JP4588194B2

JP4588194B2 - 輪重調整用ライナ適正値演算装置、輪重管理システム及び記録媒体

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Publication number: JP4588194B2
Application number: JP2000334791A
Authority: JP
Inventors: 博彦柿沼; 重光菅原; 俊治玉置; 勝美野田; 祐二中坂; 一宇高橋; 裕輔田中; 増田　　敏幸
Original assignee: Hokkaido Railway Co
Current assignee: Hokkaido Railway Co
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP2002137731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の輪重調整を行うライナの適正値を演算する輪重調整用ライナ適正値演算装置、この装置を取り入れた輪重管理システム、及び輪重調整用のプログラムが記録された記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鉄道車両１００は、例えば、図８、９に示すように、車体１１０と、この車体１１０の前位底部１１０ａ及び後位底部に配置された台車１２０などにより構成され、車体１１０は、空気ばねにより構成される枕ばね（車体支持部材）１３０によって支持されている。
各台車１２０は、平行に配置された２つの側梁を有する台車枠１２１、１２１を備えている。各台車枠１２１の前後には軸ばね（台車枠支持部材）１２２、１２２が取り付けられ、この軸ばね１２２、１２２には軸箱体１２３が懸架されている。この軸箱体１２３は、台車枠１２１と直交する車軸１２４によって支持され、この車軸１２４には、車輪１２５が取り付けられている。このように、鉄道車両１００は、弾性支持構造となっているので、各々の軸ばね１２２にかかる荷重が異なると、車体１１０は傾斜する。
【０００３】
そこで従来は、定期的に静止状態の鉄道車両１００の軸箱体１２３と台車枠１２１の相対距離（Ａ寸法）および車体１１０と台車枠１２１との相対距離（Ｂ寸法）を測定し、それらの値が管理範囲にあるか否かで車体の水平バランスを管理し、管理範囲にない場合には、ライナ１４０、１４１といわれる高さ調整材を枕ばね１３０と台車枠１２１の間或いは軸ばね１２２と軸箱体１２３の間に適宜挿入することにより調整していた。かかるライナ調整は、作業員が経験に基づいて適当と思われる厚さのライナ１４０、１４１を挿入していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、仮に静止状態での鉄道車両が水平状態を保っていたとしても、車体１１０の重心位置、車体１１０或いは台車１２０のねじれの影響によって、輪重差が生じてしまう。
近年、車両の軽量化や曲線通過速度の向上に伴い、前後左右の静止輪重バランスの均等が重要になってきている。それというのも、車両自体に最初から極端な静止輪重差があると曲線走行において脱線係数の悪化を招き、速度向上の妨げとなるためである。これに対して従来の管理方法は、静止状態での鉄道車両の水平バランス調整が主流であったため、上記理由により適切とは言えず、輪重差管理の重要性が高まっている。
ところが、輪重差が生じる要因は多く、よって、従来の作業員の経験に頼る調整方法では限度があり、試行錯誤的に行ったのでは効率的でないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、車両の輪重調整を効率的且つ均質に行うことが出来る輪重調整用ライナ適正値演算装置、輪重管理システムおよびその輪重調整用プログラムが記録された記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、例えば、図１〜図９に記載するように、
請求項１記載の発明は、車体１１０と台車１２０とを備え、前記車体と前記台車との間に、前記車体を弾性支持する車体支持部材（例えば、枕ばね１３０など）が設けられ、前記台車の台車枠１２１と軸箱体１２３との間に、前記台車枠を弾性支持する台車枠支持部材（例えば、軸ばね１２２など）が設けられ、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材の静止状態での設置高さをライナ（例えば、ライナ１４０、１４１など）の厚みによって調整することにより輪重管理を行う車両に適用される輪重調整用ライナ適正値演算装置４であって、
ライナの厚さを含む輪重計算に必要な所定の輪重計算用データを入力する入力手段（例えば、入力部４３）と、
前記車体のねじり剛性と前記台車枠のねじり剛性とを考慮した項を含む所定の輪重計算式に、前記輪重計算用データを入力し、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるようなライナ量を計算する適正ライナ量計算手段（例えば、ＣＰＵ４２など）と、
前記適正ライナ量計算手段によって計算された適正ライナ量を所定の形式で出力する出力手段（例えば、表示部４６など）と、
を備えていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、適正ライナ量計算手段によって、車体のねじり剛性と台車枠のねじり剛性とが考慮された項を含む所定の輪重計算式に、輪重計算用データが入力され、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるようなライナ量が計算され、計算された適正ライナ量が所定の形式で出力されるので、出力された適正ライナ量の調整をすることにより、速度向上により適した輪重管理を、従来の作業員の経験に頼ることなく、効率的かつ均質に行うことが出来る。
【０００８】
ここで、適正ライナ量計算手段に用いられる輪重計算式は、車体支持部材と台車支持部材の弾性支持構造におけるつり合い式をベースに車体のねじり剛性と台車枠のねじり剛性を考慮した項を加えた連立方程式である。
適正ライナ量の計算は、例えば、いわゆるマトリックス法により、各ライナ量を一定の割合で少しずつ変えて輪重を計算し、算出された輪重の輪重差が所定の範囲内にあるか否かで決定してもよいし、予め、輪重差が所定の範囲内となる輪重を決め、その輪重にするためのライナ量を算出するようにしてもよい。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記適正ライナ量計算手段は、
前記各ライナ量を変数として輪重を計算する輪重計算手段（例えば、ＣＰＵ４２など）と、
前記輪重計算手段によって計算された各車輪の計算輪重から、各車輪間の輪重差が所定の範囲内か否かを判定する判定手段（例えば、ＣＰＵ４２など）と、
前記判定手段によって、各車輪間の輪重が所定の範囲内であると判別された場合のライナ量を適正ライナ量として決定する適正ライナ量決定手段（例えば、ＣＰＵ４２など）と、
を更に備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、適正ライナ量計算手段により、各ライナ量を変数として輪重が計算され、計算された各車輪の計算輪重から、各車輪間の輪重差が所定の範囲内か否かが判定され、各車輪間の輪重が所定の範囲内であると判別された場合のライナ量が適正ライナ量として決定されるので、ライナ量の大幅な変更なしに管理範囲内とすることが容易である。即ち、輪重を固定してライナ量を算出する場合には、現状のライナ量を大きく変更しなければならない場合も出てくるが、ライナ量を少しずつ修正することで管理範囲内にするようにすれば小幅の修正で済む。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
実測された各車輪の輪重分布に基づいて、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材のうち、どちらの支持部材の高さを調整すべきか判断する判断手段（例えば、ＣＰＵ４２など）を備え、
前記輪重計算手段は、前記判断手段によって調整すべきと判断された支持部材の高さを調整するライナ量のみを変数として計算するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、判断手段によって、車体支持部材と台車枠支持部材のうち、どちらの支持部材の高さを調整すべきか判断され、輪重計算手段により、調整すべきと判断された支持部材の高さを調整するライナ量のみを変数として計算されるので、計算を簡略化することができるとともに、ライナ調整作業もどちらか一方のみで済むので容易となる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記輪重計算手段によって計算された計算輪重と、実測された実測輪重との差が最小となる前記車体のねじり剛性、前記台車枠のねじり剛性および車体重心の少なくも一つを含む所定のパラメータ値を算出するパラメータ値算出手段（例えば、ＣＰＵ４２など）と、
前記輪重計算式中のパラメータ値を、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータ値に置換する置換手段と、
を備えていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、輪重計算手段によって計算された計算輪重と、実測された実測輪重との差が最小となる所定のパラメータのパラメータ値がパラメータ値算出手段によって算出され、パラメータ置換手段によって、輪重計算式中のパラメータ値がパラメータ値算出手段により算出されたパラメータ値に置換されるので、計算値がより実測値に近い値となる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記適正ライナ量計算手段によって算出された適正ライナ量が車両の修理が必要な所定の数値を超えたか否かを判断する車両修理判断手段（例えば、ＣＰＵ４２など）を備えていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、車両修理判断手段によって、適正ライナ量計算手段によって算出された適正ライナ量が車両の修理が必要な所定の数値を超えたか否かが判断されるので、ライナ量調整のみでの輪重調整が可能か或いは車両の修理が必要かの判断が迅速に行われ、無駄のない作業を行うことが出来る。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置を用いて車両の輪重を管理する輪重管理システムにおいて、
前記車両の各輪重を測定する輪重測定手段（例えば、輪重測定装置２など）と、
前記輪重調整用ライナ適正値演算装置によって算出された適正ライナを挿入して輪重を調整する輪重調整手段（例えば、ライナ調整装置５など）と、
を備えていることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、輪重測定手段によって車両の各輪重が測定され、輪重調整手段により、適正ライナを挿入することにより輪重が調整されるので、熟練した作業員を要しなくても車両の輪重管理を効率的に行うことが出来る。
【００１９】
請求項７記載の発明は、車体と台車とを備え、前記車体と前記台車との間に、前記車体を弾性支持する車体支持部材が設けられ、前記台車の台車枠と軸箱体との間に、前記台車枠を弾性支持する台車枠支持部材が設けられ、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材の静止状態での設置高さをライナの厚みによって調整することにより輪重管理を行う車両における適正ライナ量を演算するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードが記録された記録媒体４７ａであって、
前記車体のねじり剛性と前記台車枠のねじり剛性とを考慮した項を含む所定の輪重計算式のプログラムコードと、
ライナ量を含む所定の輪重計算用データを前記輪重計算式に入力し、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるような最適ライナ量を計算するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードと、
最適ライナ量を所定の形式で出力するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードと、
を有することを特徴としている。
請求項７記載の発明によれば、当該記録媒体をコンピュータにインストールしてプログラムを実行させることにより、請求項１記載の発明とほぼ同様の効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る車両の輪重調整用ライナ適正値演算装置、輪重管理システムおよび記録媒体について説明する。
図１は、本発明にかかる輪重管理システムの全体構成を示すブロック図である。
図１に示す輪重管理システム１は、鉄道車両１００の各車輪に働く荷重（輪重）を測定し、輪重差が所定の管理範囲にない場合には、適正な輪重となるようにライナを所定の位置に挿入して調整するシステムである。かかる輪重管理システム１は、輪重測定装置２（輪重測定手段）と、管理寸法測定装置３、輪重調整用ライナ適正値演算装置（以下、ライナ適正値演算装置という。）４、ライナ調整装置５（ライナ調整手段）、外部装置６などにより構成されている。ライナ適正値演算装置４は、ケーブル７或いは通信回線８によって各装置と接続され、信号やデータを送受信できる。
本発明に適用される鉄道車両１００の構造は、従来技術で説明した鉄道車両と同じであるため、説明は省略するとともに、以下、従来技術で説明した符号を用いる。
【００２１】
輪重測定装置２は、例えば、ひずみゲージにより各車輪１２５の輪重を測定し、測定したアナログの輪重データを輪重調整用ライナ適正値演算装置４に出力する。
管理寸法測定装置３は、例えば、輪重計算に必要な、枕ばね（本体支持部材）１３０の高さ（Ｈ1i）、車体１１０と台車枠１２１との間に相対距離（Ｂ）、軸ばね（台車枠支持部材）１２２の高さ（Ｈ2i）、軸箱体１２３と台車枠１２１との相対距離（Ａ）を測定する装置で、例えば、光センサなどにより測定し、測定したアナログの各寸法データを、ライナ適正値演算装置４に出力する。
【００２２】
ライナ適正値演算装置４は、図２に示すように、内部に、Ａ／Ｄ変換器４１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、入力部４３、ＲＡＭ（Random Access Memory）４４、通信部４５、表示部４６、記憶部４７によりその主要部が構成される。また、これら各々の構成要素はバス４８により接続されており、互いにデータや制御信号を送受する。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器４１は、輪重測定装置２および管理寸法測定装置３によって測定されたアナログの輪重データや寸法データをデジタルのデータに変換してＣＰＵ４２に出力する。
ＣＰＵ４２は、測定された輪重による輪重差が適正範囲か否かを判別する処理、ライナ適正値演算に関する各処理を実行する。各種処理の実行に際してＣＰＵ４２は、記憶部４７に記憶されているシステムプログラムや各種演算プログラムを読み出して、後述するＲＡＭ４４のワークメモリに展開し、展開したプログラムに従って各種処理を逐次実行すると共に、その処理結果を記憶部の所定の保存先に保存させる。
【００２４】
具体的には、ＣＰＵ４２は各種演算プログラムに従って、調整ライナ決定処理、ライナ適正値演算処理、車両修理要否判定処理、パラメータ変更処理などを実行する。
調整ライナ決定処理は、輪重測定装置２によって測定された輪重から輪重差の分布より枕ばね１３０のライナ１４０を調整するか、軸ばね１２２のライナを調整するか決定する処理を行う。ここで、ライナを選択する基準は任意に設定される。
ライナ適正値演算処理は、輪重データ、寸法データおよび予め記憶部に記憶された計算用の車両データを、輪重適正値演算プログラムに入力して輪重を算出する。
【００２５】
ここで、ライナ適正値演算プログラムについて詳細に説明する。
本発明で使用する輪重計算モデルを図３に示す。ここでは、ボルスタレス空気ばねを枕ばねとして使用した一般的な車両を想定する。
計算上の仮定として、
▲１▼線形範囲に限る
▲２▼枕ばね定数、軸ばね定数は各々同一とした
▲３▼重心高は考慮しない（車両が傾くことによる重心移動の影響はないとした）車体重量Ｗ_B、が、中心からＸ、Ｙだけずれた重心位置で４ヶの枕ばねに加わり、枕ばねの反力はＲ₁₁〜Ｒ₁₄、さらに前位台車では枕ばね荷重Ｒ₁₁、Ｒ₁₂に対し軸ばね反力は、Ｐ₂₁〜Ｐ₂₄、後位台車では、Ｒ₁₃、Ｒ₁₄に対しＰ₂₅〜Ｐ₂₈でつり合っていると考える。これらについて力のつり合いを考えるが、上下の力のつり合い及びピッチングモーメント、ローリングモーメントのつり合いだけでは解けないので車体構体及び台車枠のねじりモーメントを加える。車体構体の前後枕ばり間でのねじり剛性がＫB、ねじり角がφ₀、また前後台車の左右側ばり間でのねじり剛性がＫ_T、ねじり角がθ₁、θ₂とすることにより次式が成り立つ。車体構体と枕ばねにより（１）
【数１】

前位台車と軸ばねにより（２）
【数２】

後位台車と軸ばねにより（３）
【数３】

【００２６】
ここで、枕ばね定数ｋ₁、軸ばね定数ｋ₂、また枕ばねのたわみをδ₁₁〜δ₁₄、軸ばねのたわみをδ₂₁〜δ₂₈とすると、
【数４】

（４）を（１）〜（３）に代入すると結局、
【数５】

【００２７】
ここで、ｅ＝ｂ₂−ｂ₁
ｔ₁₁〜ｔ₁₄：枕ばね調整板（ライナ）厚さ、車体構体ねじれ量、ＬＶ弁不感帯
ｔ₂₁〜ｔ₂₈：軸ばね調整板（ライナ）厚さ
ｈ₀₁₁〜ｈ₀₁₄：枕ばね高さ
ｈ₀₂₁〜ｈ₀₂₈：軸ばね高さ
２ｌ₀：心皿間距離
２ｌ₁：軸距
２ｂ₁：左右軸ばね間隔
２ｂ₂：左右枕ばね間隔
式（５）はφ₀、θ₁、θ₂の変形条件を入れることにより式（６）の形に表される。
【数６】

従って、１２ヶのδ₁₁〜δ₂₈に関する連立方程式を解くことになる。
但し、
【数７】

【００２８】
式（５）は式（６）の形にまとめて式（８）となる。
【数８】

式（８）によりδを求め、得られた軸ばね反力Ｐ₂₁〜Ｐ₂₈にばね下重量を加えることにより１位から８位までの輪重が求められる。そして、
この式（８）の計算式をプログラム化し、さらに、１位から８位までの各輪重差を算出する。
そして、ｔ₁₁〜ｔ₁₄：枕ばね調整板（ライナ）厚さ、ｔ₂₁〜ｔ₂₈：軸ばね調整板（ライナ）厚さを変数として、各値を所定の割合で変えていき、次々と輪重を算出し、輪重差がミニマムとなるｔ₁₁〜ｔ₁₄：枕ばね調整板（ライナ）厚さ、ｔ₂₁〜ｔ₂₈：軸ばね調整板（ライナ）厚さを算出するようにプログラム化されている。
【００２９】
車両調整良否判定処理は、輪重適正値演算処理によって算出されたｔ₁₁〜ｔ₁₄：枕ばね調整板（ライナ）厚さ、ｔ₂₁〜ｔ₂₈：軸ばね調整板（ライナ）厚さが、規定量を超えるか否かで判定する処理である。
パラメータ変更処理は、輪重適正値演算処理によって算出された計算輪重と、実測した輪重との差に基づいて、計算輪重が実測輪重と等しくなる車体構体の前後枕ばり間でのねじり剛性Ｋ_B、前後台車の左右側ばり間でのねじり剛性Ｋ_Tや重心位置を算出し、得られた値を新たにＫ_B、Ｋ_Tとして入れ替える処理を行う。
【００３０】
入力部４３は、かな若しくは英数字入力キー、カーソルキー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスとを備えて構成される。この入力部は、キーボードの押下操作やマウスのクリック操作に応じた入力信号をＣＰＵ４２に出力する。
この入力部４３により、計算用の車両データを入力することが出来、入力されたデータは記憶部４７に記憶される。
【００３１】
ＲＡＭ４４は、ＣＰＵ４２により実行される上記各種処理において、記憶部４７から読み出される各種処理プログラム、入力若しくは出力データ、及びパラメータ等の一時的な格納領域となるワークメモリを含む。
【００３２】
通信部４５は、モデム（ＭＯＤＥＭ：MOdulator/DEModulator ）、ターミナルアダプタ（Terminal Adapter）、又はルータ等（図示せず）によって構成される。この通信部４５は、電話回線、ＩＳＤＮ回線、又は専用線等の通信回線を介して通信ネットワークＮに接続される外部装置６とのデータ通信を制御する。
【００３３】
表示部４６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）等により構成され、ＣＰＵ４２から入力される表示信号の指示に従って各種表示データの画面表示を行う。
【００３４】
また、記憶部４７は記憶媒体４７ａを有する。記憶媒体４７ａは磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体等の不揮発性メモリで形成されている。この記憶媒体４７ａは、記憶部４７に固定的に設けてもよいし、着脱自在に装着するようにしてもよい。
【００３５】
記憶媒体４７ａには、ＣＰＵ４２が所定の処理を実行するのに必要な制御プログラムその他の各種処理プログラムや、通信ネットワークＮに接続される外部装置６との通信を制御するのに必要なデータ送信処理プログラム、及びこれら処理プログラムに従う処理によって生成したデータ、ファイル等が記憶されている。
これら各種処理プログラムやデータ送信処理プログラム等は、読み取り可能なプログラムコードの形態で記憶媒体４７ａに格納されており、ＣＰＵ４２は、該プログラムコードに従った処理を逐次実行する。
【００３６】
記憶部４７は、車両情報データベース４７１、履歴情報データベース４７２、調整ライナ決定用プログラム４７３、ライナ適正値演算用プログラム４７４、車両修理要否判定用プログラム４７５、パラメータ変更用プログラム４７６、アプリケーションプログラム（application program）４７７などを記憶する。また、図示はしないが、表示部４６への画面表示用のデータなども記憶している。
【００３７】
車両情報データベース４７１は、各車両固有のデータが記憶されるデータベースであり、車両番号、台車形式、車両重量、重心位置、車両の向きに加えて、実測輪重データ、実測寸法データ、前述したライナ適正値演算用プログラム４７４の計算に必要なデータを記憶している。
履歴情報データベース４７２は、ライナ適正値演算用プログラム４７４の実行結果データなどを記憶している。
【００３８】
ライナ調整装置５は、図示はしないが、ライナ調整を管理する管理部と、ライナ調整部などにより構成される。
管理部は、ライナ適正値演算装置４からライナ適正量を受信して表示装置（図示省略）或いは印刷装置（図示省略）に出力する。ライナ調整部は、実際に車両にライナを挿入するためのものであって、ジャッキやクレーンなどを含む。
ここで、枕ばねに関するライナ１４０は、図８に示すように、台車枠１２１と枕ばね１３０の間に挿入され、軸ばねに関するライナは、軸箱体１２３と軸ばね１２２の間に挿入される。
【００３９】
外部装置６は、例えば、交番検査などが行われる外部検査場に設けられ、交番検査で車両にライナを挿入した場合のデータが記録される記憶部（図示省略）と、ライナ適正値演算装置４とデータ通信可能なデータ通信部（図示省略）と、を備えたパーソナルコンピュータなどにより構成されている。
そして、外部装置６は、記憶部（図示省略）に記憶されたライナ調整データを、データ通信部（図示省略）を介してライナ適正値演算装置４に送信し、送信されたライナ調整データは、車両情報データベース４７１に記憶される。
【００４０】
次に、上記輪重管理システム１を用いた鉄道車両１００に輪重管理処理の実施例を図４に示すフローチャートを用いて説明する。
図４に示す輪重管理処理が開始されると、まず、対象となる鉄道車両１００が、検査場に入場する。そして、例えば、入力部４３により車両番号を入力すると、入力された車両番号に該当する車両情報が車両情報データベース４７１から取得され、ＲＡＭ４４に一時的に読み込まれる（ステップＳ４０１）。
次いで、車両進入方向を入力部４３により入力する（ステップＳ４０２）。これにより、輪重計算のときのデータ格納場所の指定がなされる。なお、車両番号認識および車両進入方向認識は、例えば、バーコードの読み込みなどにより自動的に行っても良い。
【００４１】
次いで、輪重測定装置２により車両の輪重を測定し、管理寸法測定装置３により各種管理寸法を測定し（ステップＳ４０３）、アナログの輪重データおよび管理寸法データをライナ適正値演算装置４に出力する（ステップＳ４０４）。
次いで、ライナ適正値演算装置４は、入力された輪重データ、管理寸法データをＡ／Ｄ変換器４１によりＡ／Ｄ変換した後、輪重データ、管理寸法データを車両情報データベース４７１に格納する。そして、ＣＰＵ４２は、ライナ適正値算出処理（ステップＳ４０５）を開始する。
【００４２】
ここで、ライナ適正値演算処理については、図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。
このライナ適正値演算処理が開始されると、まず、ＣＰＵ４２は、記憶部４７のライナ適正値演算用プログラム４７４をＲＡＭ４４に読み込むとともに、車両情報データベース４７１から輪重計算用の車両データを読み出してＲＡＭ４４に記憶する。また、デジタル変換された輪重データおよび管理寸法データも車両情報データベース４７１から読み出してＲＡＭ４４に記憶する（ステップＳ５０１）。ここで、対象鉄道車両１００が初回の検査の場合には、輪重計算に必要な車両固有データを入力部４３により入力する。入力された車両データは、車両情報データベース４７１に記憶され、２回目以降は、記憶された車両データを使って計算する。
【００４３】
次いで、ＣＰＵ４２は、輪重計算に必要な重量関連項目の計算を行い（ステップＳ５０２）、得られた値をライナ適正値演算用プログラムに入力する。重量関連項目とは、具体的には、実車重量（Ｗ＝ΣＰ2）、軸重（ＰＪ）、軸重比（Ｐ2#ＨＩ）、重心位置、などである。
次いで、ＣＰＵ４２は、実測寸法データおよび計算用車両データにより輪重計算を行う（ステップＳ５０３）。
次いで、ＣＰＵ４２は、計算輪重と実測輪重との差から、計算輪重が実測輪重とほぼ同じになるような重心位置、車体ねじり剛性パラメータＫB、台車枠ねじり剛性パラメータＫTなどの推定値を算出し、ライナ適正値演算用プログラム中のパラメータ値を、算出されたパラメータ値に置き換えて補正する（ステップＳ５０４）。
【００４４】
次いで、ＣＰＵ４２は、計算された輪重の輪重バランスが基準内に入っているか否かを判別する（ステップＳ５０５）。そして、輪重バランスが基準内に入っていない場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）には、ＣＰＵ４２は、測定された輪重分布から枕ばね１３０の調整が必要なのか軸ばね１２２の調整が必要なのか或いは両方の調整が必要なのかを判別する（ステップＳ５０６）。かかる判別は、具体的には、例えば、図６（ａ）に示すように、台車１２０内で輪重（例えば、１位と２位の差）が大きい場合は、軸ばね１２２の調整を行い、前後の台車１２０の対角線上に位置する輪重（例えば、１位と８位の差）が大きい場合には、枕ばね１３０の調整を行う。何処と何処の輪重差がどの程度の場合、どこを調整するかということについては予め記憶部４７のテーブルに定められている。
【００４５】
そして、枕ばね１３０の調整が必要であると判別された場合（ステップＳ５０６：枕ばね）、軸ばねライナ量（ｔ₂₁〜ｔ₂₈）を固定し、枕ばねライナ量（ｔ₁₁〜ｔ₁₄）を所定量変更させて（ステップＳ５０７）、輪重計算を行う（ステップＳ５１０）。また、軸ばね１２２の調整が必要であると判別された場合（ステップＳ５０６：軸ばね）、枕ばねライナ量（ｔ₁₁〜ｔ₁₄）を固定し、軸ばねライナ量（ｔ₂₁〜ｔ₂₈）を所定量変更させて（ステップＳ５０８）、輪重計算を行う（ステップＳ５１０）。更に、枕ばね１３０と軸ばね１２２の両方の調整が必要であると判別された場合（ステップＳ５０６：両方）には、枕ばねライナ量、軸ばねライナ量（ｔ₁₁〜ｔ₁₄、ｔ₂₁〜ｔ₂₈）を所定量変更させて（ステップＳ５０９）、輪重計算を行う（ステップＳ５１０）。次いで、再び、ステップＳ５０５に移行して同様の処理を繰り返して行う。
一方、ステップＳ５０５で、輪重バランスが基準内に入っている場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４２は、当該データを保持して（ステップＳ５１１）、本処理を終了する。
【００４６】
次に、再び、図４のフローチャートに戻る。
ＣＰＵ４２は、ステップＳ４０５で得られた計算結果を履歴情報データベース４７２に記憶し（ステップＳ４０６）、表示部４６に表示する（ステップＳ４０７）。具体的には、図７に示す表示画面に各位の輪重データおよびライナ調整量を表示する。
次いで、ＣＰＵ４２は、ステップＳ４０５で得られた適正ライナ量に基づいて車両整備判断を行う（ステップＳ４０８）。具体的には、ＣＰＵ４２は、輪重を調整するためのライナ調整量が所定の限界値を超えているか否かで判断し、超えている場合には、車両加修を支持する表示を表示部４６に表示させる。そして、当該車両を加修場に搬送して該当する場所の加修を行う（ステップＳ４０９）。
【００４７】
一方、ステップＳ４０８で、ＣＰＵ４２が、輪重を調整するためのライナ調整量が所定の限界値を超えていないと判断した場合には、当該ライナ調整量をライナ調整装置５に送信する。そして、当該車両をライナ調整場に搬送して該当する部位（軸ばね或いは枕ばね）にライナ適正値演算装置４から送信されたライナ調整量に相当するライナを挿入する（ステップＳ４１０）。このとき、ライナ適正値演算装置４からは、ライナ調整量とともに、輪重を再測定するか否かの信号も同時にライナ調整装置５に送信され、再測定の判別を行う（ステップＳ４１１）。そして、ライナ調整装置５は、再測定信号を受信し、再測定を行う場合（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）には、鉄道車両１００を再び輪重測定装置２に搬送するが、再測定を行わない場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）には、出場時の調整情報記録を履歴情報データベース４７２に記憶する（ステップＳ４１２）。また、このとき、ステップＳ５０４で補正した各パラメータ値を車両情報データベース４７１に記憶する。そして、検査済みの車両は検査工場を出場する。
【００４８】
以上説明した本発明の輪重管理システム、ライナ適正値演算装置、記憶媒体によれば、車体のねじり剛性と台車枠のねじり剛性とが考慮された項を含む所定の輪重計算式に、輪重計算用データが入力され、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるようなライナ量が計算され、計算された適正ライナ量が所定の形式で出力されるので、出力された適正ライナ量の調整をすることにより、速度向上により適した輪重管理を、従来の作業員の経験に頼ることなく、効率的かつ均質に行うことが出来る。
また、各ライナ量を変数として輪重が計算され、計算された各車輪の計算輪重から、各車輪間の輪重差が所定の範囲内か否かが判定され、各車輪間の輪重が所定の範囲内であると判別された場合のライナ量が適正ライナ量として決定されるので、ライナ量の大幅な変更なしに管理範囲内とすることが容易である。
【００４９】
更に、輪重分布から枕ばねと軸ばねのうち、どちらの高さを調整すべきか判断され、調整すべきと判断された支持部材の高さを調整するライナ量のみを変数として計算されるので、計算を簡略化することができるとともに、ライナ調整作業もどちらか一方のみで済むので容易となる。
加えて、計算された計算輪重と、実測された実測輪重との差が最小となる所定のパラメータのパラメータ値がパラメータ値算出手段によって算出され、輪重計算式中のパラメータ値が、置換手段によってパラメータ算出手段によって算出されたパラメータ値に置換されるので、計算値がより実測値に近い値となる。
また、計算によって出力された適正ライナ量が車両の修理が必要な所定の数値を超えたか否かが判断されるので、ライナ量調整のみでの輪重調整が可能か或いは車両の修理が必要かの判断が迅速に行われ、無駄のない作業を行うことが出来る。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限るものではなく、適宜変更修正が出来る。
車両整備判断（ステップＳ４０８）は、ライナ適正値演算装置４で行うとしたが、作業員が判断して行っても良い。
また、輪重測定結果に基づく輪重差が、所定の管理範囲内に入っているかで輪重調整が必要か否かを判定し、輪重調整が必要と判定された場合にのみ適正ライナ量の計算を行うようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の効果は、従来、作業者の経験により行われてきた車体バランス調整を、車体と台車のねじりモーメントを加味した輪重計算式をプログラミング化して適正ライナ量の算出を行うとともに、複数の判断処理を行うことにより輪重調整を効率的かつ均質に行うことが出来ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の輪重管理システムを説明するための主要構成図である。
【図２】輪重調整用ライナ適正値演算装置の主要構成を示すブロック図である。
【図３】輪重計算式のモデルを説明するための概念図である。
【図４】本発明の輪重管理処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】輪重管理処理中のライナ調整量適正値演算処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】枕ばね或いは軸ばねの何れかを選択する基準の一例を示す図である。
【図７】適正ライナ量を表示する画面の一例を示す図である。
【図８】鉄道車両の車体支持構造を示すための車体下部側面図である。
【図９】鉄道車両における台車の平面図である。
【符号の説明】
１輪重管理システム
２輪重測定装置（輪重測定手段）
３管理寸法測定装置
４輪重調整量ライナ適正値演算装置
５ライナ調整装置（ライナ調整手段）
６外部装置
４２ＣＰＵ
４３入力部（入力手段）
４４ＲＡＭ
４６表示部（出力手段）
４７記憶部
４７ａ記憶媒体
４７１車両情報データベース
４７２履歴情報データベース
４７４ライナ適正値演算用プログラム

Claims

車体と台車とを備え、前記車体と前記台車との間に、前記車体を弾性支持する車体支持部材が設けられ、前記台車の台車枠と軸箱体との間に、前記台車枠を弾性支持する台車枠支持部材が設けられ、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材の静止状態での設置高さをライナの厚みによって調整することにより輪重管理を行う車両に適用される輪重調整用ライナ適正値演算装置であって、
ライナの厚さを含む輪重計算に必要な所定の輪重計算用データを入力する入力手段と、
前記車体のねじり剛性と前記台車枠のねじり剛性を考慮した項を含む所定の輪重計算式に、前記輪重計算用データを入力し、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるようなライナ量を計算する適正ライナ量計算手段と、
前記適正ライナ量計算手段によって計算された適正ライナ量を所定の形式で出力する出力手段と、
を備えていることを特徴とする輪重調整用ライナ適正値演算装置。
請求項１記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記適正ライナ量計算手段は、
前記各ライナ量を変数として輪重を計算する輪重計算手段と、
前記輪重計算手段によって計算された各車輪の計算輪重から、各車輪間の輪重差が所定の範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、各車輪間の輪重が所定の範囲内であると判別された場合のライナ量を適正ライナ量として決定する適正ライナ量決定手段と、
を更に備えていることを特徴とする輪重調整用ライナ適正値演算装置。
請求項２記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
実測された各車輪の輪重分布に基づいて、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材のうち、どちらの支持部材の高さを調整すべきか判断する判断手段を備え、
前記輪重計算手段は、前記判断手段によって調整すべきと判断された支持部材の高さを調整するライナ量のみを変数として計算するように構成されていることを特徴とする輪重調整用ライナ適正値演算装置。
請求項２又は３記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記輪重計算手段によって計算された計算輪重と、実測された実測輪重との差が最小となる前記車体のねじり剛性、前記台車枠のねじり剛性および重心位置の何れか一つを少なくとも含む所定のパラメータ値を算出するパラメータ値算出手段と、
前記輪重計算式中の所定のパラメータ値を、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータ値に置換する置換手段と、
を備えていることを特徴とする輪重調整用ライナ適正値演算装置。
請求項１〜４の何れかに記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置において、
前記適正ライナ量計算手段によって算出された適正ライナ量が車両の修理が必要な所定の数値を超えたか否かを判断する車両修理判断手段を更に備えていることを特徴とする輪重調整用ライナ適正値演算装置。
請求項１〜５の何れかに記載の輪重調整用ライナ適正値演算装置を用いて車両の輪重を管理する輪重管理システムにおいて、
前記車両の各輪重を測定する輪重測定手段と、
前記輪重調整用ライナ適正値演算装置によって算出された適正ライナを挿入して輪重を調整する輪重調整手段と、
を備えていることを特徴とする輪重管理システム。
車体と台車とを備え、前記車体と前記台車との間に、前記車体を弾性支持する車体支持部材が設けられ、前記台車の台車枠と軸箱体との間に、前記台車枠を弾性支持する台車枠支持部材が設けられ、前記車体支持部材と前記台車枠支持部材の静止状態での設置高さをライナの厚みによって調整することにより輪重管理を行う車両における適正ライナ量を演算するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードが記録された記録媒体であって、
前記車体のねじり剛性と前記台車枠のねじり剛性とを考慮した項を含む所定の輪重計算式のプログラムコードと、
ライナの厚さを含む輪重計算に必要な所定の輪重計算用データを前記輪重計算式に入力することに基づいて、各車輪間の輪重差が所定の範囲内となるような最適ライナ量を計算するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードと、
最適ライナ量を所定の形式で出力するために必要なコンピュータが実行可能なプログラムコードと、
を有することを特徴とする記録媒体。