JP2010169398A - Method of testing load of rolling stock structure body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両構体の荷重試験方法に関し、特に、鉄道車両の構体における強度又は剛性を確認するための荷重試験方法に関する。 The present invention relates to a load test method for a railway vehicle structure, and more particularly to a load test method for confirming strength or rigidity in a structure of a railway vehicle.
従来の鉄道車両構体の荷重試験方法としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この鉄道車両構体の荷重試験方法では、車両全長より短い構体を巧みに支持して荷重を負荷することで、車両全長の構体に荷重を負荷したときと同等のたわみ又は応力を把握することが図られており、荷重試験のコスト軽減が可能とされている。
As a conventional load test method for a railway vehicle structure, for example, a method described in
ところで、上述したような鉄道車両構体の荷重試験方法としては、例えば「JIS E7105」に規定されているように、鉄道車両の構体における強度又は剛性を確認するためのものが知られている。このJISによる荷重試験方法では、メンテナンス時に一般的に行われている車体のリフティング作業を想定し、構体を3点支持(又は2点支持)した状態で荷重試験を行うことが義務付けられている。 By the way, as a load test method for a railway vehicle structure as described above, for example, as defined in “JIS E7105”, a method for confirming the strength or rigidity of a railway vehicle structure is known. In the load test method according to JIS, it is obliged to perform a load test in a state where the structure is supported at three points (or two points), assuming a lifting operation of a vehicle body generally performed at the time of maintenance.
具体的には、構体を4つの支持具で4点支持すると共に、これら支持具の支持点が同じ水平面上に位置するような4点水平支持状態(以下、単に「4点水平支持状態」という)とし、構体に試験荷重を負荷する。その後、4点水平支持状態の4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を鉛直方向に沿って移動させ、その移動量を測定する。 Specifically, the structure is supported at four points by four supports, and the support points of these supports are positioned on the same horizontal plane (hereinafter simply referred to as “four-point horizontal support state”). ) And apply a test load to the structure. Thereafter, one of the four support tools in the four-point horizontal support state is moved along the vertical direction until one of the support tools leaves the structure, and the amount of movement is measured.
ここで、近年の鉄道車両構体の荷重試験方法では、前述したように、構体に試験荷重を負荷し何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を鉛直方向に沿って移動させる場合において、例えば効率よく荷重試験を実施するために、その移動量を予め精度よく把握することが強く望まれている。 Here, in the load test method for a railway vehicle structure in recent years, as described above, when a test load is applied to the structure and one support tool is moved along the vertical direction until any support tool is separated from the structure, For example, in order to efficiently perform a load test, it is strongly desired to grasp the amount of movement in advance with high accuracy.
そこで、本発明は、構体を支持する4つの支持具のうち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を移動させる場合において、その移動量を精度よく予測することができる鉄道車両構体の荷重試験方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a railway vehicle structure capable of accurately predicting the amount of movement when one support tool is moved until any one of the four support tools supporting the structure moves away from the structure. It is an object to provide a load test method.
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、鉄道車両構体の荷重試験方法に関して次の知見を得た。すなわち、通常、構体は前後左右対称構造であることから、4点水平支持状態の4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を鉛直方向に沿って移動させたときと、他の支持具を鉛直方向に沿って移動させたときとで、支持具の移動量(以下、単に「移動量」ともいう)は互いに同程度のものとなると考えられる。しかし、実際には、これらの移動量が互いに大きく相違する場合があるという知見を得た。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, have obtained the following knowledge regarding a load test method for a railway vehicle structure. That is, since the structure is normally a front / rear left / right symmetrical structure, when one support tool is moved along the vertical direction until any one of the four support tools in the four-point horizontal support state moves away from the structure. When the other support tool is moved along the vertical direction, the movement amount of the support tool (hereinafter, also simply referred to as “movement amount”) is considered to be approximately the same. However, in actuality, it has been found that these movement amounts may differ greatly from each other.
そして、かかる相違は、例えば構体において一の支持具側の高さと他の支持具側の高さとにバラツキ(非対称性)が存在する等のように4つの支持点が同じ水平面上に完全に位置しないのにもかかわらず、支持点が同じ水平面上に位置するような4点水平支持状態で構体を支持することに起因するということを見出し、ここでの移動量にあっては、例えばフックの法則に従うような「総荷重(構体に負荷されている全荷重)に依存する移動量成分」だけでなく、例えば構体形状の非対称性に関するような「総荷重に依存しない移動量成分」も含んで構成されているという知見を得た。よって、これらの移動量成分をそれぞれ把握できれば、当該移動量成分に基づき移動量を精度よく予測できることに想到し、本発明を完成するに至った。 The difference is that the four support points are completely located on the same horizontal plane, for example, there is a variation (asymmetry) between the height of one support member and the height of the other support member in the structure. In spite of the fact that the support point is located on the same horizontal plane, it is found that it is caused by supporting the structure in a four-point horizontal support state. Including not only the “movement amount component that depends on the total load (the total load applied to the structure)” that follows the law, but also the “movement amount component that does not depend on the total load” such as the asymmetry of the structure. The knowledge that it was comprised was acquired. Therefore, if each of these movement amount components can be grasped, it has been conceived that the movement amount can be accurately predicted based on the movement amount component, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明に係る鉄道車両構体の荷重試験方法は、鉄道車両の構体における強度又は剛性を確認するための荷重試験方法であって、構体を4つの支持具で支持すると共に、当該4つの支持具の支持点が同じ水平面上に位置するような4点水平支持状態とする4点支持工程と、4点支持工程の後、構体に試験荷重を負荷する荷重負荷工程と、荷重負荷工程の後に4点水平支持状態から一の支持具を鉛直方向に沿って移動させる場合であって、4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるときまでの移動量を、第1予測移動量として予測する移動量予測工程と、を備え、移動量予測工程は、荷重負荷工程の前に、4点水平支持状態から4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を鉛直方向に沿って移動させ、その移動量を第1基準移動量として測定する第1工程と、荷重負荷工程の前に、4点水平支持状態からの4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具に対して構体の長手方向又は幅方向に隣接する他の支持具を鉛直方向に沿って移動させ、その移動量を第2基準移動量として測定する第2工程と、下記式(1)により、第1及び第2基準移動量を、構体に負荷されている総荷重に依存しない第1移動量成分と総荷重に依存する第2移動量成分とに分類する第3工程と、下記式(2)により、第1及び第2移動量成分と試験荷重を負荷する前後の総荷重の荷重比とに基づいて、第1予測移動量を求める第4工程と、を含むことを特徴とする。
Y=(δ2−δ1)/2, YP=(δ2+δ1)/2 …(1)
δ* 1=−S・Y+λYP …(2)
Y :第1移動量成分
YP :第2移動量成分
δ1 :第1基準移動量
δ2 :第2基準移動量
δ* 1 :第1予測移動量
λ :試験荷重を負荷する前後の総荷重の荷重比
S :定数(δ2>δ1のときS=1,δ1>δ2のときS=−1)
In other words, the load test method for a railway vehicle structure according to the present invention is a load test method for confirming the strength or rigidity of the structure of a railway vehicle, and the structure is supported by four supports and the four supports. A four-point support process in which a tool support point is positioned on the same horizontal plane, a four-point support process, a load-load process for applying a test load to the structure, and a load-load process. In the case where one support tool is moved in the vertical direction from the four-point horizontal support state, the movement amount until any one of the four support tools leaves the structure is defined as the first predicted movement amount. A movement amount prediction step for predicting, and the movement amount prediction step is performed before the load application step until one of the four support tools leaves the structure from the four-point horizontal support state. Move along the vertical direction, The first step of measuring the amount of movement of the first reference movement amount, and one support tool until any one of the four support tools from the four-point horizontal support state leaves the structure before the load loading step. With respect to the second step of moving the other support tool adjacent in the longitudinal direction or the width direction of the structure along the vertical direction and measuring the movement amount as the second reference movement amount, and the following formula (1): A third step for classifying the first and second reference movement amounts into a first movement amount component that does not depend on the total load applied to the structure and a second movement amount component that depends on the total load; ), And a fourth step of obtaining the first predicted movement amount based on the first and second movement amount components and the load ratio of the total load before and after applying the test load.
Y = (δ 2 −δ 1 ) / 2, Y P = (δ 2 + δ 1 ) / 2 (1)
δ * 1 = −S · Y + λY P (2)
Y: first movement amount component Y P : second movement amount component δ 1 : first reference movement amount δ 2 : second reference movement amount δ * 1 : first predicted movement amount λ: total before and after applying the test load Load ratio S of load: constant (S = 1 when δ 2 > δ 1 ; S = −1 when δ 1 > δ 2 )
この鉄道車両構体の荷重試験方法では、上記式(1)によって、総荷重に依存しない第1移動量成分と、総荷重に依存する第2移動量成分とが求められる。よって、上記式(2)によって第1及び第2移動量成分と荷重比とに基づくことで、構体に非対称性が存在する場合であっても、構体に試験荷重を負荷し何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を移動させたときの移動量を、第1予測移動量として予め精度よく求めることができる。 In this railway vehicle structure load test method, the first movement amount component that does not depend on the total load and the second movement amount component that depends on the total load are obtained by the above equation (1). Therefore, based on the first and second movement amount components and the load ratio according to the above formula (2), even if there is an asymmetry in the structure, a test load is applied to the structure and any one of the supports The amount of movement when the one support tool is moved until is separated from the structure can be accurately obtained in advance as the first predicted movement amount.
また、移動量予測工程は、荷重負荷工程の後に4点水平支持状態から他の支持具を鉛直方向に沿って移動させる場合であって、4つの支持具うち何れかの支持具が構体から離れるときまでの他の支持具の移動量を、第2予測移動量としてさらに予測するものであり、第4工程においては、下記式(3)により、第1及び第2移動量成分と荷重比とに基づいて、第2予測移動量を求めることが好ましい。この場合、構体に試験荷重を負荷し何れかの支持具が構体から離れるまで他の支持具を移動させたときの移動量も、第2予測移動量として予め精度よく求められることになる。
δ* 2=S・Y+λYP …(3)
δ* 2 :第2予測移動量
The movement amount prediction step is a case where another support tool is moved along the vertical direction from the four-point horizontal support state after the load loading step, and any one of the four support tools leaves the structure. The movement amount of the other support tool until the time is further predicted as the second predicted movement amount. In the fourth step, the first and second movement amount components, the load ratio, and the following equation (3) are used. It is preferable to obtain the second predicted movement amount based on the above. In this case, the amount of movement when another test tool is moved until a test load is applied to the structure and one of the supports is separated from the structure is also obtained in advance as the second predicted movement amount.
δ * 2 = S · Y + λY P (3)
δ * 2 : second predicted movement amount
また、試験荷重は、4点水平支持状態での4つの支持具における支持荷重の合計が空車状態の車体質量となる荷重であることが好ましい。この場合、JISに規定された荷重試験方法に準拠するように荷重試験が実施されることになる。なお、「空車状態」とは、乗客、乗務員及び荷物を積載せず、水,油,砂,工具類等の運転上必要な器具及び物資を搭載した車両の状態を意味する。 Further, the test load is preferably a load in which the total of the support loads in the four support tools in the four-point horizontal support state becomes the vehicle body mass in the empty state. In this case, the load test is performed so as to comply with the load test method defined in JIS. The “empty state” means a state of a vehicle on which equipment, such as water, oil, sand, tools, etc., and materials are loaded without loading passengers, crew members and luggage.
また、移動量予測工程の第1及び第2工程においては、総荷重が、構体の自重に関する荷重と構体に試験荷重を負荷するための治具の自重に関する荷重との合計とされていることが好ましい。この場合、特段の荷重を構体に別途負荷することなく移動量予測工程を実施でき、よって、荷重試験方法を好適に実施することが可能となる。 Further, in the first and second steps of the movement amount prediction step, the total load may be the sum of the load related to the weight of the structure and the load related to the weight of the jig for applying the test load to the structure. preferable. In this case, the movement amount prediction step can be performed without separately applying a special load to the structure, and thus the load test method can be suitably performed.
本発明によれば、構体を支持する4つの支持具のうち何れかの支持具が構体から離れるまで一の支持具を鉛直方向に沿って移動させる場合において、その移動量を精度よく予測することが可能となる。 According to the present invention, when one support tool is moved along the vertical direction until any one of the four support tools supporting the structure moves away from the structure, the movement amount can be accurately predicted. Is possible.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体の荷重試験方法(以下、単に「荷重試験方法」という)の対象となる構体について説明する。図1は荷重試験方法の対象となる構体を示す斜視図である。図1に示すように、構体1は、電車等の鉄道車両の構造体であって、内装や艤装が行われる前のものとして車体の主構造部分を構成する。
First, a description will be given of a structure that is a target of a load test method (hereinafter simply referred to as “load test method”) for a railway vehicle structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a structure to be subjected to a load test method. As shown in FIG. 1, the
この構体1は、ステンレス等の合金鋼で形成されており、その内部に乗客を収容する空間を有する略箱型の形状をなしている。構体1は、車両の底部に位置する台枠8と、車両の両側に位置し窓部及びドアを有する側構体2と、車両の前後に位置する妻構体4と、車両の上部に位置する屋根構体6とから構成されている。
This
具体的には、台枠8は略矩形状を有し、構体1の底部に配置されている。台枠8の周縁には、両側に位置する側構体2と、車両の前側及び後側に位置する妻構体4とが台枠8を囲むように立設されている。構体1の上部には、屋根構体6が側構体2と妻構体4とから構成された空間に蓋をするように配置されている。側構体2及び妻構体4は、車両の外側に配置された外板とその外板の内側に配置された柱や骨材等とから構成されている。
Specifically, the underframe 8 has a substantially rectangular shape and is arranged at the bottom of the
この構体1には、後述する荷重試験方法にて応力を測定するためのものとして、歪ゲージが貼付されて装着されており、よって、以下の説明における構体1の応力は、具体的には、歪ゲージ貼付箇所の応力値を意味している。
A strain gauge is affixed and attached to this
次に、本実施形態の荷重試験方法について、図2に示すフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態は、「JIS E7105」に規定された荷重試験方法に準ずるものである。 Next, the load test method of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. The present embodiment conforms to the load test method defined in “JIS E7105”.
まず、図4(a),(b)に示すように、構体1に鉛直方向下方の荷重を負荷するものとして、構体1の台枠8上にエアバッグ治具11を取り付ける。ここでは、台枠8上に床板(不図示)を配置し、この床板上にエアバック治具11を取り付けている。これと共に、例えば構体1において台枠8のまくらばり(空気バネ位置)付近に設けられた4箇所のジャッキ受部を、支持具12が有するロードセル13の頂点に当接させて載置し、構体1を支持具12で4点支持する。
First, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
このエアバッグ治具11は、その膨張力を利用して台枠8上に荷重を負荷するものである。支持具12のロードセル13の下方には、ジャッキ14が設置されている。このジャッキ14によって、支持具12が鉛直方向に沿って移動可能にされ、支持点Mの高さ位置が調整可能とされている。
The
なお、本実施形態では、構体1の前方右側に配置された支持具を1位側支持具(一の支持具)121と称し、その支持点を1位側支持点M1と称すると共に、前方左側に配置された支持具を2位側支持具(他の支持具)122と称し、その支持点を2位側支持点M2と称する。また、構体1の後方右側に配置された支持具を3位側支持具123と称し、その支持点を3位側支持点M3と称すると共に、後方左側に配置された支持具を4位側支持具124と称し、その支持点を4位側支持点M4と称する。
Incidentally, with this embodiment, referred to support disposed in the front right of the
続いて、ジャッキ14を作動させ、4つの支持具121〜124の支持点M1〜M4が同じ水平面H(図6参照)上に位置するような4点水平支持状態(以下、単に「4点水平支持状態」という)とする(S1)。つまり、各ジャッキ14の頭部を互いに水平にする。ここでは、例えば水盛法によって4点水平支持状態を実現している。
Subsequently, the
続いて、応力の絶対基準を画定すべく、4点水平支持状態での構体1の応力を0とする(S2)。換言すると、このときの構体1に負荷されている総荷重(すなわち、構体1の自重とエアバッグ治具11の自重との合計)による構体1の応力が0として測定されるように初期化する。
Subsequently, the stress of the
続いて、後段のS9,S12にて測定される沈下量を予測するためのものとして、構体1に負荷されている総荷重に依存しない第1沈下量成分と、総荷重に依存する第2沈下量成分と、を求める(予測前工程:S3)。
Subsequently, as a means for predicting the settlement amount measured in the subsequent steps S9 and S12, a first settlement component that does not depend on the total load applied to the
続いて、エアバッグ治具11を膨張させることで、4点水平支持状態においてロードセル13の総和力(支持具12の支持荷重の合計)が空車状態の車体質量となるように、構体1に空車荷重(試験荷重)Tを負荷する(S4)。具体的には、各支持具121〜124の各ロードセル13で検出された荷重の合計が空車荷重Tになるようにエアバッグ治具11の膨張圧力を調整する。ここでの空車荷重Tは、上記S2で応力が初期化されていることから、下記式(ア)で示されるものとされる。
空車荷重T=[営業運転可能な空の車両質量から台車を2つ取り除いた質量(=空車
状態の荷重)]−[構体自重C+エアバッグ治具自重A] …(ア)
Subsequently, the
Empty vehicle load T = [Mass obtained by removing two trolleys from the empty vehicle mass that can be used in commercial operation (= empty vehicle)
State load)]-[body weight C + airbag jig weight A] (a)
続いて、この4点水平支持状態での構体1の応力を空車応力として測定する(S5)。そして、上記S3にて求められた総荷重に依存しない第1沈下量成分、及び総荷重に依存する第2沈下量成分に基づいて、後段のS9,12にて測定される支持具121,122の沈下量をそれぞれ予測する(予測本工程:S6)。
Subsequently, the stress of the
続いて、構体1の応力を再度0とする(再初期化工程:S7)。換言すると、このときの総荷重(すなわち、空車荷重Tと構体自重Cとエアバッグ治具自重Aとの合計)による構体1の応力が0として測定されるように再び初期化する。
Subsequently, the stress of the
続いて、ジャッキ14を作動させ、1位側支持具121(つまり、1位側支持点M1)を徐々に沈下させる(S8)。これと共に、1位側支持具121が所定量沈下したごとに、構体1の応力を測定する。そして、1位側支持具121(つまり、1位側支持点M1)が構体1から離れたとき、当該1位側支持具121の沈下量を第1沈下量として測定すると共に、構体1の応力を第1沈下応力として測定する(S9)。ここでは、図5(a)に示すように、上方視において構体1の重心位置Pが中心にあることから、図5(b)に示すように、このS7においては1位側支持具121だけでなく4位側支持具124が構体1から離間し、構体1が2点で支持される(やじろべー状態)。
Subsequently, the
続いて、応力が0となるようにジャッキ14を作動させて1位側支持具121を上昇させることで、4点水平支持状態で構体1を再び支持する(S10)。続いて、ジャッキ14を作動させ、2位側支持具122(つまり、2位側支持点M2)を徐々に沈下させる(S11)と共に、2位側支持具122が所定量沈下したごとに、構体1の応力を測定する。そして、2位側支持具122(つまり、2位側支持点M2)が構体1から離れたとき、当該2位側支持具122の沈下量を第2沈下量として測定すると共に、構体1の応力を第2沈下応力として測定する(S12)。ここでは、2位側支持具122だけでなく3位側支持具123が構体1から離間し、構体1が2点で支持される。
Subsequently, the stress becomes zero as by raising the 1-
次に、上述した予測前工程(上記S3)及び予測本工程(上記S6)について、図3に示すフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。 Next, the pre-prediction process (S3) and the main prediction process (S6) will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
予測前工程(上記S3)においては、構体1に空車荷重Tを負荷する前、すなわち、総荷重が構体自重Cとエアバッグ治具自重Aとの合計の状態(試験荷重を何も負荷しない状態)において、4点水平支持状態でジャッキ14を作動させ、1位側支持具121が構体1から離れるまで1位側支持具121を沈下させる(S21)。そして、その沈下量を第1基準沈下量として測定する(S22)。その後、応力が0となるようにジャッキ14を作動させて1位側支持具121を上昇させることで、4点水平支持状態で構体1を再び支持する。
In the pre-prediction process (S3), before the empty load T is applied to the
続いて、4点水平支持状態でジャッキ14を作動させ、2位側支持具122が構体1から離れるまで2位側支持具122を沈下させる(S23)。そして、その移動量を第2基準沈下量として測定する(S23)。その後、応力が0となるようにジャッキ14を作動させて2位側支持具122を上昇させることで、4点水平支持状態で構体1を再び支持する
Subsequently, by operating the
ここで、構体1にあっては、概略には、前後左右対称な構造であるものの、厳密には、例えば組上げ時のずれ等の影響のために1位側と2位側との間に構体高さ誤差Yを有している場合がある。そのため、図6(a)及び図7(a)に示す一例のように、上記S1において構体1を4点水平支持状態で支持すると、構体自重Cやエアバッグ治具自重A等で構体1が支持具12に押さえ付けられることから、構体1にねじれ(構体変形)が生じる。つまり、構体1に存在する非対称性により、上記S1の構体1は、初期ねじれを有している。
Here, the
よって、図6(b)に示すように、上記S21にて1位側支持具121を沈下させると、4点水平支持状態の水平面Hが破壊されるような状態となり、ねじれが解放されて構体高さ誤差Yが解放され、自然体としての構体1’となる。これと同時に、総荷重によって沈下し、基準沈下量δ1のときに1位側支持具121が構体1から離れる。よって、総荷重による沈下量成分YPは、
YP=Y+δ1 …(A)
となる。
Therefore, as shown in FIG. 6 (b), when the to settle the 1-
Y P = Y + δ 1 (A)
It becomes.
一方、図7(b)に示すように、上記S24にて2位側支持具122を沈下させると、同様に、水平面が破壊されるような状態となり、ねじれが解放されて構体高さ誤差Yが解放され、自然体としての構体1’となる。これと同時に、総荷重によって沈下し、基準沈下量δ2のときに1位側支持具121が構体1から離れる。よって、総荷重による沈下量成分YPは、
YP=δ2−Y …(B)
となる。
On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), when the to settle the 2-position
Y P = δ 2 −Y (B)
It becomes.
そこで、上記式(A),(B)から下記式(1)が導かれる。つまり、下記式(1)により、第1及び第2基準沈下量δ1,δ2が、総荷重に依存しない第1沈下量成分Y(構体高さ誤差Yに相当)と、総荷重に依存する第2沈下量成分YPとに分類されて求められる(S26)。
Y=(δ2−δ1)/2, YP=(δ2+δ1)/2 …(1)
Y :第1沈下量成分
YP :第2沈下量成分
δ1 :第1基準沈下量
δ2 :第2基準沈下量
Therefore, the following formula (1) is derived from the above formulas (A) and (B). That is, according to the following formula (1), the first and second reference settlement amounts δ 1 and δ 2 depend on the first settlement amount component Y (corresponding to the structure height error Y) that does not depend on the total load and the total load. It is classified into the second subsidence component Y P which is determined (S26).
Y = (δ 2 −δ 1 ) / 2, Y P = (δ 2 + δ 1 ) / 2 (1)
Y: first subsidence amount component Y P : second subsidence amount component δ 1 : first reference subsidence amount δ 2 : second reference subsidence amount
次に、予測本工程(上記S6)においては、空車荷重Tを負荷する前後の総荷重の荷重比λを、下記式(C)によって求める(S31)。
荷重比λ=(構体自重C+エアバッグ治具A+空車荷重T)/
(構体自重C+エアバッグ治具自重A) …(C)
Next, in the prediction main process (S6), the load ratio λ of the total load before and after applying the empty vehicle load T is obtained by the following equation (C) (S31).
Load ratio λ = (body weight C + airbag jig A + empty vehicle load T) /
(Structure weight C + Airbag jig weight A) (C)
そして、この荷重比λと、上述した予測前工程で求めた第1及び第2沈下量成分Y,YPとに基づくことで、下記式(2),(3)が導かれる。その結果、下記式(2),(3)により、上記S9にて測定する第1沈下量の予測値として第1予測沈下量δ* 1が求められると共に、上記S12にて測定する第2沈下量の予測値として第2予測沈下量δ* 2が求められることになる(S32)。なお、定数Sは、4点水平支持状態での構体1と自然体としての構体1’とに基づいて適宜設定されるものであり、第2予測沈下量δ2>第1予測沈下量δ1のときはS=1、第1予測沈下量δ1>第2予測沈下量δ2のときはS=−1となる。なお、図6,7に示される例では、S=1となっている。
δ* 1=−S・Y+λYP …(2)
δ* 2=S・Y+λYP …(3)
δ* 1 :第1予測沈下量
δ* 2 :第2予測沈下量
S :定数(δ2>δ1のときS=1,δ1>δ2のときS=−1)
Then, a the load ratio lambda, the first and second subsidence component Y obtained in the prediction before step described above, by based on the Y P, the following equation (2), (3) is derived. As a result, according to the following formulas (2) and (3), the first predicted settlement amount δ * 1 is obtained as a predicted value of the first settlement amount measured in S9, and the second settlement measured in S12. As a predicted value of the amount, the second predicted settlement amount δ * 2 is obtained (S32). The constant S is appropriately set based on the
δ * 1 = −S · Y + λY P (2)
δ * 2 = S · Y + λY P (3)
δ * 1 : first predicted settlement amount δ * 2 : second predicted settlement amount S: constant (S = 1 when δ 2 > δ 1 ; S = −1 when δ 1 > δ 2 )
従って、本実施形態によれば、「総荷重に依存する(=初期ねじれの影響を含まない)沈下量成分YP」と「総荷重に依存しない(=初期ねじれの影響を含む)沈下量成分Y」とに沈下量を分類して把握することができる。よって、これら沈下量成分Y,YP に基づくことで、例えば構体1に非対称性が存在する場合でも、第1及び第2予測沈下量δ* 1,δ* 2を精度よく求めることができる。すなわち、第1及び第2沈下量を精度よく予測することが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, “subsidence amount component Y P that depends on the total load (= not including the effect of initial twist)” and “subsidence amount component that does not depend on the total load (= including the effect of initial twist). The amount of settlement can be classified and grasped as “Y”. Therefore, these subsidence component Y, that based on Y P, for example, even if there is asymmetry in
また、上述したように、予測前工程(上記S3)においては、総荷重が構体自重Cとエアバッグ治具自重Aとの合計とされている。そのため、特段の荷重を構体に別途負荷することなく、4点水平支持状態とした上記S1の後そのまま予測前工程を実施でき、よって、荷重試験方法を好適且つ簡便に実施することができる。 Further, as described above, in the pre-prediction step (S3), the total load is the sum of the body weight C and the weight A of the air bag jig. Therefore, it is possible to carry out the pre-prediction process as it is after S1 in the four-point horizontal support state without separately applying a special load to the structure, and thus the load test method can be carried out suitably and simply.
また、本実施形態では、上述したように、上記S5にて応力を初期化することから、その後、支持具12を沈下させることによる応力のみを測定することができるため、例えば上記S9,12において応力を容易に測定することが可能となる。
In the present embodiment, as described above, since the stress is initialized in S5, it is possible to measure only the stress caused by the sinking of the
ここで、説明した本実施形態に係る鉄道車両構体の荷重試験方法に関し、予測した第1及び第2予測沈下量δ* 1,δ* 2と、実測した第1及び第2沈下量と、をそれぞれ比較し、第1及び第2予測沈下量δ* 1,δ* 2の予測精度を確認する確認試験を行った。ここでの試験では、構体質量を68kNとし、エアバッグ治具質量を32kNとし、空車荷重を95kNとした。予測精度は、「沈下量/予測沈下量×100」とした。その結果を図8に示す。 Here, regarding the load test method for the railway vehicle structure according to the present embodiment described above, the predicted first and second predicted subsidence amounts δ * 1 , δ * 2 and the actually measured first and second subsidence amounts. A comparison test was performed in which the respective first and second predicted subsidence amounts δ * 1 and δ * 2 were confirmed for comparison. In this test, the structure mass was 68 kN, the airbag jig mass was 32 kN, and the empty load was 95 kN. The prediction accuracy was “subsidence amount / prediction subsidence amount × 100”. The result is shown in FIG.
図8に示すように、この確認試験では、予測精度94%で第1沈下量を第1予測沈下量δ* 1として予測することができ、また、予測精度105%で第2沈下量を第2予測沈下量δ* 2として予測することができた。よって、第1及び第2沈下量を精度よく予測するという上記効果を確認することができた。 As shown in FIG. 8, in this confirmation test, the first subsidence amount can be predicted as the first predicted subsidence amount δ * 1 with a prediction accuracy of 94%, and the second subsidence amount is predicted with a prediction accuracy of 105%. 2 was predicted as the predicted amount of settlement δ * 2 . Therefore, the above effect of accurately predicting the first and second sinking amounts could be confirmed.
なお、本実施形態では、上述したように、上方視において構体1の重心位置Pが中心にあることから、1位側支持具121を沈下させて1位側支持具121が構体1から離れたとき、4位側支持具124も構体1から離れて2点支持されるが、構体1の重心位置Pによってはこれに限定されるものではない。
In the present embodiment, as described above, since the center-of-gravity position P of the
例えば、図9(a)に示すように、上方視において構体1の重心位置Pが、中心に対してほぼ左側(2位側支持点M2寄り)にある場合、図9(b)に示すように、1位側支持具121を沈下させると、1位側支持具121のみが構体1から離れて3点支持される。また、この場合、図9(c)に示すように、2位側支持具122を沈下させると、2位側支持具122の対角に位置する3位側支持具123のみが構体1から離れて3点支持される。
For example, as shown in FIG. 9A, when the center of gravity position P of the
以上において、第1沈下量成分Yが第1移動量成分に相当し、第2沈下量成分YPが第2移動量成分に相当する。また、第1基準沈下量δ1が第1基準移動量に相当し、第1予測沈下量δ* 1が第1予測移動量に相当する。さらにまた、第2基準沈下量δ2が第2基準移動量に相当し、第2予測沈下量δ* 2が第2予測移動量に相当する。 Or more at the first subsidence component Y corresponds to the first movement amount component, second subsidence component Y P corresponds to a second movement amount component. Further, the first reference settlement amount δ 1 corresponds to the first reference movement amount, and the first predicted settlement amount δ * 1 corresponds to the first prediction movement amount. Furthermore, the second reference settlement amount δ 2 corresponds to the second reference movement amount, and the second predicted settlement amount δ * 2 corresponds to the second predicted movement amount.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、エアバッグ治具11を用いて構体1に試験荷重を負荷したが、油圧、水タンク、砂袋、若しくは鉄塊(鋳物用なまこ)を用いて構体1に試験荷重を負荷してもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a test load is applied to the
また、上記実施形態では、支持具12を沈下させてその沈下量を測定しているが、上昇させてその上昇量を測定してもよく、鉛直方向に沿って移動させてその移動量を測定すればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、2位側支持具122を他の支持具としたが、3側支持具123を他の支持具としてもよい。また、上記実施形態では、1位側支持具121を一の支持具としたが、2〜4位側支持具122〜124の何れかを一の支持具としてもよい。この場合、一の支持具とされた2〜4位側支持具122〜124の対角に位置しない支持具が他の支持具とされる。
In the above embodiment, although the 2-position
1…構体、11…エアバッグ治具(治具)、12…支持具、121…1位側支持具(一の支持具)、122…2位側支持具(他の支持具)、H…水平面、M,M1〜M4…支持点、T…空車荷重(試験荷重)、Y…第1沈下量成分(第1移動量成分)、YP…第2沈下量成分(第2移動量成分)、δ1…第1基準沈下量(第1基準移動量)、δ* 1…第1予測沈下量(第1予測移動量)、δ2…第2基準沈下量(第2基準移動量)、δ* 2…第2予測沈下量(第2予測移動量)、λ…荷重比。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記構体を4つの支持具で支持すると共に、当該4つの支持具の支持点が同じ水平面上に位置するような4点水平支持状態とする4点支持工程と、
前記4点支持工程の後、前記構体に試験荷重を負荷する荷重負荷工程と、
前記荷重負荷工程の後に前記4点水平支持状態から一の支持具を鉛直方向に沿って移動させる場合であって、前記4つの支持具うち何れかの支持具が前記構体から離れるときまでの移動量を、第1予測移動量として予測する移動量予測工程と、を備え、
前記移動量予測工程は、
前記荷重負荷工程の前に、前記4点水平支持状態から前記4つの支持具うち何れかの支持具が前記構体から離れるまで前記一の支持具を鉛直方向に沿って移動させ、その移動量を第1基準移動量として測定する第1工程と、
前記荷重負荷工程の前に、前記4点水平支持状態からの前記4つの支持具うち何れかの支持具が前記構体から離れるまで前記一の支持具に対して前記構体の長手方向又は幅方向に隣接する他の支持具を鉛直方向に沿って移動させ、その移動量を第2基準移動量として測定する第2工程と、
下記式(1)により、前記第1及び第2基準移動量を、前記構体に負荷されている総荷重に依存しない第1移動量成分と前記総荷重に依存する第2移動量成分とに分類する第3工程と、
下記式(2)により、前記第1及び第2移動量成分と前記試験荷重を負荷する前後の前記総荷重の荷重比とに基づいて、前記第1予測移動量を求める第4工程と、を含むことを特徴とする鉄道車両構体の荷重試験方法。
Y=(δ2−δ1)/2, YP=(δ2+δ1)/2 …(1)
δ* 1=−S・Y+λYP …(2)
Y :第1移動量成分
YP :第2移動量成分
δ1 :第1基準移動量
δ2 :第2基準移動量
δ* 1 :第1予測移動量
λ :試験荷重を負荷する前後の総荷重の荷重比
S :定数(δ2>δ1のときS=1,δ1>δ2のときS=−1) A load test method for confirming the strength or rigidity of a railway vehicle structure,
A four-point support step of supporting the structure with four support tools and a four-point horizontal support state in which the support points of the four support tools are located on the same horizontal plane;
After the four-point support step, a load loading step of applying a test load to the structure,
Movement of one support tool from the four-point horizontal support state along the vertical direction after the load loading step until any one of the four support tools leaves the structure. A movement amount prediction step of predicting the amount as the first predicted movement amount,
The movement amount prediction step includes:
Before the load loading step, the one support tool is moved along the vertical direction from the four-point horizontal support state until any one of the four support tools is separated from the structure, and the amount of movement is determined. A first step of measuring as a first reference movement amount;
Prior to the load loading step, in the longitudinal direction or the width direction of the structure with respect to the one support tool until any one of the four support tools from the four-point horizontal support state is separated from the structure. A second step of moving another adjacent support tool along the vertical direction and measuring the movement amount as a second reference movement amount;
According to the following equation (1), the first and second reference movement amounts are classified into a first movement component that does not depend on the total load applied to the structure and a second movement component that depends on the total load. And a third step to
A fourth step of obtaining the first predicted movement amount based on the first and second movement amount components and the load ratio of the total load before and after applying the test load according to the following equation (2): A load test method for a railway vehicle structure, comprising:
Y = (δ 2 −δ 1 ) / 2, Y P = (δ 2 + δ 1 ) / 2 (1)
δ * 1 = −S · Y + λY P (2)
Y: first movement amount component Y P : second movement amount component δ 1 : first reference movement amount δ 2 : second reference movement amount δ * 1 : first predicted movement amount λ: total before and after applying the test load Load ratio S of load: constant (S = 1 when δ 2 > δ 1 ; S = −1 when δ 1 > δ 2 )
前記第4工程においては、下記式(3)により、前記第1及び第2移動量成分と前記荷重比とに基づいて、前記第2予測移動量を求めることを特徴とする請求項1記載の鉄道車両構体の荷重試験方法。
δ* 2=S・Y+λYP …(3)
δ* 2 :第2予測移動量 The movement amount prediction step is a case where the other support tool is moved along the vertical direction from the four-point horizontal support state after the load loading step, and any one of the four support tools is The amount of movement of the other support tool until it leaves the structure is further predicted as a second predicted movement amount,
The said 4th process WHEREIN: Based on the said 1st and 2nd movement amount component and the said load ratio, the said 2nd estimated movement amount is calculated | required by following formula (3). Load test method for railway vehicle structures.
δ * 2 = S · Y + λY P (3)
δ * 2 : second predicted movement amount
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