检查系统、检查方法及程序技术方案

检查装置(800)降低前后方向力的测量值的时间序列数据中包含的低频成分的信号强度，生成前后方向力的高频成分的时间序列数据。检查装置(800)基于前后方向力的高频成分的时间序列数据计算轨向不平顺量。

Inspection system, inspection method and procedure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检查系统、检查方法及程序
本专利技术涉及检查系统、检查方法及程序，特别涉及适合用于检查铁路车辆的轨道。
技术介绍
当铁路车辆在轨道上行驶时，由于来自铁路车辆的载荷而轨道的位置变化。如果发生这样的轨道的变化，则铁路车辆有可能呈现异常的动态。所以，以往通过使铁路车辆在轨道上行驶，来检测轨道的异常。在专利文献1中，记载有具备：激光的照射部、行驶部和受光部的测量装置。照射部被固定在1条导轨上。行驶部在固定着照射部的导轨上行驶。受光部被安装在行驶部上。受光部具有检测激光的受光位置的检测部。该检测部的形状在与导轨的延伸方向大致正交的截面中为面状。反复进行使行驶部前进距离L、使行驶部后退距离L/2、以及使行驶部前进距离L。通过这样以受光部的测量范围的一部分重复的方式使行驶部行驶，测量轨道的曲线部处的轨道不平顺(轨道偏差)的量。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017－53773号公报非专利文献非专利文献1：日本机械学会编，“铁路车辆的动力学最新的台车技术”，株式会社电动车研究会，2003年1月，p.15－p.33非专利文献2：PingLietal.，“Estimationofrailwayvehiclesuspensionparametersforconditionmonitoring”，ControlEngineeringPractice15(2007)p.43－p.55
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，专利文献1所记载的方法是直接测量轨道不整齐(轨道不平顺)的方法。因此，需要价格昂贵的测量装置。此外，专利文献1所记载的方法中，行驶部反复进行前进和后退。因此，不能在营业车辆的行驶中检测轨道不整齐。本专利技术是鉴于以上这样的问题而做出的，目的是能够不使用特别的测量装置而检测铁路车辆的轨道的曲线部的不整齐。用来解决课题的手段本专利技术的检查系统的特征在于，具有：数据取得机构，取得作为通过使具有车体、台车和轮轴的铁路车辆在轨道上行驶而测量的测量值的时间序列数据的计测数据；频率调整机构，从根据上述铁路车辆的状态而值变动的物理量的时间序列数据，降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；以及轨道状态导出机构，导出反映上述轨道的状态的信息；上述计测数据包含前后方向力的测量值；上述前后方向力是在配置于上述轮轴与设置该轮轴的上述台车之间的部件中发生的前后方向的力；上述部件是用来支承轴箱的部件；上述前后方向是沿着上述铁路车辆的行驶方向的方向；上述频率调整机构具有第1频率调整机构，该第1频率调整机构从作为上述物理量的上述前后方向力的测量值的时间序列数据降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；上述轨道状态导出机构使用表示反映上述轮轴的位置处的上述轨道的状态的信息与上述前后方向力的关系的关系式、和被上述第1频率调整机构降低了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值，导出反映上述轨道的状态的信息；上述关系式是不包含导轨的曲率半径的式子。本专利技术的检查方法的特征在于，具有：数据取得工序，取得作为通过使具有车体、台车和轮轴的铁路车辆在轨道上行驶而测量的测量值的时间序列数据的计测数据；频率调整工序，从根据上述铁路车辆的状态而值变动的物理量的时间序列数据，降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；以及轨道状态导出工序，导出反映上述轨道的状态的信息；上述计测数据包含前后方向力的测量值；上述前后方向力是在配置于上述轮轴与设置该轮轴的上述台车之间的部件中发生的前后方向的力；上述部件是用来支承轴箱的部件；上述前后方向是沿着上述铁路车辆的行驶方向的方向；上述频率调整工序具有从作为上述物理量的上述前后方向力的测量值的时间序列数据降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度的第1频率调整工序；上述轨道状态导出工序使用表示反映上述轮轴的位置处的上述轨道的状态的信息与上述前后方向力的关系的关系式、和被上述第1频率调整工序降低了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值，导出反映上述轨道的状态的信息；上述关系式是基于不包含导轨的曲率半径的式子的式子。本专利技术的程序的特征在于，使计算机执行：数据取得工序，取得作为通过使具有车体、台车和轮轴的铁路车辆在轨道上行驶而测量的测量值的时间序列数据的计测数据；频率调整工序，从根据上述铁路车辆的状态而值变动的物理量的时间序列数据，降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；以及轨道状态导出工序，导出反映上述轨道的状态的信息；上述计测数据包含前后方向力的测量值；上述前后方向力是在配置于上述轮轴与设置该轮轴的上述台车之间的部件中发生的前后方向的力；上述部件是用来支承轴箱的部件；上述前后方向是沿着上述铁路车辆的行驶方向的方向；上述频率调整工序具有从作为上述物理量的上述前后方向力的测量值的时间序列数据降低起因于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度的第1频率调整工序；上述轨道状态导出工序使用表示反映上述轮轴的位置处的上述轨道的状态的信息与上述前后方向力的关系的关系式、和被上述第1频率调整工序降低了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值，导出反映上述轨道的状态的信息；上述关系式是基于不包含导轨的曲率半径的式子的式子。附图说明图1是表示铁路车辆的概略的一例的图。图2是概念性地表示铁路车辆的构成要素的主要的运动的方向的图。图3A是表示直线轨道的轨向不平顺量(通端不规则量)的一例的图。图3B是表示曲线轨道的轨向不平顺量的一例的图。图4是表示轨向不平顺量与铁路车辆的构成要素的运动的相互的作用关系的一例的图。图5是使用前后方向力表示轨向不平顺量与铁路车辆的构成要素的运动的相互的作用关系的一例的图。图6是表示决定直接作用于轮轴的偏转(yawing、偏摆、偏航)的构成要素的运动所需要的作用关系的一例的图。图7是表示决定轨向不平顺量所需要的作用关系的一例的图。图8是表示检查装置的功能性的结构的第1例的图。图9是表示检查装置的硬件的结构的一例的图。图10是表示检查装置的事前处理的第1例的流程图。图11是表示检查装置的正式处理的第1例的流程图。图12是表示自相关矩阵的固有值的分布的一例的图。图13是表示前后方向力的测量值的时间序列数据(测量值)和前后方向力的预测值的时间序列数据(计算值)的一例的图。图14是表示前后方向力的高频成分的时间序列数据的一例的图。图15是表示各轮轴的轨向不平顺量的时间序列数据的一例的图。图16是表示最终的轨向不平顺量的时间序列数据和轨道16(导轨)的曲率的一例的图。图17是表示检查装置的功能性的结构的第2例的图。图18是表示检查装置的事前处理的第2例的流程图。图19是表示检查装置的正式处理的第2例的流程图。图20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检查系统，其特征在于，/n具有：/n数据取得机构，取得通过使具有车体、台车及轮轴的铁路车辆在轨道上行驶从而测量得到的测量值的时间序列数据即计测数据；/n频率调整机构，从根据上述铁路车辆的状态而值变动的物理量的时间序列数据，减少由于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；以及/n轨道状态导出机构，导出反映上述轨道的状态的信息；/n上述计测数据包含前后方向力的测量值；/n上述前后方向力是配置于上述轮轴与设置有该轮轴的上述台车之间的部件中发生的前后方向的力；/n上述部件是用来支承轴箱的部件；/n上述前后方向是沿着上述铁路车辆的行驶方向的方向；/n上述频率调整机构具有第1频率调整机构，该第1频率调整机构从作为上述物理量的上述前后方向力的测量值的时间序列数据减少由于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；/n上述轨道状态导出机构使用表示反映上述轮轴的位置处的上述轨道的状态的信息与上述前后方向力的关系的关系式、和由上述第1频率调整机构减少了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值，导出反映上述轨道的状态的信息；/n上述关系式是不包含导轨的曲率半径的式子。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种检查系统，其特征在于，
具有：
数据取得机构，取得通过使具有车体、台车及轮轴的铁路车辆在轨道上行驶从而测量得到的测量值的时间序列数据即计测数据；
频率调整机构，从根据上述铁路车辆的状态而值变动的物理量的时间序列数据，减少由于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；以及
轨道状态导出机构，导出反映上述轨道的状态的信息；
上述计测数据包含前后方向力的测量值；
上述前后方向力是配置于上述轮轴与设置有该轮轴的上述台车之间的部件中发生的前后方向的力；
上述部件是用来支承轴箱的部件；
上述前后方向是沿着上述铁路车辆的行驶方向的方向；
上述频率调整机构具有第1频率调整机构，该第1频率调整机构从作为上述物理量的上述前后方向力的测量值的时间序列数据减少由于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度；
上述轨道状态导出机构使用表示反映上述轮轴的位置处的上述轨道的状态的信息与上述前后方向力的关系的关系式、和由上述第1频率调整机构减少了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值，导出反映上述轨道的状态的信息；
上述关系式是不包含导轨的曲率半径的式子。


2.如权利要求1所述的检查系统，其特征在于，
还具有滤波器运算机构，该滤波器运算机构使用上述计测数据、状态方程式和观测方程式进行使用了进行数据同化的滤波器的运算，由此决定作为在上述状态方程式中应决定估算值的变量的状态变量的估算值；
上述计测数据还包括上述台车及上述轮轴的左右方向的加速度的测量值；
上述左右方向是与上述前后方向、及作为相对于上述轨道垂直的方向的上下方向的双方垂直的方向；
上述前后方向力是根据上述轮轴的偏转方向的角位移与设置有该轮轴的上述台车的偏转方向的角位移的差来决定的力；
上述偏转方向是以上述上下方向为转动轴的转动方向；
上述状态方程式是使用上述状态变量、上述前后方向力、和变换变量来记述的方程式；
上述状态变量包括上述台车的左右方向的位移及速度、上述台车的偏转方向的角位移及角速度、上述台车的横滚方向的角位移及角速度、上述轮轴的左右方向的位移及速度、和安装在上述铁路车辆的空气弹簧的横滚方向的角位移，不包括上述轮轴的偏转方向的角位移及角速度；
上述横滚方向是以上述前后方向为转动轴的转动方向；
上述变换变量是将上述轮轴的偏转方向的角位移和上述台车的偏转方向的角位移相互变换的变量；
上述观测方程式是使用观测变量和上述变换变量来记述的方程式；
上述观测变量包括上述台车及上述轮轴的左右方向的加速度；
上述滤波器运算机构使用上述观测变量的测量值、代入了由上述第1频率调整机构减少了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值及上述变换变量的实际值后的上述状态方程式、和代入了上述变换变量的实际值后的上述观测方程式，决定上述观测变量的测量值与估算值的误差或该误差的期望值为最小时的上述状态变量的估算值；
上述轨道状态导出机构使用作为由上述滤波器运算机构决定的上述状态变量之一的上述台车的偏转方向的角位移的估算值、和上述变换变量的实际值，导出上述轮轴的偏转方向的角位移的估算值，使用上述轮轴的偏转方向的角位移的估算值、由上述第1频率调整机构减少了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值、和上述关系式，导出反映上述轨道的状态的信息；
上述关系式是将记述上述轮轴的偏转方向的运动的运动方程式使用上述前后方向力来表现的式子；
上述变换变量的实际值使用由上述第1频率调整机构减少了低频成分的信号强度后的上述前后方向力的值来导出。


3.如权利要求2所述的检查系统，其特征在于，
上述状态方程式使用记述了上述轮轴的左右方向的运动的运动方程式、记述了上述台车的左右方向的运动的运动方程式、记述了上述台车的偏转方向的运动的运动方程式、记述了上述台车的横滚方向的运动的运动方程式、和记述了上述空气弹簧的横滚方向的运动的运动方程式来构成；
记述了上述轮轴的左右方向的运动的运动方程式是代替上述轮轴的偏转方向的角位移而使用上述变换变量来记述的运动方程式；
记述了上述台车的偏转方向的运动的运动方程式是代替上述轮轴的偏转方向的角位移及角速度而使用上述前后方向力来记述的运动方程式；
上述变换变量用上述台车的偏转方向的角位移与上述轮轴的偏转方向的角位移的差来表示。


4.如权利要求2或3所述的检查系统，其特征在于，
上述数据取得机构还取得上述车体的左右方向的加速度的测量值；
上述观测变量还包括上述车体的左右方向的加速度；
上述状态变量还具有上述车体的左右方向的位移及速度、上述车体的偏转方向的角位移及角速度、上述车体的横滚方向的角位移及角速度、以及安装在上述铁路车辆的偏航阻尼器的偏转方向的角位移；
上述滤波器运算机构决定上述车体、上述台车及上述轮轴的左右方向的加速度的测量值与估算值的差为最小时的上述状态变量的估算值。


5.如权利要求4所述的检查系统，其特征在于，
上述状态方程式还使用记述了上述车体的左右方向的运动的运动方程式、记述了上述车体的偏转方向的运动的运动方程式、记述了上述车体的横滚方向的运动的运动方程式、和记述了上述偏航阻尼器的偏转方向的运动的运动方程式来构成。


6.如权利要求2～5中任一项所述的检查系统，其特征在于，
上述观测方程式还使用记述了上述轮轴的左右方向的运动的运动方程式、和记述了上述台车的左右方向的运动的运动方程式来构成；
记述了上述轮轴的左右方向的运动的运动方程式是代替上述轮轴的偏转方向的角位移而使用上述变换变量来记述的运动方程式。


7.如权利要求6所述的检查系统，其特征在于，
上述观测方程式还使用记述了上述车体的左右方向的运动的运动方程式来构成。


8.如权利要求2～7中任一项所述的检查系统，其特征在于，
上述频率调整机构还具有第2频率调整机构，该第2频率调整机构从作为上述物理量的上述状态变量的估算值的时间序列数据，减少由于上述铁路车辆沿上述轨道的曲线部行驶而发生的低频成分的信号强度。


9.如权利要求2～8中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川淳一，下川嘉之，品川大辅，后藤修，南秀树，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP