JP2004025989A - 移動式載荷試験車 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動式載荷試験車において、実際の列車を模擬可能な構造とすることで軌道や地盤への起振荷重を検出し、振動が軌道や地盤に及ぼす影響を定量的に把握可能とする。
【解決手段】車体フレーム３１の下部に空気ばね３２を介して台車枠３３を装着し、この台車枠３３の前下部に軸ばね３５を介して走行車輪３９を装着する一方、台車枠３３の後下部に軸ばね４１を介して慣性マス４２を装着し、この慣性マス４２に軌道１７を起振させる起振手段５１を装着すると共に、この起振装置５１の前後に走行補助輪６３を装着し、起振装置５１により軌道１７を起振ときに発生する振動を検出するロードセル５６を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】車体フレーム３１の下部に空気ばね３２を介して台車枠３３を装着し、この台車枠３３の前下部に軸ばね３５を介して走行車輪３９を装着する一方、台車枠３３の後下部に軸ばね４１を介して慣性マス４２を装着し、この慣性マス４２に軌道１７を起振させる起振手段５１を装着すると共に、この起振装置５１の前後に走行補助輪６３を装着し、起振装置５１により軌道１７を起振ときに発生する振動を検出するロードセル５６を設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車走行を模擬し、軌道を起振すると共にこの軌道に作用する起振荷重を検出することで、この軌道の振動評価や軌道材料及び構造の評価を行う移動式載荷試験車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の高速化においては既存設備の活用が前提となるため、速度向上による軌道から地盤までの影響を十分に検討する必要がある。このような軌道から地盤への影響の検討項目として、最終的には列車走行に伴う地盤振動の評価を行い、この地盤振動を悪化させないように車両側や軌道側に工夫を施すことが考えられる。車両側の工夫としては軸重や車両の軸ばね特性を変更した車両を走行する等がある。一方、軌道側の工夫としては軌道ばね係数を変更した軌道を敷設して実車両を走行させていた。
【０００３】
従来の移動式載荷試験車としては、例えば、特開２００１−２４１９４６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された「軌道特性試験車」は、車体の下部にばね装置を介してサブフレームを設け、このサブフレームの下部にころを介して台車枠を設け、この台車枠の下部にころを介して支持枠を設け、車体と支持枠との間に引上シリンダを架設し、この支持枠に載荷輪及び載荷シリンダを設ける一方、台車枠と載荷輪との間をてこで連結し、台車枠とてこの中間部荷の間に左右載荷シリンダを設けたものである。
【０００４】
従って、車両の走行中に載荷シリンダにより載荷輪を介してレールに鉛直方向の荷重を付与し、左右載荷シリンダにより載荷輪を介してレールに横方向の荷重を付与することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の「軌道特性試験車」にあっては、レールに鉛直方向や横方向の荷重を付与するための載荷シリンダを複数搭載する必要から、車体の下部にばね装置、サブフレーム、ころ、台車枠、支持枠、引上シリンダ、てこなどを設けなければならず、構造が複雑となって装置が大型化してしまうという問題がある。また、軌道の支持ばね特性を求める場合、試験車は実際に軌道を走行する列車（営業線）に近い構造とすることが望ましいが、従来の「軌道特性試験車」は、実際の列車とはサスペンション構造が異なり、車両走行を模擬した荷重を載荷できないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、実際の列車を模擬可能な構造とすると共に軌道に与える荷重を検出し、振動が軌道や地盤に及ぼす影響を定量的に把握可能とした移動式載荷試験車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の移動式載荷試験車は、車体フレームと、該車体フレームの下部に空気ばねを介して装着された台車枠と、該台車枠の下部に軸ばねを介して装着された慣性マスと、該慣性マスに装着されて軌道を起振させる起振手段と、前記慣性マスにおける該起振手段の前後位置に装着されて前記軌道に沿って転動可能な前後一対の車輪と、前記起振手段により前記軌道を起振ときの該軌道に作用する荷重を検出する検出手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明の移動式載荷試験車では、前記起振手段は、前記慣性マスに固定されたアクチュエータと、該アクチュエータに着脱自在に装着されて前記軌道との接触部が前記車輪とほぼ同様の断面形状をなす載荷治具とを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明の移動式載荷試験車では、前記アクチュエータの駆動ロッドの先端部に取付治具が固定され、該取付治具に前記載荷治具が着脱自在に装着されており、該取付治具をその上昇位置で前記慣性マスに仮固定する治具ロック手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明の移動式載荷試験車では、前記載荷治具あるいは前記取付治具に前記検出手段としてのロードセルが設けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明の移動式載荷試験車では、前記慣性マスの前端部及び後端部に箱型形状をなすハウジングがそれぞれ固定され、該各ハウジングに昇降枠が昇降自在に支持され、該各昇降枠に前記車輪としての走行補助輪が回転自在に装着され、前記ハウジングに設けられた操作ハンドルにより前記昇降枠と共に前記走行補助輪を昇降可能としたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明の移動式載荷試験車では、前記軸ばねと前記起振手段と前記車輪とはほぼ水平方向に並設されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明の移動式載荷試験車では、前記台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受が装着され、該軸受に走行車輪が支持される一方、前記台車枠の後下部に軸ばねを介して前記慣性マスが装着され、該慣性マスに前記起振手段が装着されると共に、該起振手段の前後位置に前後一対の走行補助輪が昇降可能に支持されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明の移動式載荷試験車では、走行台車と載荷台車と起振台車とが接合された移動式載荷試験車が構成され、該載荷台車に車両走行中に前記軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段が装着され、前記起振台車に車両停止中に前記軌道を鉛直方向に起振する起振手段が装着されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明の移動式載荷試験車では、前記走行台車と前記載荷台車と前記起振台車は着脱自在に接合され、少なくとも前記起振台車は単独で試験可能であることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の一実施形態に係る移動式載荷試験車における起振台車の下部正面視、図２に本実施形態の起振台車の下部平面視、図３に本実施形態の起振台車の下部背面視、図４に図２のＩＶ−ＩＶ断面、図５に図４のＶ−Ｖ断面、図６に空気ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図３のＶＩ部詳細、図７に軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面、図８に本実施形態の載荷台車の要部正面視、図９に図８のＩＸ−ＩＸ断面、図１０に図８のＸ−Ｘ断面、図１１に図１０のＸＩ−ＸＩ断面、図１２に載荷台車における横圧載荷機構を表す概略、図１３に載荷フレームのロック機構を表す図１０のＸＩＩＩ部詳細、図１４に本実施形態の移動式載荷試験車の概略を示す。
【００１８】
本実施形態の移動式載荷試験車は、図１４に示すように、牽引車１１と機器搭載車１２，１３と走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６とにより構成されている。牽引車１１は運転者が乗車して運転操作を行うことで前進及び後退が可能となっている。機器搭載車１２，１３は牽引車１１により牽引されて走行可能であり、機器搭載車１２には各種機器の油圧源が搭載され、機器搭載車１３には各種機器の制御装置が搭載されている。そして、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６は牽引車１１により牽引されて走行可能であり、後述するが、載荷台車１５には走行中に軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段が装着され、起振台車１６には停止中に軌道を鉛直方向に起振する起振手段が装着されている。
【００１９】
この場合、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６はそれぞれ別々に製造され、走行台車１４の後端部に形成されたフランジ部１４ａと載荷台車１５の前端部に形成されたフランジ部１５ａとがボルトにより着脱自在に締結されており、また、載荷台車１５の後端部に形成されたフランジ部１５ｂと起振台車１６の前端部に形成されたフランジ部１６ａとがボルトにより着脱自在に締結されている。従って、起振台車１６を載荷台車１５から外して他の自走可能な車両に連結することで、この起振台車１６を単独で走行して使用可能となっている。
【００２０】
一方、軌道１７は地盤１８上に敷設されているが、一般には、路盤上に道床バラストを敷き詰め、その上に多数の枕木を並べ、この枕木に掛け渡すように左右一対のレールを敷設しており、軌道１７の詳細な敷設構造についての説明は省略する。
【００２１】
ここで、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６の詳細な構造について説明する。なお、この走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６は左右ほぼ対称な構造となっており、一方のみ説明して他方には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２２】
走行台車１４において、車体フレーム２１の下部には空気ばね２２を介して前後に長い台車枠２３が装着されており、この台車枠２３の前下部と後下部には軸ばね２４及び軸ダンパ２５を介して軸受２６が支持されており、前後の軸受２６には走行車輪２７が回転自在に装着されている。
【００２３】
また、起振台車１６において、図１乃至図５に示すように、車体フレーム３１の左右下部にはそれぞれ空気ばね３２を介して前後に長い左右一対の台車枠３３が装着されておれ、中間部が連結枠３４により連結されている。各台車枠３３の前下部には前後の軸ばね３５を介して軸受３６が支持されると共に、台車枠３３と軸受３６との間には軸ダンパ３７が介装されている。そして、左右の軸受３６には車輪軸３８が貫通して回転自在に支持されており、この車輪軸３８の左右端部には走行車輪３９が固結されている。
【００２４】
各台車枠３３の後下部には前後の軸ばね４１を介して慣性マス４２が支持されている。この慣性マス４２は、左右の軸ばね４１のためのばね受部材４３と慣性マス本体４４とが連結フレーム４５により一体に連結されて構成されている。この慣性マス本体４４上には所定重量のウエイト４６が複数のボルト４７により固定されると共に、中間部に所定重量のウエイト４８を搭載して複数のボルト４９により固定可能となっており、試験条件に合わせて荷重を調整可能となっている。また、左右の台車枠３３と慣性マス４２の各ばね受部材４３との間には軸ダンパ５０が介装されている。
【００２５】
慣性マス４２における左右のばね受４１に隣接する連結フレーム４５に軌道１７を起振させる起振装置５１が設けられている。即ち、連結フレーム４５には上下起振用アクチュエータ５２が固定されており、このアクチュエータ５２から下方に延出する駆動ロッド５３の先端部には取付治具５４が固定され、この取付治具５４に載荷治具５５が装着されている。この載荷治具５５は軌道１７と接触する下面が走行車輪３９と同心の円弧形状をなし、且つ、この走行車輪３９とほぼ同様の断面形状をなしており、上部が取付治具５４の取付孔に嵌入してボルト締結されることで着脱自在となっている。そして、この取付治具５４に軌道１７に作用する荷重を検出する検出手段としてのロードセル５６が設けられている。
【００２６】
取付治具５４の外周部には雄ねじ５７が形成される一方、連結フレーム４５には雌ねじ部５８が形成されており、載荷治具５５を上昇させたときに、取付治具５４の雄ねじ５７が連結フレーム４５の雌ねじ部５８に螺合することで、載荷治具５５（取付治具５４）を上昇位置で仮固定する（治具ロック手段）することができる。
【００２７】
従って、起振装置５１は、アクチュエータ５２により駆動ロッド５３を駆動し、取付治具５４を介して載荷治具５５を軌道１７に対して鉛直方向に押圧することで、この軌道１７を起振させることができ、このとき、ロードセル５６が軌道１７に発生する振動を輪重として検出することができる。
【００２８】
また、起振装置５１の前方及び後方には箱型形状をなす前後のハウジング５９が連結フレーム４５にそれぞれ固定されている。この各ハウジング５９は下方が開口して内部にライナ６０を介して昇降枠６１がそれぞれ昇降自在に嵌合しており、各昇降枠６１に車輪軸６２を介して走行補助輪６３が回転自在に装着されている。そして、ハウジング５９の上部には上下方向に沿ってねじ軸６４が螺合し、このねじ軸６４の上端部には操作ハンドル６５が取付けられる一方、ねじ軸６４の下端部は昇降枠６１に連結されている。
【００２９】
この場合、慣性マス４２の左右側部にて、起振装置５１の前後に走行補助輪６３が配設されると共に外側に軸ばね４１が配設されており、この起振装置５１と走行補助輪６３と軸ばね４１とはほぼ水平方向に並設されている。
【００３０】
従って、ハウジング５９に対して昇降枠６１が最下方位置に下降したときには、走行補助輪６３が軌道１７に接触して転動することができ、前述した起振装置５１のアクチュエータ５２を駆動して載荷治具５５を軌道１７に接触させるときには、操作ハンドル６５を回転操作してハウジング５９に対して昇降枠６１を上昇し、走行補助輪６３を最上方位置に位置させて軌道１７と離間させることができる。
【００３１】
なお、起振装置５１と走行補助輪６３と軸ばね４１との位置関係並びに作用を明確に説明するため、図４及び図５では、進行方向右側の起振装置５１を上昇して走行補助輪６３を下降させ、進行方向左側の起振装置５１を下降して走行補助輪６３を上昇して表している。
【００３２】
ところで、この起振台車１６では、サスペンションとして空気ばね３２及び軸ばね３５，４１を適用しているが、懸架剛性（空気ばね剛性、軸ばね剛性）を変更して走行特性を調整できるように、少なくとも空気ばね３２あるいは軸ばね３５，４１の一方の機能を停止可能とするばね殺し機構を有している。
【００３３】
車体フレーム３１の下部には起振台車１６の走行方向と直交する方向に左右及び前後一対のガイドレール６６が固定されており、この各ガイドレール６６にはスライドガイド６７が移動自在に嵌合し、このスライドガイド６７にテーパ面を有するコ字形状をなすスライドブロック６８が固定されている。そして、車体フレーム３１の下部には各ガイドレール６６に対応して油圧シリンダ６９が垂設されており、駆動ロッド７０の先端部がスライドブロック６８に連結されている。一方、台車枠３３の上部には固定ブロック７１が固定されており、先端部にスライドブロック６８が係止可能なテーパ面を有する係止突起７２が形成されている。また、車体フレーム３１の下部には調心用ガイド７３が垂下して固定されている。
【００３４】
従って、空気ばね３２には図示しない流量調整弁を有するエア給排管を介してエア源が接続されており、この流量調整弁を調整して空気ばね３２内のエア圧を変更すると、台車枠３３に対して車体フレーム３１が下降することとなり、このとき、車体フレーム３１は調心用ガイド７３が固定ブロック７１にガイドされることで、調心されながら下降する。そして、この状態で油圧シリンダ６９を伸長してスライドガイド６７をガイドレール６６に沿って前進すると、スライドブロック６８が固定ブロック７１の係止部７２に係止し、台車枠３３に対して車体フレーム３１を一体に拘束することで、空気ばね３２のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高めることができる。
【００３５】
また、図４及び図７に示すように、台車枠３３の後部にて各軸ばね４１はその上端部が台車枠３３の下面に固定された上部受座７４に支持され、下端部は慣性マス４２を構成するばね受部材４３に固定された下部受座７５に支持されている。このばね受部材４３の下部には支持プレート７６が固定されており、この支持プレート７６には筒上のピストン７７が移動自在に嵌合したシリンダ７８が固定されており、両者の間には圧縮ばね７９が介在してシリンダ７８に対してピストン７７を上方に付勢している。そして、上部受座７４から軸ばね４１の中心部に垂下した支持部８０内には支持ロッド８１が貫通し、上端部が台車枠３３に連結され、下部はシリンダ７８及びピストン７７を貫通してその端部にストッパ８２が位置調節自在に装着されている。
【００３６】
従って、ピストン７７とシリンダ７８との間に油圧を供給すると、支持プレート７６に固定されたシリンダ７８に対してピストン７７が圧縮ばね７９に抗して下降するが、このピストン７７がストッパ８２に当接するとその移動が規制され、ピストン７７に対してシリンダ７８が上昇を開始する。すると、シリンダ７８と一体の支持プレート７６及びばね受部材４３が上昇することで、下部受座７５が軸ばね４１を押しつぶすことで、この軸ばね４１のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高めることができる。
【００３７】
この起振台車１６の説明にて、走行補助輪６３のサスペンションとしての軸ばね４１の機能を停止するばね殺し機構として、ピストン７７、シリンダ７８、圧縮ばね７９、支持ロッド８１、ストッパ８２等を設けたが、このばね殺し機構は走行車輪３９のサスペンションとしての軸ばね３５にも装着されており、両者を同期して作用させることで、起振台車１６全体の懸架剛性を変更して走行特性を調整することができる。
【００３８】
一方、載荷台車１５において、図８乃至図１１に示すように、車体フレーム９１の中央部には収納凹部９２が設けられており、上部には架台９３が３本架設され、前後の側壁９４には上下方向に沿ったガイドレール９５が複数固定されている。車体フレーム９１の収納凹部９２には中空箱型形状の載荷フレーム９６が配設され、前端部及び後端部に固定された複数のリニアガイド９７が各ガイドレール９５に移動自在に嵌合している。
【００３９】
架台９３の中央部には電動機９８が搭載され、この電動機９８の出力軸９９は第１ギヤボックス１００に連結され、２つの連結軸１０１を介して第２ギヤボックス１０２に連結され、更に、４つの連結軸１０３をウォームギヤ１０４が固結されている。そして、架台９３の四方にはウォームホイール１０５が回転自在に支持され、各ウォームギヤ１０４が噛み合っており、ウォームギヤ１０４の螺合する昇降ねじ軸１０６は下方に延設されている。一方、載荷フレーム９６の上面部の四方には吊り具１０７が固定されており、昇降ねじ軸１０６の下端部と吊り具１０７の上端部とが連結リンク１０８により連結されている。
【００４０】
この場合、図１３に詳細に示すように、昇降ねじ軸１０６の下端部と連結リンク１０８の上端部とは連結軸１０９により連結される一方、連結リンク１０８の下端部と吊り具１０７の上端部とは、吊り具１０７に形成された長孔１１０に連結リンク１０８に固定された連結軸１１１が嵌合することで、所定ストロークだけ移動可能に連結されている。そして、載荷フレーム９６の上面部には吊り具１０７に隣接してロックシリンダ１１２が固定され、駆動ロッドの先端部には上テーパ面１１３を有するロック片１１４が固結される一方、吊り具１０７に連結された連結リンク１０８の下端面には下テーパ面１１５が形成されている。
【００４１】
従って、電動機９８を駆動すると、その回転力が出力軸９９から第１ギヤボックス１００、連結軸１０１、第２ギヤボックス１０２、連結軸１０３、ウォームギヤ１０４を介してウォームホイール１０５に伝達され、このウォームギヤ１０４に噛み合う昇降ねじ軸１０６が上下に移動する。そのため、この昇降ねじ軸１０６に連結リンク１０８及び吊り具１０７を介して連結された載荷フレーム９６を昇降することができる。この場合、電動機９８の駆動に拘らず、載荷フレーム９６は長孔１１０の距離だけ昇降することができるが、ロックシリンダ１１２を伸長駆動してロック片１１４を連結リンク１０８の下方に進入すると、ロック片１１４の上テーパ面１１３が連結リンク１０８の下テーパ面１１５を介して連結リンク１０８を押し上げ、載荷フレーム９６を昇降不能に拘束することができる。
【００４２】
また、架台９３と載荷フレーム９６との間には空気ばね１１６が介装されており、この空気ばね１１６には図示しない流量調整弁を有するエア給排管を介してエア源が接続され、この流量調整弁を調整して空気ばね１１６内のエア圧を変更することで空気ばね力を変更し、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整可能としている。なお、載荷フレーム９６は中空であるため、内部に所定重力のウエイト１１７を搭載可能となっており、試験条件に合わせてウエイト１１７の搭載量を変更し、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整可能としている。
【００４３】
載荷フレーム９６の下部には下向きコ字形状をなす台車フレーム１１８が締結されており、この台車フレーム１１８の左右側部には前後の軸ばね１１９を介して軸受１２０が支持されており、左右の軸受１２０には車輪軸１２１が貫通して回転自在に支持されており、この車輪軸１２１に左右の載荷車輪１２２が固結されている。そして、台車フレーム１１８にはこの載荷車輪１２２（軌道１７）に対して鉛直方向の荷重を付与する左右一対の輪重加振装置１２３が装着されると共に、載荷車輪１２２（軌道１７）に対して水平方向の荷重を付与する左右一対の横圧加振装置１２４が装着されている。
【００４４】
即ち、輪重加振装置１２３において、台車フレーム１１８には左右一対のアクチュエータ１２５が装着されており、駆動ロッド１２６が下方に伸縮駆動可能であり、先端部に取付治具１２７が固定されている。一方、車輪軸１２１には左右一対の載荷軸受１２８が相対回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に装着されており、取付治具１２７が載荷軸受１２８に連結されている。そして、この取付治具１２７には軌道１７に発生する鉛直方向の振動（輪重）を検出する検出手段としてのロードセル１２９が設けられている。
【００４５】
従って、輪重加振装置１２３は、アクチュエータ１２５により駆動ロッド１２６を駆動し、取付治具１２７、載荷軸受１２８及び車輪軸１２１を介して載荷車輪１２２を鉛直方向に押圧することで、軌道１７を起振させることができ、ロードセル１２９が軌道１７に発生する振動を輪重として検出することができる。このとき、ロックシリンダ１１２のロック片１１４により連結リンク１０８を拘束していなければ、軌道１７には、載荷フレーム９６や台車フレーム１１８等の荷重だけを作用させることができる。一方、ロックシリンダ１１２のロック片１１４により連結リンク１０８を拘束していれば、軌道１７には載荷台車１５の全重量を作用させることができる。
【００４６】
また、横圧加振機１２４において、台車フレーム１１８には左右一対のアクチュエータ１３０が装着されており、駆動ロッド１３１が外方に伸縮駆動可能であり、先端部に取付金具１３２が固定されている。一方、車輪軸１２１の左右端面には左右一対の取付金具１３３が固定されている。また、台車フレーム１１８の側部にはアクチュエータ１３０と車輪軸１２１の間に位置して鉛直方向に沿った回動軸１３４が支持筒１３５により回動自在に支持されている。この回動軸１３４の上下端部にはそれぞれ逆方向に延出する連結アーム１３６，１３７が取付けられており、アクチュエータ１３０の取付金具１３２が連結リンク１３８を介して上部連結アーム１３６に連結され、下部連結アーム１３７が連結リンク１３９を介して車輪軸１２１の取付金具１３３に連結されている。そして、この取付金具１３２には軌道１７に発生する水平方向の振動（横圧）を検出する検出手段としてのロードセル１４０が設けられている。
【００４７】
この場合、各連結アーム１３６，１３７と各連結リンク１３８，１３９との連結部には前後方向に所定量のガタ（図１１参照）が設けられており、アクチュエータ１３０の直線運動が回動軸１３４の回転運動に、また、この回動軸１３４の回転運動が車輪軸１２１の直線運動にスムースに変換できるようになっている。
【００４８】
また、横圧加振機１２４にて、各アクチュエータ１３０は回動軸１３４、連結アーム１３６，１３７、各連結リンク１３８，１３９等を介して車輪軸１２１を軸方向に押圧することで、軌道１７に横圧を付与するものであるが、アクチュエータ１３０の圧力が作用する車輪軸１２１の軸心と軌道１７が横圧を受ける載荷車輪１２２との接触点とではその位置が異なるため、車輪軸１２１及び載荷車輪１２２に回転する方向の無駄な荷重が作用してしまう。そこで、アクチュエータ１３０の圧力が車輪軸１２１に対して適正に入力することで、車輪軸１２１及び載荷車輪１２２に回転する方向の無駄な荷重が作用しないようにしている。
【００４９】
即ち、図１２に示すように、車両の左右方向をｙ、上下方向をｚ、回転方向をθとし、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を伸長して右側のアクチュエータ１３０を収縮して、回動軸１３４、連結アーム１３６，１３７、各連結リンク１３８，１３９等を介して車輪軸１２１に右方向の軸荷重を作用させたとする。ここで、右側のアクチュエータ１３０から車輪軸１２１に作用する力をｆ１ｙ，ｆ１ｚとし、左側のアクチュエータ１３０から車輪軸１２１に作用する力をｆ２ｙ，−ｆ２ｚとする。
【００５０】
また、車輪軸１２１の長さをＬ、載荷車輪１２２間の長さをｌ 、載荷車輪１２２と軌道１７との接点から車輪軸１２１の中心までの高さをＨとし、同一荷重にて伸長・収縮するとこの機構により
ｆ１ｙ＝ｆ２ｙ
ｆ２ｚ＝ｆ１ｚ
ｆ１ｚ／ｆ１ｙ＝ｆ２ｚ／ｆ２ｙ＝Ｈ／（Ｌ／２）
となる。更に、このときに右側の載荷車輪１２２と軌道１７との接点に作用する力をｆ１ｙ，ｆ１ｚとし、左側の載荷車輪１２２と軌道１７との接点に作用する力をｆ２ｙ，ｆ２ｚとする。
【００５１】
すると、ｙ方向の力の釣合いは以下のようになる。
ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ＋Ｆ１ｙ＋Ｆ２Ｙ＝０
ｚ方向の力の釣合いは以下のようになる。
ｆ１ｚ−ｆ２ｚ＋Ｆ１Ｚ＋Ｆ２Ｚ＝０
軌道１７の高さの水平線と左右の載荷車輪１２２の中間点Ｃ回りのモーメントの釣合いは以下のようになる。
−Ｈ（ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ）＋Ｌ／２（ｆ１ｚ＋ｆ２ｚ）＋１／２（Ｆ１Ｚ−Ｆ２Ｚ）＝０
【００５２】
従って、
Ｆ１ｙ＋Ｆ２ｙ＝−（ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ）
Ｆ１Ｚ＋Ｆ２Ｚ＝０
Ｆ１Ｚ−Ｆ２Ｚ＝０
となり、
Ｆ１Ｚ＝Ｆ２Ｚ＝０
である。
【００５３】
即ち、アクチュエータ１３０を軌道１７側に向けて同一荷重にて伸長・収縮することにより、軌道１７へ横圧荷重を作用できると共に、軌道１７の垂直方向には荷重は発生しない。連結リンク１３９の取付角度θ１ ，θ２ を、取付金具１３３の連結点ＡまたはＢと、軌道１７の高さの水平線と左右の載荷車輪１２２の中間点Ｃとを通る直線の角度に設定することが一番望ましいが、必ずしも一致させずに角度を付けても同様に軌道１７の垂直方向の荷重の発生を抑制できる効果がある。
【００５４】
従って、横圧加振装置１２４は、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を伸長して右側のアクチュエータ１３０を収縮して、各取付治具１３２、連結リンク１３８、連結アーム１３６、回動軸１３４、連結アーム１３７、連結リンク１３９、取付治具１３３を介して車輪軸１２１を右方向に押圧することで、右側の載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させることができ、ロードセル１４０が軌道１７に発生する振動を横圧として検出することができる。一方、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を収縮して右側のアクチュエータ１３０を伸長すると、前述とは逆に、車輪軸１２１を左方向に押圧することで、左側の載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させてロードセル１４０により振動を横圧として検出することができる。
【００５５】
また、載荷台車１５にて、車体フレーム９１に昇降自在に支持された載荷フレーム９６に台車フレーム１１８を固定し、この台車フレーム１１８に輪重加振装置１２３及び横圧加振装置１２４の各アクチュエータ１２５，１３０を搭載したことで、この輪重加振装置１２３及び横圧加振装置１２４がユニット化され、装置がコンパクトとなって簡素化される。
【００５６】
なお、図１０に示すように、左右の載荷車輪１２２には歪ゲージ１４１が装着されており、この歪ゲージ１４１により載荷車輪１２２の歪を検出することで、この歪に基づいて軌道１７の輪重及び横圧を求めることができようになっている。この場合、ロードセル１２７，１４０と歪ゲージ１４１とを必要に応じて使い分けたり、相殺したりすることで高精度の試験を行うことができる。
【００５７】
ここで、上述した本実施形態の移動式載荷試験車による軌道特性試験方法について説明する。
【００５８】
まず、起振台車１６を用いて軌道特性試験を行う場合、試験を行う位置で牽引車１１を停止し、図示しないジャッキ等を用いて起振台車１６を所定の試験位置に位置決め固定する。この状態で、図１、図４、図５に示すように、起振装置５１のアクチュエータ５２を伸長し、取付治具５４を介して載荷治具５５を下降して軌道１７に接触させることで、この起振装置５１により起振台車１６の後方の荷重を支持する。一方、各操作ハンドル６５を回転操作してハウジング５９に対して昇降枠６１を上昇し、前後の走行補助輪６３を上方位置に位置させて軌道１７から離間させる。この状態で、起振装置５１のアクチュエータ５２により駆動ロッド５３を往復駆動し、取付治具５４を介して載荷治具５５を軌道１７に対して鉛直方向に押圧して起振させ、ロードセル５６は軌道１７に発生する振動を輪重として検出する。
【００５９】
このとき、試験条件に合わせてウエイト４６，４８の搭載量を調整して荷重を変更することで、多数の試験条件を設定することができる。
【００６０】
次に、載荷台車１５を用いて軌道特性試験を行う場合、試験を行う位置にて牽引車１１により走行速度を試験速度（例えば、５〜１０ｋｍ／ｈ）とする。この走行状態で、図８及び図１０に示すように、輪重加振装置１２３のアクチュエータ１２５により駆動ロッド１２６を往復駆動し、取付治具１２７、載荷軸受１２８、車輪軸１２１を介して載荷車輪１２２を鉛直方向に押圧して軌道１７を起振させ、ロードセル１２９は軌道１７に発生する振動を輪重として検出する。また、ロックシリンダ１１２を不作動として連結リンク１０８をフリーとすれば、軌道１７に載荷フレーム９６や台車フレーム１１８等の荷重だけを付与できる。一方、ロックシリンダ１１２を作動して連結リンク１０８を拘束すれば、軌道１７に載荷台車１５の全重量を付与できる。
【００６１】
また、このとき、空気ばね３２や軸ばね４１の機能を停止することで、起振台車１６の懸架剛性を変更して軌道特性試験を行うこともできる。即ち、空気ばね３２内のエアを排出して車体フレーム３１を下降すると共に、油圧シリンダ６９を伸長してスライドブロック６８により固定ブロック７１を係止し、台車枠３３に対して車体フレーム３１を拘束することで、空気ばね３２のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高める。また、油圧の供給によりピストン７７に対してシリンダ７８を上昇して軸ばね４１を押しつぶすことで、この軸ばね４１のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高める等、多種類の軌道特性試験を行うことができる。
【００６２】
また、連結リンク１０８をフリーとしたとき、空気ばね１１６内のエア圧を変更することで、載荷フレーム９６による軌道１７への押圧力を調整できる。更に、ウエイト１１７の搭載量を変更することで、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整できる。
【００６３】
また、載荷台車１５の走行状態で、横圧加振装置１２４のアクチュエータ１３０を往復駆動し、取付治具１３２、連結リンク１３８、連結アーム１３６、回動軸１３４、連結アーム１３７、連結リンク１３９、取付治具１３３を介して車輪軸１２１を軸方向に押圧し、載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させ、ロードセル１４０は軌道１７に発生する振動を横圧として検出する。
【００６４】
このように本実施形態の移動式載荷試験車にあっては、車体フレーム３１の下部に空気ばね３２を介して台車枠３３を装着し、この台車枠３３の前下部に軸ばね３５を介して走行車輪３９を装着する一方、台車枠３３の後下部に軸ばね４１を介して慣性マス４２を装着し、この慣性マス４２に軌道１７を起振させる起振手段５１を装着すると共に、この起振装置５１の前後に走行補助輪６３を装着し、起振装置５１により軌道１７を起振ときに発生する振動を検出するロードセル５６を設けたものである。
【００６５】
従って、起振台車１６により軌道１７を起振させて発生する振動を検出可能とすると共にこの軌道に沿って走行可能とすることで、軌道１７や地盤１８の振動を高精度に検出することで、車両ばね下質量が軌道１７や地盤１８に及ぼす影響を定量的に把握することができる。
【００６６】
また、操作ハンドル６５によりハウジング５９に対して昇降枠６１と共に前後の走行補助輪６３を昇降可能とすることで、起振台車１６の走行と載荷試験とを両立することができ、作業効率を向上できる。
【００６７】
なお、上述した実施形態では、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６とがフランジ部１４ａ，１５ａ，１５ｂ，１６ａによりボルト締結されており、起振台車１６を載荷台車１５から外して他の自走可能な車両、例えば、営業線に連結することで、この起振台車１６を単独で走行して使用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の移動式載荷試験車によれば、車体フレームの下部に空気ばねを介して台車枠を装着し、台車枠の下部に軸ばねを介して慣性マスを装着し、慣性マスに軌道を起振させる起振手段を装着すると共に、この慣性マスにおける起振手段の前後位置に軌道に沿って転動可能な前後一対の車輪を装着し、起振手段により軌道を起振ときの軌道に作用する荷重を検出する検出手段を設けたので、起振台車により軌道を起振させて発生する振動を検出可能とすると共にこの軌道に沿って走行可能とすることで、軌道や地盤への作用荷重を検出し、振動が軌道や地盤に及ぼす影響を定量的に把握することができる。
【００６９】
請求項２の発明の移動式載荷試験車によれば、起振手段を、慣性マスに固定されたアクチュエータと、アクチュエータに着脱自在に装着されて軌道との接触部が車輪とほぼ同様の断面形状をなす載荷治具とで構成したので、実際の列車の車輪から受ける荷重とほぼ同様の荷重を付与することで、高精度な載荷試験を可能とすることができる。
【００７０】
請求項３の発明の移動式載荷試験車によれば、アクチュエータの駆動ロッドの先端部に取付治具を固定し、取付治具に載荷治具を着脱自在に装着し、取付治具をその上昇位置で慣性マスに仮固定する治具ロック手段を設けたので、不使用時には載荷治具を外すことで載荷治具の破損を防止することができると共に、取付治具を上昇位置で仮固定することで取付治具の破損を防止することができる。
【００７１】
請求項４の発明の移動式載荷試験車によれば、載荷治具あるいは取付治具に検出手段としてのロードセルを設けたので、軌道の輪重を容易に検出することができる。
【００７２】
請求項５の発明の移動式載荷試験車によれば、慣性マスの前端部及び後端部に箱型形状をなすハウジングをそれぞれ固定し、各ハウジングに昇降枠を昇降自在に支持し、各昇降枠に車輪としての走行補助輪を回転自在に装着し、ハウジングに設けられた操作ハンドルにより昇降枠と共に走行補助輪を昇降可能としたので、走行補助輪を下降して軌道上を転動可能とすることで、車両を通常通りに走行することができると共に、載荷試験時には走行補助輪を上昇することで適正に載荷試験を行うことができる。
【００７３】
請求項６の発明の移動式載荷試験車によれば、軸ばねと起振手段と車輪とをほぼ水平方向に並設したので、軸ばねと起振手段と車輪とを軌道と車体フレームとの間の所定の高さスペース内に配設して装置の大型化を防止することができる。
【００７４】
請求項７の発明の移動式載荷試験車によれば、台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受を装着して走行車輪を支持する一方、台車枠の後下部に軸ばねを介して慣性マスを装着して起振手段を装着すると共に、起振手段の前後位置に前後一対の走行補助輪を昇降可能に支持したので、車両の通常走行時には、走行補助輪を下降することで、走行補助輪及び走行車輪により軌道上を適正に走行することができると共に、載荷試験時には走行補助輪を上昇することで適正に載荷試験を行うことができる。
【００７５】
請求項８の発明の移動式載荷試験車によれば、走行台車と載荷台車と起振台車とを接合して移動式載荷試験車を構成し、載荷台車に車両走行中に軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段を装着し、起振台車に車両停止中に軌道を鉛直方向に起振する起振手段を装着したので、必要に応じて載荷台車と起振台車とを使い分けることで、複数種類の載荷試験を実施することができる。
【００７６】
請求項９の発明の移動式載荷試験車によれば、走行台車と載荷台車と起振台車を着脱自在に接合し、少なくとも起振台車を単独で試験可能としたので、汎用性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動式載荷試験車における起振台車の下部正面図である。
【図２】本実施形態の起振台車の下部平面図である。
【図３】本実施形態の起振台車の下部背面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】空気ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図３のＶＩ部詳細図である。
【図７】軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】本実施形態の載荷台車の要部正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】載荷台車における横圧載荷機構を表す概略図である。
【図１３】載荷フレームのロック機構を表す図１０のＸＩＩＩ部詳細図である。
【図１４】本実施形態の移動式載荷試験車の概略図である。
【符号の説明】
１１ 牽引車
１２，１３ 機器搭載車
１４ 走行台車
１５ 載荷台車
１６ 起振台車
１４ａ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ フランジ部
１７ 軌道
１８ 地盤
３１ 車体フレーム
３２ 空気ばね
３３ 台車枠
３９ 走行車輪
４１ 軸ばね
４２ 慣性マス
４６，４８ ウエイト
５１ 起振装置
５２ アクチュエータ
５４ 取付治具
５５ 載荷治具
５６ ロードセル（検出手段）
５７ 雄ねじ部（治具ロック手段）
５８ 雌ねじ部（治具ロック手段）
５９ ハウジング
６１ 昇降枠
６３ 走行補助輪
６５ 操作ハンドル
９１ 車体フレーム
９６ 載荷フレーム
９８ 電動機
１１８ 台車フレーム
１１９ 軸ばね
１２１ 車輪軸
１２２ 載荷車輪
１２３ 輪重加振装置
１２４ 横圧加振装置
１２９ ロードセル（検出手段）
１４０ ロードセル（検出手段）
１４１ 歪センサ（検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車走行を模擬し、軌道を起振すると共にこの軌道に作用する起振荷重を検出することで、この軌道の振動評価や軌道材料及び構造の評価を行う移動式載荷試験車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の高速化においては既存設備の活用が前提となるため、速度向上による軌道から地盤までの影響を十分に検討する必要がある。このような軌道から地盤への影響の検討項目として、最終的には列車走行に伴う地盤振動の評価を行い、この地盤振動を悪化させないように車両側や軌道側に工夫を施すことが考えられる。車両側の工夫としては軸重や車両の軸ばね特性を変更した車両を走行する等がある。一方、軌道側の工夫としては軌道ばね係数を変更した軌道を敷設して実車両を走行させていた。
【０００３】
従来の移動式載荷試験車としては、例えば、特開２００１−２４１９４６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された「軌道特性試験車」は、車体の下部にばね装置を介してサブフレームを設け、このサブフレームの下部にころを介して台車枠を設け、この台車枠の下部にころを介して支持枠を設け、車体と支持枠との間に引上シリンダを架設し、この支持枠に載荷輪及び載荷シリンダを設ける一方、台車枠と載荷輪との間をてこで連結し、台車枠とてこの中間部荷の間に左右載荷シリンダを設けたものである。
【０００４】
従って、車両の走行中に載荷シリンダにより載荷輪を介してレールに鉛直方向の荷重を付与し、左右載荷シリンダにより載荷輪を介してレールに横方向の荷重を付与することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の「軌道特性試験車」にあっては、レールに鉛直方向や横方向の荷重を付与するための載荷シリンダを複数搭載する必要から、車体の下部にばね装置、サブフレーム、ころ、台車枠、支持枠、引上シリンダ、てこなどを設けなければならず、構造が複雑となって装置が大型化してしまうという問題がある。また、軌道の支持ばね特性を求める場合、試験車は実際に軌道を走行する列車（営業線）に近い構造とすることが望ましいが、従来の「軌道特性試験車」は、実際の列車とはサスペンション構造が異なり、車両走行を模擬した荷重を載荷できないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、実際の列車を模擬可能な構造とすると共に軌道に与える荷重を検出し、振動が軌道や地盤に及ぼす影響を定量的に把握可能とした移動式載荷試験車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の移動式載荷試験車は、車体フレームと、該車体フレームの下部に空気ばねを介して装着された台車枠と、該台車枠の下部に軸ばねを介して装着された慣性マスと、該慣性マスに装着されて軌道を起振させる起振手段と、前記慣性マスにおける該起振手段の前後位置に装着されて前記軌道に沿って転動可能な前後一対の車輪と、前記起振手段により前記軌道を起振ときの該軌道に作用する荷重を検出する検出手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明の移動式載荷試験車では、前記起振手段は、前記慣性マスに固定されたアクチュエータと、該アクチュエータに着脱自在に装着されて前記軌道との接触部が前記車輪とほぼ同様の断面形状をなす載荷治具とを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明の移動式載荷試験車では、前記アクチュエータの駆動ロッドの先端部に取付治具が固定され、該取付治具に前記載荷治具が着脱自在に装着されており、該取付治具をその上昇位置で前記慣性マスに仮固定する治具ロック手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明の移動式載荷試験車では、前記載荷治具あるいは前記取付治具に前記検出手段としてのロードセルが設けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明の移動式載荷試験車では、前記慣性マスの前端部及び後端部に箱型形状をなすハウジングがそれぞれ固定され、該各ハウジングに昇降枠が昇降自在に支持され、該各昇降枠に前記車輪としての走行補助輪が回転自在に装着され、前記ハウジングに設けられた操作ハンドルにより前記昇降枠と共に前記走行補助輪を昇降可能としたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明の移動式載荷試験車では、前記軸ばねと前記起振手段と前記車輪とはほぼ水平方向に並設されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明の移動式載荷試験車では、前記台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受が装着され、該軸受に走行車輪が支持される一方、前記台車枠の後下部に軸ばねを介して前記慣性マスが装着され、該慣性マスに前記起振手段が装着されると共に、該起振手段の前後位置に前後一対の走行補助輪が昇降可能に支持されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明の移動式載荷試験車では、走行台車と載荷台車と起振台車とが接合された移動式載荷試験車が構成され、該載荷台車に車両走行中に前記軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段が装着され、前記起振台車に車両停止中に前記軌道を鉛直方向に起振する起振手段が装着されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明の移動式載荷試験車では、前記走行台車と前記載荷台車と前記起振台車は着脱自在に接合され、少なくとも前記起振台車は単独で試験可能であることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の一実施形態に係る移動式載荷試験車における起振台車の下部正面視、図２に本実施形態の起振台車の下部平面視、図３に本実施形態の起振台車の下部背面視、図４に図２のＩＶ−ＩＶ断面、図５に図４のＶ−Ｖ断面、図６に空気ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図３のＶＩ部詳細、図７に軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面、図８に本実施形態の載荷台車の要部正面視、図９に図８のＩＸ−ＩＸ断面、図１０に図８のＸ−Ｘ断面、図１１に図１０のＸＩ−ＸＩ断面、図１２に載荷台車における横圧載荷機構を表す概略、図１３に載荷フレームのロック機構を表す図１０のＸＩＩＩ部詳細、図１４に本実施形態の移動式載荷試験車の概略を示す。
【００１８】
本実施形態の移動式載荷試験車は、図１４に示すように、牽引車１１と機器搭載車１２，１３と走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６とにより構成されている。牽引車１１は運転者が乗車して運転操作を行うことで前進及び後退が可能となっている。機器搭載車１２，１３は牽引車１１により牽引されて走行可能であり、機器搭載車１２には各種機器の油圧源が搭載され、機器搭載車１３には各種機器の制御装置が搭載されている。そして、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６は牽引車１１により牽引されて走行可能であり、後述するが、載荷台車１５には走行中に軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段が装着され、起振台車１６には停止中に軌道を鉛直方向に起振する起振手段が装着されている。
【００１９】
この場合、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６はそれぞれ別々に製造され、走行台車１４の後端部に形成されたフランジ部１４ａと載荷台車１５の前端部に形成されたフランジ部１５ａとがボルトにより着脱自在に締結されており、また、載荷台車１５の後端部に形成されたフランジ部１５ｂと起振台車１６の前端部に形成されたフランジ部１６ａとがボルトにより着脱自在に締結されている。従って、起振台車１６を載荷台車１５から外して他の自走可能な車両に連結することで、この起振台車１６を単独で走行して使用可能となっている。
【００２０】
一方、軌道１７は地盤１８上に敷設されているが、一般には、路盤上に道床バラストを敷き詰め、その上に多数の枕木を並べ、この枕木に掛け渡すように左右一対のレールを敷設しており、軌道１７の詳細な敷設構造についての説明は省略する。
【００２１】
ここで、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６の詳細な構造について説明する。なお、この走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６は左右ほぼ対称な構造となっており、一方のみ説明して他方には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２２】
走行台車１４において、車体フレーム２１の下部には空気ばね２２を介して前後に長い台車枠２３が装着されており、この台車枠２３の前下部と後下部には軸ばね２４及び軸ダンパ２５を介して軸受２６が支持されており、前後の軸受２６には走行車輪２７が回転自在に装着されている。
【００２３】
また、起振台車１６において、図１乃至図５に示すように、車体フレーム３１の左右下部にはそれぞれ空気ばね３２を介して前後に長い左右一対の台車枠３３が装着されておれ、中間部が連結枠３４により連結されている。各台車枠３３の前下部には前後の軸ばね３５を介して軸受３６が支持されると共に、台車枠３３と軸受３６との間には軸ダンパ３７が介装されている。そして、左右の軸受３６には車輪軸３８が貫通して回転自在に支持されており、この車輪軸３８の左右端部には走行車輪３９が固結されている。
【００２４】
各台車枠３３の後下部には前後の軸ばね４１を介して慣性マス４２が支持されている。この慣性マス４２は、左右の軸ばね４１のためのばね受部材４３と慣性マス本体４４とが連結フレーム４５により一体に連結されて構成されている。この慣性マス本体４４上には所定重量のウエイト４６が複数のボルト４７により固定されると共に、中間部に所定重量のウエイト４８を搭載して複数のボルト４９により固定可能となっており、試験条件に合わせて荷重を調整可能となっている。また、左右の台車枠３３と慣性マス４２の各ばね受部材４３との間には軸ダンパ５０が介装されている。
【００２５】
慣性マス４２における左右のばね受４１に隣接する連結フレーム４５に軌道１７を起振させる起振装置５１が設けられている。即ち、連結フレーム４５には上下起振用アクチュエータ５２が固定されており、このアクチュエータ５２から下方に延出する駆動ロッド５３の先端部には取付治具５４が固定され、この取付治具５４に載荷治具５５が装着されている。この載荷治具５５は軌道１７と接触する下面が走行車輪３９と同心の円弧形状をなし、且つ、この走行車輪３９とほぼ同様の断面形状をなしており、上部が取付治具５４の取付孔に嵌入してボルト締結されることで着脱自在となっている。そして、この取付治具５４に軌道１７に作用する荷重を検出する検出手段としてのロードセル５６が設けられている。
【００２６】
取付治具５４の外周部には雄ねじ５７が形成される一方、連結フレーム４５には雌ねじ部５８が形成されており、載荷治具５５を上昇させたときに、取付治具５４の雄ねじ５７が連結フレーム４５の雌ねじ部５８に螺合することで、載荷治具５５（取付治具５４）を上昇位置で仮固定する（治具ロック手段）することができる。
【００２７】
従って、起振装置５１は、アクチュエータ５２により駆動ロッド５３を駆動し、取付治具５４を介して載荷治具５５を軌道１７に対して鉛直方向に押圧することで、この軌道１７を起振させることができ、このとき、ロードセル５６が軌道１７に発生する振動を輪重として検出することができる。
【００２８】
また、起振装置５１の前方及び後方には箱型形状をなす前後のハウジング５９が連結フレーム４５にそれぞれ固定されている。この各ハウジング５９は下方が開口して内部にライナ６０を介して昇降枠６１がそれぞれ昇降自在に嵌合しており、各昇降枠６１に車輪軸６２を介して走行補助輪６３が回転自在に装着されている。そして、ハウジング５９の上部には上下方向に沿ってねじ軸６４が螺合し、このねじ軸６４の上端部には操作ハンドル６５が取付けられる一方、ねじ軸６４の下端部は昇降枠６１に連結されている。
【００２９】
この場合、慣性マス４２の左右側部にて、起振装置５１の前後に走行補助輪６３が配設されると共に外側に軸ばね４１が配設されており、この起振装置５１と走行補助輪６３と軸ばね４１とはほぼ水平方向に並設されている。
【００３０】
従って、ハウジング５９に対して昇降枠６１が最下方位置に下降したときには、走行補助輪６３が軌道１７に接触して転動することができ、前述した起振装置５１のアクチュエータ５２を駆動して載荷治具５５を軌道１７に接触させるときには、操作ハンドル６５を回転操作してハウジング５９に対して昇降枠６１を上昇し、走行補助輪６３を最上方位置に位置させて軌道１７と離間させることができる。
【００３１】
なお、起振装置５１と走行補助輪６３と軸ばね４１との位置関係並びに作用を明確に説明するため、図４及び図５では、進行方向右側の起振装置５１を上昇して走行補助輪６３を下降させ、進行方向左側の起振装置５１を下降して走行補助輪６３を上昇して表している。
【００３２】
ところで、この起振台車１６では、サスペンションとして空気ばね３２及び軸ばね３５，４１を適用しているが、懸架剛性（空気ばね剛性、軸ばね剛性）を変更して走行特性を調整できるように、少なくとも空気ばね３２あるいは軸ばね３５，４１の一方の機能を停止可能とするばね殺し機構を有している。
【００３３】
車体フレーム３１の下部には起振台車１６の走行方向と直交する方向に左右及び前後一対のガイドレール６６が固定されており、この各ガイドレール６６にはスライドガイド６７が移動自在に嵌合し、このスライドガイド６７にテーパ面を有するコ字形状をなすスライドブロック６８が固定されている。そして、車体フレーム３１の下部には各ガイドレール６６に対応して油圧シリンダ６９が垂設されており、駆動ロッド７０の先端部がスライドブロック６８に連結されている。一方、台車枠３３の上部には固定ブロック７１が固定されており、先端部にスライドブロック６８が係止可能なテーパ面を有する係止突起７２が形成されている。また、車体フレーム３１の下部には調心用ガイド７３が垂下して固定されている。
【００３４】
従って、空気ばね３２には図示しない流量調整弁を有するエア給排管を介してエア源が接続されており、この流量調整弁を調整して空気ばね３２内のエア圧を変更すると、台車枠３３に対して車体フレーム３１が下降することとなり、このとき、車体フレーム３１は調心用ガイド７３が固定ブロック７１にガイドされることで、調心されながら下降する。そして、この状態で油圧シリンダ６９を伸長してスライドガイド６７をガイドレール６６に沿って前進すると、スライドブロック６８が固定ブロック７１の係止部７２に係止し、台車枠３３に対して車体フレーム３１を一体に拘束することで、空気ばね３２のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高めることができる。
【００３５】
また、図４及び図７に示すように、台車枠３３の後部にて各軸ばね４１はその上端部が台車枠３３の下面に固定された上部受座７４に支持され、下端部は慣性マス４２を構成するばね受部材４３に固定された下部受座７５に支持されている。このばね受部材４３の下部には支持プレート７６が固定されており、この支持プレート７６には筒上のピストン７７が移動自在に嵌合したシリンダ７８が固定されており、両者の間には圧縮ばね７９が介在してシリンダ７８に対してピストン７７を上方に付勢している。そして、上部受座７４から軸ばね４１の中心部に垂下した支持部８０内には支持ロッド８１が貫通し、上端部が台車枠３３に連結され、下部はシリンダ７８及びピストン７７を貫通してその端部にストッパ８２が位置調節自在に装着されている。
【００３６】
従って、ピストン７７とシリンダ７８との間に油圧を供給すると、支持プレート７６に固定されたシリンダ７８に対してピストン７７が圧縮ばね７９に抗して下降するが、このピストン７７がストッパ８２に当接するとその移動が規制され、ピストン７７に対してシリンダ７８が上昇を開始する。すると、シリンダ７８と一体の支持プレート７６及びばね受部材４３が上昇することで、下部受座７５が軸ばね４１を押しつぶすことで、この軸ばね４１のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高めることができる。
【００３７】
この起振台車１６の説明にて、走行補助輪６３のサスペンションとしての軸ばね４１の機能を停止するばね殺し機構として、ピストン７７、シリンダ７８、圧縮ばね７９、支持ロッド８１、ストッパ８２等を設けたが、このばね殺し機構は走行車輪３９のサスペンションとしての軸ばね３５にも装着されており、両者を同期して作用させることで、起振台車１６全体の懸架剛性を変更して走行特性を調整することができる。
【００３８】
一方、載荷台車１５において、図８乃至図１１に示すように、車体フレーム９１の中央部には収納凹部９２が設けられており、上部には架台９３が３本架設され、前後の側壁９４には上下方向に沿ったガイドレール９５が複数固定されている。車体フレーム９１の収納凹部９２には中空箱型形状の載荷フレーム９６が配設され、前端部及び後端部に固定された複数のリニアガイド９７が各ガイドレール９５に移動自在に嵌合している。
【００３９】
架台９３の中央部には電動機９８が搭載され、この電動機９８の出力軸９９は第１ギヤボックス１００に連結され、２つの連結軸１０１を介して第２ギヤボックス１０２に連結され、更に、４つの連結軸１０３をウォームギヤ１０４が固結されている。そして、架台９３の四方にはウォームホイール１０５が回転自在に支持され、各ウォームギヤ１０４が噛み合っており、ウォームギヤ１０４の螺合する昇降ねじ軸１０６は下方に延設されている。一方、載荷フレーム９６の上面部の四方には吊り具１０７が固定されており、昇降ねじ軸１０６の下端部と吊り具１０７の上端部とが連結リンク１０８により連結されている。
【００４０】
この場合、図１３に詳細に示すように、昇降ねじ軸１０６の下端部と連結リンク１０８の上端部とは連結軸１０９により連結される一方、連結リンク１０８の下端部と吊り具１０７の上端部とは、吊り具１０７に形成された長孔１１０に連結リンク１０８に固定された連結軸１１１が嵌合することで、所定ストロークだけ移動可能に連結されている。そして、載荷フレーム９６の上面部には吊り具１０７に隣接してロックシリンダ１１２が固定され、駆動ロッドの先端部には上テーパ面１１３を有するロック片１１４が固結される一方、吊り具１０７に連結された連結リンク１０８の下端面には下テーパ面１１５が形成されている。
【００４１】
従って、電動機９８を駆動すると、その回転力が出力軸９９から第１ギヤボックス１００、連結軸１０１、第２ギヤボックス１０２、連結軸１０３、ウォームギヤ１０４を介してウォームホイール１０５に伝達され、このウォームギヤ１０４に噛み合う昇降ねじ軸１０６が上下に移動する。そのため、この昇降ねじ軸１０６に連結リンク１０８及び吊り具１０７を介して連結された載荷フレーム９６を昇降することができる。この場合、電動機９８の駆動に拘らず、載荷フレーム９６は長孔１１０の距離だけ昇降することができるが、ロックシリンダ１１２を伸長駆動してロック片１１４を連結リンク１０８の下方に進入すると、ロック片１１４の上テーパ面１１３が連結リンク１０８の下テーパ面１１５を介して連結リンク１０８を押し上げ、載荷フレーム９６を昇降不能に拘束することができる。
【００４２】
また、架台９３と載荷フレーム９６との間には空気ばね１１６が介装されており、この空気ばね１１６には図示しない流量調整弁を有するエア給排管を介してエア源が接続され、この流量調整弁を調整して空気ばね１１６内のエア圧を変更することで空気ばね力を変更し、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整可能としている。なお、載荷フレーム９６は中空であるため、内部に所定重力のウエイト１１７を搭載可能となっており、試験条件に合わせてウエイト１１７の搭載量を変更し、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整可能としている。
【００４３】
載荷フレーム９６の下部には下向きコ字形状をなす台車フレーム１１８が締結されており、この台車フレーム１１８の左右側部には前後の軸ばね１１９を介して軸受１２０が支持されており、左右の軸受１２０には車輪軸１２１が貫通して回転自在に支持されており、この車輪軸１２１に左右の載荷車輪１２２が固結されている。そして、台車フレーム１１８にはこの載荷車輪１２２（軌道１７）に対して鉛直方向の荷重を付与する左右一対の輪重加振装置１２３が装着されると共に、載荷車輪１２２（軌道１７）に対して水平方向の荷重を付与する左右一対の横圧加振装置１２４が装着されている。
【００４４】
即ち、輪重加振装置１２３において、台車フレーム１１８には左右一対のアクチュエータ１２５が装着されており、駆動ロッド１２６が下方に伸縮駆動可能であり、先端部に取付治具１２７が固定されている。一方、車輪軸１２１には左右一対の載荷軸受１２８が相対回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に装着されており、取付治具１２７が載荷軸受１２８に連結されている。そして、この取付治具１２７には軌道１７に発生する鉛直方向の振動（輪重）を検出する検出手段としてのロードセル１２９が設けられている。
【００４５】
従って、輪重加振装置１２３は、アクチュエータ１２５により駆動ロッド１２６を駆動し、取付治具１２７、載荷軸受１２８及び車輪軸１２１を介して載荷車輪１２２を鉛直方向に押圧することで、軌道１７を起振させることができ、ロードセル１２９が軌道１７に発生する振動を輪重として検出することができる。このとき、ロックシリンダ１１２のロック片１１４により連結リンク１０８を拘束していなければ、軌道１７には、載荷フレーム９６や台車フレーム１１８等の荷重だけを作用させることができる。一方、ロックシリンダ１１２のロック片１１４により連結リンク１０８を拘束していれば、軌道１７には載荷台車１５の全重量を作用させることができる。
【００４６】
また、横圧加振機１２４において、台車フレーム１１８には左右一対のアクチュエータ１３０が装着されており、駆動ロッド１３１が外方に伸縮駆動可能であり、先端部に取付金具１３２が固定されている。一方、車輪軸１２１の左右端面には左右一対の取付金具１３３が固定されている。また、台車フレーム１１８の側部にはアクチュエータ１３０と車輪軸１２１の間に位置して鉛直方向に沿った回動軸１３４が支持筒１３５により回動自在に支持されている。この回動軸１３４の上下端部にはそれぞれ逆方向に延出する連結アーム１３６，１３７が取付けられており、アクチュエータ１３０の取付金具１３２が連結リンク１３８を介して上部連結アーム１３６に連結され、下部連結アーム１３７が連結リンク１３９を介して車輪軸１２１の取付金具１３３に連結されている。そして、この取付金具１３２には軌道１７に発生する水平方向の振動（横圧）を検出する検出手段としてのロードセル１４０が設けられている。
【００４７】
この場合、各連結アーム１３６，１３７と各連結リンク１３８，１３９との連結部には前後方向に所定量のガタ（図１１参照）が設けられており、アクチュエータ１３０の直線運動が回動軸１３４の回転運動に、また、この回動軸１３４の回転運動が車輪軸１２１の直線運動にスムースに変換できるようになっている。
【００４８】
また、横圧加振機１２４にて、各アクチュエータ１３０は回動軸１３４、連結アーム１３６，１３７、各連結リンク１３８，１３９等を介して車輪軸１２１を軸方向に押圧することで、軌道１７に横圧を付与するものであるが、アクチュエータ１３０の圧力が作用する車輪軸１２１の軸心と軌道１７が横圧を受ける載荷車輪１２２との接触点とではその位置が異なるため、車輪軸１２１及び載荷車輪１２２に回転する方向の無駄な荷重が作用してしまう。そこで、アクチュエータ１３０の圧力が車輪軸１２１に対して適正に入力することで、車輪軸１２１及び載荷車輪１２２に回転する方向の無駄な荷重が作用しないようにしている。
【００４９】
即ち、図１２に示すように、車両の左右方向をｙ、上下方向をｚ、回転方向をθとし、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を伸長して右側のアクチュエータ１３０を収縮して、回動軸１３４、連結アーム１３６，１３７、各連結リンク１３８，１３９等を介して車輪軸１２１に右方向の軸荷重を作用させたとする。ここで、右側のアクチュエータ１３０から車輪軸１２１に作用する力をｆ１ｙ，ｆ１ｚとし、左側のアクチュエータ１３０から車輪軸１２１に作用する力をｆ２ｙ，−ｆ２ｚとする。
【００５０】
また、車輪軸１２１の長さをＬ、載荷車輪１２２間の長さをｌ 、載荷車輪１２２と軌道１７との接点から車輪軸１２１の中心までの高さをＨとし、同一荷重にて伸長・収縮するとこの機構により
ｆ１ｙ＝ｆ２ｙ
ｆ２ｚ＝ｆ１ｚ
ｆ１ｚ／ｆ１ｙ＝ｆ２ｚ／ｆ２ｙ＝Ｈ／（Ｌ／２）
となる。更に、このときに右側の載荷車輪１２２と軌道１７との接点に作用する力をｆ１ｙ，ｆ１ｚとし、左側の載荷車輪１２２と軌道１７との接点に作用する力をｆ２ｙ，ｆ２ｚとする。
【００５１】
すると、ｙ方向の力の釣合いは以下のようになる。
ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ＋Ｆ１ｙ＋Ｆ２Ｙ＝０
ｚ方向の力の釣合いは以下のようになる。
ｆ１ｚ−ｆ２ｚ＋Ｆ１Ｚ＋Ｆ２Ｚ＝０
軌道１７の高さの水平線と左右の載荷車輪１２２の中間点Ｃ回りのモーメントの釣合いは以下のようになる。
−Ｈ（ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ）＋Ｌ／２（ｆ１ｚ＋ｆ２ｚ）＋１／２（Ｆ１Ｚ−Ｆ２Ｚ）＝０
【００５２】
従って、
Ｆ１ｙ＋Ｆ２ｙ＝−（ｆ１ｙ＋ｆ２ｙ）
Ｆ１Ｚ＋Ｆ２Ｚ＝０
Ｆ１Ｚ−Ｆ２Ｚ＝０
となり、
Ｆ１Ｚ＝Ｆ２Ｚ＝０
である。
【００５３】
即ち、アクチュエータ１３０を軌道１７側に向けて同一荷重にて伸長・収縮することにより、軌道１７へ横圧荷重を作用できると共に、軌道１７の垂直方向には荷重は発生しない。連結リンク１３９の取付角度θ１ ，θ２ を、取付金具１３３の連結点ＡまたはＢと、軌道１７の高さの水平線と左右の載荷車輪１２２の中間点Ｃとを通る直線の角度に設定することが一番望ましいが、必ずしも一致させずに角度を付けても同様に軌道１７の垂直方向の荷重の発生を抑制できる効果がある。
【００５４】
従って、横圧加振装置１２４は、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を伸長して右側のアクチュエータ１３０を収縮して、各取付治具１３２、連結リンク１３８、連結アーム１３６、回動軸１３４、連結アーム１３７、連結リンク１３９、取付治具１３３を介して車輪軸１２１を右方向に押圧することで、右側の載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させることができ、ロードセル１４０が軌道１７に発生する振動を横圧として検出することができる。一方、図１２にて左側のアクチュエータ１３０を収縮して右側のアクチュエータ１３０を伸長すると、前述とは逆に、車輪軸１２１を左方向に押圧することで、左側の載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させてロードセル１４０により振動を横圧として検出することができる。
【００５５】
また、載荷台車１５にて、車体フレーム９１に昇降自在に支持された載荷フレーム９６に台車フレーム１１８を固定し、この台車フレーム１１８に輪重加振装置１２３及び横圧加振装置１２４の各アクチュエータ１２５，１３０を搭載したことで、この輪重加振装置１２３及び横圧加振装置１２４がユニット化され、装置がコンパクトとなって簡素化される。
【００５６】
なお、図１０に示すように、左右の載荷車輪１２２には歪ゲージ１４１が装着されており、この歪ゲージ１４１により載荷車輪１２２の歪を検出することで、この歪に基づいて軌道１７の輪重及び横圧を求めることができようになっている。この場合、ロードセル１２７，１４０と歪ゲージ１４１とを必要に応じて使い分けたり、相殺したりすることで高精度の試験を行うことができる。
【００５７】
ここで、上述した本実施形態の移動式載荷試験車による軌道特性試験方法について説明する。
【００５８】
まず、起振台車１６を用いて軌道特性試験を行う場合、試験を行う位置で牽引車１１を停止し、図示しないジャッキ等を用いて起振台車１６を所定の試験位置に位置決め固定する。この状態で、図１、図４、図５に示すように、起振装置５１のアクチュエータ５２を伸長し、取付治具５４を介して載荷治具５５を下降して軌道１７に接触させることで、この起振装置５１により起振台車１６の後方の荷重を支持する。一方、各操作ハンドル６５を回転操作してハウジング５９に対して昇降枠６１を上昇し、前後の走行補助輪６３を上方位置に位置させて軌道１７から離間させる。この状態で、起振装置５１のアクチュエータ５２により駆動ロッド５３を往復駆動し、取付治具５４を介して載荷治具５５を軌道１７に対して鉛直方向に押圧して起振させ、ロードセル５６は軌道１７に発生する振動を輪重として検出する。
【００５９】
このとき、試験条件に合わせてウエイト４６，４８の搭載量を調整して荷重を変更することで、多数の試験条件を設定することができる。
【００６０】
次に、載荷台車１５を用いて軌道特性試験を行う場合、試験を行う位置にて牽引車１１により走行速度を試験速度（例えば、５〜１０ｋｍ／ｈ）とする。この走行状態で、図８及び図１０に示すように、輪重加振装置１２３のアクチュエータ１２５により駆動ロッド１２６を往復駆動し、取付治具１２７、載荷軸受１２８、車輪軸１２１を介して載荷車輪１２２を鉛直方向に押圧して軌道１７を起振させ、ロードセル１２９は軌道１７に発生する振動を輪重として検出する。また、ロックシリンダ１１２を不作動として連結リンク１０８をフリーとすれば、軌道１７に載荷フレーム９６や台車フレーム１１８等の荷重だけを付与できる。一方、ロックシリンダ１１２を作動して連結リンク１０８を拘束すれば、軌道１７に載荷台車１５の全重量を付与できる。
【００６１】
また、このとき、空気ばね３２や軸ばね４１の機能を停止することで、起振台車１６の懸架剛性を変更して軌道特性試験を行うこともできる。即ち、空気ばね３２内のエアを排出して車体フレーム３１を下降すると共に、油圧シリンダ６９を伸長してスライドブロック６８により固定ブロック７１を係止し、台車枠３３に対して車体フレーム３１を拘束することで、空気ばね３２のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高める。また、油圧の供給によりピストン７７に対してシリンダ７８を上昇して軸ばね４１を押しつぶすことで、この軸ばね４１のサスペンション機能を停止して懸架剛性を高める等、多種類の軌道特性試験を行うことができる。
【００６２】
また、連結リンク１０８をフリーとしたとき、空気ばね１１６内のエア圧を変更することで、載荷フレーム９６による軌道１７への押圧力を調整できる。更に、ウエイト１１７の搭載量を変更することで、載荷フレーム９６による下方の押圧力を調整できる。
【００６３】
また、載荷台車１５の走行状態で、横圧加振装置１２４のアクチュエータ１３０を往復駆動し、取付治具１３２、連結リンク１３８、連結アーム１３６、回動軸１３４、連結アーム１３７、連結リンク１３９、取付治具１３３を介して車輪軸１２１を軸方向に押圧し、載荷車輪１２２を介して軌道１７を起振させ、ロードセル１４０は軌道１７に発生する振動を横圧として検出する。
【００６４】
このように本実施形態の移動式載荷試験車にあっては、車体フレーム３１の下部に空気ばね３２を介して台車枠３３を装着し、この台車枠３３の前下部に軸ばね３５を介して走行車輪３９を装着する一方、台車枠３３の後下部に軸ばね４１を介して慣性マス４２を装着し、この慣性マス４２に軌道１７を起振させる起振手段５１を装着すると共に、この起振装置５１の前後に走行補助輪６３を装着し、起振装置５１により軌道１７を起振ときに発生する振動を検出するロードセル５６を設けたものである。
【００６５】
従って、起振台車１６により軌道１７を起振させて発生する振動を検出可能とすると共にこの軌道に沿って走行可能とすることで、軌道１７や地盤１８の振動を高精度に検出することで、車両ばね下質量が軌道１７や地盤１８に及ぼす影響を定量的に把握することができる。
【００６６】
また、操作ハンドル６５によりハウジング５９に対して昇降枠６１と共に前後の走行補助輪６３を昇降可能とすることで、起振台車１６の走行と載荷試験とを両立することができ、作業効率を向上できる。
【００６７】
なお、上述した実施形態では、走行台車１４と載荷台車１５と起振台車１６とがフランジ部１４ａ，１５ａ，１５ｂ，１６ａによりボルト締結されており、起振台車１６を載荷台車１５から外して他の自走可能な車両、例えば、営業線に連結することで、この起振台車１６を単独で走行して使用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の移動式載荷試験車によれば、車体フレームの下部に空気ばねを介して台車枠を装着し、台車枠の下部に軸ばねを介して慣性マスを装着し、慣性マスに軌道を起振させる起振手段を装着すると共に、この慣性マスにおける起振手段の前後位置に軌道に沿って転動可能な前後一対の車輪を装着し、起振手段により軌道を起振ときの軌道に作用する荷重を検出する検出手段を設けたので、起振台車により軌道を起振させて発生する振動を検出可能とすると共にこの軌道に沿って走行可能とすることで、軌道や地盤への作用荷重を検出し、振動が軌道や地盤に及ぼす影響を定量的に把握することができる。
【００６９】
請求項２の発明の移動式載荷試験車によれば、起振手段を、慣性マスに固定されたアクチュエータと、アクチュエータに着脱自在に装着されて軌道との接触部が車輪とほぼ同様の断面形状をなす載荷治具とで構成したので、実際の列車の車輪から受ける荷重とほぼ同様の荷重を付与することで、高精度な載荷試験を可能とすることができる。
【００７０】
請求項３の発明の移動式載荷試験車によれば、アクチュエータの駆動ロッドの先端部に取付治具を固定し、取付治具に載荷治具を着脱自在に装着し、取付治具をその上昇位置で慣性マスに仮固定する治具ロック手段を設けたので、不使用時には載荷治具を外すことで載荷治具の破損を防止することができると共に、取付治具を上昇位置で仮固定することで取付治具の破損を防止することができる。
【００７１】
請求項４の発明の移動式載荷試験車によれば、載荷治具あるいは取付治具に検出手段としてのロードセルを設けたので、軌道の輪重を容易に検出することができる。
【００７２】
請求項５の発明の移動式載荷試験車によれば、慣性マスの前端部及び後端部に箱型形状をなすハウジングをそれぞれ固定し、各ハウジングに昇降枠を昇降自在に支持し、各昇降枠に車輪としての走行補助輪を回転自在に装着し、ハウジングに設けられた操作ハンドルにより昇降枠と共に走行補助輪を昇降可能としたので、走行補助輪を下降して軌道上を転動可能とすることで、車両を通常通りに走行することができると共に、載荷試験時には走行補助輪を上昇することで適正に載荷試験を行うことができる。
【００７３】
請求項６の発明の移動式載荷試験車によれば、軸ばねと起振手段と車輪とをほぼ水平方向に並設したので、軸ばねと起振手段と車輪とを軌道と車体フレームとの間の所定の高さスペース内に配設して装置の大型化を防止することができる。
【００７４】
請求項７の発明の移動式載荷試験車によれば、台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受を装着して走行車輪を支持する一方、台車枠の後下部に軸ばねを介して慣性マスを装着して起振手段を装着すると共に、起振手段の前後位置に前後一対の走行補助輪を昇降可能に支持したので、車両の通常走行時には、走行補助輪を下降することで、走行補助輪及び走行車輪により軌道上を適正に走行することができると共に、載荷試験時には走行補助輪を上昇することで適正に載荷試験を行うことができる。
【００７５】
請求項８の発明の移動式載荷試験車によれば、走行台車と載荷台車と起振台車とを接合して移動式載荷試験車を構成し、載荷台車に車両走行中に軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段を装着し、起振台車に車両停止中に軌道を鉛直方向に起振する起振手段を装着したので、必要に応じて載荷台車と起振台車とを使い分けることで、複数種類の載荷試験を実施することができる。
【００７６】
請求項９の発明の移動式載荷試験車によれば、走行台車と載荷台車と起振台車を着脱自在に接合し、少なくとも起振台車を単独で試験可能としたので、汎用性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動式載荷試験車における起振台車の下部正面図である。
【図２】本実施形態の起振台車の下部平面図である。
【図３】本実施形態の起振台車の下部背面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】空気ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図３のＶＩ部詳細図である。
【図７】軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】本実施形態の載荷台車の要部正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】載荷台車における横圧載荷機構を表す概略図である。
【図１３】載荷フレームのロック機構を表す図１０のＸＩＩＩ部詳細図である。
【図１４】本実施形態の移動式載荷試験車の概略図である。
【符号の説明】
１１ 牽引車
１２，１３ 機器搭載車
１４ 走行台車
１５ 載荷台車
１６ 起振台車
１４ａ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ フランジ部
１７ 軌道
１８ 地盤
３１ 車体フレーム
３２ 空気ばね
３３ 台車枠
３９ 走行車輪
４１ 軸ばね
４２ 慣性マス
４６，４８ ウエイト
５１ 起振装置
５２ アクチュエータ
５４ 取付治具
５５ 載荷治具
５６ ロードセル（検出手段）
５７ 雄ねじ部（治具ロック手段）
５８ 雌ねじ部（治具ロック手段）
５９ ハウジング
６１ 昇降枠
６３ 走行補助輪
６５ 操作ハンドル
９１ 車体フレーム
９６ 載荷フレーム
９８ 電動機
１１８ 台車フレーム
１１９ 軸ばね
１２１ 車輪軸
１２２ 載荷車輪
１２３ 輪重加振装置
１２４ 横圧加振装置
１２９ ロードセル（検出手段）
１４０ ロードセル（検出手段）
１４１ 歪センサ（検出手段）
Claims (9)
- 車体フレームと、該車体フレームの下部に空気ばねを介して装着された台車枠と、該台車枠の下部に軸ばねを介して装着された慣性マスと、該慣性マスに装着されて軌道を起振させる起振手段と、前記慣性マスにおける該起振手段の前後位置に装着されて前記軌道に沿って転動可能な前後一対の車輪と、前記起振手段により前記軌道を起振ときの該軌道に作用する荷重を検出する検出手段とを具えたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項１において、前記起振手段は、前記慣性マスに固定されたアクチュエータと、該アクチュエータに着脱自在に装着されて前記軌道との接触部が前記車輪とほぼ同様の断面形状をなす載荷治具とを有することを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項２において、前記アクチュエータの駆動ロッドの先端部に取付治具が固定され、該取付治具に前記載荷治具が着脱自在に装着されており、該取付治具をその上昇位置で前記慣性マスに仮固定する治具ロック手段を設けたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項２または３において、前記載荷治具あるいは前記取付治具に前記検出手段としてのロードセルが設けられたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項１において、前記慣性マスの前端部及び後端部に箱型形状をなすハウジングがそれぞれ固定され、該各ハウジングに昇降枠が昇降自在に支持され、該各昇降枠に前記車輪としての走行補助輪が回転自在に装着され、前記ハウジングに設けられた操作ハンドルにより前記昇降枠と共に前記走行補助輪を昇降可能としたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項１において、前記軸ばねと前記起振手段と前記車輪とはほぼ水平方向に並設されたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項１において、前記台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受が装着され、該軸受に走行車輪が支持される一方、前記台車枠の後下部に軸ばねを介して前記慣性マスが装着され、該慣性マスに前記起振手段が装着されると共に、該起振手段の前後位置に前後一対の走行補助輪が昇降可能に支持されたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項１において、走行台車と載荷台車と起振台車とが接合された移動式載荷試験車が構成され、該載荷台車に車両走行中に前記軌道を鉛直方向及び水平方向に起振する起振手段が装着され、前記起振台車に車両停止中に前記軌道を鉛直方向に起振する起振手段が装着されたことを特徴とする移動式載荷試験車。
- 請求項８において、前記走行台車と前記載荷台車と前記起振台車は着脱自在に接合され、少なくとも前記起振台車は単独で試験可能であることを特徴とする移動式載荷試験車。
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