JP3905799B2 - Mobile loading test vehicle - Google Patents
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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、並びにこの移動式載荷試験車を含む車両に適用される懸架装置に関する。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
地盤振動の評価では、地盤振動特性に影響がある車両の軸重や支持ばね特性を試験条件に応じて変更できることが望ましい。しかしながら、実車両では軸重や支持ばね特性を容易に変更することができない。変更可能な特殊車両としても、構造が複雑になれば重量等が実車両と相違し、車両走行を模擬した試験を実施することはできない。
【0004】
本発明はこのような問題を解決するものであって、車体の支持剛性を変更可能とすると共に構造を簡素化して実車両と重量を相違させないことで、車両走行の模擬を可能とした懸架装置及び移動式載荷試験車を提供することを目的とする。
【0008】
【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、該台車枠の前下部に昇降自在に支持された左右の軸受と、前記台車枠と該軸受の間に介装された軸ばねと、前記軸受に回転自在に支持された車輪軸と、該車輪軸に固結された左右の走行車輪と、前記台車枠の後下部に昇降自在に支持された慣性マスと、前記台車枠と該慣性マスの間に介装された軸ばねと、前記慣性マスに装着されて軌道を起振させる起振手段と、該起振手段が前記軌道に接触している部分に作用する荷重を検出する検出手段と、前記慣性マスに昇降可能であって回転自在に支持された左右の走行補助輪と、前記各軸ばねを圧縮して支持剛性を調整する懸架調整手段とを具えたことを特徴とするものである。
【0009】
【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。
【0010】
図1に本発明の一実施形態に係る懸架装置が適用された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に軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す走行台車の要部断面、図15に本実施形態の移動式載荷試験車の概略を示す。
【0011】
本実施形態の移動式載荷試験車は、図15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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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が装着されており、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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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内のエアを全て排出すると、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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。ここで、回動軸134、連結アーム136,137、各連結リンク138,139によりリンク機構が構成されることとなる。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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
【0045】
従って、
F1y+F2y=−(f1y+f2y)
F1Z+F2Z=0
F1Z−F2Z=0
となり、
F1Z=F2Z=0
である。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
また、前述した起振台車16に、走行車輪39や走行補助輪63のサスペンションとしての軸ばね35,41の機能を停止するばね殺し機構を設けたが、走行台車14の各走行車輪27にもこのばね殺し機構が設けられている。即ち、図14に示すように、台車枠23の下方にて各軸ばね24はその上端部がこの台車枠23の下面に固定された上部受座151に支持され、下端部は軸受26に固定された下部受座152に支持されている。この軸受26の下部には支持プレート153が固定されており、この支持プレート153には筒上のピストン154が移動自在に嵌合したシリンダ155が固定されており、両者の間には圧縮ばね156が介在してシリンダ155に対してピストン154を上方に付勢している。そして、上部受座151から軸ばね24の中心部に垂下した支持部157内には支持ロッド158が貫通し、上端部が台車枠23に連結され、下部はシリンダ155及びピストン154を貫通してその端部にストッパ159が位置調節自在に装着されている。なお、支持部157の外周部と下部受座152との間には水平方向の荷重を拘束する円筒形状をなす複数のゴム部材160が介装されている。
【0051】
従って、ピストン154とシリンダ155との間に油圧を供給すると、支持プレート153に固定されたシリンダ155に対してピストン154が圧縮ばね156に抗して下降するが、このピストン154がストッパ159に当接するとその移動が規制され、ピストン154に対してシリンダ155が上昇を開始する。すると、シリンダ155と一体の支持プレート153及び軸受120が上昇することで、下部受座151が軸ばね119を押しつぶすことで、この軸ばね24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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
このように本実施形態の懸架装置を有する移動式載荷試験車にあっては、走行台車14及び起振台車16にて、台車枠33の下部に軸ばね24,41を介して軸受26,38またはばね受け部材43を装着すると共に、この軸ばね24,41を圧縮して支持剛性を調整するピストン77,154、シリンダ78,155、支持ロッド81,158等から構成された懸架調整手段を設けている。
【0060】
また、載荷台車15では、車体フレーム91に空気ばね93を介して載荷フレーム96を装着し、載荷フレーム96に固定された台車フレーム118の下部に軸ばね119を介して軸受120を装着し、この軸受120に載荷車輪122を設けると共に、この載荷車輪122に鉛直方向の荷重を付与する輪重加振装置123と水平方向の荷重を付与する横圧加振装置124を設けている。
【0061】
従って、載荷台車15にて、空気ばね32及び軸ばね35,41によりサスペンションとして機能する一方、試験条件に応じてピストン77に対してシリンダ78がばね受部材43または軸受38と共に上昇することで、下部受座75が軸ばね35,41を押しつぶし、この軸ばね41のサスペンション機能を停止することとなり、懸架剛性が高めた試験を行うことができる。また、この移動式載荷試験者を含む車両に適用される懸架装置とすることで、走行条件により懸架剛性を変更して走行性能及び乗り心地を調整することができる。
【0062】
また、ピストン77及びシリンダ78を軸ばね35,41の下方の同軸上に設けたことで、懸架調整手段がユニット化されて装置がコンパクトとなって簡素化することができる。
【0063】
なお、この点は、走行台車14でも同様の作用効果を得ることができる。
【0064】
また、載荷台車15に輪重加振装置123と横圧加振装置124を設けており、輪重加振装置123と横圧加振装置124を作動して軌道特性試験を行う場合、懸架剛性を変更することで多種の軌道特性試験を実施することができ、車両支持ばね剛性が軌道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。
【0065】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明した懸架装置によれば、軌道に沿って走行可能な車輪を有する台車装置にて、台車枠の下部に軸ばねを介して左右の軸受を支持し、この軸受に車輪軸を回転自在に支持して左右の車輪を固結し、軸ばねを圧縮して支持剛性を調整する懸架調整手段を設けたので、軸ばねがサスペンションとして機能する一方、懸架調整手段により軸ばねを圧縮してサスペンション機能を停止することとなり、走行性能及び乗り心地の要求に応じて懸架後異性を変更して走行条件を調整することができる。
【0066】
また、上記懸架装置によれば、懸架調整手段は軸受を上昇して軸ばねを圧縮するので、構造の簡素化を図ることができる。
【0067】
また、上記懸架装置によれば、懸架調整手段を、軸受に固定されたシリンダと、シリンダ内に移動自在に支持されたピストンと、上端部が車体フレームに連結されて下端部がシリンダ及びピストンを軸方向に貫通してストッパ固定された支持ロッドとで構成したので、確実に軸ばねのサスペンション機能を変更することができると共に、懸架調整手段がユニット化されて装置をコンパクトとすることができる。
【0068】
更に、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、台車枠の前下部に軸ばねを介して軸受を装着して左右の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、慣性マスに軌道を起振させる起振手段と起振手段が軌道に接触している部分に作用する荷重を検出する検出手段を設けると共に、左右の走行補助輪を昇降可能に支持し、各軸ばねを圧縮して支持剛性を調整する懸架調整手段を設けたので、起振手段を作動して軌道特性試験を行う場合、懸架剛性を変更することで多種の軌道特性試験を実施することができ、車両支持ばね特性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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る懸架装置が適用された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】図14に軸ばねによる懸架剛性の変更機構を表す走行台車の要部断面図である。
【図15】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
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
51 起振装置
56 ロードセル(検出手段)
63 走行補助輪
65 操作ハンドル
77 ピストン(懸架調整手段)
78 シリンダ(懸架調整手段)
81 支持ロッド(懸架調整手段)
82 ストッパ
91 車体フレーム
96 載荷フレーム(昇降フレーム)
98 電動機
116 空気ばね
118 台車フレーム(昇降フレーム)
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)
154 ピストン(懸架調整手段)
155 シリンダ(懸架調整手段)
158 支持ロッド(懸架調整手段)
159 ストッパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to a mobile loading test vehicle that simulates train running and oscillates the track to evaluate the vibration of the track and evaluate the track material and structure, and a vehicle including the mobile loading test vehicle. Related to the suspension.
[0002]
[Prior art]
Since the use of existing facilities is a prerequisite for speeding up railway vehicles, it is necessary to fully consider the impact from the track to the ground due to the increased speed. As an examination item of the influence from the track to the ground, it is considered to finally evaluate the ground vibration accompanying train travel and to devise the vehicle side and the track side so as not to deteriorate this ground vibration. . As a device on the vehicle side, there is a method of traveling a vehicle in which the axle load or the axle spring characteristic of the vehicle is changed. On the other hand, as a device on the track side, an actual vehicle is run by laying a track with a changed track spring coefficient.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the evaluation of ground vibration, it is desirable to be able to change the axle load and the support spring characteristics of the vehicle that affect the ground vibration characteristics according to the test conditions. However, in an actual vehicle, the axle load and the support spring characteristics cannot be easily changed. Even if it is a special vehicle that can be changed, if the structure is complicated, the weight and the like are different from those of an actual vehicle, and a test that simulates vehicle travel cannot be performed.
[0004]
The present invention solves such a problem, and the suspension device that can change the support rigidity of the vehicle body and simplifies the structure so that the weight of the vehicle does not differ from that of the actual vehicle, thereby enabling simulation of vehicle travel. And a mobile loading test vehicle.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the mobile load test vehicle of the invention of claim 1 comprises:A body frame, a bogie frame attached to the lower portion of the body frame via an air spring, left and right bearings supported by the front lower portion of the bogie frame so as to be movable up and down, and an intervening space between the bogie frame and the bearing. A mounted shaft spring, a wheel shaft rotatably supported by the bearing, left and right traveling wheels fixed to the wheel shaft, and an inertial mass supported by the rear lower part of the bogie frame so as to be movable up and down. A shaft spring interposed between the bogie frame and the inertial mass, and an exciter that is attached to the inertial mass and vibrates a track.The portion where the vibration generating means is in contact with the trackDetecting means for detecting a load acting on the left and right, left and right traveling auxiliary wheels that can be moved up and down by the inertial mass and rotatably supported, and suspension adjusting means that compresses each of the shaft springs to adjust support rigidity. It is characterized by comprising.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a front view of a lower part of a vibration carriage in a mobile loading test vehicle to which a suspension device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view of a lower part of the vibration carriage of the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 4, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 4 showing the mechanism for changing the suspension stiffness by the shaft spring, FIG. 8 is a front view of the main part of the loading carriage of the present embodiment, FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 8, FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10, FIG. 12 is a schematic view showing a lateral pressure loading mechanism in the loading carriage, and FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of the main part of the traveling carriage showing the mechanism for changing the suspension stiffness by the shaft spring, and FIG. 15 is an outline of the mobile loading test car of this embodiment. It is shown.
[0011]
As shown in FIG. 15, the mobile loading test vehicle of this embodiment includes a towing vehicle 11, equipment-equipped
[0012]
In this case, the traveling carriage 14, the loading carriage 15 and the vibration carriage 16 are manufactured separately, and a flange portion 14 a formed at the rear end portion of the traveling carriage 14 and a flange portion 15 a formed at the front end portion of the loading carriage 15. And a
[0013]
On the other hand, the
[0014]
Here, the detailed structures of the traveling carriage 14, the loading carriage 15, and the shaking carriage 16 will be described. The traveling carriage 14, the loading carriage 15, and the vibration carriage 16 have a substantially symmetrical structure, and only one of them will be described, and the same reference numeral will be assigned to the other, and overlapping description will be omitted.
[0015]
In the traveling carriage 14, a
[0016]
Further, in the shaking cart 16, as shown in FIGS. 1 to 5, a pair of left and
[0017]
An inertia mass 42 is supported on the rear lower part of each
[0018]
A
[0019]
A
[0020]
Accordingly, the
[0021]
Further, front and
[0022]
In this case, on the left and right side portions of the inertia mass 42, the traveling
[0023]
Therefore, when the elevating
[0024]
In order to clearly describe the positional relationship and operation among the
[0025]
By the way, in this vibration cart 16, although the
[0026]
A pair of left and right and front and rear guide rails 66 are fixed to the lower part of the
[0027]
Therefore, an air source is connected to the
[0028]
As shown in FIGS. 4 and 7, at the rear part of the
[0029]
Therefore, when hydraulic pressure is supplied between the piston 77 and the cylinder 78, the piston 77 moves down against the
[0030]
In the description of the vibration generating carriage 16, a piston 77, a cylinder 78, a
[0031]
On the other hand, in the loading cart 15, as shown in FIGS. 8 to 11, a
[0032]
An electric motor 98 is mounted at the center of the
[0033]
In this case, as shown in detail in FIG. 13, the lower end of the lifting
[0034]
Accordingly, when the electric motor 98 is driven, the rotational force is transmitted from the
[0035]
An air spring 116 is interposed between the
[0036]
A cart frame 118 having a downward U-shape is fastened to the lower portion of the loading frame 96, and
[0037]
That is, in the
[0038]
Therefore, the
[0039]
Further, in the
[0040]
In this case, a predetermined amount of play (see FIG. 11) is provided in the front-rear direction at the connecting portion between each connecting
[0041]
Further, in the
[0042]
That is, as shown in FIG. 12, the left-right direction of the vehicle is y, the up-down direction is z, the rotational direction is θ, the
[0043]
Further, the length of the
f1y= F2y
f2z= F1z
f1z/ F1y= F2z/ F2y= H / (L / 2)
It becomes. Further, the force acting on the contact point between the
[0044]
Then, the balance of forces in the y direction is as follows.
f1y+ F2y+ F1y+ F2Y= 0
The balance of forces in the z direction is as follows.
f1z-F2z+ F1Z+ F2Z= 0
The balance of moments about the midpoint C between the horizontal line of the height of the
-H (f1y+ F2y) + L / 2 (f1z+ F2z) +1/2 (F1Z-F2Z) = 0
[0045]
Therefore,
F1y+ F2y=-(F1y+ F2y)
F1Z+ F2Z= 0
F1Z-F2Z= 0
And
F1Z= F2Z= 0
It is.
[0046]
That is, by extending and contracting the
[0047]
Accordingly, the lateral
[0048]
In addition, a carriage frame 118 is fixed to a loading frame 96 supported by the body frame 91 so as to be movable up and down in the loading carriage 15, and each actuator of the wheel
[0049]
As shown in FIG. 10,
[0050]
Further, although the above-described vibration bogie 16 is provided with a spring killing mechanism for stopping the functions of the shaft springs 35 and 41 as suspensions of the running
[0051]
Accordingly, when hydraulic pressure is supplied between the piston 154 and the
[0052]
Here, the track characteristic test method using the mobile loading test vehicle of the present embodiment described above will be described.
[0053]
First, when a trajectory characteristic test is performed using the vibration cart 16, the towing vehicle 11 is stopped at the position where the test is performed, and the vibration cart 16 is positioned and fixed at a predetermined test position using a jack or the like (not shown). In this state, as shown in FIGS. 1, 4, and 5, the
[0054]
At this time, a large number of test conditions can be set by changing the load by adjusting the mounting amounts of the
[0055]
Next, when the track characteristic test is performed using the loading cart 15, the traveling speed is set to the test speed (for example, 5 to 10 km / h) by the towing vehicle 11 at the position where the test is performed. In this running state, as shown in FIGS. 8 and 10, the
[0056]
At this time, by stopping the functions of the
[0057]
Further, when the connecting
[0058]
Further, in the traveling state of the loading cart 15, the
[0059]
As described above, in the mobile loading test vehicle having the suspension device of the present embodiment, the
[0060]
In the loading cart 15, a loading frame 96 is mounted on the body frame 91 via an
[0061]
Accordingly, the loading carriage 15 functions as a suspension by the
[0062]
Further, by providing the piston 77 and the cylinder 78 coaxially below the shaft springs 35 and 41, the suspension adjusting means can be unitized and the apparatus can be made compact and simplified.
[0063]
In this regard, the same effect can be obtained even with the traveling carriage 14.
[0064]
In addition, the loading cart 15 is provided with a wheel
[0065]
【The invention's effect】
As described above, in the embodiment in detailThe described suspension systemAccording to the present invention, in a cart apparatus having wheels that can travel along a track, left and right bearings are supported via shaft springs at the bottom of the cart frame, and the wheel shafts are rotatably supported by the bearings. The suspension adjustment means to fix the wheel and compress the shaft spring to adjust the support rigidity is provided, so the shaft spring functions as a suspension, while the suspension adjustment means compresses the shaft spring and stops the suspension function Thus, the running conditions can be adjusted by changing the opposite sex after suspension according to the requirements of running performance and ride comfort.
[0066]
Also, aboveAccording to the suspension device, the suspension adjusting means raises the bearing and compresses the shaft spring, so that the structure can be simplified.
[0067]
Also, aboveAccording to the suspension device, the suspension adjustment means includes a cylinder fixed to the bearing, a piston supported movably in the cylinder, an upper end connected to the vehicle body frame, and a lower end extending the cylinder and the piston in the axial direction. Since the support rod is penetrated and fixed to the stopper, the suspension function of the shaft spring can be changed reliably, and the suspension adjusting means can be unitized to make the apparatus compact.
[0068]
Claim 1According to the mobile loading test vehicle of the present invention, the carriage frame is attached to the lower part of the body frame via the air spring, and the bearing is attached to the front lower part of the carriage frame via the shaft spring to support the left and right traveling wheels. On the other hand, an exciter that attaches an inertial mass to the rear lower part of the bogie frame via an axial spring and oscillates the track on the inertial mass;The part where the vibration generator is in contact with the trackAs well as detecting means for detecting the load acting on the left and right, the left and right traveling auxiliary wheels are supported so that they can be raised and lowered, and suspension adjustment means for compressing each shaft spring and adjusting the support rigidity are provided, so the vibration generating means is activated. When the track characteristic test is performed, various types of track characteristic tests can be performed by changing the suspension rigidity, and the influence of the vehicle support spring characteristics on the track and the ground can be grasped quantitatively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lower front view of an exciter carriage in a mobile loading test vehicle to which a suspension device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a lower plan view of the vibration bogie of the present embodiment.
FIG. 3 is a lower rear view of the shaking cart of the present embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is a detailed view of a portion VI in FIG. 3 showing a mechanism for changing suspension rigidity by an air spring.
7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 4 showing a suspension rigidity changing mechanism using a shaft spring.
FIG. 8 is a front view of an essential part of the loading cart of the present embodiment.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is a schematic view showing a lateral pressure loading mechanism in a loading cart.
13 is a detailed view of a portion XIII in FIG. 10 showing a loading frame locking mechanism.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of a traveling carriage showing a suspension rigidity changing mechanism using a shaft spring in FIG. 14;
FIG. 15 is a schematic view of a mobile loading test vehicle of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
11 Towing vehicle
12,13 Car with equipment
14 Traveling cart
15 Loading cart
16 Shaking cart
17 Orbit
18 Ground
31 body frame
32 Air spring
33 bogie frame
39 Traveling wheels
41 shaft spring
42 Inertial mass
51 Vibration generator
56 Load cell (detection means)
63 Driving aid wheel
65 Operation handle
77 Piston (Suspension adjustment means)
78 Cylinder (Suspension adjustment means)
81 Support rod (suspension adjusting means)
82 Stopper
91 Body frame
96 Loading frame (elevating frame)
98 electric motor
116 Air spring
118 bogie frame (elevating frame)
119 Shaft spring
121 Wheel axle
122 Loading wheel
123 Wheel shaker
124 Lateral pressure exciter
129 Load cell (detection means)
140 Load cell (detection means)
141 Strain sensor (detection means)
154 Piston (Suspension adjustment means)
155 Cylinder (Suspension adjustment means)
158 Support rod (suspension adjusting means)
159 Stopper
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JP (1) | JP3905799B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101320692B1 (en) * | 2013-06-19 | 2013-10-18 | 한국기계연구원 | Detecting apparatus for rail flexural strength |
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2002
- 2002-06-25 JP JP2002184231A patent/JP3905799B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101320692B1 (en) * | 2013-06-19 | 2013-10-18 | 한국기계연구원 | Detecting apparatus for rail flexural strength |
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JP2004025992A (en) | 2004-01-29 |
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