(57)【要約】【課題】鉄道車両用台車が鉄道車両用軌道を走行しながら軌道の状態を容易に評価可能な方法等を提供する。【解決手段】本発明に係る方法は、鉄道車両用軌道を走行する鉄道車両用台車１００が具備する前後一対の輪軸１、２のうち前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ非接触式の距離計５ａ、５ｂを取り付けるステップと、左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ取り付けられた各距離計５ａ、５ｂのうち、台車１００が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計５ａで、曲線軌道の外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面までの距離Ｌを測定するステップと、測定した距離Ｌと、外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面に摩耗ＷＥが生じていない場合の基準距離Ｌ０との差に基づき、曲線軌道の外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面の摩耗ＷＥを評価するステップと、を含む。【選択図】 図１
2020185876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、
前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、
前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計のうち、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計で、前記曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記測定した距離と、前記外軌側レールの頭部側面に摩耗が生じていない場合の基準距離との差に基づき、前記曲線軌道の前記外軌側レールの頭部側面の摩耗を評価するステップと、
を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項２】
鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、
前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、
前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記測定した各距離の和に基づき、前記曲線軌道のスラックを評価するステップと、
を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項３】
鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、
前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、
前記前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が前記曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップと、
を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項４】
前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップは、
前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定するステップと、
前記測定した横圧を前記差で除算することで、前記曲線軌道の剛性を評価するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項５】
鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、
前記軌道を走行する鉄道車両用の台車として、前後一対の輪軸のうち前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能な台車を用い、前記前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、
前記台車の前記前側輪軸を旋回させた状態で、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記台車の前記前側輪軸を旋回させた状態で、前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が前記直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離を測定するステップと、
前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップと、
を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項６】
前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップは、
前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定するステップと、
前記測定した横圧を前記差で除算することで、前記直線軌道の剛性を評価するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用軌道の状態評価方法。
【請求項７】
鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、
前記台車が具備する前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、
演算部と、を備え、
前記演算部は、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計のうち、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計で測定した前記曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離と、前記外軌側レールの頭部側面に摩耗が生じていない場合の基準距離との差に基づき、前記曲線軌道の前記外軌側レールの頭部側面の摩耗を評価する、
ことを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項８】
鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、
前記台車が具備する前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、
演算部と、を備え、
前記演算部は、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和に基づき、前記曲線軌道のスラックを評価する、
ことを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項９】
鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、
前記台車が具備する前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、
演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和を算出し、
前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が前記曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和を算出し、
前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価する、
ことを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項１０】
前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定する横圧測定手段を備え、
前記演算部は、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価する際に、前記横圧測定手段で測定した横圧を前記差で除算することで、前記曲線軌道の剛性を評価する、
ことを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両用台車。
【請求項１１】
鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、
前記台車は、前後一対の輪軸のうち前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能であり、
前記前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、
演算部と、を備え、
前記演算部は、前記台車の前記前側輪軸が旋回した状態で、
前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離の和を算出し、
前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が前記直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離の和を算出し、
前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価する、
ことを特徴とする鉄道車両用台車。
【請求項１２】
前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定する横圧測定手段を備え、
前記演算部は、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価する際に、前記横圧測定手段で測定した横圧を前記差で除算することで、前記直線軌道の剛性を評価する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用軌道の状態評価方法及び鉄道車両用台車に関する。特に、本発明は、台車が軌道を走行しながら軌道の状態を容易に評価可能な方法及びこの方法を実行するための台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両が走行する軌道の状態を評価して適切なメンテナンスを施すことは、鉄道車両の走行安全性を維持するための最優先課題である。
特に、レールに側摩耗（曲線軌道の外軌側レールの頭部側面の摩耗）が生じたり、小返り（所定以上の横圧がレールに作用することでレールが軌間の外方に傾く現象）が繰り返し生じることに起因してレールの取り付け状態が悪くなる（軌道の剛性が低下する）と、鉄道車両の走行性能に大きな影響を及ぼし、最悪の場合には鉄道車両の脱線に繋がるおそれもある。
また、レールの取り付け状態が悪くなると、曲線軌道の敷設当初に設定したスラックが広がり、鉄道車両の走行性能に大きな影響を及ぼすだけではなく、鉄道車両が脱線する懸念がある。
【０００３】
従来、レールの側摩耗やスラックの広がりの程度は、検査員が実地に赴き、実測して評価する必要があり、膨大な時間を要していた。
また、レールの取り付け状態（軌道の剛性）を評価するには、レール締結装置に異常が生じていないか装置を構成する部品を個々に検査したり、或いは、鉄道車両走行時に発生する横圧と同様に、左右のレールに軌間を広げる方向の荷重を負荷する必要があり、膨大な時間を要していた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、枕木やタイプレートに邪魔されずにレール摩耗量の測定が可能なレール摩耗測定器が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の摩耗測定器では、この摩耗測定器を設置した箇所のレール摩耗量しか測定することができない。
【０００５】
特許文献２には、軌道検測車に搭載され、渦電流形センサを用いてレールの変位と摩耗を測定する装置が提案されている。
特許文献２に記載の装置によれば、軌道検測車が走行する軌道全体について、レールの変位と摩耗を測定することが可能であると考えられる。
しかしながら、特許文献２に記載の装置が備える渦電流形センサは、レールの頭頂面の上方に対向配置されている（特許文献２の図２、図３等）上、渦電流形センサの原理上、レール頭頂面からのリフトオフを大きくできない。このため、鉄道車両用の通常の台車に搭載して測定することは困難であり、装置のメンテナンスも容易ではない。
【０００６】
なお、特許文献３には、車輪に作用する力を検出することで輪重及び横圧を測定可能なセンサが取り付けられたＰＱモニタリング台車と称される台車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１２１９６９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１８７３８４号公報
【特許文献３】特開２０１４−５４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、鉄道車両用台車が鉄道車両用軌道を走行しながら軌道の状態を容易に評価可能な方法及びこの方法を実行するための台車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、第１の方法として、鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計のうち、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計で、前記曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記測定した距離と、前記外軌側レールの頭部側面に摩耗が生じていない場合の基準距離との差に基づき、前記曲線軌道の前記外軌側レールの頭部側面の摩耗を評価するステップと、を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法を提供する。
【００１０】
曲線軌道の外軌側レールの頭部側面の摩耗（以下、適宜、「側摩耗」という）は、前側輪軸の外軌側車輪のフランジが、外軌側レールの頭部側面と強く接触することによって発生する。
本発明に係る第１の方法によれば、前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の各距離計のうち、台車が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計で、曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離を測定する。
軸箱は曲線軌道のレールよりも外方（左右方向外方）に位置するため、この軸箱に取り付けられた距離計で測定した距離は、外軌側レールの頭部側面（左右方向外方の側面）までの距離を左右方向外方から測定したものになる。換言すれば、車輪のフランジと接触して側摩耗が生じる頭部側面とは反対側の頭部側面までの距離を測定したものになる。したがい、距離計によって測定した距離は、側摩耗が生じることで車輪が左右方向外方に移動すると、側摩耗が生じていないときに比べて、大きな値となる。すなわち、距離計によって測定した距離と、側摩耗が生じていない場合に測定されると考えられる距離との差が、側摩耗の摩耗量に相当することになる。
本発明に係る第１の方法によれば、前記測定した距離と、側摩耗が生じていない場合の基準距離との差に基づき、側摩耗を評価する（算出する）ため、精度良く側摩耗を評価可能である。また、前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
【００１１】
なお、本発明の非接触式の距離計としては、レーザ距離計が好適に用いられる。レーザ距離計としては、いわゆる三角測量方式のレーザ距離計を用いてもよいし、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式のレーザ距離計を用いてもよい。
また、本発明において、「前側」とは、台車の進行方向前側を意味し、「後側」とは、台車の進行方向後側を意味する。また、本発明において、「外軌」とは、曲線軌道の外側の軌道を意味し、「内軌」とは、曲線軌道の内側の軌道を意味する。
また、本発明に係る第１の方法において、「外軌側レールの頭部側面に摩耗が生じていない場合の基準距離」としては、頭部側面に摩耗が生じていない外軌側レール（新品の外軌側レール）に対して実際に距離計によって測定した距離を用いてもよいし、外軌側レールや距離計の取り付け位置等の設計値から幾何学計算で求まる距離を用いてもよい。
【００１２】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第２の方法として、鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記測定した各距離の和に基づき、前記曲線軌道のスラックを評価するステップと、を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法を提供する。
【００１３】
スラックとは、鉄道車両が曲線軌道を円滑に走行できるように、左右のレールの軌間を所定の基準値から広げる量を意味する。ここで、鉄道車両用の通常の台車が曲線軌道を走行する際、後側輪軸の外軌側車輪のフランジも内軌側車輪のフランジも、レールの頭部の側面とは接触しない。また、後側輪軸のアタック角がほぼ０であるため、後側輪軸の車輪からレールに対して作用する軌間を広げる方向の横圧がほぼ０になる。
本発明に係る第２の方法によれば、後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の各距離計で、曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定する。各距離計によって測定した距離は、何れもレールの頭部側面（左右方向外方の側面）までの距離を左右方向外方から測定したものであるため、測定した各距離の和は、スラックが大きくなれば小さくなるし、スラックが小さくなれば大きくなる。また、前述のように、後側輪軸の車輪のフランジはレールの頭部の側面と接触しないため、測定した各距離は側摩耗の影響を受けない。したがって、各距離の和も側摩耗の影響を受けない。さらに、前述のように、後側輪軸の車輪からレールに対して作用する横圧がほぼ０であるため、測定した各距離の和は小返りの影響を受けない。
本発明に係る第２の方法によれば、前記測定した各距離の和に基づき、曲線軌道のスラックを評価する（算出する）ため、側摩耗や小返りの影響を受けることなく、精度良くスラックを評価可能である。また、後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
【００１４】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第３の方法として、鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、前記軌道を走行する鉄道車両用の台車が具備する前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、前記前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が前記曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップと、を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法を提供する。
【００１５】
レールの取り付け状態を評価するには、前述のように、左右のレールに軌間を広げる方向の荷重を負荷する必要がある。ここで、鉄道車両が曲線軌道を走行する際、前側輪軸の車輪には、外軌側車輪のフランジと外軌側レールの頭部側面とが接触することで、比較的大きな横圧が発生する（その反作用として、前側輪軸が走行するレールには軌間を広げる方向に比較的大きな横圧が作用する）一方、後側輪軸の車輪に発生する横圧はほぼ０である（後側輪軸が走行するレールには軌間を広げる方向の横圧が殆ど作用しない）。
本発明に係る第３の方法によれば、前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の各距離計で、曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定する。そして、これら測定した各距離の和（以下、適宜「前側距離和」という）を算出する。また、後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の各距離計で、曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離を測定する。そして、これら測定した各距離の和（以下、適宜「後側距離和」という）を算出する。
前側輪軸を支持する軸箱に取り付けられた距離計で測定した外軌側レールの頭部側面までの距離は側摩耗の影響を受けるものの、前側距離和は側摩耗の影響が相殺されることになる。したがい、前側距離和は、スラック及び小返りの影響を受けることになる。一方、後側距離和は、第２の方法で説明したように、側摩耗及び小返りの影響を受けない。したがい、後側距離和は、スラックの影響を受けることになる。このため、後側距離和と前側距離和との差は、スラックの影響が相殺され、小返りの影響だけを受けることになる。
本発明に係る第３の方法によれば、後側距離和と前側距離和との差に基づき、曲線軌道のレールの取り付け状態を評価するため、小返りに起因したレールの取り付け状態の悪化を精度良く評価可能である。また、前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
【００１６】
本発明に係る第３の方法において、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップは、前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定するステップと、前記測定した横圧を前記差で除算することで、前記曲線軌道の剛性を評価するステップと、を含むことが好ましい。
【００１７】
上記の好ましい方法によれば、前側輪軸の車輪に発生する横圧を、差（後側距離和と前側距離和との差）で除算する。換言すれば、前側輪軸が走行するレールに作用する横圧を、小返りによって生じる軌間の広がりで除算するため、曲線軌道の剛性を精度良く評価可能である。
なお、前側輪軸の車輪に発生する横圧は、例えば、前側輪軸として、輪重及び横圧を測定可能な公知のＰＱ輪軸を用いたり、台車として、特許文献３に記載のように、輪重及び横圧を測定可能なセンサが取り付けられた公知のＰＱモニタリング台車を用いることで測定可能である。
【００１８】
以上に述べた本発明に係る第１〜第３の方法は、いずれも曲線軌道の状態を評価する方法である。第１の方法の評価対象である側摩耗と、第２の方法の評価対象であるスラックは、曲線軌道のみが問題となる。これに対し、第３の方法の評価対象であるレールの取り付け状態（軌道の剛性）は、直線軌道でも問題となる。直線軌道に対しても第３の方法と同様にレールの取り付け状態を評価するには、前側輪軸が走行する左右のレールに軸間を広げる方向の荷重を負荷すればよい。前側輪軸が走行する左右のレールに軸間を広げる方向の荷重を負荷するには、前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能な台車を用い、前側輪軸を旋回させた状態で、第３の方法と同様のステップを実行すればよい。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、第４の方法として、鉄道車両用の軌道の状態を評価する方法であって、前記軌道を走行する鉄道車両用の台車として、前後一対の輪軸のうち前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能な台車を用い、前記前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ非接触式の距離計を取り付けるステップと、前記台車の前記前側輪軸を旋回させた状態で、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記台車の前記前側輪軸を旋回させた状態で、前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で、前記台車が前記直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離を測定するステップと、前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップと、を含むことを特徴とする鉄道車両用軌道の状態評価方法を提供する。
【００１９】
本発明に係る第４の方法によれば、直線軌道についても、レールの取り付け状態を精度良く評価可能である。
なお、「前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能な台車」としては、例えば、操舵台車を用いることができる。ただし、これに限るものではなく、前側輪軸が旋回した状態で固定されている台車を用いることも可能である。
【００２０】
本発明に係る第４の方法において、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価するステップは、前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定するステップと、
前記測定した横圧を前記差で除算することで、前記直線軌道の剛性を評価するステップと、を含むことが好ましい。
【００２１】
上記の好ましい方法によれば、直線軌道の剛性を精度良く評価可能である。
【００２２】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第１の方法を実行するための第１の手段として、鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、前記台車が具備する前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、演算部と、を備え、前記演算部は、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計のうち、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側に位置する距離計で測定した前記曲線軌道の外軌側レールの頭部側面までの距離と、前記外軌側レールの頭部側面に摩耗が生じていない場合の基準距離との差に基づき、前記曲線軌道の前記外軌側レールの頭部側面の摩耗を評価する、ことを特徴とする鉄道車両用台車を提供する。
【００２３】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第２の方法を実行するための第２の手段として、鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、前記台車が具備する前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、演算部と、を備え、前記演算部は、前記左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和に基づき、前記曲線軌道のスラックを評価する、ことを特徴とする鉄道車両用台車を提供する。
【００２４】
また、前記課題を解決するため、本発明は、第３の方法を実行するための第３の手段として、鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、前記台車が具備する前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、演算部と、を備え、前記演算部は、前記前後一対の輪軸のうち前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和を算出し、前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が前記曲線軌道を走行する際の外軌側レールの頭部側面までの距離及び内軌側レールの頭部側面までの距離の和を算出し、前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価する、ことを特徴とする鉄道車両用台車を提供する。
【００２５】
本発明に係る第３の手段において、前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定する横圧測定手段を備え、前記演算部は、前記曲線軌道のレールの取り付け状態を評価する際に、前記横圧測定手段で測定した横圧を前記差で除算することで、前記曲線軌道の剛性を評価することが好ましい。
【００２６】
さらに、前記課題を解決するため、本発明は、第４の方法を実行するための第４の手段として、鉄道車両用の軌道を走行し、前記軌道の状態を評価するための鉄道車両用の台車であって、前記台車は、前後一対の輪軸のうち前側輪軸が旋回することで左右の軸距に差をつけることが可能であり、前記前後一対の輪軸を支持する前後左右４つの軸箱にそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計と、演算部と、を備え、前記演算部は、前記台車の前記前側輪軸が旋回した状態で、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離の和を算出し、前記前後一対の輪軸のうち後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した、前記台車が前記直線軌道を走行する際の一方のレールの頭部側面までの距離及び他方のレールの頭部側面までの距離の和を算出し、前記後側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和と、前記前側輪軸を支持する左右一対の軸箱にそれぞれ取り付けられた前記各距離計で測定した各距離の和との差に基づき、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価する、ことを特徴とする鉄道車両用台車を提供する。
【００２７】
本発明に係る第４の手段において、前記前側輪軸の車輪に発生する横圧を測定する横圧測定手段を備え、前記演算部は、前記直線軌道のレールの取り付け状態を評価する際に、前記横圧測定手段で測定した横圧を前記差で除算することで、前記直線軌道の剛性を評価することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、鉄道車両用台車が鉄道車両用軌道を走行しながら軌道の状態を容易に評価可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成及び軌道の状態評価方法の手順を説明する模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る鉄道車両用台車及びこれを用いた鉄道車両用軌道の状態評価方法について説明する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は台車が曲線軌道を走行している状態を示す平面図であり、図１（ｂ）は距離計によって側摩耗が生じていないレールまでの距離を測定している状態を示す正面図であり、図１（ｃ）は距離計によって側摩耗が生じているレールまでの距離を測定している状態を示す正面図である。なお、図１（ａ）は、台車枠の下方を透視した状態で図示している。
第１実施形態に係る台車１００は、外軌側レールＲ１及び内軌側レールＲ２を具備する鉄道車両用の曲線軌道を走行し、この曲線軌道の状態を評価するための台車である。
【００３２】
台車１００は、前側輪軸１と、後側輪軸２と、台車枠３と、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂと、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂと、を備える。軸箱４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、それぞれ軸ばね（図示せず）を介して台車枠３に接続されている。
【００３３】
第１実施形態に係る台車１００は、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計５ａ、５ｂを備える。本実施形態では、距離計５ａ、５ｂとして、レーザ距離計が用いられている。
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、距離計５ａは、軸箱４１ａの下面に取り付けられており、外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１の側面に向けて、左右方向（外軌側レールＲ１と内軌側レールＲ２の軌間方向）外方から、点線の矢符で示すレーザ光を照射する。これにより、外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１の側面までの距離を左右方向外方から測定可能である。図示を省略するが、同様にして、距離計５ｂは、軸箱４１ｂの下面に取り付けられており、内軌側レールＲ２の頭部の側面に向けて、左右方向外方からレーザ光を照射する。これにより、内軌側レールＲ２の頭部の側面までの距離を左右方向外方から測定可能である。
本実施形態の距離計５ａ、５ｂで測定される距離は、２７０ｍｍ〜３３０ｍｍ程度である。
なお、距離計５ａ、５ｂから照射されるレーザ光は、水平方向に対して角度θを成す方向から照射されているため、外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１の側面までの水平方向の距離は、距離計５ａ、５ｂで測定した距離にｃｏｓθを乗算した値となる。θの値は、距離計５ａ、５ｂの取り付け位置等を用いた幾何学計算によって算出可能である。ただし、本実施形態では、角度θが、２０°〜２５  °程度であって小さいため、この角度θの影響を無視して（θ＝０°とみなして）、距離計５ａ、５ｂで測定した距離をそのまま水平方向の距離として扱っても支障がない。
【００３４】
また、台車１００は、各距離計５ａ、５ｂに電気的に接続された演算部７を備える。演算部７は、新設してもよいし、一般的な台車又は車体に設けられて各種の制御を行う制御部を演算部７として併用することも可能である。演算部７には、各距離計５ａ、５ｂで測定した距離が入力される。また、演算部７には、公知の手段（図示せず）によって検知された台車１００が現在走行している軌道の情報（曲線軌道と直線軌道の区別など）が入力される。本実施形態の演算部７は、台車枠３に取り付けられている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、鉄道車両の車体（図示せず）など、他の箇所に取り付けることも可能である。
【００３５】
演算部７は、入力された軌道情報に基づき、台車１００の現在位置を認識し、これにより各距離計５ａ、５ｂのうち現在外軌側に位置する距離計を認識可能である。図１（ａ）に示す状態では、距離計５ａが外軌側に位置する距離計として認識されることになる。そして、演算部７には、認識した台車１００の現在位置における外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面に摩耗（側摩耗）が生じていない場合の基準距離Ｌ０（図１（ｂ）参照）が予め記憶されている。演算部７は、外軌側に位置する距離計５ａで測定した外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面までの距離Ｌ（図１（ｃ）参照）と、基準距離Ｌ０との差（Ｌ−Ｌ０）を算出する。距離計５ａによって測定した距離Ｌは、側摩耗ＷＥ（図１（ｃ）参照）が生じることで車輪１ａが左右方向外方（図１（ｂ）の紙面右側）に移動すると、側摩耗ＷＥが生じていないときの距離Ｌ０に比べて、大きな値となる。したがい、演算部７は、この差（Ｌ−Ｌ０）に基づき、側摩耗ＷＥを評価可能である。具体的には、演算部７が行う評価としては、算出した差（Ｌ−Ｌ０）を摩耗量としてそのまま出力してもよいし、差（Ｌ−Ｌ０）が所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
なお、距離計５ｂが外軌側に位置する距離計として認識された場合、演算部７は、外軌側に位置する距離計５ｂで測定した外軌側レールの頭部側面までの距離を用いて、上記と同様の評価を行う。
【００３６】
本実施形態に係る台車１００及びこれを用いた軌道の状態評価方法によれば、測定した距離Ｌと、側摩耗ＷＥが生じていない場合の基準距離Ｌ０との差に基づき、側摩耗ＷＥを評価するため、精度良く側摩耗ＷＥを評価可能である。また、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ非接触式の距離計５ａ、５ｂを取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）は台車が曲線軌道を走行している状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は演算部が実行する演算内容を説明する平面図である。なお、図２（ａ）は、台車枠の下方を透視した状態で図示している。
第２実施形態に係る台車１００Ａも、第１実施形態に係る台車１００と同様に、外軌側レールＲ１及び内軌側レールＲ２を具備する鉄道車両用の曲線軌道を走行し、この曲線軌道の状態を評価するための台車である。
【００３８】
台車１００Ａも、台車１００と同様に、前側輪軸１と、後側輪軸２と、台車枠３と、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂと、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂと、を備える。軸箱４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、それぞれ軸ばね（図示せず）を介して台車枠３に接続されている。
【００３９】
第２実施形態に係る台車１００Ａは、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計６ａ、６ｂを備える。本実施形態では、距離計６ａ、６ｂとして、レーザ距離計が用いられている。
距離計６ａ、６ｂの取り付け位置や測定する距離等の具体的な内容は、第１実施形態の距離計５ａ、５ｂと同様であり、後側輪軸２を支持する軸箱４２ａ、４２ｂに取り付けるか、前側軸軸１を支持する軸箱４１ａ、４１ｂに取り付けるかの違いしかないため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４０】
また、台車１００Ａは、各距離計６ａ、６ｂに電気的に接続された演算部７を備える。演算部７は、新設してもよいし、一般的な台車又は車体に設けられて各種の制御を行う制御部を演算部７として併用することも可能である。演算部７には、各距離計６ａ、６ｂで測定した距離が入力される。また、演算部７には、公知の手段（図示せず）によって検知された台車１００Ａが現在走行している軌道の情報（曲線軌道と直線軌道の区別など）が入力される。本実施形態の演算部７は、台車枠３に取り付けられている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、鉄道車両の車体（図示せず）など、他の箇所に取り付けることも可能である。
【００４１】
演算部７は、入力された軌道情報に基づき、台車１００Ａが曲線軌道のどの地点を現在走行しているのかを認識可能である。図２（ｂ）に示すように、演算部７は、外軌側に位置する距離計（図２（ａ）に示す状態では、距離計６ａ）で測定した外軌側レールＲ１の頭部Ｒ１１側面までの距離Ｌ１と、内軌側に位置する距離計（図２（ａ）に示す状態では、距離計６ｂ）で測定した内軌側レールＲ２の頭部Ｒ２１側面までの距離Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）を算出する。そして、演算部７は、和（Ｌ１＋Ｌ２）に基づき、曲線軌道のスラックを評価する。
【００４２】
スラックとは、鉄道車両が曲線軌道を円滑に走行できるように、左右のレールＲ１、Ｒ２の軌間を所定の基準値から広げる量を意味する。台車１００Ａが曲線軌道を走行する際、後側輪軸２の外軌側車輪のフランジも内軌側車輪のフランジも、レールＲ１、Ｒ２の頭部の側面とは接触しない。また、前側輪軸１は所定のアタック角（図２（ａ）に実線の矢符で示す輪軸の進行方向と破線の矢符で示す軌道の方向とが成す角）αを有するが、後側輪軸のアタック角はほぼ０である。このため、後側輪軸２の車輪からレールＲ１、Ｒ２に対して作用する軌間を広げる方向の横圧がほぼ０になる。
各距離計６ａ、６ｂによって測定した距離Ｌ１、Ｌ２は、何れもレールＲ１、Ｒ２の頭部側面（左右方向外方の側面）までの距離を左右方向外方から測定したものであるため、測定した各距離の和（Ｌ１＋Ｌ２）は、スラックが大きくなれば小さくなるし、スラックが小さくなれば大きくなる。また、後側輪軸２の車輪のフランジはレールＲ１、Ｒ２の頭部の側面と接触しないため、測定した各距離は側摩耗の影響を受けない。したがって、各距離の和（Ｌ１＋Ｌ２）も側摩耗の影響を受けない。さらに、前述のように、後側輪軸２の車輪からレールＲ１、Ｒ２に対して作用する横圧がほぼ０であるため、測定した各距離の和（Ｌ１＋Ｌ２）は小返りの影響を受けない。演算部７は、測定した各距離の和（Ｌ１＋Ｌ２）に基づき、曲線軌道のスラックを評価するため、側摩耗や小返りの影響を受けることなく、精度良くスラックを評価可能である。また、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂにそれぞれ非接触式の距離計６ａ、６ｂを取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
【００４３】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、外軌側レールＲ１と内軌側レールＲ２とのレール間距離（軌間距離）をＷとし、各距離計６ａ、６ｂの取り付け位置間の距離をＷ０とし、各距離計６ａ、６ｂから照射されるレーザ光が水平方向から照射されるとみなすと（図１（ｂ）に示す角度θと同様の角度が０°であるとみなすと）、レール間距離Ｗは、Ｗ＝Ｗ０−（Ｌ１＋Ｌ２）で算出可能である。レール間距離Ｗは、所定の基準値とスラックとの和であり、この基準値は既知であるため、レール間距離Ｗから基準値を減算することで、スラックを算出可能である。
より具体的には、例えば、取り付け位置間の距離Ｗ０を固定値として予め演算部７に記憶させておき、演算部７が入力された軌道情報からレール間距離Ｗの基準値を参照すれば、演算部７は、以下の式（１）によってスラックを算出可能である。
スラック＝Ｗ０−（Ｌ１＋Ｌ２）−基準値  ・・・（１）
演算部７が行う評価としては、算出したスラックをそのまま出力してもよいし、算出したスラックが所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
【００４４】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成及び軌道の状態評価方法の手順を説明する模式図である。図３（ａ）は台車が曲線軌道を走行している状態を示す平面図であり、図３（ｂ）は軌道の状態評価方法の手順を説明する平面図である。なお、図３は、台車枠の下方を透視した状態で図示している。
第３実施形態に係る台車１００Ｂも、第１実施形態に係る台車１００及び第２実施形態に係る台車１００Ａと同様に、外軌側レールＲ１及び内軌側レールＲ２を具備する鉄道車両用の曲線軌道を走行し、この曲線軌道の状態を評価するための台車である。
【００４５】
台車１００Ｂも、台車１００及び台車１００Ａと同様に、前側輪軸１と、後側輪軸２と、台車枠３と、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂと、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂと、を備える。軸箱４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、それぞれ軸ばね（図示せず）を介して台車枠３に接続されている。
【００４６】
第３実施形態に係る台車１００Ｂは、台車１００と同様に、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計５ａ、５ｂを備える。また、第３実施形態に係る台車１００Ｂは、台車１００Ａと同様に、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計６ａ、６ｂを備える。本実施形態では、距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとして、レーザ距離計が用いられている。
距離計５ａ、５ｂの取り付け位置や測定する距離等の具体的な内容は、第１実施形態と同様であり、距離計６ａ、６ｂの取り付け位置や測定する距離等の具体的な内容は、第２実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４７】
また、台車１００Ｂは、各距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂに電気的に接続された演算部７を備える。演算部７は、新設してもよいし、一般的な台車又は車体に設けられて各種の制御を行う制御部を演算部７として併用することも可能である。演算部７には、各距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂで測定した距離が入力される。また、演算部７には、公知の手段（図示せず）によって検知された台車１００Ｂが現在走行している軌道の情報（曲線軌道と直線軌道の区別など）が入力される。本実施形態の演算部７は、台車枠３に取り付けられている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、鉄道車両の車体（図示せず）など、他の箇所に取り付けることも可能である。
【００４８】
演算部７は、入力された軌道情報に基づき、台車１００Ｂが曲線軌道のどの地点を現在走行しているのかを認識可能である。
図３（ｂ）の左図に示すように、演算部７は、前側輪軸１が測定地点ＭＰを通る時点（前側輪軸１の外軌側車輪１ａが測定地点ＭＰを通る時点）において、外軌側に位置する距離計（図３（ｂ）の左図に示す状態では、距離計５ａ）で測定した外軌側レールＲ１の頭部側面までの距離Ｌ１１と、内軌側に位置する距離計（図３（ｂ）の左図に示す状態では、距離計５ｂ）で測定した内軌側レールＲ２の頭部側面までの距離Ｌ１２との和である前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）を算出する。
また、図３（ｂ）の右図に示すように、演算部７は、後側輪軸２が測定地点ＭＰを通る時点（後側輪軸２の外軌側車輪２ａが測定地点ＭＰを通る時点）において、外軌側に位置する距離計（図３（ｂ）の右図に示す状態では、距離計６ａ）で測定した外軌側レールＲ１の頭部側面までの距離Ｌ２１と、内軌側に位置する距離計（図３（ｂ）の右図に示す状態では、距離計６ｂ）で測定した内軌側レールＲ２の頭部側面までの距離Ｌ２２との和である後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）を算出する。そして、演算部７は、後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）との差に基づき、曲線軌道のレールＲ１、Ｒ２の取り付け状態（測定地点ＭＰにおける取り付け状態）を評価する。
【００４９】
レールＲ１、Ｒ２の取り付け状態を評価するには、左右のレールＲ１、Ｒ２に軌間を広げる方向の荷重を負荷する必要がある。ここで、鉄道車両が曲線軌道を走行する際、前側輪軸１の車輪には、外軌側車輪１ａのフランジと外軌側レールＲ１の頭部側面とが接触することで、比較的大きな横圧Ｑが発生する（その反作用として、前側輪軸１が走行するレールＲ１、Ｒ２には軌間を広げる方向に比較的大きな横圧Ｑが作用する）一方、後側輪軸２の車輪に発生する横圧はほぼ０である（後側輪軸２が走行するレールＲ１、Ｒ２には軌間を広げる方向の横圧が殆ど作用しない）。
前側輪軸１を支持する軸箱４１ａ、４１ｂに取り付けられた距離計５ａ、５ｂで測定した外軌側レールの頭部側面及び内軌側レールの頭部側面までの距離Ｌ１１、Ｌ１２は側摩耗の影響を受けるものの、前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）は側摩耗の影響が相殺されることになる。したがい、前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）は、スラック及び小返りの影響を受けることになる。一方、後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）は、第２実施形態で説明したように、側摩耗及び小返りの影響を受けない。したがい、後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）は、スラックの影響を受けることになる。このため、後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）との差は、スラックの影響が相殺され、小返りの影響だけを受けることになる。
【００５０】
演算部７は、後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）との差に基づき、曲線軌道のレールＲ１、Ｒ２の取り付け状態を評価するため、小返りに起因したレールＲ１、Ｒ２の取り付け状態の悪化を精度良く評価可能である。また、前後一対の輪軸１、２を支持する前後左右４つの軸箱４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂにそれぞれ非接触式の距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを取り付けるだけで良いため、容易に評価可能である。
演算部７が行う評価としては、算出した後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）との差をそのまま出力してもよいし、算出した差が所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
【００５１】
なお、台車１００Ｂは、前側輪軸１の車輪に発生する横圧Ｑを測定する横圧測定手段を備えることが好ましい。前側輪軸１として輪重及び横圧を測定可能なＰＱ輪軸を用い、このＰＱ輪軸を横圧測定手段として用いることが可能である。また、台車１００Ｂを輪重及び横圧を測定可能なセンサが取り付けられたＰＱモニタリング台車で構成し、このセンサを横圧測定手段として用いることも可能である。
台車１００Ｂが横圧測定手段を備えることで、演算部７は、曲線軌道のレールＲ１、Ｒ２の取り付け状態を評価する際に、前側輪軸１が測定地点ＭＰを通る時点において横圧測定手段で測定した横圧Ｑを後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）との差で除算することで、曲線軌道の剛性を評価することが可能である。
この場合に演算部７が行う評価としては、算出した除算値（曲線軌道の剛性）をそのまま出力してもよいし、算出した除算値が所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
【００５２】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る鉄道車両用台車の概略構成を示す模式図である。図４は、台車が直線軌道を走行している状態を示す平面図であり、台車枠の下方を透視した状態で図示している。
第４実施形態に係る台車１００Ｃは、第１実施形態〜第３実施形態と異なり、レールＲａ及びレールＲｂを具備する鉄道車両用の直線軌道を走行し、この直線軌道の状態を評価するための台車である。
【００５３】
台車１００Ｃも、台車１００、台車１００Ａ及び台車１００Ｂと同様に、前側輪軸１と、後側輪軸２と、台車枠３と、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂと、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂと、を備える。軸箱４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、それぞれ軸ばね（図示せず）を介して台車枠３に接続されている。
台車１００Ｃは、台車１００、台車１００Ａ及び台車１００Ｂと異なり、前側輪軸１が旋回（鉛直方向周りに旋回）することで左右の軸距（前側輪軸１と後側輪軸２との車軸間の距離）に差をつけることが可能になっている。具体的には、台車１００Ｃとして、操舵台車が用いられている。
【００５４】
第４実施形態に係る台車１００Ｃは、台車１００Ｂと同様に、前側輪軸１を支持する左右一対の軸箱４１ａ、４１ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計５ａ、５ｂを備えると共に、後側輪軸２を支持する左右一対の軸箱４２ａ、４２ｂにそれぞれ取り付けられた非接触式の距離計６ａ、６ｂを備える。本実施形態では、距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとして、レーザ距離計が用いられている。
距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの取り付け位置や測定する距離等の具体的な内容は、第３実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００５５】
また、台車１００Ｃは、各距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂに電気的に接続された演算部７を備える。演算部７は、新設してもよいし、一般的な台車又は車体に設けられて各種の制御を行う制御部を演算部７として併用することも可能である。演算部７には、各距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂで測定した距離が入力される。また、演算部７には、公知の手段（図示せず）によって検知された台車１００Ｃが現在走行している軌道の情報（曲線軌道と直線軌道の区別など）が入力される。本実施形態の演算部７は、台車枠３に取り付けられている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、鉄道車両の車体（図示せず）など、他の箇所に取り付けることも可能である。
【００５６】
演算部７は、入力された軌道情報に基づき、台車１００Ｃが直線軌道のどの地点を現在走行しているのかを認識可能である。
少なくとも前側輪軸１が測定地点ＭＰを通る時点では前側輪軸１は旋回しており、演算部７は、前側輪軸１が旋回した状態（具体的には、前側輪軸１の車輪１ａのフランジＦがレールＲａの頭部側面に接触した状態）で測定地点ＭＰを通る時点において、第３実施形態と同様に、一方のレールＲａ側に位置する距離計５ａで測定したレールＲａの頭部側面までの距離と、他方のレールＲｂ側に位置する距離計５ｂで測定したレールＲｂの頭部側面までの距離との和である前側距離和を算出する。
同様に、演算部７は、後側輪軸２が測定地点ＭＰを通る時点において、レールＲａ側に位置する距離計６ａで測定したレールＲａの頭部側面までの距離と、レールＲｂ側に位置する距離計６ｂで測定したレールＲｂの頭部側面までの距離との和である後側距離和を算出する。
そして、演算部７は、後側距離和と前側距離和との差に基づき、直線軌道のレールＲａ、Ｒｂの取り付け状態（測定地点ＭＰにおける取り付け状態）を評価する。演算部７が行う評価としては、算出した後側距離和と前側距離和との差をそのまま出力してもよいし、算出した差が所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
【００５７】
第４実施形態に係る台車１００Ｃによれば、前側輪軸１が旋回することで、前側輪軸１が走行する左右のレールＲａ、Ｒｂに軸間を広げる方向の荷重が負荷されるため、直線軌道についても、第３実施形態と同様に、レールＲａ、Ｒｂの取り付け状態を精度良く評価可能である。
なお、図４に示す例では、前側輪軸１を時計回りに旋回させて、前側輪軸１の車輪１ａのフランジＦがレールＲａの頭部側面に接触した状態にさせているが、これに限るものではなく、前側輪軸１を反時計回りに旋回させて、前側輪軸１の車輪１ｂのフランジＦがレールＲａの頭部側面に接触した状態にさせても、同様の評価が可能である。
【００５８】
なお、台車１００Ｃは、台車１００Ｂと同様に、前側輪軸１の車輪に発生する横圧Ｑを測定する横圧測定手段を備えることが好ましい。前側輪軸１として輪重及び横圧を測定可能なＰＱ輪軸を用い、このＰＱ輪軸を横圧測定手段として用いることが可能である。また、台車１００Ｃを輪重及び横圧を測定可能なセンサが取り付けられたＰＱモニタリング台車で構成し、このセンサを横圧測定手段として用いることも可能である。
台車１００Ｃが横圧測定手段を備えることで、演算部７は、直線軌道のレールＲａ、Ｒｂの取り付け状態を評価する際に、前側輪軸１が測定地点ＭＰを通る時点において横圧測定手段で測定した横圧を後側距離和と前側距離和との差で除算することで、直線軌道の剛性を評価することが可能である。
この場合に演算部７が行う評価としては、算出した除算値（直線軌道の剛性）をそのまま出力してもよいし、算出した除算値が所定のしきい値を超えればアラームを出力するなど、種々の態様を採用可能である。
【００５９】
なお、第４実施形態に係る台車１００Ｃを用い、台車１００Ｃの演算部７が第１〜第４実施形態で説明した全ての演算を実行可能にすることで、第１〜第４実施形態で説明した軌道の状態評価方法の全てを実行可能である。
すなわち、台車１００Ｃを用いて第１実施形態の状態評価方法（側摩耗の評価方法）を実行する場合には、前側輪軸１と後側輪軸２との左右の軸距を同一の値に設定し、演算部７が、距離計５ａ、５ｂのうち外軌側に位置する距離計で測定した距離を用いて、前述の演算（Ｌ１−Ｌ０の算出）を行えばよい。
また、台車１００Ｃを用いて第２実施形態の状態評価方法（スラックの評価方法）を実行する場合には、前側輪軸１と後側輪軸２との左右の軸距を同一の値に設定し、演算部７が、距離計６ａ、６ｂで測定した距離を用いて、前述の演算（式（１）の演算）を行えばよい。
さらに、台車１００Ｃを用いて第３実施形態の状態評価方法（レールの取り付け状態の評価方法）を実行する場合には、前側輪軸１と後側輪軸２との左右の軸距を同一の値に設定し、演算部７が、距離計５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂで測定した距離を用いて、前述の演算（後側距離和（Ｌ２１＋Ｌ２２）と前側距離和（Ｌ１１＋Ｌ１２）の差の算出）を行えばよい。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・前側輪軸
２・・・後側輪軸
３・・・台車枠
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ・・・軸箱
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ・・・距離計
７・・・演算部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ・・・鉄道車両用台車
Ｒ１、Ｒ２、Ｒａ、Ｒｂ・・・レール
Ｒ１１、Ｒ２１・・・頭部
【図１】
2020185876.tif 000003
【図２】
2020185876.tif 000004
【図３】
2020185876.tif 000005
【図４】
2020185876.tif 000006