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JP6543863B2 - Structural performance survey method of railway bridge - Google Patents

Structural performance survey method of railway bridge Download PDF

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JP6543863B2
JP6543863B2 JP2016164139A JP2016164139A JP6543863B2 JP 6543863 B2 JP6543863 B2 JP 6543863B2 JP 2016164139 A JP2016164139 A JP 2016164139A JP 2016164139 A JP2016164139 A JP 2016164139A JP 6543863 B2 JP6543863 B2 JP 6543863B2
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Description

本発明は、鉄道橋の構造性能を調査する方法に関する。   The present invention relates to a method of investigating the structural performance of a railway bridge.

膨大な既設鉄道橋を効率的且つ効果的に維持管理する手法が求められており、例えば、センサなどを設置して橋梁の構造性能をできるだけ簡便に定量的、且つ継続的に測定する手法の開発が非常に重要な課題とされている。   There is a need for a method for efficiently and effectively maintaining and managing a large existing railway bridge. For example, development of a method for measuring a structural performance of a bridge as simply and quantitatively as possible as possible by installing sensors etc. Is a very important issue.

一方、センサの低価格化と測定の簡易化の進展に伴い、列車走行時の橋梁の加速度を測定して構造性能を推定する手法が、定量データを得る手法として広く採用されている。   On the other hand, with the progress of price reduction of sensors and simplification of measurement, a method of estimating the structural performance by measuring the acceleration of a bridge during train travel is widely adopted as a method of obtaining quantitative data.

例えば、測定加速度から橋梁の固有振動数やモード減衰比などのモード特性を推定する。この橋梁の固有振動数やモード減衰比などのモード特性は間接的に構造性能を表すものであるため、センサによって橋梁の加速度を継続的に測定することで、固有振動数やモード減衰比などのモード特性ひいては橋梁の構造性能のデータを蓄積し、その相対比較を行い、経年変化を捉えることで、橋梁(構造物)の異常、経年劣化の状態を把握することが試みられている。   For example, modal characteristics such as the natural frequency of the bridge and the modal damping ratio are estimated from the measured acceleration. Since the mode characteristics such as the natural frequency and mode damping ratio of this bridge indirectly indicate the structural performance, by continuously measuring the acceleration of the bridge with a sensor, the natural frequency and mode damping ratio etc. It is tried to grasp the condition of the abnormality of the bridge (structure) and the aged deterioration by accumulating the data of the modal characteristics and the structural performance of the bridge and making the relative comparison and capturing the aged change.

また、列車走行時の動的応答を評価するための重要な指標として衝撃係数が用いられている。衝撃係数は、鉄道橋のひび割れ等の劣化現象に関連が深いことから維持管理における重要な指標でもある。そして、鉄道橋の衝撃係数を評価する際には、リング式変位計やビデオ計測、Uドップラー(レーザドップラー速度計を内蔵した構造物用非接触振動測定システム)などを用い、列車通過時の橋梁鉛直変位を橋梁側(地上側)で測定(たわみ測定)し、この測定結果を用いて衝撃係数を求めるようにしている(例えば、特許文献1参照)。   Moreover, the impact coefficient is used as an important index for evaluating the dynamic response at the time of train travel. The impact coefficient is also an important indicator in maintenance as it is closely related to deterioration phenomena such as cracks in railway bridges. And when evaluating the impact coefficient of a railway bridge, using a ring displacement meter, video measurement, U-Doppler (non-contact vibration measurement system for a structure incorporating a laser Doppler velocimeter), etc. The vertical displacement is measured (deflection measurement) on the bridge side (ground side), and the impact coefficient is determined using this measurement result (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−233758号公報JP, 2012-233758, A

ここで、我が国の鉄道技術分野では、鉄道橋ひいては鉄道の安全性及び使用性を好適に確保・維持するために、鉄道橋の設計などに関する膨大な知見が既に蓄積されている。このような膨大な知見に基づく鉄道橋の設計で用いられる構造性能の多くは変位を基準とし、低速走行時の静的な変位に加え、高速走行時の応答増幅を表す衝撃係数が代表的な構造性能指標とされている。   Here, in Japan's railway technology field, in order to secure and maintain the railway bridge and hence the safety and usability of the railway bridge, a great deal of knowledge about the design of the railway bridge and the like has already been accumulated. Most of the structural performance used in the design of railway bridges based on such vast knowledge is based on displacement, and in addition to static displacement at low speed travel, an impact coefficient representing response amplification at high speed travel is representative It is considered as a structural performance index.

しかしながら、列車走行時の橋梁の変位の測定は、測定精度を確保するために固定点が常に正確且つ厳密に設定、設置されていることが絶対的な必要条件であり、また、測定時の環境的制約が厳しいことに加え、加速度測定と比較して測定負荷が大きい。このため、膨大な既設鉄道橋の構造性能を調査するための手法、ひいては膨大な既設鉄道橋を維持管理するための手法として用いることは現実的に難しい。   However, measurement of the displacement of the bridge during train operation is an absolute requirement that the fixed points be always accurately and precisely set and installed to ensure measurement accuracy, and also the environment at the time of measurement. In addition to severe environmental constraints, the measurement load is large compared to acceleration measurement. For this reason, it is practically difficult to use as a method for investigating the structural performance of a huge existing railway bridge and, consequently, a method for maintaining and managing a huge existing railway bridge.

一方、列車走行時の加速度応答に基づく変位応答の推定法が多数提案されているが、推計精度や計算負荷の点で課題が残るとともに、衝撃係数など外挿計算が必要な指標は得られないため、現状では実務での適用が限られている。このため、列車走行時の加速度応答に基づいて橋梁の変位応答、振動特性を精度よく推定できる手法の開発が強く望まれていた。   On the other hand, many estimation methods of displacement response based on acceleration response during train running have been proposed, but while problems remain in terms of estimation accuracy and calculation load, indicators that require extrapolation calculations such as impact coefficient can not be obtained Therefore, the application in practice is limited at present. For this reason, development of a method capable of accurately estimating the displacement response and vibration characteristics of a bridge based on the acceleration response during train travel has been strongly desired.

上記事情に鑑み、本発明は、列車走行時の橋梁の加速度応答の観測データを用いて、橋梁の構造性能を好適に調査、評価することを可能にする鉄道橋の構造性能調査方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a method of surveying structural performance of a railway bridge that enables surveying and evaluating structural performance of the bridge to be suitably performed using observation data of acceleration response of the bridge during train travel. The purpose is

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。   In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.

本発明の鉄道橋の構造性能調査方法は、列車を移動荷重列とし、橋梁を単純梁として列車走行時の鉄道橋の動的応答の理論解析モデルを下記の式(1)のように定式化し、列車走行時の橋梁の加速度を測定するとともに、該加速度データから前記理論解析モデルの未知のパラメータを逆解析法によって推計するようにしたことを特徴とする。   The structural performance investigation method of a railway bridge according to the present invention uses a train as a moving load train and uses the bridge as a simple beam to formulate a theoretical analysis model of the dynamic response of the railway bridge at the time of train traveling as Equation (1) below. The present invention is characterized in that the acceleration of a bridge at the time of train travel is measured, and an unknown parameter of the theoretical analysis model is estimated by the inverse analysis method from the acceleration data.

Figure 0006543863
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ここで、
xは距離(位置)、tは先頭車両の第一車軸が橋梁に進入する時点を0とした時間、ν(t)はt<0で0、0≦tで1のステップ関数、τk,iはk両目車両の第i車軸通過時点である。
here,
x is the distance (position), t is the time when the time when the first axle of the leading vehicle enters the bridge is 0, ν (t) is a step function of 0 at t <0, 1 at 0 ≦ t, τ k, i is the point at which the k-th vehicle passes the i-th axle.

u(上に・・)(x,t)は加速度応答であり、下記の式(2)、式(3)〜式(10)で表される。   u (above...) (x, t) is an acceleration response, and is expressed by the following equation (2), equation (3) to equation (10).

Figure 0006543863
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ここで、
u(上に・)(x,t)は速度応答、u(x,t)は変位応答である。
m(上に−)は単位長さ当りの橋梁質量(単位長質量)、cは減衰係数、EIは曲げ剛性である。Lは橋梁の径間長、nはモード次数、Tは橋梁通過時間、ωはn次固有角振動数、ξ はn次モード減衰比、ω(上に−)は1車軸の橋梁進入から退出までを半周期とした車軸通過各振動数のn次成分、Φ(x)はn次振動モード形、uは径間中央に軸重が作用した際の静的たわみ量である。
here,
u (above) (x, t) is a velocity response, and u (x, t) is a displacement response.
m (above-) is the bridge mass per unit length (per unit length mass), c is a damping coefficient, and EI is bending stiffness. L b is the span length of the bridge, n is the mode order, T is the bridge transit time, ω n is the nth natural angular frequency, ξ n is the nth mode damping ratio, ω n (-above) is one axle The n-order component of each frequency passing through the axle with half cycle from the bridge approach to the exit, n n (x) is the n-order vibration mode type, and u 0 is the static deflection amount when the axial weight acts on the middle of the span It is.

また、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、前記式(1)の理論解析モデルに誤差項を導入して下記の式(11)の確率モデルを定義し、未知のパラメータθを与件としたときに前記式(11)から前記加速度データu(上に・・)が生成される下記の式(12)の同時生起確率(尤度関数)L(u|θ)と、下記の式(13)の未知のパラメータの事前確率密度関数π(θ)とをベイズの定理で得られる下記の式(14)に代入して前記加速度データを与件としたときの未知パラメータの同時事後確率密度関数π(θ|u)を定め、推計したパラメータ及び該パラメータの不確実性を反映させて鉄道橋の構造性能を評価することが望ましい。 Further, in the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, an error term is introduced to the theoretical analysis model of the above equation (1) to define a probability model of the following equation (11) to give an unknown parameter θ. And the co-occurrence probability (likelihood function) L (u 0 | θ) of the following equation (12) in which the acceleration data u 0 (······) is generated from the equation (11) The prior probability density function π (θ) of the unknown parameter of the following equation (13) is substituted for the following equation (14) obtained by the Bayes theorem and the acceleration data is given as the unknown parameter It is desirable to determine the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 ) and to evaluate the structural performance of the railway bridge reflecting the estimated parameters and the uncertainty of the parameters.

Figure 0006543863
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ここで、
ωは平均μω、分散σω の正規分布、GJ(合字)ξは形状係数αξ、尺度係数γξのガンマ分布を示す。Θはパラメータ空間である。
here,
N omega mean mu omega, normal distribution of variance σ ω 2, GJ (ligature) xi] shows the gamma distribution shape factor alpha xi], scale factor gamma xi]. Θ is the parameter space.

さらに、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、前記同時事後確率密度関数を数値計算により近似する確率密度関数を得るMCMC法を用い、未知のパラメータである複数の要素のそれぞれについて順番に条件付きの事後確率密度関数からのサンプリングを繰り返し、前記同時事後確率密度関数を求めることがより望ましい。   Furthermore, in the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, an MCMC method for obtaining a probability density function that approximates the simultaneous a posteriori probability density function by numerical calculation is used to sequentially obtain plural unknown parameters. It is more desirable to repeat the sampling from the conditional a posteriori probability density function to obtain the joint a posteriori probability density function.

また、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、サンプリングされたパラメータの標本がマルコフ連鎖の定常状態に達するとともに、該定常状態に達したサンプリング数以降のパラメータの標本から期待値と信頼区間を算出し、パラメータ推計値とパラメータ推計値の信頼性を評価することがさらに望ましい。   Further, in the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, the sample of the sampled parameter reaches the steady state of the Markov chain, and the expected value and the confidence interval are obtained from the samples of the parameters after the sampling number reaching the steady state. It is further desirable to calculate the parameter estimates and evaluate the reliability of the parameter estimates and the parameter estimates.

さらに、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、未知のパラメータθが、ω(固有周期)、m(上に−)(単位長さ当りの橋梁質量)、ξ(モード減衰比)、σ(確率誤差項分散)であり、前記条件付きの事後確率密度関数のπ(ω|u,m(上に−),ξ,σ)はランダムウォールMH法、π(m(上に−)|u,ω,ξ,σ)は最大振幅の比、π(ξ|u,ω,m(上に−),σ)は独立MH法、π(σ|u,ω,m(上に−),ξ)は加速度データと理論解析モデルの標準偏差をそれぞれ用いて、前記条件付きの事後確率密度関数からのサンプリングを行うことが望ましい。 Furthermore, in the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, unknown parameters θ are ω (natural period), m (above-) (bridge mass per unit length), ξ (mode attenuation ratio), σ (probability error term variance), and π (ω | u 0 , m (above-), ξ, σ) of the conditional posterior probability density function is a random wall MH method, π (m above ) | U 0 , ω, ξ, σ) is the ratio of the maximum amplitude, π (ξ | u 0 , ω, m (above-), σ) is the independent MH method, π (σ | u 0 , ω, m It is desirable to use the acceleration data and the standard deviation of the theoretical analysis model to perform sampling from the conditional posterior probability density function (above-), ξ).

また、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、サンプリングされたパラメータの標本を用いたMCMC法の理論解析により、前記同時事後確率密度関数に従う変位応答と衝撃係数の標本を得ることが望ましい。   Further, in the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, it is desirable to obtain a sample of displacement response and impact coefficient according to the simultaneous a posteriori probability density function by theoretical analysis of MCMC method using samples of sampled parameters. .

さらに、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、下記の式(15)で表される任意の列車速度vをパラメータとした列車走行時の応答予測解析をm回目のサンプリング過程に組み込み、任意の各速度での最大値を求めるとともに、MCMC法の計算フローに応答予測過程を組み込むことで、未知のパラメータの推計計算と同時に、同時事後確率密度関数に従う最大変位の標本を得ることがより望ましい。 Furthermore, in the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, response prediction analysis during train travel is incorporated in the m-th sampling process using the arbitrary train speed v s represented by the following equation (15) as a parameter By obtaining the maximum value at any given speed and incorporating the response prediction process into the calculation flow of MCMC method, it is possible to obtain the sample of the maximum displacement according to the simultaneous posterior probability density function simultaneously with the estimation calculation of unknown parameters. More desirable.

Figure 0006543863
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本発明の鉄道橋の構造性能調査方法においては、橋梁の状態の推定、走行安全性や快適性評価に必要な列車走行時の変位応答を橋梁の1点の加速度応答から精度よく取得することが可能になる。   In the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention, it is possible to accurately obtain displacement response during train travel necessary for estimation of bridge condition, travel safety and comfort evaluation from acceleration response at one point of the bridge. It will be possible.

また、列車走行時の橋梁の実測加速度に基づく推計パラメータのうち、固有振動数は橋梁剛性と関連しているため、固有振動数を精度よく推定できることにより、構造性能を精度よく推定することができる。   Further, among the estimation parameters based on the actual acceleration of the bridge during train travel, the natural frequency is related to the bridge stiffness, so the natural frequency can be accurately estimated, so that the structure performance can be accurately estimated. .

さらに、列車走行時の橋梁の実測加速度から他の列車速度での応答予測を行うことができる。   Furthermore, it is possible to predict responses at other train speeds from the measured acceleration of the bridge during train travel.

また、推計パラメータの不確実性が定量化できるため、例えば95%信頼区間下限値の採用など、推計精度に応じて変化するリスクを担保した評価が可能になる。   In addition, since the uncertainty of the estimation parameter can be quantified, it is possible to evaluate the risk of changing according to the estimation accuracy, such as adoption of the 95% confidence interval lower limit value.

さらに、推計精度に応じて変化する推計パラメータの不確実性に基づき、より精密な測定をする価値を推計精度の面から評価することも可能になる。   Furthermore, based on the uncertainty of the estimation parameter that changes according to the estimation accuracy, it is also possible to evaluate the value of more accurate measurement from the aspect of estimation accuracy.

また、維持管理基準値に対する余裕度を算出することで、維持管理の優先順位の決定、弱点構造物の抽出に活用することも可能になり得る。   In addition, calculating the margin with respect to the maintenance management reference value may make it possible to determine the maintenance management priority and to extract weak structures.

よって、本発明の鉄道橋の構造性能調査方法によれば、列車走行時の橋梁の加速度応答の観測データを用いて、橋梁の構造性能を好適に調査、評価することが可能になる。   Therefore, according to the method for investigating the structural performance of a railway bridge of the present invention, it is possible to appropriately investigate and evaluate the structural performance of the bridge using observation data of acceleration response of the bridge during train traveling.

列車走行時の単純梁モデルを示す図である。It is a figure which shows the simple beam model at the time of train travel. 車両モデル(相互作用解析)を示す図である。It is a figure which shows a vehicle model (interaction analysis). 構造物モデル(相互作用解析・荷重列解析)を示す図である。It is a figure showing a structure model (interaction analysis and load sequence analysis). 荷重列解析手法、動的相互作用解析手法、簡易解析手法(本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法)の各解析手法で算出した変位応答を示す図である。It is a figure which shows the displacement response computed by each analysis method of a load sequence analysis method, a dynamic interaction analysis method, and a simple analysis method (structure performance investigation method of the railway bridge concerning one embodiment of the present invention). 荷重列解析手法、動的相互作用解析手法、簡易解析手法(本発明に係る鉄道橋の構造物性能調査方法)の各解析手法で算出した衝撃係数を示す図である。It is a figure which shows the impact coefficient calculated by each analysis method of a load-train analysis method, a dynamic interaction analysis method, and a simple analysis method (structure performance investigation method of the railway bridge which concerns on this invention). 本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法(詳細逆解析手法)を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the structure performance investigation method (detailed reverse analysis method) of the railway bridge which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法(MCMC法による逆解析及び応答予測)を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the structure performance investigation method (inverse analysis and response prediction by MCMC method) of the railway bridge which concerns on one Embodiment of this invention. 簡易逆解析手法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the simple reverse analysis method. 簡易逆解析手法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the simple reverse analysis method. 加速度時系列データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of acceleration time-series data. 本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法(詳細逆解析手法)の収束例を示す図である。It is a figure which shows the example of convergence of the structure performance investigation method (detailed reverse analysis method) of the railway bridge which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法(詳細逆解析手法)と既存手法の推計精度を比較した図である。It is the figure which compared the estimation accuracy of the structure performance investigation method (detailed reverse analysis method) of the railway bridge which concerns on one Embodiment of this invention, and the existing method. 加速度応答に基づく逆解析結果(推計値(事後分布の期待値)とその信頼区間)を示す図である。It is a figure which shows the reverse analysis result (estimated value (expected value of posterior distribution) and its confidence interval) based on an acceleration response. 変位応答の推計結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of a displacement response. 最大変位の推計結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of the largest displacement. C橋の最大変位の正解値と推計値を比較した図である。It is the figure which compared the correct value and the estimated value of the largest displacement of C bridge. 相互作用解析に導入した軌道変位を示す図である。It is a figure which shows the track | orbit displacement introduce | transduced into interaction analysis. 径間長10mでの詳細逆解析にノイズ、車両との相互作用及び軌道変位が及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which noise, the interaction with a vehicle, and track | orbit displacement have on detailed reverse analysis in 10 m of span lengths. 径間長45mでの詳細逆解析にノイズ、車両との相互作用及び軌道変位が及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which a noise, interaction with a vehicle, and track | orbit displacement have on detailed reverse analysis in 45 m of span lengths. 径間長10mでの固有振動数推計値の信頼区間と衝撃係数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the confidence interval of the natural frequency estimated value in 10 m of span lengths, and an impact coefficient. 径間長45mでの固有振動数推計値の信頼区間と衝撃係数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the confidence interval of the natural frequency estimated value in 45 m of span lengths, and an impact coefficient. 径間長10mでの詳細逆解析による最大変位の推計精度を示す図である。It is a figure which shows the estimation precision of the largest displacement by detailed reverse analysis in 10 m of span lengths. 径間長45mでの詳細逆解析による最大変位の推計精度を示す図である。It is a figure which shows the estimation precision of the largest displacement by detailed reverse analysis in 45 m of span lengths. 本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造物性能調査方法の適用対象橋梁の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the application target bridge of the structure performance investigation method of the railway bridge which concerns on one Embodiment of this invention. 測定加速度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of measurement acceleration. 詳細逆解析前後の加速度を比較した図である。It is the figure which compared the acceleration before and behind detailed reverse analysis. 径間長25mでの逆解析によるパラメータ推計結果を示す図である。It is a figure which shows the parameter estimation result by inverse analysis in 25 m of span lengths. 径間長35mでの逆解析によるパラメータ推計結果を示す図である。It is a figure which shows the parameter estimation result by inverse analysis in 35 m of span lengths. 径間長25mでの測定加速度に基づく変位推計結果を示す図である。It is a figure which shows the displacement estimation result based on the measurement acceleration in 25 m of span lengths. 径間長35mでの測定加速度に基づく変位推計結果を示す図である。It is a figure which shows the displacement estimation result based on the measurement acceleration in 35 m of span lengths. 逆解析結果に基づく最大変位と列車速度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the largest displacement and train speed based on a reverse analysis result.

以下、図1から図31を参照し、本発明の一実施形態に係る鉄道橋の構造性能調査方法について説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 1 to FIG. 31, a method for investigating a structural performance of a railway bridge according to an embodiment of the present invention will be described.

ここで、本実施形態は、列車走行時の橋梁の測定加速度に基づき、逆解析法によって橋梁の変位応答、衝撃係数を推計し、鉄道橋の構造性能を調査、評価するための方法に関するものである。   Here, the present embodiment relates to a method for estimating the displacement response and impact coefficient of the bridge by the inverse analysis method based on the measured acceleration of the bridge at the time of train traveling, and investigating and evaluating the structural performance of the railway bridge. is there.

本実施形態では、まず、定式化した理論解析モデルが一定精度で列車走行時の動的応答を再現できることを示し、次に、定式化した理論解析モデルに基づき、不確実性を踏まえた推計が可能な詳細逆解析法手法(本発明に係る鉄道橋の構造性能調査方法)、及び計算負荷の少ない簡易逆解析法について説明する。   In the present embodiment, first, it is shown that the formulated theoretical analysis model can reproduce the dynamic response at the time of train traveling with constant accuracy, and then, based on the formulated theoretical analysis model, estimation based on uncertainty is A possible detailed inverse analysis method (the structural performance investigation method of a railway bridge according to the present invention) and a simple inverse analysis method with a small calculation load will be described.

さらに、双子実験により本発明に係る鉄道橋の構造性能調査方法によって得られたパラメータ、変位応答、衝撃係数の推計精度の検証を行うとともに種々の影響因子に対する精度評価を行い、実橋梁で測定加速度応答に適用して本発明の有効性を確認した結果について説明する。   In addition, the parameters, displacement response, and impact coefficient estimation accuracy obtained by the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present invention are verified by twin experiments, and accuracy evaluation is performed for various influential factors. The result which applied to a response and confirmed the effectiveness of this invention is demonstrated.

本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法においては、単純桁における列車走行時の動的応答理論解析手法を以下のように定式化する。   In the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to this embodiment, a dynamic response theory analysis method at the time of train traveling on a simple girder is formulated as follows.

(理論に基づく列車走行時の橋梁の応答)
図1は、列車走行時の単純梁モデルを示している。
ここでは、走行列車を移動荷重列とし、橋梁を線路方向に断面変化のない単純梁としてそれぞれモデル化する。
(The response of the bridge when running the train based on the theory)
FIG. 1 shows a simple beam model when running a train.
Here, the traveling train is regarded as a moving load train, and the bridge is modeled as a simple beam having no change in cross section in the track direction.

なお、図1は、車軸間隔a、台車間隔b、車両長さLの車両n台で編成される列車1が一定速度vで径間長Lの橋梁2を図中左から右へ走行する状態を示している。また、時間tは先頭車両の第一車軸が橋梁2に進入する時点を0とする。 Note that FIG. 1 shows that a train 1 formed by vehicles n v with an axle spacing a, a bogie spacing b, and a vehicle length L v is a bridge 2 with a span L b at a constant speed v from left to right in the figure. It shows the state of running. Further, time t is 0 when the first axle of the leading vehicle enters the bridge 2.

そして、表面が十分に滑らかなベルヌーイ・オイラー梁とすると、橋梁上の任意地点及び時点における運動方程式は式(16)で表すことができる。   And, assuming that the surface is a sufficiently smooth Bernoulli-Eiler beam, the equation of motion at any point and time on the bridge can be expressed by equation (16).

Figure 0006543863
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ここで、m(上に−)は単位長さ当たりの橋梁質量(単位長質量)、cは減衰係数、EIは曲げ剛性である。また、Jは式(17)で表現される移動荷重列であり、δはDiracのデルタ関数を表す。また、τk,iは式(18)で示すk両目車両の第i車軸通過時点、Pk,iは同車軸の軸重である。 Here, m (above-) is a bridge mass (per unit length mass) per unit length, c is a damping coefficient, and EI is bending stiffness. Further, J is a moving load sequence expressed by equation (17), and δ represents a Delta function of Dirac. Further, τ k, i is the point at which the k-th vehicle passes by the i-th axle according to equation (18), and P k, i is the axial weight of the same axle.

Figure 0006543863
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式(16)の各移動荷重に対し、橋梁を線形系と仮定できるならば式(19)のように分解できるため、式(20)のように列車走行時の応答を各移動荷重に対する応答の重ね合わせで表現できる。   For each moving load of equation (16), if the bridge can be assumed to be a linear system, it can be decomposed as equation (19). It can be expressed by superposition.

Figure 0006543863
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Figure 0006543863
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また、図1の境界条件におけるk両目車両の第i車軸通過時の橋梁応答に関する微分方程式の式(21)の解は、式(22)となる。ここで、nはモード次数、Tは橋梁通過時間、ωはn次固有角振動数、ξはn次モード減衰比、ω(上に−)は1車軸の橋梁進入から退出までを半周期とした車軸通過各振動数のn次成分、Φ(x)はn次振動モード形、uは径間中央に軸重が作用した際の静的たわみ量であり、式(23)〜式(27)によりそれぞれ算出される。 Further, the solution of the equation (21) of the differential equation relating to the bridge response when the k-th vehicle passes the i-th axle under the boundary condition of FIG. 1 is the equation (22). Where n is the mode order, T is the bridge transit time, ω n is the nth natural angular frequency, ξ n is the nth mode damping ratio, and ω n (-above) is from one bridge entry to exit The n-order component of each frequency passing through the axle with half cycle, n n (x) is the n-order vibration mode type, and u 0 is the static deflection amount when the axial weight acts on the middle of the span, ) To equation (27).

Figure 0006543863
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なお、固有振動数fはf=ω/2πである。また、式中のα、β及びψはそれぞれ、式(28)、式(29)、式(30)である。さらに、式(22)の導出には減衰が1より十分小さいと仮定し、ω√(1−ξ )≒ωの近似を用いた。 The natural frequency f n is f n = ω n / 2π. Further, α n , β and 中 in the formula are respectively the formula (28), the formula (29) and the formula (30). Furthermore, assuming that the attenuation is sufficiently smaller than 1 for the derivation of the equation (22), an approximation of ω n √ (1−ξ n 2 ) ≒ ω n was used.

Figure 0006543863
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次に、k両目車両の第i車軸通過時の速度応答uk,j(上に・)と加速度応答uk,j(上に・・)は式(22)よりそれぞれ、式(31)、式(32)のように表せる。 Next, the velocity response u k, j (above ·) and acceleration response u k, j (above · · ·) when the k-th vehicle passes through the i-th axle are respectively given by the equation (31), It can be expressed as equation (32).

Figure 0006543863
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Figure 0006543863
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次に、理論解析モデルについて説明する。
はじめに、最大モード振幅は、周知のように、静的たわみ(式(27))と、モード形Φ、モード次数n、βに依存する。過去研究に基づいて、橋梁固有周期をω=2π・105L −1で近似すると、式(24)及び式(29)から、式(33)が導出される。なお、vkm/h=v/3.6[km/h]である。
Next, a theoretical analysis model will be described.
First, the maximum mode amplitude depends on the static deflection (Equation (27)) and the mode shape Φ and mode orders n and β as well known. Based on the past research, when the bridge natural period is approximated by ω 1 = 2π · 105 L b −1 , equation (33) is derived from equations (24) and (29). Here, vkm / h = v / 3.6 [km / h].

Figure 0006543863
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次に、現在の鉄道の営業最高速度を想定しても、β<<1であるため、簡易的に式(34)のように考えることができる。 Next, even if the current maximum operating speed of the railway is assumed, since β 2 << 1, the equation (34) can be simply considered.

Figure 0006543863
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この式(34)からモード次数nの増加に伴い、各モードの最大振幅は次数の4乗に反比例して急速に減少することになる。さらに、ほとんどの単純桁で径間中央で変位最大となることを踏まえると、径間中央の2次モード振幅はΦ(L/2)=0であり、1次モードの次に大きな振幅を有するのは3次モードとなる。これに対し、式(34)から3次モードの最大モード振幅は1次モードに対して1/34≒0.011となり、約1%程度となる。これにより、本実施形態では1次モードの振幅のみを考えることとする。また、このとき、式(22)は、式(35)となる。なお、モード次数に対する添え字は省略した。 From this equation (34), with the increase of the mode order n, the maximum amplitude of each mode is rapidly reduced in inverse proportion to the fourth power of the order. Furthermore, considering that the displacement is maximum at the middle of the span for most simple girders, the secondary mode amplitude at the middle of the span is S S (L b / 2) = 0, which is the second largest amplitude after the primary mode The third mode is the third mode. On the other hand, from the equation (34), the maximum mode amplitude of the third order mode is 1/34 ≒ 0.011 for the first order mode, which is about 1%. Thus, in the present embodiment, only the amplitude of the primary mode is considered. Moreover, at this time, Formula (22) becomes Formula (35). The subscripts for the mode order are omitted.

Figure 0006543863
Figure 0006543863

また、単一移動荷重作用時の運動方程式の解である式(22)を重ね合わせることにより、列車走行時の動的応答理論解析モデルを式(36)のように定式化できる。なお、ν(t)はt<0で0、0≦tで1のステップ関数である。   Further, by superposing equation (22) which is a solution of the equation of motion under single moving load action, a dynamic response theoretical analysis model during train traveling can be formulated as equation (36). Note that ν (t) is a step function of 0 at t <0 and 1 at 0 ≦ t.

Figure 0006543863
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このとき、速度応答u(上に・)(x,t)と加速度応答u(上に・・)(x,t)は、式(37)、式(38)である。   At this time, the velocity response u (····) (x, t) and the acceleration response u (··· · · (x, t) are expressions (37) and (38).

Figure 0006543863
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そして、これら式(36)から式(38)は三角関数の重ね合わせのみであるため、高次モード省略による誤差は存在するものの、数値積分を介した誤差混入がない上、有限要素法と比較して計算負荷が極めて小さい。これにより、一般的な表計算ソフトウェアでも応答計算が可能になる。   And since these equations (36) to (38) are only superposition of trigonometric functions, there is an error due to the omission of higher order modes, but there is no error mixing through numerical integration, and comparison with the finite element method The computational load is extremely small. This makes it possible to calculate the response even with common spreadsheet software.

次に、理論解析モデルの妥当性について説明する。
複数の仮定の上で導出した理論解析モデル(理論解析手法/簡易逆解析法手法)の妥当性を検証するため、表1に示す10m、35m、45mの単純桁を10両編成の高速鉄道車両が走行した場合を例に、荷重列解析手法(荷重列解析)と、動的相互作用解析手法(相互作用解析)の2種類の数値解析手法と比較を行った。
Next, the validity of the theoretical analysis model will be described.
In order to verify the validity of the theoretical analysis model (theoretical analysis method / simplified inverse analysis method) derived based on multiple hypotheses, high-speed railway cars of 10 cars consisting of 10m, 35m, 45m simple girders shown in Table 1 In the case where the vehicle traveled, we compared with two types of numerical analysis methods: load sequence analysis method (load sequence analysis) and dynamic interaction analysis method (interaction analysis).

Figure 0006543863
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ここで、荷重列解析手法(荷重列解析)は、車両を非振動系の荷重列とし、構造物を有限要素モデルとしてモデル化する。計算には線路構造物の汎用構造解析プログラムDIARIST(Dynamic and Impact Analysis for Railway Structure)を用いた。DIARISTでは、モード座標系での運動方程式をNewmarkの平均加速度法により時間増分△t単位で解く。△tは0.0005秒、モード次数は50次とした。   Here, in the load train analysis method (load train analysis), a vehicle is used as a load train of a non-vibration system, and a structure is modeled as a finite element model. A general purpose structural analysis program DIARIST (Dynamic and Impact Analysis for Railway Structure) of the track structure was used for the calculation. In DIARIST, the equation of motion in the modal coordinate system is solved by Newmark's average acceleration method in time increments Δt. The Δt was 0.0005 seconds, and the mode order was the 50th.

動的相互作用解析手法(相互作用解析)では、走行車両をマルティボディモデル、構造物を有限要素モデルとしてそれぞれモデル化する。計算は新幹線車両と鉄道構造物との動的相互作用解析プログラムDIASTARS IIIを用いた。   In the dynamic interaction analysis method (interaction analysis), a traveling vehicle is modeled as a multi-body model, and a structure is modeled as a finite element model. The calculation was carried out using the dynamic interaction analysis program DIASTARS III between the Shinkansen vehicle and the railway structure.

また、車両(列車)の解析モデルは図2に示す通りである。
車両は、車体、台車枠、輪軸の各構成要素を剛体とし、これらをばね、ダンパで結合した三次元モデルとした。1車両当たり31自由度のモデルを10両連結してモデル化した。なお、解析モデルの妥当性は、実車両と車両試験台を用いた検証実験により確認されている。
Further, an analysis model of the vehicle (train) is as shown in FIG.
The vehicle has a three-dimensional model in which each component of the car body, the bogie frame, and the wheelset is a rigid body, and these are coupled by a spring and a damper. A model with 31 degrees of freedom per vehicle was linked in 10 cars and modeled. The validity of the analysis model is confirmed by verification experiments using an actual vehicle and a vehicle test stand.

また、車両諸元は近年の高速鉄道車両を参考に設定した。車輪/レール間の相互作用力は、両者の鉛直方向相対変位及び水平方向相対変位を用いて算定した。具体的には、両者の接触面の法線方向はHertzの接触ばねを、接線方向はクリープ力をそれぞれ考慮した。   In addition, the specifications of the vehicle were set based on the recent high-speed railway vehicle. The interaction force between the wheel and the rail was calculated using the vertical relative displacement and the horizontal relative displacement of the two. Specifically, the normal direction of both contact surfaces considered the contact spring of Hertz, and the tangential direction considered the creep force.

数値計算は、荷重列解析と同じくNewmarkの平均加速度法により解くこととしたが、運動方程式が非線形のため、各時間ステップごとに不釣合力が十分小さくなるまで△t内で反復計算を行うこととした。△tは0.0005秒、モード次数は50次までとした。   The numerical calculation was solved using Newmark's average acceleration method as in the case of load sequence analysis, but since the equation of motion is non-linear, iterative calculation is performed within Δt until the unbalance force is sufficiently reduced at each time step. did. The Δt was 0.0005 seconds, and the mode order was up to the 50th.

次に、構造物モデルについて説明する。
図3は、荷重列解析と相互作用解析に用いた単純桁の有限要素モデルを示している。橋梁とレールを梁要素、軌道パッドをばね要素とし径間長10m、35m、45mの3橋をそれぞれモデル化した。
Next, the structure model will be described.
FIG. 3 shows a finite element model of a simple girder used for load sequence analysis and interaction analysis. Bridges and rails were used as beam elements, and track pads were used as spring elements, and three bridges with span lengths of 10m, 35m and 45m were modeled respectively.

軌道パッドと橋梁は剛な梁要素で結合した。断面諸元は実測結果を参考に表1に示すように定めた。モード減衰比はすべて2%とした。理論解析は、表1の構造物モデルと同じ固有振動数、単位長質量、モード減衰比を入力した。   The track pad and the bridge were connected by a rigid beam element. The cross-sectional specifications were determined as shown in Table 1 with reference to the measurement results. The mode attenuation ratios were all 2%. In the theoretical analysis, the same natural frequency, unit length mass, and modal damping ratio as in the structure model of Table 1 were input.

図4は、理論解析(簡易逆解析法)、荷重列解析及び相互作用解析でそれぞれ算出した径間中央の鉛直たわみ応答を示している。なお、列車は10両編成の高速鉄道車両が図中の速度で走行した場合とした。そして、この図から、走行速度や径間長に依らず、いずれの解析結果も極めて良好に一致しており、本発明に係る理論解析により列車走行時の変位応答を精度よく再現できることが確認された。   FIG. 4 shows the vertical deflection response at the center of the span calculated respectively by theoretical analysis (simple inverse analysis method), load sequence analysis and interaction analysis. In the case of a train, it is assumed that a high-speed train of 10 cars runs at the speed shown in the figure. And from this figure, regardless of the traveling speed and the span length, all analysis results agree very well, and it is confirmed by the theoretical analysis according to the present invention that the displacement response during train traveling can be reproduced with high accuracy. The

次に、鉄道橋の速度効果による動的応答成分は式(39)の衝撃係数iにより設計でも考慮されている。なお、Sは動的なたわみの最大値、Sは静的なたわみの最大値である。 Next, the dynamic response component due to the speed effect of the railway bridge is also considered in the design according to the impact coefficient i a of equation (39). Here, S d is the maximum value of dynamic deflection, and S s is the maximum value of static deflection.

Figure 0006543863
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そして、図5は、荷重列解析手法(荷重列解析)と動的相互作用解析手法(相互作用解析)の各解析手法で算出した衝撃係数を示している。
車両諸元は前述と同様、列車速度は100km/hから420km/h、100km/hでの最大たわみを静的たわみとした。
And FIG. 5 has shown the impact coefficient calculated by each analysis method of a load sequence analysis method (load sequence analysis) and a dynamic interaction analysis method (interaction analysis).
As for the vehicle specifications, as in the above, the train speed was 100 km / h to 420 km / h, and the maximum deflection at 100 km / h was taken as the static deflection.

この図から、共振ピークで理論解析(簡易逆解析法)と相互作用解析で衝撃係数が若干異なるが、それ以外の速度帯では良好に一致することが確認された。なお、理論解析と荷重列解析の衝撃係数はよく一致するため、共振ピークの相違は車両の振動系(質量や減衰)によるものと推測される。   From this figure, it is confirmed that the impact coefficient differs slightly between the theoretical analysis (simple inverse analysis method) and the interaction analysis at the resonance peak, but good agreement is obtained at other speed bands. In addition, since the impact coefficients of the theoretical analysis and the load sequence analysis match well, it is presumed that the difference between the resonance peaks is due to the vibration system (mass or damping) of the vehicle.

以上の結果から、理論解析手法は、適用対象が単純桁に限られるものの、有限要素法と比べて格段に少ないモデル自由度で、時系列応答や衝撃係数を少なくとも荷重列解析と同精度に評価できることが明らかとなった。   Based on the above results, although the theoretical analysis method is limited to simple digits, the evaluation of time series response and impact coefficient is at least as accurate as load series analysis with much less freedom of the model than finite element method. It became clear that it was possible.

このような結果を踏まえ、本実施形態では、理論解析モデルに必要となるパラメータを実測加速度から推計するための詳細逆解析法(本発明の鉄道橋の構造性能調査方法)と簡易逆解析法とを以下に示す。   Based on these results, in this embodiment, the detailed inverse analysis method (the structural performance investigation method of the railway bridge of the present invention) and the simple inverse analysis method for estimating the parameters required for the theoretical analysis model from the actual acceleration Is shown below.

(詳細逆解析法:本発明の鉄道橋の構造性能調査方法)
まず、図6を参照し、詳細逆解析法について説明する。
本実施形態における詳細逆解析法は、MCMC(Markov chain Monte Carlo)法による未知パラメータと変位応答の詳細逆解析法であり、前述の定式化した理論解析法を基本モデルとすることで、自由度過多に起因するパラメータ推定過程の劣決定問題化を回避し、推計の安定性と精度向上を実現できるものである。
(Detailed reverse analysis method: Structural performance investigation method of railway bridge of the present invention)
First, the detailed inverse analysis method will be described with reference to FIG.
The detailed inverse analysis method in the present embodiment is a detailed inverse analysis method of unknown parameters and displacement response by MCMC (Markov chain Monte Carlo) method, and the degree of freedom is obtained by using the above-described formulated theoretical analysis method as a basic model. It is possible to avoid the underdetermination problem of parameter estimation process caused by excessiveness, and to realize the stability and accuracy improvement of estimation.

具体的に、本実施形態における詳細逆解析法では、まず、パラメータ及びその不確実性を高精度に評価するためにベイズ推計を用いる。   Specifically, in the detailed inverse analysis method in the present embodiment, first, Bayesian estimation is used to evaluate parameters and their uncertainties with high accuracy.

一般的なベイズ推計法は、パラメータ事前分布と観測データで定義される尤度関数に基づき、未知パラメータの事後分布を推計する。   The general Bayesian estimation method estimates the posterior distribution of unknown parameters based on the parameter prior distribution and the likelihood function defined by observation data.

尤度関数はL(u(上に・・)|θ)と表わす。なお、θは未知パラメータベクトル、u(上に・・)は列車走行時加速度応答の観測データをそれぞれ表している。また、確率変数θは事前確率密度π(θ)に従うと仮定する。 The likelihood function is expressed as L (u 0 (·····) | θ). Note that θ represents an unknown parameter vector, and u 0 (above, ···) represents observed data of acceleration response during train traveling. Further, it is assumed that the random variable θ follows the prior probability density π (θ).

そして、観測データu(上に・・)が与件のとき、未知パラメータベクトルθの同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))は、ベイズの定理より、式(40)となる。ただし、Θはパラメータ空間である。式(40)の分母は定数であり、同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))は式(41)となる。 Then, when the observation data u 0 (above) is a given condition, the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (above)) of the unknown parameter vector θ is an equation (from the Bayesian theorem) 40) However, Θ is a parameter space. The denominator of Equation (40) is a constant, and the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (······)) is Equation (41).

Figure 0006543863
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Figure 0006543863
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このように、同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))は観測データを既知としたパラメータ分布、すなわち実測値から推計されたモデルパラメータに他ならない。 Thus, the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (·····)) is nothing but a parameter distribution with the observation data known, that is, model parameters estimated from actual values.

次に、尤度関数と事前分布の定式化について説明する。
ここでは、理論解析モデルにεで表される誤差項を導入し、式(42)、式(43)で表される確率モデルを定義する。なお、N(0,σ)は平均0、分散σの正規分布である。
Next, the formulation of the likelihood function and the prior distribution will be described.
Here, an error term represented by ε t is introduced into the theoretical analysis model, and probability models represented by the equations (42) and (43) are defined. N (0, σ 2 ) is a normal distribution with an average of 0 and a variance of σ 2 .

Figure 0006543863
Figure 0006543863

Figure 0006543863
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固有振動数(固有周期)ω、単位長質量m(上に−)、モード減衰比ξ、確率誤差項分散σを未知パラメータθ=(ω,m(上に−),ξ,σ)とし、これらを与件とすると、モデル式(42)から観測データu(上に・・)が生成される同時生起確率(尤度関数)L(u(上に・・)|θ) は、式(44)となる。ここで、未知パラメータθ=(ω,m(上に−),ξ,σ)の事前確率密度関数π(θ)をそれぞれ式(45)のように設定する。 Let natural frequency (eigen period) ω, unit length mass m (-above), mode damping ratio ξ, random error term dispersion σ be unknown parameter θ = (ω, m (-above), ξ, σ), Assuming these to be given, the co-occurrence probability (likelihood function) L (u 0 (above · · · | θ) that the observation data u 0 (· · · above) is generated from the model equation (42) is Expression (44) is obtained. Here, the prior probability density function π (θ) of the unknown parameter θ = (ω, m (-above), ξ, σ) is set as shown in equation (45).

Figure 0006543863
Figure 0006543863

Figure 0006543863
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なお、Nωは平均μω、分散σωの正規分布、GJ(合字)ξは形状係数αξ、尺度係数γξのガンマ分布をそれぞれ示す。また、式(27)から未知パラメータθ=(ω,m(上に−),ξ,σ)のうち、単位長質量m(上に−)は静的なたわみ量と反比例関係となる。 Incidentally, showing N omega mean mu omega, normal distribution of variance sigma omega, GJ (ligature) xi] is the shape factor alpha xi], the gamma distribution scale factor gamma xi], respectively. Further, from the equation (27), among the unknown parameters θ = (ω, m (-above), ξ, σ), the unit length mass m (-above) is in inverse proportion to the static deflection amount.

すなわち、固有振動数f、モード減衰比ξが得られれば、例えば観測データとの最大振幅の比から単位長質量m(上に−)を逆算できる。また、確率誤差項の分散σも同様に他パラメータが決まれば、観測データと再現データから一意に算出できる。これにより、単位長質量m(上に−)と誤差項の分散σはベイズ推計を実施しないこととした。 That is, if the natural frequency f and the mode damping ratio ξ are obtained, for example, the unit length mass m (− on the top) can be calculated backward from the ratio of the maximum amplitude to the observation data. Similarly, the variance σ 2 of the random error term can be uniquely calculated from the observation data and the reproduction data if other parameters are determined. As a result, it is decided that Bayesian estimation is not performed on the unit length mass m (above-) and the variance σ 2 of the error term.

そして、式(44)の尤度と式(45)の事前確率密度関数を式(40)に代入することにより同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))が定義されるが、これを解析的に解くことは非常に難しい。 Then, by substituting the likelihood of equation (44) and the a priori probability density function of equation (45) into equation (40), the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (above) is defined. However, it is very difficult to solve this analytically.

このため、本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法では、MCMC法による数値的解法を用いることとした。   Therefore, in the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to the present embodiment, a numerical solution method by MCMC method is used.

(MCMC法に基づくパラメータ推計)
a)同時事後確率密度関数の推計
図7は、本実施形態のMCMC法による同時事後確率密度関数の推計を含めた計算フローを示している。
(Parameter estimation based on MCMC method)
a) Estimation of Simultaneous Posterior Probability Density Function FIG. 7 shows a calculation flow including the estimation of the joint posterior probability density function by the MCMC method of the present embodiment.

同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))を数値計算により近似する確率密度関数を得る方法がMCMC法であり、本実施形態では、MCMC法の一つであるギブス法を採用する。 The MCMC method is a method of obtaining a probability density function that approximates the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (above) by numerical calculation). In this embodiment, the Gibbs method is one of the MCMC methods. To adopt.

そして、ギブス法を用い、未知パラメータθ=(ω,m(上に−),ξ,σ)の各要素について順番に条件付き事後確率密度関数からのサンプリングを繰り返すことにより同時事後確率密度関数を算出する。   Then, using Gibbs's method, the simultaneous posterior probability density function is obtained by repeating sampling from the conditional a posteriori probability density function in order for each element of the unknown parameter θ = (ω, m (-above), σ, σ). calculate.

ギブス法における任意のm回目とm−1回目にサンプリングされたパラメータの標本θ(m)とθ(m−1)は、式(46)を推移核としたマルコフ連鎖を有する。   The parameter samples θ (m) and θ (m−1) sampled at arbitrary m-th and m−1-th times in the Gibbs method have Markov chains whose transition kernel is the equation (46).

Figure 0006543863
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十分な回数のサンプリングにより、標本θ(m)はマルコフ連鎖の定常状態に達するとともに、定常状態に達したサンプリング数m以降の標本θ(m=m+1,m+2,・・・,m)は同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))からの標本と等しくなる。 By sampling a sufficient number, specimen theta (m) together with reaching steady state Markov chain, the number of sampling has reached a steady state m s subsequent samples θ (m = m s + 1 , m s +2, ···, m e ) is equal to the sample from the joint a posteriori probability density function π (θ | u 0 (····)).

したがって、標本θ(m=m+1,m+2,・・・,m)から期待値や信頼区間を算出することにより、それぞれパラメータ推計値やその信頼性を評価することが可能になる。 Thus, the sample θ (m = m s + 1 , m s +2, ···, m e) by calculating the expected value and confidence intervals from each makes it possible to evaluate a parameter estimates and their reliability .

b)条件付き事後確率密度関数からのサンプリング
条件付き事後確率密度関数π(α|u,m(上に−),ξ,σ)はランダムウォークMH法、π(m(上に−)|u,ω,ξ,σ)は最大振幅の比により、π(ξ|u,ω,m(上に−),σ)は独立MH法、π(σ|u,ω,m(上に−),ξ)は観測データと理論解析モデルの標準偏差をそれぞれ利用する。
b) Sampling from the conditional a posteriori probability density function Conditional a posteriori probability density function π (α | u 0 , m (above-), ξ, σ) is the random walk MH method, π (m above) | u 0 , ω, ξ, σ) is the ratio of the maximum amplitude, π (π | u 0 , ω, m (-above), σ) is the independent MH method, π (σ | u 0 , ω, m ( Above-), ξ) use the standard deviations of the observed data and theoretical analysis model respectively.

そして、本実施形態では、固有振動数ωはランダムウォークMH法に基づき、m回目の標本の候補ω’を式(47)によりサンプリングする。なお、ω(m−1)はm−1回目の標本、N(0|ν)は平均0、分散νの正規分布である。   Then, in the present embodiment, the natural frequency ω is based on the random walk MH method, and the m-th sample candidate ω ′ is sampled by the equation (47). Note that ω (m−1) is the m−1-th sample, and N (0 | ν) is a normal distribution with an average of 0 and a variance ν.

Figure 0006543863
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式(47)によりサンプリングした標本の候補ω’は式(48)の確立で標本として受容される。実際の数値計算では、区間[0,1]で定義された一様分布から、乱数uαを発生させ、式(49)に従って決定する。 The candidate sample ω ′ sampled according to equation (47) is accepted as a specimen in establishing equation (48). In the actual numerical calculation, a random number u α is generated from the uniform distribution defined in the interval [0, 1], and determined according to equation (49).

Figure 0006543863
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Figure 0006543863
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GJ(合字)は独立MH法に基づき、m回目の標本の候補ξ’を式(50)により事前分布からサンプリングする。   GJ (ligature) is based on the independent MH method, and sample candidate '' of the m-th sample is sampled from prior distribution by Formula (50).

Figure 0006543863
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サンプリングした標本の候補ξ’は式(51)の確率で標本として受容される。実際の数値計算では式(49)と同様にして受容・棄却を決定する。   The sampled sample candidate '' is accepted as a sample with the probability of equation (51). In the actual numerical calculation, acceptance / rejection is determined in the same manner as equation (49).

Figure 0006543863
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単位長質量m(m)(上に−)はサンプリングされたm回目の標本ω(m)、ξ(m)、及びm−1回目の標本m(m−1)(上に−)に基づく理論解析の最大値と観測データの最大値の比に基づいて、式(52)として算出できる。
なお,式(52)は最大振幅が常に観測値と常に一致するとした制約をMCMC法に組み込むことを意味する。これにより、時系列が常に0になるようなパラメータ値への収束を抑制することができる。
The unit long mass m (m) (above-) is based on the sampled m-th sample ω (m) , ξ (m) , and the m-1 -th sample m (m-1) (-above) Formula (52) can be calculated based on the ratio between the maximum value of theoretical analysis and the maximum value of observation data.
Equation (52) means that the MCMC method incorporates the constraint that the maximum amplitude always matches the observed value. Thereby, it is possible to suppress the convergence to the parameter value such that the time series is always zero.

Figure 0006543863
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誤差項の分散σは、式(53)により算出できる。 The variance σ 2 of the error term can be calculated by equation (53).

Figure 0006543863
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(MCMC法の応答予測解析)
次に、MCMC法の応答予測解析について説明する。
(Response prediction analysis of MCMC method)
Next, response prediction analysis of the MCMC method will be described.

パラメータの標本θ(m=m+1,m+2,・・・,m)を用いた理論解析により、同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))に従う変位応答や衝撃係数の標本を得ることができる。 Parameters specimens θ (m = m s + 1 , m s +2, ···, m e) by theoretical analysis using, joint posterior probability density function [pi | displacement response according to (θ u 0 (·· above)) And samples of impact coefficient can be obtained.

そして、本実施形態では、式(54)で表される任意の列車速度vをパラメータとした列車走時の応答予測解析をm回目のサンプリング過程に組み込み、各速度での最大値(式(55))を記録する。 Then, in the present embodiment, response prediction analysis at the time of running a train using the arbitrary train speed v s expressed by the equation (54) as a parameter is incorporated into the m-th sampling process, and the maximum value (Eq. 55) Record.

Figure 0006543863
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Figure 0006543863
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列車速度vは、例えば、10km/hから5km/h刻みで400km/hまでとする。 The train speed v s is, for example, 10 km / h to 400 km / h in 5 km / h steps.

本実施形態においては、このようにMCMC法の計算フローに応答予測過程を組み込むことにより、未知パラメータθ(m=m+1,m+2,・・・,m)の推計計算と同時に、同時事後確率密度関数π(θ|u(上に・・))に従う最大変位の標本umax(v,m=m+1,m+2,・・・,m)を得ることができる。 In the present embodiment, by incorporating this way the response prediction process to calculate flow MCMC method, the unknown parameters θ (m = m s + 1 , m s +2, ···, m e) and estimation calculations at the same time, To obtain a sample u max (v s , m = m s +1, m s +2,..., M e ) of maximum displacement according to the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 (····)) it can.

なお、詳細逆解析法及び応答予測はMATRAB上に実装した。一つの加速度波形(200Hz,20秒、32kByte)に対する計算時間は、CPU3.5GHz、RAM4.00GBのPCで逆解析(3000回サンプリング)と応答予測を含めて約330秒(5分半)程度である。既往の文献に示された動的FEMとデータ同化に基づく推計手法では同条件の加速度波形に対して約83080秒(1日)であり、これに対し1/250程度の計算時間となっている。   Detailed inverse analysis and response prediction were implemented on MATRAB. The calculation time for one acceleration waveform (200 Hz, 20 seconds, 32 kBytes) is about 330 seconds (five and a half minutes) including inverse analysis (3000 samplings) and response prediction with a PC of CPU 3.5 GHz and RAM 4.00 GB is there. According to the dynamic FEM and estimation method based on data assimilation shown in the previous literature, it takes about 83,080 seconds (one day) for the acceleration waveform under the same conditions, which is about 1/250 of the calculation time. .

(簡易逆解析法)
ここで、上記の詳細逆解析法(本発明に係る鉄道橋の構造性能調査方法)は理論解析モデルの未知パラメータとその不確実性を精緻に評価することを目的としているが、MCMC法は繰返計算が必要であり、ある程度の時間と計算負荷は避けられない。これに対し、厳しい時間的制約を有する現地測定・調査やスマートセンサ等への組み込みプログラム、これまで蓄積してきた大量測定データの一括処理など、精度を一定程度確保しつつ、より少ない計算負荷で逆解析できることが望ましい場合も多い。
(Simplified inverse analysis method)
Here, although the above-mentioned detailed inverse analysis method (the structural performance investigation method of a railway bridge according to the present invention) aims to finely evaluate unknown parameters of the theoretical analysis model and the uncertainty thereof, MCMC method is repeated A return calculation is required, and some time and computational load can not be avoided. On the other hand, reverse calculation with less calculation load while securing a certain degree of accuracy, such as on-site measurement and survey with severe time constraints, programs embedded in smart sensors etc., batch processing of mass measurement data accumulated so far It is often desirable to be able to analyze.

このため、本実施形態では、以下に、このような要望を満足する簡易逆解析法手法について説明する。   Therefore, in the present embodiment, a simplified inverse analysis method which satisfies such a demand will be described below.

図8及び図9は、本実施形態の簡易逆解析法手法のフローを示している。   8 and 9 show the flow of the simple inverse analysis method according to the present embodiment.

実測データから推計すべき橋梁の未知パラメータは、固有振動数f(=2πω)、モード減衰比ξ、単位長質量m(上に−)である。このうち、固有振動数fとモード減衰比ξの推計は列車通過後の残存波形を自由振動波形と見なすことで、すでに提案されてきた振動特性同定法により同定可能である。また、単位長質量m(上に−)は、前述の通り、他のパラメータが決まることで一意に算定可能である。   The unknown parameters of the bridge to be estimated from the measured data are the natural frequency f (= 2πω), the modal damping ratio 長, and the unit length mass m (-above). Among them, the estimation of the natural frequency f and the mode damping ratio 同 定 can be identified by the vibration characteristic identification method which has already been proposed, by regarding the residual waveform after passing the train as the free vibration waveform. Also, the unit length mass m (above-) can be uniquely calculated by determining other parameters as described above.

これにより、既存の振動特性同定手法を援用することによって理論解析に必要なパラメータを観測データに基づき得ることができ、得られたパラメータに基づく理論解析により、変位応答及び衝撃係数を算出できる。   Thereby, parameters necessary for theoretical analysis can be obtained based on observation data by using the existing vibration characteristic identification method, and displacement response and impact coefficient can be calculated by theoretical analysis based on the obtained parameters.

(振動特性の同定法)
ここで、列車通過時の残存波形(以下、列車通過後波形)に基づく固有振動数とモード減衰比の同定法として次の3手法の適用性を検討した結果について説明する。
1)FFT法およびハーフパワー(HP)法
2)自己相関(AR)モデル
3)Eigensystem Realization Algorithm(ERA)法
(Method of identifying vibration characteristics)
Here, the results of examining the applicability of the following three methods as a method of identifying the natural frequency and the mode damping ratio based on the residual waveform at the time of train passing (hereinafter, waveform after train passing) will be described.
1) FFT method and half power (HP) method 2) autocorrelation (AR) model 3) Eigensystem Realization Algorithm (ERA) method

1)FFT法およびハーフパワー(HP)法は、FFTスペクトルのピーク振動数に基づき固有振動数を、HP法に基づきモード減衰比を同定する方法である。
2)ARモデルは、推計したAR係数に基づき固有振動数とモード減衰比を同定する方法である。
3)ERA法は、線形時不変系における最小実現アルゴリズム基づく固有振動数とモード減衰比の同定法である。
いずれの同定方法もすでに多くの橋梁での適用実績が存在し、本実施形態では、精度検証結果に基づいて列車通過後波形から固有振動数とモード減衰比を精度良く評価できる同定方法を選定し、簡易逆解析法手法に用いる。
1) The FFT method and the half power (HP) method are methods for identifying the natural frequency based on the peak frequency of the FFT spectrum and the modal damping ratio based on the HP method.
2) The AR model is a method of identifying the natural frequency and the modal damping ratio based on the estimated AR coefficient.
3) The ERA method is an identification method of natural frequency and modal damping ratio based on the minimum realization algorithm in linear time invariant system.
There have already been application results for many bridges in any of the identification methods, and in this embodiment, based on the accuracy verification results, an identification method that can accurately evaluate the natural frequency and modal damping ratio from the waveform after train passage is selected , Used in the simple inverse analysis method.

(単位長質量の同定法)
前述の通り、単位長質量m(上に−)は1次モードのモード振幅を制御し、他パラメータを与件とすれば一意に決定できる。
(Method for identifying unit long mass)
As described above, the unit length mass m (above-) controls the mode amplitude of the primary mode, and can be uniquely determined if other parameters are given.

本実施形態の簡易逆解析法では、上記の同定方法に基づき同定された固有振動数f、モード減衰比ξ、及び初期単位長質量m(上に−)=1とした理論解析(式(32))を実施し、実測値の最大振幅との比を算出し、式(56)で単位長質量m(上に−)を同定する。 In the simplified inverse analysis method of the present embodiment, theoretical analysis is performed using the natural frequency f identified based on the above identification method, the modal damping ratio ξ, and the initial unit length mass m 0 (− above) = 1. 32)), calculate the ratio of the measured value to the maximum amplitude, and identify the unit length mass m (-on the top) with formula (56).

そして、得られたパラメータを理論解析に代入することで、列車走行時の変位応答及び衝撃係数を推計することが可能になる。
なお、衝撃係数の推計まで含めた簡易逆解析法時間は、上述の詳細逆解析法と同条件で約1.6秒であり、詳細逆解析法の1/200程度である。
Then, by substituting the obtained parameters into theoretical analysis, it becomes possible to estimate the displacement response and the impact coefficient during train traveling.
The simplified inverse analysis time including the estimation of the impact coefficient is about 1.6 seconds under the same conditions as the above-mentioned detailed inverse analysis, which is about 1/200 of the detailed inverse analysis.

Figure 0006543863
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(双子実験による精度検証)
次に、双子実験を行って、詳細逆解析法手法(本発明に係る鉄道橋の構造性能調査方法)と簡易逆解析法手法に対する精度の検証結果について説明する。
(Verification of accuracy by twin experiments)
Next, twin experiments will be performed to explain the verification results of the accuracy with respect to the detailed inverse analysis method (the structural performance survey method for a railway bridge according to the present invention) and the simple inverse analysis method.

はじめに、モデル自由度の過多や未知パラメータ間の相関性により、劣決定問題となる場合、逆解析結果は必ずしも正解値へ収束しない。   First, in the case of an underdetermined problem due to the excess degree of model freedom or the correlation between unknown parameters, the inverse analysis result does not necessarily converge to the correct value.

双子実験はこのような逆解析におけるパラメータ推計の妥当性を検証する基本的な方法であり、まず、事前に数値計算により時系列データを作成し、ノイズを加えて模擬観測データとする。次に時系列データ作成時とは異なるパラメータ(事前分布)を初期値に設定し、模擬観測データに基づく逆推計を行う。4推計結果が正解値に収束するか否かによりパラメータ推計の妥当性を検証する。   The twin experiment is a basic method of verifying the validity of parameter estimation in such inverse analysis. First, time series data is created in advance by numerical calculation, and noise is added to create simulated observation data. Next, a parameter (prior distribution) different from time series data creation is set as an initial value, and inverse estimation based on simulated observation data is performed. 4 Verify the validity of parameter estimation based on whether the estimation results converge to the correct value.

本実施形態では、図4に示した径間長10m、35m、45mのA、B、Cの橋梁を列車が速度100km/h、200km/h、300km/hで走行した際の加速度応答に基づく双子実験を実施した。   In this embodiment, based on the acceleration response when the train travels at speeds of 100 km / h, 200 km / h, and 300 km / h on the bridges of 10 m, 35 m, and 45 m with A, B, and C shown in FIG. A twin experiment was performed.

表2は、時系列データ作成時に設定したパラメータを示している。
また、図10は、理論解析モデルにより作成した時系列データとノイズを加えた模擬観測データの例とし、径間長10mのケースAの橋(A橋)を列車が速度100km/hで通過した場合を示している。
なお、既存の測定結果を参考に、加速度波形には最大変位の5%を標準偏差とする正規分布から発生させたノイズを付加した。
Table 2 shows parameters set at the time of time series data creation.
Moreover, FIG. 10 is an example of the simulation observation data which added the time series data and noise which were created by the theoretical analysis model, and the train passed the bridge (A bridge) of case A with a span of 10 m at speed 100km / h. The case is shown.
In addition, the noise which generate | occur | produced from the normal distribution which makes 5% of a largest displacement a standard deviation was added to the acceleration waveform with reference to the existing measurement result.

Figure 0006543863
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(パラメータの推計結果)
図11にMCMC法により得られた事後分布を示す。
このMCMC法では3000回サンプリングし、最初の1000回分を定常分布への収束過程として除去し、残りの2000回のサンプリング結果を事後分布からの標本とした。
そして、図11から、いずれのパラメータも速度に依らず、事後分布が正解値付近に更新されることが確認された。
(Result of parameter estimation)
FIG. 11 shows the posterior distribution obtained by the MCMC method.
In this MCMC method, 3000 samplings were performed, the first 1000 samplings were removed as a convergence process to a steady distribution, and the remaining 2000 sampling results were used as samples from the posterior distribution.
Then, it was confirmed from FIG. 11 that the posterior distribution is updated near the correct value regardless of the speed of any parameter.

図12に固有振動数、モード減衰比及び単位長質量の推計結果を示す。
詳細逆解析法に基づく固有振動数、モード減衰比及び単位長質量は、いずれも正解値に収束することが確認された。また、図12にともに示した既存同定手法と比較し、詳細逆解析法が非常に精度良くパラメータを推計できることが確認された。
FIG. 12 shows the estimation results of the natural frequency, the modal damping ratio and the unit length mass.
It was confirmed that the natural frequency, modal damping ratio and unit length mass based on the detailed inverse analysis all converge to the correct value. Moreover, it was confirmed that the detailed inverse analysis method can estimate the parameter with high accuracy compared with the existing identification method shown together in FIG.

これにより、本実施形態の詳細逆解析法(本発明に係る鉄道橋の構造性能調査方法)においては、劣決定問題を回避できるとともに、事前情報が正解値と多少異なっていても精度良くパラメータを推計できることが確認された。   Thereby, in the detailed inverse analysis method of the present embodiment (the structural performance survey method of a railway bridge according to the present invention), the problem of underdetermination can be avoided, and the parameters can be accurately determined even if the prior information is somewhat different from the correct value. It was confirmed that it could be estimated.

また、図12には簡易逆解析法に用いる同定手法選定のため、既存手法で同定した固有振動数、モード減衰比及び式(56)により算出した単位長質量を示している。   Further, FIG. 12 shows the natural frequency identified by the existing method, the modal damping ratio, and the unit length mass calculated by the equation (56) in order to select the identification method used for the simple inverse analysis method.

なお、FFTでは時系列後に0ベクトルを加え周波数分解能0.2Hzを確保した。また、AR係数の推定にはバーグ法を用い、AIC最小のモデル次数を採用した。ERA法は自由度を10とし、可観測性のMAC値0.99以上、且つモード減衰比[0.001−0.05]を満たすモードを、鉄道橋のモードとして同定した。   In addition, in the FFT, 0 vector is added after time series to secure a frequency resolution of 0.2 Hz. In addition, the Berg's method was used to estimate the AR coefficient, and the model order of the AIC minimum was adopted. In the ERA method, a degree of freedom was 10, and a mode satisfying an observability MAC value of 0.99 or more and a mode attenuation ratio [0.001 to 0.05] was identified as a mode of a railway bridge.

そして、図12から、ERA法に基づく固有振動数、ARモデルに基づくモード減衰比及び単位長質量においては、列車速度によって比較的大きな誤差が生じることが確認された。簡易逆解析法手法に用いる同定手法は、精度に大きな違いがなければ、簡易且つ基本的な方法の方が実務的には都合が良い。   And from FIG. 12, it was confirmed that a comparatively big error arises with train speed in the natural frequency based on ERA method, the mode damping ratio based on AR model, and unit length mass. As for the identification method used for the simple inverse analysis method, the simple and basic method is practically convenient if there is no significant difference in accuracy.

一方、FFT法及びHP法に基づく結果は、固有振動数に対して最大2%、モード減衰比に対して最大約45%、単位長質量に対して最大25%の誤差を有するが、検討手法の中では最も要件を満たす手法であった。   On the other hand, the results based on the FFT method and the HP method have errors of up to 2% for natural frequency, up to about 45% for modal damping ratio, and up to 25% for unit length mass. Among the methods, it was the most satisfying method.

これにより、本実施形態において、簡易逆解析法では固有振動数の同定にFFT法を、モード減衰比の同定にHP法を採用することとした。   Thus, in the present embodiment, in the simple inverse analysis method, the FFT method is used to identify the natural frequency, and the HP method is used to identify the modal damping ratio.

(パラメータ推計値の信頼性)
次に、パラメータ推計値の信頼性について検討を行った。
(Reliability of parameter estimates)
Next, we examined the reliability of the parameter estimates.

図13は、詳細逆解析法によるパラメータ推計値と90%信頼区間を示している。なお、図13では各パラメータの縦軸が異なっている。また、縦軸は正解値を1として示している。さらに、図13には推計値の90%信頼区間も示している。   FIG. 13 shows parameter estimates by the detailed inverse analysis method and 90% confidence intervals. In FIG. 13, the vertical axis of each parameter is different. Also, the vertical axis shows the correct value as 1. Furthermore, FIG. 13 also shows the 90% confidence interval of the estimated value.

図13に示すように、信頼区間は固有振動数が最も小さく、モード減衰比が最も大きいことが確認された。ただし、90%信頼区間の大きさは最も大きいモード減衰比でも+5%から−5%程度であった。なお、共振発生に伴う固有振動の増加により径間長45mのケースC橋(C橋)における列車速度200km/hで信頼性が高くなった。   As shown in FIG. 13, it was confirmed that the confidence interval has the smallest natural frequency and the largest modal damping ratio. However, the size of the 90% confidence interval was about + 5% to -5% even at the largest mode attenuation ratio. In addition, the reliability increased at a train speed of 200 km / h in the case C bridge (C bridge) with a span length of 45 m due to the increase of natural vibration accompanying the occurrence of resonance.

このことから、動的応答の大きさが推計精度に影響することが推察された。   From this, it was inferred that the magnitude of the dynamic response affects the estimation accuracy.

(変位応答の推定結果)
次に、図14は、簡易及び詳細逆解析法に基づいて推計した変位応答を示している。
また、図14は、簡易逆解析法はFFT法及びHP法により実施し、最も誤差の大きい径間長45mのC橋(100km/h、300km/h)の結果を例として示している。
(Estimated result of displacement response)
Next, FIG. 14 shows displacement responses estimated based on the simple and detailed inverse analysis method.
Further, FIG. 14 shows the result of the C bridge (100 km / h, 300 km / h) with a span length of 45 m with the largest error, which is implemented by the FFT method and the HP method.

図14に示す通り、詳細逆解析法により加速度から推計した変位応答は、正解値と精度良く一致することが確認された。また、簡易逆解析法で推計した変位は、詳細逆解析法における90%信頼区間の境界線に近い値となっており、詳細逆解析法と比較すると変位推計精度が若干低下することが確認された。ただし、推計誤差は大きくとも最大変位の10%程度であった。   As shown in FIG. 14, it was confirmed that the displacement response estimated from the acceleration by the detailed inverse analysis method matches the correct value with high accuracy. Moreover, the displacement estimated by the simple inverse analysis method has a value close to the boundary of the 90% confidence interval in the detailed inverse analysis method, and it is confirmed that the displacement estimation accuracy is slightly reduced compared to the detailed inverse analysis method The However, the estimation error was at most about 10% of the maximum displacement.

(最大変位の推定結果)
次に、図15は、詳細逆解析法、簡易逆解析法に基づいて計算した推計速度以外の最大変位の推計値を示している。
(Estimated result of maximum displacement)
Next, FIG. 15 shows estimated values of the maximum displacement other than the estimated velocity calculated based on the detailed inverse analysis method and the simple inverse analysis method.

ここで、実用的には衝撃係数が用いられるが、衝撃係数は静的変位と動的応答倍率のそれぞれに対して誤差が混入するため、より詳しく精度を把握する目的で、以降の分析では衝撃係数の代わりに最大変位を用いる。   Here, although an impact coefficient is practically used, an error is mixed in for each of the static displacement and the dynamic response magnification, and the impact coefficient is an impact in the subsequent analysis for the purpose of grasping the accuracy in more detail. Use the maximum displacement instead of the factor.

図15に示す通り、実線の詳細逆解析法の結果は推計速度以外の列車速度でも精度よく最大変位を評価できる。また、詳細逆解析法ではC橋(45m)における列車速度100km/hの加速度に基づく場合に、最大で約3%の誤差であった。   As shown in FIG. 15, as a result of the detailed inverse analysis of the solid line, the maximum displacement can be evaluated accurately even at train speeds other than the estimated speed. Moreover, in the detailed inverse analysis method, when based on the acceleration of the train speed 100 km / h in the C bridge (45 m), the error was about 3% at the maximum.

一方で、点線で示す簡易逆解析法では、径間長が長い橋梁ほど推計誤差が大きい傾向が確認された。径間長が長い場合、固有振動数が低くなるため、相対的に周波数刻みによる誤差が大きくなることに起因していると考えらえる。
また、C橋における列車速度100km/hの加速度に基づく場合、正解値に対する誤差は平均で10%、共振時に最大で18%であった。
On the other hand, in the simplified inverse analysis method indicated by the dotted line, it was confirmed that the estimation error tends to be larger as the bridge is longer. When the span length is long, the natural frequency is low, so it can be considered that the error due to the frequency step is relatively large.
Moreover, when based on the acceleration of the train speed 100 km / h in the C bridge, the error with respect to the correct value was 10% on average and 18% at maximum at resonance.

これにより、簡易逆解析法では固有振動数とモード減衰比の同定精度が変位推計に大きく影響を及ぼすため、特に固有振動数が低い橋梁を対象とする場合、常時微動や複数回計測が可能ならばそれらの結果を合わせて平均化し、推計精度の向上を図ることが望ましいと言える。   As a result, in the simple inverse analysis method, the identification accuracy of the eigenfrequency and modal damping ratio greatly affects the displacement estimation. Therefore, particularly when a bridge with a low eigenfrequency is targeted, it is possible to measure the fine movement or multiple times. Therefore, it is desirable to average those results and improve the estimation accuracy.

次に、図16は、C橋の詳細及び簡易逆解析法に基づく最大値推計結果を示している。
簡易逆解析法では上記の誤差を有するものの、共振による応答増幅の特徴は整合的に評価できていることが確認された。
Next, FIG. 16 shows the details of C bridge and the maximum value estimation result based on the simplified inverse analysis method.
Although the simple inverse analysis has the above-mentioned error, it has been confirmed that the characteristic of response amplification by resonance can be consistently evaluated.

(数値解析による影響因子分析)
次に、数値解析による影響因子の分析結果について説明する。
(Influencing factor analysis by numerical analysis)
Next, analysis results of influence factors by numerical analysis will be described.

本実施形態の逆解析法に対する列車速度等の影響をより詳細に分析する。表3に解析ケース一覧を示す。   The influence of the train speed etc. on the inverse analysis method of this embodiment is analyzed in more detail. Table 3 shows a list of analysis cases.

Figure 0006543863
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影響因子として列車速度、ノイズ、車両との相互作用、軌道変位を取り上げ、各パラメータが逆解析精度に及ぼす影響を分析することとした。   Taking train speed, noise, interaction with vehicles, and track displacement as influence factors, we decided to analyze the influence of each parameter on the inverse analysis accuracy.

推計精度の最も高い径間長10mと最も低い径間長45mの橋梁を対象とし、最大振幅の1%のノイズを付加した列車速度100〜400km/h(10km/h刻み)の理論解析結果に基づき詳細逆解析法を実施した。   The theoretical analysis result of train speed 100 to 400 km / h (in 10 km / h increments) with noise of 1% of maximum amplitude for the bridge with 10 m span and 45 m span with the highest estimation accuracy The detailed inverse analysis was performed based on this.

ケースIは列車速度の影響及び他ケースと比較するための基本ケースである。   Case I is a basic case to compare the effects of train speed and other cases.

ケースIIは最大加速度の5%の標準偏差を有するノイズを付加したものを観測データとして与えたケースであり、ケースIとの比較によりノイズが推計精度に及ぼす影響を明らかにする。   Case II is a case in which noise with a standard deviation of 5% of the maximum acceleration is added as observation data, and the effect of noise on estimation accuracy is clarified by comparison with case I.

ケースIIIは車両と橋梁の動的相互作用が逆解析精度に及ぼす影響を検討するため、径間長10m及び45mの橋梁についてDIASTARSによる相互作用解析に基づく詳細逆解析法を実施したケースである。   Case III is a case where the detailed inverse analysis method based on the analysis of interaction with DIASTARS was carried out for bridges with a span of 10 m and 45 m in order to examine the influence of the dynamic interaction between the vehicle and the bridge on the inverse analysis accuracy.

ケースIVは動的応答への主要な影響因子のひとつである軌道変位の影響を検証するため、軌道変位を加えた相互作用解析に基づく逆解析を実施したケースである。   Case IV is an inverse analysis based on the interaction analysis with the orbital displacement to verify the influence of the orbital displacement which is one of the main influencing factors to the dynamic response.

図17に導入した軌道変位を示す。軌道変位は「曽我部正道,松本信之,藤野陽三,涌井一,金森真,宮本雅章:共振領域におけるコンクリート鉄道橋の動的設計法に関する研究. 土木学会論文集,Vol.724,pp.83-102,2003.」と同様のものを用いた。構造物・車両モデルは図3に示した通りである。また、MCMC法の繰返回数は3000回、最初の1000回を収束過程として除去し、残りの2000回を事後分布からの標本とした。さらに、事前分布を一様分布(事前情報なし)とすることで、事前情報による影響は排除した。   The track | orbit displacement introduced in FIG. 17 is shown. Trajectory displacement is described in "Sogabe Masamichi, Matsumoto Nobuyuki, Fujino Yozo, Sasai Hajime, Kanamori Makoto, Miyamoto Masaaki: Dynamic Design of Concrete Railway Bridge in Resonant Region. Journal of the Japan Society of Civil Engineers, Vol. 724, pp. 83-102 , 2003. "was used. The structure / vehicle model is as shown in FIG. In addition, the number of repetitions of the MCMC method was 3000, and the first 1000 were removed as a convergence process, and the remaining 2000 were used as samples from the posterior distribution. Furthermore, by making the prior distribution uniform (without prior information), the influence of prior information was eliminated.

(パラメータ推計に及ぼす影響)
図18、図19は、径間長10m、45mの橋梁における列車速度100〜400km/hでの各パラメータの詳細逆解析法結果を示している。
図20、図21は、推計した90%信頼区間の例として固有振動数の90%信頼区間を示している。
(Influence on parameter estimation)
FIG. 18 and FIG. 19 show the results of detailed reverse analysis of each parameter at a train speed of 100 to 400 km / h for a bridge with a span of 10 m and 45 m.
FIG. 20 and FIG. 21 show 90% confidence intervals of the natural frequency as an example of the estimated 90% confidence intervals.

なお、いずれも正解値を1として無次元化した値で示している。また、動的応答成分との関連性分析のため衝撃係数を合わせて示している。さらに、簡易逆解析法では手法自体のばらつきが大きく、各ケースによる明確な変化は見られなかったため、詳細逆解析法の結果のみを示している。簡易逆解析法では、いずれの径間長、ケースも正解値に対する最大誤差は固有振動数で±7%程度、モード減衰比で−80%〜+100%程度、単位長質量で±30%程度であった。   In each case, the correct value is 1 and represented by a non-dimensionalized value. Also, the impact coefficient is shown together for analysis of the relationship with the dynamic response component. Furthermore, in the simple inverse analysis method, the variation of the method itself is large, and no clear change was observed in each case, so only the result of the detailed inverse analysis method is shown. In the simple inverse analysis method, the maximum error with respect to the correct value for any span length and case is about ± 7% for natural frequency, about −80% to + 100% for mode damping ratio, and about ± 30% for unit length mass there were.

(基本ケース)
図18、図19から、荷重列解析結果を観測値としたときの推計結果はいずれの径間長、パラメータ、列車速度でも正解値と精度良く一致し、本実施形態の手法は劣決定問題を回避できることが確認された。
(Basic case)
From FIG. 18 and FIG. 19, the estimation result when the load string analysis result is an observed value accurately matches the correct value with any span length, parameter, and train speed, and the method of this embodiment is an underdetermined problem. It was confirmed that it could be avoided.

図20、図21から、固有振動数の90%信頼区間は、特に径間長10mの橋梁において衝撃係数のピーク付近で特に小さい(精度が高い)傾向を示すことが確認された。これは共振により固有振動成分が増大するためであると考えられる。逆に、橋梁の固有振動数成分が励起されづらい衝撃係数極小の速度付近で90%信頼区間が大きい値を示す傾向にあることが確認された。   From FIGS. 20 and 21, it has been confirmed that the 90% confidence section of the natural frequency shows a particularly small (high accuracy) tendency particularly near the peak of the impact coefficient in a bridge with a span of 10 m. It is considered that this is because the natural vibration component is increased by the resonance. On the contrary, it was confirmed that the 90% confidence interval tends to show a large value near the velocity of the shock coefficient minimum where the natural frequency component of the bridge is hard to be excited.

なお、推計値の信頼性は、動的応答成分の大きさを表す衝撃係数に依存して変動するものの、荷重列解析で推計された固有振動数の90%信頼区間が径間長10mの橋梁で最大0.1%程度、径間長45mの橋梁で最大0.05%程度であり、いずれも推計値の信頼性として十分に高い値と言える。   Although the reliability of the estimated value fluctuates depending on the impact coefficient representing the magnitude of the dynamic response component, a bridge whose 90% confidence interval of the natural frequency estimated by load string analysis is 10m in span The maximum is about 0.1%, and the maximum length is about 0.05% for a 45m long bridge. Both can be said to be sufficiently high as the reliability of the estimated value.

(ノイズの影響 )
次に、ノイズの影響について説明する。
(Effect of noise)
Next, the influence of noise will be described.

図18、図19に示すように、5%のノイズを加えた時系列の推計結果では、モード減衰比で最大5%程度、単位長質量で最大で1%程度の誤差が認められるが、概ね精度良く推定できている。このことから、ノイズが推計精度に及ぼす影響は限定的であって、特に固有振動数の推計にはほとんど影響を及ぼさないことが確認された。   As shown in FIGS. 18 and 19, in the time series estimation result with 5% noise added, errors of up to about 5% in mode attenuation ratio and up to about 1% in unit length mass are recognized. It can be estimated accurately. From this, it was confirmed that the influence of the noise on the estimation accuracy is limited, and in particular, it hardly affects the estimation of the natural frequency.

また、図20、図21に示すように、固有振動数の90%信頼区間は、荷重列解析の結果と同様の傾向を示すことが確認された。ただし、その値はノイズの付加により増大しており、径間長10mの橋梁で最大0.4%程度、径間長45mの橋梁で最大0.1%程度となっている。これらの結果から、観測データに含まれるノイズは推計値の信頼性を低下される傾向にあることが確認された。   Moreover, as shown in FIG. 20 and FIG. 21, it was confirmed that the 90% confidence section of the natural frequency shows the same tendency as the result of the load sequence analysis. However, the value is increased by the addition of noise, and the maximum value is about 0.4% for a 10m long bridge and about 0.1% for a 45m long bridge. From these results, it was confirmed that the noise contained in the observation data tends to reduce the reliability of the estimated value.

(車両との相互作用の影響)
次に、車両との相互作用の影響について説明する。
(Influence of interaction with vehicle)
Next, the influence of the interaction with the vehicle will be described.

図18、図19に示すように、DIASTARS(車両との相互作用解析)による解析結果を観測データとした与えた場合の推計結果では、いずれの推計パラメータでも正解値である1からのずれが確認された。   As shown in FIG. 18 and FIG. 19, in the estimation results when analysis results by DIASTARS (interaction analysis with vehicle) are given as observation data, the deviation from 1 which is the correct value is confirmed for any estimation parameter. It was done.

また、固有振動数に関しては、径間長10mの橋梁で正解値から最大5%程度、45mの橋梁で最大3%程度、低く推計される傾向が確認された。これは通過する列車質量により見かけ上固有振動数が低下することに起因すると考えられる。すなわち、車両振動系の影響による変動する軸重を時不変な移動荷重でモデル化したことによる誤差であると推測される。   In addition, regarding the natural frequency, it was confirmed that the 10m span was estimated to be lower by about 5% from the correct value, and the 45m bridge was reduced by about 3% at maximum. This is considered to be due to the apparent natural frequency decreasing due to the passing train mass. That is, it is estimated that it is an error due to modeling of the variable axial load caused by the influence of the vehicle vibration system with a time-invariant moving load.

また、モード減衰比に関しても正解値から最大で50%、最小で60%程度ばらつく傾向が認められた。この誤差も車両の減衰機構が橋梁1次モードと車両振動モードの連成を通じて橋梁に及ぼす付加減衰である考えられる。一方で、減衰が正解値よりも低い場合も見られる。いずれも衝撃係数が極大となる共振速度から高速及び低速側に若干ずれた速度で発生しており、うなり現象の影響であると考えられる。   In addition, with regard to the modal damping ratio, it was also found that the maximum deviation from the correct value by 50% and the minimum deviation by about 60%. This error is also considered to be the additional damping that the damping mechanism of the vehicle exerts on the bridge through the coupling of the bridge primary mode and the vehicle vibration mode. On the other hand, it is also seen that the attenuation is lower than the correct value. Both occur at a speed slightly shifted to the high speed side and the low speed side from the resonance speed at which the impact coefficient is maximized, which is considered to be the effect of the beating phenomenon.

理論モデルでは相互作用解析における列車走行時の見かけ上の固有振動数の低下を評価できないため、共振速度前後で生じる列車通過時のうなり現象にも相違が生じる。この相違を埋めるために見かけ上モード減衰比が小さくなったと推測される。   Since the theoretical model can not evaluate the decrease in apparent natural frequency during train travel in interaction analysis, a difference also occurs in the beat phenomenon during train passing that occurs around the resonance speed. It is inferred that the mode attenuation ratio has apparently decreased to compensate for this difference.

単位長質量はいずれの橋梁でも正解値よりも高く固有振動数の推計値と逆の傾向を示した。これは固有振動数と単位長質量から決まる列車走行時の静的変位(加速度)を時系列波形に合わせるために、固有振動数が列車質量により見かけ上低くなった分、付随的に単位長質量が増加したものと考えられる。   The unit length mass tended to be higher than the correct value for any bridge and contrary to the estimated natural frequency. This is because the natural frequency is apparently lowered by the train mass in order to match the static displacement (acceleration) at the time of train traveling determined by the natural frequency and the unit length mass to the time series waveform, the unit length mass is incidentally Is considered to have increased.

図20、図21に示すように、固有振動数の90%信頼区間は、荷重列解析の結果に比べ特に径間長10mの橋梁で一桁以上大きくなっている(なお、図19のみ縦軸のスケールが異なる)。いずれの橋梁でも衝撃係数が極小となる反共振速度で信頼区間が大きくなっていることが確認された。   As shown in FIG. 20 and FIG. 21, the 90% confidence section of the natural frequency is larger by one digit or more especially for a bridge with a span of 10 m compared to the result of load string analysis (only in FIG. Scale is different). It has been confirmed that the confidence interval is increased at the antiresonance speed at which the impact coefficient is minimized at any of the bridges.

(軌道変位の影響)
次に、軌道変位の影響について説明する。
(Influence of orbital displacement)
Next, the influence of track displacement will be described.

図18、図19に示すように、軌道変位を考慮したDIASTARS(車両との相互作用解析)を観測データとして与えた場合の推計値は、いずれの橋梁でも相互作用解析とほぼ同じであった。このことから、軌道変位が推計精度に及ぼす影響は車両との相互作用の影響と比較して小さいことが確認された。   As shown in FIG. 18 and FIG. 19, the estimated value in the case of giving DIASTARS (interaction analysis with a vehicle) in consideration of the track displacement as observation data was almost the same as the interaction analysis in any of the bridges. From this, it was confirmed that the influence of the track displacement on the estimation accuracy is small compared to the influence of the interaction with the vehicle.

図20、図21に示すように、固有振動数の90%信頼区間は、特に衝撃係数が極小となる速度帯で軌道変位を考慮した場合の信頼区間が大きくなる傾向が認められた。   As shown in FIGS. 20 and 21, the 90% confidence interval of the natural frequency has a tendency to increase in particular in the velocity zone where the impact coefficient is minimized, when the trajectory displacement is considered.

以上のように、本実施形態の逆解析手法の推計精度に各種因子が及ぼす影響としては車両との相互作用が最も大きく、その値は固有振動数に対して±5%程度、モード減衰比に対して最大−60%〜+50%、単位長質量に対して+10%程度であることが確認された。   As described above, as the influence of various factors on the estimation accuracy of the inverse analysis method of the present embodiment, the interaction with the vehicle is the largest, and the value is about ± 5% with respect to the natural frequency and the mode damping ratio On the other hand, it is confirmed that the maximum is -60% to + 50%, and it is about + 10% with respect to the unit length mass.

特に固有振動数は径間長が短い場合の方が影響が大きい傾向にあることが確認された。また、ノイズ及び軌道変位は推計値の信頼区間に影響を及ぼすが車両との相互作用に比べるとその影響は小さいことが明らかとなった。   In particular, it was confirmed that the natural frequency tends to be more influential when the span length is short. In addition, it has become clear that the noise and track deviation affect the confidence interval of the estimated value but the influence is small compared to the interaction with the vehicle.

(最大変位の推計に及ぼす影響)
次に、最大変位の推計に及ぼす影響について説明する。
(Influence on estimation of maximum displacement)
Next, the influence on the estimation of the maximum displacement is explained.

図22及び図23は、各ケースに対する最大変位の推計結果を示している。
パラメータ推計では車両との相互作用の影響が見られたが、図22及び図23に示すように最大変位は精度良く推計されており、車両との相互作用が最大変位推計に及ぼす影響は小さいことが確認された。
22 and 23 show the estimation results of the maximum displacement for each case.
In parameter estimation, the influence of interaction with the vehicle was seen, but as shown in Fig. 22 and Fig. 23, the maximum displacement was accurately estimated, and the influence of the interaction with the vehicle on the maximum displacement estimation was small Was confirmed.

このことから、固有振動数やモード減衰比に見られた正解値との相違は、走行車両に起因する付加質量及び付加減衰の影響を簡易モデルで等価的に評価した結果であると考えられる。   From this, it is considered that the difference from the correct value found in the natural frequency and the mode damping ratio is the result of equivalently evaluating the effects of the additional mass and the additional attenuation caused by the traveling vehicle using a simple model.

以上により、本実施形態の逆解析手法により最大変位を精度良く推計でき、ノイズや車両との相互作用、軌道変位が最大変位の推計値に及ぼす影響は小さいことが明らかとなった。   As described above, it has become clear that the maximum displacement can be accurately estimated by the inverse analysis method of the present embodiment, and the influence of noise, interaction with a vehicle, and track displacement on the estimated value of the maximum displacement is small.

(実測応答による本実施形態の逆解析手法/鉄道橋の構造性能調査方法の精度検証)
次に、実測応答を用いて本実施形態の手法の精度を検証した結果について説明する。
(Inverse analysis method of this embodiment based on actual measurement response / accuracy verification of structural performance investigation method of railway bridge)
Next, the result of verifying the accuracy of the method of this embodiment using the actual measurement response will be described.

はじめに、表4及び図24に適用対象の諸元および外観を示す。
対象橋梁は径間長25mの開床式RCT桁橋及び径間長35mの開床式PC箱桁橋である。また、過去に当該橋梁の径間中央で測定された列車走行時の加速度応答を観測データとして使用した。また、同様の箇所で測定された変位を検証に用いた。加速度及び変位はそれぞれ圧電型加速度計及びリング式変位計により測定したものである。いずれの橋梁もセンサ設置側の桁を通過した特急列車(車両長21.3m、6両編成)2本を対象とし、通過時の加速度に対してそれぞれ本実施形態の手法を適用した。
First, specifications and appearances of application targets are shown in Table 4 and FIG.
The target bridges are an open floor RCT girder bridge with a span of 25 m and an open floor PC box girder with a span of 35 m. In addition, the acceleration response during train travel measured in the center of the span of the bridge in the past was used as observation data. Moreover, the displacement measured at the same place was used for verification. The acceleration and displacement are measured by a piezoelectric accelerometer and a ring displacement meter, respectively. The method is applied to the acceleration at the time of passing each of two bridges on a limited express train (vehicle length 21.3 m, 6-car train formation) passing through the girder on the sensor installation side.

Figure 0006543863
Figure 0006543863

測定加速度を逆解析に用いるために、事前処理を行った。
まず、理論解析モデルでは1次モードのみしか考慮していないため、高周波成分をローパスフィルタ処理により除去した。本実施形態では20Hzのローパスフィルタ処理を行った。次に、列車速度を同定した。また、列車の各軸重は定員乗車とした。最後に詳細逆解析法における理論解析データと観測データの相互相関を用いることで時刻同期処理を行った。
Pre-processing was performed to use the measured acceleration for the inverse analysis.
First, since only the first order mode is considered in the theoretical analysis model, high frequency components are removed by low pass filter processing. In the present embodiment, low-pass filter processing of 20 Hz is performed. Next, the train speed was identified. In addition, each axle weight of the train was a capacity ride. Finally, time synchronization was performed using cross correlation between theoretical analysis data and observation data in the detailed inverse analysis method.

図25には測定加速度波形の例として径間長35mの橋梁を列車が136.5km/hで通過した際のものを示している。フィルタ処理後のフィルタ波形では、その振幅が列車通過に伴い増加することが確認された。   FIG. 25 shows an example of a measured acceleration waveform when the train passes a bridge with a span of 35 m at 136.5 km / h. In the filtered waveform after filtering, it was confirmed that the amplitude increased as the train passed.

(パラメータの推計結果)
次に、パラメータの推計結果について説明する。
(Result of parameter estimation)
Next, the estimation results of the parameters will be described.

図26はMCMC法での推計前後の理論解析による加速度を示している。また、図27、図28は簡易及び詳細逆解析法によるパラメータ推計結果を示している。
なお、図27、図28には2ケースの簡易逆解析法結果の平均値を合わせて示している。また、詳細逆解析法はMCMC法の繰返回数を3000回、最初の1000回を除去し、残り2000回を事後分布からの標本とした。初期値は表4に示す設計値、モード減衰比は2%とした。
FIG. 26 shows acceleration by theoretical analysis before and after estimation by MCMC method. Further, FIG. 27 and FIG. 28 show parameter estimation results by the simple and detailed inverse analysis method.
27 and 28 also show the average values of the two cases of the simplified inverse analysis method results. In the detailed inverse analysis method, the MCMC method was repeated 3000 times, the first 1000 times were removed, and the remaining 2000 times were used as samples from the posterior distribution. The initial value is the design value shown in Table 4, and the modal damping ratio is 2%.

図26から、いずれの橋梁でも詳細逆解析法により実測値に合わせてパラメータが修正され、測定加速度の再現度が大幅に向上していることが確認された。   It was confirmed from FIG. 26 that the parameters were corrected in accordance with the actual measurement value by the detailed inverse analysis method in any of the bridges, and the reproducibility of the measured acceleration was significantly improved.

また、図27、図28から、詳細逆解析法に基づく固有振動数及び単位長質量に比べ、簡易逆解析法による固有振動数と単位長質量はばらつきが大きい傾向にあることが確認された。さらに、簡易逆解析法で推計したモード減衰比は詳細逆解析法と比較して30〜50%低い値になることが確認された。これは、簡易逆解析法では列車との相互作用が介在しない列車通過後の波形を対象としているが、詳細逆解析法では列車通過時の波形を対象としており、車両との相互作用により生じた付加減衰を等価的に橋梁モード減衰比として評価したためと考えられる。   Moreover, it was confirmed from FIGS. 27 and 28 that the natural frequency and unit length mass according to the simplified inverse analysis method tend to have a larger variation than the natural frequency and unit length mass based on the detailed inverse analysis method. Furthermore, it was confirmed that the modal damping ratio estimated by the simplified inverse analysis method is 30 to 50% lower than that of the detailed inverse analysis method. The simple inverse analysis method is for the waveform after passing the train without interaction with the train, but the detailed inverse analysis method is for the waveform at the time of passing the train and is generated by the interaction with the vehicle It is considered that the additional damping is equivalently evaluated as the bridge mode damping ratio.

また、図27、図28にはエラーバーにより推計値の90%信頼区間を示している。いずれもその範囲は小さく、測定加速度を用いた場合でも劣決定問題を回避できていることが確認された。   Further, FIGS. 27 and 28 show 90% confidence intervals of the estimated values by error bars. In any case, the range was small, and it was confirmed that the underdecision problem could be avoided even when the measured acceleration was used.

(変位応答の推計結果)
次に、変位応答の推計結果について説明する。
(Estimated result of displacement response)
Next, estimation results of displacement response will be described.

図29、図30に詳細逆解析法及び簡易逆解析法により推計した変位応答を示す。これらの図には測定された変位(実測値)を併せて示している。また、拡大図は最大変位付近の応答を示している。なお、測定変位の値は、ねじり成分を考慮していない理論解析モデルに合わせ、補正係数により補正したものである。補正係数は測定側と非測定側の桁を列車がほぼ同一速度で通過した際の最大変位から算出し、径間長25mで0.59、径間長35mで0.68であった。   The displacement response estimated by the detailed inverse analysis method and the simple inverse analysis method is shown in FIG. 29 and FIG. These figures also show the measured displacements (measured values). Also, the enlarged view shows the response near the maximum displacement. In addition, the value of measurement displacement is correct | amended by the correction coefficient according to the theoretical analysis model which does not consider the torsion component. The correction factor was calculated from the maximum displacement when the train passed the measuring side and the non-measuring side at almost the same speed, and was 0.59 for a span of 25 m and 0.68 for a span of 35 m.

図29、図30に示す通り、詳細逆解析法により推計した変位は測定した変位と比較して、径間長35mの橋梁で上側振幅を若干大きく評価する傾向にあるが、列車通過時の平均的なたわみ量及び最小値はいずれの場合でも測定変位と良好に一致していることが確認された。また、簡易逆解析法に基づく変位は、径間長25mで列車速度138.8km/hのケースに測定変位と良く一致しているが、他の場合では明らかな誤差があることが確認された。一方で、各橋梁で簡易逆解析法により推計したパラメータの平均値を用いた場合、正解値である測定変位により近づき、精度が向上することが確認された。   As shown in Fig. 29 and Fig. 30, the displacement estimated by the detailed inverse analysis tends to evaluate the upper amplitude slightly larger for a bridge with a span of 35 m compared to the measured displacement, but the average at the time of train passing In each case, it was confirmed that the typical deflection and the minimum value were in good agreement with the measured displacement. In addition, the displacement based on the simple inverse analysis method agrees well with the measured displacement in the case of a train speed of 138.8 km / h with a span length of 25 m, but it was confirmed that there is a clear error in other cases. . On the other hand, when the average value of the parameter estimated by the simple inverse analysis method was used in each bridge, it was confirmed that the accuracy was improved by approaching the measured displacement which is the correct value.

(最大変位の推計結果)
次に、最大変位の推計結果について説明する。
(Estimated result of maximum displacement)
Next, the estimation results of the maximum displacement will be described.

表5は、変位応答の推計誤差を最大変位で整理した値を示している。
表5に示す通り、詳細逆解析法は最大変位を正解値に対して誤差−3%から−6%の範囲で推計できること確認された。一方、簡易逆解析法は正解値に対して−9%から+23%の比較的大きな誤差を有することが確認された。ただし、簡易逆解析法でも2ケースのパラメータ推計値の平均を用いることにより、正解値に対する誤差を−8%から+5%に抑制できることが確認された。
Table 5 shows values obtained by arranging the estimation error of the displacement response by the maximum displacement.
As shown in Table 5, it was confirmed that the detailed inverse analysis can estimate the maximum displacement within the range of -3% to -6% of the correct value. On the other hand, it was confirmed that the simple inverse analysis has a relatively large error of -9% to + 23% with respect to the correct value. However, it was also confirmed that the error with respect to the correct value can be suppressed from -8% to + 5% by using the average of the parameter estimation values of two cases even in the simplified inverse analysis method.

Figure 0006543863
Figure 0006543863

図31に詳細逆解析法、簡易逆解析法で計算した列車速度と最大変位の関係を示す。いずれの対象橋梁も簡易逆解析法、詳細逆解析法でほぼ同様の速度にピークが確認された。また、いずれの橋梁でも簡易逆解析法によるパラメータ推計値の平均を用いることで、測定速度以外でも詳細逆解析法の推計値に近づくことが確認された。   FIG. 31 shows the relationship between the train speed and the maximum displacement calculated by the detailed inverse analysis method and the simple inverse analysis method. Peaks were observed at almost the same speed for all target bridges by the simple inverse analysis method and the detailed inverse analysis method. In addition, it was confirmed that the average value of the parameter estimation value by the simple inverse analysis method is used for any of the bridges to approach the estimation value of the detailed inverse analysis method other than the measurement speed.

ここで、詳細逆解析法では不確実性を定量化しているため、90%信頼区間の上限を安全側の評価として用いることもできる。例えば径間長35mの橋梁を対象に300km/hまでの速度向上を考えた場合、最大変位は145km/h走行時に期待値で約1.3mm、安全側である90%信頼区間上限で約1.4mmと予測できる。   Here, since the uncertainty is quantified in the detailed inverse analysis method, the upper limit of the 90% confidence interval can also be used as an evaluation on the safety side. For example, in the case of speed improvement up to 300 km / h for a bridge with a span of 35 m, the maximum displacement is about 1.3 mm at the expected value at 145 km / h traveling and about 1 at the upper limit of 90% It can be predicted to be .4 mm.

(推定変位の評価)
次に、推定変位の評価について説明する。
(Evaluation of estimated displacement)
Next, evaluation of estimated displacement will be described.

逆解析で推計した理論モデルにより、現在の状態を反映した常時の走行安全性、乗り心地から定まるたわみに対する照査を行った。既設構造物の維持管理に関し、鉄道構造物等維持管理標準・同解説(以下、維持管理標準)では、式(57)による性能照査を規定している。   Based on the theoretical model estimated by the inverse analysis, we checked the deflection that is determined from the driving safety and riding comfort that always reflect the current situation. Regarding maintenance and management of existing structures, railway structures maintenance management standards and explanations (hereinafter referred to as maintenance management standards) stipulate the performance check by equation (57).

Figure 0006543863
Figure 0006543863

ここで、Kは維持管理指標Jのための係数、γは構造物係数、IRm及びILmはそれぞれ維持管理用応答値と維持管理用限界値である。 Here, K m is a coefficient for maintenance management index J, γ i is a structure coefficient, I Rm and I Lm are a maintenance management response value and a maintenance management limit value, respectively.

走行安全性及び乗り心地の照査に関し、鉄道構造物等設計標準・同解説(変位制限)では、K=1、γ=1とある。調査時点での応答値及び限界値算出は、より実状に近い値の適用が求められ、前述のように推計した理論解析モデルがこれに該当する。 With regard to the checking of traveling safety and ride comfort, in the railway structure design standard and description (displacement limitation), K m = 1 and γ i = 1. The calculation of response values and limit values at the time of survey requires the application of more realistic values, and this is the case with theoretical analysis models estimated as described above.

したがって、本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法により得られた理論解析モデルと以下に示す応答値算定用の列車荷重を用いることで、維持管理標準に基づくシームレスな照査が可能になる。   Therefore, by using the theoretical analysis model obtained by the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to this embodiment and the train load for calculating the response value shown below, seamless verification based on the maintenance management standard becomes possible.

ここでは、当該路線の運用状況から最高速度140km/h、6両編成の特急車両(車両長21.3m)を想定した。走行車両の条件として、乗り心地については定員乗車の単線載荷、走行安全性については350%乗車の複線載荷とした・理論解析モデルでは車両動揺を考慮できないため、式(58)の設計衝撃係数に基づき、衝撃係数を割り増しした。   Here, based on the operation status of the relevant route, a maximum speed of 140 km / h, a six-car limited express vehicle (vehicle length 21.3 m) is assumed. As the condition of the traveling vehicle, single ride on capacity ride is adopted for ride comfort and double carriage on 350% ride for traveling safety ・ Simplified vehicle fluctuation can not be considered in theoretical analysis model, so the design impact coefficient of equation (58) Based on the impact factor.

Figure 0006543863
Figure 0006543863

ここで、iは車両動揺の衝撃係数であり、対象橋梁では既往の文献に従いそれぞれ0.11(25m)及び0.10(35m)とした。また、複線載荷時の衝撃係数に対する低減係数βは、0.875(25m)及び0.825(35m)とした。速度効果の衝撃係数iαは移動荷重を上述のように定めた理論解析により算出した。 Here, ic is an impact coefficient of vehicle sway, and in the target bridge, it is respectively set to 0.11 (25 m) and 0.10 (35 m) according to the existing literature. Moreover, the reduction coefficient (beta) i with respect to the impact coefficient at the time of double wire loading was 0.875 (25 m) and 0.825 (35 m). The impact coefficient i α of the velocity effect was calculated by the theoretical analysis in which the moving load was determined as described above.

表6は、常時の走行安全性及び乗り心地の限界値、応答値、維持管理指標をまとめて示している。応答値は詳細逆解析法における期待値、90%上限値及び簡易逆解析法における平均値を用いて計算した。   Table 6 summarizes the driving safety and ride comfort limit values, response values, and maintenance management indexes at all times. Response values were calculated using the expected value in the detailed inverse analysis method, the upper limit of 90%, and the average value in the simplified inverse analysis method.

Figure 0006543863
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本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法により加速度に基づき変位を推計することで、対象とした2橋の応答値は限界値よりも十分に小さく、走行安全性及び乗り心地から定まるたわみ制限を満たすことが定量的に検証できる。また、当該橋梁では簡易逆解析法の平均値を用いることで、詳細逆解析法とほぼ同じ精度で走行安全性及び乗り心地に対する維持管理指標Jを評価可能であることが確認された。   By estimating the displacement based on the acceleration by the method of investigating the structural performance of the railway bridge of this embodiment, the response value of the two bridges targeted is sufficiently smaller than the limit value, and the deflection limit determined from the traveling safety and the riding comfort is obtained. It can verify quantitatively that it fills. In addition, it was confirmed that by using the average value of the simple inverse analysis method, it is possible to evaluate the running safety and the maintenance management index J for the ride with almost the same accuracy as the detailed inverse analysis method.

上記のように、本実施形態では、列車走行時の加速度に基づき変位応答と衝撃係数を推計するため、理論解析モデルを定式化し、MCMC法に基づく詳細逆解析法及びFFT法とHP法に基づく簡易逆解析法を説明するとともに、数値解析及び実測に基づく検証を行った。そして、以下のような知見、作用効果を得ることができた。   As described above, in this embodiment, in order to estimate the displacement response and the impact coefficient based on the acceleration during train traveling, the theoretical analysis model is formulated, and the detailed inverse analysis method based on MCMC method and the FFT method and HP method are used. While explaining the simple inverse analysis method, verification based on numerical analysis and actual measurement was conducted. Then, the following findings and effects were obtained.

(1)有限要素法に基づく移動荷重解析と同精度で変位や衝撃係数を評価可能な列車走行時の理論解析モデルを定式化し、MCMC法による詳細逆解析法と既存同定法を援用した簡易逆解析法を考え出した。 (1) Formulating a theoretical analysis model during train operation that can evaluate displacement and impact coefficient with the same accuracy as moving load analysis based on the finite element method, and simple reverse using the detailed inverse analysis method by MCMC method and the existing identification method I came up with an analysis method.

(2)この手法は適用が単純桁に限られるが、詳細逆解析法で既存逆解析手法の約1/250、簡易逆解析法で詳細逆解析法の約1/200の時間で計算可能である。 (2) Although this method is limited to simple digit application, it can be calculated in about 1/250 of the existing inverse analysis method in the detailed inverse analysis method and in about 1/200 of the detailed inverse analysis method in the simple inverse analysis method. is there.

(3)双子実験に基づく詳細逆解析法のパラメータ推計誤差は−2%から+1%と、既存の同定手法と比較し高精度で推定を行うことが可能である。また、列車通過後波形に対してFFT法及びHP法が比較的精度良く固有振動数及びモード減衰比を同定することが可能になる。 (3) The parameter estimation error of the detailed inverse analysis method based on the twin experiment can be estimated with high accuracy compared with the existing identification method with -2% to + 1%. In addition, it becomes possible for the FFT method and the HP method to identify the natural frequency and the modal damping ratio with relatively high accuracy for the waveform after passing the train.

(4)数値解析により、列車速度、ノイズ、車両との相互作用および軌道変位が逆解析に及ぼす影響を検討した結果、車両との相互作用に対するモデル化誤差が最も大きく、固有振動数に対して−5%程度、モード減衰比に対して+50%から−60%程度ばらつくが、変位推計ではいずれも大きな影響は見られず、精度良く推計できる。 (4) As a result of studying the influence of train speed, noise, interaction with vehicles and track displacement on inverse analysis by numerical analysis, the modeling error for interaction with vehicles is the largest, and for natural frequency There is a variation of about -50% to -50% to the modal damping ratio, but any significant change can not be seen in the displacement estimation, and accurate estimation can be made.

(5)2種類の実橋梁の加速度測定結果に対して簡易及び詳細逆解析法を行った結果、簡易逆解析法は詳細逆解析法と比較して特に固有振動数および単位長質量のばらつきが大きく、最大変位は詳細逆解析法で−3%から+6%、簡易逆解析法で−9%から+23%であるが、複数回の測定結果の平均値を用いることにより、簡易逆解析法でも−8%から+5%の精度で最大変位を推計できる。 (5) As a result of performing the simple and detailed inverse analysis method on the acceleration measurement results of two types of actual bridges, the simplified inverse analysis method has particular variation of natural frequency and unit length mass compared with the detailed inverse analysis method Although the maximum displacement is -3% to + 6% in the detailed inversion method and -9% to + 23% in the simple inversion method, the average value of a plurality of measurement results is also used in the simple inversion method. The maximum displacement can be estimated with an accuracy of -8% to + 5%.

したがって、本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法においては、橋梁の状態の推定、走行安全性や快適性評価に必要な列車走行時の変位応答を橋梁の1点の加速度応答から精度よく取得することが可能になる。   Therefore, in the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to the present embodiment, displacement response during train travel necessary for estimation of the bridge condition, travel safety and comfort evaluation is accurately obtained from the acceleration response of one point of the bridge It will be possible to

また、列車走行時の橋梁の実測加速度に基づく推計パラメータのうち、固有振動数は橋梁剛性と関連しているため、固有振動数を精度よく推定できることにより、構造性能を精度よく推定することができる。   Further, among the estimation parameters based on the actual acceleration of the bridge during train travel, the natural frequency is related to the bridge stiffness, so the natural frequency can be accurately estimated, so that the structure performance can be accurately estimated. .

さらに、列車走行時の橋梁の実測加速度から他の列車速度での応答予測を行うことができる。   Furthermore, it is possible to predict responses at other train speeds from the measured acceleration of the bridge during train travel.

また、推計パラメータの不確実性が定量化できるため、例えば95%信頼区間下限値の採用など、推計精度に応じて変化するリスクを担保した評価が可能になる。   In addition, since the uncertainty of the estimation parameter can be quantified, it is possible to evaluate the risk of changing according to the estimation accuracy, such as adoption of the 95% confidence interval lower limit value.

さらに、推計精度に応じて変化する推計パラメータの不確実性に基づき、より精密な測定をする価値を推計精度の面から評価することも可能になる。   Furthermore, based on the uncertainty of the estimation parameter that changes according to the estimation accuracy, it is also possible to evaluate the value of more accurate measurement from the aspect of estimation accuracy.

また、維持管理基準値に対する余裕度を算出することで、維持管理の優先順位の決定、弱点構造物の抽出に活用することも可能になり得る。   In addition, calculating the margin with respect to the maintenance management reference value may make it possible to determine the maintenance management priority and to extract weak structures.

よって、本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法によれば、列車走行時の橋梁の加速度応答の観測データを用いて、橋梁の構造性能を好適に調査、評価することが可能になる。   Therefore, according to the method for investigating the structural performance of a railway bridge of the present embodiment, it is possible to appropriately investigate and evaluate the structural performance of the bridge using observation data of the acceleration response of the bridge during train travel.

以上、本発明に係る本実施形態の鉄道橋の構造性能調査方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   As mentioned above, although one embodiment of the structural performance investigation method of the railway bridge of this embodiment concerning the present invention was described, the present invention is not limited to the one above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, suitably It can be changed.

1 列車(車両)
2 橋梁
1 train (vehicle)
2 Bridge

Claims (7)

列車を移動荷重列とし、橋梁を単純梁として列車走行時の鉄道橋の動的応答の理論解析モデルを下記の式(1)のように定式化し、
列車走行時の橋梁の加速度を測定するとともに、該加速度データから前記理論解析モデルの未知のパラメータを逆解析法によって推計するようにしたことを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
Figure 0006543863
ここで、
xは距離(位置)、tは先頭車両の第一車軸が橋梁に進入する時点を0とした時間、ν(t)はt<0で0、0≦tで1のステップ関数、τk,iはk両目車両の第i車軸通過時点である。
u(上に・・)(x,t)は加速度応答であり、下記の式(2)、式(3)〜式(10)で表される。
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
ここで、
u(上に・)(x,t)は速度応答、u(x,t)は変位応答である。
m(上に−)は単位長さ当りの橋梁質量(単位長質量)、cは減衰係数、EIは曲げ剛性である。Lは橋梁の径間長、nはモード次数、Tは橋梁通過時間、ωはn次固有角振動数、ξ はn次モード減衰比、ω(上に−)は1車軸の橋梁進入から退出までを半周期とした車軸通過各振動数のn次成分、Φ(x)はn次振動モード形、uは径間中央に軸重が作用した際の静的たわみ量である。
The theoretical analysis model of the dynamic response of the railway bridge during train operation with the train as the moving load train and the bridge as the simple beam is formulated as the following equation (1),
A method of investigating the structural performance of a railway bridge characterized in that the acceleration of a bridge at the time of train travel is measured, and the unknown parameters of the theoretical analysis model are estimated by the inverse analysis method from the acceleration data.
Figure 0006543863
here,
x is the distance (position), t is the time when the time when the first axle of the leading vehicle enters the bridge is 0, ν (t) is a step function of 0 at t <0, 1 at 0 ≦ t, τ k, i is the point at which the k-th vehicle passes the i-th axle.
u (above...) (x, t) is an acceleration response, and is expressed by the following equation (2), equation (3) to equation (10).
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
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Figure 0006543863
Figure 0006543863
here,
u (above) (x, t) is a velocity response, and u (x, t) is a displacement response.
m (above-) is the bridge mass per unit length (per unit length mass), c is a damping coefficient, and EI is bending stiffness. L b is the span length of the bridge, n is the mode order, T is the bridge transit time, ω n is the nth natural angular frequency, ξ n is the nth mode damping ratio, ω n (-above) is one axle The n-order component of each frequency passing through the axle with half cycle from the bridge approach to the exit, n n (x) is the n-order vibration mode type, and u 0 is the static deflection amount when the axial weight acts on the middle of the span It is.
請求項1記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
前記式(1)の理論解析モデルに誤差項を導入して下記の式(11)の確率モデルを定義し、
未知のパラメータθを与件としたときに前記式(11)から前記加速度データu(上に・・)が生成される下記の式(12)の同時生起確率(尤度関数)L(u|θ)と、下記の式(13)の未知のパラメータの事前確率密度関数π(θ)とをベイズの定理で得られる下記の式(14)に代入して前記加速度データを与件としたときの未知パラメータの同時事後確率密度関数π(θ|u)を定め、推計したパラメータ及び該パラメータの不確実性を反映させて鉄道橋の構造性能を評価することを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
ここで、
ωは平均μω、分散σω の正規分布、GJ(合字)ξは形状係数αξ、尺度係数γξのガンマ分布を示す。Θはパラメータ空間である。
In the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to claim 1,
An error term is introduced into the theoretical analysis model of the above equation (1) to define a probability model of the following equation (11),
The simultaneous occurrence probability (likelihood function) L (u) of the following equation (12) in which the acceleration data u 0 (······) is generated from the equation (11) when an unknown parameter θ is given as a condition 0 ) and the a priori probability density function π (θ) of the unknown parameter of the following equation (13) into the following equation (14) obtained by the Bayes theorem, Railway bridge characterized by determining the simultaneous a posteriori probability density function π (θ | u 0 ) of unknown parameters at the same time and reflecting the estimated parameters and the uncertainty of the parameters to evaluate the structural performance of the railway bridge Structural performance survey method.
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
Figure 0006543863
here,
N omega mean mu omega, normal distribution of variance σ ω 2, GJ (ligature) xi] shows the gamma distribution shape factor alpha xi], scale factor gamma xi]. Θ is the parameter space.
請求項2記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
前記同時事後確率密度関数を数値計算により近似する確率密度関数を得るMCMC法を用い、未知のパラメータである複数の要素のそれぞれについて順番に条件付きの事後確率密度関数からのサンプリングを繰り返し、前記同時事後確率密度関数を求めることを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
In the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to claim 2,
Using the MCMC method for obtaining a probability density function that approximates the simultaneous a posteriori probability density function by numerical calculation, sampling from the conditional a posteriori probability density function is repeated in order for each of a plurality of elements that are unknown parameters A method of investigating structural performance of a railway bridge characterized by determining a posterior probability density function.
請求項3記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
サンプリングされたパラメータの標本がマルコフ連鎖の定常状態に達するとともに、該定常状態に達したサンプリング数以降のパラメータの標本から期待値と信頼区間を算出し、パラメータ推計値とパラメータ推計値の信頼性を評価するようにしたことを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
In the method for investigating structural performance of a railway bridge according to claim 3,
The sample of the sampled parameter reaches the steady state of the Markov chain, and the expected value and the confidence interval are calculated from the sample of the parameters after the sampling number which reached the steady state, and the reliability of the parameter estimated value and the parameter estimated value A method of examining structural performance of a railway bridge characterized in that it is evaluated.
請求項3または請求項4に記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
未知のパラメータθが、ω(固有周期)、m(上に−)(単位長さ当りの橋梁質量)、ξ(モード減衰比)、σ(確率誤差項分散)であり、
前記条件付きの事後確率密度関数のπ(ω|u,m(上に−),ξ,σ)はランダムウォールMH法、π(m(上に−)|u,ω,ξ,σ)は最大振幅の比、π(ξ|u,ω,m(上に−),σ)は独立MH法、π(σ|u,ω,m(上に−),ξ)は加速度データと理論解析モデルの標準偏差をそれぞれ用いて、前記条件付きの事後確率密度関数からのサンプリングを行うことを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
In the method for investigating the structural performance of a railway bridge according to claim 3 or claim 4,
The unknown parameters θ are ω (natural period), m (-above) (bridge mass per unit length), ξ (mode attenuation ratio), σ (probability error term dispersion),
The conditional a posteriori probability density function π (ω | u 0 , m (above −), ξ, σ) is a random wall MH method, π (m (above −) | u 0 , ω, ξ, σ ) Is the ratio of the maximum amplitude, π (ξ | u 0 , ω, m (above-), σ) is the independent MH method, π (σ | u 0 , ω, m (above-), ξ) is the acceleration A method of investigating the structural performance of a railway bridge characterized by performing sampling from the conditional a posteriori probability density function using data and standard deviation of a theoretical analysis model respectively.
請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
サンプリングされたパラメータの標本を用いたMCMC法の理論解析により、前記同時事後確率密度関数に従う変位応答と衝撃係数の標本を得るようにしたことを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
In the method of investigating the performance of a railway bridge according to any one of claims 3 to 5,
A method of investigating the structural performance of a railway bridge characterized by obtaining a sample of displacement response and impact coefficient according to the simultaneous a posteriori probability density function by theoretical analysis of MCMC method using samples of sampled parameters.
請求項6記載の鉄道橋の構造性能調査方法において、
下記の式(15)で表される任意の列車速度vをパラメータとした列車走行時の応答予測解析をm回目のサンプリング過程に組み込み、任意の各速度での最大値を求めるとともに、MCMC法の計算フローに応答予測過程を組み込むことで、未知のパラメータの推計計算と同時に、同時事後確率密度関数に従う最大変位の標本を得るようにしたことを特徴とする鉄道橋の構造性能調査方法。
Figure 0006543863
In the method of investigating the structural performance of a railway bridge according to claim 6,
Response prediction analysis at the time of train running with the arbitrary train speed v s expressed by the following equation (15) as a parameter is incorporated into the m-th sampling process to obtain the maximum value at each arbitrary speed, and MCMC method A method of structural performance investigation of a railway bridge characterized in that a response prediction process is incorporated into the calculation flow of, so that a sample of the maximum displacement according to the simultaneous a posteriori probability density function is obtained simultaneously with the estimation calculation of unknown parameters.
Figure 0006543863
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