(57)【要約】【課題】線路のカントに対応するように傾けられた車両に加わる空気力を風洞試験で再現し、測定する車両空気力測定装置を提供する。【解決手段】風洞（１１）に配置された車両模型（１２）と、車両模型（１２）の空気力を測定する天秤装置（２０）を有し、天秤装置（２０）は、車両模型（１２）に固定された天秤（２３）と、車両模型（１２）をローリングするように天秤（２３）を回転可能に支持する回転装置（２１ａ）を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞に配置された計測対象の車両模型と、
車両模型の空気力を測定する天秤装置を有し、
前記天秤装置は、
車両模型に固定された天秤と、
前記車両模型をローリングするように前記天秤を回転可能に支持する回転装置を有する
車両空気力測定装置。
【請求項２】
前記天秤は車両模型の中に配置される
請求項１に記載の車両空気力測定装置。
【請求項３】
前記天秤装置は前記天秤を片持ち支持する
請求項１又は２に記載の車両空気力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強風時に車両に加わる空気力を測定する車両空気力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強風時の列車運転規制では、風を受ける鉄道車両の空気力（風耐力）を知る必要がある。鉄道車両の空気力を知るにはこれまで風洞試験が行われ、空気力を測定する方法や装置はさまざまであった。空気力を精度良く測定するためには、試験条件の確立と測定精度を維持するための検定が不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記装置は、車両模型に対する空気力を測定する天秤の検定は天秤単体として個別に行われてきた。さらに、天秤は支持棒を介在して車両模型の外に離れて配置されているので、天秤は車両模型に加わる空気力を間接的に測定し、車両模型に対する空気力を直接的に測定していなかった。よって、上記装置は測定精度の点で問題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、空気力を測定する車両模型の内部に天秤を配置し、隣に位置する車両で天秤を支持する回転装置を配する構造により、支持棒の抵抗を小さくし、より現実に近い形で測定する車両空気力測定装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、車両に加わる空気力を風洞試験で精度よく測定する車両空気力測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【０００８】
本発明の特徴に係わる車両空気力測定装置（１０）は、風洞（１１）に配置された計測対象の車両模型（１２）と、車両模型（１２）の空気力を測定する天秤装置（２０）を有し、天秤装置（２０）は、車両模型（１２）に固定された天秤（２３）と、車両模型（１２）をローリングするように天秤（２３）を回転可能に支持する回転装置（２１ａ）を有する。
【０００９】
以上の特徴にあって、天秤（２３）は車両模型（１２）の中に配置される。
【００１０】
また、天秤装置（２０）は天秤（２３）を片持ち支持する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の特徴によれば、回転装置は車両模型をロールすることができるので、車両が傾斜した時の力を風洞試験で再現し、測定することができる。
【００１２】
また、天秤装置は車両模型に加わる空気力を直接測定するので、車両模型の空気力を精度よく測定することができ、再現性の良い風洞試験を行うことができる。
【００１３】
天秤装置は、車両模型の中に配置され、支持棒はホロ又は連結部に相当する位置になるので、車両模型に対する気流を乱さない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係わる車両空気力測定装置の構成を示す概要図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は天秤装置を内装した車両模型を示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】図２に示す天秤固定装置の構成を示す概要図である。
【図４】天秤装置の測定系を示す概念図である。
【図５】第２の実施形態に係わる天秤装置を内装した車両模型を示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
第１の実施形態
図１に示すように、車両空気力測定装置１０は、風洞１１内に配置された車両模型１２と、車両模型に内装された天秤装置２０と、風洞１１内の風圧を測定するピトー管１３と、ピトー管１３の測定した風圧を基準高さの速度圧に変換する圧力変換器１４と、天秤装置２０が測定した電気抵抗の変化に基づいて歪量を決定する歪計１５と、速度圧および歪量を格納するとともに分析するコンピュータ１６を有する。
【００１７】
図２に示すように、車両模型１２は、ダミーとしての第１の車両模型部１２ａと、第１の車両模型部１２ａの隣に配置された計測対象としての第２の車両模型部１２ｂを有する。
【００１８】
天秤装置２０は、第１の車両模型部１２ａ内に配置されると共に固定具３１に固定された天秤固定装置２１と、天秤固定装置２１から延びる支持体２２と、第２の車両模型部１２ｂ内に配置されると共に接続治具２４を用いて支持体２２と接続した天秤２３を有する。これより、天秤装置２０は天秤２３を片持ち支持する。
【００１９】
図３に示すように、天秤固定装置２１は、回転装置としてのロータリエンコーダ２１ａと、ロータリエンコーダ２１ａの回転軸２１ａ１とカップリング２１ｂを介在して同軸に接続した支持軸２１ｃと、支持軸２１ｃを回転可能に支持するベアリング２１ｄと、ベアリング２１ｄを支持するベアリングホルダ２１ｅと、支持軸２１ｃと天秤２３とを接続するための接続治具２１ｆを有する。ロータリエンコーダ２１ａは、接続ケーブルを用いて、例えば、タッチパネル方式の制御器２１ｇと接続されている。制御器２１ｇはロータリエンコーダ２１ａの回転軸２１ａ１の回転を制御可能であり、これにより、車両模型１２のロール角を操作可能である。
【００２０】
支持体２２および天秤２３は、図２に示すように、天秤固定装置２１の接続治具２１ｆから車両模型１２に沿って水平に延びる。天秤２３は固定治具３２を用いて第２の車両模型部１２ｂに固定される。天秤２３の表面は、例えば、金属の抵抗体（金属箔）を有する。この抵抗体が伸びると、抵抗体の断面積が減少し、電気抵抗値を増加させる。なお、抵抗体の代わりに、圧電素子を用いてもよい。
【００２１】
図４に示すように、天秤装置２０は、天秤２３を用いて、第２の車両模型部２１ｂの直交座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚおよびｘ軸を中心としたローリングのモーメントＭｘ、ｙ軸を中心としたピッチングのモーメントＭｙ、ｚ軸を中心としたヨーイングのモーメントＭｚを測定する。
【００２２】
次に、車両空気力測定装置１０の使用方法を説明する。
【００２３】
図１に示す風洞１１内に車両模型１２を設置する。車両模型１２に対して横方向の風（気流）Ｗを当てる。
【００２４】
ピトー管１３は気流の速度を測定し、圧力変換器１４は気流の速度を速度圧に変換する。この速度圧はコンピュータ１６の記憶装置に格納される。一方、第２の車両模型１２ｂは気流を受け、第２の車両模型部１２ｂ内の天秤２３の抵抗体は、第２の車両模型部１２ｂが受けたｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の各力、各モーメントの大きさに応じて歪み、歪量に対応する電気信号を生成する。コンピュータ１６は電気信号を受信し、第２の車両模型部１２ｂに加わるｘ軸方向の力Ｆｘ、ｙ軸方向の力Ｆｙ、ｚ軸方向の力Ｆｚ、および、ｘ軸中心の回転（ロール）のモーメントＭｘ、ｙ軸中心の回転（ピッチ）のモーメントＭｙ、ｚ軸中心の回転（ヨー）のモーメントＭｚを決定する。
【００２５】
このとき、図２に示すように、天秤装置２０は、車両模型１２の中に配置されているので、車両模型１２対する気流の流れを乱さない。また、天秤２３は、第２の車両模型部１２ｂに固定されているので、第２の車両模型部１２ｂに対する気流の空気力を直接的に測定し、計測対象の第２の車両模型部１２ｂの空気力を精度よく測定することができる。
【００２６】
次に、車両模型１２を線路のカントに対応するように傾け、車両模型１２に加わる力を測定する。この場合、制御器２１ｇによってロータリエンコーダ２１ａを作動させ、天秤２３と共に車両模型１２をｘ軸回りにロール（回転）させればよい（図４参照）。この測定は、ロータリエンコーダ２１ａにより、精度の良いロール角を実現することができる。
【００２７】
以上の実施形態によれば、車両模型１２をロールさせることができるので、実際の車両に加わる力を再現し、測定することができる。
【００２８】
天秤２３は計測対象の第２の車両模型部１２ｂに固定されるので、第２の車両模型部１２ｂに加わる力を直接的に測定することができ、再現性の良い風洞試験を行うことができる。
【００２９】
天秤装置２０は、車両模型１２に内装されているので、車両模型１２に対する気流を乱すことない。
【００３０】
第２の実施形態
図５に示すように、本実施形態の天秤装置２０Ａの天秤２３は、支持体を介在させずに、天秤固定装置２１と接続され、第１の車両模型部１２ａ内に配置されている。すなわち、天秤２３の一端は、天秤固定装置２１に接続治具２１ｆと接続し、天秤２３の他端は接続治具２６を用いて支持体２５と接続する。支持体２５は固定治具３２を用いて第２の車両模型部１２ｂに固定される。
【００３１】
本実施形態によれば、天秤２３は第１の車両模型部１２ａに配置されても、第２の車両模型部１２ｂの受ける空気力を精度よく測定することができる。
【００３２】
天秤装置２０Ａは車両模型１２の中に配置されているので、車両模型１２の気流を乱さない。
【００３３】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  車両空気力測定装置
１１  風洞
１２  車両模型
１２ｂ  第２の車両模型部
１３  ピトー管
２０、２０Ａ  天秤装置
２１  天秤固定装置
２３  天秤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013245945.tif 000006
【図５】
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