(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に貼付した歪みゲージにより車輪の圧縮歪みや曲げ歪みを取り出し、これら取り出した歪みから輪重を求めるＰＱ輪軸を使用した輪重測定方法であって、
ＰＱ輪軸を軸受けで支持させた状態で、車輪の踏面から静的に輪重を負荷して、輪重と歪みの関係を明らかにする較正を行い、
この較正を行ったＰＱ輪軸を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た車輪の歪みと前記較正結果から輪重を測定し、
前記ＰＱ輪軸を単体で１回転以上転がしたときの歪みゲージによる輪重波形から前記ＰＱ輪軸の自重による輪重出力を予め求めておき、この予め求めておいた輪重出力を、前記測定した輪重から減算して、軸受けから作用する輪重とし、
この軸受けから作用する輪重と、予め実測しておいたＰＱ輪軸の自重による輪重を加算することで走行中の輪重を得ることを特徴とする輪重測定方法。
【請求項２】
車輪の板部に円周状に貼付した歪みゲージにより車輪の圧縮歪みや曲げ歪みを取り出し、これら取り出した歪みから輪重を求めるためのＰＱ輪軸を用いた輪重測定方法であって、
ＰＱ輪軸を軸受けで支持させた状態で、車輪の踏面から静的に輪重を負荷して、輪重と歪みの関係を明らかにする較正を行い、
この較正を行ったＰＱ輪軸を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た車輪の歪みと前記較正結果から輪重を測定し、
この測定した輪重に、前記ＰＱ輪軸の車輪の板部に円周状に貼付した歪みゲージよりも外周側の質量を加算することで走行中の輪重を得ることを特徴とする輪重測定方法。
【請求項３】
前記歪みゲージよりも外周側の質量を、予め実測しておいたＰＱ輪軸の質量から、前記ＰＱ輪軸を単体で転がした場合に歪みゲージにより検出した信号から算出した前記ＰＱ輪軸の質量を減算し求めることを特徴とする請求項２に記載の輪重測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＱ輪軸を用いた輪重測定において、輪軸本体の重量（以下、輪軸の自重という。）による輪重の測定誤差を補正して走行中の輪重の測定精度を向上させる輪重測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、曲線路に設けられたカント、曲線走行時の車両に働く遠心力、横風などの影響により、走行中に左右の車輪にかかる輪重が変化する。そして、走行中に左右の車輪にかかる輪重の差が大きくなると、片側の車輪が浮き上がるいわゆる輪重抜けが起こり易くなって、脱線の危険性が高くなる。そのため、予め車両の左右両輪の輪重を測定してそのバランスを調整し、脱線の危険性に対する安全性を確保する必要がある。
【０００３】
この輪重測定には、車輪の板部に貼付した歪みゲージにより車輪の圧縮歪みや曲げ歪みを取り出し、これら取り出した歪みから輪重を求める方法が最も広く用いられており、この方法にはいわゆるＰＱ輪軸と呼ばれる特殊な計測用の輪軸を必要とする。
【０００４】
このＰＱ輪軸を用いた輪重測定では、走行安全性を確認するために、その測定精度の向上は必要不可欠であり、従来は、以下のような手順で輪重の測定を行っていた。
【０００５】
先ず、図６に示すように、車輪の踏面から予め静的に所定の輪重を負荷して車輪の板部の歪みを測定して較正を行い、輪重とブリッジ出力の関係（輪重Ｗと歪みμの関係）を明らかにしておく。次に、ピット線などの軌道にカントが設けられていない直線区間を低速で鉄道車両を走行させ、測定した歪みμMから前記較正結果に基づいて輪重ＷMを測定し、この測定輪重ＷMと、鉄道車両を所定の位置で停車させ、線路上あるいは線路と車輪との間などに設けたロードセルを用いること等により地上設備で測定した輪重ＷGを比較して前記較正（輪重Ｗと歪みμの関係）の補正を行う。そして、ＰＱ輪軸を用い鉄道車両の走行時における輪重を測定し、この測定値に前記補正を行い輪重測定値とする。この従来の輪重測定の手順を図５に示す。なお、ここでいう補正方法としては、例えば前記輪重Ｗに（ＷG／ＷM）を乗じる、あるいは前記輪重Ｗに（ＷG−ＷM）を加えるなどの四則演算を施すこと等があげられる。
【非特許文献１】鉄道総合技術研究所編「在来鉄道運転速度向上試験マニュアル・解説」財団法人研友社、平成５年５月１０日発行、６７〜７９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の輪重測定では、予め行っておく較正は、図６のように軸受け１でＰＱ輪軸２を支えた状態で荷重を負荷するため、軸受けを介して作用する荷重についての較正であった。
【０００７】
また、直線区間を低速で鉄道車両を走行させた時の輪重ＷMと地上設備で測定した輪重ＷGとを比較し較正の補正を行っているが、軸受けを介して作用する荷重についての較正に、軸受けを介さずに作用する輪重が含まれるＷGを用いて較正の補正を行っているため、測定した輪重の精度が必ずしも良いとは言えなかった。
【０００８】
また、較正の補正は、実際の車両が軌道上を走行した測定輪重を用いて行うので、走行状況の変化に伴う誤差が生じる可能性もあった。
【０００９】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の輪重測定は、軸受けを介して作用する荷重について行った輪重と歪みとの較正の補正を、軸受けを介さずに作用する輪軸の自重による輪重が含まれる輪重値を用いて行い、実際の輪重測定に適用しているので精度が必ずしも良いとは言えないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、軸受けを介して作用する荷重について行った較正の補正を、軸受けを介さずに作用する輪軸の自重による輪重を含む輪重値を用いて行うことに起因する誤差をなくすると共に、誤差が生じる可能性の高い、実際の車両が軌道上を走行して行う較正の補正を行わないように、以下の構成を採用している。
【００１１】
すなわち、第１の本発明の輪重測定方法は、
車輪に貼付した歪みゲージにより車輪の圧縮歪みや曲げ歪みを取り出し、これら取り出した歪みから輪重を求めるＰＱ輪軸を使用した輪重測定方法であって、
ＰＱ輪軸を軸受けで支持させた状態で、車輪の踏面から静的に輪重を負荷して、輪重と歪みの関係を明らかにする較正を行い、
この較正を行ったＰＱ輪軸を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た車輪の歪みと前記較正結果から輪重を測定し、
前記ＰＱ輪軸を単体で１回転以上転がしたときの歪みゲージによる輪重波形から前記ＰＱ輪軸の自重による輪重出力を予め求めておき、この予め求めておいた輪重出力を、前記測定した輪重から減算して、軸受けから作用する輪重とし、
この軸受けから作用する輪重と、予め実測しておいた前記ＰＱ輪軸の自重による輪重を加算することで走行中の輪重を得ることを最も主要な特徴としている。
【００１２】
また、第２の本発明の輪重測定方法は、
車輪の板部に円周状に貼付した歪みゲージにより車輪の圧縮歪みや曲げ歪みを取り出し、これら取り出した歪みから輪重を求めるためのＰＱ輪軸を用いた輪重測定方法であって、
ＰＱ輪軸を軸受けで支持させた状態で、車輪の踏面から静的に輪重を負荷して、輪重と歪みの関係を明らかにする較正を行い、
この較正を行ったＰＱ輪軸を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た車輪の歪みと前記較正結果から輪重を測定し、
この測定した輪重に、前記ＰＱ輪軸の車輪の板部に円周状に貼付した歪みゲージよりも外周側の質量を加算することで走行中の輪重を得ることを最も主要な特徴としている。
なおＰＱ輪軸の歪みゲージよりも外周側の質量は、予め実測しておいたＰＱ輪軸の質量から、前記ＰＱ輪軸を単体で転がした場合に歪みゲージにより検出した信号から算出した前記ＰＱ輪軸の質量を減算し求めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、輪重の測定精度が向上し、正確な輪重を得ることができる。したがって、特に近年の車両の軽量化に伴い、相対的に重量比率が増大している輪軸の自重測定の不明瞭さを除外でき、車両の走行安全性の確認精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の成立に至る新しい着想と、着想から課題解決に至るまでの経過と共に、本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図４を用いて説明する。
【００１５】
図１に示したＰＱ輪軸２を用いた発明者らの調査では、図２に示すように、ＰＱ輪軸の自重による歪み（■印）と、軸受けから作用する荷重によって生じる歪み（□印）とでは、検出される値が相違することが分かった。また、９．７ｋＮの質量のＰＱ輪軸を単体で転がした場合に、歪みゲージにより検出した信号から算出したＰＱ輪軸の質量は、４．０ｋＮと実際の質量よりも軽い値であることも分かった。
【００１６】
このＰＱ輪軸の質量の相違について考察したところ、歪みゲージにより検出した信号は、貼付した歪みゲージより外周側の車輪部分の質量が検出されないことを、発明者らは知見した。
【００１７】
以上の知見より、ＰＱ輪軸に貼付した歪みゲージの出力信号からだけでは、正確な輪重の測定が行なえず、正確な輪重を測定するためには、歪みゲージより外周側の車輪部分の質量の影響を考慮する必要があることが判明した。
【００１８】
本発明の輪重測定方法は、以上の知見に基づいてなされたものである。
すなわち、第１の本発明は、図３に示したような手順によって輪重の測定を行う。
【００１９】
先ず、図６に示したように、ＰＱ輪軸２を軸受け１で支持させた状態で、車輪の踏面から、白抜き矢印で示したように、静的に輪重を負荷して較正を行い、輪重と歪みの関係を明らかにする。この較正は従来方法と同じである。
【００２０】
次に、前記較正を行ったＰＱ輪軸２を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た歪みと前記の較正結果から輪重を測定する。すなわち、第１の本発明では、従来方法のように、直線区間を低速で鉄道車両を走行させた時の輪重と地上設備で測定した輪重を比較して行う較正の補正は行わない。
【００２１】
一方、ＰＱ輪軸を単体で１回転以上させたときの輪重波形から得たＰＱ輪軸の自重による輪重出力を予め求めておく。
そして、前記車両を走行させて測定した輪重から、この予め求めておいたＰＱ輪軸の自重による輪重出力を減算して、軸受けから作用する輪重とする。
【００２２】
最後に、前記ＰＱ輪軸の自重による輪重出力を減算して求めた、軸受けから作用する輪重と、予め実際に測定しておいたＰＱ輪軸の自重による輪重を加算し、走行中の輪重を得るのである。
【００２３】
一方、第２の本発明は、図４に示したような手順によって輪重の測定を行う。
先ず、ＰＱ輪軸を軸受けで支持させた状態で、車輪の踏面から、静的に輪重を負荷して較正を行い、輪重と歪みの関係を明らかにする。次に、前記較正を行ったＰＱ輪軸２を取り付けた車両を走行させ、走行中に得た歪みと前記の較正結果から輪重を測定する。
以上は、第１の本発明と同じである。
【００２４】
第２の本発明では、次に、前記測定した輪重に、ＰＱ輪軸の歪みゲージよりも外周側の質量を加算することで走行中の輪重を得るのである。
なお、ＰＱ輪軸の歪みゲージよりも外周側の重量は、予め実測しておいたＰＱ輪軸の質量から、ＰＱ輪軸を単体で転がした場合に、歪みゲージにより検出した信号から算出したＰＱ輪軸の質量を減算して求めておく。この手法を用いることで、現場作業のみでＰＱ輪軸の外周側の重量を求めることができる。
【００２５】
このような本発明では、軸受けを介して作用する荷重について行った較正を、従来方法のように、軸受けを介さずに作用する輪軸の自重による輪重が含まれる輪重値を用いて補正しないので精度よい輪重測定ができる。また、車両を走行させて測定した結果を用いて補正しないので、走行状況の変化に伴う誤差が無くなる。
【００２６】
さらに従来方法では考慮されていなかった、歪みゲージの外周側の車輪部分の質量をも考慮して、輪重の測定を行っているので、輪重の測定精度が向上して正確な輪重を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において適宜変更可能なことは言うまでもない。
【００２８】
本発明は、輪軸の歪みを用いて輪重の測定を行う輪軸のうち、軸受け部と車輪・レール接触部の間で較正を行う場合のすべてに適用できる。したがって、歪みゲージのブリッジの組み方には依存しない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＰＱ輪軸の概略説明図である。
【図２】ＰＱ輪軸に貼付した歪みゲージの各位置における、自重による歪み（■印）と、軸受けから作用する荷重によって生じる歪み（□印）を示した図である。
【図３】第１の本発明の測定手順を示した図である。
【図４】第２の本発明の測定手順を示した図である。
【図５】従来の輪重の測定手順を示した図である。
【図６】従来の輪重測定において、予め行っておく較正時の荷重の負荷状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    軸受け
２    ＰＱ輪軸
【図１】
0004788389.tif 000002
【図２】
0004788389.tif 000003
【図３】
0004788389.tif 000004
【図４】
0004788389.tif 000005
【図５】
0004788389.tif 000006
【図６】
0004788389.tif 000007