JP4255901B2 - レール試験装置 - Google Patents
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Description
このような試験に用いられる試験装置としては、実物のレールと同一の断面形状を有する試験輪を回転自在に設け、実物の車輪と同一の断面形状を有し、同一の材質から製造された車輪を、試験輪に接触させるように回転自在に支持させたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、一対の軌条輪を設け、これら軌条輪のそれぞれに車両用の車輪を上方から接触させつつ、回転させるように構成したものがある(例えば、特許文献2参照)。試験時には、車輪の車軸を回転させ、挙動を把握する。
この発明は、このような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、車両の車輪・レールに関しての走行試験を行うにあたり、実際の運転により近い環境を再現することである。
このレール試験装置では、車輪を車輪支持部に回転自在に支持させ、実物と同形状のレールをレール保持部に保持させる。この状態で、移動部を稼動させて車輪の外周面にレールを接触させ、さらにレールをその長手方向に往復移動させる。これによって、車両の走行状態が再現される。
このレール試験装置では、ベース部をスライド部に対して所定角度回動させ、その状態を保持したままでレールと車輪とを接触させる。ベースの回動角度に応じた角度差(アタック角)でレール上を車輪が走行するような環境が再現される。
このレール試験装置は、レールを往復移動させる方向と略直交する方向、具体的には、レールが往復移動する方向に対して横方向となる方向と、車輪とレールが接触する方向との少なくとも一方に荷重をかけた状態で試験を行うことができる。
図1にレール試験装置の概略構成を示す。
レール試験装置1は、床面に固定された門型フレーム2を有し、この門型フレーム2にはレール側移動部3が支持されている。レール側移動部3は、門型フレーム2の上部に取り付けられた油圧シリンダ4によって垂直方向(Z方向)に移動自在な昇降フレーム部5と、昇降フレーム部5に対して横方向(Y方向)に移動自在に取り付けられたX方向フレーム部6と、X方向フレーム部6に支持され、レール7を保持するレール保持部8とを有しており、レール保持部8はアタック角が調整可能に構成されている。
さらに、本体部10の側部は、その一部が、下方に延設され、この延設部分10aには、油圧シリンダ13のシリンダボディが固定されている。この油圧シリンダ13は、X方向フレーム部6の駆動手段及び荷重発生部として機能するもので、シリンダボディには、ピストンロッドがY方向に平行に、かつ進退自在に挿入されている。また、延設部分10aには、ピストンロッドの移動量を検出するためのセンサであるY方向変位計15が取り付けられている。また、昇降フレーム部5の下面には、2組のレールガイド16が平行に固定されている。これらレールガイド16には、X方向フレーム部6の上面に取り付けられた2本のガイドレール17が摺動自在に嵌合されている。
さらに、本体部20のX方向に垂直な側面には、油圧シリンダ22が取り付けられている。油圧シリンダ22は、レール保持部8の駆動手段及び荷重発生部として機能するもので、シリンダボディ22aに対して進退自在なピストンロッド22bを有し、このピストンロッド22bは、本体部20の下側で、かつX方向に平行に延設されている。そして、この本体部20の下面には、2本のガイドレール23がX方向に平行に取り付けられている。これらガイドレール23は、レール保持部8の上面に取り付けられたレールガイド24が摺動自在に嵌合されている。そして、油圧シリンダ22とは反対側の端部には、レール保持部8のX方向の移動量を検出するX方向変位計45が取り付けられている。
スライド部25は、上面にレールガイド24が取り付けられ、下面に第二ロードセル26が複数取り付けられている。また、X方向に垂直な側面であって、油圧シリンダ22のピストンロッド22bが当接する面には、第三ロードセル47が取り付けられており、X方向に発生する荷重を検出できるようになっている。
図3及び図4に示すように、ベース部27は、第二ロードセル26側、つまり上側に固定される細長形状のベースプレート28を有し、ベースプレート28の下面には、ピボットプレート29がベースプレート28に対して揺動自在に取り付けられている。ピボットプレート29の下面には、取付プレート30が固定されており、取付プレート30は、絶縁材料から製造されており、カラー31と共にレール7を挟み込むことで、レール保持部8にレール7を、X方向に平行に保持させている。なお、カラー31には、後述する車輪32を挟んで吊り下げるクランプ33が装着できるようになっている。
図6及び図7に示すように、交換用機構部51は、床面に固定されるベースフレーム52を有し、ベースフレーム52の上端には、2本のサイドフレーム53が水平かつ平行に設けられている。各サイドフレーム53の先端は、ベースフレーム52から伸長し、門型フレーム2内に至っている。さらに、交換用機構部51は、これらサイドフレーム53に摺動するように取出部54が設けられている。図7に示すように、取出部54は、引き出し用の取手55が設けられた本体56を有し、本体56の側部には、複数のローラ57が回転自在に支持されている。これらローラ57は、各サイドフレーム53に取り付けられたレールに接触するように配設されている。そして、本体56の先端には、車輪32の車軸の両側を下側から支える受け部58が略V字状に設けられている。
最初に、試験を行うレール7をレール保持部8のピボットプレート29に装着する。この際、図6に示すように、レール側移動部3は上方位置に引き上げておき、アタック角はゼロに設定してあるものとする。
車輪32を装着するときは、図7に示す交換用機構部51の取出部54を引き出し、受け部58で車軸を支持するように車輪32を載せる。その後、取出部54をサイドフレーム53に沿って押して、門型フレーム2内に車輪32を送り込み、レール7の下方に車輪32を配置し、車輪支持部50に車輪32の車軸を回転自在に支持させる。
これにより、レール7は、車輪32に摺接しつつ相対移動し、車輪32はレール7の往復移動に従動して回転し、走行状態が再現される。このとき、レール7が移動する速度は、車両の走行速度に相当し、レール7の往復は、車両の走行距離に相当する。そして、レール7を所定時間または所定の往復数だけ移動させたらレール試験装置1を停止させ、レール7及び車輪32を取り出す。レール7や車輪32は、磨耗量や磨耗箇所、表面形状の評価が行われる。なお、試験中にレール7が車輪32から受ける力でX方向や、Y方向に荷重が発生することがあるが、このような荷重は第一ロードセル21や、第三ロードセル47で検出される。また、荷重の発生に伴ってレール7がY方向に移動した場合には、レール7の変位量がY方向変位計15で測定される。これら値は、レール7や車輪32の評価に用いられる。なお、レール7をY方向に変位させない場合には、不図示のストッパで油圧シリンダ13の動きを止める。
また、レール7を車輪32に対して上方に配置し、レール7を移動させることで位置決めを行うようにしたので、車輪32を移動させる場合に比べて、位置決めのための機構を簡略化することができる。レール7側にアタック角の調整機構を設けたので、回転部分を有する車輪32側にアタック角の調整機構を設ける場合に比べて、アタック角を調整するための機構を簡略化することができる。
さらに、各油圧シリンダ4,13,22を荷重発生部として用い、レール7に与える荷重を制御するようにしたので、種々の走行状態を再現することができ、信頼性の高い試験結果を得ることができる。例えば、高さ方向の荷重を調整すると、車両の自重の大小による磨耗の違いを調べることができる。
例えば、車輪支持部50に、車輪32の車軸に回転駆動力を与えるモータや、回転を抑制するブレーキ装置などを設け、レール7の往復移動と、車輪32の回転とを同時に行わせつつ、試験を行うようにしても良い。また、車輪32のみを回転させて試験を行っても良いし、車輪の回転を止めて、滑走状態の摩擦係数を調べても良い。また、レール7又は車輪支持部50に実走行を模擬した振動発生機構を組み込んでも良い。
さらに、アタック角調整ハンドル40の近傍に、実際のアタック角を表示する表示部を設けても良い。また、アタック角リセットボタンを設け、このボタンが押された場合に、アタック角が強制的にゼロ点に戻すように構成しても良い。
2 門型フレーム(昇降機構)
4 油圧シリンダ(移動部、昇降機構、荷重発生部)
7 レール
8 レール保持部
13,22 油圧シリンダ(駆動手段、荷重発生部)
25 スライド部
27 ベース部
32 車輪
33 クランプ
50 車輪支持部
Claims (3)
- 車輪を回転自在に支持する車輪支持部と、前記車輪に接触させるレールを保持するレール保持部と、前記レール保持部を相対的に前記車輪に向かって移動させる移動部と、前記レール保持部を前記レールの長手方向に往復運動させる駆動手段とを備え、
前記移動部は、前記レールが前記車輪の上側から接触するように、前記レール保持部を昇降させる昇降機構を備えるとともに、
前記レール保持部は前記昇降機構に対して前記レールと平行な平面内で回転可能に支持されたことを特徴とするレール試験装置。 - 前記レール保持部は、前記レールを電気的に絶縁した状態で保持するベース部と、前記ベース部を回動自在に支持するスライド部とを有し、前記スライド部が前記駆動部により往復移動させられるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のレール試験装置。
- 前記レールから前記車輪に作用させる荷重を、前記レールを往復移動させる方向と略直交する方向に発生させる荷重発生部を有することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項に記載のレール試験装置。
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