(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定するように構成され、かつ、上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定装置。
【請求項２】
上記車両のドア開閉信号により、上記車両が駅に停止しているとの判定を補正することを特徴とする請求項１記載の車両動揺測定装置。
【請求項３】
上記車両の前後方向の加速度の２回積分、速度発電機信号、地点検知信号およびＧＰＳ信号のうちの少なくとも一つを用いることにより上記車両の位置を測定することを特徴とする請求項２記載の車両動揺測定装置。
【請求項４】
上記地点検知信号はＡＴＣ信号およびＡＴＳ信号のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項３記載の車両動揺測定装置。
【請求項５】
上記車両動揺測定装置は上記車両に常設されることを特徴とする請求項４記載の車両動揺測定装置。
【請求項６】
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定し、かつ、上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定方法。
【請求項７】
上記車両のドア開閉信号により、上記車両が駅に停止しているとの判定を補正することを特徴とする請求項６記載の車両動揺測定方法。
【請求項８】
上記車両の前後方向の加速度の２回積分、速度発電機信号、地点検知信号およびＧＰＳ信号のうちの少なくとも一つを用いることにより上記車両の位置を測定することを特徴とする請求項７記載の車両動揺測定方法。
【請求項９】
上記地点検知信号はＡＴＣ信号およびＡＴＳ信号のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項８記載の車両動揺測定方法。
【請求項１０】
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定装置。
【請求項１１】
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両動揺測定装置および車両動揺測定方法に関し、特に、鉄道車両の走行試験において軌道の状態を動的動揺測定で記録解析するのに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の走行試験において軌道の状態を動的動揺測定で記録解析することは、軌道の状態を正確に把握し、状態が悪い場合には適切な処置を施すことで軌道を良好な状態に維持し、乗客の乗り心地を良くしたり、車両の安全運転を実現する上で重要である。この動的動揺測定では、軌道上の車両の位置（所定の基準点からの距離）を正確に測定する必要がある。言い換えると、車両の動揺測定値が軌道のどの位置のものであるかを正確に測定する必要がある。
【０００３】
本出願人は先に、車両の動揺測定を行うために、軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーと、上記車両に設置されるＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信機とを有し、上記ＧＰＳアンテナにより上記ＧＰＳ受信機が受信するＧＰＳ信号により取得される位置情報と上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向の加速度とに基づいて上記車両の位置を補正するとともに、上記車両が駅に停止している時に計測者により入力される駅停止信号および上記車両が構造物を通過する時に計測者により入力される構造物信号により上記車両の走行距離を補正する車両走行動揺解析システムを提案した（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９９３２２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の車両走行動揺解析システムによれば、ＧＰＳアンテナによりＧＰＳ受信機が受信するＧＰＳ信号により取得される位置情報に基づいて車両の位置情報を補正することに加えて、車両が駅に停止している時に計測者により入力される駅停止信号および車両が構造物を通過する時に計測者により入力される構造物信号により車両の走行距離を補正するので、Ｂ区間またはＷ区間の有無にかかわらず、また、トンネルや屋根付き駅舎や地下軌道などのＧＰＳ信号の受信不能区間があっても、車両の動揺測定値を高い位置精度または距離精度で正確に得ることができ、しかもキロ程を通過する毎に計測者が記録紙にその地点情報を書き込む作業が不要となるため計測者に負担をかけることがなく、さらに速度発電機などの、車両の車軸や車輪の回転パルスを得るための設備が不要であるためコストも低く抑えることができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の車両走行動揺解析システムでは、車両が駅に停止している時に計測者が駅停止信号を入力する必要があるため、省力化の点で不十分であり、車両の動揺測定のコストが高くなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、鉄道車両の走行試験において、無人で車両の動揺測定を行うことができ、車両の動揺測定の省力化、従って低コスト化を図ることができる車両動揺測定装置および車両動揺測定方法を提供することである。
【０００８】
この発明の上記課題およびその他の課題は、添付図面を参照した本明細書の記述より明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、軌道上を走行する車両が駅に到着した場合、車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に車両が駅に停止していると判定することができることを見出した。
【００１０】
一方、本発明者らが独自に得た知見によれば、駅に車両が停止している時の車両の傾きは駅毎に異なる。そこで、各駅に車両が停止している時の車両の傾きのデータベースを予め作成しておき、車両が駅に停車している時の車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により車両の傾きを測定し、上記の予め作成された車両の傾きのデータベースと照合することにより、車両が停止している駅の同定を行うことが可能となる。こうすることで、車両が駅に停車しているか否かの判定だけでなく、停車駅の同定を自動化することが可能となる。
【００１１】
この発明は、本発明者らが独自に得た上記の知見に基づいて案出されたものである。
すなわち、上記課題を解決するために、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定するように構成されていることを特徴とする車両動揺測定装置である。
【００１２】
また、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の走行中の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定することを特徴とする車両動揺測定方法である。
【００１３】
また、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定するように構成され、かつ、上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定装置である。
【００１４】
また、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記３軸加速度センサーにより検出される上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に上記車両が駅に停止していると判定し、かつ、上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定方法である。
【００１５】
また、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定装置である。
【００１６】
また、この発明は、
軌道上を走行する車両に設置され、上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサーを用い、
上記３軸加速度センサーにより上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度を検出することにより上記車両の動揺を測定し、
上記車両が上記駅に停車している時の上記車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により上記車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に上記車両が停止している時の上記車両の傾きのデータベースと照合することにより、上記車両が停止している駅の同定を行うことを特徴とする車両動揺測定方法である。
【００１７】
上記の発明において、３軸加速度センサーにより検出される車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動値による、車両が駅に停止しているとの判定は、好適には、車両のドア開閉信号により補正する。具体的には、ドア開の信号が検出された時に上記の判定を有効とし、ドア開の信号が検出されない時には上記の判定を無効とする。必要に応じて、ドア閉の信号が検出されない時に上記の判定を有効とし、ドア閉の信号が検出された時には上記の判定を無効とするようにしてもよいし、ドア開の信号およびドア閉の信号の両方を検出して上記の判定の有効・無効を判断するようにしてもよい。また、車両が分岐器を通過したり、軌道の曲線部を通過したりする際には、車両の左右加速度が特徴的な変化を示すことから、この特徴的な変化により、車両が駅に停止しているとの判定を補正するようにしてもよい。
【００１８】
軌道上を走行する車両の位置の測定（あるいは車両の位置情報の取得）は、従来公知の技術を用いることによって行うことができる。例えば、車両の前後方向の加速度の２回積分、速度発電機信号、地点検知信号およびＧＰＳ信号のうちの少なくとも一つを用いることにより車両の位置の測定を行うことができる。ここで、速度発電機信号は車両側の既設信号である。地点検知信号も同様に車両側の既設信号であり、例えば、ＡＴＣ（Automatic Train Control)信号およびＡＴＳ（Automatic Train Stop) 信号のうちの少なくとも一つである。ＧＰＳ信号を用いる場合には、車両にＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信機を設置し、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳ信号を受信する。また、予め作成された線路データベースを用いて車両の位置を補正してもよい。さらに、軌道上の選択された位置の緯度および経度をＧＰＳ受信機により取得し、その近似地点を車両が通過した時に車両の位置を補正するようにしてもよい。
【００１９】
車両動揺測定装置は、典型的には車両に常設されるが、これに限定されるものではなく、動揺測定を行う時に車両に設置するようにしてもよい。軌道上を走行する一編成の列車の車両の動揺を測定する場合、車両動揺測定装置は、典型的には、列車の前後の車両に設置され、例えば運転室あるいは車掌室に設置される。
【００２０】
車両には、およそ軌道上を走行するものである限り、全てのものが含まれる。具体的には、列車、電車（地下鉄電車を含む）、モノレール、新交通システム、ジェットコースター、リフト、ケーブルカーなどの車両である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、３軸加速度センサーにより検出される車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に車両が駅に停止していると判定することにより、車両が駅に停止しているか否かの判定を自動化することができ、計測者が不要となる。このため、鉄道車両の走行試験において、無人で車両の動揺測定を行うことができ、車両の動揺測定の省力化、従って低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、車両が駅に停車している時の車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により車両の傾きを測定し、予め作成された、各駅に車両が停止している時の車両の傾きのデータベースと照合することにより、車両が停止している駅の同定を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置の内部の詳細を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置の外形を示す斜視図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録した北海道旅客鉄道株式会社のＸ本線のＡ駅−Ｆ駅走行時の全体動揺波形を示す略線図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＡ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図６】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＢ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図７】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＣ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＤ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図９】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＥ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図１０】この発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置により収録したＦ駅停止時の動揺波形を示す略線図である。
【図１１】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＡ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１２】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＢ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１３】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＣ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１４】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＤ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１５】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＥ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１６】この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置により測定したＦ駅停止時の車両の傾き波形を示す略線図である。
【図１７】この発明の第３の実施の形態による車両動揺測定装置を説明するための略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の第１の実施の形態による車両動揺測定装置の構成を示すブロック図、図２はこの車両動揺測定装置の内部の詳細を示すブロック図である。
【００２５】
図１および図２に示すように、この車両動揺測定装置においては、本体１１内に、軌道上を走行する車両の上下方向の加速度を計測する上下加速度センサー１２ａ、車両の左右方向の加速度を計測する左右加速度センサー１２ｂおよび車両の前後方向の加速度を計測する前後加速度センサー１２ｃからなる３軸加速度センサー１２が内蔵されている。本体１１の外部にも、この３軸加速度センサー１２と同様な３軸加速度センサー１３を設置することができるようになっている。この３軸加速度センサー１３の上下加速度センサー１３ａ、左右加速度センサー１３ｂおよび前後加速度センサー１３ｃの出力端子は本体１１の端子台１４の端子と接続される。３軸加速度センサー１２、１３のうちのいずれを使用するかはスイッチ１５の操作により選択することができるようになっている。
【００２６】
３軸加速度センサー１２、１３からは、車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度がアナログ電気信号としてそれぞれ出力される。３軸加速度センサー１２、１３の出力は本体１１内の車両動揺測定ユニット１６に送られる。車両動揺測定ユニット１６に送られた３軸加速度センサー１２、１３の出力は、マルチプレクサ１７を介して、それぞれ車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度用の加速度アンプ１８ａ、１８ｂ、１８ｃにより増幅され、車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度信号としてそれぞれ出力される。これらの加速度信号は、ローパスフィルタ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ（例えば、ＤＣ〜８Ｈｚ）を通されて低域周波数成分が取り出された後、Ａ／Ｄコンバータ２０によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ２１に送られる。Ａ／Ｄコンバータ２０としては例えば１６ビットのものが用いられる。
【００２７】
車両動揺測定ユニット１６には、メモリ２２、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）チップ２３およびＳＤカードソケット２４が設けられている。ＳＤカードソケット２４にはＭＭＣ（マルチメディアカード）２５が挿入されるようになっている。メモリ２２としては、例えば容量が１ＭＢのＳＲＡＭ（スタチックＲＡＭ）が用いられる。ＲＴＣチップ２３としては、例えば３２．７６８ｋＨｚのものが用いられる。また、車両動揺測定ユニット１６には、ＵＳＢモジュール基板２６が設置され、このＵＳＢモジュール基板２６にＴｙｐｅＡのＵＳＢコネクタ２７が設置されている。このＵＳＢコネクタ２７にＵＳＢメモリ２８を接続することができるようになっている。ＵＳＢメモリ２８は、測定条件設定のためのデータの記憶、動揺測定データの収録などに用いられる。車両動揺測定ユニット１６にはさらに、ＵＳＢ−シリアル変換器２９およびＴｙｐｅＢのＵＳＢコネクタ３０が設置されている。車両動揺測定ユニット１６は、ＵＳＢ−シリアル変換器２９を介して、ＵＳＢコネクタ３０に接続される外部のコンピュータなどの機器との間でシリアル通信を行うことができるようになっている。
【００２８】
車両動揺測定装置には、端子台１４の端子より、車両に設置された速度発電機からの速度発電機信号（例えば、ＡＣ０．５Ｖ〜ＡＣ１５０Ｖ）を取り込むことができるようになっている。この速度発電機信号は絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に供給される。絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、抵抗３２、３３、３４、反転アンプ３５、振幅制限フィルタ３６、比較器３７、ＴＴＬ３８および周波数（Ｆ）／速度（Ｖ）変換器３９からなる。Ｆ／Ｖ変換器３９からの速度信号はＡ／Ｄコンバータ２０に送られ、デジタル信号に変換されてＣＰＵ２１に送られる。
【００２９】
車両動揺測定装置にはさらに、運転室に設けられている接続箱から車両のドア開閉信号を取り出し、端子台１４の端子よりそのドア開閉信号を取り込むことができるようになっている。このドア開閉信号は、図示省略した絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータを介してＣＰＵ２１に送られる。
【００３０】
また、車両動揺測定装置には、端子台１４の端子より、地点検知信号としてＡＴＣ信号（ＡＴＣパルス）を取り込むことができるようになっている。このＡＴＣ信号は絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ４０に送られ、ＴＴＬ４１を介してＣＰＵ２１に送られる。
【００３１】
また、車両動揺測定装置にはＧＰＳ信号を取り込むことができるようになっている。具体的には、本体１１に設けられたＢＮＣコネクタに同軸ケーブルによりＧＰＳアンテナ４２が接続される。そして、このＧＰＳアンテナ４２を用いて、ＧＰＳ受信ユニット４３が人工衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信する。このＧＰＳ信号は、増幅された後、ＣＰＵ２１に送られる。
【００３２】
本体１１にはパネル４４が設けられている。パネル４４には、この車両動揺測定装置の動作に必要な各種のスイッチや表示素子（発光ダイオードなど）などが設けられている。具体的には、パネル４４には、例えば、記録スイッチ／ＬＥＤ４５、測定スイッチ／ＬＥＤ４６、停止スイッチ／ＬＥＤ４７、電源スイッチ／ＬＥＤ４８、速度発電機信号を使用していることを示す速度動作ＬＥＤ４９、ＡＴＣ信号を使用していることを示すＡＴＣ動作ＬＥＤ５０など設けられている。
【００３３】
本体１１には端子台５１が設けられ、この端子台５１にＡＣ１００Ｖ電源が供給されるようになっている。ＡＣ１００Ｖ電源は絶縁ＡＣ−ＤＣコンバータ５２によりＤＣ電源に変換され、電源部５３に送られる。この車両動揺測定装置の各種の素子や回路などにはこのＤＣ電源が供給される。ＣＰＵ２１はバッテリ５４によりバックアップされている。
【００３４】
本体１１の外形の一例を図３に示す。図３に示すように、本体１１は、例えば直方体の形状を有する。本体１１の外形寸法は、例えば、幅が１８０ｍｍ、奥行が１７６ｍｍ、高さが７６ｍｍ（脚部を除く）である。本体１１の一面にパネル４４が設置される。
【００３５】
この車両動揺測定装置は主として次の４つの機能を持つ。
・測定条件設定（メモリー媒体へ）
・動揺測定（動揺データのメモリー媒体への収録）
・測定データの読み取り、解析（メモリー媒体より）
・警報データファイルの作成
・ラボックス対応データファイルの作成
【００３６】
以下順にこの車両動揺測定装置の機能について説明する。
（１）測定条件設定１（ＡＴＣ地点情報）
路線情報として、ＡＴＣの設置地点の情報をマーク信号として、路線データファイルとして作成する。
（最初の８文字は、英数字とする）
【００３７】
（２）測定条件設定２
動揺データを集録するための、測定条件を設定する。
次の条件を設定する。
ファイル名  ８桁の略語で設定（例  ＳＡ−ＫＵ−Ｄ１）
ＡＴＣ情報設定  有り／無しを選択
距離演算モード  速度発電機／ＧＰＳを両用
車輪径  ８桁の数字で設定（例  ０８６０．０００）〔ｍｍ〕
速度発電機パルスレート  ８桁の数字で設定（例  ０６０．００００）〔ｐ／ｒ〕
データ保存  ３チャネル（上下、左右、前後）で固定
サンプルモード  距離サンプル／時間サンプルを選択
クロック分周比  １／１〜１／９９で設定（例１／１６、１／２４等）
収録周波数帯域  ＤＣ−８Ｈｚで固定
【００３８】
（３）データ収録用メモリ媒体作成
（１）（２）で作成した測定条件のファイルをＵＳＢメモリ２８に記憶し、データ収録用の媒体とする。
ＵＳＢメモリ２８としては、容量が１Ｇｂｙｔｅのものを用いる。
【００３９】
（４）データの測定、収録
動揺データの収録を以下の手順で行う。
ＵＳＢメモリ２８を車両動揺測定装置のＵＳＢコネクタ２７に挿入し、装置の電源をＯＮとする。
車両停止時に、測定開始ボタンを押し、測定、収録を開始する。
測定終了時、測定停止ボタンを押し、測定、収録を停止する。
車両動揺測定装置の電源をＯＦＦとし、ＵＳＢメモリ２８をＵＳＢコネクタ２７より取り外す。
メモリ２２およびＵＳＢメモリ２８には、同様のデータが記憶される。
メモリ２２はリングメモリとし、常に最新のデータが記憶されているものとする。
記憶データは、３軸の加速度信号、速度信号、ＡＴＣ信号の有無とする。
また、ＧＰＳデータも記憶できるものとする。
【００４０】
（５）データの読み出し、解析
測定、収録が行われたＵＳＢメモリ２８のデータは、パソコンで読み出し、ファイルとする。
データは、パソコン上で再生し、トレンドグラフとして表示できる。
また、設定される振幅値を上回った値を、警報値としてリスト化し、表示、プリントできるものとする。
【００４１】
（６）データの再生、解析
データの再生、解析を以下のようにして行う。
（６．１）解析条件設定
データの解析における各種条件の設定を行う。
・解析方法          加速度信号の解析方法を選択。
立ち上がり方向のＰ−Ｐ値、立ち下がり方向のＰ−Ｐ値、両方向、                    より選択する。
（デフォルトは、立ち下がり方向のＰ−Ｐ値に設定）
・警報レベル        加速度信号の警報判定レベルを設定。
（加速度が、設定された判定レベルを超えた場合、警報値とし
て判定する）
警報発生時の時刻、位置、発生軸、数値を表示し、記憶する。
（デフォルトとして、２．４ｍ／ｓ2 に設定）
・ＡＴＣ解析        ＡＴＣ信号の距離補正の有無を選択。
・ＧＰＳ解析        ＧＰＳ信号をキロ程補正に使用するかを選択。
【００４２】
（６．２）表示条件設定
取得した波形データを再生または解析して表示するための各種条件を設定する。
表示信号は、加速度信号、速度データ、ＡＴＣデータ、等とする。
・ＤＣ成分処理      加速度の表示データを、ＤＣ〜０．３Ｈｚまでの成分を除去して
表示するか、生データのまま表示するかを選択。
（デフォルトとして、生データに設定）
・表示グラフ数      表示数を１、２、３より選択。
表示数１とした場合は、３信号まで重ね表示できる。
・加速度軸          加速度の表示幅を、最小値、最大値、目盛値で設定。
・速度軸            速度の表示幅を、最小値、最大値、目盛値で設定。
・表示選択          重ね表示の信号選択、上下位置の表示選択。
・表示線色          グラフの表示線の色を設定。
・距離軸            距離の表示幅を、最小値、最大値、目盛値、補助目盛値で設定
第何区間かを設定。
【００４３】
（７）警報データファイルの作成
収録したデータの振幅解析を行い、警報データファイルを作成する。
【００４４】
（８）ラボックス対応データファイルの作成
収録したデータを、ラボックス対応のデータに変換し、ファイルを作成する。
変換したファイルは、ラボックスに読み取られ、解析できるファイルとする。
【００４５】
（９）収録データファイル
取得したデータをハードディスクに保存する。
保存したデータは、再生が可能。
波形データのファイルは、バイナリ形式。
また、テキストデータ形式の保存も可能とする。
【００４６】
（１０）プリント
表示されたグラフ、警報データは、プリンタ出力できる。
【００４７】
（１１）通信
機器内情報、収録されたデータは、シリアル通信を介して、パソコンで読みとれるものとする。
【００４８】
この車両動揺測定装置による測定、収録の機能は次の通りである。
・電源スイッチが投入される。
・ＵＳＢメモリ２８より測定条件を読み取り、装置内部を設定する。
・発電機パルスの分周率を設定する。
・測定開始ボタンをＰＵＳＨにされると、測定、収録を開始する。
・ＡＴＣパルスを常に監視し、ＡＴＣパルスが来た場合、次のデータ測定時に取得したデータとともにＡＴＣ信号も記憶する。
・データ測定は、分周期パルスを常に監視し、分周期パルスが来た場合、加速度信号３軸、速度信号のアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、測定、収録する。
・測定停止ボタンをＰＵＳＨとされると、測定、収録を終了する。
・電源スイッチをＯＦＦとし、ＵＳＢメモリ２８を取り出す。
【００４９】
この車両動揺測定装置の仕様について説明する。
測定装置に関しては次の通りである。
加速度入力            入力電圧  ±６Ｖ／±２Ｇ
応答特性  ＤＣ〜８Ｈｚ、Ｆ特性＋０．５〜−３ｄＢ
（ソフト対応時０．３〜８Ｈｚ）
（バターワース型ローパスフィルタを使用）
（減衰特性、−１８ｄＢ／ｏｃｔを基本とする）
Ａ／Ｄ変換            分解能    １２ｂｉｔ
サンプリング速度は速度発電器パルスの分周トリガに従う
ただし、最高速度により制限される場合がある。
速度発電機パルス      ＴＴＬオープンコレクタ信号
分周比を選択（１／４、１／８、１／１６、１／３２、
１／６４、１／１２、１／２４、１／４８）
ＡＴＣ信号            ＴＴＬオープンコレクタ信号（または、接点信号）
ＧＰＳ信号            ＮＭＥＡフォーマット信号で収録
電源                  ＡＣ１００Ｖ、０．５Ａ
ＤＣ１６Ｖ、３Ａｈバッテリ１個（予備１個付属）
（本バッテリで約４時間バックアップ可）
データ記憶            ３２Ｍｂｙｔｅメモリーカード使用時、走行４時間程度の収                          録を行える。
【００５０】
パネル部のスイッチ、ランプは次の通りである。
電源スイッチ  電源のＯＮ／ＯＦＦ（トグルスイッチ）
測定開始ボタン  測定のリスタートボタン
測定停止ボタン  測定の停止ボタン
【００５１】
電源ＬＥＤ  電源投入時ＬＥＤ点灯
測定ＬＥＤ  測定時ＬＥＤ点灯
モニターＬＥＤ  各信号の状態を表示するモニターＬＥＤ点灯
【００５２】
３軸加速度センサー１２、１３の一例を挙げると、次のとおりである。
センサー方式          ３軸静電容量型ＩＣ加速度
測定範囲              ±２Ｇ
周波数特性            ＤＣ〜８０Ｈｚ／ＤＣ〜８Ｈｚの切替
測定誤差              ±２％／ＦＳ
耐衝撃                ５００Ｇ
電源電圧              ５ＶＤＣ
寸法                  １２５ｍｍ×４５ｍｍ×１１０ｍｍ
【００５３】
速度発電機絶縁アンプの一例を挙げると、次のとおりである。
入力                  ０．５〜１５０Ｖｒｍｓ
入力抵抗              １００ｋΩ以上
しきい値              ０．２Ｖ
周波数範囲            １〜１０ｋＨｚ（ＬＰＦ  ｆC ＝１０ｋＨｚ、
−１８ｄＢ／ｏｃｔ）
出力                  ＴＴＬオープンコレクタ出力
耐衝撃                ５００Ｇ
電源電圧              ＡＣ１００Ｖ
寸法                  １８０ｍｍ×８０ｍｍ×７０ｍｍ
耐圧                  ＤＣ／ＡＣ連続１５０Ｖ
絶縁                  １０ＭΩ以上
【００５４】
ＡＴＣ地点検知信号の一例を挙げると、次の通りである。
ＡＴＣ地点検知信号は車両側より出力される。
信号                  ＴＴＬオープンコレクタ出力（または接点信号）
（絶縁入力）
【００５５】
ＧＰＳ信号の一例を挙げると、次のとおりである。
ＧＰＳアンプ          スタート時間  ４０ｓｅｃ
取得衛星個数          最大１５個
算出間隔              １ｓｅｃ
Ｉ／Ｆ                ＵＳＢ
【００５６】
ＡＣ電源の一例を挙げると、次のとおりである。
ＡＣ電源は車両側より出力される。
電源                  ＡＣ１００Ｖ、０．５Ａ以下（絶縁入力）
【００５７】
この車両動揺測定装置により実際に測定した動揺データについて説明する。
北海道旅客鉄道株式会社のＸ本線の特急列車Ｙ号の運転室内にこの車両動揺測定装置を設置し、始発駅Ａ駅を出発してから途中、Ｂ駅、Ｃ駅、Ｄ駅およびＥ駅に順に停車して終着駅Ｆ駅まで走行し、動揺測定を行った。ＧＰＳアンテナ４２は、運転席の前面右方向にマグネット用鉄板を設置し、その上に両面テープを用いて貼り付けた。
【００５８】
この車両動揺測定装置により収録したデータを株式会社ニシヤマ製レールナビ（登録商標）（特許文献１の車両走行動揺解析システムを製品化したもの）のフォーマットに変換処理し、レールナビ（登録商標）にて表示、解析を行った。
【００５９】
変換処理の手順は次の通りである。
１．この車両動揺測定装置により収録したデータをレールナビ（登録商標）のフォーマットに変換する。
２．レールナビ（登録商標）対応の路線データベースを作成する。
３．レールナビ（登録商標）の収録時と同様の、コンディションファイルを作成する。
４．レールナビ（登録商標）のＤａｔｅフォルダに転送し、表示、解析を行う。
【００６０】
この車両動揺測定装置により収録した、Ａ駅からＦ駅までの走行時の特急列車Ｙの全体動揺波形を図４に示す（図４に記載された「加速度」のボックス内において、上段の波形が前後加速度の波形、中段の波形が左右加速度の波形、下段の波形が上下加速度の波形を示す。以下同様。）。また、Ａ駅、Ｂ駅、Ｃ駅、Ｄ駅、Ｅ駅およびＦ駅に停車時の特急列車Ｙの動揺波形をそれぞれ図５、図６、図７、図８、図９および図１０に示す。また、各駅に停車時の特急列車Ｙの前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定値を停車時間および停車距離（キロ程）の値とともに表１に示す。時間はＡ駅出発時を０とし、Ａ駅出発後の経過時間を秒単位で０．３１５として表示した。
【００６１】
【表１】
0005596505.tif 000002
【００６２】
表１より、各駅に停車時の特急列車Ｙの前後加速度、左右加速度および上下加速度のそれぞれについて最大値と最小値との差を求め、その平均値を求めると、前後加速度の平均値は０．０７５ｍ／ｓ2 、左右加速度の平均値は０．１０３ｍ／ｓ2 、上下加速度の平均値は０．１３３ｍ／ｓ2 となる。ここで、特急列車Ｙが駅に停車しているとの判定値を、各平均値の１５０％に設定すると、各判定値は、前後加速度が０．１２ｍ／ｓ2 、左右加速度が０．１６ｍ／ｓ2 、上下加速度が０．２０ｍ／ｓ2 となる。各駅での停車時間は、Ａ駅は２７秒、Ｂ駅は１６秒、Ｃ駅は２３秒、Ｄ駅は２５秒、Ｅ駅は２９秒、Ｆ駅は１７秒である。この結果は、前後加速度、左右加速度および上下加速度の変動値が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に駅に停止していると判定することの裏付けとなるものである。
【００６３】
上述の前後加速度、左右加速度および上下加速度の変動値による駅停止の判定は、好適には、車両側のドア開閉信号により補正する。すなわち、上述のように前後加速度、左右加速度および上下加速度の変動値が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に駅に停止していると判定した時、ドア開の信号を検出した時にはこの判定を有効とし、ドア開の信号を検出しない時にはこの判定を無効とし、駅に停止していないと判定する。ここで、ドア開の信号は、図５、図６、図７、図８、図９および図１０の下部に記載された「スイッチＢＯＸ信号」に表示されている。また、上述の前後加速度、左右加速度および上下加速度の変動値による駅停止の判定は、分岐器あるいは軌道の曲線部の通過により補正することもできる。例えば、図７に示すように、Ｃ駅出発後の左右動の波形挙動には特徴的な変化があり、この挙動により９：４２：５５付近までは曲線部、その後は分岐器を特定することができる可能性があることから、これを補正に役立ててもよい。
【００６４】
以上のように、この第１の実施の形態による車両動揺測定装置によれば、３軸加速度センサー１２、１３により検出される車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に車両が駅に停止していると判定するので、車両が駅に停止しているか否かの判定を自動化することができる。このため、計測者が不要となり、無人で車両の動揺測定を行うことができる。これによって、車両の動揺測定の省力化を図ることができ、従って車両の動揺測定の低コスト化を図ることができる。また、車両の動揺測定を高い位置精度または距離精度で正確に行うことができる。さらに、無人で車両の動揺測定を行うことができるため、動揺測定の結果から軌道の状態を常時監視することにより、異常動揺値が測定された場合には、データを運行管理司令室に転送するようにし、それによって軌道の保守管理を行うことができる。ここで、軌道の保守管理の具体例を挙げると、軌道の高低変位（上下動）、軌道の水準変位（上下動・左右動）、軌道の通りの変位（左右動）、走行安全性（著大な上下動・左右動）、乗り心地の確保（走行安全性に係わらない程度の上下動・左右動）などが含まれる。例えば、異常動揺値が測定された場合には、軌道の異常個所に対して補修などの適切な処置を施し、その後、動揺測定を再度行って処置の効果を確認することにより、軌道を良好な状態に維持することができる。
【００６５】
加えて、この車両動揺測定装置は、車両の改善などにも活用することができる。すなわち、営業車両での動揺測定データは、軌道の保守管理のためだけでなく、乗り心地を良くするための車両の改善などのためにも必要であり、車両上で計測した動揺測定データの解析には、地上の軌道状態を考慮に入れる必要があり、走行経路に対応する位置の正確な把握が必要となる。車両側の乗り心地向上策としては、車両に生じる加速度は車両や編成列車の運動特性や速度や加減速度によって変化するので、車両に不要な加速度が生じないように台車および車体の設計（改造）や台車の軽量化やバネ下質量の削減などの改善が考えられる。また、車両保守面では、車輪踏面、車輪径の管理などが考えられる。
【００６６】
次に、この発明の第２の実施の形態による車両動揺測定装置について説明する。
この車両動揺測定装置においては、動揺測定を行う路線の各駅に車両が停止している時の車両の傾きのデータベースを予め作成しておき、車両が駅に停車している時の車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により車両の傾きを測定し、上記のデータベースと照合することにより、車両が停止している駅の同定を行う。その他のことは第１の実施の形態による車両動揺測定装置と同様である。
【００６７】
北海道旅客鉄道株式会社のＸ本線の特急列車Ｙ号の運転室内にこの車両動揺測定装置を設置し、始発駅Ａ駅を出発してから途中、Ｂ駅、Ｃ駅、Ｄ駅およびＥ駅に順に停車して終着駅Ｆ駅まで走行し、各駅に停車時の車両傾斜を求めた。
【００６８】
この車両動揺測定装置により収録した、Ａ駅からＦ駅までの走行時の特急列車Ｙの全体動揺波形は図４に示した通りである。図１１〜図１６はそれぞれ、Ａ駅停車時、Ｂ駅停車時、Ｃ駅停車時、Ｄ駅停車時、Ｅ駅停車時およびＦ駅停車時の傾き波形を示す。
【００６９】
図１１〜図１６に示す測定結果から各駅での車両の傾斜加速度を求めた結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
0005596505.tif 000003
【００７１】
表２より、各駅での停車時の車両の傾斜加速度、すなわち各駅での車両の傾斜は各駅毎に異なっていることが分かる。このため、各駅に車両が停止している時の車両の傾きのデータベースを予め作成しておくことにより、車両が駅に停車している時の車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の値により車両の傾きを測定し、上記のデータベースと照合することにより、車両が停車している駅の同定を自動的に行うことができる。
【００７２】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点に加えて、停車駅の同定を自動化することが可能となるという利点を得ることができる。
【００７３】
次に、この発明の第３の実施の形態による車両動揺測定装置について説明する。
この車両動揺測定装置においては、前後加速度、左右加速度および上下加速度の変動値による駅停止の判定をＧＰＳ信号により補正する。その他のことは第２の実施の形態による車両動揺測定装置と同様である。
【００７４】
具体的には、この第３の実施の形態においては、ＧＰＳ信号を受信可能な停止駅の前後位置、例えば踏切やキロ程などの緯度経度をデータベースに登録しておく。そして、図１７に示すように、車両の前後方向、左右方向および上下方向の加速度の変動が、少なくとも１５秒間にわたり０．２ｍ／ｓ2 以下である時に車両が駅に停止していると判定した時、車両が登録された緯度経度の間に位置し、かつ車両の傾きより車両が駅に停車していることが検知された時にはこの判定を有効とし、検知されない時にはこの判定を無効とし、駅に停止していないと判定する。
この第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【００７５】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた仕様、数値、構成、機能などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる仕様、数値、構成、機能などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１１…本体、１２、１３…３軸加速度センサー、１４…端子台、１５…スイッチ、１６…車両動揺測定ユニット、１７…マルチプレクサ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…加速度アンプ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…ローパスフィルタ、２０…Ａ／Ｄコンバータ、２１…ＣＰＵ、２２…メモリ、２３…ＲＴＣチップ、２４…ＳＤカードソケット、２５…ＭＭＣ、２６…ＵＳＢモジュール基板、２７…ＵＳＢコネクタ、２８…ＵＳＢメモリ、２９…ＵＳＢ−シリアル変換器、３０…ＵＳＢコネクタ、３１…絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ、３２、３３、３４…抵抗、３５…反転アンプ、３６…振幅制限フィルタ、３７…比較器、３８…ＴＴＬ、３９…Ｆ／Ｖ変換器、４０…絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ、４１…ＴＴＬ、４２…ＧＰＳアンテナ、４３…ＧＰＳ受信ユニット、４４…パネル、４５…記録スイッチ／ＬＥＤ、４６…測定スイッチ／ＬＥＤ、４７…停止スイッチ／ＬＥＤ、４８…電源スイッチ／ＬＥＤ、４９…速度動作ＬＥＤ、５０…ＡＴＣ動作ＬＥＤ、５１…端子台、５２…ＡＣ−ＤＣコンバータ、５３…電源部、５４…バッテリ
【図１】
0005596505.tif 000004
【図２】
0005596505.tif 000005
【図３】
0005596505.tif 000006
【図４】
0005596505.tif 000007
【図５】
0005596505.tif 000008
【図６】
0005596505.tif 000009
【図７】
0005596505.tif 000010
【図８】
0005596505.tif 000011
【図９】
0005596505.tif 000012
【図１０】
0005596505.tif 000013
【図１１】
0005596505.tif 000014
【図１２】
0005596505.tif 000015
【図１３】
0005596505.tif 000016
【図１４】
0005596505.tif 000017
【図１５】
0005596505.tif 000018
【図１６】
0005596505.tif 000019
【図１７】
0005596505.tif 000020