JP2009186363A - Truck travel test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両本体が載置される鉄道用台車の台車走行試験装置に関し、更に詳しくは、台車走行試験中に発生する台車の車輪等の磨耗を防止する台車走行試験装置に関する。 The present invention relates to a truck running test apparatus for a railway carriage on which a railway vehicle main body is placed, and more particularly to a carriage running test apparatus that prevents wear of wheels of a carriage that occur during a truck running test.
鉄道車両の高速化、ダイヤの過密化が著しい現在、鉄道車両の性能向上・運行の安全は、最も重要な課題となっている。それに伴い、鉄道用台車においても高速化への対応や安全性の確認等が必要となる。これらの課題を解明し、改善を図る一つの手段として、鉄道車両のレール走行を再現可能な台車走行試験装置が使用されている。 At the present time when the speed of railway vehicles and the congestion of diamonds are remarkable, improving the performance of railway vehicles and safety of operation are the most important issues. Along with this, it is necessary to respond to high speeds and confirm safety etc. in railway carts. As one means for elucidating and improving these problems, a truck running test apparatus capable of reproducing rail running of a railway vehicle is used.
今後、台車走行試験装置は、高速走行中における鉄道用台車の挙動をより深く理解する上において重要な役割を果すと予想される。 In the future, the bogie running test device is expected to play an important role in understanding the behavior of railway bogies during high-speed running.
例えば、特許文献1に記載の台車走行試験装置は、小曲率半径軌道上の高速化と大曲率半径軌道上の高速化とに対応するため、任意の曲率の軌道を模擬的に生成し、鉄道車両のレールを模した軌条輪と、軌条輪を走行する台車とから構成されている。
For example, since the bogie running test apparatus described in
また、特許文献2では、鉄道用台車だけでなく鉄道車両を搭載し、精度よく車両全体の走行試験を行う車両走行試験装置も提案されている。
しかしながら、上記従来技術において、台車走行試験装置で試験用速度パターンに沿って軌条輪速度を制御し走行試験を行う場合に、減速時には急激な減速とならないように、即ち、過大な減速度が発生しないように十分考慮されるべきであるが、速度パターンが適切でない場合や、従来よりも高い速度からの減速、または、何らかの故障等で軌条輪に急激な減速が起こった場合は、鉄道用台車車輪は軌条輪の速度に追従できず滑り始め、軌条輪の回転から制御不能に陥り、固着による滑走状態となってしまう。一旦、固着状態となると、軌条輪に鉄道用台車車輪が削られ、鉄道用台車車輪踏面はフラット(磨耗)が発生し、軌条輪踏面も磨耗やキズが発生してしまう。その場合は、鉄道用台車の走行試験が行えないばかりか、鉄道用台車車輪や軌条輪の磨耗部分を研削する必要がある。そのためには、鉄道用車輪は鉄道用台車から、軌条輪は装置より取り外す必要があり、時間とコストがかかる。
上記問題点に鑑み、本発明は、鉄道用台車車輪が軌条輪の速度に追従できなくなり、軌条輪上を滑り、固着状態に至るときを検知して、鉄道用台車車輪及び軌条輪の磨耗を防止する台車走行試験装置を提供する。
However, in the above prior art, when the running test is performed by controlling the rail wheel speed along the test speed pattern with the bogie running test device, it does not cause a sudden deceleration during deceleration, that is, excessive deceleration occurs. However, if the speed pattern is not appropriate, or if the rail wheel is decelerated from a higher speed than before, or if the rail wheel is suddenly decelerated due to some failure, etc. The wheel cannot follow the speed of the rail wheel and starts to slide, falls out of control from the rotation of the rail wheel, and enters a sliding state due to sticking. Once in the fixed state, the rail car wheel is scraped on the rail wheel, the rail car wheel tread is flat (weared), and the rail wheel tread is also worn and scratched. In that case, it is necessary to grind the worn portions of the railway bogie wheel and the rail wheel as well as the running test of the railway bogie. For this purpose, it is necessary to remove the railway wheel from the railway carriage and the rail wheel from the device, which takes time and cost.
In view of the above problems, the present invention detects when the railway bogie wheel cannot follow the speed of the rail wheel, slides on the rail wheel, and reaches a fixed state, and wears the rail car wheel and the rail wheel. Provided is a truck running test device for preventing.
本発明によれば、上記の目的を達成するため、まず、鉄道車両が走行するレールを模した軌条輪を有し、前記鉄道車両における鉄道用台車の車輪を試験用速度パターンに沿って前記軌条輪上を走行させながら当該台車の速度を制御し、走行試験を行う台車走行試験装置において、前記鉄道用台車の車輪の回転数を演算により算出し、前記車輪の回転が、前記軌条輪の回転による制御から不能に陥る固着状態か否かを当該車輪の回転数から判定する固着判定手段と、前記軌条輪の回転数を算出して減速度を計算する減速度計測手段とを備え、前記試験用速度パターンに沿って軌条輪の速度を制御する走行試験中は、前記軌条輪の減速度を監視しながら、前記鉄道用台車の車輪が固着状態にあるか否かを検知する台車走行試験装置が提供される。 According to the present invention, in order to achieve the above-described object, first, a rail wheel simulating a rail on which a railway vehicle travels is provided, and the rail of the railway bogie in the railway vehicle is moved along the test speed pattern along the rail. In a truck running test apparatus that controls the speed of the carriage while running on a wheel and performs a running test, the number of rotations of the wheel of the railway carriage is calculated by calculation, and the rotation of the wheel is the rotation of the rail wheel. A sticking determination means for judging whether or not the sticking state falls under control due to the control based on the rotational speed of the wheel, and a deceleration measuring means for calculating the deceleration by calculating the rotational speed of the rail wheel, and the test During a running test that controls the speed of the rail wheel along the speed pattern, a truck running test device that detects whether or not the wheel of the railway carriage is in a fixed state while monitoring the deceleration of the rail wheel Is provided.
また、本発明では、前記鉄道用台車の車輪が固着状態にあるときを検知したときは、前記軌条輪をフリーランとする台車走行試験装置が提供される。 Moreover, in this invention, when the time of the wheel of the said railway trolley | bogie being in the adhering state is detected, the trolley | bogie running test apparatus which makes the said rail wheel free run is provided.
また、本発明では、前記固着判定手段は、前記軌条輪が減速状態のときに、前記鉄道用台車の車輪の任意時間間隔における回転数に変化がない場合に固着状態にあると判断する台車走行試験装置が提供される。 Further, in the present invention, the sticking determination means determines that the sticking state is in a sticking state when the rail wheel is in a decelerating state and there is no change in the number of rotations of the wheel of the railway bogie at an arbitrary time interval. A test device is provided.
本発明によれば、鉄道用台車の走行試験を行う台車走行試験装置において、鉄道用台車車輪及び軌条輪の磨耗を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the trolley | bogie driving | running | working test apparatus which performs the driving | running | working test of a railway trolley | bogie, abrasion of the railway trolley | bogie wheel and a rail wheel can be prevented.
以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態になる台車走行試験装置を示す図である。図1において、台車走行試験装置1は、鉄道用台車5を1台搭載可能であり、鉄道用台車車輪(5a)1軸毎にそれぞれ鉄道車両のレールを模した軌条輪2を有する。軌条輪2は軌条輪ベース3上に配置されている。鉄道用台車5は、鉄道車両の本体部を載置するものであり、一車両につき2台の鉄道用台車5が用いられる。さらに、鉄道用台車5は、1台につき鉄道用台車車輪(5a)を2軸備えている。この軌条輪2上に鉄道用台車5の鉄道用台車車輪5aが設置される。また、鉄道用台車5は、固定装置4により装置建屋6に固定され、鉄道車両と同等の負荷がかかった状態が実現されている。軌条輪2には、それぞれ回転駆動用の軌条輪電動機7が設置されている。この軌条輪電動機7の回転駆動による軌条輪2の回転により、鉄道用台車5の鉄道用台車車輪5aは軌条輪2の回転方向とは反対方向に連れ回る。
FIG. 1 is a diagram showing a cart traveling test apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the bogie
軌条輪電動機7への回転指令は、図1で実線の矢印で表しているが中央演算装置8(以下、「CPU」と略す)より軌条輪電動機用コントローラ9に対して出力される。回転指令は、試験の対象となる鉄道用台車5毎に作成される速度パターンに基づいて行われる。この回転指令の元となる速度パターンは図示していないメモリまたは外部記憶媒体に保存されており、実施したい試験の条件に合わせて任意の速度パターンを選択可能となっている。具体的には、軌条輪電動機用コントローラ9は、CPU8より、出力された速度指令により軌条輪電動機7の回転数を制御する。また、軌条輪電動機7の回転方向は一方向としてもよいし、逆回転可能としてもよい。
A rotation command to the
図2は、台車走行試験装置に用いる速度パターンを示す図である。図2は、横軸が時間(s)、縦軸が速度(km/h)の時間基準のパターンである。図2では、時間軸(s)は、加速領域、一定速領域及び減速領域からなる。加速領域は、速度がゼロの状態から一定の割合で加速を増加させていく領域であり、一定速領域は、加速を増加させた後、加速をゼロにして最高速度を保持した領域であり、減速領域は、最高速度を保持した状態から一定の割合で減速し速度がゼロになるまでの領域である。 FIG. 2 is a diagram showing a speed pattern used in the bogie running test apparatus. FIG. 2 shows a time-based pattern in which the horizontal axis is time (s) and the vertical axis is speed (km / h). In FIG. 2, the time axis (s) includes an acceleration region, a constant speed region, and a deceleration region. The acceleration region is a region where the acceleration is increased at a constant rate from the state where the speed is zero, and the constant speed region is a region where the acceleration is made zero and the maximum speed is maintained after the acceleration is increased. The deceleration area is an area from the state where the maximum speed is maintained until the speed is reduced at a constant rate and the speed becomes zero.
軌条輪電動機7より回転駆動される軌条輪2の回転数は、軌条輪2の回転をパルスに変換して発生させるパルス発生器10により発生したパルスをCPU8に入力し、入力されたパルスに基づいて演算により求められる。さらに、CPU8により算出された回転数は、減速度計測手段11に送られる。そして、減速度計測手段11は、軌条輪2の所定時間の回転数に基づいて演算により減速度を求める。
The rotation speed of the
一方、鉄道用台車車輪5aの回転数は、車輪の回転数を電力に変換する台車速度発電機12により検出する。台車速度発電機12は、例えば、永久磁石からなる凸極回転子と、電気子巻線を有する固定子とを組み合わせて、回転子に与えられた回転速度に比例した電圧を、固定子側から検出する発電機である。台車速度発電機12の出力電圧は、回転数演算手段13に送られ、鉄道用台車車輪5aの回転数が演算により求められる。回転数演算手段13では、台車速度発電機12の出力電圧が鉄道用台車車輪5aの回転数と比例関係にあることにより、演算で鉄道用台車車輪5aの回転数を求める。
On the other hand, the rotation speed of the
求めた車輪回転数は、固着判定手段14に送られ、鉄道用台車車輪5aが固着状態か否か判定される。
The obtained wheel rotation speed is sent to the sticking determination means 14 to determine whether or not the
図2に示す速度パターンを用いた台車走行試験装置1における走行試験の一例について説明する。図2は、横軸が時間(s)、縦軸が速度(km/h)の時間基準のパターンであるが、横軸が距離(km)、縦軸が速度(km/h)の距離基準の速度パターンでも良い。試験手順を次に示す。
An example of a running test in the cart
まず、図2に示す加速領域では、前述の通り、図1においてCPU8より速度指令が軌条輪電動機用コントローラ9に対して出力される。これにより、軌条輪電動機7の回転数が制御され、軌条輪2が速度パターンに示す最高速度まで加速される。鉄道用台車5の鉄道用台車車輪5aは軌条輪2により連れ回るので同様に速度パターンに示す最高速度まで加速される。
First, in the acceleration region shown in FIG. 2, as described above, the speed command is output from the
次に、一定速領域では同様に、軌条輪電動機7の回転数が一定速になるように軌条輪電動機用コントローラ9に指令が送られ、結果として軌条輪2の回転数が一定速になるように制御され、鉄道用台車車輪5aも一定速となる。
Next, similarly, in the constant speed region, a command is sent to the railway wheel motor controller 9 so that the rotational speed of the
次に、減速領域では、同じく軌条輪2が速度パターンに沿って減速するようにCPU8から軌条輪電動機用コントローラ9に指令が送られて制御され、軌条輪2の速度の減速が開始される。鉄道用台車車輪5aは、軌条輪2につれ回り、同じく減速する。軌条輪2の速度がゼロとなり試験終了となる。試験中は、図示していないセンサを用いて走行時の鉄道用台車5の振動等が計測される。
Next, in the deceleration region, a command is sent from the
上記試験において、減速時には急激な減速とならないように、即ち、減速時に過大な減速度が発生しないように十分考慮されるべきであるが、速度パターンが試験をする鉄道用台車5にとって適切でない場合や、従来よりも高い速度からの減速、または、何らかの故障等で軌条輪2に急激な減速が起こった場合は、鉄道用台車車輪5aは、軌条輪2の速度に追従できず滑り始める。結果として現車における固着による滑走状態、即ち、固着状態となる。
In the above test, sufficient consideration should be given so that sudden deceleration does not occur, that is, excessive deceleration does not occur during deceleration, but the speed pattern is not appropriate for the
ここで、固着状態とは、軌条輪が減速状態にもかかわらず、所定の時間間隔における鉄道用台車車輪5aの回転数に変化がない場合をいう。所定の時間間隔は、例えば、2〜3秒間である。この固着状態では、鉄道用台車車輪5aは、減速中の軌条輪2によりその接触面が削られることによる磨耗が生じる。
Here, the fixed state refers to a case where the rotation speed of the
次に、本発明の台車走行試験装置1において、鉄道用台車車輪5aが固着状態に至る瞬間を検知して、鉄道用台車車輪5a及び軌条輪2の磨耗を防止する動作について図3により詳細に説明する。
Next, in the bogie running
図3は、磨耗防止の動作を説明するフローチャートである。まず、図2に示す速度パターンに基づいて、CPU8により、速度指令が軌条輪電動機用コントローラ9に対して出力される。軌条輪電動機用コントローラ9は、CPU8より出力された速度指令により、軌条輪電動機7の回転数を制御し、一定の加速度で速度を最高速度まで上昇させる。次に、軌条輪電動機用コントローラ9は、軌条輪電動機7の加速を停止して、最高速度の一定速で軌条輪2を回転させる。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the wear prevention operation. First, based on the speed pattern shown in FIG. 2, the
次に、軌条輪2は、図2に示す速度パターンのように、減速される(3−1)。次に、減速中の軌条輪2の減速度が計算される(3−2)。減速度の計算は、軌条輪2の回転数をCPU8により計算した後、回転数を減速度計測手段11に入力する。減速度計測手段11では、入力された回転数を速度に変換し、所定時間の速度の変化を計測することにより減速度を算出する。この減速度をCPU8に入力することにより、CPU8は、実際に減速状態にあることを確認し、軌条輪2の速度がゼロになるまで減速するように軌条輪電動機用コントローラ9に速度指令を出力する。
Next, the
次に、鉄道用台車車輪5aの回転数が計算される。鉄道用台車車輪5aの回転数は、上述したように、車輪の回転数を電力に変換する台車速度発電機12の出力電圧を回転数演算手段13に送ることにより、鉄道用台車車輪5aの回転数が演算により求められる(3−3)。
Next, the rotation speed of the
次に、鉄道用台車車輪5aの車輪回転数から固着判定手段14は、鉄道用台車車輪5aが固着状態にあるか否かを判定する。軌条輪2が減速状態にもかかわらず、鉄道用台車車輪5aの任意時間間隔での回転数に変化がない(回転数が下がっていない)場合に固着状態と判断する。固着状態が発生していない場合は、試験続行となる(3−8)。
Next, the sticking determination means 14 determines whether or not the
固着状態にあった場合は、固着判定手段14がCPU8に対して、鉄道用台車車輪5aが固着状態にあることを通知する(3−5)。CPU8は、固着判定手段14から鉄道用台車車輪5aの固着状態発生通知を受けて、軌条輪電動機用コントローラ9に対してフリーラン指示を出す(3−6)。フリーランとは、軌条輪電動機用コントローラ9から軌条輪電動機7への速度制御が解除され、軌条輪2は軌条輪電動機7から駆動力を伝達されることなく、慣性のみで自在に回転する状態をいう。
When it is in the fixed state, the fixing determination means 14 notifies the
このように、軌条輪2はフリーランとなることにより、例えば、不適切な速度パターンによる急激な減速から開放され、鉄道用台車車輪5aに対して強制力を与えることがなくなる。
As described above, the
CPU8によるフリーラン指令は、図1では、一点鎖線の矢印で示している。フリーラン指示を受けた軌条輪電動機用コントローラ9により、軌条輪電動機7はフリーランとなるため軌条輪2もフリーランとなる。そして、再度、固着判定手段14は、鉄道用台車車輪5aの回転数により鉄道用台車車輪5aが固着状態にあるかを判定する。ここで、再度、固着状態にあるか否かを判定するのは、減速度によっては、フリーラン状態にあっても、鉄道用台車車輪5aが固着状態から直ちに開放されるとは限らないからである。そこで、依然固着状態である場合は、固着状態が開放されるまで、固着判定手段による監視を続行する(3−7)。次に、任意時間間隔において、鉄道用台車車輪5aの回転数が変化した場合(回転数が下がった場合)、即ち、固着状態を脱した場合は、更に、速度パターンに基づく鉄道用台車5の走行試験が続行される。
The free-run command by the
1…台車走行試験装置、2…軌条輪、3…軌条輪ベース、4…固定装置、5…鉄道用台車、5a…鉄道用台車車輪、6…装置建屋、7…軌条輪電動機、8…CPU、9…軌条輪電動機用コントローラ、10…パルス発生器、11…減速度計測手段、12…台車速度発電機、13…回転数演算手段、14…固着判定手段。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記鉄道用台車の車輪の回転数を演算により算出し、前記車輪の回転が前記軌条輪の回転による制御から不能に陥る固着状態か否かを、当該車輪の回転数から判定する固着判定手段と、前記軌条輪の回転数を算出して減速度を計算する減速度計測手段とを備え、
前記試験用速度パターンに沿って軌条輪の速度を制御する走行試験中は、前記軌条輪の減速度を監視しながら、前記鉄道用台車の車輪が固着状態にあるか否かを検知する
ことを特徴とする台車走行試験装置。 A rail wheel imitating the rail on which the rail vehicle travels, and controlling the speed of the rail car while traveling the rail wheel on the rail wheel along the test speed pattern in the rail car; In the bogie running test device for running test,
A sticking determination means for calculating the rotation speed of the wheel of the railway bogie by calculation, and determining from the rotation speed of the wheel whether or not the rotation of the wheel is in a sticking state that is impossible to control by the rotation of the rail wheel; And a deceleration measuring means for calculating a deceleration by calculating the rotation speed of the rail wheel,
During a running test in which the speed of the rail wheel is controlled along the test speed pattern, it is detected whether or not the wheel of the rail car is in a fixed state while monitoring the deceleration of the rail wheel. A bogie running test device.
前記鉄道用台車の車輪が固着状態にあるときを検知したときは、前記軌条輪をフリーランとする
ことを特徴とする台車走行試験装置。 In the bogie running test device according to claim 1,
The bogie running test apparatus characterized in that when the wheel of the railway bogie is detected to be in a fixed state, the rail wheel is free-run.
前記固着判定手段は、前記軌条輪が減速状態のときに、前記鉄道用台車の車輪の任意時間間隔における回転数に変化がない場合に固着状態にあると判断する
ことを特徴とする台車走行試験装置。 In the bogie running test device according to claim 1 or 2,
The cart determination test means that when the rail wheel is in a decelerating state, it is determined that there is no change in the number of rotations of the wheels of the railway cart at an arbitrary time interval. apparatus.
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