison section 115b is used instead of the comparison section 115.

仮説生成部121b及び照合部115bの構成例を図8に示す。 FIG. 8 shows an example of the configuration of the hypothesis generation section 121b and the matching section 115b.

仮説生成部121bは、速度候補生成部1215と仮説パターン生成部1216とを有する。速度候補生成部1215は、予め定められた速度範囲及び間隔で複数の速度候補を生成する。仮説パターン生成部1216は、レール長DB119に格納されている一連のレール長から、速度候補毎の仮説時間位置パターンを生成して、第3データ格納部123に格納する。 The hypothesis generation section 121b includes a speed candidate generation section 1215 and a hypothesis pattern generation section 1216. The speed candidate generation unit 1215 generates a plurality of speed candidates at predetermined speed ranges and intervals. The hypothesis pattern generation unit 1216 generates a hypothesis time position pattern for each speed candidate from a series of rail lengths stored in the rail length DB 119, and stores it in the third data storage unit 123.

照合部115bは、ずれ算出部1151と選択部1152とを有する。ずれ算出部1151は、第2データ格納部113に格納されている候補時間位置のデータと、第3データ格納部123に格納されている複数の仮説時間位置パターンとのずれを算出する。選択部1152は、ずれ算出部1151によって算出された複数のずれのうち最小のずれに対応する仮説時間位置パターンを選択して、レールの普通継目の音の時間位置として採用する。 The matching unit 115b includes a deviation calculating unit 1151 and a selecting unit 1152. The deviation calculation unit 1151 calculates the deviation between the candidate time position data stored in the second data storage unit 113 and the plurality of hypothetical time position patterns stored in the third data storage unit 123. The selection unit 1152 selects the hypothetical time position pattern corresponding to the smallest deviation among the plurality of deviations calculated by the deviation calculation unit 1151, and employs it as the time position of the sound of the normal joint of the rail.

より具体的に、本実施の形態に係る仮説時間位置の生成処理は、図9に示すような処理である。すなわち、速度候補生成部1215は、設定に基づき複数の速度候補を生成する(ステップS41)。例えば、走行区間において30km/hから45km/hの速度が想定される場合には、1km/h間隔で速度候補を生成する。すなわち、30km/h、31km/h、32km/h・・・・44km/h、45km/hといった複数の速度候補を生成する。範囲や間隔は設定に基づく。 More specifically, the hypothetical time position generation process according to this embodiment is a process as shown in FIG. That is, the speed candidate generation unit 1215 generates a plurality of speed candidates based on the settings (step S41). For example, if a speed of 30 km/h to 45 km/h is assumed in the travel section, speed candidates are generated at 1 km/h intervals. That is, a plurality of speed candidates such as 30 km/h, 31 km/h, 32 km/h, . . . 44 km/h, 45 km/h are generated. Ranges and intervals are based on settings.

そして、仮説パターン生成部1216は、レール長DB119に格納されている走行区間における一連のレール長と複数の速度候補から、複数の仮説時間位置パターンを生成し、第3データ格納部123に格納する(ステップS43)。すなわち、一連のレール長をある速度候補で除することで各レールの走行時間が得られるのでそれを並べることで1つの仮説時間位置パターンが得られる。これを複数の速度候補に対して行うことで複数の仮説時間位置パターンを生成する。図6(c)のようなパルス列が、各速度候補について生成されることになる。なお、速度候補が大きな値ほどパルス間隔が狭いパルス列が生成され、速度候補が小さな値ほどパルス間隔が広いパルス列が生成される。 Then, the hypothesis pattern generation unit 1216 generates a plurality of hypothesis time position patterns from a series of rail lengths and a plurality of speed candidates in the travel section stored in the rail length DB 119, and stores them in the third data storage unit 123. (Step S43). That is, by dividing a series of rail lengths by a certain speed candidate, the traveling time of each rail can be obtained, and by arranging them, one hypothetical time-position pattern can be obtained. By performing this for a plurality of velocity candidates, a plurality of hypothetical time-position patterns are generated. A pulse train as shown in FIG. 6(c) is generated for each speed candidate. Note that the larger the value of the speed candidate, the narrower the pulse interval is generated, and the smaller the value of the speed candidate, the wider the pulse train is generated.

また、本実施の形態に係る照合処理は、図10に示すような処理である。 Further, the matching process according to this embodiment is a process as shown in FIG.

ずれ算出部1151は、第2データ格納部113に格納されている候補時間位置のデータと第3データ格納部123に格納されている各仮説時間位置パターンとに対して動的計画法を用いて非線形伸縮マッチングを実施することで、各仮説時間位置パターンについて候補時間位置に対するずれを算出する(ステップS51)。非線形伸縮マッチングについては、周知であるから具体的なアルゴリズムの説明については省略する。 The deviation calculation unit 1151 uses dynamic programming for the candidate time position data stored in the second data storage unit 113 and each hypothetical time position pattern stored in the third data storage unit 123. By performing nonlinear expansion/contraction matching, a deviation from the candidate time position is calculated for each hypothetical time position pattern (step S51). Since nonlinear expansion/contraction matching is well known, a detailed explanation of the algorithm will be omitted.

選択部1152は、ずれ算出部1151によって算出された各仮説時間位置パターンについてのずれを比較することで最小のずれを生じさせた仮説時間位置パターンを特定し、当該仮説時間位置パターンを、レールの普通継目の音の時間位置を表すデータとして選択する(ステップS53)。 The selection unit 1152 specifies the hypothetical time position pattern that causes the smallest deviation by comparing the deviations for each hypothetical time position pattern calculated by the deviation calculation unit 1151, and selects the hypothetical time position pattern from the rail. It is selected as data representing the time position of the normal joint sound (step S53).

このような処理によっても、精度良くレールの普通継目の音の時間位置を特定できるようになる。 Such processing also makes it possible to specify the time position of the sound at the normal joint of the rail with high accuracy.

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図1、図2及び図7の機能ブロック構成は一例であって、プログラムモジュール構成とは一致しない場合がある。図3等に示した処理フローについても、処理結果が同じであれば、並列実行したり順番を入れ替えたりしても良いステップが含まれる場合もある。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto. For example, the functional block configurations in FIGS. 1, 2, and 7 are just examples, and may not match the program module configurations. The processing flow shown in FIG. 3 and the like may also include steps that may be executed in parallel or whose order may be changed as long as the processing results are the same.

また、情報処理装置100は、一台の装置として実施される場合もあれば、複数の装置として実施される場合もある。例えば、マイク101、AD変換部103及び第1データ格納部105を列車に搭載して、それ以外の構成要素については他の場所に配置するようにしても良い。このように情報処理装置100は、1又は複数の装置で実現される情報処理システムとして構築される場合もあり、1台の装置の場合を含めて情報処理システムと呼ぶ場合がある。 Further, the information processing device 100 may be implemented as a single device, or may be implemented as a plurality of devices. For example, the microphone 101, the AD conversion unit 103, and the first data storage unit 105 may be mounted on the train, and the other components may be placed elsewhere. In this way, the information processing device 100 may be constructed as an information processing system realized by one or more devices, and may be referred to as an information processing system including the case of one device.

なお、上で述べた情報処理装置100は、コンピュータ装置であって、メモリとCPU(Central Processing Unit)とハードディスク・ドライブ(HDD:Hard Disk Drive)と表示装置に接続される表示制御部とリムーバブル・ディスク用のドライブ装置と入力装置とネットワークに接続するための通信制御部とがバスで接続されている。オペレーティング・システム(OS:Operating System)及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、HDDに格納されており、CPUにより実行される際にはHDDからメモリに読み出される。CPUは、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部、通信制御部、ドライブ装置を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリに格納されるが、HDDに格納されるようにしてもよい。本発明の実施の形態では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ドライブ装置からHDDにインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部を経由して、HDDにインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたCPU、メモリなどのハードウエアとOS及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。 The information processing device 100 described above is a computer device that includes a memory, a CPU (Central Processing Unit), a hard disk drive (HDD), a display control unit connected to a display device, and a removable computer. A disk drive device, an input device, and a communication control unit for connecting to a network are connected via a bus. An operating system (OS) and application programs for implementing the processing in this embodiment are stored in the HDD, and are read from the HDD to the memory when executed by the CPU. The CPU controls the display control section, communication control section, and drive device to perform predetermined operations according to the processing content of the application program. Furthermore, data that is being processed is mainly stored in the memory, but may also be stored in the HDD. In an embodiment of the present invention, an application program for implementing the above-described processing is stored and distributed on a computer-readable removable disk, and is installed on the HDD from the drive device. It may also be installed on the HDD via a network such as the Internet and a communication control unit. Such a computer device realizes the various functions described above through organic cooperation between hardware such as the CPU and memory described above, and programs such as the OS and application programs.

以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。 The present embodiment described above can be summarized as follows.

本実施の形態に係る、レールの普通継目の時間位置の特定方法は、(A)雑音除去後の列車の走行音に対して包絡線の抽出処理を実行して、抽出された包絡線からレールの普通継目の音の候補時間位置を特定する第1特定ステップと、(B)列車の走行区間におけるレール長のデータを格納する格納部に格納されたレール長のデータから、レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成する生成ステップと、(C)候補時間位置と仮説時間位置とを照合して、レールの普通継目の音の時間位置を特定する第2特定ステップとを含む。 The method of specifying the time position of a normal joint of a rail according to the present embodiment is as follows: (A) Execute an envelope extraction process for the running sound of a train after noise removal, and use the extracted envelope to (B) Identifying the candidate time position of the sound of the normal joint of the rail from the rail length data stored in the storage unit that stores the data of the rail length in the running section of the train. The method includes a generation step of generating a hypothetical time position of the sound, and (C) a second specifying step of comparing the candidate time position and the hypothetical time position to specify the time position of the sound of the normal joint of the rail.

このようにレール長のデータを活用することで、レールの普通継目以外からの音を効果的に除外でき、精度良くレールの普通継目の音の時間位置を特定できるようになる。 By utilizing the rail length data in this way, it is possible to effectively exclude sounds from areas other than the normal joints of the rails, and it becomes possible to accurately identify the time position of the sound at the normal joints of the rails.

上で述べた生成ステップは、(b1)候補時間位置のデータ及びレール長のデータから走行区間を代表する列車速度を特定するステップと、(b2)レール長のデータ及び列車速度から、レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成するステップとを含むようにしても良い。 The generation step described above consists of (b1) identifying a train speed representative of the running section from the candidate time position data and rail length data, and (b2) identifying the normal rail speed from the rail length data and train speed. and generating a hypothetical temporal position of the sound of the seam.

このように走行区間を代表する列車速度を特定できれば、一連のレール長から、レールの普通継目の音の時間間隔を算出できるようになるので、理想的状態におけるレールの普通継目の音の時間位置を特定できるようになる。なお、候補時間位置のデータから候補時間位置を代表する間隔(例えば中央値。但し他の統計量であっても良い)と、レール長のデータからレール長を代表する長さ(例えば中央値。但し他の統計量であっても良い)とから、列車速度を算出するようにしても良い。 If we can identify the train speed that is representative of the traveling section in this way, we can calculate the time interval of the sound at the ordinary joint of the rail from a series of rail lengths, so we can calculate the time position of the sound at the ordinary joint of the rail in an ideal state. Be able to identify. Note that from the candidate time position data, an interval representing the candidate time position (for example, the median value; however, other statistics may be used), and from the rail length data, a length representing the rail length (for example, the median value). However, the train speed may be calculated from other statistics.

また、上で述べた生成ステップは、(b3)レール長のデータと複数の候補速度とから、レールの普通継目の音の仮説時間位置の複数のパターンを生成するステップを含みようにしても良い。その場合、上で述べた第2特定ステップが、(c1)候補時間位置と仮説時間位置の複数のパターンの各々とのずれを算出し、複数のパターンのずれに基づき複数のパターンのうちいずれかを選択するステップを含むようにしても良い。 Further, the generation step described above may include (b3) a step of generating a plurality of patterns of hypothetical time positions of the sound of the normal joint of the rail from the rail length data and the plurality of candidate speeds. . In that case, the second specifying step described above (c1) calculates the deviation between each of the plurality of patterns of the candidate time position and the hypothetical time position, and selects one of the plurality of patterns based on the deviation of the plurality of patterns. It may also include a step of selecting.

このように候補時間位置を用いて走行区間を代表する列車速度を特定することなく、ある得る複数の候補速度に基づき仮説時間位置の複数のパターンを生成することでも、精度良くレールの普通継目の音の時間位置を特定できるようになる。 In this way, it is possible to generate multiple patterns of hypothetical time positions based on multiple possible candidate speeds without using candidate time positions to specify the train speed that represents the running section. Be able to identify the time position of sounds.

なお、上で述べた第1特定ステップにおいて、包絡線と所定の閾値との比較によって候補時間位置を特定するようにしても良い。このような単純な閾値との比較では精度良くレールの普通継目の音の時間位置のみを抽出できないので、上で述べたような処理を実行するものである。 Note that in the first specifying step described above, the candidate time position may be specified by comparing the envelope with a predetermined threshold. Since comparison with such a simple threshold value cannot accurately extract only the time position of the sound at the normal joint of the rail, the above-described processing is performed.

なお、上記処理を実行するためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、光ディスク(CD-ROM、DVD-ROMなど)、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。 Note that a program can be created to execute the above processing, and the program can be read by a computer such as a flexible disk, optical disk (CD-ROM, DVD-ROM, etc.), magneto-optical disk, semiconductor memory, hard disk, etc. It is stored in a storage medium or storage device. Note that intermediate processing results are temporarily stored in a storage device such as a main memory.

100 情報処理装置
101 マイク 103 AD変換部
105 第1データ格納部 107 雑音除去部
109 包絡線抽出部 111 候補抽出部
113 第2データ格納部 115,115b 照合部
117 出力部 119 レール長DB
121,121b 仮説生成部 123 第3データ格納部
100 Information processing device 101 Microphone 103 AD conversion section 105 First data storage section 107 Noise removal section 109 Envelope extraction section 111 Candidate extraction section 113 Second data storage section 115, 115b Collation section 117 Output section 119 Rail length DB
121, 121b Hypothesis generation unit 123 Third data storage unit

Claims (5)

雑音除去後の列車の走行音に対して包絡線の抽出処理を実行して、抽出された前記包絡線からレールの普通継目の音の候補時間位置を特定する第1特定ステップと、
前記列車の走行区間におけるレール長のデータを格納する格納部に格納された前記レール長のデータから、前記レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成する生成ステップと、
前記候補時間位置と前記仮説時間位置とを照合して、前記レールの普通継目の音の時間位置を特定する第2特定ステップと、
を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
a first identifying step of performing an envelope extraction process on the running sound of the train after noise removal, and identifying a candidate time position of the sound of the normal joint of the rail from the extracted envelope;
a generation step of generating a hypothetical time position of a sound at a normal joint of the rail from data on the rail length stored in a storage unit that stores data on the rail length in the section where the train runs;
a second identifying step of identifying the time position of the sound of the normal joint of the rail by comparing the candidate time position and the hypothetical time position;
A program that causes a computer to execute.
前記生成ステップが、
前記候補時間位置のデータ及び前記レール長のデータから前記走行区間を代表する列車速度を特定するステップと、
前記レール長のデータ及び前記列車速度から、前記レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成するステップと、
を含む請求項1記載のプログラム。
The generation step includes:
identifying a train speed representative of the traveling section from the candidate time position data and the rail length data;
generating from the rail length data and the train speed a hypothetical time position of a sound at a normal joint of the rail;
The program according to claim 1, comprising:
前記生成ステップが、
前記レール長のデータと複数の候補速度とから、前記レールの普通継目の音の仮説時間位置の複数のパターンを生成するステップ
を含み、
前記第2特定ステップが、
前記候補時間位置と前記仮説時間位置の複数のパターンの各々とのずれを算出し、前記複数のパターンのずれに基づき前記複数のパターンのうちいずれかを選択するステップ
を含む請求項1記載のプログラム。
The generation step includes:
generating a plurality of patterns of hypothetical time positions of sounds at normal joints of the rail from the rail length data and a plurality of candidate speeds;
The second specifying step is
2. The program according to claim 1, comprising: calculating a deviation between each of the plurality of patterns of the candidate time position and the hypothetical time position, and selecting one of the plurality of patterns based on the deviation between the plurality of patterns. .
雑音除去後の列車の走行音に対して包絡線の抽出処理を実行して、抽出された前記包絡線からレールの普通継目の音の候補時間位置を特定するステップと、
前記列車の走行区間におけるレール長のデータを格納する格納部に格納された前記レール長のデータから、前記レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成するステップと、
前記候補時間位置と前記仮説時間位置とを照合して、前記レールの普通継目の音の時間位置を特定するステップと、
を含み、コンピュータが実行する、レールの普通継目の時間位置の特定方法。
Executing an envelope extraction process on the running sound of the train after noise removal, and identifying a candidate time position of the sound of the normal joint of the rail from the extracted envelope;
Generating a hypothetical time position of the sound of the normal joint of the rail from the rail length data stored in a storage unit that stores rail length data in the running section of the train;
identifying the time position of the sound of the normal joint of the rail by comparing the candidate time position and the hypothetical time position;
A computer-implemented method for determining the temporal position of a common rail joint, comprising:
雑音除去後の列車の走行音に対して包絡線の抽出処理を実行して、抽出された前記包絡線からレールの普通継目の音の候補時間位置を特定する手段と、
前記列車の走行区間におけるレール長のデータを格納する格納部に格納された前記レール長のデータから、前記レールの普通継目の音の仮説時間位置を生成する手段と、
前記候補時間位置と前記仮説時間位置とを照合して、前記レールの普通継目の音の時間位置を特定する手段と、
を有する情報処理システム。
Executing an envelope extraction process on the running sound of the train after noise removal, and specifying a candidate time position of the sound of a normal rail joint from the extracted envelope;
Means for generating a hypothetical time position of a sound at a normal joint of the rail from data on the rail length stored in a storage unit that stores data on the rail length in the section where the train runs;
means for identifying the time position of the sound of the normal joint of the rail by comparing the candidate time position and the hypothetical time position;
An information processing system with
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