JPH10206449A - 列車速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 列車速度を容易に測定できる列車速度測定装
置を提供する。 【解決手段】 列車走行により発生する振動を検出して
振動の時系列信号を出力する振動検出手段１１と、振動
検出信号に対してスペクトル解析を行い線スペクトルを
生成するスペクトル解析手段１６と、その線スペクトル
と列車車両の起振力列を表すパラメータとから列車速度
を算出する速度算出手段１７と、速度換算手段から出力
される列車速度を表示する速度表示手段１３とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、列車速度を地上で
測定する列車速度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】列車走行により沿線に生じる地盤振動や
騒音の対策を検討する目的で、列車速度と地盤振動や騒
音との相対関係を明らかにするため、地盤振動と騒音の
測定とともに、その測定地点付近における列車速度を測
定する必要がある。列車速度の測定のための従来技術に
は、次のものががある。 （１）軌道に近い測定地点に待機している作業者が、走
行する列車を視認して、ストップウオッチ等の計時手段
を用いて列車の通過時間を測定し、その通過時間と既知
の列車長とに基づいて列車速度を計算するもの（以下、
第１の従来技術という）。 （２）列車走行により検知出力が得られる歪みセンサや
光センサ等の検知器を測定地点の軌道内又は軌道近傍に
予め設置しておき、上記検知出力の変化を時間経過とと
もに記録する。そして、列車通過時における検知出力の
記録に基づいて、すなわち列車の最前部の車軸（又は最
前部）が測定地点を通過してから、列車の最後部の車軸
（又は最後部）が上記測定地点を通過するまでに要した
通過時間を求め、その通過時間と既知の列車長、正確に
いえば、列車の最前部の車軸（又は最前部）から列車の
最後部の車軸（又は最後部）までの間の距離に基づいて
列車速度を計算するもの（以下、第２の従来技術とい
う）。 （３）超音波レーダや電波レーダ等を用いた非接触型の
速度計測装置を利用するもの（以下、第３の従来技術と
いう。）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来技術によれば、測定者は列車を視認して計時手段を
操作するため、測定場所が列車視認可能な軌道近傍など
に制限され、かつ、測定作業時間が列車視認可能な時間
帯に限定される。従って、高架、トンネル内、橋梁上な
ど、測定者が待機することが困難な場所での測定には不
向きである。また、人手により計時手段を操作するた
め、高精度な時間計測ができないから、正確な速度測定
が難しい。また、第２の従来技術によれば、正確な速度
測定ができる点で、第１の従来技術よりも優れている反
面、測定作業の前に、検知器を軌道内あるいは軌道近傍
に設置する作業及び測定作業後にその検知器を撤去する
作業が必要である。この設置作業及び撤去作業は、保安
上の理由から、列車運行が休止している時間帯に行わな
くてはならず、大掛かりで手間暇のかかるものとならざ
るを得ない。また、第１の従来技術と同様に、高架、ト
ンネル内、橋梁上などの人手による作業が不向きな場所
での測定には不向きである。さらに、第３の従来技術に
よれば、速度計測装置の精度信頼度が気象条件などの外
乱による影響を受けやすいと共に、第２の従来技術の場
合と同様に、速度計測装置の設置場所の制限と設置作業
及び撤去作業の困難性が伴うという問題がある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、測定場所、検知器の設置場所に
関する制約が少なく、高精度・高信頼度をもって列車速
度の計測が可能な列車速度測定装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】始めに、本発明の列車速
度測定装置における測定原理について説明する。本発明
装置は、列車走行により発生する振動をスペクトル解析
して得た線スペクトルの周波数間隔は高い精度で一定間
隔となり、かつ、その周波数間隔は、列車速度と列車を
構成する車両の車軸配置とに依存するという原理に基づ
いてなされている。

【０００６】列車走行によって、軌道、軌道を支える構
造物又は地盤に伝達される振動は、列車特有の起振力列
（車軸、台車及び車体の繰り返しの起振力列）による強
制振動として発生し、線形伝達系を通って観測されるも
のであることが文献１（物理探鉱、２９〔２〕（昭和５
１−４）吉岡、列車の走行による振動の発生機構につい
ての１考察、ｐ．２３−３３）に記載されている。ま
た、列車走行による地盤振動加速度フーリエスペクトル
の絶対値の２乗（エネルギースペクトル）を示す基本式
が文献２（鉄道総研報告３〔８〕（１９８９−８）吉
岡、芦谷、軸重・軸配置が地盤振動に与える影響、ｐ．
３３−４０）に示されている。この基本式の内、上記列
車特有の起振力列を具体的に表す、列車車両の繰り返し
効果の時間フーリエ変換Ｒ（ｆ／Ｖ）を式（１）に示
す。 Ｒ（ｆ／Ｖ）＝｛１＋ｅｘｐ（２πｉａｆ／Ｖ）｝｛１＋ｅｘｐ（２πｉｂｆ／ Ｖ）｝｛１−ｅｘｐ（２πｉＮＡｆ／Ｖ｝／｛１−ｅｘｐ（２πｉＡｆ／Ｖ）｝ （１） Ｎ：列車編成両数、Ａ：１車両長、ａ：軸間距離、ｂ：
台車間距離、Ｖ：列車速度、ｆ：振動周波数、ｉ^２＝−
１ 式（１）によれば、列車走行による地盤振動加速度フー
リエスペクトルの絶対値の２乗（エネルギースペクト
ル）は、１車両長Ａ、軸間距離ａ、台車間距離ｂ、列車
速度Ｖに依存することがわかる。

【０００７】上記各変数Ａ，ａ，ｂについて、車両の構
成を示す図１を参照して説明しておくと、一般的に列車
の車両１は、前後に配置された台車２ａ，２ｂによって
支持されている。各台車２ａ，２ｂは、それぞれ第１車
軸３ａ及び第２車軸３ｂを備えている。軸間距離ａは、
第１車軸３ａ及び第２車軸３ｂ間の距離である。台車間
距離ｂは、隣接する台車２ａ，２ｂ間の同一車軸間の距
離である。１車両長Ａは、隣接する車両の同一車軸間の
距離である。

【０００８】図２（ａ）は、列車走行によって発生した
地盤の振動の測定結果を示す線図であり、横軸に時間ｔ
を、縦軸に振動加速度Ａｖをそれぞれとっている。図２
（ｂ）は、図２（ａ）の振動の測定結果の内、時点ｔ１
〜ｔ２間の振動部分をスペクトル解析して得たスペクト
ル（パワー・スペクトル）を示す線図であり、横軸に周
波数ｆを、縦軸にスペクトル値Ｅｓｐをそれぞれとって
いる。図２（ｂ）に示されているように、スペクトルの
大部分は、一定周波数間隔Δｆｐで存在する複数の線ス
ペクトルから構成されていることがわかる。ここで、上
記周波数間隔Δｆｐは、上述した列車特有の起振力列に
よって決定され、かつ、列車速度Ｖに比例してシフトす
ることが実測結果からわかっており、このことは、上述
した式（１）によっても示されている。したがって、列
車特有のパラメータ（車両の車軸配置）、すなわち、式
（１）における１車両長Ａ、軸間距離ａ、台車間距離
ｂ、及び、振動の測定結果のスペクトルから得られたピ
ーク間の周波数間隔の値Δｆｐが既知であれば、それら
の値に基づいて、未知数である列車速度Ｖを算出するこ
とが可能となる。本発明は、上記の原理に基づいてなさ
れたものである。なお、本明細書において、列車とは、
同一の車軸配置を有する車両を複数台接続して構成され
るものをいう。上記列車は、通常の列車や貨物列車の
他、例えば、モノレール、新交通システム及び工場等で
使用される無人搬送システム等で使用される車両から構
成されるものを含む。また、上述した原理に基づいて、
すなわち列車の走行によって生じる振動のスペクトル解
析結果と、車両の起振力列を示すパラメータとから列車
速度を求めることが可能であれば、列車を構成する車両
の形式や形態は限定されない。

【０００９】請求項１の列車速度測定装置は、列車走行
により発生する振動を検出して振動の時系列信号を出力
する振動検出手段と、前記時系列信号に対してスペクト
ル解析を行って線スペクトルを生成するスペクトル解析
手段と、前記線スペクトルと、列車の起振力列を表すパ
ラメータとに基づいて列車の走行速度を求める速度算出
手段と、前記速度算出手段から出力される前記走行速度
を表示する速度表示手段とを有することを特徴としてい
る。上記構成によれば、振動検出手段から入力される振
動の時系列信号に基づいてスペクトル解析手段が線スペ
クトルを生成して出力する。速度算出手段は、線スペク
トルと、車両の起振力列を現すパラメータとから列車の
走行速度を算出して速度表示手段に出力して表示させ
る。

【００１０】請求項２の列車速度測定装置は、請求項１
の構成において、別個の振動記録部及び速度換算部を有
し、前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検
出手段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記
録する記録手段を有するものであり、前記速度換算部
は、前記記録媒体から再生される前記振動の時系列信号
を入力するスペクトル解析手段、速度算出手段及び速度
表示手段を有するものであることを特徴としている。上
記構成によれば、振動記録部は、列車走行により発生す
る振動の時系列信号を記録媒体に記録する。速度換算部
は、前記記録媒体から再生された振動の時系列信号を入
力して列車の走行速度を算出して出力する。

【００１１】請求項３の列車速度測定装置は、列車走行
により発生する振動を検出して振動の時系列信号を出力
する振動検出手段と、前記時系列信号に対してスペクト
ル解析を行って線スペクトルを生成するスペクトル解析
手段と、前記線スペクトルを、スペクトル値と周波数と
を縦横軸として画面表示するスペクトル表示手段と、周
波数間隔が等しい複数のカーソル線を生成して、前記ス
ペクトル表示手段にオーバーレイ表示させるカーソル生
成手段と、手動操作に応じて、前記カーソル生成手段を
制御して、前記スペクトル表示手段に表示されている前
記複数のカーソル線の周波数間隔を変化させるカーソル
制御手段と、前記スペクトル表示手段に表示されている
前記複数のカーソル線の周波数間隔と、列車の起振力列
を表すパラメータとに対応する列車の走行速度を算出す
る速度算出手段と、前記速度算出手段から出力される前
記走行速度を表示する速度表示手段とを有することを特
徴としている。上記構成によれば、振動検出手段から入
力される振動の時系列信号に基づいてスペクトル解析手
段が線スペクトルを生成して出力する。スペクトル表示
手段は、線スペクトルを図形として表示する。カーソル
生成手段によってスペクトル表示手段上における周波数
軸に対して周波数間隔が等しい複数のカーソル線が表示
される。操作者は、カーソル制御手段を操作することに
よって、複数のカーソル線の間隔を線スペクトルの間隔
に一致させる。そのときに、速度算出手段は、カーソル
表示手段に表示されている複数のカーソル線の周波数間
隔と起振力列パラメータとに対応する列車速度を算出し
て速度表示手段に表示させる。

【００１２】請求項４の列車速度測定装置は、請求項３
の構成において、別個の振動記録部及び速度換算部を有
し、前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検
出手段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記
録する記録手段を有するものであり、前記速度換算部
は、前記記録媒体から再生される前記振動検出信号を入
力するスペクトル解析手段、スペクトル表示手段、カー
ソル生成手段、カーソル制御手段、速度算出手段及び速
度表示手段を有するものであることを特徴としている。
上記構成によれば、振動記録部は、列車走行により発生
する振動の時系列信号を記録媒体に記録する。速度換算
部は、前記記録媒体から再生された振動の時系列信号を
入力してスペクトル解析手段によって生成された線スペ
クトルをスペクトル表示手段に表示させる。操作者は、
カーソル制御手段を操作することによって、複数のカー
ソル線の間隔を線スペクトルの間隔に一致させる。その
ときに、速度算出手段は、カーソル表示手段に表示され
ているカーソル線群の周波数間隔と起振力列パラメータ
とに対応する列車速度を算出して速度表示手段に表示さ
せる。

【００１３】請求項５の列車速度測定装置は、列車走行
により発生する振動を検出して振動の時系列信号を出力
する振動検出手段と、前記時系列信号に対してスペクト
ル解析を行って線スペクトルを生成するスペクトル解析
手段と、前記線スペクトルを、スペクトル値と周波数と
を縦横軸として画面表示するスペクトル表示手段と、列
車の起振力列を表すパラメータと任意に設定される指標
列車速度とに基づいて生成した指標スペクトルを前記ス
ペクトル表示手段にオーバーレイ表示させる指標スペク
トル生成手段と、手動操作に応じて、前記指標スペクト
ル生成手段に設定する前記指標列車速度を変化させる指
標列車速度設定手段と、前記指標列車速度設定手段によ
って前記指標スペクトル生成手段に設定される前記指標
列車速度を表示する速度表示手段とを有することを特徴
としている。上記構成によれば、振動検出手段から入力
される振動の時系列信号に基づいてスペクトル解析手段
が線スペクトルを生成して出力する。スペクトル表示手
段は、線スペクトルを図形として表示する。指標スペク
トル生成手段によって列車の起振力列を表すパラメータ
及び指標列車速度に基づいて生成された指標スペクトル
がスペクトル表示手段にオーバーレイ表示される。操作
者は、指標列車速度設定手段を操作して指標スペクトル
生成手段に設定する指標列車速度を変化させることによ
って、指標スペクトルのパターンを上記線スペクトルの
パターンに一致させる。そのときに、指標列車速度設定
手段から指標スペクトル生成手段に設定されている指標
列車速度が列車速度として速度表示手段に表示される。

【００１４】請求項６の列車速度測定装置は、請求項５
の構成において、別個の振動記録部及び速度換算部を有
し、前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検
出手段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記
録する記録手段を有するものであり、前記速度換算部
は、前記記録媒体から再生される前記振動検出信号を入
力するスペクトル解析手段、スペクトル表示手段、指標
スペクトル生成手段、指標列車速度設定手段及び速度表
示手段を有するものであることを特徴としている。上記
構成によれば、振動記録部は、列車走行により発生する
振動の時系列信号を記録媒体に記録する。速度換算部
は、前記記録媒体から再生された振動の時系列信号を入
力してスペクトル解析手段によって生成された線スペク
トルをスペクトル表示手段に表示させる。操作者は、指
標列車速度設定手段を操作することによって、指標スペ
クトルのパターンをスペクトル表示手段に表示されてい
る線スペクトルのパターンに一致させる。そのときに、
速度算出手段は、カーソル表示手段に表示されている指
標スペクトルの周波数間隔に対応する列車速度を算出し
て速度表示手段に表示させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の列車速度測定装置
の実施の形態について説明する。図３は、本発明の列車
速度測定装置の第１の実施の形態を示す概略構成図であ
り、図４は、同装置の内部構成を示すブロック図であ
る。列車速度測定装置１０は、列車走行により発生する
振動を、例えば軌道、該軌道を支持する構造物又は地盤
等の振動伝達物ＶＴを介して検出して振動の時系列信号
である振動検出信号Ｓｖを出力する加速度センサ等から
構成される振動検出手段１１と、本体１２とから構成さ
れている。なお、振動検出手段１１は、振動伝達物ＶＴ
を介して振動を検出する形式のものに限定されるもので
はなく、列車走行により発生する振動を検出して振動検
出信号Ｓｖを出力するものであれば、形式は問わない。
本体１２には、測定された列車速度Ｖの数値を表示する
ための速度表示手段１３と、後述する起振力列パラメー
タである１車両長Ａ、車軸間距離ａ及び台車間距離ｂを
入力するための起振力列パラメータ設定手段１４とが設
けられている。この起振力列パラメータ設定手段１４
は、置数キー及びパラメータの種類、すなわち上記Ａ，
ａ，ｂを特定するためのパラメータ設定キーを具備して
いる。

【００１６】振動検知手段１１から出力された振動検出
信号Ｓｖは、処理しやすい大きさとなるようにレベル調
整手段１５によって増幅又は減衰される。

【００１７】スペクトル解析手段１６は、レベル調整手
段１５から入力される振動検出信号Ｓｖ（図２（ａ）参
照）を適当なサンプリング間隔でサンプリングし、その
サンプリングした振動検出信号Ｓｖのデータに対して、
スペクトル解析（例えばフーリエ解析等）を行って、振
動の線スペクトル（図２（ｂ）及び図５参照）を生成す
る。

【００１８】図５に示すような線スペクトルを入力した
速度算出手段１７は、線スペクトルの周波数間隔を求め
る。なお、周波数間隔の測定方法は限定されない。周波
数間隔の測定方法の一例を概念的に示せば、図５に破線
で示すような周波数軸と平行な線との交点の間隔となる
周波数間隔Δｆｐを計測する。このような計測処理は、
ソフトウェアを作成してマイクロコンピュータを用いて
実行することができる。

【００１９】図５に示すように、線スペクトルは、一定
周波数間隔で一様に存在しているわけではなく、部分的
に欠けている（矢印Ａ）が、大半の線スペクトルの周波
数間隔Δｆｐは一定であるため、線スペクトルの欠けた
部分を除外して周波数間隔Δｆｐを計測する必要があ
る。

【００２０】速度算出手段１７は、上述のようにして算
出した一定周波数間隔Δｆｐと、予め、起振力列パラメ
ータ設定手段１４から設定入力された１車両長Ａ、車軸
間距離ａ及び台車間距離ｂとに基づいて、列車の走行速
度を算出する。この速度算出は、「課題を解決するため
の手段」の項で述べた関係に基づいて計算される。ま
た、上記計算処理も、ソフトウェアを作成してマイクロ
コンピュータを用いて実行することができる。なお、起
振力列パラメータ設定手段１４は、各パラメータＡ，
ａ，ｂを任意に設定して速度算出手段１７に与えるため
のものであるが、上記各パラメータが固定であれば、す
なわち同じ種類の列車の速度を測定することが決まって
いる場合には、固定された各パラメータをメモリ手段に
格納するとともに、そのパラメータをメモリ手段から読
出して速度算出段１７に設定するようにすればよい。こ
の場合には、起振力列パラメータ設定手段１４を省略す
ることもできる。また、起振力列パラメータは、この列
車速度測定装置の外部から通信によって速度算出手段に
設定するようにしてもよい。

【００２１】速度算出手段１７から出力される走行速度
は、速度表示手段１３に与えられて表示される。

【００２２】上記構成によれば、列車走行により発生す
る振動が振動検出手段１１によって検出されて生成され
た振動検出信号Ｓｖに対して、スペクトル解析手段１６
がスペクトル解析を行って線スペクトルを生成し、速度
算出手段１７は、上記線スペクトルの周波数間隔Δｆｐ
と、起振力列パラメータ設定手段１４によって予め設定
されている起振力列パラメータＡ，ａ，ｂとに基づいて
列車速度を計算して速度表示手段１３に表示させる。し
たがって、従来技術と違って、以下の利点を有する。 （１）振動検出手段１１の設置場所は、列車走行により
発生する振動を検出することができれば、任意である。
軌道から離れても良い。したがって、従来測定が不向き
な場所であっても、問題なく列車速度を測定することが
できる。例えば、トンネル内の列車速度を測定する場合
には、トンネルの上や近傍で測定ができる。高架上や橋
梁上の列車速度を測定する場合には、高架や橋梁の下部
やそれらが設けられている地盤部分で測定ができる。ま
た、振動検出手段１１の設置場所は、振動検出手段１１
が充分な大きさの振動検出信号Ｓｖを出力することがで
きれば、どこでもよく、例えば、土の上でもかまわな
い。なお、上記充分な大きさの振動検出信号Ｓｖとは、
その信号をスペクトル解析して得たスペクトルの線スペ
クトルがノイズ等の影響から明瞭に区別して識別できる
程度のものをいう。 （２）振動検出手段１１は、軌道外の測定対象位置に置
くだけでよいので、従来と異なり、軌道上や軌道至近に
おける測定前の検知器の設置及び測定後の撤去作業を必
要としない。したがって、列車速度測定作業を大幅に簡
素化することができる。 （３）列車を目視する必要がないので、測定時間帯を選
ばない。すなわち、夜間であっても問題なく列車速度を
測定することができる。また、気象条件などによる影響
を受けない。 （４）目視による列車通過の時間計測を行わないので、
列車速度の測定結果に人為的な誤差が含まれず、正確な
列車速度を測定することができる。

【００２３】なお、上述の実施の形態では、速度算出手
段１７が、スペクトル解析手段１６から出力される線ス
ペクトルの間隔を求めるとともに、その周波数間隔と、
起振力列パラメータ設定手段１４によって設定された起
振力列パラメータとに基づいて速度を算出している。と
ころが、線スペクトルの周波数間隔を求めずに、列車速
度を得ることもできる。以下、これについて説明する。

【００２４】上述したように、起振力列パラメータが決
まれば、すなわち速度測定の対象となっている車両が同
一の車軸配置であれば、線スペクトルの間隔は、列車速
度に比例してシフトするという関係がある。ここで、速
度算出手段１７は、起振力列パラメータ設定手段１４に
よって設定された起振力列パラメータに基づいて、任意
の周波数間隔の線スペクトルを有するスペクトル（以
下、指標スペクトルという）を生成するとともに、その
指標スペクトルに対応する列車速度を演算して出力す
る。なお、上記指標スペクトルは、課題を解決するため
の手段の項で述べた原理に基づいて生成される。

【００２５】速度算出手段１７は、スペクトル解析手段
１６から出力される線スペクトルに対して、自らが生成
する指標スペクトルのパターンが合致するように調整す
る。指標スペクトルのパターンがスペクトル解析手段１
６から出力される線スペクトルのパターンに合致した時
点で、その線スペクトルに対応する列車速度が速度算出
手段１７から得られる。この場合には、線スペクトルの
周波数間隔を直接的に求める必要がないという利点があ
る。

【００２６】なお、上記第１の実施の形態による装置で
は、その装置を持ち込んだ現場において、振動を検出す
るとともに、列車速度を算出して表示させることができ
る。しかしながら、現場では、振動を記録するのみと
し、速度の算出は、別の場所で行う方がよい場合もあ
る。この場合には、以下に説明する第２の実施の形態の
ような構成とすればよい。図６は、第２の実施の形態を
示すブロック図である。列車速度測定装置１０Ａは、振
動記録部１００及び速度換算部２００から構成されてお
り、両者は別体に構成されている。

【００２７】振動記録部１００は、振動検出手段１１
と、レベル調整手段１５と、振動検出信号Ｓｖを磁気テ
ープ等の記録媒体に記録及び再生するデータレコーダ等
から構成される記録再生手段（記録手段）１８とを有し
ている。

【００２８】速度換算部２００は、スペクトル解析手段
１６、速度算出手段１７、起振力列パラメータ設定手段
１４、及び速度表示手段１３を有している。

【００２９】上記構成によれば、列車速度の測定を行う
際には、振動記録部１００のみがあればよい。すなわ
ち、列車車両の走行により発生する振動の伝達される振
動伝達物に振動検出手段１１を設置しておき、振動検出
信号Ｓｖをレベル調整手段１５を介して記録再生手段１
８に入力して、記録媒体に記録する。

【００３０】このようにして、記録媒体に記録された振
動検出信号に基づいて列車速度を求める際には、振動記
録部１００を速度換算部２００に接続して、記録再生手
段１８から再生出力される振動検出信号Ｓｖを速度換算
部２００のスペクトル解析手段１６に入力する。速度換
算部２００を構成するスペクトル解析手段１６、速度算
出手段１８、起振力列パラメータ設定手段１４、速度表
示手段１３は、前述した図４の構成の場合と同様の処理
動作を実行して、列車速度を算出表示する。

【００３１】上記第１及び第２の実施の形態によれば、
振動記録部１００のみで、列車車両の走行によって発生
する振動に対応する振動検出信号を記録し、その記録さ
れた振動検出信号の再生出力を速度換算部２００によっ
て速度に換算することができる。したがって、振動検出
信号Ｓｖの測定作業と、列車速度算出作業とを分離して
別々の場所で行うことができる。つまり、速度測定の際
には、振動記録部１００のみを携帯して測定位置で振動
検出信号を記録すればよく、測定作業の際に持ち歩く測
定器材の物量を減らすことができるので、測定位置が過
酷な状況にある場合にも、測定作業者の負担が軽くな
る。

【００３２】なお、上述した第１及び第２の実施の形態
では、スペクトル解析手段１６から出力される線スペク
トルと起振力列パラメータとに基づいて速度算出手段１
７が速度を算出する構成とした。前述したように、線ス
ペクトルから周波数間隔Δｆｐを計測したり、指標スペ
クトルのパターンを線スペクトルのパターンと合致する
ように調整したりする処理は、線スペクトルが部分的に
存在しないため、ソフトウェアの負担が大きくなること
が予想される。このため、以下に説明するように、ソフ
トウェアの負担を低減する目的から、測定者の操作によ
って速度を算出するような構成とする構成が好ましい。

【００３３】図７は、第３の実施の形態の列車速度測定
装置１０Ｂの構成を示すブロック図であり、図８は、同
装置の表示パネル面を示す説明図である。振動検出手段
１１、レベル調整手段１５、及びスペクトル解析手段１
６は、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態
と同様の構成である。第３の実施の形態においては、先
の２つの実施の形態と異なる構成要素として、スペクト
ル表示手段１９、カーソル生成手段２０、カーソル制御
手段２１及び速度算出手段２２を有している。図８に示
されているように、表示パネル面には、速度表示手段１
３及びスペクトル表示手段１９が設けられている。スペ
クトル表示手段１９は、スペクトル解析手段１６から出
力される線スペクトル（図中実線で示す）を周波数軸ｆ
及びそれに直交するスペクトル値の軸Ｅｓｐの２軸で示
される座標軸上に図形として表示するものである。

【００３４】カーソル生成手段２０は、周波数が等間隔
となる複数のカーソル線Ｃを生成してスペクトル表示手
段１９に表示させるものである。なお、複数のカーソル
線Ｃの始線は、スペクトル表示手段１９において周波数
軸ｆの原点（０Ｈｚ）に一致するように表示される。

【００３５】カーソル制御手段２１は、カーソル生成手
段２０によってスペクトル表示手段１９に表示されてい
る複数のカーソル線Ｃ間の周波数間隔Δｆｃを調整する
ものであり、表示している周波数間隔Δｆｃに対応する
間隔データを出力するものである。このカーソル制御手
段２１には、複数のカーソル線の間隔を調整するための
操作器２１ａが設けられている。この操作器２１ａは、
図８に一例を示すように、時計方向及び反時計方向に回
動するつまみを有しており、カーソル制御手段２１は、
操作器２１ａの出力信号によって上記つまみの回転方向
及び回転量を認識して、その回転方向及び回転量に対応
してスペクトル表示手段１９に表示されている複数のカ
ーソル線の間隔を変化させるとともに、その間隔Δｆｃ
に対応する間隔データを出力する。

【００３６】速度算出手段２２は、カーソル制御手段２
１から入力される間隔データと、起振力列パラメータ設
定手段１４から入力される起振力列パラメータとに基づ
いて、その時点でカーソル表示手段１９に表示されてい
る複数のカーソル線Ｃの周波数間隔Δｆｃに対応する列
車速度を演算して出力するものである。すなわち、起振
力列パラメータが決まれば、線スペクトルの周波数間隔
は列車速度に応じてシフトするという関係があるから、
ある周波数間隔に対応する間隔データと、その間隔デー
タに対応する列車速度との対応関係がわかれば、速度算
出手段２２は、間隔データの値に応じて列車速度を演算
することができる。

【００３７】なお、速度算出手段２２がカーソル制御手
段２１から入力される複数のカーソル線の間隔Δｆｃに
対応する間隔データから周波数間隔を算出し、その周波
数間隔の値と、起振力列パラメータとに基づいて速度を
算出するようにしてもよい。

【００３８】図７、図８（ａ）、図８（ｂ）を参照し
て、列車速度測定装置１０Ｃの動作を説明すると、振動
検出手段１１から出力された振動検出信号Ｓｖがスペク
トル解析手段１６に入力されると、線スペクトルが実線
で示される。この段階では、破線で示す複数のカーソル
線Ｃは、未調整状態なので、通常は線スペクトルと一致
していない。すなわち、線スペクトルの周波数間隔Δｆ
ｐと複数のカーソル線の間隔Δｆｃとは不一致である。
速度表示手段１３には、その状態での複数のカーソル線
の間隔Δｆｃに対応する速度が表示されている。

【００３９】次に、測定者が操作器２１ａのつまみを操
作して、図８（ｂ）に示すように、複数のカーソル線Ｃ
の間隔が線スペクトルに一致してぴったりと重なるよう
に調整すると、そのときの周波数間隔Δｆｐと、複数の
カーソル線の間隔Δｆｃとが一致する。そして、その状
態での複数のカーソル線の間隔Δｆｃに対応する速度が
速度算出手段２２によって算出されて速度表示手段１３
に表示される。ここで表示される値が測定された列車速
度である。

【００４０】このように、線スペクトルの存在している
部分を基準として、複数のカーソル線の間隔と線スペク
トルの間隔とを手動操作によって一致させることにより
列車速度を算出することができる。この際、線スペクト
ルの欠けている部分については容易に視認できるので、
複数のカーソル線の間隔の調整を誤るおそれはほとんど
ない。すなわち、上述の第３の実施の形態によれば、線
スペクトルの周波数間隔Δｆｐの認識を手動操作によっ
て行っているため、前述した第１の実施の形態及び第２
の実施の形態の構成に比較して、線スペクトルから周波
数間隔Δｆｐを認識して速度を算出するためのソフトウ
ェアの負担が少なくて済むからソフト開発コストを削減
することができる利点がある。

【００４１】また、上述した第３の実施の形態において
も、第２の実施の形態の場合と同様に、振動記録部と速
度換算部とに分けた構成とすることができる。このよう
な第４の実施の形態を示すブロック図を図９に示す。図
９において、列車速度測定装置１０Ｃを構成する振動記
録部１００は、図６の装置と同様に、振動検出手段１
１、レベル調整手段１５及び記録再生手段１８を有する
構成とすればよい。一方、速度換算部２００Ａは、図７
と同様に、速度表示手段１３、起振力列パラメータ設定
手段１４、スペクトル解析手段１６、速度算出手段２
２、カーソル生成手段２０、スペクトル表示手段１９及
びカーソル制御手段２１を有する構成とすればよい。こ
のような構成とすることにより、第２の実施の形態の場
合と同様に、振動検出信号Ｓｖの振動測定作業と、列車
算出作業とを分離して別々の場所で行うことができる。

【００４２】なお、操作器２１ａの形式は、回転方式の
ものに限定されるものではなく、任意の方式を採用すれ
ばよい。例えば、つまみを直線的に操作するスライド方
式でもよい。あるいは、キースイッチを押下することに
より複数のカーソル線の間隔を調整するようにしてもよ
い。

【００４３】上述の実施の形態では、起振力列パラメー
タとして、１車両長Ａ、台車間距離ａ、車軸間距離ｂを
用いたが、これは、１台の台車が２軸の車軸を備え、２
台の台車によって１台の車両を支持する形式の車両構造
の場合に適用されるものである。もし、台車及び車軸の
数及び配置関係が上記形式と異なる車両の速度測定を行
う場合には、起振力列パラメータの構成を台車及び車軸
の数及び配置関係に対応させればよい。

【００４４】なお、本発明装置においては、振動検出信
号Ｓｖに対してスペクトル解析を行うことにより得られ
る線スペクトルの縦軸の単位は特に限定されない。これ
は、線スペクトルの周波数間隔のみを用いるためであ
る。

【００４５】振動検出手段１１は、加速度センサに限ら
れるものではなく、振動信号（振動の時系列信号）を出
力するものであればよく、速度センサでもよい。なお、
振動検出手段として速度センサを用いた場合には、振動
検出信号をスペクトル解析して得たスペクトルの縦軸の
単位が、加速度センサから出力される振動検出信号をス
ペクトル解析して得た場合のスペクトルの縦軸の単位と
は異なる。しかしながら、本発明では、線スペクトルの
周波数間隔のみを認識することができればよく、縦軸の
単位については特に限定されない。例えば、第３の実施
の形態において、スペクトル表示手段１９は、スペクト
ルを、周波数軸とそれに直交するスペクトル値の軸との
２軸で示される座標上に図形として表示するものとして
説明したが、縦軸の単位は、別の数値単位でもかまわな
い。

【００４６】また、上述した第２の実施の形態及び第４
の実施の形態において、振動記録部１００の記録再生手
段１８とは別個の記録再生手段を速度換算部２００，２
００Ａに設けた構成としてもよい。その際には、記録再
生手段１８によって振動検出信号を記録した記録媒体を
上記別個の記録再生手段によって再生することより、振
動検出信号を速度換算部２００又は２００Ａのスペクト
ル解析手段１６に与える。上記構成によれば、振動記録
部１００を速度換算部２００，２００Ａに接続する必要
がなく、振動検出信号を記録した記録媒体をやり取りす
ればよいので、取扱いが容易である。

【００４７】図１０は、第５の実施の形態の列車速度測
定装置１０Ｄの構成を示すブロック図である。振動検出
手段１１、速度表示手段１３、起振力列パラメータ設定
手段１４、レベル調整手段１５、スペクトル解析手段１
６、スペクトル表示手段１９は、上述した第３の実施の
形態と同様の構成である。指標スペクトル生成手段２３
は、起振力列パラメータ設定手段１４によって設定され
る起振力列パラメータと、指標速度設定手段２４によっ
て設定される指標列車速度とに基づいて、指標スペクト
ルを生成するものである。この指標スペクトルは、第１
の実施の形態で説明した任意の周波数間隔の線スペクト
ルを有するスペクトルと同じであり、課題を解決するた
めの手段の項で述べた原理に基づいて生成されるもので
ある。

【００４８】指標速度設定手段２４には、指標スペクト
ル生成手段２３に設定する指標列車速度を可変するため
の操作器２４ａが設けられている。この操作器２４ａ
は、第４の実施の形態で示した操作器２２ａと同様のも
のである。指標速度設定手段２４は、操作器２４ａの出
力信号によって上記つまみの回転方向及び回転量を認識
して、その回転方向及び回転量に対応して指標スペクト
ル生成手段２３に設定する指標列車速度を変化させる。
したがって、この指標列車速度を変化することによっ
て、指標スペクトル生成手段２３がスペクトル表示手段
１９に表示する指標スペクトルの線スペクトルの周波数
間隔が変化する。速度表示手段１３は、指標速度設定手
段２４から出力される上記指標列車速度を表示する。

【００４９】上記構成による動作について説明する。操
作者は、スペクトル表示手段１９に表示されている線ス
ペクトルのパターンに対して指標スペクトルのパターン
が合致するように操作器２４ａを調整する。指標スペク
トルのパターンが線スペクトルに合致した時点で、速度
表示手段２５に表示されている指標列車速度が実際の列
車速度を指し示している。この場合には、線スペクトル
の周波数間隔を直接求める必要がなく、かつ、人手によ
って指標スペクトルの周波数間隔を線スペクトルの周波
数間隔に調整するので、ソフトの負担が減る利点があ
る。

【００５０】この第５の実施の形態においても、第２の
実施の形態及び第４の実施の形態の場合と同様に、振動
記録部と速度換算部とに分けた構成とすることができ
る。このような第６の実施の形態を示すブロック図を図
１１に示す。図１１において、列車速度測定装置１０Ｄ
を構成する振動記録部１００は、図６、図９の装置と同
様に、振動検出手段１１、レベル調整手段１５及び記録
再生手段１８を有する構成とすればよい。一方、速度換
算部２００Ｂは、速度表示手段１３、起振力列パラメー
タ設定手段１４、スペクトル解析手段１６、スペクトル
表示手段１９、指標スペクトル生成手段２３及び指標速
度設定手段２４を有する構成とすればよい。このような
構成とすることにより、第２の実施の形態及び第４の実
施の形態の場合と同様に、振動検出信号Ｓｖの振動測定
作業と、列車算出作業とを分離して別々の場所で行うこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
の列車速度測定装置によれば、以下の効果を有する。 （１）振動検出手段の設置場所は、列車走行により発生
する振動を検出することができれば、他の制約を受けな
い。したがって、従来技術では測定が不向きな場所で
も、列車速度の測定が可能である。 （２）振動検出手段は、測定位置に置くだけで測定がで
きるから、軌道上や軌道至近における測定前後の手間暇
のかかる検知器の設置及び撤去作業を行う必要がない。
したがって、列車速度測定作業を大幅に簡素化できる。 （３）測定を行う際に、列車が見える必要がないので、
測定時間帯を選ばない。すなわち、夜間でも列車速度の
測定が可能である。 （４）目視による列車通過の時間計測を行う従来技術と
異なり、列車速度の測定結果に人為的な誤差が含まれ
ず、正確な列車速度を測定することができる。光セン
サ、超音波レーダなどによる列車検出を行う従来技術と
異なり、気象条件などによる影響を受けずに、正確な列
車速度の測定を行うことができる。

【００５２】請求項２の列車速度測定装置によれば、列
車走行により生じる振動を測定記録するための振動記録
部と、記録された振動検出信号に基づいて列車速度を求
めるための速度換算部とを別体に設けたので、振動測定
作業及び速度算出作業とを分離して別々の場所で行うこ
とができる。

【００５３】請求項３の列車速度測定装置によれば、振
動の時系列信号に対してスペクトル解析して得た線スペ
クトルから列車速度を算出する際の処理の一部を手動操
作によって行うため、速度算出に関わるソフトウェアを
簡素化することができ、ソフト開発に要するコストを削
減することができる。

【００５４】請求項４の列車速度測定装置によれば、列
車走行により生じる振動を測定記録するための振動記録
部と、記録された振動検出信号に基づいて列車速度を求
めるための速度換算部とを別体に設けたので、振動測定
作業及び速度算出作業とを分離して別々の場所で行うこ
とができる。

【００５５】請求項５の列車速度測定装置によれば、振
動の時系列信号に対してスペクトル解析して得た線スペ
クトルから列車速度を算出する際の処理の一部を手動操
作によって行うため、速度算出に関わるソフトウェアを
簡素化することができ、ソフト開発に要するコストを削
減することができる。

【００５６】請求項６の列車速度測定装置によれば、列
車走行により生じる振動を測定記録するための振動記録
部と、記録された振動検出信号に基づいて列車速度を求
めるための速度換算部とを別体に設けたので、振動測定
作業及び速度算出作業とを分離して別々の場所で行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】列車車両の構成を示す説明図である。

【図２】列車車両の走行による地盤振動の測定結果及び
そのフーリエ変換結果を示す線図である。

【図３】本発明の列車速度測定装置の第１の実施の形態
を示す概略構成図である。

【図４】同装置の内部構成を示すブロック図である。

【図５】振動検出信号に対してスペクトル解析を行って
得られる線スペクトルを示す線図である。

【図６】本発明の列車速度測定装置の第２の実施の形態
を示すブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の列車速度測定装置
の構成を示すブロック図である。

【図８】第３の実施の形態における表示パネル面を示す
説明図である。

【図９】本発明の列車速度測定装置の第４の実施の形態
を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態の列車速度測定装
置の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態の列車速度測定装
置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 列車速度測定
装置 １１ 振動検出手段 １３ 速度表示手段 １４ 起振力列パラメータ設定手段 １６ スペクトル解析手段 １７ 速度算出手段 １８ 記録再生手段（記録手段） １９ スペクトル表示手段 ２０ カーソル生成手段 ２１ カーソル制御手段 ２２ 速度算出手段 ２３ 指標スペクトル生成手段 ２４ 指標速度設定手段 １００ 振動記録部 ２００，２００Ａ，２００Ｂ 速度換算部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列車走行により発生する振動を検出して
   振動の時系列信号を出力する振動検出手段と、 前記時系列信号に対してスペクトル解析を行って線スペ
   クトルを生成するスペクトル解析手段と、 前記線スペクトルと、列車の起振力列を表すパラメータ
   とに基づいて列車の走行速度を求める速度算出手段と、 前記速度算出手段から出力される前記走行速度を表示す
   る速度表示手段と、 を有することを特徴とする列車速度測定装置。
2. 【請求項２】 別個の振動記録部及び速度換算部を有
   し、 前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検出手
   段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記録す
   る記録手段を有するものであり、 前記速度換算部は、前記記録媒体から再生される前記振
   動の時系列信号を入力するスペクトル解析手段、速度算
   出手段及び速度表示手段を有するものであること、 を特徴とする請求項１記載の列車速度測定装置。
3. 【請求項３】 列車走行により発生する振動を検出して
   振動の時系列信号を出力する振動検出手段と、 前記時系列信号に対してスペクトル解析を行って線スペ
   クトルを生成するスペクトル解析手段と、 前記線スペクトルを、スペクトル値と周波数とを縦横軸
   として画面表示するスペクトル表示手段と、 周波数間隔が等しい複数のカーソル線を生成して、前記
   スペクトル表示手段にオーバーレイ表示させるカーソル
   生成手段と、 手動操作に応じて、前記カーソル生成手段を制御して、
   前記スペクトル表示手段に表示されている前記複数のカ
   ーソル線の周波数間隔を変化させるカーソル制御手段
   と、 前記スペクトル表示手段に表示されている前記複数のカ
   ーソル線の周波数間隔と、列車の起振力列を表すパラメ
   ータとに対応する列車の走行速度を算出する速度算出手
   段と、 前記速度算出手段から出力される前記走行速度を表示す
   る速度表示手段と、 を有することを特徴とする列車速度測定装置。
4. 【請求項４】 別個の振動記録部及び速度換算部を有
   し、 前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検出手
   段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記録す
   る記録手段を有するものであり、 前記速度換算部は、前記記録媒体から再生される前記振
   動検出信号を入力するスペクトル解析手段、スペクトル
   表示手段、カーソル生成手段、カーソル制御手段、速度
   算出手段及び速度表示手段を有するものであること、 を特徴とする請求項３記載の列車速度測定装置。
5. 【請求項５】 列車走行により発生する振動を検出して
   振動の時系列信号を出力する振動検出手段と、 前記時系列信号に対してスペクトル解析を行って線スペ
   クトルを生成するスペクトル解析手段と、 前記線スペクトルを、スペクトル値と周波数とを縦横軸
   として画面表示するスペクトル表示手段と、 列車の起振力列を表すパラメータと任意に設定される指
   標列車速度とに基づいて生成した指標スペクトルを前記
   スペクトル表示手段にオーバーレイ表示させる指標スペ
   クトル生成手段と、 手動操作に応じて、前記指標スペクトル生成手段に設定
   する前記指標列車速度を変化させる指標列車速度設定手
   段と、 前記指標列車速度設定手段によって前記指標スペクトル
   生成手段に設定される前記指標列車速度を表示する速度
   表示手段と、 を有することを特徴とする列車速度測定装置。
6. 【請求項６】 別個の振動記録部及び速度換算部を有
   し、 前記振動記録部は、振動検出手段、及びその振動検出手
   段から出力される振動の時系列信号を記録媒体に記録す
   る記録手段を有するものであり、 前記速度換算部は、前記記録媒体から再生される前記振
   動検出信号を入力するスペクトル解析手段、スペクトル
   表示手段、指標スペクトル生成手段、指標列車速度設定
   手段及び速度表示手段を有するものであること、 を特徴とする請求項５記載の列車速度測定装置。