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JP7675693B2 - Bridge deflection measurement method, deflection measurement device, and bridge deflection measurement program - Google Patents
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Bridge deflection measurement method, deflection measurement device, and bridge deflection measurement program Download PDF

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Description

この発明は、橋梁のたわみを測定する橋梁のたわみ測定方法とそのたわみ測定装置及び橋梁のたわみ測定プログラムに関する。 This invention relates to a bridge deflection measurement method, a deflection measurement device, and a bridge deflection measurement program for measuring the deflection of a bridge.

列車通過時の橋梁のたわみは設計等でも評価される基本的な性能指標である。橋梁のたわみは、新規路線の開業時、車両入線時などをはじめ、近年では性能ベースの効率的なメンテナンスのために通常の維持管理でも測定される。例えば、桁と地面との間の変位を接触式変位計によって測定して桁のたわみを測定する方法や、桁に取り付けられた加速度計の出力信号を積分して桁のたわみを測定する方法や、地上の円状の板ばねと、一端を桁に取り付け他端を板ばねに取り付けたピアノ線と、この板ばねに取り付けられたひずみゲージとを備えるリング式変位計によって桁のたわみを測定する方法や、列車通過時の画像を連続的に撮影し列車通過前の基準画像と列車通過中の一連の画像との間で画像計測によって桁のたわみを測定する方法や、橋梁の桁に取り付けられた画像計測用マーカに地上側からレーザ光を照射しこの画像計測用マーカで反射した反射レーザ光を受光してレーザ変位計によって桁のたわみを計測する方法など、様々な手法が存在する。しかし、これらの代表的な橋梁のたわみ測定方法は、すべて地上から列車通過時のたわみを測定するため、橋梁のたわみ測定には毎年、膨大な時間と費用を要している。このため、車両上からの橋梁の性能評価が提案されている。 Deflection of a bridge when a train passes is a basic performance index that is evaluated in design, etc. Deflection of a bridge is measured not only when a new line is opened, when a train enters the line, etc., but also in recent years, in normal maintenance for efficient performance-based maintenance. For example, there are various methods, such as a method of measuring the deflection of a girder by measuring the displacement between the girder and the ground using a contact-type displacement meter, a method of measuring the deflection of a girder by integrating the output signal of an accelerometer attached to the girder, a method of measuring the deflection of a girder using a ring-type displacement meter that is equipped with a circular leaf spring on the ground, a piano wire with one end attached to the girder and the other end attached to the leaf spring, and a strain gauge attached to the leaf spring, a method of continuously taking images when a train passes and measuring the deflection of a girder by image measurement between a reference image before the train passes and a series of images during the train's passage, and a method of irradiating a laser beam from the ground to an image measurement marker attached to the bridge girder, receiving the reflected laser beam reflected by the image measurement marker, and measuring the deflection of a girder using a laser displacement meter. However, these representative bridge deflection measurement methods all measure the deflection when a train passes from the ground, which requires a huge amount of time and money every year to measure bridge deflection. For this reason, a method to evaluate bridge performance from on board a train has been proposed.

より効率的な橋梁の検査方法として、走行する車両に設置したセンサを利用し、橋梁通過時の応答を分析することで間接的に橋梁の状態を把握する手法(車上計測による橋梁調査手法)が世界中で広く検討されてきた。橋梁の動的特性の車両スキャン方法では、振動センサを備える試験車両が橋梁上を移動して、振動センサの出力信号から出力ブリッジ周波数を抽出して橋梁の状態を調査している(例えば、非特許文献1参照)。ただし、これまでの車上計測による橋梁調査手法は、橋梁の固有振動数、振動モード形、もしくは損傷など、間接的な橋梁の性能を車上に設置した一つのセンサで検知する方法がほとんどであった。 As a more efficient method of inspecting bridges, a method of indirectly grasping the condition of a bridge by analyzing the response when passing over the bridge using a sensor installed on a traveling vehicle (bridge inspection method using on-board measurements) has been widely studied around the world. In the vehicle scanning method of bridge dynamic characteristics, a test vehicle equipped with a vibration sensor moves over the bridge and investigates the condition of the bridge by extracting the output bridge frequency from the output signal of the vibration sensor (for example, see Non-Patent Document 1). However, most of the previous bridge inspection methods using on-board measurements have been methods that detect indirect bridge performance such as the bridge's natural frequency, vibration mode shape, or damage using a single sensor installed on the vehicle.

2台の車両を利用した間接橋梁周波数推定では、複数の車両の応答に共通の振動成分である橋の固有振動数を、クロススペクトル密度関数推定を含む信号処理によって抽出している(例えば、非特許文献2参照)。この間接橋梁周波数推定では、複数のセンサの利用について検討しているが、検知する橋梁の性能指標は固有振動数であり、直接の性能(たわみ)を評価できなかった。 In indirect bridge frequency estimation using two vehicles, the bridge's natural frequency, which is a vibration component common to the responses of multiple vehicles, is extracted by signal processing including cross-spectral density function estimation (see, for example, Non-Patent Document 2). In this indirect bridge frequency estimation, the use of multiple sensors is considered, but the performance index of the bridge to be detected is the natural frequency, and direct performance (deflection) could not be evaluated.

従来の橋梁の共振検出方法は、列車の先頭車両で測定する軌道変位と、この列車の後尾車両で測定する軌道変位とに基づいて、橋梁の共振を検出している(例えば、特許文献1参照)。従来の橋梁の共振検出方法は、列車の先頭車両で測定する上下加速度と、この列車の後尾車両で測定する上下加速度とに基づいて、橋梁の共振を検出している(例えば、特許文献参照)。これらの従来の橋梁の共振検出方法は、営業列車の先頭及び後尾車両に設置された軌道変位検測装置又は車体動揺加速度により、列車通過時に振動が大きく増幅する橋梁(共振橋梁)を検知する手法が提案されているが、橋梁のたわみの大きさまで測定することができなかった。 Conventional bridge resonance detection methods detect bridge resonance based on track displacement measured by the leading car of a train and track displacement measured by the trailing car of the train (see, for example, Patent Document 1). Conventional bridge resonance detection methods detect bridge resonance based on vertical acceleration measured by the leading car of a train and vertical acceleration measured by the trailing car of the train (see, for example, Patent Document 2 ). These conventional bridge resonance detection methods propose a method for detecting a bridge (resonant bridge) whose vibration is greatly amplified when a train passes by using a track displacement inspection device or vehicle body vibration acceleration installed in the leading and trailing cars of a train in service, but it is not possible to measure the magnitude of the bridge deflection.

Y.B.Yang,J.P.Yang,Y.Wu,B.Zhang,“Vehicle Scanning Method for Bridges”,USA,John Wiley & Sons Ltd,28 October 2019.Y.B. Yang, J.P. Yang, Y. Wu, B. Zhang, “Vehicle Scanning Method for Bridges”, USA, John Wiley & Sons Ltd, 28 October 2019.

T.Nagayama,A.P.Reksowardojo,D.Su,T.Mizutani,”Bridge natural frequency estimation by extracting the common vibration component from the responses of two vehicles”,Engineering Structures,150(2017) 821-829.T. Nagayama, A. P. Reksowardojo, D. Su, T. Mizutani, “Bridge natural frequency estimation by extracting the common vibration component from the responses of two vehicles”, Engineering Structures, 150 (2017) 821-829.

特開2021-152250号公報Patent Publication No. 2021-152250

特開2022-108892号公報JP 2022-108892 A

従来の橋梁の共振検出方法は、固有振動数が推定可能な場合でも、設計における要求性能である列車通過時のたわみを直接推定できず、共振橋梁を検出できたとしても、その橋梁のたわみの大きさはわからない。また、複数の車上計測された軌道変位などを利用して橋梁のたわみを推定する場合に、先頭車両及び後尾車両で計測された軌道変位の相違から橋梁のたわみの大きさを推定しようとしても、先頭車両及び後尾車両に軌道検測装置が設置されている車両は日本の高速鉄道の一部であり、高速鉄道の限られた数しか存在しなかった。特に、在来線での車上からの桁たわみの推定は実現できないため、在来線においては地上からのたわみ計測は毎年膨大な費用とリソースを費やしている。さらに、在来線では主に2台車検測車両と呼ばれる軌道検測車両が利用されるが、従来の橋梁の共振検出方法において用いられる軌道検測装置とは原理が異なるため、2つの軌道変位と桁たわみの関係が不明であった。 In conventional bridge resonance detection methods, even if the natural frequency can be estimated, it is not possible to directly estimate the deflection caused by the passage of a train, which is a required performance in the design. Even if a resonant bridge can be detected, the magnitude of the bridge deflection cannot be known. In addition, when estimating bridge deflection using track displacements measured on multiple vehicles, even if it is attempted to estimate the magnitude of bridge deflection from the difference in track displacements measured on the leading and trailing cars, only a part of high-speed railways in Japan has track inspection devices installed on the leading and trailing cars, and there are only a limited number of high-speed railways. In particular, since it is not possible to estimate girder deflection from onboard the vehicle on conventional lines, deflection measurement from the ground on conventional lines consumes enormous costs and resources every year. Furthermore, conventional lines mainly use track inspection vehicles called two-bogie inspection vehicles, but because the principle is different from that of the track inspection devices used in conventional bridge resonance detection methods, the relationship between the two track displacements and girder deflection was unclear.

この発明の課題は、橋梁上を走行する車両から測定される偏心矢軌道変位を利用して橋梁のたわみを簡単に測定することができる橋梁のたわみ測定方法とそのたわみ測定装置及び橋梁のたわみ測定プログラムを提供することである。 The objective of this invention is to provide a bridge deflection measurement method, a deflection measurement device, and a bridge deflection measurement program that can easily measure bridge deflection by using eccentric arrow track displacement measured from a vehicle traveling on the bridge.

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、図1~図、図16及び図17に示すように、橋梁(B 1 ,B 2 )上を走行する車両(V 1 )の軌道変位測定装置(2)が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位(z t,A ,z t,B )に基づいて、この橋梁のたわみを測定する橋梁のたわみ測定方法であって、前記車両は、1両内の第1軸(A 1 )から第4軸(A 4 )までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸(A 2 )の偏心矢軌道変位(zt,A)と第3軸(A3)の偏心矢軌道変位(z t,B )とを測定し、前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,A10 )と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,B10 )との間の差分である高低検測差(dz t,10 )を演算する高低検測差演算工程(#120)と、前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみ(zb)を演算するたわみ演算工程(#130)を含む橋梁のたわみ測定方法(#100)である。
The present invention solves the above problems by the means described below.
In addition, although the present invention will be described with reference to corresponding reference numerals, the present invention is not limited to this embodiment.
The invention of claim 1 is a bridge deflection measuring method for measuring the deflection of a bridge (B 1 , B 2 ) based on the eccentric arrow track deviation (z t,A , z t,B ) on the bridge measured by a track deviation measuring device (2) of a vehicle (V 1 ) running on the bridge, as shown in Figs . 1 to 6 , 16 and 17 . The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track deviations at four axle positions from the first axle (A 1 ) to the fourth axle (A 4 ) within one vehicle. The track deviation measuring device measures the eccentric arrow track deviation (z t ,A ) of the second axle (A 2 ) relative to the first axle and the eccentric arrow track deviation (z t,B ) of the third axle (A 3 ) , and converts the eccentric arrow track deviation of the second axle into a sinusoidal track deviation (z t,A The method (#100) for measuring deflection of a bridge includes an elevation measurement difference calculation step (#120) for calculating an elevation measurement difference (dz t ,10 ), which is the difference between the elevation measurement difference (dz t,B10 ) and a sinusoidal positive arrow orbital displacement (z t,B10 ) converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis , and a deflection calculation step (#130) for calculating a deflection (z b ) of the bridge based on the elevation measurement difference.

請求項2の発明は、請求項に記載の橋梁のたわみ測定方法において、図13及び図17に示すように、前記たわみ演算工程は、前記橋梁(B1)の支間長(Lb)毎の変換係数(KLb)を前記高低検測差に乗算して、この橋梁のたわみを演算する工程を含むことを特徴とする橋梁のたわみ測定方法である。 The invention of claim 2 is a bridge deflection measuring method as described in claim 1 , characterized in that, as shown in Figures 13 and 17, the deflection calculation process includes a process of multiplying the elevation measurement difference by a conversion coefficient (K Lb ) for each span length (L b ) of the bridge (B 1 ) to calculate the deflection of the bridge.

請求項3の発明は、請求項に記載の橋梁のたわみ測定方法において、図13及び図17に示すように、図14及び図17に示すように、前記たわみ演算工程は、前記橋梁(B2)毎の桁たわみ-前記高低検測差の変換モデルに基づいて、この橋梁のたわみを演算する工程を含むことを特徴とする橋梁のたわみ測定方法である。 The invention of claim 3 is a bridge deflection measuring method as described in claim 1 , characterized in that, as shown in Figures 13 and 17, and as shown in Figures 14 and 17, the deflection calculation process includes a process of calculating the deflection of the bridge based on a conversion model of the girder deflection of each bridge (B 2 ) - the elevation measurement difference.

請求項4の発明は、図1~図、図8及び図17に示すように、橋梁(B 1 ,B 2 )上を走行する車両(V 1 )の軌道変位測定装置(2)が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位(z t,A ,z t,B )に基づいて、この橋梁のたわみを測定する橋梁のたわみ測定装置であって、前記車両は、1両内の第1軸(A 1 )から第4軸(A 4 )までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸(A 2 )の偏心矢軌道変位(z t,A )と第3軸(A 3 )の偏心矢軌道変位(z t,B )とを測定し、前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,A10 )と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,B10 )との間の差分である高低検測差(dz t,10 )を演算する高低検測差演算部(15)と、前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみ(zb)を演算するたわみ演算部(16A,16B)を備える橋梁のたわみ測定装置(11)である。 The invention of claim 4 is a bridge deflection measuring device that measures the deflection of a bridge (B 1 , B 2 ) based on the eccentric arrow track deviation (z t,A , z t,B ) on the bridge measured by a track deviation measuring device (2) of a vehicle (V 1 ) running on the bridge, as shown in Figs. 1 to 6 , 8 and 17 . The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track deviations at four axle positions from the first axle (A 1 ) to the fourth axle (A 4 ) within one vehicle. The track deviation measuring device measures the eccentric arrow track deviation ( z t ,A ) of the second axle (A 2 ) relative to the first axle and the eccentric arrow track deviation (z t,B ) of the third axle (A 3 ) , and converts the eccentric arrow track deviation of the second axle into a sinusoidal track deviation (z t,A a vertical measurement difference calculation unit (15) that calculates a vertical measurement difference (dz t,10 ) which is the difference between the vertical measurement difference (dz t,B10 ) and a sinusoidal positive arrow orbital displacement (z t,B10 ) converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis, and a deflection calculation unit (16A, 16B) that calculates a deflection (z b ) of the bridge based on the vertical measurement difference.

請求項5の発明は、図1~図及び図18に示すように、橋梁(B 1 ,B 2 )上を走行する車両(V 1 )の軌道変位測定装置(2)が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位(z t,A ,z t,B )に基づいて、この橋梁のたわみを測定するための橋梁のたわみ測定プログラムであって、前記車両は、1両内の第1軸(A1から第4軸(A4までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸(A 2 )の偏心矢軌道変位(z t,A )と第3軸(A 3 )の偏心矢軌道変位(z t,B )とを測定し、前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,A10 )と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位(z t,B10 )との間の差分である高低検測差(dz t,10 )を演算する高低検測差演算手順(S120)と、前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみ(zb)を演算するたわみ演算手順(S130,S140)をコンピュータに実行させる橋梁のたわみ測定プログラムである。 The invention of claim 5 is a bridge deflection measurement program for measuring the deflection of a bridge (B 1 , B 2 ) based on the eccentric arrow track deviation (z t,A , z t ,B ) on the bridge measured by a track deviation measurement device (2) of a vehicle (V 1 ) running on the bridge, as shown in Figs . 1 to 6 and 18. The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track deviations at four axle positions from the first axle (A 1 ) to the fourth axle (A 4 ) within one vehicle. The track deviation measurement device measures the eccentric arrow track deviation (z t,A ) of the second axle (A 2 ) relative to the first axle and the eccentric arrow track deviation (z t,B ) of the third axle (A 3 ) , and converts the eccentric arrow track deviation of the second axle into a sinusoidal track deviation (z t,A The bridge deflection measurement program causes a computer to execute an elevation measurement difference calculation procedure (S120) that calculates an elevation measurement difference (dz t,10 ), which is the difference between the elevation measurement difference (dz t,10 ) and the sinusoidal positive arrow orbital displacement (z t,B10 ) converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis, and a deflection calculation procedure (S130, S140) that calculates the deflection of the bridge (z b ) based on the elevation measurement difference.

この発明によると、橋梁上を走行する車両から測定される偏心矢軌道変位を利用して橋梁のたわみを簡単に測定することができる。 This invention makes it possible to easily measure the deflection of a bridge by using the eccentric arrow track displacement measured from a vehicle traveling on the bridge.

この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置を備える車両が単径間の橋梁上を走行している状態を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a state in which a vehicle equipped with a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention is traveling on a single-span bridge. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置を備える車両が多径間の橋梁上を車両が走行している状態を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a state in which a vehicle equipped with a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention is traveling on a multi-span bridge. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定システムを概略的に示す構成図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a bridge deflection measurement system according to an embodiment of the present invention; この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定システムの軌道変位測定装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a track displacement measuring device of a bridge deflection measuring system according to an embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定システムの軌道変位測定装置による偏心矢軌道変位を演算するための理論モデルの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a theoretical model for calculating eccentric arrow track deviation by a track deviation measuring device of a bridge deflection measuring system according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定システムの軌道変位測定装置による偏心矢軌道変位の測定方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for measuring eccentric arrow track deviation by a track deviation measuring device of the bridge deflection measurement system according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定システムの軌道変位測定装置の測定データ記憶部のデータ構造を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing a data structure of a measurement data storage unit of a track displacement measurement device of a bridge deflection measurement system according to an embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置を概略的に示す構成図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention; この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置における弦正矢軌道変位演算部の変換処理を一例として示すグラフであり、(A)は変換処理前の偏心矢軌道変位の波形を示すグラフであり、(B)は変換処理後の10m弦正矢軌道変位の波形を示すグラフである。13 is a graph showing an example of the conversion process of the chord positive arrow orbital displacement calculation unit in the bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a graph showing the waveform of the eccentric arrow orbital displacement before the conversion process, and (B) is a graph showing the waveform of the 10 m chord positive arrow orbital displacement after the conversion process. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置における弦正矢軌道変位演算部による変換処理前の橋梁通過時の偏心矢軌道変位の波形を一例として示すグラフであり、(A)は支間長10mの場合の変換処理前の偏心矢軌道変位の波形を示すグラフであり、(B)は支間長30mの場合の変換処理前の偏心矢軌道変位の波形を示すグラフである。11 is a graph showing an example of the waveform of eccentric arrow orbital displacement when passing over a bridge before conversion processing by the sinusoidal positive arrow orbital displacement calculation unit in a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a graph showing the waveform of eccentric arrow orbital displacement before conversion processing when the span length is 10 m, and (B) is a graph showing the waveform of eccentric arrow orbital displacement before conversion processing when the span length is 30 m. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置における弦正矢軌道変位演算部による変換処理後の橋梁通過時の10m弦正矢軌道変位の波形を一例として示すグラフであり、(A)は支間長10mの場合の変換処理後の10m弦正矢軌道変位の波形を示すグラフであり、(B)は支間長30mの場合の変換処理後の10m弦正矢軌道変位の波形を示すグラフである。1A and 1B are graphs showing, as examples, the waveform of 10m chord positive arrow orbital displacement when passing over a bridge after conversion processing by a chord positive arrow orbital displacement calculation unit in a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a graph showing the waveform of 10m chord positive arrow orbital displacement after conversion processing when the span length is 10 m, and (B) is a graph showing the waveform of 10m chord positive arrow orbital displacement after conversion processing when the span length is 30 m. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置の高低検測差演算部による橋梁通過時の10m弦高低検測差の波形を一例として示すグラフであり、(A)は支間長10mの場合のグラフであり、(B)は支間長30mの場合のグラフである。1A and 1B are graphs showing examples of waveforms of 10m chord elevation measurement difference when passing over a bridge, as measured by the elevation measurement difference calculation unit of a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, where (A) is a graph for a span length of 10m, and (B) is a graph for a span length of 30m. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置のたわみ演算部によって単径間の橋梁のたわみを演算するときに使用される変換係数を一例として示すグラフである。10 is a graph showing an example of a conversion coefficient used when calculating the deflection of a single-span bridge by a deflection calculation unit of a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置のたわみ演算部によって多径間の橋梁のたわみを演算するときに使用される桁たわみ-高低検測差変換モデルを一例として示す模式図であり、(A)は桁-軌道モデルの模式図であり、(B)は列車モデルの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a girder deflection-to-height measurement difference conversion model used when calculating the deflection of a multi-span bridge by the deflection calculation unit of a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a schematic diagram of a girder-track model, and (B) is a schematic diagram of a train model. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置によって生成される高低検測差の波形を一例として示すグラフであり、(A)は桁たわみ-高低検測差変換モデルによって生成された高低検測差の波形を一例として示すグラフであり、(B)は高低検測差演算部によって理論的に測定された実橋梁の高低検測差の波形を一例として示すグラフである。1A is a graph showing an example of the waveform of the elevation inspection difference generated by a bridge deflection measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a graph showing an example of the waveform of the elevation inspection difference generated by a girder deflection-elevation inspection difference conversion model, and (B) is a graph showing an example of the waveform of the elevation inspection difference of an actual bridge theoretically measured by an elevation inspection difference calculation unit. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定方法を説明するための工程図である。1 is a process diagram for explaining a method for measuring deflection of a bridge according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定方法を測定するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for measuring a deflection of a bridge according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the operation of the bridge deflection measuring device according to the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図1~図3に示す軌道Rは、列車Tが走行する通路(線路)である。軌道Rは、列車Tの車輪を案内する左右一対のレールR1などを備えている。軌道Rは、例えば、二本の本線で構成された複線であり、終点から起点に向かって列車Tが走行する上り線と、起点から終点に向かって列車Tが走行する下り線とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The track R shown in Figures 1 to 3 is a passage (railroad track) on which the train T runs. The track R includes a pair of left and right rails R1 that guide the wheels of the train T. The track R is, for example, a double track made up of two main lines, and includes an up line on which the train T runs from the end point to the starting point, and a down line on which the train T runs from the starting point to the end point.

列車Tは、種々の試験及び調査を行うために軌道Rに沿って移動する移動体である。列車Tは、軌道R上を走行する電気車、気動車又は客車などの鉄道車両によって編成されている。図1~図3に示す列車Tは、例えば、軌道R上を100km/h程度までの比較的低速で走行しながら、地上設備の状態を検測する機能を有する在来線列車である。列車Tは、電化区間及び非電化区間の双方を走行可能であり、軌道Rに沿って走行しながら信号、通信及び軌道状態などの検測を行う。列車Tは、例えば、西日本旅客鉄道株式会社のキヤ141系気動車(通称、キヤ車)のような事業用列車である。列車Tは、車両長(車体長)が21m程度の試験車2両によって組成されており、図1及び図2に示すように略一定の速度で橋梁B1,B2に進入し橋梁B1,B2上を移動し橋梁B1,B2から進出する。図1~図3に示す列車Tは、車両V1,V2によって組成されており、車両V1,V2のいずれか一方が先頭車両になり他方が後尾車両(最後尾車両)となって走行する。 The train T is a moving body that moves along the track R to perform various tests and investigations. The train T is made up of railway vehicles such as electric cars, diesel cars, and passenger cars that run on the track R. The train T shown in Figs. 1 to 3 is, for example, a conventional line train that has the function of inspecting the state of ground facilities while running on the track R at a relatively low speed of up to about 100 km/h. The train T can run on both electrified and non-electrified sections, and inspects signals, communications, and track conditions while running along the track R. The train T is, for example, a business train such as the Kiha 141 series diesel railcar (commonly known as Kiha car) of the West Japan Railway Company. The train T is made up of two test cars with a vehicle length (car body length) of about 21 m, and enters bridges B 1 and B 2 at a substantially constant speed, moves on bridges B 1 and B 2 , and exits bridges B 1 and B 2 as shown in Figs. 1 and 2. A train T shown in FIGS. 1 to 3 is made up of cars V 1 and V 2 , and runs with one of the cars V 1 and V 2 acting as the leading car and the other as the trailing car (last car).

図1~図3に示す車両V1,V2は、軌道Rに沿って移動する移動体である。車両V1は、図3及び図4に示す軌道変位測定装置2を備えており、軌道R上を走行しながら軌道変位を連続的に測定する軌道検測車である。車両V2は、信号及び通信などの電気関係の地上設備を検査及び測定する信号・通信検測装置を備えており、軌道R上を走行しながらこれらの地上設備を連続的に測定する電気検測車である。車両V1は、走行用動力が搭載されておらず、走行用動力が搭載された車両V2がこの車両V1の進行方向前側又は進行方向後側に連結される。図4~図6に示す車両V1は、1車両内の第1軸A1から第4軸A4までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両(2台車方式の検測車両)である。車両V1は、図1、図2及び図5に示すように、台車T1,T2を備えており、営業車と同じ台車配置によって1つの車体が2つの台車T1,T2によって支持されている。車両V1は、3つの台車によって5mおきに軌道変位を計測する従来の3台車検測車(3台車方式の検測車両)とは異なり、2つの台車T1,T2の4つの軸のうち3つの軸の相対鉛直変位を軌道変位として計測する。 Vehicles V1 and V2 shown in Figs. 1 to 3 are moving bodies moving along the track R. Vehicle V1 is equipped with a track irregularity measuring device 2 shown in Figs. 3 and 4, and is a track inspection vehicle that continuously measures track irregularity while traveling on the track R. Vehicle V2 is equipped with a signal/communication inspection device that inspects and measures electrical ground facilities such as signals and communications, and is an electrical inspection vehicle that continuously measures these ground facilities while traveling on the track R. Vehicle V1 is not equipped with a running power source, and vehicle V2 equipped with a running power source is coupled to the front or rear of vehicle V1 in the traveling direction. Vehicle V1 shown in Figs. 4 to 6 is a two-bogie inspection vehicle (two-bogie type inspection vehicle) that measures track irregularity at four axle positions from the first axle A1 to the fourth axle A4 within one vehicle. As shown in Figures 1, 2 and 5, vehicle V1 is equipped with bogies T1 and T2 , and one car body is supported by two bogies T1 and T2 with the same bogie arrangement as that of commercial vehicles. Unlike a conventional three-bogie inspection vehicle (three-bogie type inspection vehicle) that measures track irregularity every 5m using three bogies, vehicle V1 measures the relative vertical displacement of three of the four axles of the two bogies T1 and T2 as track irregularity.

図1、図2及び図5に示す台車T1,T2は、車両V1,V2の車体を支持して軌道R上を走行する装置である。図1、図2及び図5に示す台車T1,T2は、二対の輪軸によって構成された二軸台車(ボギー台車)であり、車両V1,V2の車体の一方の端部と他方の端部とを支持している。台車T1は、車両V1,V2の進行方向前側に配置されて車体の一方の端部を支持する第一台車であり、台車T2は車両V1,V2の進行方向後側に配置されて車体の他方の端部を支持する第二台車である。 The bogies T1 and T2 shown in Figures 1, 2 and 5 are devices that support the car bodies of the cars V1 and V2 and run on the track R. The bogies T1 and T2 shown in Figures 1, 2 and 5 are two-axle bogies (bogies) composed of two pairs of wheelsets, and support one end and the other end of the car bodies of the cars V1 and V2 . The bogie T1 is a first bogie that is arranged at the front of the cars V1 and V2 in the traveling direction and supports one end of the car bodies, and the bogie T2 is a second bogie that is arranged at the rear of the cars V1 and V2 in the traveling direction and supports the other end of the car bodies.

図1及び図2に示す橋梁B1,B2は、軌道Rの下方に空間を形成するように建設された固定構造物である。橋梁B1,B2は、川、谷、湖沼などの水圏又は道路、鉄道などの交通路を横切るように建設されている。橋梁B1,B2は、例えば、鋼材が主要材料である鋼橋、コンクリートが主要材料である鉄筋コンクリート構造(RC構造)又はプレストレストコンクリート構造 (PRC構造)のコンクリート鉄道橋である。橋梁B1,B2は、一つの径間に桁B3が掛け渡された単純桁橋である。図1に示す橋梁B1は、一つの桁B3からなる径間数が一つの単径間(単連桁)橋梁である。図2に示す橋梁B2は、二つ以上の桁B3が連続する径間数が二つ以上の多径間橋梁である。橋梁B1,B2は、図1及び図2に示すように、桁B3と、橋台B4と、橋脚B5と、支承B6などを備えている。 The bridges B1 and B2 shown in Fig. 1 and Fig. 2 are fixed structures constructed to form a space below the track R. The bridges B1 and B2 are constructed to cross water areas such as rivers, valleys, and lakes, or transportation routes such as roads and railways. The bridges B1 and B2 are, for example, steel bridges whose main material is steel, and concrete railway bridges whose main material is concrete and whose main material is reinforced concrete structure (RC structure) or prestressed concrete structure (PRC structure). The bridges B1 and B2 are simple girder bridges with a girder B3 across one span. The bridge B1 shown in Fig. 1 is a single-span (single-beam) bridge with one span consisting of one girder B3 . The bridge B2 shown in Fig. 2 is a multi-span bridge with two or more spans in which two or more girders B3 are connected in succession. As shown in Figs. 1 and 2, the bridges B1 and B2 are equipped with girders B3 , abutments B4 , piers B5 , and bearings B6 .

桁B3は、水平方向に配置されて軌道Rを支持する構造物である。桁B3は、二つの支点によって支持される単純桁である。桁B3は、一方の支点と他方の支点とを跨ぐPRC桁のような単純支持梁であり、二つの支点間に架け渡された主桁である。橋台B4は、橋梁B1,B2の両端部に構築される構造物である。橋台B4は、上部工荷重及び背面盛土からの土圧荷重を支持するとともに桁B3を支持する。橋脚B5は、桁B3を支持する構造物である。橋脚B5は、橋梁B1,B2の長さ方向に所定の間隔をあけて橋台B4を補完するように施工されており、鉛直方向に配置される鉄筋コンクリート柱などである。支承B6は、橋梁B1,B2の上部構造に加わる力を下部構造に伝える部分である。支承B6は、桁B3の両端部を支持している。 The girder B3 is a structure arranged in the horizontal direction to support the track R. The girder B3 is a simple girder supported by two supports. The girder B3 is a simply supported beam such as a PRC girder that spans one support and the other support, and is a main girder that spans between the two supports. The abutments B4 are structures constructed at both ends of the bridges B1 and B2 . The abutments B4 support the superstructure load and the earth pressure load from the backfill, and also support the girder B3 . The piers B5 are structures that support the girder B3 . The piers B5 are constructed to complement the abutments B4 at a predetermined interval in the length direction of the bridges B1 and B2 , and are reinforced concrete columns arranged in the vertical direction. The supports B6 are parts that transmit the force applied to the superstructure of the bridges B1 and B2 to the substructure. The supports B6 support both ends of the girder B3 .

図3及び図8に示すたわみ測定システム1は、橋梁B1,B2のたわみzbを測定するシステムである。たわみ測定システム1は、図3~図5に示す軌道変位測定装置2と、図8に示す通信装置10と、図3及び図8に示すたわみ測定装置11などを備えている。たわみ測定システム1は、軌道変位測定装置2の測定結果を通信装置10によってたわみ測定装置11に送信し、軌道変位測定装置2の測定結果に基づいてたわみ測定装置11が橋梁B1,B2のたわみzbを測定する。 The deflection measurement system 1 shown in Figures 3 and 8 is a system that measures the deflection zb of bridges B1 and B2 . The deflection measurement system 1 includes a track irregularity measurement device 2 shown in Figures 3 to 5, a communication device 10 shown in Figure 8, and a deflection measurement device 11 shown in Figures 3 and 8. The deflection measurement system 1 transmits the measurement results of the track irregularity measurement device 2 to the deflection measurement device 11 via the communication device 10, and the deflection measurement device 11 measures the deflection zb of bridges B1 and B2 based on the measurement results of the track irregularity measurement device 2.

図3~図5に示す軌道変位測定装置2は、橋梁B1,B2上の軌道変位を測定する装置である。軌道変位測定装置2は、複数点におけるレール変位の相対差を利用して軌道変位を測定する。ここで、軌道変位(通路変位)とは、列車Tの繰り返し通過などによって、列車Tの走行路面である軌道Rが徐々に変動して、レールR1の長さ方向の形状が変化する現象であり、軌道不整又は軌道狂いともいう。軌道変位測定装置2は、レールR1の上下方向の変位である高低変位、左右のレールR1の高さの差(高低差)である水準変位、一定距離間の軌道Rの水準の変化量(軌道Rの平面に対するねじれ状態)である平面性変位、レールR1の左右方向の変位である通り変位、及び左右のレールR1の間隔(軌間)の変化である軌間変位などを測定する。以下では、軌道変位測定装置2が高低変位を測定する場合について説明する。 The track displacement measuring device 2 shown in Figs. 3 to 5 is a device for measuring track displacement on bridges B1 and B2 . The track displacement measuring device 2 measures track displacement by utilizing the relative difference in rail displacement at multiple points. Here, track displacement (pathway displacement) is a phenomenon in which the track R, which is the running road surface of the train T, gradually changes due to repeated passing of the train T, and the shape of the rail R1 in the longitudinal direction changes, and is also called track irregularity or track irregularity. The track displacement measuring device 2 measures elevation displacement, which is the vertical displacement of the rail R1 , level displacement, which is the difference in height (height difference) between the left and right rails R1 , planarity displacement, which is the amount of change in the level of the track R over a certain distance (the twisted state with respect to the plane of the track R), curvature displacement, which is the horizontal displacement of the rail R1 , and gauge displacement, which is the change in the distance (gauge) between the left and right rails R1 . The following describes the case in which the track displacement measuring device 2 measures elevation displacement.

軌道変位測定装置2は、図4及び図6に示すように、車両V1の第1軸A1~第4軸A4の軸毎に車両V1側から高低変位を測定する。軌道変位測定装置2は、図1及び図2に示すように、橋梁B1,B2上を走行する車両V1から橋梁B1,B2上の偏心矢軌道変位zt,A,zt,Bを測定する。軌道変位測定装置2は、図6に示すように、第1軸A1及び第4軸A4に対する第2軸A2の偏心矢軌道変位zt,Aと、第1軸A1及び第4軸A4に対する第3軸A3の偏心矢軌道変位zt,Bとを測定する。軌道変位測定装置2は、図4に示すように、基準線生成部3と、上下変位測定部4と、偏心矢軌道変位演算部5と、走行距離演算部6と、測定データ記憶部7と、測定データ送信部8と、制御部9などを備えている。 The track displacement measuring device 2 measures the elevation displacement of each of the first axis A1 to fourth axis A4 of the vehicle V1 from the vehicle V1 side, as shown in Figures 4 and 6. The track displacement measuring device 2 measures the eccentric arrow track displacement zt ,A and zt, B on the bridges B1 and B2 from the vehicle V1 traveling on the bridges B1 and B2 , as shown in Figures 1 and 2. The track displacement measuring device 2 measures the eccentric arrow track displacement zt,A of the second axis A2 relative to the first axis A1 and fourth axis A4 , and the eccentric arrow track displacement zt , B of the third axis A3 relative to the first axis A1 and fourth axis A4 , as shown in Figure 6. As shown in FIG. 4, the track displacement measuring device 2 includes a reference line generating unit 3, a vertical displacement measuring unit 4, an eccentric arrow track displacement calculating unit 5, a traveling distance calculating unit 6, a measurement data storage unit 7, a measurement data transmitting unit 8, a control unit 9, etc.

図4に示す基準線生成部3は、軌道変位を測定するときに基準となる基準線L0を生成する手段である。基準線生成部3は、車両V1の車体のたわみによる検測誤差が生じるのを防ぐために、図4及び図6に示すように車両V1の車体以外で検測の基準線L0を生成する。基準線生成部3は、図4に示すように、台車T1の第1軸A1上でレーザ光を照射するガスレーザ照射器のような照射部3aと、台車T2の第4軸A4上でレーザ光を受光する光位置検出部(Position Sensitive Detect(PSD))のような受光部3bなどを備えている。基準線生成部3は、生成した基準線L0を基準線信号(基準線データ)として制御部9に出力する。 The reference line generating unit 3 shown in Fig. 4 is a means for generating a reference line L0 that serves as a reference when measuring track displacement. In order to prevent an inspection error caused by the deflection of the body of the vehicle V1 , the reference line generating unit 3 generates the inspection reference line L0 at a part other than the body of the vehicle V1 as shown in Figs. 4 and 6. As shown in Fig. 4, the reference line generating unit 3 includes an irradiating unit 3a such as a gas laser irradiator that irradiates a laser beam on the first axis A1 of the bogie T1 , and a light receiving unit 3b such as a light position detecting unit (Position Sensitive Detect (PSD)) that receives the laser beam on the fourth axis A4 of the bogie T2 . The reference line generating unit 3 outputs the generated reference line L0 to the control unit 9 as a reference line signal (reference line data).

図4に示す上下変位測定部4は、車両V1の第1軸A1~第4軸A4の上下変位を測定する手段である。上下変位測定部4は、台車T1,T2の車輪がレールR1の頭頂面と常に接触していることを利用して、台車T1,T2の車輪の上下変位を測定して、レールR1の上下変位を測定する。上下変位測定部4は、図6に示すように、車両V1の第1軸A1~第4軸A4の上下変位を測定することによって、これらの第1軸A1~第4軸A4下におけるレールR1の上下変位を測定する。上下変位測定部4は、台車T1,T2の車輪の車軸の両端部を回転自在に収容する軸箱の上下変位(機械的変位)を電気信号に変換する機械-電気変換部4aと、この軸箱の上下変位を機械-電気変換部4aに伝達するアーム及びボールジョイントなどによるリンク機構部4bなどを備えている。上下変位測定部4は、測定後のレールR1の上下変位をレール上下変位信号(レール上下変位データ)として制御部9に出力する。 The vertical displacement measuring unit 4 shown in Fig. 4 is a means for measuring the vertical displacement of the first axis A1 to the fourth axis A4 of the vehicle V1 . The vertical displacement measuring unit 4 measures the vertical displacement of the rail R1 by measuring the vertical displacement of the wheels of the bogies T1 and T2 by utilizing the fact that the wheels of the bogies T1 and T2 are always in contact with the top surface of the rail R1 . As shown in Fig. 6, the vertical displacement measuring unit 4 measures the vertical displacement of the rail R1 under the first axis A1 to the fourth axis A4 of the vehicle V1 by measuring the vertical displacement of the first axis A1 to the fourth axis A4 . The vertical displacement measuring unit 4 includes a mechanical-electrical conversion unit 4a that converts the vertical displacement (mechanical displacement) of an axle box that rotatably accommodates both ends of the axles of the wheels of the bogies T1 and T2 into an electric signal, and a link mechanism unit 4b that transmits the vertical displacement of the axle box to the mechanical-electrical conversion unit 4a by using an arm, a ball joint, etc. The vertical displacement measuring unit 4 outputs the measured vertical displacement of the rail R1 to the control unit 9 as a rail vertical displacement signal (rail vertical displacement data).

図5に示す偏心矢軌道変位演算部5は、車両V1の第1軸A1~第4軸A4の軸位置における偏心矢軌道変位zt,A,zt,Bを偏心矢法によって演算する手段である。偏心矢軌道変位演算部5は、台車T1,T2の4つの車軸のうち3つの車軸の位置における相対鉛直変位を偏心矢法によって測定しており、対象とする軸の取り方によって、2種類の偏心矢軌道変位zt,A,zt,Bを計測する。ここで、偏心矢法とは、図6に示すように、レールR1上の二点を結ぶ基準線L0をとり、基準線L0の中点以外の一点における基準線L0に対するレールR1の鉛直方向の変位量(離れ)を計測する軌道計測手法の一つである。偏心矢軌道変位演算部5は、図4に示す基準線生成部3が生成する基準線L0と、上下変位測定部4が測定するレールR1の上下変位とに基づいて、偏心矢軌道変位zt,A,zt,Bを演算する。 The eccentric arrow track displacement calculation unit 5 shown in Fig. 5 is a means for calculating the eccentric arrow track displacements zt ,A , zt ,B at the axle positions of the first axis A1 to the fourth axis A4 of the vehicle V1 by the eccentric arrow method. The eccentric arrow track displacement calculation unit 5 measures the relative vertical displacements at the positions of three of the four axles of the bogies T1 and T2 by the eccentric arrow method, and measures two types of eccentric arrow track displacements zt ,A , zt ,B depending on how the target axles are taken. Here, the eccentric arrow method is one of the track measurement techniques in which, as shown in Fig. 6, a reference line L0 connecting two points on the rail R1 is taken, and the vertical displacement (distance) of the rail R1 from the reference line L0 at one point other than the midpoint of the reference line L0 is measured. The eccentric arrow orbital displacement calculation unit 5 calculates the eccentric arrow orbital displacements zt,A and zt ,B based on the reference line L0 generated by the reference line generation unit 3 shown in Figure 4 and the vertical displacement of the rail R1 measured by the vertical displacement measurement unit 4 .

偏心矢軌道変位演算部5は、図6に示すように、第1軸A1と第4軸A4とを結ぶ基準線L0を引き、基準線L0に対する第2軸A2の上下変位(鉛直相対変位)を演算するとともに、基準線L0に対する第3軸A3の上下変位(鉛直相対変位)を演算する。偏心矢軌道変位演算部5は、第1軸A1と第4軸A4とを結ぶ基準線L0に対する第2軸A2の偏心矢軌道変位(以下、1-2-4軸偏心矢軌道変位という)zt,Aと、第1軸A1と第4軸A4とを結ぶ基準線L0に対する第3軸A3の偏心矢軌道変位(以下、1-3-4軸偏心矢軌道変位という)zt,Bとを演算する。 6, the eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5 draws a reference line L0 connecting the first axis A1 and the fourth axis A4 , calculates the up-down displacement (vertical relative displacement) of the second axis A2 with respect to the reference line L0 , and calculates the up-down displacement (vertical relative displacement) of the third axis A3 with respect to the reference line L0 . The eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5 calculates the eccentric arrow trajectory displacement zt ,A of the second axis A2 with respect to the reference line L0 connecting the first axis A1 and the fourth axis A4 (hereinafter referred to as 1-2-4 axis eccentric arrow trajectory displacement) and the eccentric arrow trajectory displacement zt ,B of the third axis A3 with respect to the reference line L0 connecting the first axis A1 and the fourth axis A4 (hereinafter referred to as 1-3-4 axis eccentric arrow trajectory displacement).

図5は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを演算するための理論モデルである。偏心矢軌道変位演算部5は、図5に示すような2両編成車両及び橋梁のモデルに基づいて、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A(a2)及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,B(a3)を演算する。ここで、図5に示す列車Tは、一般的な在来線の検測車をモデル化しており、図中左から右側に走行している2両編成のうち1両目の車両V1の4車軸で高低変位を計測するものと仮定している。荷重P1~P4は、軌道R上の各荷重位置PA1~PA4に車両V1から作用する軸重であり、いずれも同じ大きさの荷重Pとする。荷重P5~P8は、軌道R上の各荷重位置PA5~PA8に車両V2から作用する軸重であり、いずれも荷重P1~P4のα倍の同じ大きさの荷重αPとする。荷重間隔Δ1は、車両V1,V2の台車T1,T2内の車軸間隔である。荷重間隔Δ2は、第2軸A2から第3軸A3まで及び第6軸A6から第7軸A7までの間隔である。荷重間隔Δ3は、車両V1,V2の連結器を挟む車両V1の第2軸A2から車両V2の第3軸A3までの間隔である。橋梁B1は、断面一様で支間長Lb及び曲げ剛性EIを有する単純支持梁としてモデル化する。位置aiは、荷重Piから桁B3の左端までの距離である。たわみzbは、橋梁B1の支間中間位置Lb/2における変位である。なお、橋梁B1以外の区間は剛な床であり、変位は0であるとしている。この場合に、たわみzbは、以下の数1に示すように、各荷重Piが位置aiに作用したときの支間中央のたわみzb,iの重ね合わせによって表現され、先頭の荷重P1の位置a1の関数として定式化される。 FIG. 5 is a theoretical model for calculating the 1-2-4 axle eccentric arrow track deviation z t,A and the 1-3-4 axle eccentric arrow track deviation z t,B . The eccentric arrow track deviation calculation unit 5 calculates the 1-2-4 axle eccentric arrow track deviation z t,A (a 2 ) and the 1-3-4 axle eccentric arrow track deviation z t,B (a 3 ) based on a model of a two-car train and a bridge as shown in FIG. 5. Here, the train T shown in FIG. 5 is modeled as a general conventional line inspection car, and it is assumed that the elevation deviation is measured by the four axles of the first car V 1 of the two-car train running from left to right in the figure. The loads P 1 to P 4 are axle loads acting from the car V 1 to the load positions P A1 to P A4 on the track R, and all of them are the same load P. Loads P5 to P8 are axle loads acting on the load positions P5 to P8 on the track R from the vehicle V2 , and all of them are αP, which is α times the loads P1 to P4 . The load interval Δ1 is the axle interval in the bogies T1 and T2 of the vehicles V1 and V2 . The load interval Δ2 is the interval from the second axle A2 to the third axle A3 and from the sixth axle A6 to the seventh axle A7 . The load interval Δ3 is the interval from the second axle A2 of the vehicle V1 to the third axle A3 of the vehicle V2 , which sandwiches the coupler of the vehicles V1 and V2 . The bridge B1 is modeled as a simply supported beam with a uniform cross section, span length Lb , and bending rigidity EI. The position ai is the distance from the load Pi to the left end of the girder B3 . Deflection zb is the displacement at the mid-span position Lb /2 of bridge B1 . Note that sections other than bridge B1 are rigid decks, and the displacement is assumed to be 0. In this case, deflection zb is expressed by the superposition of deflections zb ,i at the center of the span when each load Pi acts on position ai , as shown in the following equation 1, and is formulated as a function of position a1 of the leading load P1 .

Figure 0007675693000001
Figure 0007675693000001

偏心矢軌道変位演算部5は、図5に示すような2両編成車両及び橋梁のモデルに基づいて、第2軸A2の位置(着目位置)a2における1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A(a2)と、第3軸A3の位置(着目位置)a3における1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,B(a3)を、以下の数2によって演算する。 Based on a model of a two-car train and bridge as shown in Figure 5, the eccentric arrow track deviation calculation unit 5 calculates the 1-2-4 axis eccentric arrow track deviation zt,A ( a2 ) at the position (position of interest) a2 of the second axis A2 and the 1-3-4 axis eccentric arrow track deviation zt ,B ( a3 ) at the position (position of interest) a3 of the third axis A3 using the following equation 2.

Figure 0007675693000002
Figure 0007675693000002

ここで、数2に示すFA(a2),FB(a3)は、図5に示す位置a2,a3、荷重間隔Δ1,Δ2,Δ3及び支間長Lbのみから定まる関数である。偏心矢軌道変位演算部5は、演算後の1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを偏心矢軌道変位データD1として制御部9に出力する。 Here, F A (a 2 ) and F B (a 3 ) shown in equation 2 are functions determined only from the positions a 2 , a 3 , the load intervals Δ 1 , Δ 2 , Δ 3 and the span length L b shown in Fig. 5. The eccentric arrow orbital deviation calculation unit 5 outputs the calculated 1-2-4 axis eccentric arrow orbital deviation z t,A and 1-3-4 axis eccentric arrow orbital deviation z t,B to the control unit 9 as eccentric arrow orbital deviation data D 1 .

図4に示す走行距離演算部6は、車両V1の走行距離を演算する手段である。走行距離演算部6は、例えば、軌道Rの特定地点に設置された自動列車停止装置(ATS)のATS車上子が出力する絶対位置情報を受信して車両V1の絶対位置を検出し、次のATS地上子に車両V1が到達するまで、車両V1の速度を検出する速度発電機が出力する距離パルス信号を積算して車両V1の走行距離を演算する。走行距離演算部6は、起点から終点まで又は終点から起点までの車両V1の走行距離(移動距離)を走行距離データD3として制御部9に出力する。 The travel distance calculation unit 6 shown in Fig. 4 is a means for calculating the travel distance of the vehicle V1 . For example, the travel distance calculation unit 6 receives absolute position information output by an ATS on-board coil of an automatic train stop device (ATS) installed at a specific point on the track R to detect the absolute position of the vehicle V1 , and calculates the travel distance of the vehicle V1 by integrating distance pulse signals output by a tachograph that detects the speed of the vehicle V1 until the vehicle V1 reaches the next ATS ground coil. The travel distance calculation unit 6 outputs the travel distance (movement distance) of the vehicle V1 from the starting point to the end point or from the end point to the starting point to the control unit 9 as travel distance data D3 .

測定データ記憶部7は、軌道変位測定装置2が測定する種々の測定データDを記憶する手段である。測定データ記憶部7は、図7に示すように、偏心矢軌道変位演算部5が演算する偏心矢軌道変位データD1と、橋梁B1,B2に関する種々の情報である橋梁データD2と、走行距離演算部6が演算する走行距離データD3とを測定データ(検測データ)Dとして記憶する記憶装置である。ここで、橋梁データD2は、例えば、図1及び図2に示す橋梁B1,B2の構造(単径間又は多径間の区別)と、橋梁B1,B2の位置(線路の起点から橋梁B1,B2の入口及び出口までの走行距離(キロ程))と、橋梁B1の桁B3の支間長Lbなどに関するデータである。測定データ記憶部7は、偏心矢軌道変位データD1及び橋梁データD2を走行距離データD3と対応させて時系列順に記憶する。 The measurement data storage unit 7 is a means for storing various measurement data D measured by the track displacement measuring device 2. As shown in Fig. 7, the measurement data storage unit 7 is a storage device for storing the eccentric arrow track displacement data D1 calculated by the eccentric arrow track displacement calculation unit 5, the bridge data D2 which is various information related to the bridges B1 and B2 , and the travel distance data D3 calculated by the travel distance calculation unit 6 as measurement data (inspection data) D. Here, the bridge data D2 is data related to, for example, the structure (distinction between single span and multi-span) of the bridges B1 and B2 shown in Figs. 1 and 2 , the positions of the bridges B1 and B2 (travel distance (kilometers) from the start of the track to the entrance and exit of the bridges B1 and B2 ), and the span length Lb of the girder B3 of the bridge B1 . The measurement data storage unit 7 stores the eccentric arrow trajectory deviation data D1 and the bridge data D2 in chronological order in association with the travel distance data D3 .

図4に示す測定データ送信部8は、軌道変位測定装置2から測定データDを送信する手段である。測定データ送信部8は、図8に示すように、軌道変位測定装置2から通信装置10を通じてたわみ測定装置11に測定データDを送信する送信機である。測定データ送信部8は、測定データDをリアルタイムでたわみ測定装置11に送信する。 The measurement data transmission unit 8 shown in FIG. 4 is a means for transmitting measurement data D from the track displacement measurement device 2. As shown in FIG. 8, the measurement data transmission unit 8 is a transmitter that transmits measurement data D from the track displacement measurement device 2 to the deflection measurement device 11 via the communication device 10. The measurement data transmission unit 8 transmits the measurement data D to the deflection measurement device 11 in real time.

図4に示す制御部9は、軌道変位測定装置2に関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部9は、例えば、基準線生成部3が生成する基準線データを偏心矢軌道変位演算部5に出力したり、上下変位測定部4が測定する上下変位データを偏心矢軌道変位演算部5に出力したり、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bの演算を偏心矢軌道変位演算部5に指令したり、偏心矢軌道変位演算部5が演算する偏心矢軌道変位データD1を測定データ記憶部7に出力したり、偏心矢軌道変位データD1の記憶を測定データ記憶部7に指令したり、走行距離演算部6に走行距離の演算を指令したり、走行距離演算部6が出力する走行距離データD3を測定データ記憶部7に出力したり、走行距離データD3の記憶を測定データ記憶部7に指令したり、測定データDを測定データ記憶部7から読み出して測定データ送信部8に出力したり、測定データDの送信を測定データ送信部8に指令したりする。制御部9は、基準線生成部3、上下変位測定部4、偏心矢軌道変位演算部5、走行距離演算部6、測定データ記憶部7及び測定データ送信部8と相互に通信可能に接続されている。 The control unit 9 shown in FIG. 4 is a central processing unit (CPU) that controls various operations related to the track displacement measuring device 2. The control unit 9, for example, outputs the reference line data generated by the reference line generating unit 3 to the eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5, outputs the vertical displacement data measured by the vertical displacement measuring unit 4 to the eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5, commands the eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5 to calculate the 1-2-4-axis eccentric arrow trajectory displacement zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow trajectory displacement zt ,B , outputs the eccentric arrow trajectory displacement data D1 calculated by the eccentric arrow trajectory displacement calculation unit 5 to the measurement data storage unit 7, commands the measurement data storage unit 7 to store the eccentric arrow trajectory displacement data D1, commands the traveling distance calculation unit 6 to calculate the traveling distance, outputs the traveling distance data D3 output by the traveling distance calculation unit 6 to the measurement data storage unit 7, commands the measurement data storage unit 7 to store the traveling distance data D3 , reads the measurement data D from the measurement data storage unit 7 and outputs it to the measurement data transmission unit 8, and commands the measurement data transmission unit 8 to transmit the measurement data D. The control unit 9 is connected to the reference line generating unit 3, the vertical displacement measuring unit 4, the eccentric arrow trajectory displacement calculating unit 5, the travel distance calculating unit 6, the measurement data storage unit 7 and the measurement data transmitting unit 8 so that they can communicate with each other.

図8に示す通信装置10は、軌道変位測定装置2からたわみ測定装置11に測定データDを送信する装置である。通信装置10は、軌道変位測定装置2の測定データ送信部8からたわみ測定装置11の測定データ受信部12に測定データDを送信するために、これらを相互に通信可能なように接続する電話回線又はインターネット回線などの電気通信回線である。 The communication device 10 shown in FIG. 8 is a device that transmits measurement data D from the track displacement measurement device 2 to the deflection measurement device 11. The communication device 10 is a telecommunications line such as a telephone line or an internet line that connects the measurement data transmission unit 8 of the track displacement measurement device 2 to the measurement data receiving unit 12 of the deflection measurement device 11 so that they can communicate with each other in order to transmit the measurement data D from the measurement data transmission unit 8 of the track displacement measurement device 2 to the measurement data receiving unit 12 of the deflection measurement device 11.

図3及び図8に示すたわみ測定装置11は、橋梁B1,B2のたわみzbを測定する装置である。たわみ測定装置11は、例えば、車両V1の軌道変位測定装置2が計測する高低変位に基づいて、橋梁B1,B2の桁B3の最大たわみMax(zb)を推定する。たわみ測定装置11は、軌道変位測定装置2が測定する偏心矢軌道変位データD1から橋梁変位(橋梁変位成分)以外の軌道変位及び軌道変位のノイズを除去して橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。たわみ測定装置11は、軌道変位測定装置2が測定する偏心矢軌道変位データD1が第1軸A1~第4軸A4の各軸で測定される走行面の変位であるため、この走行面の変位に含まれる橋梁B1,B2のたわみ成分以外のレールR1の凹凸、桁B3の反りなどのような変位及び測定ノイズのようなノイズ成分を除去し、この走行面の変位から橋梁変位のみを抽出して、橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。たわみ測定装置11は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bをそれぞれ弦正矢軌道変位zt,A10及び弦正矢軌道変位zt,B10に変換し、弦正矢軌道変位zt,A10と弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差dzt,10から、橋梁B1,B2のたわみzbを測定する。たわみ測定装置11は、図8に示すように、測定データ受信部12と、測定データ記憶部13と、弦正矢軌道変位演算部14と、高低検測差演算部15と、たわみ演算部16A,16Bと、演算条件データ記憶部17A,17Bと、測定データ記憶部18と、たわみ測定プログラム記憶部19と、表示部20と、制御部21などを備えている。たわみ測定装置11は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、たわみ測定プログラムに従って所定の処理をコンピュータに実行させる。たわみ測定装置11は、例えば、軌道変位及び車両動揺などの鉄道に関するデータを、種々の角度から分析及び加工する軌道保守管理データベースシステム(Laboratory's Conversational System(LABOCS))上でたわみ測定プログラムを実行する。 The deflection measuring device 11 shown in Figures 3 and 8 is a device that measures the deflection zb of bridges B1 and B2 . The deflection measuring device 11 estimates the maximum deflection Max( zb ) of the girder B3 of bridges B1 and B2 based on, for example, the elevation displacement measured by the track displacement measuring device 2 of the vehicle V1 . The deflection measuring device 11 calculates the deflection zb of bridges B1 and B2 by removing track displacement other than bridge displacement (bridge displacement component) and track displacement noise from the eccentric arrow track displacement data D1 measured by the track displacement measuring device 2 . Since the eccentric arrow track displacement data D1 measured by the track displacement measuring device 2 is the displacement of the running surface measured on each of the first axis A1 to the fourth axis A4 , the deflection measuring device 11 removes noise components such as displacements such as unevenness of the rail R1 and warping of the girder B3 other than the deflection components of the bridges B1 , B2 contained in the displacement of the running surface, and extracts only the bridge displacement from the displacement of the running surface to calculate the deflection zb of the bridges B1 , B2 . The deflection measuring device 11 converts the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement zt ,B into sinusoidal positive arrow orbital displacement zt ,A10 and sinusoidal positive arrow orbital displacement zt ,B10 , respectively, and measures the deflection zb of bridges B1 and B2 from the elevation measurement difference dzt ,10 , which is the difference between the sinusoidal positive arrow orbital displacement zt ,A10 and the sinusoidal positive arrow orbital displacement zt, B10 . As shown in Fig. 8, the deflection measuring device 11 includes a measurement data receiving unit 12, a measurement data storage unit 13, a sinusoidal positive arrow orbital displacement calculation unit 14, an elevation measurement difference calculation unit 15, deflection calculation units 16A and 16B, calculation condition data storage units 17A and 17B, a measurement data storage unit 18, a deflection measurement program storage unit 19, a display unit 20, a control unit 21, and the like. The deflection measuring device 11 is configured, for example, with a personal computer, and causes the computer to execute a predetermined process in accordance with a deflection measuring program. The deflection measuring device 11 executes the deflection measuring program on a track maintenance management database system (Laboratory's Conversational System (LABOCS)) that analyzes and processes railway-related data, such as track displacement and vehicle vibration, from various angles.

図8に示す測定データ受信部12は、軌道変位測定装置2が送信する測定データDを受信する手段である。測定データ受信部12は、軌道変位測定装置2が通信装置10を通じて送信する測定データDを受信する。測定データ記憶部13は、軌道変位測定装置2が送信する測定データDを記憶する手段である。測定データ記憶部13は、例えば、軌道変位測定装置2が送信する測定データDを時系列順に記憶する記憶装置である。測定データ記憶部13は、軌道変位測定装置2が測定した偏心矢軌道変位データD1を橋梁データD2とともに走行距離データD3と対応させて記憶する。 The measurement data receiving unit 12 shown in Fig. 8 is a means for receiving the measurement data D transmitted by the track irregularity measurement device 2. The measurement data receiving unit 12 receives the measurement data D transmitted by the track irregularity measurement device 2 through the communication device 10. The measurement data storage unit 13 is a means for storing the measurement data D transmitted by the track irregularity measurement device 2. The measurement data storage unit 13 is, for example, a storage device that stores the measurement data D transmitted by the track irregularity measurement device 2 in chronological order. The measurement data storage unit 13 stores eccentric arrow track irregularity data D1 measured by the track irregularity measurement device 2 together with bridge data D2 in association with traveling distance data D3 .

弦正矢軌道変位演算部14は、弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10を弦正矢法によって演算する手段である。弦正矢軌道変位演算部14は、偏心矢軌道変位演算部5が演算する1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bに基づいて、車両V1の弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10を弦正矢法によって演算する。ここで、弦正矢法とは、レールR1上の二点を結ぶ基準線L0(レールR1の二点間に張った弦)をとり、基準線L0の中点における基準線L0に対するレールR1の鉛直方向の変位量(離れ)を計測する一般的な軌道計測手法の一つである。弦正矢軌道変位演算部14は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aを弦正矢軌道変位zt,A10に変換するとともに、1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを弦正矢軌道変位zt,B10に変換する。 The sinusoidal trajectory deviation calculation unit 14 is a means for calculating the sinusoidal trajectory deviations zt ,A10 and zt ,B10 by the sinusoidal trajectory deviation method. The sinusoidal trajectory deviation calculation unit 14 calculates the sinusoidal trajectory deviations zt ,A10 and zt,B10 of the vehicle V1 by the sinusoidal trajectory deviation method based on the 1-2-4-axis eccentric arrow trajectory deviation zt, A and the 1-3-4-axis eccentric arrow trajectory deviation zt ,B calculated by the eccentric arrow trajectory deviation calculation unit 5. Here, the sinusoidal trajectory deviation method is one of the general trajectory measurement methods in which a reference line L0 (a string stretched between two points on the rail R1 ) connecting two points on the rail R1 is taken, and the vertical displacement (distance) of the rail R1 relative to the reference line L0 at the midpoint of the reference line L0 is measured. The sinusoidal positive arrow orbital displacement calculation unit 14 converts the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,A into sinusoidal positive arrow orbital displacement z t,A10 , and converts the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,B into sinusoidal positive arrow orbital displacement z t,B10 .

弦正矢軌道変位演算部14は、偏心矢軌道変位演算部5が演算する1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bの各波長成分の増幅率(利得)が同じであるが位相特性が異なるため、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bの位相特性を補正する。弦正矢軌道変位演算部14は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bから橋梁B1,B2上の軌道変位のような共通して観測される成分を除去し、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bから橋梁B1,B2のたわみ(変位)成分のみ抽出する。弦正矢軌道変位演算部14は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bの位相特性がゼロになるようにこれらの位相特性をフラットに補正する。弦正矢軌道変位演算部14は、位相特性がフラットな軌道変位の波形として軌道の保守管理において一般的な10m弦正矢に、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを変換する。ここで、10m弦正矢とは、弦正矢法において弦長10mの正矢を使用して測定される軌道変位であり、長さ10mの基準線L0の中点からレールR1までの距離である。10m弦正矢は、位置(着目位置)a2,a3の変位から前後5mの位置の変位の平均値を減算した値である。弦正矢軌道変位演算部14は、例えば、ディジタルフィルタの一種である有限インパルス応答(Finite Impulse Response(FIR))フィルタのような変換フィルタによって、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを弦正矢軌道変位(10m弦正矢軌道変位)zt,A10,zt,B10に変換する。弦正矢軌道変位演算部14は、以下の数3によって、弦正矢軌道変位zt,A10(a2),zt,B10(a3)を演算する。 The sinusoidal deviation calculation unit 14 corrects the phase characteristics of the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt ,B because the amplification factor (gain) of each wavelength component of the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt ,B calculated by the eccentric arrow orbital deviation calculation unit 5 is the same but the phase characteristics are different. The sinusoidal deviation calculation unit 14 removes commonly observed components such as the track deviations on bridges B1 and B2 from the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt, B , and extracts only the deflection (displacement) components of bridges B1 and B2 from the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital deviation zt, B . The sinusoidal arrow orbital displacement calculation unit 14 corrects the phase characteristics of the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,B to be flat so that their phase characteristics become zero. The sinusoidal arrow orbital displacement calculation unit 14 converts the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,B into a 10m sinusoidal arrow, which is a common waveform for track maintenance management as a waveform with a flat phase characteristic. Here, the 10m sinusoidal arrow is a track displacement measured using a sinusoidal arrow with a chord length of 10m in the sinusoidal arrow method, and is the distance from the midpoint of the reference line L 0 with a length of 10m to the rail R 1. The 10m sinusoidal arrow is a value obtained by subtracting the average value of the displacement at positions 5m forward and backward from the displacement of positions (positions of interest) a 2 and a 3 . The sinusoidal deviation calculation unit 14 converts the 1-2-4 axis eccentric arrow deviation zt,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow deviation zt ,B into sinusoidal deviations (10m sinusoidal deviations) zt ,A10 and zt,B10 using a conversion filter such as a finite impulse response (FIR) filter, which is a type of digital filter. The sinusoidal deviation calculation unit 14 calculates the sinusoidal deviations zt ,A10 (a 2 ) and zt ,B10 ( a 3 ) using the following equation 3.

Figure 0007675693000003
Figure 0007675693000003

ここで、数3に示すGA,GBは、変換フィルタの伝達関数であり、ξ10(a)はレールR1の凹凸などの橋梁B1,B2のたわみzb以外の軌道変位である。 Here, G A and G B in the formula 3 are transfer functions of the conversion filter, and ξ 10 (a) is the track displacement other than the deflection z b of the bridges B 1 and B 2 such as unevenness of the rail R 1 .

図9は、波長10m振幅1の正弦波とした軌道変位を1-2-4軸及び1-3-4軸の各偏心矢で計測し、FIRフィルタにより10m弦正矢に変換した結果を一例として示すグラフである。ここで、図9に示す縦軸は振幅であり、横軸は距離[m]である。図9(A)に示すように、波長10mにおいては偏心矢での測定結果に約±1mの遅れ距離が生じているが、図9(B)に示すように変換フィルタにより適切に補正されて、1-2-4軸軸偏心矢軌道変位及び1-3-4軸偏心矢軌道変位から変換された10m弦正矢軌道変位が一致することが確認される。 Figure 9 is a graph showing an example of the results of measuring the track displacement, which is a sine wave with a wavelength of 10 m and an amplitude of 1, at the 1-2-4 and 1-3-4 eccentric arrows and converting it to a 10 m chord positive arrow using an FIR filter. Here, the vertical axis in Figure 9 is the amplitude, and the horizontal axis is the distance [m]. As shown in Figure 9 (A), at a wavelength of 10 m, there is a delay distance of about ±1 m in the measurement result at the eccentric arrow, but as shown in Figure 9 (B), it is appropriately corrected by the conversion filter, and it is confirmed that the 10 m chord positive arrow track displacement converted from the 1-2-4 axis eccentric arrow track displacement and the 1-3-4 axis eccentric arrow track displacement match.

図10は、橋梁通過時の偏心矢軌道変位の波形を一例として示すグラフである。図11は、偏心矢軌道変位から変換された橋梁通過時の10m弦正矢軌道変位の波形を一例として示すグラフである。ここで、図10及び図11に示す縦軸は橋梁のたわみ最大値を1に基準化した基準化変位であり、横軸は中間車軸位置[m]である。弦正矢軌道変位演算部14は、例えば、図10に示すような位相の異なる1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを変換フィルタによって、図11に示すような位相の一致した弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10に変換する。弦正矢軌道変位演算部14は、演算後の弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10を弦正矢軌道変位データD4として制御部21に出力する。 FIG. 10 is a graph showing an example of the waveform of the eccentric arrow orbital displacement when passing through a bridge. FIG. 11 is a graph showing an example of the waveform of the 10m chord positive arrow orbital displacement when passing through a bridge converted from the eccentric arrow orbital displacement. Here, the vertical axis shown in FIG. 10 and FIG. 11 is the standardized displacement in which the maximum deflection value of the bridge is standardized to 1, and the horizontal axis is the intermediate axle position [m]. The chord positive arrow orbital displacement calculation unit 14 converts, for example, the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,B, which have different phases as shown in FIG. 10, into the chord positive arrow orbital displacement z t,A10 and z t,B10 , which have the same phase as shown in FIG. 11, by a conversion filter. The chord positive arrow orbital displacement calculation unit 14 outputs the calculated chord positive arrow orbital displacement z t,A10 and z t,B10 to the control unit 21 as the chord positive arrow orbital displacement data D 4 .

図8に示す高低検測差演算部15は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aから変換した弦正矢軌道変位zt,A10と、1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bから変換した弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差dzt,10を演算する手段である。ここで、高低検測差は、車両V1の前後の荷重Pが作用したときの桁B3のたわみzbを一定距離離れて計測した場合に相当し、荷重Pが既知である場合には桁B3のたわみzbに比例する。 The elevation difference calculation unit 15 shown in Fig. 8 is a means for calculating an elevation difference dzt,10 , which is the difference between the sinusoidal positive arrow orbital displacement zt ,A10 converted from the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement zt ,A and the sinusoidal positive arrow orbital displacement zt ,B10 converted from the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement zt , B. Here, the elevation difference corresponds to the deflection zb of the girder B3 measured at a certain distance when a load P is applied to the front and rear of the vehicle V1 , and is proportional to the deflection zb of the girder B3 when the load P is known.

図12は、橋梁通過時の10m弦高低検測差の波形を一例として示すグラフである。ここで、図12に示す縦軸は基準化変位であり、横軸は中間車軸位置[m]である。高低検測差演算部15は、図12に示すように、弦正矢軌道変位演算部14が演算した弦正矢軌道変位zt,A10と弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差(10m弦高低検測差)dzt,10を演算する。高低検測差演算部15は、弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10の位置を同期させて高低検測差dzt,10を演算することによって、数3に示す橋梁B1,B2上の軌道変位ξ10(a)のような共通成分を除去し、橋梁B1,B2のたわみ(変位)成分のみ抽出する。高低検測差演算部15は、以下の数4によって、弦正矢軌道変位zt,A10(a2)と弦正矢軌道変位zt,B10(a3)との差である高低検測差(差分値)dzt,10を演算し、演算後の高低検測差dzt,10を高低検測差データD5として制御部21に出力する。 FIG. 12 is a graph showing an example of the waveform of the 10m chord elevation difference when passing through a bridge. Here, the vertical axis shown in FIG. 12 is the standardized displacement, and the horizontal axis is the intermediate axle position [m]. The elevation difference calculation unit 15 calculates the elevation difference (10m chord elevation difference) dz t ,10 , which is the difference between the chord positive arrow track displacement z t,A10 and the chord positive arrow track displacement z t,B10 calculated by the chord positive arrow track displacement calculation unit 14, as shown in FIG. 12. The elevation difference calculation unit 15 calculates the elevation difference dz t,10 by synchronizing the positions of the chord positive arrow track displacements z t,A10 and z t,B10 , thereby removing common components such as the track displacement ξ 10 (a) on bridges B 1 and B 2 shown in Equation 3, and extracting only the deflection (displacement) components of bridges B 1 and B 2 . The elevation measurement difference calculation unit 15 calculates the elevation measurement difference (difference value) dzt,10, which is the difference between the sinusoidal positive orbital displacement zt ,A10 ( a2 ) and the sinusoidal positive orbital displacement zt ,B10 ( a3 ), using the following equation 4 , and outputs the calculated elevation measurement difference dzt,10 to the control unit 21 as elevation measurement difference data D5 .

Figure 0007675693000004
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図8に示すたわみ演算部16Aは、橋梁B1のたわみzbを演算する手段である。たわみ演算部16Aは、軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Aは、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aと1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bとに基づいて、橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Aは、高低検測差dzt,10に基づいて橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Aは、弦正矢軌道変位演算部14が演算する弦正矢軌道変位zt,A10と弦正矢軌道変位zt,B10との差分の最大値と、橋梁B1の支間中央のたわみzbの最大値とが比例関係にあることを利用して、橋梁B1のたわみzbを推定する。たわみ演算部16Aは、橋梁B1の支間長Lb毎の変換係数(比例定数)KLbを高低検測差dzt,10に乗算して、橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Aは、例えば、図1に示すような単径間の橋梁B1の高低検測差最大値Max(dzt,10)を高低検測差データD5から抽出して、最大たわみ(桁中央の最大たわみ)Max(zb)を理論的に演算する。たわみ演算部16Aは、以下の数5によって、橋梁B1の支間長Lb毎の変換係数KLbを高低検測差最大値Max(dzt,10)に乗算する。 The deflection calculation unit 16A shown in Fig. 8 is a means for calculating the deflection zb of bridge B1 . The deflection calculation unit 16A calculates the deflection zb of bridge B1 based on the measurement results of the track displacement measurement device 2. The deflection calculation unit 16A calculates the deflection zb of bridge B1 based on the 1-2-4 axis eccentric arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow track displacement zt ,B . The deflection calculation unit 16A calculates the deflection zb of bridge B1 based on the elevation measurement difference dzt,10 . The deflection calculation unit 16A estimates the deflection zb of the bridge B1 by utilizing the fact that the maximum value of the difference between the sinusoidal orbital displacement zt ,A10 and the sinusoidal orbital displacement zt,B10 calculated by the sinusoidal orbital displacement calculation unit 14 is proportional to the maximum value of the deflection zb at the center of the span of the bridge B1 . The deflection calculation unit 16A multiplies the elevation measurement difference dzt ,10 by a conversion coefficient (proportionality constant) KLb for each span length Lb of the bridge B1 to calculate the deflection zb of the bridge B1 . For example, the deflection calculation unit 16A extracts the maximum elevation measurement difference Max(dzt ,10 ) of the single-span bridge B1 as shown in FIG. 1 from the elevation measurement difference data D5, and theoretically calculates the maximum deflection (maximum deflection at the center of the girder) Max( zb ). The deflection calculation unit 16A multiplies the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ) by a conversion coefficient K Lb for each span length L b of the bridge B 1 according to the following equation 5.

Figure 0007675693000005
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ここで、数5に示す橋梁B1の最大たわみMax(zb)は、荷重P、橋梁B1の曲げ剛性EI、荷重間隔Δ1,Δ2,Δ3及び支間長Lbの関数である。変換係数KLbは、高低検測差dzt,10をたわみzbに変換するための係数であり支間長Lbのみに依存する比例定数である。 Here, the maximum deflection Max( zb ) of bridge B1 shown in equation 5 is a function of the load P, the bending rigidity EI of bridge B1 , the load intervals Δ1 , Δ2 , Δ3 , and the span length Lb. The conversion coefficient KLb is a coefficient for converting the elevation measurement difference dzt ,10 into deflection zb , and is a proportional constant that depends only on the span length Lb.

次に、この発明の実施液体に係る橋梁のたわみ測定装置において単径間の橋梁のたわみを演算するときに使用する変換係数について説明する。
図13は、図1に示すような一般的な在来線の軌道検測車によって支間長5~60mの単径間の橋梁のたわみを演算するときに使用される変換係数を一例として示すグラフである。図13に示す縦軸は、変換係数KLbであり、横軸は支間長[m]である。たわみ演算部16Aは、図1に示すような単径間の橋梁B1を車両V1が通過するときに測定される高低検測差dzt,10に、この橋梁B1の支間長Lbに対応する変換係数KLbを乗算して、橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Aは、演算後の橋梁B1のたわみzbをたわみデータD6として制御部21に出力する。
Next, a description will be given of the conversion coefficients used when calculating the deflection of a single span bridge in the bridge deflection measuring device according to the embodiment of the present invention.
Fig. 13 is a graph showing an example of a conversion coefficient used when calculating the deflection of a single-span bridge with a span length of 5 to 60 m using a track inspection car for a typical conventional railway line as shown in Fig. 1. The vertical axis in Fig. 13 is the conversion coefficient K Lb , and the horizontal axis is the span length [m]. The deflection calculation unit 16A multiplies the elevation measurement difference dz t,10 measured when a vehicle V 1 passes over a single-span bridge B 1 as shown in Fig. 1 by the conversion coefficient K Lb corresponding to the span length L b of this bridge B 1 to calculate the deflection z b of bridge B 1. The deflection calculation unit 16A outputs the calculated deflection z b of bridge B 1 to the control unit 21 as deflection data D 6 .

図8に示すたわみ演算部16Bは、橋梁B2のたわみzbを演算する手段である。たわみ演算部16Bは、軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Bは、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aと1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bとに基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Bは、高低検測差dzt,10に基づいて橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Bは、弦正矢軌道変位演算部14が演算する弦正矢軌道変位zt,A10と弦正矢軌道変位zt,B10との差分の最大値と、橋梁B2の支間中央のたわみzbの最大値とが比例関係にあることを利用して、橋梁B2のたわみzbを推定する。たわみ演算部16Bは、桁たわみ-高低検測差変換モデル(理論モデル)によって演算した高低検測差dzt,10,model及び橋梁B2のたわみzb,modelと、橋梁B2を車両V1が通過するときに測定される高低検測差dzt,10とに基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Bは、橋梁B2毎の桁たわみ-高低検測差変換モデルに基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算部16Bは、例えば、図2に示すような多径間の橋梁B2の最大たわみ(桁中央の最大たわみ)Max(zb)を、桁たわみ-高低検測差変換モデル(理論モデル)のような簡単な数値シミュレーションを利用して演算する。 The deflection calculation unit 16B shown in Fig. 8 is a means for calculating the deflection zb of bridge B2 . The deflection calculation unit 16B calculates the deflection zb of bridge B2 based on the measurement results of the track displacement measurement device 2. The deflection calculation unit 16B calculates the deflection zb of bridge B2 based on the 1-2-4 axis eccentric arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow track displacement zt ,B . The deflection calculation unit 16B calculates the deflection zb of bridge B2 based on the elevation measurement difference dzt,10 . The deflection calculation unit 16B estimates the deflection z b of bridge B 2 by utilizing the fact that the maximum value of the difference between the sinusoidal orbital displacement z t,A10 and the sinusoidal orbital displacement z t,B10 calculated by the sinusoidal orbital displacement calculation unit 14 is proportional to the maximum value of the deflection z b at the center of the span of bridge B 2. The deflection calculation unit 16B calculates the deflection z b of bridge B 2 based on the elevation measurement difference dz t,10,model calculated by the girder deflection-elevation measurement difference conversion model (theoretical model) and the deflection z b ,model of bridge B 2 , and the elevation measurement difference dz t,10 measured when vehicle V 1 passes bridge B 2. The deflection calculation unit 16B calculates the deflection z b of bridge B 2 based on the girder deflection-elevation measurement difference conversion model for each bridge B 2 . The deflection calculation unit 16B calculates, for example, the maximum deflection (maximum deflection at the center of the girder) Max(z b ) of a multi-span bridge B2 as shown in FIG. 2, by using a simple numerical simulation such as a girder deflection-height measurement difference conversion model (theoretical model).

次に、この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置において多径間の橋梁のたわみを測定するときに使用する桁たわみ-高低検測差変換モデルについて説明する。
図14は、図2に示すような二つ以上の径間に掛け渡された単純桁橋の桁たわみ-高低検測差変換モデルを一例として示す模式図であり、(A)は桁-軌道モデルであり、(B)は列車モデルである。図14(A)に示す桁たわみ-高低検測差変換モデルは、数値解析手法の一つである有限要素法(Finite Element Method(FEM))によって構築されている。橋梁B2は、材料特性のばらつきが小さいため、相対比較による検証が容易な鋼橋であり、同じ支間長Lbの桁B3が連続しており、橋台B4の背面の軌道Rの沈下や路盤の沈下などのような顕著なレールR1の支持剛性の低下がなく、前後構造のばらつきが小さいことを想定している。桁-軌道モデルは、前後の桁B3の影響を考慮するため13.1mの鉄道支持桁7連を梁要素によりモデル化している。桁B3は、0.625mごとで1要素とし、桁端は支承B6を想定した鉛直ばね要素を導入し、桁区間ではばね要素のもう片方を桁B3に接続している。桁B3は主桁(片側)の断面から計算した断面2次モーメントと鋼材のヤング率を用いた。レールR1は、60kgレールの諸元を導入し、まくらぎやバラストに起因した局所的な支持剛性低下がない直結軌道を想定し、全長約100m、約0.625mごとの締結間で4分割し、約0.625mごとに軌道パッドR2を想定した鉛直ばね要素による支持をモデル化している。軌道パッドR2は40MN/mを導入している。ただし、これらは桁B3のたわみzbと軌道変位の関係を得るための暫定値であり、高低検測差から桁B3のたわみzbへの変換値を得るために桁B3の曲げ剛性EIを変更して解析を行った。
Next, a girder deflection-to-height measurement difference conversion model used when measuring the deflection of a multi-span bridge using the bridge deflection measuring device according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a girder deflection-height measurement difference conversion model for a simple girder bridge spanning two or more spans as shown in FIG. 2, where (A) is a girder-track model and (B) is a train model. The girder deflection-height measurement difference conversion model shown in FIG. 14(A) is constructed using the finite element method (FEM), which is one of the numerical analysis methods. Bridge B 2 is a steel bridge that is easy to verify by relative comparison because the variation in material properties is small, and it is assumed that girders B 3 of the same span length L b are continuous, there is no significant decrease in the support stiffness of rail R 1 such as the settlement of track R on the back of abutment B 4 or the settlement of the roadbed, and the variation in the front and rear structures is small. In the girder-track model, seven consecutive 13.1 m railway support girders are modeled using beam elements to consider the influence of the front and rear girders B 3. Girder B3 is one element every 0.625m, and a vertical spring element assuming bearing B6 is introduced at the girder end, and the other end of the spring element is connected to girder B3 in the girder section. Girder B3 uses the moment of inertia calculated from the cross section of the main girder (one side) and the Young's modulus of the steel. Rail R1 introduces the specifications of a 60kg rail, assumes a direct track with no local reduction in support stiffness due to sleepers or ballast, divides the total length of about 100m into four between fastenings every about 0.625m, and models support by vertical spring elements assuming track pad R2 every about 0.625m. Track pad R2 introduces 40MN/m. However, these are provisional values to obtain the relationship between deflection zb of girder B3 and track displacement, and analysis was performed by changing the bending stiffness EI of girder B3 to obtain the conversion value from the height inspection difference to deflection zb of girder B3 .

図14(B)に示す列車モデルは、図2に示す車両V1,V2の2両を連結して、荷重列としてモデル化し、0.01mごとに位置を変更して解析を行うこととした。諸元は、実際の軌道検測車に合わせて、車両長25m、台車中心間距離17.5m、車軸間隔2.5m、1両目の軸重97kN(輪重48.5kN)、2両目の軸重121kN(輪重60.5kN)とした。解析結果として第1軸A1~第4軸A4の各車軸位置の変位を記録することで、検測車により得られる偏心矢軌道変位を計算した。なお、車軸位置が節点間の場合には、隣接2節点に距離に応じて荷重を分配して載荷するとともに、荷重位置の変位はオイラー梁の形状関数を用いて補間した。以上の有限要素モデルは数値解析ソフトMATLAB(登録商標)で実装した。解放にはLQ分解による方法を用いた。 The train model shown in FIG. 14(B) was modeled as a load train by connecting two cars V1 and V2 shown in FIG. 2, and the position was changed every 0.01 m to perform the analysis. The specifications were set to match the actual track inspection car, with a car length of 25 m, a distance between the bogie centers of 17.5 m, an axle interval of 2.5 m, an axle load of 97 kN (wheel load 48.5 kN) for the first car, and an axle load of 121 kN (wheel load 60.5 kN) for the second car. The eccentric arrow track displacement obtained by the inspection car was calculated by recording the displacement of each axle position of the first axle A1 to the fourth axle A4 as the analysis result. In addition, when the axle position is between nodes, the load is distributed and loaded to the two adjacent nodes according to the distance, and the displacement of the load position is interpolated using the shape function of the Euler beam. The above finite element model was implemented in the numerical analysis software MATLAB (registered trademark). A method using LQ decomposition was used for release.

図14に示す桁たわみ-高低検測差変換モデルによって高低検測差が実用上問題ない精度で計算できるか暫定値を使用して評価した。図15(A)は、図14に示す桁たわみ-高低検測差変換モデルによって暫定値を使用して1-2-4軸偏心矢軌道変位及び1-3-4軸偏心矢軌道変位を計算し、10m弦正矢軌道変位に変換したうえで位相の補正をして算出した高低検測差の波形を示すグラフである。 図15(B)は、図14に示す桁-軌道モデルに近似する図2に示すような実際の橋梁B2について、列車モデルと同じ編成の軌道検測車によって計測した高低検測差dzt,10の波形を示すグラフである。図13に示す縦軸は軌道変位[mm]であり、横軸は位置[m]である。図15(A)に示す桁たわみ-高低検測差変換モデルによる高低検測差の波形と、図15(B)に示す実橋梁を走行する軌道検測車によって測定した高低検測差の波形とが類似しており、図14示す桁たわみ-高低検測差変換モデルを利用して高低検測差を実用上問題ない精度で計算できることが確認された。その結果、図14に示す桁たわみ-高低検測差変換モデルを用いて高低検測差から各桁のたわみを推定できることが確認された。桁たわみ-高低検測差変換モデルでは、橋梁B2の最大たわみMax(zb,model)=4mmに対して高低検測差最大値Max(dzt,10,model)=±1.4mmであったが、軌道検測車による実測の高低検測差最大値Max(dzt,10)=±1.1mm程度であった。このため、桁たわみ-高低検測差の関係が線形である場合には、実際の橋梁B2の最大たわみMax(zb)=4[mm]×(1.1[mm]/1.4[mm])=3.1mm程度であると推定される。 We used provisional values to evaluate whether the elevation difference can be calculated with sufficient accuracy for practical use by the girder deflection-height inspection difference conversion model shown in Figure 14. Figure 15 (A) is a graph showing the waveform of the elevation difference calculated by calculating the 1-2-4 axis eccentric arrow track displacement and the 1-3-4 axis eccentric arrow track displacement using provisional values by the girder deflection-height inspection difference conversion model shown in Figure 14, converting them to 10m chord positive arrow track displacement, and correcting the phase. Figure 15 (B) is a graph showing the waveform of the elevation difference dz t,10 measured by a track inspection car of the same composition as the train model for an actual bridge B 2 as shown in Figure 2, which is approximate to the girder-track model shown in Figure 14. The vertical axis in Figure 13 is track displacement [mm], and the horizontal axis is position [m]. The waveform of the elevation difference by the girder deflection-elevation inspection difference conversion model shown in Figure 15(A) is similar to the waveform of the elevation difference measured by a track inspection car running on an actual bridge shown in Figure 15(B), and it was confirmed that the elevation difference can be calculated with practically acceptable accuracy using the girder deflection-elevation inspection difference conversion model shown in Figure 14. As a result, it was confirmed that the deflection of each girder can be estimated from the elevation inspection difference using the girder deflection-elevation inspection difference conversion model shown in Figure 14. In the girder deflection-elevation inspection difference conversion model, the maximum elevation inspection difference Max(dz t,10,model )=±1.4mm for the maximum deflection Max(z b, model )=4mm of bridge B2 , but the maximum elevation inspection difference Max(dz t,10 )=±1.1mm measured by a track inspection car. For this reason, if the relationship between girder deflection and height measurement difference is linear, the actual maximum deflection of bridge B2 is estimated to be approximately Max(z b ) = 4 [mm] × (1.1 [mm]/1.4 [mm]) = 3.1 mm.

図8に示すたわみ演算部16Bは、例えば、図2に示すような多径間の橋梁B2の桁たわみ-高低検測差変換モデルによって演算したモデルによる高低検測差最大値Max(dzt,10,model)及びモデルによる橋梁B2の最大たわみMax(zb,model)と、数4に示す理論による高低検測差最大値Max(dzt,10)とに基づいて、橋梁B2の最大たわみMax(zb)を演算する。たわみ演算部16Bは、以下の数6によって、橋梁B2毎の変換係数(比例定数)KLb,modelを高低検測差最大値Max(dzt,10)に乗算して、橋梁B2の最大たわみMax(zb)を演算し、演算後の橋梁B2のたわみzbをたわみデータD6として制御部21に出力する。 The deflection calculation unit 16B shown in Fig. 8 calculates the maximum deflection Max(z b ) of bridge B 2 based on the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10,model ) and the maximum deflection Max(z b, model ) of bridge B 2 based on the model calculated using the girder deflection-elevation measurement difference conversion model of multi-span bridge B 2 as shown in Fig. 2, and the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ) based on the theory shown in Equation 4. The deflection calculation unit 16B multiplies the maximum elevation measurement difference Max(dz t ,10 ) by the conversion coefficient (proportional constant) K Lb,model for each bridge B 2 using the following Equation 6 to calculate the maximum deflection Max(z b ) of bridge B 2 , and outputs the calculated deflection z b of bridge B 2 to the control unit 21 as deflection data D 6 .

Figure 0007675693000006
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ここで、数6に示す変換係数KLb,modelは、橋梁B2毎に生成された桁たわみ-高低検測差変換モデルによって高低検測差(10m高低検測差)dzt,10,model及び橋梁B2のたわみzb,modelを予め演算しておき、橋梁B2のたわみzb,modelを高低検測差(10m高低検測差)dzt,10,modelで除算した値である。変換係数KLb,modelは、モデルによる高低検測差最大値Max(dzt,10,model)と、実測による高低検測差最大値Max(dzt,10)との比を用いて、モデルの桁B3の最大たわみMax(zb,model)を同じ比率で増減させる。変換係数KLb,modelは、実橋梁の桁B3の最大たわみMax(zb)を推定するために、橋梁B2の最大たわみMax(zb)とモデルの桁B3の最大たわみMax(zb,model)との線形性を仮定している。 Here, the conversion coefficient K Lb,model shown in Equation 6 is a value obtained by dividing the deflection z b, model of bridge B 2 by the elevation inspection difference (10m elevation inspection difference) dz t,10,model , which is calculated in advance using the girder deflection-elevation inspection difference conversion model generated for each bridge B 2. The conversion coefficient K Lb,model uses the ratio between the maximum elevation inspection difference Max(dz t,10, model ) by the model and the maximum elevation inspection difference Max(dz t,10 ) by the actual measurement, and increases or decreases the maximum deflection Max(z b,model ) of the model girder B 3 by the same ratio. The conversion coefficient K Lb,model assumes linearity between the maximum deflection Max(z b ) of bridge B2 and the maximum deflection Max(z b ,model ) of model girder B3 in order to estimate the maximum deflection Max(z b ) of girder B3 of the actual bridge.

図8に示す演算条件データ記憶部17Aは、橋梁B1のたわみzbの演算に必要な種々のデータを記憶する手段である。演算条件データ記憶部17Aは、例えば、橋梁B1の桁B3の支間長Lbと変換係数KLbとの間の対応関係などのような演算条件を演算条件データとして記憶する。演算条件データ記憶部17Aは、例えば、演算条件データを橋梁データD2とともに走行距離と対応させて橋梁B1毎に記憶する記憶装置である。 The calculation condition data storage unit 17A shown in Fig. 8 is a means for storing various data required for calculating the deflection zb of the bridge B1 . The calculation condition data storage unit 17A stores, as calculation condition data, calculation conditions such as the correspondence between the span length Lb of the girder B3 of the bridge B1 and the conversion coefficient KLb . The calculation condition data storage unit 17A is a storage device that stores, for example, the calculation condition data together with the bridge data D2 for each bridge B1 in association with the travel distance.

演算条件データ記憶部17Bは、橋梁B2のたわみzbの演算に必要な種々のデータを記憶する手段である。演算条件データ記憶部17Bは、例えば、各橋梁B2の桁たわみ-高低検測差変換モデルによって演算した変換係数KLb,modelなどのような演算条件を演算条件データとして記憶する。演算条件データ記憶部17Bは、例えば、演算条件データを橋梁データD2とともに走行距離と対応させて橋梁B2毎に記憶する記憶装置である。 The calculation condition data storage unit 17B is a means for storing various data required for calculating the deflection zb of bridge B2 . The calculation condition data storage unit 17B stores, as calculation condition data, calculation conditions such as the conversion coefficient K Lb,model calculated by the girder deflection-height measurement difference conversion model of each bridge B2 . The calculation condition data storage unit 17B is, for example, a storage device that stores the calculation condition data for each bridge B2 together with the bridge data D2 in association with the travel distance.

測定データ記憶部18は、たわみ測定装置11に関する種々の測定データを記憶する手段である。測定データ記憶部18は、例えば、たわみ測定装置11が演算した弦正矢軌道変位データD4、高低検測差データD5及びたわみデータD6を、橋梁データD2及び走行距離データD3と対応させて橋梁B1,B2毎に時系列順に記憶する記憶装置である。 The measurement data storage unit 18 is a means for storing various measurement data related to the deflection measuring device 11. The measurement data storage unit 18 is a storage device that stores, for example, the sinusoidal orbit displacement data D4 , the elevation measurement difference data D5 , and the deflection data D6 calculated by the deflection measuring device 11 in chronological order for each bridge B1 , B2 in association with the bridge data D2 and the travel distance data D3 .

たわみ測定プログラム記憶部19は、橋梁B1,B2のたわみzbを測定するためのたわみ測定プログラムを記憶する手段である。たわみ測定プログラム記憶部19は、情報記録媒体から読み取ったたわみ測定プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれたたわみ測定プログラムを記憶する記憶装置などである。 The deflection measurement program storage unit 19 is a means for storing a deflection measurement program for measuring the deflection zb of the bridges B 1 and B 2. The deflection measurement program storage unit 19 is a storage device or the like that stores a deflection measurement program read from an information recording medium or a deflection measurement program downloaded through an electric communication line.

表示部20は、たわみ測定装置11に関する種々の情報を表示する手段である。表示部20は、例えば、軌道変位測定装置2の測定結果及びたわみ測定装置11の演算結果などを画面上に表示する表示装置である。表示部20は、例えば、偏心矢軌道変位データD1を橋梁データD2及び走行距離データD3と対応させて画面上に表示するとともに、弦正矢軌道変位データD4、高低検測差データD5及びたわみデータD6を走行距離データD3と対応させて画面上に表示する。 The display unit 20 is a means for displaying various information related to the deflection measuring device 11. The display unit 20 is a display device that displays, for example, the measurement results of the track displacement measuring device 2 and the calculation results of the deflection measuring device 11 on a screen. For example, the display unit 20 displays the eccentric arrow track displacement data D1 on the screen in correspondence with the bridge data D2 and the travel distance data D3 , and also displays the chordal positive arrow track displacement data D4 , the elevation measurement difference data D5 , and the deflection data D6 on the screen in correspondence with the travel distance data D3 .

制御部21は、たわみ測定装置11に関する種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部21は、たわみ測定プログラム記憶部19からたわみ測定プログラムを読み出して、このたわみ測定プログラムに従ってたわみ測定処理を実行する。制御部21は、例えば、測定データ受信部12が受信した測定データDを測定データ記憶部13に出力したり、測定データDの記憶を測定データ記憶部13に指令したり、測定データ記憶部13から測定データDを読み出して弦正矢軌道変位演算部14に出力したり、弦正矢軌道変位演算部14に弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10の演算を指令したり、弦正矢軌道変位演算部14が出力する弦正矢軌道変位データD4を測定データ記憶部18に出力したり、弦正矢軌道変位データD4の記憶を測定データ記憶部18に指令したり、測定データ記憶部18から弦正矢軌道変位データD4を読み出して高低検測差演算部15に出力したり、高低検測差演算部15に高低検測差dzt,10の演算を指令したり、高低検測差演算部15が出力する高低検測差データD5を測定データ記憶部18に出力したり、高低検測差データD5の記憶を測定データ記憶部18に指令したり、測定データ記憶部18から高低検測差データD5を読み出してたわみ演算部16A,16Bに出力したり、演算条件データ記憶部17A,17Bから演算条件データを読み出してたわみ演算部16A,16Bに出力したり、たわみ演算部16A,16Bに橋梁B1,B2のたわみzbの演算を指令したり、たわみ演算部16A,16Bが出力するたわみデータD6を測定データ記憶部18に出力したり、たわみデータD6の記憶を測定データ記憶部18に指令したり、表示部20に種々のデータの表示を指令したりする。制御部21は、測定データ受信部12、測定データ記憶部13、弦正矢軌道変位演算部14、高低検測差演算部15、たわみ演算部16A,16B、演算条件データ記憶部17A,17B、測定データ記憶部18、たわみ測定プログラム記憶部19及び表示部20と相互に通信可能に接続されている。 The control unit 21 is a central processing unit (CPU) that controls various operations related to the deflection measurement device 11. The control unit 21 reads out a deflection measurement program from the deflection measurement program storage unit 19, and executes a deflection measurement process in accordance with this deflection measurement program. The control unit 21, for example, outputs the measurement data D received by the measurement data receiving unit 12 to the measurement data storage unit 13, commands the measurement data storage unit 13 to store the measurement data D, reads out the measurement data D from the measurement data storage unit 13 and outputs it to the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14, commands the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14 to calculate the sinusoidal trajectory displacements z t,A10 and z t,B10 , outputs the sinusoidal trajectory displacement data D 4 output by the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14 to the measurement data storage unit 18, commands the measurement data storage unit 18 to store the sinusoidal trajectory displacement data D 4 , reads out the sinusoidal trajectory displacement data D 4 from the measurement data storage unit 18 and outputs it to the elevation inspection difference calculation unit 15, commands the elevation inspection difference calculation unit 15 to calculate the elevation inspection difference dz t,10 , and outputs the elevation inspection difference data D The control unit 13 outputs the elevation inspection difference data D5 to the measurement data storage unit 18 , commands the measurement data storage unit 18 to store the elevation inspection difference data D5, reads out the elevation inspection difference data D5 from the measurement data storage unit 18 and outputs it to the deflection calculation units 16A, 16B, reads out the calculation condition data from the calculation condition data storage units 17A, 17B and outputs it to the deflection calculation units 16A, 16B, commands the deflection calculation units 16A , 16B to calculate the deflection zb of the bridges B1, B2 , outputs the deflection data D6 output by the deflection calculation units 16A, 16B to the measurement data storage unit 18 , commands the measurement data storage unit 18 to store the deflection data D6, and commands the display unit 20 to display various data. The control unit 21 is connected to the measurement data receiving unit 12, the measurement data memory unit 13, the chord arrow orbit displacement calculation unit 14, the elevation measurement difference calculation unit 15, the deflection calculation units 16A, 16B, the calculation condition data memory units 17A, 17B, the measurement data memory unit 18, the deflection measurement program memory unit 19 and the display unit 20 so that they can communicate with each other.

次に、この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定方法について説明する。
図16及び図17に示すたわみ測定方法#100は、橋梁B1,B2のたわみzbを測定する方法である。たわみ測定方法#100は、弦正矢軌道変位測定工程#110と、高低検測差演算工程#120と、たわみ演算工程#130などを含む。
Next, a bridge deflection measuring method according to an embodiment of the present invention will be described.
The deflection measurement method #100 shown in Figures 16 and 17 is a method for measuring the deflection zb of bridges B1 and B2 . The deflection measurement method #100 includes a sinusoidal track displacement measurement process #110, an elevation measurement difference calculation process #120, and a deflection calculation process #130.

弦正矢軌道変位測定工程#110は、弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10を弦正矢法によって演算する工程である。弦正矢軌道変位測定工程#110では、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A、1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,B及び橋梁B1の支間長Lbに関する測定データDが軌道変位測定装置2からたわみ測定装置11に入力する。弦正矢軌道変位測定工程#110では、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10に、弦正矢軌道変位演算部14が数3によって変換する。その結果、図10に示すような位相の異なる1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bの波形が、図11に示すような位相が一致した弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10の波形に補正される。 The sinusoidal orbital deviation measurement process #110 is a process of calculating the sinusoidal orbital deviations zt ,A10 and zt ,B10 by the sinusoidal orbital deviation method. In the sinusoidal orbital deviation measurement process #110, the measurement data D relating to the 1-2-4-axis eccentricity arrow orbital deviation zt ,A , the 1-3-4-axis eccentricity arrow orbital deviation zt ,B , and the span length Lb of bridge B1 are input from the track deviation measurement device 2 to the deflection measurement device 11. In the sinusoidal orbital deviation measurement process #110, the sinusoidal orbital deviation calculation unit 14 converts the 1-2-4-axis eccentricity arrow orbital deviation zt, A and the 1-3-4-axis eccentricity arrow orbital deviation zt ,B into the sinusoidal orbital deviations zt, A10 and zt,B10 by the formula 3. As a result, the waveforms of the 1-2-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,A and the 1-3-4 axis eccentric arrow orbital displacement z t,B, which have different phases as shown in FIG. 10, are corrected to the waveforms of the sinusoidal positive arrow orbital displacement z t,A10 and z t,B10, which have the same phase as shown in FIG. 11.

高低検測差演算工程#120は、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aから変換した弦正矢軌道変位zt,A10と、1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bから変換した弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差dzt,10を演算する工程である。高低検測差演算工程#120では、弦正矢軌道変位zt,A10と弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差dzt,10を数4によって高低検測差演算部15が演算する。その結果、図12に示すように、橋梁B1,B2上の軌道変位ξ10(a)のような共通成分が除去されて、橋梁B1,B2のたわみ(変位)成分のみが抽出される。 The elevation difference calculation step #120 is a step of calculating the elevation difference dz t, 10, which is the difference between the sinusoidal positive orbital displacement z t,A10 converted from the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital displacement z t,A and the sinusoidal positive orbital displacement z t,B10 converted from the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital displacement z t ,B. In the elevation difference calculation step #120, the elevation difference calculation unit 15 calculates the elevation difference dz t, 10, which is the difference between the sinusoidal positive orbital displacement z t ,A10 and the sinusoidal positive orbital displacement z t, B10 , by equation 4. As a result, as shown in FIG. 12, common components such as the track displacement ξ 10 (a) on bridges B 1 and B 2 are removed, and only the deflection (displacement) components of bridges B 1 and B 2 are extracted.

たわみ演算工程#130は、軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbを演算する工程である。たわみ演算工程#130では、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aと1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bとに基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。たわみ演算工程#130では、高低検測差dzt,10に基づいて橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。たわみ演算工程#130では、高低検測差dzt,10から高低検測差最大値Max(dzt,10)をたわみ演算部16A,16Bが抽出し、橋梁B1,B2の最大たわみMax(zb)をたわみ演算部16A,16Bが演算する。たわみ演算工程#130では、図1に示すような単径間の橋梁B1については、橋梁B1の支間長Lb毎の変換係数KLbに高低検測差dzt,10を乗算して橋梁B1のたわみzbを演算する。たわみ演算工程#130では、例えば、図13及び数5に示すように予め理論的に演算しておいた橋梁B1の支間長Lbに対応する変換係数KLbに、高低検測差最大値Max(dzt,10)を乗算して橋梁B1の最大たわみMax(zb)を演算する。たわみ演算工程#130では、図2に示すような多径間の橋梁B2については、橋梁B2毎の桁たわみ-高低検測差変換モデルに基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。たわみ演算工程#130では、例えば、図14及び数6に示すように予め有限要素法によって演算しておいた橋梁B2の変換係数KLb,modelに、高低検測差最大値Max(dzt,10)を乗算して橋梁B2の最大たわみMax(zb)を演算する。 The deflection calculation process #130 is a process of calculating the deflection zb of bridges B1 and B2 based on the measurement results of the track displacement measurement device 2. In the deflection calculation process #130, the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated based on the 1-2-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentricity arrow track displacement zt , B . In the deflection calculation process #130, the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated based on the elevation measurement difference dzt,10 . In deflection calculation step #130, the deflection calculation units 16A, 16B extract the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ) from the elevation measurement difference dz t, 10 , and calculate the maximum deflection Max(z b ) of bridges B 1 , B 2. In deflection calculation step #130, for a single-span bridge B 1 as shown in Figure 1, the deflection z b of bridge B 1 is calculated by multiplying the conversion coefficient K Lb for each span length L b of bridge B 1 by the elevation measurement difference dz t,10 . In deflection calculation step #130, for example, the maximum deflection Max(z b ) of bridge B 1 is calculated by multiplying the conversion coefficient K Lb corresponding to the span length L b of bridge B 1 , which has been theoretically calculated in advance as shown in Figure 13 and equation 5 , by the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ) . In deflection calculation step #130, for multi-span bridge B 2 as shown in Figure 2, the deflection z b of bridge B 2 is calculated based on the girder deflection-elevation measurement difference conversion model for each bridge B 2. In deflection calculation step #130, for example, the conversion coefficient K Lb,model for bridge B 2 , which has been calculated in advance by the finite element method as shown in Figure 14 and equation 6 , by the maximum elevation measurement difference Max(dz t ,10 ).

次に、この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定装置の動作を説明する。
以下では、図8に示す制御部21の動作を中心として説明する。
図18に示すステップ(以下、Sという)100において、たわみ測定プログラム記憶部19からたわみ測定プログラムを制御部21が読み込む。たわみ測定プログラムを制御部21が読み込むと、一連のたわみ測定処理を制御部21が開始する。
Next, the operation of the bridge deflection measuring device according to the embodiment of the present invention will be described.
The following description will focus on the operation of the control unit 21 shown in FIG.
18, in step (hereinafter referred to as S) 100, the control unit 21 reads the deflection measurement program from the deflection measurement program storage unit 19. When the control unit 21 reads the deflection measurement program, the control unit 21 starts a series of deflection measurement processes.

S110において、弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10の演算を弦正矢軌道変位演算部14に制御部21が指令する。測定データ記憶部13から偏心矢軌道変位データD1を制御部21が読み出して、偏心矢軌道変位データD1を弦正矢軌道変位演算部14に制御部21が出力する。その結果、偏心矢軌道変位データD1を弦正矢軌道変位データD4に数3によって弦正矢軌道変位演算部14が変換し、弦正矢軌道変位演算部14が弦正矢軌道変位データD4を制御部21に出力すると、弦正矢軌道変位データD4が測定データ記憶部18に記憶される。 In S110, the control unit 21 commands the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14 to calculate the sinusoidal trajectory displacements zt ,A10 and zt ,B10 . The control unit 21 reads out the eccentric arrow trajectory displacement data D1 from the measurement data storage unit 13, and outputs the eccentric arrow trajectory displacement data D1 to the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14. As a result, the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14 converts the eccentric arrow trajectory displacement data D1 to the sinusoidal trajectory displacement data D4 by equation 3, and when the sinusoidal trajectory displacement calculation unit 14 outputs the sinusoidal trajectory displacement data D4 to the control unit 21, the sinusoidal trajectory displacement data D4 is stored in the measurement data storage unit 18.

S120において、高低検測差dzt,10の演算を高低検測差演算部15に制御部21が指令する。測定データ記憶部13から弦正矢軌道変位データD4を制御部21が読み出して、弦正矢軌道変位データD4を高低検測差演算部15に制御部21が出力する。その結果、弦正矢軌道変位データD4から高低検測差データD5を高低検測差演算部15が数4によって演算し、高低検測差演算部15が高低検測差データD5を制御部21に出力すると、高低検測差データD5が測定データ記憶部18に記憶される。 In S120, the control unit 21 commands the elevation difference calculation unit 15 to calculate the elevation difference dz t,10 . The control unit 21 reads out the sinusoidal trajectory displacement data D 4 from the measurement data storage unit 13, and outputs the sinusoidal trajectory displacement data D 4 to the elevation difference calculation unit 15. As a result, the elevation difference calculation unit 15 calculates the elevation difference data D 5 from the sinusoidal trajectory displacement data D 4 using equation 4, and when the elevation difference calculation unit 15 outputs the elevation difference data D 5 to the control unit 21, the elevation difference data D 5 is stored in the measurement data storage unit 18.

S130において、単径間の橋梁B1のたわみzbの演算をたわみ演算部16Aに制御部21が指令する。測定データ記憶部13から橋梁データD2を制御部21が読み出して、図1に示すような径間数が1つの単径間の橋梁B1であるか否かを制御部21が判定する。単径間の橋梁B1であると制御部21が判定したときには、図13に示すような理論によって予め演算した変換係数KLbに関する変換係数データを演算条件データ記憶部17Aから制御部21が読み出して、この変換係数データをたわみ演算部16Aに制御部21が出力する。橋梁B1の区間内の高低検測差データD5を測定データ記憶部13から制御部21が読み出して、橋梁B1の区間内の高低検測差データD5をたわみ演算部16Aに制御部21が出力する。橋梁B1の区間内の高低検測差データD5をたわみ演算部16Aが検索して、高低検測差最大値Max(dzt,10)をたわみ演算部16Aが抽出する。その結果、高低検測差最大値Max(dzt,10) に変換係数KLbをたわみ演算部16Aが数5によって乗算して、橋梁B1の最大たわみMax(zb)をたわみ演算部16Aが演算すると、たわみ演算部16AがたわみデータD6を制御部21に出力し、たわみデータD6が測定データ記憶部18に記憶される。 In S130, the control unit 21 commands the deflection calculation unit 16A to calculate the deflection zb of the single-span bridge B1 . The control unit 21 reads bridge data D2 from the measurement data storage unit 13 and determines whether the bridge B1 has one span as shown in Fig. 1. If the control unit 21 determines that the bridge B1 has a single span, the control unit 21 reads conversion coefficient data related to the conversion coefficient KLb , which has been calculated in advance according to the theory shown in Fig. 13, from the calculation condition data storage unit 17A and outputs this conversion coefficient data to the deflection calculation unit 16A. The control unit 21 reads elevation inspection difference data D5 within the section of bridge B1 from the measurement data storage unit 13 and outputs the elevation inspection difference data D5 within the section of bridge B1 to the deflection calculation unit 16A. The deflection calculation unit 16A searches for elevation inspection difference data D5 within the section of bridge B1 and extracts the maximum elevation inspection difference Max(dzt ,10 ). As a result, the deflection calculation unit 16A multiplies the maximum elevation inspection difference Max(dzt ,10 ) by the conversion coefficient KLb using equation 5 to calculate the maximum deflection Max( zb ) of bridge B1 . The deflection calculation unit 16A outputs the deflection data D6 to the control unit 21, and the deflection data D6 is stored in the measurement data storage unit 18.

S140において、多径間の橋梁B2のたわみzbの演算をたわみ演算部16Bに制御部21が指令する。測定データ記憶部13から橋梁データD2を制御部21が読み出して、図2に示すような径間数が2つ以上の多径間の橋梁B2であるか否かを制御部21が判定する。多径間の橋梁B2であると制御部21が判定したときには、図14に示すようなシミュレーションモデルによって予め演算した変換係数KLb,modelに関する変換係数データを演算条件データ記憶部17Bから制御部21が読み出して、この変換係数データをたわみ演算部16Bに制御部21が出力する。橋梁B2の区間内の高低検測差データD5を測定データ記憶部13から制御部21が読み出して、橋梁B2の区間内の高低検測差データD5をたわみ演算部16Bに制御部21が出力する。橋梁B2の区間内の高低検測差データD5をたわみ演算部16Bが検索して、高低検測差最大値Max(dzt,10)をたわみ演算部16Bが抽出する。その結果、高低検測差最大値Max(dzt,10) に変換係数KLb,modelをたわみ演算部16Bが数6によって乗算して、橋梁B2の最大たわみMax(zb)をたわみ演算部16Bが演算すると、たわみ演算部16BがたわみデータD6を制御部21に出力し、たわみデータD6が測定データ記憶部18に記憶される。 In S140, the control unit 21 commands the deflection calculation unit 16B to calculate the deflection zb of the multi-span bridge B2 . The control unit 21 reads the bridge data D2 from the measurement data storage unit 13 and determines whether the bridge B2 has two or more spans as shown in Fig. 2. If the control unit 21 determines that the bridge B2 has multiple spans, the control unit 21 reads conversion coefficient data related to the conversion coefficient KLb ,model calculated in advance using a simulation model as shown in Fig. 14 from the calculation condition data storage unit 17B and outputs this conversion coefficient data to the deflection calculation unit 16B. The control unit 21 reads the elevation measurement difference data D5 within the section of the bridge B2 from the measurement data storage unit 13 and outputs the elevation measurement difference data D5 within the section of the bridge B2 to the deflection calculation unit 16B. The deflection calculation unit 16B searches for elevation inspection difference data D5 within the section of bridge B2 and extracts the maximum elevation inspection difference Max(dzt ,10 ). As a result, the deflection calculation unit 16B multiplies the maximum elevation inspection difference Max(dzt ,10 ) by the conversion coefficient KLb ,model according to equation 6 to calculate the maximum deflection Max( zb ) of bridge B2 . The deflection calculation unit 16B outputs the deflection data D6 to the control unit 21, and the deflection data D6 is stored in the measurement data storage unit 18.

S150において、演算結果の表示を表示部20に制御部21が指令する。たわみデータD6などを測定データ記憶部18から制御部21が読み出して、たわみデータD6などを制御部21が表示部20に出力する。その結果、橋梁B1,B2の最大たわみMax(zb)などを表示部20が画面上に表示する。 In S150, the control unit 21 commands the display unit 20 to display the calculation results. The control unit 21 reads out the deflection data D6 and the like from the measurement data storage unit 18, and outputs the deflection data D6 and the like to the display unit 20. As a result, the display unit 20 displays the maximum deflection Max(z b ) of bridges B 1 and B 2 and the like on the screen.

この発明の実施形態に係る橋梁のたわみ測定方法とそのたわみ測定装置及び橋梁のたわみ測定プログラムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、橋梁B1,B2上を走行する車両V1から橋梁B1,B2上の1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを測定する軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。このため、橋梁B1,B2上を走行する車両V1から測定される偏心矢軌道変位を利用して、橋梁B1,B2のたわみzbを簡単に測定することができる。その結果、車上側からの軌道変位の計測によって橋梁B1,B2の異常を早期に検知することができる。また、定期的に軌道R上を走行しながらこれまで日常的に計測・蓄積されてきた軌道検測車による過去の測定データDに基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbを低コストで計測することができる。例えば、世界的に広く利用されている軌道検測車によって測定される軌道変位の測定データDを利用することによって、車上から橋梁B1,B2のたわみzbを推定する方法の汎用性を飛躍的に向上させることができる。また、これまで人的及び経済的なリソース不足により、橋梁B1,B2のたわみ計測が十分に実施できていない地方閑散線区などにおいて、橋梁B1,B2の性能を簡易かつ網羅的に検査できるため、安全性へのリスクを大幅に低減することができる。さらに、橋梁B1,B2について設計で規定されている安全性及び使用性の定量評価が可能になるため、橋梁B1,B2の状態をリアルタイムで監視して、状態に応じてメンテナンスを行う保全方法である状態基準保全(Condition Based Maintenance(CBM))を実現することができる。
The bridge deflection measuring method, the deflection measuring device, and the bridge deflection measuring program according to the embodiment of the present invention have the following effects.
(1) In this embodiment, the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated based on the measurement results of the track displacement measuring device 2 that measures the 1-2-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,B on bridges B1 and B2 from a vehicle V1 traveling on the bridges B1 and B2 . Therefore, the deflection zb of bridges B1 and B2 can be easily measured using the eccentricity arrow track displacement measured from a vehicle V1 traveling on bridges B1 and B2 . As a result, abnormalities in bridges B1 and B2 can be detected early by measuring the track displacement from the on-board side. In addition, the deflection zb of bridges B1 and B2 can be measured at low cost based on the past measurement data D by a track inspection vehicle that has been measured and accumulated on a daily basis while periodically traveling on the track R. For example, by using the measurement data D of track displacement measured by a track inspection vehicle that is widely used worldwide, the versatility of the method of estimating the deflection z b of bridges B 1 and B 2 from on-board the vehicle can be dramatically improved. Also, in areas such as rural quiet railway sections where the deflection measurement of bridges B 1 and B 2 has not been sufficiently carried out due to a lack of human and economic resources, the performance of bridges B 1 and B 2 can be easily and comprehensively inspected, so that the risk to safety can be significantly reduced. Furthermore, since it becomes possible to quantitatively evaluate the safety and usability of bridges B 1 and B 2 as specified in the design, it is possible to realize Condition Based Maintenance (CBM), which is a maintenance method in which the condition of bridges B 1 and B 2 is monitored in real time and maintenance is performed according to the condition.

(2) この実施形態では、1両内の第1軸A1から第4軸A4までの4つの軸位置における軌道変位を測定する車両V1が2台車検測車両である。また、この実施形態では、第1軸A1及び第4軸A4に対する第2軸A2の1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aと第3軸A3の1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bとを軌道変位測定装置2が測定する。さらに、この実施形態では、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aと1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bとに基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。このため、走行する車両V1上で計測される二つの軌道変位によって、車両通過時の橋梁B1,B2の最大変位を車上から簡単に推定することができる。例えば、日本の在来線で使用されている2台車検測車両を利用して、橋梁B1,B2のたわみzbを簡単に測定することができる。その結果、これまで実現を切望されながら不可能と言われてきた、車上からの橋梁B1,B2のたわみ測定を在来線でも実現することができる。また、これまで地上から一橋梁ずつ計測しなければ得られなかった列車通過時の橋梁B1,B2のたわみzbを、一般的な2台車検測車両によって軌道変位を計測するだけで、路線の全ての橋梁B1,B2のたわみzbを計測することができる。さらに、通常の軌道検測車によって取得した1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを利用することができるため、新たなシステムの増築や機器の導入なしに、橋梁B1,B2のたわみzbを簡単に推定することができる (2) In this embodiment, the vehicle V1 that measures the track irregularities at the four axle positions from the first axle A1 to the fourth axle A4 in one car is a two-bogie inspection vehicle. In this embodiment, the track irregularity measuring device 2 measures the 1-2-4 axle eccentricity track irregularity zt ,A of the second axle A2 and the 1-3-4 axle eccentricity track irregularity zt,B of the third axle A3 relative to the first axle A1 and the fourth axle A4. In addition, in this embodiment, the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated based on the 1-2-4 axle eccentricity track irregularity zt ,A and the 1-3-4 axle eccentricity track irregularity zt, B . Therefore, the maximum displacement of bridges B1 and B2 when the vehicle passes can be easily estimated from on-board the vehicle by the two track irregularities measured on the traveling vehicle V1 . For example, the deflection z b of bridges B 1 and B 2 can be easily measured by using a two-bogie inspection vehicle used in conventional railway lines in Japan. As a result, it is now possible to realize the deflection measurement of bridges B 1 and B 2 from on board a train, which has been desired but said to be impossible, even on conventional railway lines. Also, the deflection z b of bridges B 1 and B 2 when a train passes can be measured only by measuring the track displacement with a general two -bogie inspection vehicle, whereas it was previously necessary to measure each bridge from the ground. Furthermore, since the 1-2-4 axis eccentricity arrow track displacement z t ,A and the 1-3-4 axis eccentricity arrow track displacement z t,B obtained by a normal track inspection vehicle can be used, the deflection z b of bridges B 1 and B 2 can be easily estimated without the need to expand the system or introduce new equipment.

(3) この実施形態では、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,Aから変換した弦正矢軌道変位zt,A10と、1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bから変換した弦正矢軌道変位zt,B10との間の差分である高低検測差dzt,10を演算し、高低検測差dzt,10に基づいて橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。このため、2台車検測車によって計測された2つの軌道変位と桁たわみとの関係を明確にすることによって、2つの軌道変位から桁たわみへの変換方法を構築し、桁たわみを簡単に推定することができる。例えば、1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを変換フィルタによって弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10に変換することによって、位相が異なる1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを補正することができる。例えば、弦正矢軌道変位zt,A10,zt,B10を差分処理して高低検測差dzt,10を算出することによって、橋梁B1,B2の変位以外の軌道変位を相殺することができ、軌道変位のうち橋梁たわみに起因する成分のみを抽出することができる。 (3) In this embodiment, the elevation measurement difference dzt ,10, which is the difference between the sinusoidal positive arrow track displacement zt,A10 converted from the 1-2-4-axis eccentric arrow track displacement zt ,A and the sinusoidal positive arrow track displacement zt ,B10 converted from the 1-3-4-axis eccentric arrow track displacement zt ,B, is calculated, and the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated based on the elevation measurement difference dzt ,10 . Therefore, by clarifying the relationship between the two track displacements measured by the two-bogie inspection vehicle and the girder deflection, a method for converting the two track displacements to girder deflection can be constructed, and the girder deflection can be easily estimated. For example, by converting the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital displacement zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital displacement zt ,B into sinusoidal positive arrow orbital displacement zt,A10 and zt ,B10 using a conversion filter, it is possible to correct the 1-2-4-axis eccentric arrow orbital displacement zt ,A and the 1-3-4-axis eccentric arrow orbital displacement zt ,B , which have different phases. For example, by calculating the height measurement difference dzt ,10 by differential processing of the sinusoidal positive arrow orbital displacements zt ,A10 and zt ,B10 , it is possible to cancel out the track displacements other than those of bridges B1 and B2 , and to extract only the components of the track displacements caused by bridge deflection.

(4) この実施形態では、橋梁B1の支間長Lb毎の変換係数KLbを高低検測差dzt,10に乗算して、橋梁B1のたわみzbを演算する。この実施形態では、車両V1,V2による2つの移動荷重載荷時の荷重P2,P3の位置a2,a3における橋梁B1のたわみzbを理論的に解くことで、軌道変位の計測位置以外の位置の荷重の影響を定量化することができる。このため、この実施形態では、2つの移動荷重載荷時の橋梁B1のたわみzbが、軌道変位として計測される2つの移動荷重位置の差分の最大値に比例し、この比例定数が荷重間隔Δ1,Δ2,Δ3、支間長Lb及び2つの荷重Pの比のみに依存することを明らかにした。その結果、例えば、橋梁区間内における高低検測差dzt,10の最大値であり高低検測差最大値Max(dzt,10)を抽出し、測定対象となる橋梁B1に対応する変換係数KLbを高低検測差最大値Max(dzt,10)の最大値に乗じて、橋梁B1の最大たわみMax(zb)を簡単に演算することができる。 (4) In this embodiment, the deflection zb of bridge B1 is calculated by multiplying the elevation measurement difference dzt ,10 by the conversion coefficient KLb for each span length Lb of bridge B1. In this embodiment, the deflection zb of bridge B1 at positions a2 , a3 of loads P2 , P3 when two moving loads are applied by vehicles V1 , V2 is theoretically solved, so that the influence of loads at positions other than the measurement position of track irregularity can be quantified. Therefore, in this embodiment, it has been clarified that the deflection zb of bridge B1 when two moving loads are applied is proportional to the maximum value of the difference between the two moving load positions measured as track irregularity, and this proportionality constant depends only on the load intervals Δ1 , Δ2 , Δ3 , span length Lb , and the ratio of the two loads P. As a result, for example, the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ), which is the maximum value of the elevation measurement difference dz t,10 within the bridge section, can be extracted, and the maximum deflection Max(z b ) of bridge B 1 can be easily calculated by multiplying the maximum elevation measurement difference Max(dz t,10 ) by the conversion coefficient K Lb corresponding to the bridge B 1 to be measured.

(5) この実施形態では、橋梁B2毎の桁たわみ-前記高低検測差変換モデルに基づいて、橋梁B2のたわみzbを演算する。このため、実際の桁挙動に連動した高低検測差dzt,10を定性的に表現することができる桁たわみ-高低検測差変換モデルを橋梁B2毎に予め作成しておき、この変換モデルを利用して橋梁B2のたわみzbを簡単に演算することができる。例えば、橋梁B2毎の桁たわみ-高低検測差変換モデルによって各橋梁B2の状態に応じた変換係数KLb,modelを予め演算しておき、変換係数KLb,modelを高低検測差dzt,10の最大値に乗じて、橋梁B2の最大たわみMax(zb)を簡単に演算することができる。 (5) In this embodiment, the deflection z b of bridge B 2 is calculated based on the girder deflection-elevation inspection difference conversion model for each bridge B 2. For this reason, a girder deflection-elevation inspection difference conversion model capable of qualitatively expressing the elevation inspection difference dz t,10 linked to the actual girder behavior is created in advance for each bridge B 2 , and the deflection z b of bridge B 2 can be easily calculated using this conversion model. For example, a conversion coefficient K Lb,model according to the state of each bridge B 2 is calculated in advance using the girder deflection-elevation inspection difference conversion model for each bridge B 2 , and the maximum deflection Max(z b ) of bridge B 2 can be easily calculated by multiplying the maximum value of the elevation inspection difference dz t,10 by the conversion coefficient K Lb, model .

(6) この実施形態では、橋梁B1,B2上を走行する車両V1から橋梁B1,B2上の1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを測定する軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、橋梁B1,B2のたわみzbをたわみ演算部16A,16Bが演算する。このため、橋梁変位以外のレールR1の凹凸や桁B3の反りなどの軌道変位(いわゆる静的軌道変位)ξ(x)のような、2つの位置a2,a3の変位に共通して混入する影響因子を相殺することができる。その結果、橋梁B1,B2のたわみzb以外のレールR1の凹凸などの多様な成分を差分処理によって相殺し、橋梁B1,B2のたわみzbを正確に測定することができる。また、橋梁B1,B2のたわみ簡易検測車のような簡易な構成・仕様などを検討することによって、地方閑散線区などに貸出し又は出張計測・評価などに活用することができる。 (6) In this embodiment, the deflection zb of the bridges B1 and B2 is calculated by the deflection calculation units 16A and 16B based on the measurement results of the track displacement measurement device 2 that measures the 1-2-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentricity arrow track displacement zt , B on the bridges B1 and B2 from the vehicle V1 traveling on the bridges B1 and B2 . Therefore, it is possible to cancel out the influencing factors that are commonly mixed into the displacements of the two positions a2 and a3 , such as the track displacement (so-called static track displacement) ξ(x ) such as the unevenness of the rail R1 and the warp of the girder B3 other than the bridge displacement. As a result, it is possible to cancel out various components such as the unevenness of the rail R1 other than the deflection zb of the bridges B1 and B2 by differential processing, and to accurately measure the deflection zb of the bridges B1 and B2 . Furthermore, by considering a simple configuration and specifications, such as a simple deflection inspection vehicle for bridges B1 and B2 , it can be lent to local quiet railway sections or used for on-site measurement and evaluation.

(7) この実施形態では、橋梁B1,B2上を走行する車両V1から橋梁B1,B2上の1-2-4軸偏心矢軌道変位zt,A及び1-3-4軸偏心矢軌道変位zt,Bを測定する軌道変位測定装置2の測定結果に基づいて、たわみ演算手順において橋梁B1,B2のたわみzbを演算する。このため、日本の全ての鉄道会社及び一部の海外の高速鉄道で利用されている既存の軌道保守管理データベースシステムにたわみ測定プログラムを実装し、軌道保守管理データベースシステム上でたわみ測定プログラムを実行させることができる。また、既存の軌道保守管理データベースシステムにたわみ測定プログラムをオプション機能として簡単に付加することができる。その結果、例えば、鉄道事業者などがすでに計測した測定データDをたわみ測定プログラムによって分析することができる。 (7) In this embodiment, the deflection zb of bridges B1 and B2 is calculated in the deflection calculation procedure based on the measurement results of the track displacement measuring device 2 that measures the 1-2-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,A and the 1-3-4 axis eccentricity arrow track displacement zt ,B on bridges B1 and B2 from vehicle V1 traveling on bridges B1 and B2 . For this reason, the deflection measurement program can be implemented in an existing track maintenance management database system that is used by all Japanese railway companies and some overseas high-speed railways, and the deflection measurement program can be executed on the track maintenance management database system. In addition, the deflection measurement program can be easily added to the existing track maintenance management database system as an optional function. As a result, for example, measurement data D already measured by a railway operator or the like can be analyzed by the deflection measurement program.

この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、列車Tが試験車2両によって組成されている場合を例に挙げて説明したが、試験車3両又は1両によって組成されている場合についてもこの発明を適用することができる。例えば、東日本旅客鉄道株式会社のキヤE193系気動車又は北海道旅客鉄道株式会社のマヤ35形客車のような事業用列車である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、車両V1が先頭車両になり車両V2が後尾車両になる場合を例に挙げて説明したが、車両V1が後尾車両になり車両V2が先頭車両になる場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、車両V1が鉄道車両である場合を例に挙げて説明したが、鉄道車両以外の他の移動体である場合についてもこの発明を適用することができる。例えば、工具又は材料を搭載して軌道R上を走行する台車などのトロ、軌道R及び道路の双方を走行可能な作業要車両である軌陸車などの他の移動体である場合についても、この発明を適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible as described below, which are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, the train T is composed of two test cars, but the present invention can be applied to the train T composed of three or one test car. For example, the present invention can be applied to a business train such as the Kiha E193 series diesel railcar of the East Japan Railway Company or the Maya 35 passenger car of the Hokkaido Railway Company. In addition, in this embodiment, the vehicle V1 is the leading vehicle and the vehicle V2 is the trailing vehicle, but the present invention can be applied to the train V1 is the trailing vehicle and the vehicle V2 is the leading vehicle. Furthermore, in this embodiment, the vehicle V1 is a railcar, but the present invention can be applied to the train V1 is a moving body other than a railcar. For example, the present invention can be applied to the train V1 is a moving body other than a railcar, such as a trolley such as a cart that carries tools or materials and runs on the track R, or a rail-road car that is a work vehicle that can run on both the track R and the road.

(2) この実施形態では、橋梁B1,B2の桁B3の支間中央のたわみzbを測定する場合を例に挙げて説明したが、桁B3の任意の位置のたわみを測定する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、起点から終点まで軌道変位を連続して軌道変位測定装置2が測定する場合を例に挙げて説明したが、橋梁B1,B2上の区間内のみで軌道変位を軌道変位測定装置2が測定する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、速度発電機の出力信号とATS車上子の出力信号とに基づいて列車Tの走行距離を走行距離演算部6が演算する場合を例に挙げて説明したが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、GPS(Global Positioning System(全地球測位システム))又は自律航行装置(ジャイロ)を併用して列車Tの走行距離を演算することもできる。 (2) In this embodiment, the deflection zb at the center of the span of the girder B3 of the bridges B1 and B2 is measured, but the present invention can be applied to the case where the deflection at any position of the girder B3 is measured. In addition, in this embodiment, the track irregularity measuring device 2 continuously measures the track irregularity from the starting point to the end point, but the present invention can be applied to the case where the track irregularity measuring device 2 measures the track irregularity only within the section on the bridges B1 and B2 . Furthermore, in this embodiment, the travel distance calculating unit 6 calculates the travel distance of the train T based on the output signal of the tachograph and the output signal of the ATS on-board coil, but the present invention is not limited to such a detection method. For example, the travel distance of the train T can be calculated by using a GPS (Global Positioning System) or an autonomous navigation device (gyro) in combination.

(3) この実施形態では、軌道変位測定装置2とたわみ測定装置11とを通信装置10を介して測定データDを送受信する場合を例に挙げて説明したが、軌道変位測定装置2にたわみ測定装置11を一体化させる場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、単径間の橋梁B1については理論によって変換係数KLbを演算し、多径間の橋梁B2については桁たわみ-高低検測差変換モデルによって変換係数KLb,modelを演算する場合を例に挙げて説明したが、変換係数KLb,KLb,modelの演算方法をこの実施形態に限定するものではない。例えば、単径間の橋梁B1については桁たわみ-高低検測差変換モデルによって変換係数を演算し、多径間の橋梁B2については理論によって変換係数を演算する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、支間長5~60mの範囲内である場合の変換係数KLbを例に挙げて説明したが、任意の範囲内の支間長Lbについて変換係数KLbを設定する場合についても、この発明を適用することができる。 (3) In this embodiment, the track displacement measuring device 2 and the deflection measuring device 11 transmit and receive the measurement data D via the communication device 10, but the present invention can also be applied to a case where the deflection measuring device 11 is integrated into the track displacement measuring device 2. Also, in this embodiment, the conversion coefficient K Lb is calculated by theory for the single-span bridge B1 , and the conversion coefficient K Lb,model is calculated by a girder deflection-height inspection difference conversion model for the multi-span bridge B2 , but the calculation method of the conversion coefficients K Lb and K Lb,model is not limited to this embodiment. For example, the present invention can also be applied to a case where the conversion coefficient is calculated by a girder deflection-height inspection difference conversion model for the single-span bridge B1 , and the conversion coefficient is calculated by theory for the multi-span bridge B2 . Furthermore, in this embodiment, the conversion coefficient K Lb when the span length is within the range of 5 to 60 m has been described as an example, but the present invention can also be applied to cases where the conversion coefficient K Lb is set for a span length L b within any range.

(4) この実施形態では、線形性を仮定する変換係数KLb,modelによって、実際の橋梁B2の桁B3の最大たわみMax(zb)を推定する場合を例に挙げて説明したが、このような簡易法による橋梁B2のたわみ測定方法#100に、この発明を限定するものではない。例えば、実測された高低検測差dzb10に基づいて、桁たわみ-高低検測差変換モデルのパラメータである桁B3の曲げ剛性EIを推定し、軌道変位から橋梁B1,B2のたわみzbを測定する方法についても、この発明を適用することができる。例えば、ニュートン法やマルコフ連鎖モンテカルロ法(Markov chain Monte Carlo methods(MCMC法))などの数値最適化により、変換モデルにおける桁B3の曲げ剛性EIを実測の高低検測差dzb10に合うように推定する場合についても、この発明を適用することができる。この場合には、対象橋梁及びその前後の桁支間長、対象橋梁及びその前後の桁曲げ剛性(初期値)、対象橋梁及びその前後のレール諸元、対象橋梁及びその前後の軌道パッド諸元、走行車両の編成数並びに軸重を入力データとし、高低計測差dzbを評価指標として、実測に最も一致する桁B3の曲げ剛性EIを推定し、橋梁B1,B2の最大たわみMax(zb)を推定することができる。 (4) In this embodiment, the maximum deflection Max(z b ) of the girder B 3 of the actual bridge B 2 is estimated by the conversion coefficient K Lb,model assuming linearity. However, the present invention is not limited to the simplified method of measuring the deflection of the bridge B 2 #100. For example, the present invention can be applied to a method of estimating the bending stiffness EI of the girder B 3 , which is a parameter of the girder deflection-to-height measurement difference conversion model, based on the actually measured height measurement difference dz b10 , and measuring the deflection z b of the bridges B 1 and B 2 from the track displacement. For example, the present invention can be applied to a case where the bending stiffness EI of the girder B 3 in the conversion model is estimated to match the actually measured height measurement difference dz b10 by numerical optimization such as the Newton method or the Markov chain Monte Carlo methods (MCMC methods). In this case, the input data are the girder span length of the target bridge and those before and after it, the girder bending rigidity (initial values) of the target bridge and those before and after it, the rail specifications of the target bridge and those before and after it, the track pad specifications of the target bridge and those before and after it, the number of running vehicles and axle loads, and the height measurement difference dz b is used as the evaluation index to estimate the bending rigidity EI of girder B3 that most closely matches the actual measurement, and the maximum deflection Max(z b ) of bridges B 1 and B 2 can be estimated.

1 たわみ測定システム
2 軌道変位測定装置
3 基準線生成部
4 上下変位測定部
5 偏心矢軌道変位演算部
10 通信装置
11 たわみ測定装置
14 弦正矢軌道変位演算部
15 高低検測差演算部
16A,16B たわみ演算部
17A,17B 演算条件データ記憶部
19 たわみ測定プログラム記憶部
R 軌道
1 レール
1 橋梁(単径間の橋梁)
2 橋梁(多径間の橋梁)
3
b 支間長
T 列車
1 車両(2台車検測車両)
2 車両
1,T2 台車
1 第1軸
2 第2軸
3 第3軸
4 第4軸
1~P4 荷重
A1~PA4 荷重位置
1~a4 位置
0 基準線
D 測定データ
1 偏心矢軌道変位データ
2 橋梁データ
3 走行距離データ
4 弦正矢軌道変位データ
5 高低検測差データ
6 たわみデータ
Lb,KLb,model 変換係数
t,A 1-2-4軸偏心矢軌道変位(第2軸の偏心矢軌道変位)
t,B 1-3-4軸偏心矢軌道変位(第3軸の偏心矢軌道変位)
t,A10,zt,B10 弦正矢軌道変位
dzt,10 高低検測差
Max(dzt,10) ,Max(dzt,10,model) 高低検測差最大値
b たわみ
Max(zb) ,Max(zb,model) 最大たわみ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Deflection measurement system 2 Track displacement measurement device 3 Reference line generation unit 4 Vertical displacement measurement unit 5 Eccentric arrow track displacement calculation unit 10 Communication device 11 Deflection measurement device 14 Chordal positive arrow track displacement calculation unit 15 Height measurement difference calculation unit 16A, 16B Deflection calculation unit 17A, 17B Calculation condition data storage unit 19 Deflection measurement program storage unit R Track R 1 Rail B 1 Bridge (single span bridge)
B2 Bridge (Multi-span Bridge)
B 3 digits L b span length T train V 1 car (2 bogie inspection car)
V 2 vehicle T 1 , T 2 bogie A 1 1st axle A 2 2nd axle A 3 3rd axle A 4 4th axle P 1 to P 4 load P A1 to P A4 load position a 1 to a 4 position L 0 reference line D measurement data D 1 eccentric arrow track displacement data D 2 bridge data D 3 travel distance data D 4 sine arrow track displacement data D 5 height measurement difference data D 6 deflection data K Lb , K Lb,model conversion coefficient z t,A 1-2-4 axis eccentric arrow track displacement (eccentric arrow track displacement of the 2nd axle)
z t,B 1-3-4 axis eccentricity arrow orbital deviation (eccentricity arrow orbital deviation of the 3rd axis)
z t,A10 , z t,B10 string masaya trajectory displacement dz t,10 height measurement difference
Max(dz t,10 ) , Max(dz t,10,model ) Maximum height measurement difference z b deflection
Max(z b ), Max(z b,model ) Maximum deflection

Claims (5)

橋梁上を走行する車両の軌道変位測定装置が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位に基づいて、この橋梁のたわみを測定する橋梁のたわみ測定方法であって、
前記車両は、1両内の第1軸から第4軸までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、
前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸の偏心矢軌道変位と第3軸の偏心矢軌道変位とを測定し、
前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位との間の差分である高低検測差を演算する高低検測差演算工程と、
前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみを演算するたわみ演算工程と、
を含む橋梁のたわみ測定方法。
A method for measuring deflection of a bridge, comprising the steps of: measuring deflection of the bridge based on eccentric arrow track deviation on the bridge measured by a track deviation measuring device of a vehicle traveling on the bridge ,
The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track irregularities at four axle positions from the first axle to the fourth axle within one vehicle,
the track deviation measuring device measures an eccentric arrow track deviation of the second shaft relative to the first shaft and an eccentric arrow track deviation of the third shaft relative to the fourth shaft,
A height measurement difference calculation process for calculating a height measurement difference which is the difference between a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the second axis and a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis;
a deflection calculation step of calculating a deflection of the bridge based on the elevation measurement difference ;
A method for measuring bridge deflection, including:
請求項に記載の橋梁のたわみ測定方法において、
前記たわみ演算工程は、前記橋梁の支間長毎の変換係数を前記高低検測差に乗算して、この橋梁のたわみを演算する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁のたわみ測定方法。
2. The method for measuring deflection of a bridge according to claim 1 ,
the deflection calculation step includes a step of multiplying the elevation measurement difference by a conversion coefficient for each span length of the bridge to calculate the deflection of the bridge;
A method for measuring the deflection of a bridge, comprising:
請求項に記載の橋梁のたわみ測定方法において、
前記たわみ演算工程は、前記橋梁毎の桁たわみ-前記高低検測差の変換モデルに基づいて、この橋梁のたわみを演算する工程を含むこと、
を特徴とする橋梁のたわみ測定方法。
2. The method for measuring deflection of a bridge according to claim 1 ,
the deflection calculation step includes a step of calculating the deflection of the bridge based on a conversion model of the girder deflection of each bridge and the height measurement difference;
A method for measuring the deflection of a bridge, comprising:
橋梁上を走行する車両の軌道変位測定装置が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位に基づいて、この橋梁のたわみを測定する橋梁のたわみ測定装置であって、
前記車両は、1両内の第1軸から第4軸までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、
前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸の偏心矢軌道変位と第3軸の偏心矢軌道変位とを測定し、
前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位との間の差分である高低検測差を演算する高低検測差演算部と、
前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみを演算するたわみ演算部と、
を備える橋梁のたわみ測定装置。
A bridge deflection measuring device that measures the deflection of a bridge based on eccentric arrow track deviation on the bridge measured by a track deviation measuring device of a vehicle traveling on the bridge , comprising:
The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track irregularities at four axle positions from the first axle to the fourth axle within one vehicle,
the track deviation measuring device measures an eccentric arrow track deviation of the second shaft relative to the first shaft and an eccentric arrow track deviation of the third shaft relative to the fourth shaft,
An elevation difference calculation unit that calculates an elevation difference between a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the second axis and a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis;
A deflection calculation unit that calculates the deflection of the bridge based on the elevation measurement difference ;
A bridge deflection measuring device equipped with the above.
橋梁上を走行する車両の軌道変位測定装置が測定するこの橋梁上の偏心矢軌道変位に基づいて、この橋梁のたわみを測定するための橋梁のたわみ測定プログラムであって、
前記車両は、1両内の第1軸から第4軸までの4つの軸位置における軌道変位を測定する2台車検測車両であり、
前記軌道変位測定装置は、第1軸及び第4軸に対する第2軸の偏心矢軌道変位と第3軸の偏心矢軌道変位とを測定し、
前記第2軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位と、前記第3軸の偏心矢軌道変位から変換した弦正矢軌道変位との間の差分である高低検測差を演算する高低検測差演算手順と、
前記高低検測差に基づいて前記橋梁のたわみを演算するたわみ演算手順と、
をコンピュータに実行させる橋梁のたわみ測定プログラム。
A bridge deflection measurement program for measuring the deflection of a bridge based on an eccentric track deviation on the bridge measured by a track deviation measurement device of a vehicle traveling on the bridge , comprising:
The vehicle is a two-bogie inspection vehicle that measures track irregularities at four axle positions from the first axle to the fourth axle within one vehicle,
the track deviation measuring device measures an eccentric arrow track deviation of the second shaft relative to the first shaft and an eccentric arrow track deviation of the third shaft relative to the fourth shaft,
A height measurement difference calculation procedure for calculating a height measurement difference which is the difference between a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the second axis and a sinusoidal positive arrow orbital displacement converted from the eccentric arrow orbital displacement of the third axis;
a deflection calculation procedure for calculating a deflection of the bridge based on the elevation measurement difference ;
A bridge deflection measurement program that runs on a computer.
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