JP4200673B2 - 調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道車両においてはより安定した走行が可能となるよう開発が進められている。空気ばねまたはコイルばね等の高さ調整装置を有する鉄道車両においては、静止状態における鉄道車両の輪重の不均衡が大きくなるに従い、走行安定性が悪化する。走行安定性に悪影響を与える原因となる輪重の不均衡は図１５に示す車体剛体Ｂのねじれが大きな要因となっている。
【０００３】
図１５は車体剛体Ｂのねじれの概念を示す説明図である。図の点線矢印方向が鉄道車両の進行方向であり、ねじれがない理想車体剛体Ｂの場合は図１５（ａ）に示す如く前台車の１位及び２位並びに後台車の３位及び４位は全て同じ高さとなり、車体剛体Ｂの輪重は１位〜４位において全て均等となる。しかしねじれが生じた場合は、図１５（ｂ）及び（ｃ）に示すように対角の高さ（１位と４位）が同方向に上昇または下降し、これに対して他の対角高さ（２位と３位）も同方向に下降または上昇する。同様に、対角位置にある１位及び４位の輪重が増加または減少し、これに対して他の対角位置にある２位及び３位の輪重が減少または増加する。
【０００４】
車体剛体のねじれを除去するためには、車体剛体のねじれを完全になくすか、または台車と車体剛体との間にライナー（シム）を挿入する、空気ばねへ適量の圧縮空気を給排気する、または、自動高さ調整機構の水平レバー（ＬＶレバー）の長さを調整することにより擬似的にねじれをなくす方法が考えられる。しかし、鉄道車両の様な大型構造物をねじれなしに製作することは困難であることから、ライナーを挿入する手法等が一般的に用いられている。以下に従来実施していた調整量算出方法を説明する。
【０００５】
図１６は前台車１０５Ｆ、後台車１０５Ｒ及び高さ調整装置１０１〜１０４等の要部を示す模式的斜視図である。図において１０５Ｆは鉄道車両の進行方向前側に設けられる前台車であり、空気ばねまたはコイルバネ等の１位高さ調整装置１０１及び２位高さ調整装置１０２を載置している。これと反対側には後台車１０５Ｒが設けられ３位高さ調整装置１０３及び４位高さ調整装置１０４がそれぞれ設けられる。なお以下では高さ調整装置１０１〜１０４を空気ばねとして説明する。
【０００６】
各高さ調整装置１０１〜１０４には自動高さ調整機構１０１Ａ〜１０４Ａ（以下１０１Ａで代表する）が設けられている（１０２Ａ及び１０４Ａは図示せず）。自動高さ調整機構１０１Ａは前台車１０５Ｆ上に立設される垂直レバー１０１ＡＶと、垂直レバー１０１ＡＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１０１ＡＨとにより構成され、高さ調整装置１０１が上昇した場合、すなわち水平レバー１０１ＡＨが垂直レバー１０１ＡＶとの接合部を中心に上昇した場合は、自動高さ調整機構１０１Ａの図示しない排気口から空気を排気して高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、高さ調整装置１０１が下降した場合、すなわち水平レバー１０１ＡＨが垂直レバー１０１ＡＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから高さ調整装置１０１へ空気を給気して高さ調整装置１０１の高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
【０００７】
図１７は従来の調整量算出方法を示すフローチャートである。まず、各位高さ調整装置１０１〜１０４を予め定められた基準高さにまでパンク状態から上昇させる（ステップＳ１００１）。この状態で一の自動高さ調整機構１０１Ａの垂直レバー１０１ＡＶを取り外し、水平レバー１０１ＡＨが動作しないよう固定する（ステップＳ１００２）。そして一の高さ調整装置１０１と他の高さ調整装置１０２とを連通する（ステップＳ１００３）。連通するとは例えば、高さ調整装置１０１及び１０２の図示しない排気弁をホース等により連結し自由に圧縮空気が移動し得るような状態におくことをいう。
【０００８】
そして、この状態で一の自動高さ調整機構１０１Ａを除く、他の自動高さ調整機構１０２Ａ〜１０４Ａを作動させ、各高さ調整装置１０２〜１０４の高さを再度基準高さに調整する（ステップＳ１００４）。そして一の高さ調整装置１０１の高さを求め、この求めた値と基準高さとの差を求めるべき調整量としていた（ステップＳ１００５）。
【０００９】
さらに本願出願人が特願２００１−１６３４８５にて提案しているように、空気ばね等に圧力センサ及び高さセンサをそれぞれ設け、対角位置にある圧力センサの合計値と、他の対角位置にある圧力センサの合計値との差が略零となるよう制御し、略零となった時点の高さセンサからの出力により調整量を算出する調整量算出装置も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法により算出した調整量に対応する厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入した場合等でも輪重の不均衡が依然として大きく生じており、特に車体剛体に左右方向の偏心が存在する場合はその誤差が顕著であることが確認された。これは、連通した各高さ調整装置の圧力が等しい値に収束することに起因するものと推察される。また、従来の方法は自動高さ調整機構を用いているが、この自動高さ調整機構は製品によってそれぞれ異なる不感帯幅を有しており、正確な調整量を算出することが困難であった。従って、現在ではこの方法により大まかな調整量を算出しておきその後に、作業者が任意の厚さのライナーを挿入または取り出すことにより、または、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気することにより、あるいは、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより、輪重の不均衡を低減することとしているが、作業者の勘に基づいて４つの部位をそれぞれ調整することは、極めて困難であり結果として輪重の不均衡を改善して走行安定性を向上させるという目的を達成することができないという問題を残していた。
【００１１】
また、特願２００１−１６３４８５にて提案した調整量算出装置は、各空気ばね等の高さ調整装置に圧力センサまたは荷重センサを設ける必要があり、その構成が複雑となっていた。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体剛体を高さ調整装置により強制的にねじり、対角輪重差が予め定められた閾値以下の状態での各位の高さを測定することにより、最適な調整量を算出し、この算出値に基づくライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により、輪重の不均衡をなくし、走行安定性を向上させることが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、空気ばねに設けられる圧力センサから出力される圧力を計測することに代えて輪重を計測することにより、機器の小型化、低コスト化を達成することが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１４】
さらに、本願出願人は研究を進めた結果、以下の事項を知見した。図１は鉄道車両の要部を示す説明図である。図に示すように空気ばね、コイルバネ等の１位から４位の高さ調整装置１Ａ〜４Ａ(以下、場合によりＡで代表する）が、前台車Ｆ及び後台車Ｒ（台車ＦＲ）上の左右それぞれに設けられている。高さ調整装置１Ａ〜４Ａは車体剛体Ｂと台車ＦＲとの間に介在させて配置されている。また、高さ調整装置Ａの高さ（または、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さ）を計測する高さセンサ１Ｈ〜４Ｈにそれぞれ配置されている。
【００１５】
前台車Ｆには車輪１Ｗ〜４Ｗ（以下、場合によりＷで代表する）が設けられており、一方の後台車Ｒには車輪５Ｗ〜８Ｗが設けられている。ここで、鉄道車両の輪重計測装置（図示せず）により計測される輪重は車輪１Ｗ下がＷ１，車輪２Ｗ下がＷ２…となる。また１位の輪重はＷ１にＷ３を加算してＷ１Ａとなる。なお、１位とは高さ調整装置１Ａが設けられる位置をいい、同様に２位とは高さ調整装置２Ａが、３位とは高さ調整装置３Ａが、４位とは高さ調整装置４Ａがそれぞれ設けられている位置をいう。このような構成において高さ調整装置Ａを制御し、輪重Ｗ１〜Ｗ８、及び高さセンサから出力させる各位の高さをそれぞれ計測した。
【００１６】
図２は各高さ調整装置の高さを変化させた場合における、輪重の変化を示すグラフである。横軸は、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサ（例えば１位と４位のセンサ）により検出される第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサ（例えば２位と３位のセンサ）により検出される第２合計高さとの差である対角高さ差である。一方、縦軸は輪重Ｗ１〜Ｗ８である。ここで、各高さ調整装置を給気制御または排気制御を実施することにより高さを変化させた場合、ねじれが無くまた偏心もない理想車体剛体である場合は、図２（ａ）に示す如く、各位の高さ調整装置が基準である対角高さ差０ｍｍ、３２．５ｋＮで釣り合うことになる。
【００１７】
一方、車体剛体がねじれを有し、車両剛体が左右前後に偏心している場合、図２（ｂ）に示すグラフを得ることができる。ここで各直線によって囲まれる図形（斜線部分）の図心の座標値（−１．７ｍｍ、３３．５ｋＮ）を求める。そうすると、この座標値の対角高さ差（−１．７ｍｍ）と対角高さ差０ｍｍとの差が求めるべき調整量（−１．７ｍｍ）であることを知見した。
【００１８】
また、図３は対角高さ差と対角輪重差との関係を示すグラフである。横軸は、対角高さ差であり、縦軸は対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１ＡとＷ４Ａとの合計値）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２ＡとＷ３Ａとの合計値）を減じた、対角輪重差である。高さ調整装置を制御して対角高さ差を変化させ、そのときの対角輪重差を複数点プロットして近似直線を生成したものである。
【００１９】
この場合、図３のグラフは図２（ｂ）と等価なものであることから、本願出願人は図２の場合と同じく、対角輪重差が略零のときの対角高さ差（図では−１．７ｍｍ）が、求めるべき調整量であることを知見した。
【００２０】
さらに、本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その目的は、高さ調整装置に対して高さ制御を行い、高さを逐次変化させて輪重を逐次計測し、また高さセンサから検出される対角高さ差を逐次算出し、これらから得られるグラフに基づいて調整量を算出することにより、より簡易な方法で輪重の不均衡をなくし、走行安定性を向上させることが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御するステップと、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出ステップとを備え、前記調整量算出ステップは、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御する手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合に、前記高さセンサから出力される高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出手段とを備え、前記調整量算出手段は、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差を調整量として算出するよう構成してあることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせるステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、コンピュータに、算出させた対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御させるステップと、コンピュータに、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出させる調整量算出ステップとを実行させ、前記調整量算出ステップは、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と輪重受付ステップにより受け付けられる輪重とを対応づけて記憶するステップと、記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開するステップと、該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出するステップと、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と前記加算手段により加算された輪重とを対応づけて記憶する手段と、記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開する手段と、該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出する手段と、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と前記加算ステップにより加算された輪重とを対応づけて記憶させるステップと、コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と輪重とを読み出させて２次元座標上に展開させるステップと、コンピュータに、該２次元座標上に展開させた近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出させるステップと、コンピュータに、算出させた図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶するステップと、記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成するステップと、生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と対角輪重差算出手段により算出された対角輪重差とを対応づけて記憶する手段と、記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成する手段と、生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶させるステップと、コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出させて２次元座標上に近似直線を生成させるステップと、コンピュータに、生成させた近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００３２】
本発明の基本原理について以下に説明する。図４は本発明にかかる調整量算出方法の基本原理を示す説明図である。図４において１位〜４位の各位置に高さ調整装置１Ａ〜４Ａが設けられ、その上に車体剛体Ｂが載置されている。車体剛体Ｂは１位及び４位において下方向のねじれ、２位及び３位において上方向のねじれがそれぞれ生じていると想定する。このような場合に、車体剛体Ｂのねじれ成分をΔＷｎとした場合、各高さ調整装置１Ａ〜４Ａの輪重Ｗ１Ａ〜Ｗ４Ａは以下の式１で表すことができる。
【００３３】
Ｗ１Ａ＝Ｗ０＋ΔＷｎ
Ｗ２Ａ＝Ｗ０−ΔＷｎ
Ｗ３Ａ＝Ｗ０−ΔＷｎ
Ｗ４Ａ＝Ｗ０＋ΔＷｎ
ただし、Ｗ０＝（Ｗ１Ａ＋Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ＋Ｗ４Ａ）÷４ 式１
【００３４】
従って、式１から以下の式２を導くことができる。
【００３５】
（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）−（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）＝４ΔＷｎ 式２
【００３６】
ここで、ねじれがない理想車体剛体の場合はねじれ成分ΔＷｎ（右辺）が零である。したがって、式２に示す対角位置の合計値の差である対角輪重差（左辺）が零となるよう、各高さ調整装置を制御して車体剛体をねじれば良いことが理解できる。
【００３７】
これらの事項から本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）を減じて対角輪重差を算出する。そしてこの対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、各高さ調整装置を制御する。
【００３８】
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合、各高さセンサにより検知される高さ、または計測した高さに基づいて調整量を算出する。調整量の算出は、例えば、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差を算出し、この値を調整量とすればよい。このようにして算出した調整量に係る厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入する、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気する、または、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
さらに、空気ばねの内圧を計測する圧力センサ、コイルばねの荷重を計測する荷重センサが不要になり、機器の小型化を図ることが可能となる。
【００３９】
本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。また、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００４０】
各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び各位の輪重も変化するので、逐次変化した対角高さ差と各位の輪重とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した各位の輪重及び対応する対角高さ差を読み出して、各位の輪重及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線（図２（ｂ）参照）により囲まれる図形の図心の座標を算出し、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【００４１】
本発明においては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）を減じて対角輪重差を算出する。さらに、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００４２】
ここで、各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び対角輪重差も変化するので、逐次変化した対角高さ差と対角輪重差とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した対角輪重差及び対応する対角高さ差を読み出して、対角輪重差及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線（図３参照）において、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値から調整量を算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図５は本発明にかかる調整量算出装置Ｄの構造を模式的に示した模式的斜視図である。また図６は本発明にかかる調整量算出装置Ｄの構成を示すブロック図である。なお、以下では高さ調整装置１Ａ〜４Ａ（以下、場合によりＡで代表する）を空気ばねとして説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく油圧アクチュエータにより制御されるコイルばね等であっても良いことはもちろんである。
【００４４】
図５に示すように、車両の進行方向前側に前台車Ｆ、進行方向後側に後台車Ｒがそれぞれ設けられ、前台車Ｆの左右それぞれに１位高さ調整装置１Ａ及び２位高さ調整装置２Ａ、並びに後台車Ｒの左右それぞれに３位高さ調整装置３Ａ及び４位高さ調整装置４Ａが設けられている。そして各高さ調整装置Ａの支持により車体剛体Ｂがその上に載置される。
なお、本実施の形態においては、ボルスタレス台車に適用した場合について説明しているが、ボルスタ台車に適用する場合は、（ｉ）前台車Ｆ及び後台車Ｒ上にボルスタ（図示せず）が載置され、該ボルスタ上に高さ調整装置Ａ及び車体剛体Ｂがさらに載置され、または（ｉｉ）前台車Ｆ及び後台車Ｒ上に、高さ調整装置Ａが載置され、該高さ調整装置Ａ上にボルスタ及び車体剛体Ｂがさらに載置されることになる。
また、高さ調整装置Ａの高さを制御する場合は、制御部１０のＭＰＵ１１の指示により、給気弁１Ｓ〜４Ｓ（以下、場合によりＳで代表する）及び排気弁１Ｅ〜４Ｅ（以下、場合によりＥで代表する）を開閉制御することにより高さを変動させる。
【００４５】
高さを上昇させる場合は、給気弁Ｓを開制御し排気弁Ｅを閉制御することにより空気だめＲ２から配管Ｔを通じて圧縮空気を高さ調整装置Ａへ送り込む。一方、高さを低下させる場合は、給気弁Ｓを閉制御し、排気弁Ｅを開制御して高さ調整装置Ａ内の圧縮空気を大気へ放出する。また各高さ調整装置Ａには、高さ調整装置Ａの高さを検出する高さセンサ１Ｈ〜４Ｈ（以下、場合によりＨで代表する）が設けられており、高さに対応する信号を制御部１０へ出力する。なお、高さ調整装置Ａがコイルばねである場合には、高さ調整装置Ａに隣接して設けられる図示しない油圧アクチュエータを用いて、油圧制御することにより、間接的にコイルばねである高さ調整装置Ａの高さを制御する。また高さセンサＨは、上述のように高さ調整装置Ａの高さを測ることの他、実質的にこれと等価な高さである台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さを測定するものであっても良い。
さらに、本実施の形態においては高さセンサＨを用いて説明するが、必ずしも高さセンサＨは必要なく、メジャー等を用いて高さ調整装置Ａの高さ、または台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さを計測し、計測した高さをキーボード等の入力部１４から入力するようにしても良い。
【００４６】
続いて図６に基づいて制御部１０の詳細について説明する。制御部１０内のＭＰＵ１１にはバス１７を介してＲＡＭ１２、ハードディスク等の記憶部１５、各高さ調整装置Ａ等と情報を送受信するための通信ポート１６、ディスプレィ等の表示部１３、及びキーボード、マウス、または操作パネル等の入力部１４が接続される。ＲＡＭ１２には記憶部１５、表示部１３，及び入力部１４、各高さ調整装置Ａの排気弁Ｅまたは給気弁Ｓ等を制御するための制御プログラム１２ａが記憶されている。
【００４７】
また、通信ポート１６には輪重を計測する輪重計測装置Ｍが接続されている。輪重計測装置Ｍは各車輪１Ｗ〜８Ｗ下（図１参照）の輪重Ｗ１〜Ｗ８を計測して制御部１０へ出力する。出力された輪重Ｗ１〜Ｗ８はＲＡＭ１２に格納され、またＭＰＵ１１によって、輪重Ｗ１とＷ３とが加算され、１位の輪重Ｗ１Ａが算出される。同様にして算出された各位の輪重Ｗ１Ａ、Ｗ２Ａ、Ｗ３Ａ，Ｗ４ＡもＲＡＭ１２に格納される。なお、本実施の形態においては輪重計測装置Ｍから出力される輪重を通信ポート１６から、その入力を受け付けることとしたが、キーボード等の入力部１４から入力を受け付けても良い。
【００４８】
以下に本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を、フローチャートを用いて説明する。図７及び図８は本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。まず、各高さ調整装置Ａに給気を行いパンク状態から基準高さ（各台車によって異なるが約３０ｍｍ程度）まで上昇させる（ステップＳ５１）。この状態において輪重計測装置Ｍから出力される輪重Ｗ１〜Ｗ８を受け付ける（ステップＳ５２）。そして、下記の式３に基づいて対角輪重差を算出する（ステップＳ５３）。
【００４９】
対角輪重差＝（Ｗ１＋Ｗ３）＋（Ｗ６＋Ｗ８）−（Ｗ２＋Ｗ４）−（Ｗ７＋Ｗ５）＝Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ−Ｗ２Ａ−Ｗ３Ａ 式３
【００５０】
すなわち対角輪重差は、対角位置（１位、４位）にある輪重の合計値Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａから、別の対角位置（２位、３位）にある輪重の合計値Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａを減じて、対角輪重差を算出する。なお、対角輪重差は１位の輪重及び２位の輪重の差と３位の輪重及び４位の輪重の差とを合計することにより求めても良いことはいうまでもない。
【００５１】
続いて、算出した対角輪重差の絶対値が記憶部１５に予め記憶された閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５４）。なお、閾値は入力部１４から適宜の値を入力することができる。ここで、閾値以下でない場合は（ステップＳ５４でＮＯ）、以下の制御を行う。
【００５２】
まず、１位の輪重と４位の輪重との合計値（第１合計値Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）が２位の輪重と３位の輪重との合計値（第２合計値Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）より小さいか否かを判断する（ステップＳ５５）。第１合計値が第２合計値よりも小さい場合は（ステップＳ５５でＹＥＳ）、１位及び４位の高さ調整装置Ａについて給気制御を行い、２位及び３位高さ調整装置Ａについて排気制御を行う（ステップＳ６１）。制御量は例えば、対角輪重差の絶対値から閾値を減じた値に予め定められたゲインＧを乗じた値を制御量とし、高さセンサＨからの出力を参照しながら、制御量に応じた給気または排気制御を実行する。
【００５３】
一方、第１合計値が第２合計値よりも大きい場合は（ステップＳ５５でＮＯ）、１位及び４位の高さ調整装置Ａについて排気制御を行い、２位及び３位高さ調整装置Ａについて給気制御を行う（ステップＳ６２）。ステップＳ６１またはステップＳ６２による給気または排気制御後は、再度ステップＳ５２に戻ってこの処理を繰り返す。以上の制御を繰り返し行うことにより、ステップＳ５４において、対角輪重差の絶対値が閾値以下となった場合は（ステップＳ５４でＹＥＳ）、その時点における各高さセンサＨから出力される高さを記憶部１５に記憶する。
【００５４】
ＭＰＵ１１は記憶した各高さセンサＨの高さを読み出し、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨ（例えば１位と４位）により検出される高さの第１合計高さを算出する（ステップＳ５６）。さらに、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨ（例えば２位と３位）により検出される高さの第２合計高さを算出する（ステップＳ５７）。そして、算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を算出し、この算出した値を調整量とする（ステップＳ５８）。
調整量が求まった場合、車体剛体Ｂと前台車Ｆ（後台車Ｒ）との間の高さの調整は以下の３とおりの方法がある。
【００５５】
図９はライナーＬの挿入位置を説明するための模式図である。第１の方法として、求めた調整量に応じたライナーＬを、車輪Ｗを有する前台車Ｆ（または後台車Ｒ）と空気ばねである高さ調整装置Ａとの間、または空気ばねＡと車体剛体Ｂとの間に挿入または除去することにより行う。すなわち前台車Ｆと空気ばねＡとの間等に、ライナー（シム）を介在させることにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
第２の方法として、求めた調整量に応じた、圧縮空気を空気ばねである高さ調整装置Ａに対して給排気することにより行う。すなわち適宜の量の圧縮空気を給排気して擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。または、高さ調整装置Ａがコイルばねである場合は、求めた調整量に応じた油圧を加圧又は減圧することにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
第３の方法として、求めた調整量に応じて図示しない自動高さ調整機構を構成する垂直レバーの長さを調整することにより行う。すなわち、垂直レバーの長さを適宜変更することで、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
なお、以下では第１の方法であるライナーＬを挿入する手法を用いて説明する。
【００５６】
ここで、図５に示す１位の高さセンサ１Ｈにより検出される高さと対角の４位の高さセンサ４Ｈにより検出される高さとの和を第１合計高さとし、２位の高さセンサ２Ｈにより検出される高さと対角の３位の高さセンサ３Ｈにより検出される高さとの和を第２合計高さとする。そして、第１合計高さから第２合計高さを減じた値を調整量とするよう式４の如く定義する。
調整量＝（１位高さ＋４位高さ）−（２位高さ＋３位高さ）
＝第１合計高さ−第２合計高さ 式４
ここで、算出した調整量をＸとした場合、各部位へ挿入すべきライナーＬの厚みは、以下の表１に従って決定する。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１の内容は、ライナーＬを挿入する箇所によって場合分けして記憶部１５に記憶している。例えば、全部位にライナーＬを挿入する場合（表１（ａ））は、Ｘが正の場合、１位及び４位にはＸを４で除した厚みのライナーＬを挿入し、２位及び３位にはＸを４で除した厚みのライナーＬを引き抜く。一方、Ｘが負の場合、逆に表１に示すように１位及び４位のライナーＬを引き抜き、２位及び３位はライナーＬを挿入する。
【００５９】
また、対角部位のみ、つまり２部位のみ挿入する場合（表１（ｂ））は、Ｘが正の場合、１位及び４位にＸを２で除した値の厚みを有するライナーＬを挿入する。または、２位及び３位にＸを２で除した厚みのライナーＬを除去する。なお、Ｘが負の場合は挿入と除去とが反対となる。
【００６０】
また、一部位のみにライナーＬを挿入または除去する場合（表１（ｃ））は、Ｘが正の場合、１位のみに厚みＸのライナーＬを挿入する。２位のみ厚みＸのライナーＬを除去する。３位のみ厚みＸのライナーＬを除去する。または４位のみに厚みＸのライナーＬを挿入、の４とおりが考えられる。なお、Ｘが負の場合は挿入と除去とが反対となる。
なお、上述の第２の方法による場合は、各高さセンサ１Ｈ〜４Ｈから出力される高さが、所定の高さになるよう表１に基づいて高さ調整装置１Ａ〜４Ａを制御する。例えば、全部位を調整する場合、場合（表１（ａ））は、調整量Ｘが正の場合、１位及び４位の高さがＸ／４上昇するまで高さ調整装置１Ａ・４Ａを上昇制御し、２位及び３位の高さがＸ／４で下降するまで高さ調整装置２Ａ・３Ａを下降制御すれば良い。
第３の方法による場合は、自動高さ調整機構の垂直レバー（図１６における１０１ＡＶ）の長さを表１に基づいて調整する。例えば、全部位を調整する場合、場合（表１（ａ））は、調整量Ｘが正の場合、１位及び４位の垂直レバーについては長さをＸ／４長くし、２位及び３位の垂直レバーについては長さをＸ／４短くすれば良い。
【００６１】
実施の形態２
図１０は実施の形態２に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態２に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態２のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００６２】
図１０に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角輪重差を算出させ、高さ調整装置を制御させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００６３】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
実施の形態３
実施の形態３は対角高さ差及び各位の輪重を２次元座標上に展開し、簡易に調整量を算出する方法に関する。
【００６５】
図１１は実施の形態３に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。図１１及び図２を用いて処理手順を以下に説明する。なお、本実施の形態においては、基準高さは３０ｍｍとし、ねじれ及び偏心のない理想車体剛体Ｂの基準高さ３０ｍｍ時点における各位の輪重を３２．５ｋＮであるとして説明する。
【００６６】
まず、各高さ調整装置Ａの高さをパンク状態から基準高さ３０ｍｍまで制御する（ステップＳ１０１）。そして、各位の高さ調整装置Ａを給気または排気制御することにより（ステップＳ１０２）、高さを変化させる。そして、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する（ステップＳ１０３）。同時に輪重計測装置Ｍから出力される各位の輪重を受け付ける（ステップＳ１０４）。そしてこの算出した対角高さ差とその時点における各位の輪重とを対応づけて記憶部１５に記憶する（ステップＳ１０５）。以上の処理を各高さ調整装置Ａの高さを逐次変化させて、データを逐次記憶する。
【００６７】
そして、記憶した複数のデータを読み出して、図２に示すように各位の輪重（ｋＮ）を縦軸に、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とする２次元座標上にデータを展開する（ステップＳ１０６）。そしてこの各位のプロット点に基づいて近似直線（Ｗ１〜Ｗ８）を算出し図２（ｂ）に示すグラフを得る（ステップＳ１０７）。
なお、プロット点は少なくとも２点以上有ればよいが（すなわち、条件を変えて２度、対角高さ差と各位の輪重とを求めるだけでも良い）、精度良く調整量を算出するためにはより多く計測を行って多くのプロット点から調整量を求めることが好ましい。なお、プロット点が２点の場合は近似直線ではなく２点の座標値から決定される一次直線を生成する。
そして、この８本の近似直線で囲まれた図形（図２の斜線部分）の、図心の座標を算出する（ステップＳ１０８）。そして図心の座標の横軸値（図では−１．７ｍｍ）、つまり対角高さ差の値を求めるべき調整量とする（ステップＳ１０９）。なお、実際に挿入すべきライナーＬの厚みは実施の形態１の表１と同様であるので省略する。ステップＳ１０２においては、各高さ調整装置Ａに対し、任意に給気、または排気制御を行ったが、以下のようにしてデータを採取するのが容易である。その一例を以下に示す。
【００６８】
まず、１位〜４位の高さ調整装置Ａの高さを基準高さ３０ｍｍまで制御する。ついで、１位の高さ調整装置１Ａのみ給気制御により変化させる。この場合、２位から４位の高さ調整装置Ａの高さは基準高さ３０ｍｍのままである（もちろん自由に制御してデータを採取しても良い）。そして１位高さを変化させている場合に、対角高さ差に対応させて各位の輪重値を記憶部１５に逐次記憶する。
【００６９】
そして、図２に示す如く、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とし、各位の輪重（ｋＮ）を縦軸として、この２次元座標上に、記憶部１５から読み出した対角高さ差に対応する各位の輪重値を展開する。そして、各位のプロット点に基づいて近似直線を算出する。ここで、８本の近似直線によって囲まれる図形の図心を算出する。そして、算出した図心の対角高さ差の座標値を求めるべき調整量とする。
【００７０】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７１】
実施の形態４
図１２は実施の形態４に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態４に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態４のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００７２】
図１２に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角高さ差を算出させ、対角高さ差及び各位の輪重を記憶させ、２次元座標上に展開させ、図心座標を算出させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ｂ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００７３】
本実施の形態４は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至３と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７４】
実施の形態５
実施の形態５は対角高さ差及び対角輪重差を２次元座標上に展開し、簡易に調整量を算出する方法に関する。
【００７５】
図１３は実施の形態５に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。図１３及び図３を用いて処理手順を以下に説明する。
【００７６】
まず、各高さ調整装置Ａの高さをパンク状態から基準高さ３０ｍｍまで制御する（ステップＳ１３１）。そして、各位の高さ調整装置Ａを給気または排気制御することにより（ステップＳ１３２）、高さを変化させる。そして、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する（ステップＳ１３３）。同時に輪重計測装置Ｍから出力される各位の輪重を受け付ける（ステップＳ１３４）。
【００７７】
制御部１０は、受け付けた各位の輪重を式３に代入して対角輪重差を算出する（ステップＳ１３５）。そしてこの算出した対角高さ差とその時点における対角差とを対応づけて記憶部１５に記憶する（ステップＳ１３６）。以上の処理を各高さ調整装置Ａの高さを逐次変化させて、データを逐次記憶する。
【００７８】
そして、記憶したデータを読み出して、図３に示すように対角輪重差（ｋＮ）を縦軸に、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とする２次元座標上にデータを展開する（ステップＳ１３７）。そしてこの各位のプロット点に基づいて近似直線を生成し図３に示すグラフを得る（ステップＳ１３８）。なお、プロット点は少なくとも２点以上有ればよいが（すなわち、条件を変えて２度、対角高さ差と対角輪重差とを求めるだけでも良い）、精度良く調整量を算出するためにはより多く計測を行って多くのプロット点から調整量を求めることが好ましい。なお、プロット点が２点の場合は近似直線ではなく２点の座標値から決定される一次直線を生成する。
【００７９】
そして、この近似直線の対角輪重差が略零のときの、対角高さ差の座標値（図では−１．７ｍｍ）を抽出する（ステップＳ１３９）。最後に図心の座標の横軸値、つまり対角高さ差の値を求めるべき調整量とする（ステップＳ１３１０）。なお、実際に挿入すべきライナーＬの厚みは実施の形態１の表１と同様であるので省略する。
【００８０】
本実施の形態５は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至４と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８１】
実施の形態６
図１４は実施の形態６に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態６に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態６のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００８２】
図１４に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角輪重差を算出させ、対角高さ差を算出させ、対角高さ差及び対角輪重差を記憶させ、近似直線を生成させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ｃ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００８３】
本実施の形態６は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至５と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８４】
以下に、本発明に係る調整量算出方法により算出した調整量に対応するライナーＬを実際に挿入して本発明による効果の有無を検討する。
【００８５】
走行安定性の是非は下記の式５により求められる輪重比によって評価され、輪重比が低い方が、アンバランスが無く走行安定性が高いことになる。
【００８６】
車輪１Ｗ、２Ｗの輪重比（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）÷（Ｗ１＋Ｗ２）×１００
式５
【００８７】
本発明の効果を従来技術と比較するため、以下の４通りについて実験を行った。（１）全く調整を行わない場合。（２）従来の方法（連通法）によって求めた調整量（−４．９５ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。（３）特願２００１−１６３４８５で提案した方法によって求めた調整量（−１．１ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。（４）本発明の方法によって求めた調整量（−１．７ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。
なお、ライナー量の算出は表１に基づいて行った。結果は表２乃至表５に示すとおりである。
【００８８】
【表２】
【００８９】
【表３】
【００９０】
【表４】
【００９１】
【表５】
【００９２】
まず、鉄道車輌を輪重計測装置Ｍ上に載置し、各車輪Ｗ下の輪重を計測した。表２には各車輪Ｗ下の輪重が表示されている。かかる各車輪Ｗ下の輪重を式５へ代入して輪重比を算出した。全く調整を行わない場合（１）は表２に示す如く輪重比にばらつきが生じており、走行安定性が十分ではないという結果となった。
【００９３】
従来の方法（２）においては表３に示すように若干輪重比のアンバランスが低減されているが、依然として走行安定性は十分ではない。これに対し表５に示すように本発明の方法（４）によって算出した調整量を用いて調整した場合は、輪重比がいずれも５．０％以下に抑えられており、走行安定性は極めて高いといえる。しかも表４に示すように特願２００１−１６３４８５で提案した方法（３）と遜色ない結果がでており、本発明が圧力センサ、荷重センサを必要としないことを考慮すれば、極めて容易にかつ低コストで同様の効果を期待することが理解できた。
【００９４】
なお、輪重比が完全に零となっていないのは、対角輪重差を所定の閾値以下（本試験では０．５ｋＮ）としていること、挿入するライナーＬはｍｍ単位でしか用意できないこと等に起因するものであり、対角輪重差を零、挿入するライナーＬを正確に一致するよう厳密にした場合は輪重比は理論上零になる。
【００９５】
また、本実施の形態においては高さ調整装置Ａを空気ばねとして説明したが、コイルばね等の他の手段を用いても良く、また高さの制御は圧縮空気により実施したが、油圧アクチュエータ等を用いて油圧等の流体物により制御するなど他の手段を用いても良いことはもちろんである。さらに、本実施の形態においてはボルスタレス台車に適用した場合について説明したが、ボルスタ台車に適用しても良い。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値から、別の対角位置にある輪重の合計値を減じて対角輪重差を算出する。そしてこの対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、各高さ調整装置を制御する。
【００９７】
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合、各高さセンサにより検知される高さ、または計測した高さに基づいて調整量を算出する。このようにして算出した調整量に係る厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入する、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気する、または、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
さらに、空気ばねの内圧を計測する圧力センサ、コイルばねの荷重を計測する荷重センサが不要になり、機器の小型化を図ることが可能となる。
【００９８】
本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。また、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００９９】
各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び各位の輪重も変化するので、逐次変化した対角高さ差と各位の輪重とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した各位の輪重及び対応する対角高さ差を読み出して、各位の輪重及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出し、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができ、この方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【０１００】
本発明においては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値から、別の対角位置にある輪重の合計値を減じて対角輪重差を算出する。さらに、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【０１０１】
ここで、各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び対角輪重差も変化するので、逐次変化した対角高さ差と対角輪重差とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した対角輪重差及び対応する対角高さ差を読み出して、対角輪重差及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線において、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値から調整量を算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の要部を示す説明図である。
【図２】各高さ調整装置の高さを変化させた場合における、輪重の変化を示すグラフである。
【図３】対角高さ差と対角輪重差との関係を示すグラフである。
【図４】本発明にかかる調整量算出方法の基本原理を示す説明図である。
【図５】本発明にかかる調整量算出装置の構造を模式的に示した模式的斜視図である。
【図６】本発明にかかる調整量算出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】ライナーの挿入位置を説明するための模式図である。
【図１０】実施の形態２に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態３に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１３】実施の形態５に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態６に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１５】車体剛体のねじれの概念を示す説明図である。
【図１６】前台車、後台車及び高さ調整装置等の要部を示す模式的斜視図である。
【図１７】従来の調整量算出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 制御部
１２ ＲＡＭ
１５ 記憶部
１０ａ 記録媒体
１０ｂ 記録媒体
１０ｃ 記憶媒体
１Ｗ〜８Ｗ 車輪
Ｂ 車体剛体
Ｄ 調整量算出装置
Ｆ 前台車
Ｒ 後台車
Ｌ ライナー
１Ａ〜４Ａ 高さ調整装置
１Ｅ〜４Ｅ 排気弁
１Ｈ〜４Ｈ 高さセンサ
Ｍ 輪重計測装置
１Ｓ〜４Ｓ 給気弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道車両においてはより安定した走行が可能となるよう開発が進められている。空気ばねまたはコイルばね等の高さ調整装置を有する鉄道車両においては、静止状態における鉄道車両の輪重の不均衡が大きくなるに従い、走行安定性が悪化する。走行安定性に悪影響を与える原因となる輪重の不均衡は図１５に示す車体剛体Ｂのねじれが大きな要因となっている。
【０００３】
図１５は車体剛体Ｂのねじれの概念を示す説明図である。図の点線矢印方向が鉄道車両の進行方向であり、ねじれがない理想車体剛体Ｂの場合は図１５（ａ）に示す如く前台車の１位及び２位並びに後台車の３位及び４位は全て同じ高さとなり、車体剛体Ｂの輪重は１位〜４位において全て均等となる。しかしねじれが生じた場合は、図１５（ｂ）及び（ｃ）に示すように対角の高さ（１位と４位）が同方向に上昇または下降し、これに対して他の対角高さ（２位と３位）も同方向に下降または上昇する。同様に、対角位置にある１位及び４位の輪重が増加または減少し、これに対して他の対角位置にある２位及び３位の輪重が減少または増加する。
【０００４】
車体剛体のねじれを除去するためには、車体剛体のねじれを完全になくすか、または台車と車体剛体との間にライナー（シム）を挿入する、空気ばねへ適量の圧縮空気を給排気する、または、自動高さ調整機構の水平レバー（ＬＶレバー）の長さを調整することにより擬似的にねじれをなくす方法が考えられる。しかし、鉄道車両の様な大型構造物をねじれなしに製作することは困難であることから、ライナーを挿入する手法等が一般的に用いられている。以下に従来実施していた調整量算出方法を説明する。
【０００５】
図１６は前台車１０５Ｆ、後台車１０５Ｒ及び高さ調整装置１０１〜１０４等の要部を示す模式的斜視図である。図において１０５Ｆは鉄道車両の進行方向前側に設けられる前台車であり、空気ばねまたはコイルバネ等の１位高さ調整装置１０１及び２位高さ調整装置１０２を載置している。これと反対側には後台車１０５Ｒが設けられ３位高さ調整装置１０３及び４位高さ調整装置１０４がそれぞれ設けられる。なお以下では高さ調整装置１０１〜１０４を空気ばねとして説明する。
【０００６】
各高さ調整装置１０１〜１０４には自動高さ調整機構１０１Ａ〜１０４Ａ（以下１０１Ａで代表する）が設けられている（１０２Ａ及び１０４Ａは図示せず）。自動高さ調整機構１０１Ａは前台車１０５Ｆ上に立設される垂直レバー１０１ＡＶと、垂直レバー１０１ＡＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１０１ＡＨとにより構成され、高さ調整装置１０１が上昇した場合、すなわち水平レバー１０１ＡＨが垂直レバー１０１ＡＶとの接合部を中心に上昇した場合は、自動高さ調整機構１０１Ａの図示しない排気口から空気を排気して高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、高さ調整装置１０１が下降した場合、すなわち水平レバー１０１ＡＨが垂直レバー１０１ＡＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから高さ調整装置１０１へ空気を給気して高さ調整装置１０１の高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
【０００７】
図１７は従来の調整量算出方法を示すフローチャートである。まず、各位高さ調整装置１０１〜１０４を予め定められた基準高さにまでパンク状態から上昇させる（ステップＳ１００１）。この状態で一の自動高さ調整機構１０１Ａの垂直レバー１０１ＡＶを取り外し、水平レバー１０１ＡＨが動作しないよう固定する（ステップＳ１００２）。そして一の高さ調整装置１０１と他の高さ調整装置１０２とを連通する（ステップＳ１００３）。連通するとは例えば、高さ調整装置１０１及び１０２の図示しない排気弁をホース等により連結し自由に圧縮空気が移動し得るような状態におくことをいう。
【０００８】
そして、この状態で一の自動高さ調整機構１０１Ａを除く、他の自動高さ調整機構１０２Ａ〜１０４Ａを作動させ、各高さ調整装置１０２〜１０４の高さを再度基準高さに調整する（ステップＳ１００４）。そして一の高さ調整装置１０１の高さを求め、この求めた値と基準高さとの差を求めるべき調整量としていた（ステップＳ１００５）。
【０００９】
さらに本願出願人が特願２００１−１６３４８５にて提案しているように、空気ばね等に圧力センサ及び高さセンサをそれぞれ設け、対角位置にある圧力センサの合計値と、他の対角位置にある圧力センサの合計値との差が略零となるよう制御し、略零となった時点の高さセンサからの出力により調整量を算出する調整量算出装置も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法により算出した調整量に対応する厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入した場合等でも輪重の不均衡が依然として大きく生じており、特に車体剛体に左右方向の偏心が存在する場合はその誤差が顕著であることが確認された。これは、連通した各高さ調整装置の圧力が等しい値に収束することに起因するものと推察される。また、従来の方法は自動高さ調整機構を用いているが、この自動高さ調整機構は製品によってそれぞれ異なる不感帯幅を有しており、正確な調整量を算出することが困難であった。従って、現在ではこの方法により大まかな調整量を算出しておきその後に、作業者が任意の厚さのライナーを挿入または取り出すことにより、または、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気することにより、あるいは、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより、輪重の不均衡を低減することとしているが、作業者の勘に基づいて４つの部位をそれぞれ調整することは、極めて困難であり結果として輪重の不均衡を改善して走行安定性を向上させるという目的を達成することができないという問題を残していた。
【００１１】
また、特願２００１−１６３４８５にて提案した調整量算出装置は、各空気ばね等の高さ調整装置に圧力センサまたは荷重センサを設ける必要があり、その構成が複雑となっていた。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体剛体を高さ調整装置により強制的にねじり、対角輪重差が予め定められた閾値以下の状態での各位の高さを測定することにより、最適な調整量を算出し、この算出値に基づくライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により、輪重の不均衡をなくし、走行安定性を向上させることが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、空気ばねに設けられる圧力センサから出力される圧力を計測することに代えて輪重を計測することにより、機器の小型化、低コスト化を達成することが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１４】
さらに、本願出願人は研究を進めた結果、以下の事項を知見した。図１は鉄道車両の要部を示す説明図である。図に示すように空気ばね、コイルバネ等の１位から４位の高さ調整装置１Ａ〜４Ａ(以下、場合によりＡで代表する）が、前台車Ｆ及び後台車Ｒ（台車ＦＲ）上の左右それぞれに設けられている。高さ調整装置１Ａ〜４Ａは車体剛体Ｂと台車ＦＲとの間に介在させて配置されている。また、高さ調整装置Ａの高さ（または、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さ）を計測する高さセンサ１Ｈ〜４Ｈにそれぞれ配置されている。
【００１５】
前台車Ｆには車輪１Ｗ〜４Ｗ（以下、場合によりＷで代表する）が設けられており、一方の後台車Ｒには車輪５Ｗ〜８Ｗが設けられている。ここで、鉄道車両の輪重計測装置（図示せず）により計測される輪重は車輪１Ｗ下がＷ１，車輪２Ｗ下がＷ２…となる。また１位の輪重はＷ１にＷ３を加算してＷ１Ａとなる。なお、１位とは高さ調整装置１Ａが設けられる位置をいい、同様に２位とは高さ調整装置２Ａが、３位とは高さ調整装置３Ａが、４位とは高さ調整装置４Ａがそれぞれ設けられている位置をいう。このような構成において高さ調整装置Ａを制御し、輪重Ｗ１〜Ｗ８、及び高さセンサから出力させる各位の高さをそれぞれ計測した。
【００１６】
図２は各高さ調整装置の高さを変化させた場合における、輪重の変化を示すグラフである。横軸は、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサ（例えば１位と４位のセンサ）により検出される第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサ（例えば２位と３位のセンサ）により検出される第２合計高さとの差である対角高さ差である。一方、縦軸は輪重Ｗ１〜Ｗ８である。ここで、各高さ調整装置を給気制御または排気制御を実施することにより高さを変化させた場合、ねじれが無くまた偏心もない理想車体剛体である場合は、図２（ａ）に示す如く、各位の高さ調整装置が基準である対角高さ差０ｍｍ、３２．５ｋＮで釣り合うことになる。
【００１７】
一方、車体剛体がねじれを有し、車両剛体が左右前後に偏心している場合、図２（ｂ）に示すグラフを得ることができる。ここで各直線によって囲まれる図形（斜線部分）の図心の座標値（−１．７ｍｍ、３３．５ｋＮ）を求める。そうすると、この座標値の対角高さ差（−１．７ｍｍ）と対角高さ差０ｍｍとの差が求めるべき調整量（−１．７ｍｍ）であることを知見した。
【００１８】
また、図３は対角高さ差と対角輪重差との関係を示すグラフである。横軸は、対角高さ差であり、縦軸は対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１ＡとＷ４Ａとの合計値）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２ＡとＷ３Ａとの合計値）を減じた、対角輪重差である。高さ調整装置を制御して対角高さ差を変化させ、そのときの対角輪重差を複数点プロットして近似直線を生成したものである。
【００１９】
この場合、図３のグラフは図２（ｂ）と等価なものであることから、本願出願人は図２の場合と同じく、対角輪重差が略零のときの対角高さ差（図では−１．７ｍｍ）が、求めるべき調整量であることを知見した。
【００２０】
さらに、本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その目的は、高さ調整装置に対して高さ制御を行い、高さを逐次変化させて輪重を逐次計測し、また高さセンサから検出される対角高さ差を逐次算出し、これらから得られるグラフに基づいて調整量を算出することにより、より簡易な方法で輪重の不均衡をなくし、走行安定性を向上させることが可能な調整量算出方法、調整量算出装置、及びコンピュータを調整量算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御するステップと、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出ステップとを備え、前記調整量算出ステップは、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御する手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合に、前記高さセンサから出力される高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出手段とを備え、前記調整量算出手段は、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差を調整量として算出するよう構成してあることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせるステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、コンピュータに、算出させた対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御させるステップと、コンピュータに、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出させる調整量算出ステップとを実行させ、前記調整量算出ステップは、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップとを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と輪重受付ステップにより受け付けられる輪重とを対応づけて記憶するステップと、記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開するステップと、該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出するステップと、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と前記加算手段により加算された輪重とを対応づけて記憶する手段と、記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開する手段と、該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出する手段と、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と前記加算ステップにより加算された輪重とを対応づけて記憶させるステップと、コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と輪重とを読み出させて２次元座標上に展開させるステップと、コンピュータに、該２次元座標上に展開させた近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出させるステップと、コンピュータに、算出させた図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る調整量算出方法は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶するステップと、記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成するステップと、生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る調整量算出装置は、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と対角輪重差算出手段により算出された対角輪重差とを対応づけて記憶する手段と、記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成する手段と、生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶させるステップと、コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出させて２次元座標上に近似直線を生成させるステップと、コンピュータに、生成させた近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００３２】
本発明の基本原理について以下に説明する。図４は本発明にかかる調整量算出方法の基本原理を示す説明図である。図４において１位〜４位の各位置に高さ調整装置１Ａ〜４Ａが設けられ、その上に車体剛体Ｂが載置されている。車体剛体Ｂは１位及び４位において下方向のねじれ、２位及び３位において上方向のねじれがそれぞれ生じていると想定する。このような場合に、車体剛体Ｂのねじれ成分をΔＷｎとした場合、各高さ調整装置１Ａ〜４Ａの輪重Ｗ１Ａ〜Ｗ４Ａは以下の式１で表すことができる。
【００３３】
Ｗ１Ａ＝Ｗ０＋ΔＷｎ
Ｗ２Ａ＝Ｗ０−ΔＷｎ
Ｗ３Ａ＝Ｗ０−ΔＷｎ
Ｗ４Ａ＝Ｗ０＋ΔＷｎ
ただし、Ｗ０＝（Ｗ１Ａ＋Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ＋Ｗ４Ａ）÷４ 式１
【００３４】
従って、式１から以下の式２を導くことができる。
【００３５】
（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）−（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）＝４ΔＷｎ 式２
【００３６】
ここで、ねじれがない理想車体剛体の場合はねじれ成分ΔＷｎ（右辺）が零である。したがって、式２に示す対角位置の合計値の差である対角輪重差（左辺）が零となるよう、各高さ調整装置を制御して車体剛体をねじれば良いことが理解できる。
【００３７】
これらの事項から本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）を減じて対角輪重差を算出する。そしてこの対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、各高さ調整装置を制御する。
【００３８】
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合、各高さセンサにより検知される高さ、または計測した高さに基づいて調整量を算出する。調整量の算出は、例えば、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差を算出し、この値を調整量とすればよい。このようにして算出した調整量に係る厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入する、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気する、または、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
さらに、空気ばねの内圧を計測する圧力センサ、コイルばねの荷重を計測する荷重センサが不要になり、機器の小型化を図ることが可能となる。
【００３９】
本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。また、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００４０】
各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び各位の輪重も変化するので、逐次変化した対角高さ差と各位の輪重とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した各位の輪重及び対応する対角高さ差を読み出して、各位の輪重及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線（図２（ｂ）参照）により囲まれる図形の図心の座標を算出し、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【００４１】
本発明においては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値（Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）から、別の対角位置にある輪重の合計値（Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）を減じて対角輪重差を算出する。さらに、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００４２】
ここで、各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び対角輪重差も変化するので、逐次変化した対角高さ差と対角輪重差とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した対角輪重差及び対応する対角高さ差を読み出して、対角輪重差及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線（図３参照）において、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値から調整量を算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図５は本発明にかかる調整量算出装置Ｄの構造を模式的に示した模式的斜視図である。また図６は本発明にかかる調整量算出装置Ｄの構成を示すブロック図である。なお、以下では高さ調整装置１Ａ〜４Ａ（以下、場合によりＡで代表する）を空気ばねとして説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく油圧アクチュエータにより制御されるコイルばね等であっても良いことはもちろんである。
【００４４】
図５に示すように、車両の進行方向前側に前台車Ｆ、進行方向後側に後台車Ｒがそれぞれ設けられ、前台車Ｆの左右それぞれに１位高さ調整装置１Ａ及び２位高さ調整装置２Ａ、並びに後台車Ｒの左右それぞれに３位高さ調整装置３Ａ及び４位高さ調整装置４Ａが設けられている。そして各高さ調整装置Ａの支持により車体剛体Ｂがその上に載置される。
なお、本実施の形態においては、ボルスタレス台車に適用した場合について説明しているが、ボルスタ台車に適用する場合は、（ｉ）前台車Ｆ及び後台車Ｒ上にボルスタ（図示せず）が載置され、該ボルスタ上に高さ調整装置Ａ及び車体剛体Ｂがさらに載置され、または（ｉｉ）前台車Ｆ及び後台車Ｒ上に、高さ調整装置Ａが載置され、該高さ調整装置Ａ上にボルスタ及び車体剛体Ｂがさらに載置されることになる。
また、高さ調整装置Ａの高さを制御する場合は、制御部１０のＭＰＵ１１の指示により、給気弁１Ｓ〜４Ｓ（以下、場合によりＳで代表する）及び排気弁１Ｅ〜４Ｅ（以下、場合によりＥで代表する）を開閉制御することにより高さを変動させる。
【００４５】
高さを上昇させる場合は、給気弁Ｓを開制御し排気弁Ｅを閉制御することにより空気だめＲ２から配管Ｔを通じて圧縮空気を高さ調整装置Ａへ送り込む。一方、高さを低下させる場合は、給気弁Ｓを閉制御し、排気弁Ｅを開制御して高さ調整装置Ａ内の圧縮空気を大気へ放出する。また各高さ調整装置Ａには、高さ調整装置Ａの高さを検出する高さセンサ１Ｈ〜４Ｈ（以下、場合によりＨで代表する）が設けられており、高さに対応する信号を制御部１０へ出力する。なお、高さ調整装置Ａがコイルばねである場合には、高さ調整装置Ａに隣接して設けられる図示しない油圧アクチュエータを用いて、油圧制御することにより、間接的にコイルばねである高さ調整装置Ａの高さを制御する。また高さセンサＨは、上述のように高さ調整装置Ａの高さを測ることの他、実質的にこれと等価な高さである台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さを測定するものであっても良い。
さらに、本実施の形態においては高さセンサＨを用いて説明するが、必ずしも高さセンサＨは必要なく、メジャー等を用いて高さ調整装置Ａの高さ、または台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さを計測し、計測した高さをキーボード等の入力部１４から入力するようにしても良い。
【００４６】
続いて図６に基づいて制御部１０の詳細について説明する。制御部１０内のＭＰＵ１１にはバス１７を介してＲＡＭ１２、ハードディスク等の記憶部１５、各高さ調整装置Ａ等と情報を送受信するための通信ポート１６、ディスプレィ等の表示部１３、及びキーボード、マウス、または操作パネル等の入力部１４が接続される。ＲＡＭ１２には記憶部１５、表示部１３，及び入力部１４、各高さ調整装置Ａの排気弁Ｅまたは給気弁Ｓ等を制御するための制御プログラム１２ａが記憶されている。
【００４７】
また、通信ポート１６には輪重を計測する輪重計測装置Ｍが接続されている。輪重計測装置Ｍは各車輪１Ｗ〜８Ｗ下（図１参照）の輪重Ｗ１〜Ｗ８を計測して制御部１０へ出力する。出力された輪重Ｗ１〜Ｗ８はＲＡＭ１２に格納され、またＭＰＵ１１によって、輪重Ｗ１とＷ３とが加算され、１位の輪重Ｗ１Ａが算出される。同様にして算出された各位の輪重Ｗ１Ａ、Ｗ２Ａ、Ｗ３Ａ，Ｗ４ＡもＲＡＭ１２に格納される。なお、本実施の形態においては輪重計測装置Ｍから出力される輪重を通信ポート１６から、その入力を受け付けることとしたが、キーボード等の入力部１４から入力を受け付けても良い。
【００４８】
以下に本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を、フローチャートを用いて説明する。図７及び図８は本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。まず、各高さ調整装置Ａに給気を行いパンク状態から基準高さ（各台車によって異なるが約３０ｍｍ程度）まで上昇させる（ステップＳ５１）。この状態において輪重計測装置Ｍから出力される輪重Ｗ１〜Ｗ８を受け付ける（ステップＳ５２）。そして、下記の式３に基づいて対角輪重差を算出する（ステップＳ５３）。
【００４９】
対角輪重差＝（Ｗ１＋Ｗ３）＋（Ｗ６＋Ｗ８）−（Ｗ２＋Ｗ４）−（Ｗ７＋Ｗ５）＝Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ−Ｗ２Ａ−Ｗ３Ａ 式３
【００５０】
すなわち対角輪重差は、対角位置（１位、４位）にある輪重の合計値Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａから、別の対角位置（２位、３位）にある輪重の合計値Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａを減じて、対角輪重差を算出する。なお、対角輪重差は１位の輪重及び２位の輪重の差と３位の輪重及び４位の輪重の差とを合計することにより求めても良いことはいうまでもない。
【００５１】
続いて、算出した対角輪重差の絶対値が記憶部１５に予め記憶された閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５４）。なお、閾値は入力部１４から適宜の値を入力することができる。ここで、閾値以下でない場合は（ステップＳ５４でＮＯ）、以下の制御を行う。
【００５２】
まず、１位の輪重と４位の輪重との合計値（第１合計値Ｗ１Ａ＋Ｗ４Ａ）が２位の輪重と３位の輪重との合計値（第２合計値Ｗ２Ａ＋Ｗ３Ａ）より小さいか否かを判断する（ステップＳ５５）。第１合計値が第２合計値よりも小さい場合は（ステップＳ５５でＹＥＳ）、１位及び４位の高さ調整装置Ａについて給気制御を行い、２位及び３位高さ調整装置Ａについて排気制御を行う（ステップＳ６１）。制御量は例えば、対角輪重差の絶対値から閾値を減じた値に予め定められたゲインＧを乗じた値を制御量とし、高さセンサＨからの出力を参照しながら、制御量に応じた給気または排気制御を実行する。
【００５３】
一方、第１合計値が第２合計値よりも大きい場合は（ステップＳ５５でＮＯ）、１位及び４位の高さ調整装置Ａについて排気制御を行い、２位及び３位高さ調整装置Ａについて給気制御を行う（ステップＳ６２）。ステップＳ６１またはステップＳ６２による給気または排気制御後は、再度ステップＳ５２に戻ってこの処理を繰り返す。以上の制御を繰り返し行うことにより、ステップＳ５４において、対角輪重差の絶対値が閾値以下となった場合は（ステップＳ５４でＹＥＳ）、その時点における各高さセンサＨから出力される高さを記憶部１５に記憶する。
【００５４】
ＭＰＵ１１は記憶した各高さセンサＨの高さを読み出し、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨ（例えば１位と４位）により検出される高さの第１合計高さを算出する（ステップＳ５６）。さらに、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨ（例えば２位と３位）により検出される高さの第２合計高さを算出する（ステップＳ５７）。そして、算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を算出し、この算出した値を調整量とする（ステップＳ５８）。
調整量が求まった場合、車体剛体Ｂと前台車Ｆ（後台車Ｒ）との間の高さの調整は以下の３とおりの方法がある。
【００５５】
図９はライナーＬの挿入位置を説明するための模式図である。第１の方法として、求めた調整量に応じたライナーＬを、車輪Ｗを有する前台車Ｆ（または後台車Ｒ）と空気ばねである高さ調整装置Ａとの間、または空気ばねＡと車体剛体Ｂとの間に挿入または除去することにより行う。すなわち前台車Ｆと空気ばねＡとの間等に、ライナー（シム）を介在させることにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
第２の方法として、求めた調整量に応じた、圧縮空気を空気ばねである高さ調整装置Ａに対して給排気することにより行う。すなわち適宜の量の圧縮空気を給排気して擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。または、高さ調整装置Ａがコイルばねである場合は、求めた調整量に応じた油圧を加圧又は減圧することにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
第３の方法として、求めた調整量に応じて図示しない自動高さ調整機構を構成する垂直レバーの長さを調整することにより行う。すなわち、垂直レバーの長さを適宜変更することで、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
なお、以下では第１の方法であるライナーＬを挿入する手法を用いて説明する。
【００５６】
ここで、図５に示す１位の高さセンサ１Ｈにより検出される高さと対角の４位の高さセンサ４Ｈにより検出される高さとの和を第１合計高さとし、２位の高さセンサ２Ｈにより検出される高さと対角の３位の高さセンサ３Ｈにより検出される高さとの和を第２合計高さとする。そして、第１合計高さから第２合計高さを減じた値を調整量とするよう式４の如く定義する。
調整量＝（１位高さ＋４位高さ）−（２位高さ＋３位高さ）
＝第１合計高さ−第２合計高さ 式４
ここで、算出した調整量をＸとした場合、各部位へ挿入すべきライナーＬの厚みは、以下の表１に従って決定する。
【００５７】
【表１】
表１の内容は、ライナーＬを挿入する箇所によって場合分けして記憶部１５に記憶している。例えば、全部位にライナーＬを挿入する場合（表１（ａ））は、Ｘが正の場合、１位及び４位にはＸを４で除した厚みのライナーＬを挿入し、２位及び３位にはＸを４で除した厚みのライナーＬを引き抜く。一方、Ｘが負の場合、逆に表１に示すように１位及び４位のライナーＬを引き抜き、２位及び３位はライナーＬを挿入する。
【００５９】
また、対角部位のみ、つまり２部位のみ挿入する場合（表１（ｂ））は、Ｘが正の場合、１位及び４位にＸを２で除した値の厚みを有するライナーＬを挿入する。または、２位及び３位にＸを２で除した厚みのライナーＬを除去する。なお、Ｘが負の場合は挿入と除去とが反対となる。
【００６０】
また、一部位のみにライナーＬを挿入または除去する場合（表１（ｃ））は、Ｘが正の場合、１位のみに厚みＸのライナーＬを挿入する。２位のみ厚みＸのライナーＬを除去する。３位のみ厚みＸのライナーＬを除去する。または４位のみに厚みＸのライナーＬを挿入、の４とおりが考えられる。なお、Ｘが負の場合は挿入と除去とが反対となる。
なお、上述の第２の方法による場合は、各高さセンサ１Ｈ〜４Ｈから出力される高さが、所定の高さになるよう表１に基づいて高さ調整装置１Ａ〜４Ａを制御する。例えば、全部位を調整する場合、場合（表１（ａ））は、調整量Ｘが正の場合、１位及び４位の高さがＸ／４上昇するまで高さ調整装置１Ａ・４Ａを上昇制御し、２位及び３位の高さがＸ／４で下降するまで高さ調整装置２Ａ・３Ａを下降制御すれば良い。
第３の方法による場合は、自動高さ調整機構の垂直レバー（図１６における１０１ＡＶ）の長さを表１に基づいて調整する。例えば、全部位を調整する場合、場合（表１（ａ））は、調整量Ｘが正の場合、１位及び４位の垂直レバーについては長さをＸ／４長くし、２位及び３位の垂直レバーについては長さをＸ／４短くすれば良い。
【００６１】
実施の形態２
図１０は実施の形態２に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態２に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態２のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００６２】
図１０に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角輪重差を算出させ、高さ調整装置を制御させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００６３】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
実施の形態３
実施の形態３は対角高さ差及び各位の輪重を２次元座標上に展開し、簡易に調整量を算出する方法に関する。
【００６５】
図１１は実施の形態３に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。図１１及び図２を用いて処理手順を以下に説明する。なお、本実施の形態においては、基準高さは３０ｍｍとし、ねじれ及び偏心のない理想車体剛体Ｂの基準高さ３０ｍｍ時点における各位の輪重を３２．５ｋＮであるとして説明する。
【００６６】
まず、各高さ調整装置Ａの高さをパンク状態から基準高さ３０ｍｍまで制御する（ステップＳ１０１）。そして、各位の高さ調整装置Ａを給気または排気制御することにより（ステップＳ１０２）、高さを変化させる。そして、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する（ステップＳ１０３）。同時に輪重計測装置Ｍから出力される各位の輪重を受け付ける（ステップＳ１０４）。そしてこの算出した対角高さ差とその時点における各位の輪重とを対応づけて記憶部１５に記憶する（ステップＳ１０５）。以上の処理を各高さ調整装置Ａの高さを逐次変化させて、データを逐次記憶する。
【００６７】
そして、記憶した複数のデータを読み出して、図２に示すように各位の輪重（ｋＮ）を縦軸に、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とする２次元座標上にデータを展開する（ステップＳ１０６）。そしてこの各位のプロット点に基づいて近似直線（Ｗ１〜Ｗ８）を算出し図２（ｂ）に示すグラフを得る（ステップＳ１０７）。
なお、プロット点は少なくとも２点以上有ればよいが（すなわち、条件を変えて２度、対角高さ差と各位の輪重とを求めるだけでも良い）、精度良く調整量を算出するためにはより多く計測を行って多くのプロット点から調整量を求めることが好ましい。なお、プロット点が２点の場合は近似直線ではなく２点の座標値から決定される一次直線を生成する。
そして、この８本の近似直線で囲まれた図形（図２の斜線部分）の、図心の座標を算出する（ステップＳ１０８）。そして図心の座標の横軸値（図では−１．７ｍｍ）、つまり対角高さ差の値を求めるべき調整量とする（ステップＳ１０９）。なお、実際に挿入すべきライナーＬの厚みは実施の形態１の表１と同様であるので省略する。ステップＳ１０２においては、各高さ調整装置Ａに対し、任意に給気、または排気制御を行ったが、以下のようにしてデータを採取するのが容易である。その一例を以下に示す。
【００６８】
まず、１位〜４位の高さ調整装置Ａの高さを基準高さ３０ｍｍまで制御する。ついで、１位の高さ調整装置１Ａのみ給気制御により変化させる。この場合、２位から４位の高さ調整装置Ａの高さは基準高さ３０ｍｍのままである（もちろん自由に制御してデータを採取しても良い）。そして１位高さを変化させている場合に、対角高さ差に対応させて各位の輪重値を記憶部１５に逐次記憶する。
【００６９】
そして、図２に示す如く、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とし、各位の輪重（ｋＮ）を縦軸として、この２次元座標上に、記憶部１５から読み出した対角高さ差に対応する各位の輪重値を展開する。そして、各位のプロット点に基づいて近似直線を算出する。ここで、８本の近似直線によって囲まれる図形の図心を算出する。そして、算出した図心の対角高さ差の座標値を求めるべき調整量とする。
【００７０】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７１】
実施の形態４
図１２は実施の形態４に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態４に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態４のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００７２】
図１２に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角高さ差を算出させ、対角高さ差及び各位の輪重を記憶させ、２次元座標上に展開させ、図心座標を算出させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ｂ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００７３】
本実施の形態４は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至３と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７４】
実施の形態５
実施の形態５は対角高さ差及び対角輪重差を２次元座標上に展開し、簡易に調整量を算出する方法に関する。
【００７５】
図１３は実施の形態５に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。図１３及び図３を用いて処理手順を以下に説明する。
【００７６】
まず、各高さ調整装置Ａの高さをパンク状態から基準高さ３０ｍｍまで制御する（ステップＳ１３１）。そして、各位の高さ調整装置Ａを給気または排気制御することにより（ステップＳ１３２）、高さを変化させる。そして、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサＨにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する（ステップＳ１３３）。同時に輪重計測装置Ｍから出力される各位の輪重を受け付ける（ステップＳ１３４）。
【００７７】
制御部１０は、受け付けた各位の輪重を式３に代入して対角輪重差を算出する（ステップＳ１３５）。そしてこの算出した対角高さ差とその時点における対角差とを対応づけて記憶部１５に記憶する（ステップＳ１３６）。以上の処理を各高さ調整装置Ａの高さを逐次変化させて、データを逐次記憶する。
【００７８】
そして、記憶したデータを読み出して、図３に示すように対角輪重差（ｋＮ）を縦軸に、対角高さ差（ｍｍ）を横軸とする２次元座標上にデータを展開する（ステップＳ１３７）。そしてこの各位のプロット点に基づいて近似直線を生成し図３に示すグラフを得る（ステップＳ１３８）。なお、プロット点は少なくとも２点以上有ればよいが（すなわち、条件を変えて２度、対角高さ差と対角輪重差とを求めるだけでも良い）、精度良く調整量を算出するためにはより多く計測を行って多くのプロット点から調整量を求めることが好ましい。なお、プロット点が２点の場合は近似直線ではなく２点の座標値から決定される一次直線を生成する。
【００７９】
そして、この近似直線の対角輪重差が略零のときの、対角高さ差の座標値（図では−１．７ｍｍ）を抽出する（ステップＳ１３９）。最後に図心の座標の横軸値、つまり対角高さ差の値を求めるべき調整量とする（ステップＳ１３１０）。なお、実際に挿入すべきライナーＬの厚みは実施の形態１の表１と同様であるので省略する。
【００８０】
本実施の形態５は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至４と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８１】
実施の形態６
図１４は実施の形態６に係る調整量算出装置Ｄを実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。実施の形態６に係る調整量算出装置Ｄを実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態６のように調整量算出装置Ｄにプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００８２】
図１４に示す調整量算出装置Ｄに、輪重を受け付けさせ、対角輪重差を算出させ、対角高さ差を算出させ、対角高さ差及び対角輪重差を記憶させ、近似直線を生成させ、調整量を算出させるプログラムが記憶された記録媒体１０ｃ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）が調整量算出装置Ｄの記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムは調整量算出装置ＤのＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明の調整量算出装置Ｄとして機能する。
【００８３】
本実施の形態６は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１乃至５と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８４】
以下に、本発明に係る調整量算出方法により算出した調整量に対応するライナーＬを実際に挿入して本発明による効果の有無を検討する。
【００８５】
走行安定性の是非は下記の式５により求められる輪重比によって評価され、輪重比が低い方が、アンバランスが無く走行安定性が高いことになる。
【００８６】
車輪１Ｗ、２Ｗの輪重比（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）÷（Ｗ１＋Ｗ２）×１００
式５
【００８７】
本発明の効果を従来技術と比較するため、以下の４通りについて実験を行った。（１）全く調整を行わない場合。（２）従来の方法（連通法）によって求めた調整量（−４．９５ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。（３）特願２００１−１６３４８５で提案した方法によって求めた調整量（−１．１ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。（４）本発明の方法によって求めた調整量（−１．７ｍｍ）に基づいてライナーＬを挿入した場合。
なお、ライナー量の算出は表１に基づいて行った。結果は表２乃至表５に示すとおりである。
【００８８】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
まず、鉄道車輌を輪重計測装置Ｍ上に載置し、各車輪Ｗ下の輪重を計測した。表２には各車輪Ｗ下の輪重が表示されている。かかる各車輪Ｗ下の輪重を式５へ代入して輪重比を算出した。全く調整を行わない場合（１）は表２に示す如く輪重比にばらつきが生じており、走行安定性が十分ではないという結果となった。
【００９３】
従来の方法（２）においては表３に示すように若干輪重比のアンバランスが低減されているが、依然として走行安定性は十分ではない。これに対し表５に示すように本発明の方法（４）によって算出した調整量を用いて調整した場合は、輪重比がいずれも５．０％以下に抑えられており、走行安定性は極めて高いといえる。しかも表４に示すように特願２００１−１６３４８５で提案した方法（３）と遜色ない結果がでており、本発明が圧力センサ、荷重センサを必要としないことを考慮すれば、極めて容易にかつ低コストで同様の効果を期待することが理解できた。
【００９４】
なお、輪重比が完全に零となっていないのは、対角輪重差を所定の閾値以下（本試験では０．５ｋＮ）としていること、挿入するライナーＬはｍｍ単位でしか用意できないこと等に起因するものであり、対角輪重差を零、挿入するライナーＬを正確に一致するよう厳密にした場合は輪重比は理論上零になる。
【００９５】
また、本実施の形態においては高さ調整装置Ａを空気ばねとして説明したが、コイルばね等の他の手段を用いても良く、また高さの制御は圧縮空気により実施したが、油圧アクチュエータ等を用いて油圧等の流体物により制御するなど他の手段を用いても良いことはもちろんである。さらに、本実施の形態においてはボルスタレス台車に適用した場合について説明したが、ボルスタ台車に適用しても良い。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値から、別の対角位置にある輪重の合計値を減じて対角輪重差を算出する。そしてこの対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、各高さ調整装置を制御する。
【００９７】
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合、各高さセンサにより検知される高さ、または計測した高さに基づいて調整量を算出する。このようにして算出した調整量に係る厚さのライナーを台車と車体剛体との間に挿入する、空気ばね等の高さ調整装置に圧縮空気を適宜給排気する、または、自動高さ調整機構の垂直レバーの長さを適宜変更することにより輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
さらに、空気ばねの内圧を計測する圧力センサ、コイルばねの荷重を計測する荷重センサが不要になり、機器の小型化を図ることが可能となる。
【００９８】
本発明にあっては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。また、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【００９９】
各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び各位の輪重も変化するので、逐次変化した対角高さ差と各位の輪重とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した各位の輪重及び対応する対角高さ差を読み出して、各位の輪重及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出し、算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができ、この方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる。
【０１００】
本発明においては、まず輪重計測装置等により前台車及び後台車の左右それぞれの輪重を計測し、計測した輪重を受け付ける。そして、対角位置にある輪重の合計値から、別の対角位置にある輪重の合計値を減じて対角輪重差を算出する。さらに、対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられる高さセンサにより検出される高さの第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する。
【０１０１】
ここで、各高さ調整装置の高さを逐次変化させた場合、対角高さ差及び対角輪重差も変化するので、逐次変化した対角高さ差と対角輪重差とを対応させて記憶する。そして、高さを逐次変化させて記憶した対角輪重差及び対応する対角高さ差を読み出して、対角輪重差及び対角高さ差を各軸とする２次元座標上に展開する。そして、２次元座標上に展開した近似直線において、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値から調整量を算出するようにしたので、極めて簡単な方法により調整量を算出することができこの方法により算出した量のライナーを台車と車体剛体との間に挿入する等により輪重の不均衡が低減され、その結果走行安定性を向上させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の要部を示す説明図である。
【図２】各高さ調整装置の高さを変化させた場合における、輪重の変化を示すグラフである。
【図３】対角高さ差と対角輪重差との関係を示すグラフである。
【図４】本発明にかかる調整量算出方法の基本原理を示す説明図である。
【図５】本発明にかかる調整量算出装置の構造を模式的に示した模式的斜視図である。
【図６】本発明にかかる調整量算出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】ライナーの挿入位置を説明するための模式図である。
【図１０】実施の形態２に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態３に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１３】実施の形態５に係る調整量算出方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態６に係る調整量算出装置を実施するためのハードウェア構成を示す模式図である。
【図１５】車体剛体のねじれの概念を示す説明図である。
【図１６】前台車、後台車及び高さ調整装置等の要部を示す模式的斜視図である。
【図１７】従来の調整量算出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 制御部
１２ ＲＡＭ
１５ 記憶部
１０ａ 記録媒体
１０ｂ 記録媒体
１０ｃ 記憶媒体
１Ｗ〜８Ｗ 車輪
Ｂ 車体剛体
Ｄ 調整量算出装置
Ｆ 前台車
Ｒ 後台車
Ｌ ライナー
１Ａ〜４Ａ 高さ調整装置
１Ｅ〜４Ｅ 排気弁
１Ｈ〜４Ｈ 高さセンサ
Ｍ 輪重計測装置
１Ｓ〜４Ｓ 給気弁
Claims (9)
- 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、
該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、
該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、
算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御するステップと、
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出ステップと
を備え、
前記調整量算出ステップは、
対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、
別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、
前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップと
を含むことを特徴とする調整量算出方法。 - 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、
該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、
該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、
算出した対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御する手段と、
各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、
対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合に、前記高さセンサから出力される高さに基づいて、調整量を算出する調整量算出手段と
を備え、
前記調整量算出手段は、対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差を調整量として算出するよう構成してある
ことを特徴とする調整量算出装置。 - コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせるステップと、
コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、
コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、
前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、
コンピュータに、算出させた対角輪重差が予め定められた閾値以下となるまで、前記高さ調整装置を制御させるステップと、
コンピュータに、対角輪重差が予め定められた閾値以下となった場合における高さ調整装置の高さに基づいて、調整量を算出させる調整量算出ステップと
を実行させ、
前記調整量算出ステップは、
対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出するステップと、
別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出するステップと、
前記算出した第１合計高さと第２合計高さとの差を調整量として算出するステップと
を含む
ことを特徴とするコンピュータプログラム。 - 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、
該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、
該加算ステップにより加算された対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、
前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と輪重受付ステップにより受け付けられる輪重とを対応づけて記憶するステップと、
記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開するステップと、
該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出するステップと、
算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップと
を備えることを特徴とする調整量算出方法。 - 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、
該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、
各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、
対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、
前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と前記加算手段により加算された輪重とを対応づけて記憶する手段と、
記憶した複数の対角高さ差と輪重とを読み出して２次元座標上に展開する手段と、
該２次元座標上に展開した近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出する手段と、
算出した図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段と
を備えることを特徴とする調整量算出装置。 - コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、
コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、
コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、
コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と前記加算ステップにより加算された輪重とを対応づけて記憶させるステップと、
コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と輪重とを読み出させて２次元座標上に展開させるステップと、
コンピュータに、該２次元座標上に展開させた近似直線により囲まれる図形の図心の座標を算出させるステップと、
コンピュータに、算出させた図心の対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する方法であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付ステップと、
該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算ステップと、
該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出ステップと、
対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第１合計高さを算出し、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算して第２合計高さを算出し、前記算出した第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出ステップと、
前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶するステップと、
記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成するステップと、
生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出するステップと
を備えることを特徴とする調整量算出方法。 - 左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出する調整量算出装置であって、
輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付ける輪重受付手段と、
該輪重受付手段により受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とする加算手段と、
該加算手段により加算された対角位置にある輪重の合計値から、前記加算手段により加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出する対角輪重差算出手段と、
各高さ調整装置の高さを検出する高さセンサと、
対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第１合計高さと、別の対角位置にそれぞれ設けられた高さセンサにより検出される高さを加算して算出した第２合計高さとの差である対角高さ差を算出する対角高さ差算出手段と、
前記高さ調整装置を制御して、対角高さ差算出手段により算出される対角高さ差と対角輪重差算出手段により算出された対角輪重差とを対応づけて記憶する手段と、
記憶した複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出して２次元座標上に近似直線を生成する手段と、
生成した近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出する手段と
を備えることを特徴とする調整量算出装置。 - コンピュータに、左右一対の車輪をそれぞれ２つずつ有する前台車及び後台車上の左右それぞれに高さ調整装置を介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の、台車と車体剛体との間の高さの調整量を算出させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、輪重を計測する輪重計測装置により計測された前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重の入力を受け付けさせる輪重受付ステップと、
コンピュータに、該輪重受け付けステップにより受け付けた前記前台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車左側の輪重とし、前記前台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して前台車右側の輪重とし、前記後台車の左側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車左側の輪重とし、及び、前記後台車の右側２つの車輪それぞれの輪重を加算して後台車右側の輪重とさせる加算ステップと、
コンピュータに、該加算ステップにより加算された対角位置にある輪重の合計値から、
前記加算ステップにより加算された別の対角位置にある輪重の合計値を減じて、対角輪重差を算出させる対角輪重差算出ステップと、
コンピュータに、対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第１合計高さを算出させ、別の対角位置にある高さ調整装置の高さを加算させて第２合計高さを算出させ、前記算出させた第１合計値と第２合計値との差である対角高さ差を算出させる対角高さ差算出ステップと、
コンピュータに、前記高さ調整装置を制御させて、対角高さ差算出ステップにより算出される対角高さ差と対角輪重差算出ステップにより算出された対角輪重差とを対応づけて記憶させるステップと、
コンピュータに、記憶させた複数の対角高さ差と対角輪重差とを読み出させて２次元座標上に近似直線を生成させるステップと、
コンピュータに、生成させた近似直線における、対角輪重差が略零の場合の、対角高さ差の座標値を調整量として算出させるステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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