JP5388390B2 - Ｐｑ測定処理装置及びｐｑ測定処理プログラム - Google Patents

Description

この発明は、車輪の輪重及び／又は横圧を測定処理するＰＱ測定処理装置及びＰＱ測定処理プログラムに関する。

鉄道では、車両の新造時又は線路敷設時に、車両の運動性能に関わる脱線及び転覆に対する走行安全性試験が実施されている。このような車両の走行安全性試験では、車両の車輪とレールとの接触点に作用する垂直方向の力（以下、輪重Ｐという）と、この接触点に作用する水平方向の力（以下、横圧Ｑという）を測定する輪重・横圧測定装置（ＰＱ測定装置）が使用されている。従来のＰＱ測定装置では、輪重Ｐ及び横圧Ｑの測定に使用される輪軸（ＰＱ測定用輪軸）の車輪に歪みゲージを貼り付けてロードセルを構成し、車輪及び車軸に測定配線用の穴を加工して、測定用スリップリング又はテレメータなどを取り付けている。このような従来のＰＱ測定装置には、輪重Ｐ及び横圧Ｑを間欠的に測定する間欠輪重・間欠横圧方式と、輪重Ｐを間欠的に測定し横圧Ｑを連続的に測定する間欠輪重・連続横圧方式と、輪重Ｐ及び横圧Ｑを連続的に測定する連続輪重・連続横圧方式の三種類の輪重・横圧測定方式が存在する。

従来のＰＱ測定装置は、輪重Ｐを検出する輪重検出部と、横圧Ｑを検出する横圧検出部と、輪重検出部が検出した時系列輪重データ及び横圧検出部が検出した時系列横圧データを格納する格納手段と、格納手段に格納された時系列輪重データ及び時系列横圧データを解析するデータ処理装置などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のＰＱ測定装置では、線路の起点から終点に向かっての線路延長を表すキロ程を横軸に表示し、このキロ程に対応させて時系列列輪重データ及び時系列横圧データなどを縦軸に表示しており、これらの時系列列輪重データ及び時系列横圧データをグラフにして表示している。また、この従来のＰＱ測定装置では、時系列横圧データがしきい値を越えたときに車両が曲線区間を走行していると判断している。

特開2003-344202号公報

鉄道では、高架化又はトンネルの新設などによって線路が付け替えられて線路延長が変更されることがある。この場合に、線路延長が長くなるときにはキロ程を重複（重キロ）させ、線路延長が短くなるときにはキロ程を中断（短キロ）させて、キロ程の変更が線路全体に及ばないようにしている。このため、例えば、レールの長手方向の形状が変化する軌道変位（軌道狂い）が発生して輪重値又は横圧値が大きくなったときには、測定後の輪重値又は横圧値と線路図とを照合して軌道変位箇所を特定する必要がある。しかし、従来のＰＱ測定装置では、キロ程及び走行速度以外の線路情報がなかったために、測定後の輪重値及び横圧値と線路情報とを照合することが困難であった。このため、従来のＰＱ測定装置では、キロ程をインデックスとして軌道変位箇所を正確に特定することが困難であり、軌道変位を整正するための軌道保守時に軌道変位箇所を作業員が現場で特定することが困難になり、作業に手間がかかる問題点がある。また、従来のＰＱ測定装置では、時系列横圧データがしきい値を越えている区間を曲線区間であると認識している。このため、従来のＰＱ測定処理装置では、実際には曲線区間を走行しているにもかかわらず時系列横圧データがしきい値を下回るときには、曲線区間を走行していないと誤って評価される問題点がある。

この発明の課題は、輪重及び／又は横圧と線路情報との照合が容易になるようにこれらの情報を表示させることができるＰＱ測定処理装置及びＰＱ測定処理プログラムを提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２、図３、図５及び図１３に示すように、車輪（Ｗ₁）の輪重（Ｐ）及び／又は横圧（Ｑ）を測定処理するＰＱ測定処理装置であって、前記輪重及び／又は前記横圧を測定するＰＱ測定部（１９）と、前記車両の角速度を検出する角速度検出装置（４）が出力する角速度検出信号（Ｗ_ω）に基づいてこの車両の角速度を演算する角速度演算部（１２）と、前記輪重を検出する輪重検出装置（２Ｒ，２Ｌ）が出力する輪重検出信号（Ｗ_P1，Ｗ_P2）に基づいてこの車両の走行速度を演算する走行速度演算部（１３）と、前記車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を演算する走行曲線半径演算部（１５）と、前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを対応させて表示する画像を生成する画像生成部（２２）とを備え、前記走行速度演算部は、前記輪重検出装置が車輪の回転に応じて出力する位相の異なる複数の輪重検出信号を合成して生成される輪重合成信号（Ｗ _P ）のゼロクロス点（ｔ ₀₁ ，ｔ ₀₂ ，…）の間隔で前記車輪の1/4の長さを除算して前記車両の走行速度を演算することを特徴とするＰＱ測定処理装置（８）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のＰＱ測定処理装置において、前記走行曲線半径演算部は、前記走行曲線半径及び／又はこの走行曲線半径の逆数を演算することを特徴とするＰＱ測定処理装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のＰＱ測定処理装置において、前記ＰＱ測定部は、前記横圧を前記輪重で除算した脱線係数（Ｑ／Ｐ）を測定することを特徴とするＰＱ測定処理装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理装置において、図１３に示すように、前記画像生成部は、前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを前記車両の走行距離に対応させて表示する画像を生成することを特徴とするＰＱ測定処理装置である。

請求項５の発明は、請求項４に記載のＰＱ測定処理装置において、前記画像生成部は、前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを線路のキロ程に対応させて表示する画像を生成することを特徴とするＰＱ測定処理装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理装置において、図１３に示すように、前記画像生成部は、前記ＰＱ測定部の測定結果と前記走行曲線半径演算部の演算結果とを擬似的な連続データとして表示する画像を生成することを特徴とするＰＱ測定処理装置である。

請求項７の発明は、図２、図３、図５、図１３及び図１８に示すように、車輪（Ｗ₁）の輪重（Ｐ）及び／又は横圧（Ｑ）を測定処理するためのＰＱ測定処理プログラムであって、前記輪重及び／又は前記横圧を測定するＰＱ測定手順（Ｓ１２０）と、前記車両の角速度を検出する角速度検出装置（４）が出力する角速度検出信号（Ｗ_ω）に基づいてこの車両の角速度を演算する角速度演算手順（Ｓ１３０）と、前記輪重を検出する輪重検出装置（２Ｒ，２Ｌ）が出力する輪重検出信号（Ｗ_P1，Ｗ_P2）に基づいてこの車両の走行速度を演算する走行速度演算手順（Ｓ１４０）と、前記車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を演算する走行曲線半径演算手順（Ｓ１５０）と、前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを対応させて表示する画像を生成する画像生成手順（Ｓ２５０）とをコンピュータに実行させ、前記走行速度演算手順は、前記輪重検出装置が車輪の回転に応じて出力する位相の異なる複数の輪重検出信号を合成して生成される輪重合成信号（Ｗ _P ）のゼロクロス点（ｔ ₀₁ ，ｔ ₀₂ ，…）の間隔で前記車輪の1/4の長さを除算して前記車両の走行速度を演算する手順を含むことを特徴とするＰＱ測定処理プログラムである。

請求項８の発明は、請求項７に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、前記走行曲線半径演算手順は、前記走行曲線半径及び／又はこの走行曲線半径の逆数を演算する手順を含むことを特徴とするＰＱ測定処理プログラムである。

請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、前記ＰＱ測定手順は、前記横圧を前記輪重で除算した脱線係数（Ｑ／Ｐ）を測定する手順を含むことを特徴とするＰＱ測定処理プログラムである。

請求項１０の発明は、請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、図１３に示すように、前記画像生成手順は、前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを前記車両の走行距離に対応させて表示する画像を生成する手順を含むことを特徴とするＰＱ測定処理プログラムである。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、前記画像生成手順は、前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを線路のキロ程に対応させて表示する画像を生成する手順を含むことを特徴とするＰＱ測定処理プログラムである。

請求項１２の発明は、請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、図１３に示すように、前記画像生成手順は、前記ＰＱ測定手順における測定結果と前記走行曲線半径演算手順における演算結果とを擬似的な連続データとして表示する画像を生成する手順を含むことを特徴としているＰＱ測定処理プログラムである。

この発明によると、輪重及び／又は横圧と線路情報との照合が容易になるようにこれらの情報を表示させることができる。

この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムを概略的に示す構成図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を概略的に示す構成図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの輪重検出装置及び横圧測定装置の設置状態を概略的に示す模式図であり、（Ａ）は車輪の正面側から見た模式図であり、（Ｂ）は車輪の側面側から見た模式図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のオフセット補正部の補正動作を説明するための図であり、（Ａ）はオフセット補正前の輪重検出信号の波形図であり、（Ｂ）はオフセット補正後の輪重検出信号の波形図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の輪重合成信号生成部の生成動作を説明するための図であり、（Ａ）は輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-が出力するオフセット補正後の輪重検出信号の波形図であり、（Ｂ）は輪重検出部Ｐ2+，Ｐ2-が出力するオフセット補正後の輪重検出信号の波形図であり、（Ｃ）は輪重合成信号生成部が出力する合成後の輪重合成信号の波形図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のＰＱ測定部の構造を説明するための構成図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のドリフト補正部の補正動作を説明するための図であり、（Ａ）はドリフト補正前の横圧検出信号の波形図であり、（Ｂ）はドリフト補正前の横圧検出信号の波形図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の横圧測定部の測定動作を説明するための波形図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のデータ記憶部の構造を説明するための構成図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の画像生成部の構造を説明するための構成図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の表示画面の構成を示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の波形モニタ画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の処理データ画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の超過データ画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の曲線解析処理画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置のヒストグラム画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の電圧モニタ画面を一例として示す図である。 この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の第２実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの輪重検出装置及び横圧測定装置の設置状態を概略的に示す模式図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムを概略的に示す構成図である。図２は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を概略的に示す構成図である。図３は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの輪重検出装置及び横圧測定装置の設置状態を概略的に示す模式図であり、図３（Ａ）は車輪の正面側から見た模式図であり、図３（Ｂ）は車輪の側面側から見た模式図である。なお、図３では車両の進行方向右側の車輪を図示し、車両の進行方向左側の車輪については図示を省略する。

図３に示す線路Ｒは、車両が走行する通路（軌道）である。線路Ｒは、左右一対の車輪Ｗ₁をそれぞれ案内する左右一対のレールＲ₁などを備えており、レールＲ₁は車輪Ｗ₁を直接支持する頭頂面（頭部上面）Ｒ₂と、この頭頂面Ｒ₂と連続する内側頭側面（レール頭部の軌間内側の頭頂面(ゲージコーナー部))Ｒ₃などを備えている。輪軸Ｗは、輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定するためのＰＱ軸（ＰＱ測定用輪軸）であり、左右一対の車輪Ｗ₁と車軸Ｗ₂とによって一体に組み立てられている。輪軸Ｗは、左右一対のレールＲ₁とそれぞれ回転接触する左右一対の車輪Ｗ₁と、車輪Ｗ₁が圧入されて車輪Ｗ₁と一体となって回転する車軸Ｗ₂などを備えている。車輪Ｗ₁は、レールＲ₁の頭頂面Ｒ₂と接触して摩擦抵抗を受ける車輪踏面Ｗ₃と、車両が急曲線を通過するときに外軌側（曲線外側）のレールＲ₁の内側頭側面Ｒ₃と接触して摩擦抵抗を受けるフランジ面Ｗ₄などを備えている。図３（Ａ）に示す輪重Ｐは、レールＲ₁と車輪Ｗ₁との接触点Ｓに作用する力のうち、レールＲ₁の長さ方向に対して垂直な面内にある垂直方向成分の分力である。横圧Ｑは、この接触点Ｓに作用する力のうち、レールＲ₁の長さ方向に対して垂直な面内にある左右方向（車軸方向(輪重Ｐと直交する方向))成分の分力であり、車輪Ｗ₁のフランジ面Ｗ₄がレールＲ₁から押される向きを正としている。

図１に示すＰＱ測定システム１は、図３に示すレールＲ₁と車輪Ｗ₁との間に作用する輪重Ｐ及び／又は横圧Ｑを測定するシステムである。ＰＱ測定システム１は、図１に示す輪重検出装置２Ｒ，２Ｌが出力する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌが出力する横圧検出信号Ｗ_Q、及び角速度検出装置４が出力する角速度検出信号Ｗ_ωなどをＰＱ測定装置５が所定の信号処理をして輪重Ｐ、横圧Ｑ及び角速度などを測定するシステムである。ＰＱ測定システム１は、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌと、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌと、角速度検出装置４と、ＰＱ測定装置５と、入力装置２７と、補助入力装置２８と、外部記憶装置２９と、印刷装置３０と、表示装置３１などを備えている。

輪重検出装置２Ｒは、右側の車輪Ｗ₁と右側のレールＲ₁との間に作用する輪重Ｐを検出する装置であり、輪重検出装置２Ｌは左側の車輪Ｗ₁と左側のレールＲ₁との間に作用する輪重Ｐを検出する装置である。輪重検出装置２Ｒ，２Ｌは、いずれも同一構造であり、以下では一方の輪重検出装置２Ｒを例に挙げて説明し、他方の輪重検出装置２Ｌについては詳細な説明を省略する。輪重検出装置２Ｒは、図３（Ｂ）に示すように輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-を備えている。

輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-は、車輪Ｗ₁の周方向の４つの検出位置で輪重Ｐを検出する手段である。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-は、車輪Ｗ₁の板部に形成された検出用穴に装着されており、車輪２ａの半径方向の歪みを検出して、輪重Ｐの大きさに応じた電気信号を出力する歪みゲージなどのセンサである。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-は、図３（Ｂ）に示すように、車輪Ｗ₁の中心（車軸Ｗ₂の中心）に対して90°ずれた検出位置で輪重Ｐを検出可能なように、車輪Ｗ₁の周方向に等間隔で配置されている。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-は、４つの検出位置のうち車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置毎に輪重Ｐを検出して輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を出力する。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-は、車輪Ｗ₁の中心に対して180°ずれた検出位置（車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置）で輪重Ｐを検出する。輪重検出部Ｐ2+，Ｐ2-は、車輪Ｗ₁の中心に対して180°ずれた検出位置（車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置）であって、かつ、輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-の検出位置よりも車輪Ｗ₁の中心に対して90°ずれた検出位置で輪重Ｐを検出する。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-は、車輪Ｗ₁が１回転すると位相の異なる４つの出力信号を発生し、それぞれ接触点Ｓに最も接近する最下位に位置するときに各検出位置で輪重Ｐを検出する。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-は、各検出位置における検出結果を１つの輪重検出信号（輪重検出データ）Ｗ_P1として図１に示す増幅装置６に出力し、輪重検出部Ｐ2+，Ｐ2-は各検出位置における検出結果を１つの輪重検出信号（輪重検出データ）Ｗ_P2として増幅装置６に出力する。

図１に示す横圧検出装置３Ｒは、右側の車輪Ｗ₁と右側のレールＲ₁との間に作用する横圧Ｑを検出する装置であり、横圧検出装置３Ｌは左側の車輪Ｗ₁と左側のレールＲ₁との間に作用する横圧Ｑを検出する装置である。横圧検出装置３Ｒ，３Ｌは、いずれも同一構造であり、以下では一方の横圧検出装置３Ｒを例に挙げて説明し、他方の横圧検出装置３Ｌについては詳細な説明を省略する。横圧検出装置３Ｒ，３Ｌは、例えば、図３（Ｂ）に示すように横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8を備えている。

横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8は、複数の検出位置で横圧Ｑを検出する手段である。横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8は、車輪Ｗ₁の板部に装着されており、車輪Ｗ₁に作用する曲げ応力を検出して、横圧Ｑの大きさに応じた電気信号を出力する歪みゲージなどのセンサである。横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8は、図３（Ｂ）に示すように、車輪Ｗ₁の中心（車軸Ｗ₂の中心）に対して45°ずれた検出位置で横圧Ｑを検出可能なように、車輪Ｗ₁の周方向に等間隔に配置されている。横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8は、車輪Ｗ₁が１回転すると位相の異なる８つの出力信号を発生し、それぞれ接触点Ｓに最も接近する最下位に位置するときに各検出位置で横圧Ｑを検出する。横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8は、各検出位置における検出結果を１つの横圧検出信号（横圧検出データ）Ｗ_Qとして図１に示す増幅装置６に出力する。

図１に示す角速度検出装置４は、車両の角速度を検出する装置である。角速度検出装置４は、例えば、ＰＱ測定用輪軸を備える車両が曲線に進入してこの車両が左右方向に回転（ヨーイング）したときにこの車両の角速度を検出する角速度センサ（ヨーセンサ）などである。角速度検出装置４は、車両の曲線進入及び曲線の方向を検出し、この検出結果を角速度検出信号（角速度検出データ）Ｗ_ωとして増幅装置６に出力する。

ＰＱ測定装置５は、レールＲ₁と車輪Ｗ₁との間に作用する輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する装置である。ＰＱ測定装置５は、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌが検出した輪重Ｐの時間変化を表す輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌが検出した横圧Ｑの時間変化を表す横圧検出信号Ｗ_Q、及び角速度検出装置４が検出した角速度の時間変化を表す角速度検出信号Ｗ_ωなどを所定の信号処理し、輪重Ｐ及び横圧Ｑなどを測定する装置である。ＰＱ測定装置５は、増幅装置６と、Ａ／Ｄ変換装置７と、ＰＱ測定処理装置８などを備えており、これらを筐体内に収容している。

増幅装置６は、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４の出力信号を増幅する装置である。増幅装置６は、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌが出力する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌが出力する横圧検出信号Ｗ_Q、及び角速度検出装置４が出力する角速度検出信号Ｗ_ωをそれぞれ増幅してＡ／Ｄ変換装置７に出力する絶縁アンプなどである。増幅装置６は、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４の出力電圧を、予め設定されたスケール係数及びオフセットによってスケーリングする。

Ａ／Ｄ変換装置７は、増幅装置６の出力信号をＡ／Ｄ変換する装置である。Ａ／Ｄ変換装置７は、増幅装置６が出力する増幅後の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出信号Ｗ_Q及び角速度検出信号Ｗ_ωなどのアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号に変換しＰＱ測定処理装置８に出力する。

ＰＱ測定処理装置８は、輪重Ｐ及び／又は横圧Ｑを測定処理する装置である。ＰＱ測定処理装置８は、Ａ／Ｄ変換装置７が出力するＡ／Ｄ変換後の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出信号Ｗ_Q及び角速度検出信号Ｗ_ωを所定の信号処理をして輪重Ｐ、横圧Ｑ及び角速度などを演算するCPUユニットなどである。ＰＱ測定処理装置８は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、ＰＱ測定処理プログラムに従って所定の処理を実行する。ＰＱ測定処理装置８は、図２に示すように、データ入力部９と、オフセット補正部１０と、輪重合成信号生成部１１と、角速度演算部１２と、走行速度演算部１３と、走行距離演算部１４と、走行曲線半径演算部１５と、曲線区間検出部１６と、曲線方向検出部１７と、曲線持続距離演算部１８と、ＰＱ測定部１９と、ドリフト補正部２０と、データ記憶部２１と、画像生成部２２と、プログラム記憶部２３と、データ出力部２４と、制御部２５と、通信部２６などを備えている。

図２に示すデータ入力部９は、種々の検出データを入力させる手段である。データ入力部９には、Ａ／Ｄ変換装置７が出力するＡ／Ｄ変換後の輪重検出信号（輪重検出データ）Ｗ_P1，Ｗ_P2、横圧検出信号（横圧検出データ）Ｗ_Q及び角速度検出信号（角速度検出データ）Ｗ_ωが入力し、データ入力部９はこれらの検出データを制御部２５に出力する。

図４は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のオフセット補正部の補正動作を説明するための図であり、図４（Ａ）はオフセット補正前の輪重検出信号の波形図であり、図４（Ｂ）はオフセット補正後の輪重検出信号の波形図である。ここで、図４に示すグラフは、縦軸が輪重Ｐであり、横軸が時間ｔである。
図２に示すオフセット補正部１０は、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2をオフセット補正する手段である。オフセット補正部１０は、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の平均値に基づいてこれらの輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2をオフセット補正する。オフセット補正部１０は、例えば、輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-の歪みゲージの温度変動などによって、図４（Ａ）に示すように輪重検出信号Ｗ_P1がオフセット量Ｐ_offsetを含むときには、検出開始から現在までのこの輪重検出信号Ｗ_P1の全てのサンプリング値（全ての輪重検出データ）を平均化してオフセット量Ｐ_offsetを同定する。オフセット補正部１０は、図４（Ａ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1からオフセット量Ｐ_offsetを減算して、図４（Ｂ）に示すようにオフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P1を生成する。オフセット補正部１０は、オフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を輪重検出データとして制御部２５に出力する。

図５は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の輪重合成信号生成部の生成動作を説明するための図であり、図５（Ａ）は輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-が出力するオフセット補正後の輪重検出信号の波形図であり、図５（Ｂ）は輪重検出部Ｐ2+，Ｐ2-が出力するオフセット補正後の輪重検出信号の波形図であり、図５（Ｃ）は輪重合成信号生成部が出力する合成後の輪重合成信号の波形図である。ここで、図５に示すグラフは、縦軸が輪重Ｐであり、横軸が時間ｔである。
図５（Ａ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1は、図３（Ｂ）に示す車輪Ｗ₁の回転に応じて正負が交互に逆転した波形であり、プラス側が輪重検出部Ｐ1+によって検出された測定データに相当し、マイナス側が輪重検出部Ｐ1-によって検出された測定データに相当する。図５（Ａ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1は、輪重検出部Ｐ1+が接触点Ｓに最も近づき最下位に位置したときに輪重Ｐが上側のピーク値Ｐ_1maxを示し、車輪Ｗ₁がさらに180°回転して輪重検出部Ｐ1-が接触点Ｓに最も近づき最下位に位置したときに輪重Ｐが下側のピーク値Ｐ_1minを示す。図５（Ｂ）に示す輪重検出信号Ｗ_P2は、図３（Ｂ）に示す車輪Ｗ₁の回転に応じて正負が交互に逆転した波形であり、プラス側が輪重検出部Ｐ2+によって検出された測定データに相当し、マイナス側が輪重検出部Ｐ2-によって検出された測定データに相当する。図５（Ｂ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1は、輪重検出部Ｐ2+が接触点Ｓに最も近づき最下位に位置したときに輪重Ｐが上側のピーク値Ｐ_2maxを示し、車輪Ｗ₁がさらに180°回転して輪重検出部Ｐ2-が接触点Ｓに最も近づき最下位に位置したときに輪重Ｐが下側のピーク値Ｐ_2minを示す。

図２に示す輪重合成信号生成部１１は、輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-が車輪Ｗ₁の回転に応じて出力する位相の異なる複数の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を合成して輪重合成信号Ｗ_Pを生成する手段である。輪重合成信号生成部１１は、図３（Ｂ）に示す４つの検出位置のうち車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置毎に輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-が出力する２つの輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を合成する。例えば、輪重合成信号生成部１１は、図３（Ｂ）に示す車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置で輪重Ｐを検出する輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-が出力する図５（Ａ）に示すようなオフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P1と、図３（Ｂ）に示す輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-とは異なる対称な検出位置で輪重Ｐを検出する輪重検出部Ｐ2+，Ｐ2-が出力する図５（Ｂ）に示すようなオフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P2とを合成して、図５（Ｃ）に示すような輪重合成信号Ｗ_Pを生成する。輪重合成信号生成部１１は、以下の数１によって輪重合成信号Ｗ_Pを生成し、この輪重合成信号Ｗ_Pを制御部２５に出力する。

図５（Ｃ）に示す輪重合成信号Ｗ_Pは、図３（Ｂ）に示す車輪Ｗ₁の回転に応じて正負が交互に逆転した波形であり、プラス側が輪重検出部Ｐ1+，Ｐ2+が検出した測定データに相当し、マイナス側が輪重検出部Ｐ1-，Ｐ2-が検出した測定データに相当する。図５（Ｃ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1は、波形が時間軸と交差して輪重Ｐがゼロとなるゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…が図３（Ｂ）に示す車輪Ｗ₁の中心に対して検出位置の左右±45°に相当する。輪重合成信号生成部１１は、例えば、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すような車輪Ｗ₁が1/4回転する毎に発生する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の波形のピーク値Ｐ_1max，Ｐ_1min，Ｐ_2max，Ｐ_2minの両肩部分（裾の部分）の二点鎖線で示すような微小な立ち上がりを、２つの輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を合成することによって除去し平滑化する。

図２に示す角速度演算部１２は、角速度検出装置４が出力する角速度検出信号Ｗ_ωに基づいて車両の角速度を演算する手段である。角速度演算部１２は、演算後の車両の角速度を角速度データとして制御部２５に出力する。

走行速度演算部１３は、輪重合成信号生成部１１が出力する輪重合成信号Ｗ_Pに基づいて車両の走行速度を演算する手段である。走行速度演算部１３は、図５（Ｃ）に示す輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…に基づいて車両の走行速度を演算する。走行速度演算部１３は、例えば、車輪Ｗ₁の円周が略一定であり、かつ、ゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…間の時間と車輪Ｗ₁が1/4回転する時間とが同一であることから、車輪Ｗ₁の円周の1/4の長さをゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…の間隔で除算して車両の走行速度を演算する。走行速度演算部１３は、演算後の車両の走行速度を走行速度データとして制御部２５に出力する。

走行距離演算部１４は、車両の走行距離を演算する手段である。走行距離演算部１４は、例えば、車輪Ｗ₁の円周が略一定であり、かつ、ゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…間の時間と車輪Ｗ₁が1/4回転する時間とが同一であることから、車輪Ｗ₁の円周の1/4の長さをゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…の数で乗算して車両の走行距離を演算する。走行距離演算部１４は、演算後の車両の走行距離を走行距離データとして制御部２５に出力する。

走行曲線半径演算部１５は、車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を演算する手段である。走行曲線半径演算部１５は、角速度演算部１２が演算した車両の角速度と、走行速度演算部１３が演算したこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径、この走行曲線半径の逆数及び走行曲線半径の最小値（最小曲線半径）を演算する。走行曲線半径演算部１５は、車両の走行速度をこの車両の角速度で除算して、この車両が走行する曲線の半径、この曲線の半径の逆数及び最小曲線半径を演算し、この演算結果を走行曲線半径データとして制御部２５に出力する。

曲線区間検出部１６は、車両の角速度に基づいてこの車両が走行する曲線区間を検出する手段である。曲線区間検出部１６は、走行曲線半径演算部１５の演算結果に基づいて、車両の曲線区間の進入及び退出を検出する。曲線区間検出部１６は、例えば、走行曲線半径演算部１５が演算した走行曲線半径が所定値（例えば、曲線半径3000m程度）を超えるときには、車両が直線区間を走行していると判定し、走行曲線半径が所定値以下であるときには、車両が曲線区間を走行していると判定する。曲線区間検出部１６は、車両が曲線区間に進入したときには曲線区間進入信号を制御部２５に出力し、この車両が曲線区間から退出したときには曲線区間退出信号を制御部２５に出力する。

曲線方向検出部１７は、車両の角速度に基づいてこの車両が走行する曲線区間の曲線方向を検出する手段である。曲線方向検出部１７は、角速度検出装置４が出力する角速度検出信号Ｗ_ωに基づいて車両の曲線区間の曲線方向が右方向であるか左方向であるかを検出する。曲線方向検出部１７は、曲線区間検出部１６が車両の曲線区間の進入を検出して曲線区間進入信号を出力したときに、この曲線区間の曲線方向を右方向又は左方向であるか検出し、この検出結果を曲線方向データとして制御部２５に出力する。

曲線持続距離演算部１８は、車両が走行する曲線区間の持続距離を演算する手段である。曲線持続距離演算部１８は、曲線区間検出部１６が車両の曲線区間の進入を検出してからこの曲線区間の退出を検出するまでに、輪重検出装置２Ｒが出力する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2に基づいて、この曲線区間の持続距離（曲線長）を演算する。曲線持続距離演算部１８は、走行距離演算部１４と同様の演算方法によって、曲線区間が始まる開始キロ程と、この曲線区間が終わる終了キロ程と、終了キロ程から開始キロ程を減算した持続距離とを演算し、この演算結果を曲線持続距離データとして制御部２５に出力する。

図６は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のＰＱ測定部の構造を説明するための構成図である。
図２及び図６に示すＰＱ測定部１９は、輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する手段である。ＰＱ測定部１９は、図６に示すように、輪重測定部１９ａと、横圧測定部１９ｂと、脱線係数測定部１９ｃと、輪重減少率測定部１９ｄなどを備えている。ＰＱ測定部１９は、例えば、輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄなどを測定するとともに、輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄなどの最大値及び最小値を測定し、これらの測定結果をＰＱデータとして制御部２５に出力する。ここで、脱線係数Ｑ／Ｐとは、横圧Ｑを輪重Ｐで除した値であり、この値が脱線限界（脱線の始まる限界値）を下回るときには脱線が起こらず、脱線限界以上のときには脱線する可能性がある。また、輪重減少率（輪重抜け割合）Ｄとは、平坦な線路上で車両が停止状態又は低速走行状態であるときに測定した左右の車輪Ｗ₁の輪重の平均値である静止輪重Ｐ₀から、車両が走行状態であるときに輪重測定部１９ａが測定した輪重Ｐを減算した値ΔＰを、この静止輪重Ｐ₀で除した値ΔＰ／Ｐ₀である。輪重減少率Ｄは、脱線に関する安全性の補助的な評価指標として脱線係数Ｑ／Ｐと併用される。

輪重測定部１９ａは、輪重Ｐを測定する手段である。輪重測定部１９ａは、例えば、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の波形のピーク値Ｐ_1max，Ｐ_1min，Ｐ_2max，Ｐ_2minを輪重値として特定する。輪重測定部１９ａは、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2に基づいて輪重値を測定し、この測定結果を輪重データ（ＰＱデータ）として制御部２５に出力する。

図７は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のドリフト補正部の補正動作を説明するための図であり、図７（Ａ）はドリフト補正前の横圧検出信号の波形図であり、図７（Ｂ）はドリフト補正前の横圧検出信号の波形図である。ここで、図７に示すグラフは、縦軸が横圧Ｑであり、横軸が時間ｔである。
図２に示すドリフト補正部２０は、車両の走行曲線半径に基づいて横圧検出信号Ｗ_Qをドリフト補正する手段である。ドリフト補正部２０は、車両の曲線進入前の直線走行時の横圧検出信号Ｗ_Qに基づいて、この車両の曲線走行時の横圧検出信号Ｗ_Qをドリフト補正する。ドリフト補正部２０は、例えば、横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8の歪みゲージの温度変動などによって、図７（Ａ）に示すように横圧検出信号Ｗ_Qがドリフト量Ｑ_driftを含むときには、車両が曲線に進入する直前の時間ｔ_inにおける横圧検出信号Ｗ_Qの波形からドリフト量Ｑ_driftを同定する。ドリフト補正部２０は、図７（Ａ）に示す横圧検出信号Ｗ_Qからドリフト量Ｑ_driftを減算して、図７（Ｂ）に示すようにドリフト補正後の横圧検出信号Ｗ_Qを生成する。ドリフト補正部２０は、ドリフト補正後の横圧検出信号Ｗ_Qを横圧検出データとして制御部２５に出力する。

図８は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の横圧測定部の測定動作を説明するための波形図である。ここで、図８に示すグラフは、輪重合成信号Ｗ_Pと横圧検出信号Ｗ_Qとを重ねて表しており、縦軸が輪重Ｐ及び横圧Ｑであり、横軸が時間ｔである。
図２に示す横圧測定部１９ｂは、横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8が出力する横圧検出信号Ｗ_Qと、輪重合成信号生成部１１が出力する輪重合成信号Ｗ_Pとに基づいて、横圧Ｑを測定する手段である。横圧測定部１９ｂは、図８に示すように、輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…と横圧検出信号Ｗ_Qとに基づいて横圧Ｑを測定する。横圧測定部１９ｂは、例えば、輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂間で横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8が出力する横圧検出信号Ｗ_Qのピーク値Ｑ_maxに基づいて横圧Ｑを測定する。また、横圧測定部１９ｂは、例えば、輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₄，ｔ₀₅間で横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8が出力する横圧検出信号Ｗ_Qのピーク値Ｑ_minに基づいて横圧Ｑを測定する。横圧測定部１９ｂは、図３（Ｂ）に示す輪重Ｐの検出位置の±45°の範囲であって、図８に示すような輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…間における横圧検出信号Ｗ_Qの波形のピーク値Ｑ_max，Ｑ_minを横圧値として特定する。輪重測定部１９ａは、ドリフト補正後の横圧検出信号Ｗ_Qと輪重合成信号Ｗ_Pとに基づいて横圧値を測定し、この測定結果を横圧データ（ＰＱデータ）として制御部２５に出力する。

脱線係数測定部１９ｃは、輪重測定部１９ａが測定した輪重Ｐと横圧測定部１９ｂが測定した横圧Ｑとに基づいて脱線係数Ｑ／Ｐを測定する手段である。脱線係数測定部１９ｃは、輪重測定部１９ａが測定した輪重値と、この輪重値に対応する横圧測定部１９ｂが測定した横圧値とに基づいて脱線係数Ｑ／Ｐを演算し、この演算結果を脱線係数データ（ＰＱデータ）として制御部２５に出力する。

輪重減少率測定部１９ｄは、輪重測定部１９ａが測定した輪重Ｐに基づいて輪重減少率Ｄを測定する手段である。輪重減少率測定部１９ｄは、輪重測定部１９ａが測定した輪重Ｐとデータ記憶部２１が記憶する静止輪重Ｐ₀とに基づいて輪重減少率Ｄを演算し、この演算結果を輪重減少率データ（ＰＱデータ）として制御部２５に出力する。

図９は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置のデータ記憶部の構造を説明するための構成図である。
データ記憶部２１は、種々のデータを記憶する手段である。データ記憶部２１は、図９に示すように、輪重検出データ記憶部２１ａと、横圧検出データ記憶部２１ｂと、角速度検出データ記憶部２１ｃと、輪重合成データ記憶部２１ｄと、角速度データ記憶部２１ｅと、走行速度データ記憶部２１ｆと、走行距離データ記憶部２１ｇと、走行曲線半径データ記憶部２１ｈと、曲線方向データ記憶部２１ｉと、曲線持続距離データ記憶部２１ｊと、ＰＱデータ記憶部２１ｋなどを備えている。データ記憶部２１は、輪重検出データ、横圧検出データ、角速度検出データ、輪重合成データ、角速度データ、走行速度データ、走行距離データ、走行曲線半径データ、曲線方向データ、曲線持続距離データ、輪重データ、横圧データ、脱線係数データ及び輪重減少率データなどを各記憶部にそれぞれ記憶するメモリである。

輪重検出データ記憶部２１ａは、オフセット補正前後の輪重検出データを記憶し、左右の車輪Ｗ₁にそれぞれ対応するオフセット補正前後の輪重検出データを時系列順に記憶する。横圧検出データ記憶部２１ｂは、ドリフト補正前後の横圧検出データを記憶し、左右の車輪Ｗ₁にそれぞれ対応するドリフト補正前後の横圧検出データを時系列順に記憶する。角速度検出データ記憶部２１ｃは、角速度検出装置４が出力する角速度検出データを記憶し、角速度検出データを時系列順に記憶する。輪重合成データ記憶部２１ｄは、輪重合成信号生成部１１が生成した輪重合成データを記憶し、左右の車輪Ｗ₁にそれぞれ対応する輪重合成データを時系列順に記憶する。角速度データ記憶部２１ｅは、角速度演算部１２が演算した角速度データを記憶し、走行速度データ記憶部２１ｆは走行速度演算部１３が演算した走行速度データを記憶し、走行距離データ記憶部２１ｇは走行距離演算部１４が演算した走行距離データを記憶し、走行曲線半径データ記憶部２１ｈは走行曲線半径演算部１５が演算した走行曲線半径データを記憶し、曲線方向データ記憶部２１ｉは曲線方向検出部１７が検出した曲線方向データを記憶し、曲線持続距離データ記憶部２１ｊは曲線持続距離演算部１８が演算した曲線持続距離データを記憶する。

図９に示すＰＱデータ記憶部２１ｋは、ＰＱ測定部１９が測定したＰＱデータを記憶する。ＰＱデータ記憶部２１ｋは、例えば、左右の車輪Ｗ₁にそれぞれ対応する輪重データ、横圧データ、脱線係数データ、輪重減少率データ及び静止輪重データなどのＰＱデータを時系列順に記憶する。ＰＱデータ記憶部２１ｋは、車両が走行する線路Ｒの線形に関する線路図情報と照合可能なように、走行曲線半径データ、走行距離データ、曲線方向データ及び曲線持続距離データなどと対応させてＰＱデータを記憶する。

図１０は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の画像生成部の構造を説明するための構成図である。
画像生成部２２は、表示装置３１に表示する画像を生成する手段である。画像生成部２２は、例えば、走行曲線半径演算部１５の演算結果とＰＱ測定部１９の測定結果とを対応させて表示する画像を生成するとともに、ＰＱ測定部１９の測定結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を生成する。画像生成部２２は、図１０に示すように、波形モニタ画像生成部２２ａと、処理データ画像生成部２２ｂと、超過データ画像生成部２２ｃと、曲線解析処理画像生成部２２ｄと、ヒストグラム画像生成部２２ｅと、電圧モニタ画像生成部２２ｆなどを備えている。

波形モニタ画像生成部２２ａは、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2及び輪重合成信号Ｗ_Pの波形を表示するための画像を生成する手段である。波形モニタ画像生成部２２ａは、図５に示すようなオフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の波形と、これらのオフセット補正後の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を合成した輪重合成信号Ｗ_Pの波形とを表示装置３１に表示するための画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

処理データ画像生成部２２ｂは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータを車両の走行距離と対応させて表示するための画像を生成する手段である。処理データ画像生成部２２ｂは、走行曲線半径演算部１５の演算結果とＰＱ測定部１９の測定結果とを車両の走行距離（線路のキロ程）に対応させて表示する画像を生成する。処理データ画像生成部２２ｂは、輪重データ、横圧データ及び脱線係数データなどのＰＱデータ、走行速度データ並びに走行曲線データなどを擬似的な連続データとして表示するための画像を生成する。処理データ画像生成部２２ｂは、例えば、輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ、走行速度及び曲線半径の逆数などを、Ｘ軸がキロ程のグラフにプロットした画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

超過データ画像生成部２２ｃは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータのうち所定値を超えたデータを表示するための画像を生成する手段である。超過データ画像生成部２２ｃは、例えば、予め設定されたしきい値（超過値）を超えた輪重Ｐ、横圧Ｑ又は脱線係数Ｑ／Ｐなどを、これらの値が超過したときのキロ程、走行速度及び曲線半径などと対応させた画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

曲線解析処理画像生成部２２ｄは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータを曲線区間毎に対応させて表示するための画像を生成する手段である。曲線解析処理画像生成部２２ｄは、曲線方向検出部１７の検出結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を生成する、曲線解析処理画像生成部２２ｄは、例えば、曲線区間検出部１６が曲線区間であると判定したときに、各曲線区間の輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄの最大値及び最小値を、これらの最大値及び最小値が発生したときの車両の走行距離（キロ程）と対応させて表示する画像データを生成し、これらの画像データを制御部２５に出力する。また、曲線解析処理画像生成部２２ｄは、例えば、曲線方向、曲線半径及び曲線持続距離などを表示する画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

ヒストグラム画像生成部２２ｅは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータのヒストグラムを表示するための画像を生成する手段である。ヒストグラム画像生成部２２ｅは、例えば、輪重Ｐ、横圧Ｑ又は脱線係数Ｑ／Ｐなどのヒストグラム、平均値又は標準偏差などを演算しこれらのヒストグラム、平均値又は標準偏差を表示する画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

電圧モニタ画像生成部２２ｆは、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４が出力する電圧値を表示するための画像を生成する手段である。電圧モニタ画像生成部２２ｆは、例えば、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４の歪みゲージのブリッジの電圧値、この電圧値の平均値又は標準偏差を演算しこれらを表示する画像データを生成し、この画像データを制御部２５に出力する。

プログラム記憶部２３は、輪重Ｐ及び／又は横圧Ｑを測定処理するためのＰＱ測定処理プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部２３は、情報記録媒体から読み取ったＰＱ測定処理プログラム、又は電気通信回線を通じて取り込まれたＰＱ測定処理プログラムなどを記憶するメモリである。

データ出力部２４は、種々のデータを出力する手段である。データ出力部２４は、例えば、データ記憶部２１が記憶する種々のデータや、画像生成部２２が生成した種々の画像データなどを図１に示す外部記憶装置２９、印刷装置３０及び表示装置３１などに出力する。

制御部２５は、ＰＱ測定処理装置８の種々の動作を制御する中央処理部(CPU)である。制御部２５は、プログラム記憶部２３からＰＱ測定処理プログラムを読み出してＰＱ測定処理装置８のコンピュータに所定の処理を指令し実行させる。制御部２５は、例えば、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2のオフセット補正をオフセット補正部１０に指令したり、輪重合成信号Ｗ_Pの生成を輪重合成信号生成部１１に指令したり、角速度演算部１２に角速度の演算を指令したり、走行速度演算部１３に走行速度の演算を指令したり、走行距離演算部１４に走行距離の演算を指令したり、曲線区間検出部１６に曲線区間の検出を指令したり、走行曲線半径演算部１５に走行曲線半径の演算を指令したり、曲線方向検出部１７に曲線方向の検出を指令したり、曲線持続距離演算部１８に曲線区間の持続距離の演算を指令したり、ＰＱ測定部１９にＰＱデータの測定を指令したり、横圧検出信号Ｗ_Qのドリフト補正をドリフト補正部２０に指令したり、データ記憶部２１から種々のデータを読み出すとともにこれらのデータの出力をデータ出力部２４に指令したり、画像生成部２２に画像データの生成を指令するとともにこれらの画像データの出力をデータ出力部２４に指令したりする。また、制御部２５は、例えば、データ入力部９から入力する輪重検出データ、横圧検出データ及び角速度検出データ、輪重合成信号生成部１１が生成した輪重合成データ、角速度演算部１２が演算した角速度データ、走行速度演算部１３が演算した走行速度データ、走行距離演算部１４が演算した走行距離データ、走行曲線半径演算部１５が演算した走行曲線半径データ、曲線方向検出部１７が検出した曲線方向データ、曲線持続距離演算部１８が演算した曲線持続距離データ及びＰＱ測定部１９が測定したＰＱデータなどの記憶をデータ記憶部２１に指令する。

通信部２６は、種々のデータを伝達するための手段である。通信部２６は、データ入力部９、オフセット補正部１０、輪重合成信号生成部１１、角速度演算部１２、走行速度演算部１３、走行距離演算部１４、走行曲線半径演算部１５、曲線区間検出部１６、曲線方向検出部１７、曲線持続距離演算部１８、ＰＱ測定部１９、ドリフト補正部２０、データ記憶部２１、画像生成部２２、プログラム記憶部２３、データ出力部２４及び制御部２５などを相互に通信可能なように接続するバスである。

図１に示す入力装置２７は、ＰＱ測定処理装置８に種々の情報を入力するための装置である。入力装置２７は、例えば、ＰＱ測定処理装置８のデータ記憶部２１などに情報を入力するためのキーボードなどである。補助入力装置２８は、ＰＱ測定処理装置８に種々の情報を補助的に入力するための装置である。補助入力装置２８は、例えば、ＰＱ測定処理装置８の動作を選択するときに操作されるマウスなどである。外部記憶装置２９は、ＰＱ測定処理装置８のデータ記憶部２１が記憶する種々のデータを記憶する装置である。外部記憶装置２９は、例えば、走行安全性試験終了後にデータ記憶部２１が記憶する種々のデータを長期的に保存するためのハードディスクなどである。印刷装置３０は、ＰＱ測定処理装置８のデータ記憶部２１が記憶する種々のデータを印刷する装置である。

図１１は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の表示画面の構成を示す図である。
図１に示す表示装置３１は、ＰＱ測定処理装置８の種々の測定結果及び処理結果を表示する装置である。表示装置３１は、データ記憶部２１が記憶する種々の情報を表示したり、画像生成部２２が生成する種々の画像情報を表示したりする。表示装置３１は、図１１に示すように、波形モニタ画面３１ａと、処理データ画面３１ｂと、超過データ画面３１ｃと、曲線解析処理画面３１ｄと、ヒストグラム画面３１ｅと、電圧モニタ画面３１ｆなどを表示し、図１に示す入力装置２７又は補助入力装置２８を操作することによって任意の画面に切り替える。

図１２は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の波形モニタ画面を一例として示す図である。なお、以下の画面は、実際に営業線を車両が走行したときに測定したＰＱデータを処理したものである。
図１２に示す波形モニタ画面３１ａは、波形モニタ画像生成部２２ａが生成した輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2及び輪重合成信号Ｗ_Pの波形を表示する画面である。波形モニタ画面３１ａは、例えば、左右の車輪Ｗ₁に対応する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の波形とこの波形のピーク値Ｐ_1max，Ｐ_1min，Ｐ_2max，Ｐ_2min、横圧検出信号Ｗ_Qの波形とこの波形のピーク値Ｑ_max，Ｑ_min、軸箱加速度の波形などを画面左上欄と画面左下欄とにそれぞれ表示し、車両が現在走行している曲線の方向と走行曲線半径などを画面右側欄に表示する。ここで、軸箱加速度の波形は、図３（Ａ）に示す車軸Ｗ₂の端部を回転自在に保持する軸箱の振動を検出する加速度センサなどの振動検出装置が出力する加速度検出信号の波形である。

図１３は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の処理データ画面を一例として示す図である。
図１３に示す処理データ画面３１ｂは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータを車両の走行距離と対応させて表示する画面である。処理データ画面３１ｂは、例えば、左右の車輪Ｗ₁に対応する輪重Ｐ(kN)、横圧Ｑ(kN)、脱線係数Ｑ／Ｐ、走行曲線半径の逆数、走行速度(km/h)の波形を擬似的な連続データとして表示する。処理データ画面３１ｂは、例えば、図１３に示すように、横軸にキロ程(km)を表示し、左側の縦軸に輪重・横圧(kN)及び脱線係数を表示し、右側の縦軸に速度(km/h)及び1/曲線半径(m)を表示している。処理データ画面３１ｂは、図１に示す入力装置２７又は補助入力装置２８を操作することによってズーム及びスクロール可能である。

図１４は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の超過データ画面を一例として示す図である。
図１４に示す超過データ画面３１ｃは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータのうち所定値を超えたデータを表示する画面である。超過データ画面３１ｃは、例えば、輪重Ｐが所定値を超えた原因（超過原因）、キロ程(km)、走行速度(km/h)、輪重値(kN)、輪重減少率(%)及び曲線半径(m)などを表示する。超過データ画面３１ｃは、全走行区間の輪重Ｐ、横圧Ｑ及び脱線係数Ｑ／Ｐなどの最大値を自動的に更新して表示する。

図１５は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の曲線解析処理画面を一例として示す図である。
図１５に示す曲線解析処理画面３１ｄは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータを曲線区間毎に対応させて表示する画面である。曲線解析処理画面３１ｄは、１行目が各表示項目を表し、２行目以降がそれぞれ曲線区間を表し、各列がＰＱデータの最大値とその発生キロ程などを表している。曲線解析処理画面３１ｄは、例えば、曲線区間の方向（右又は左）、曲線区間の最小曲線半径(m)、曲線区間の開始キロ程(km)、曲線区間の終了キロ程(km)、曲線区間の持続距離(km)、曲線区間内で輪重Ｐが最大になったときのキロ程（Ｐmaxキロ程(km))、曲線区間内で輪重Ｐが最大になったときの走行速度（ＰmaxＶ(km/h))、曲線区間内の最大輪重値Ｐmax(kN)、曲線区間内で横圧Ｑが最大になったときのキロ程（Ｑmaxキロ程(km))、曲線区間内で横圧Ｑが最大になったときの走行速度（ＱmaxＶ(km/h))、曲線区間内の最大横圧値Ｑmax(kN)、曲線区間内で脱線係数Ｑ／Ｐが最大になったときのキロ程（Q/Pmaxキロ程(km))、曲線区間内で脱線係数Ｑ／Ｐが最大になったときの走行速度（Q/PmaxＶ(km/h))、曲線区間内の最大脱線係数Ｑ／Ｐmax、曲線区間内で輪重Ｐが最小になったときのキロ程（Ｐminキロ程(km))、曲線区間内で輪重Ｐが最小になったときの走行速度（ＰminＶ(km/h))、及び曲線区間で輪重Ｐが最小になったときの輪重減少率（Ｐmin(kN)減少率(%))などを曲線区間毎に表示する。

図１６は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置のヒストグラム画面を一例として示す図である。
図１６に示すヒストグラム画面３１ｅは、ＰＱ測定処理装置８が測定した種々のデータのヒストグラムを表示する画面である。ヒストグラム画面３１ｅは、例えば、輪重Ｐのヒストグラムを画面左上欄に表示し、横圧Ｑのヒストグラムを画面中欄に表示し、脱線係数Ｑ／Ｐのヒストグラムを画面左下欄に表示し、画面右側欄に曲線半径の平均値、直線判定のための標準偏差及び角速度の標準偏差などを表示する。ヒストグラム画面３１ｅは、これらのヒストグラム、平均値及び標準偏差などを自動的にリアルタイムで更新して表示する。

図１７は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの表示装置の電圧モニタ画面を一例として示す図である。
図１７に示す電圧モニタ画面３１ｆは、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４が出力する電圧値を表示する画面である。電圧モニタ画面３１ｆは、例えば、輪重検出装置２Ｒ，２Ｌ、横圧検出装置３Ｒ，３Ｌ及び角速度検出装置４の歪みゲージのブリッジ出力である電圧値、この電圧値の平均値又は標準偏差を加工せずにそのままリアルタイムで表示する。

次に、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の動作を説明する。
図１８は、この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、ＰＱ測定処理装置８の制御部２５の動作を中心として説明する。
ステップ（以下、Ｓという）１００において、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2のオフセット補正をオフセット補正部１０に制御部２５が指令する。図示しない電源スイッチがON操作されると、プログラム記憶部２３からＰＱ測定処理プログラムを制御部２５が読み出して、一連のＰＱ測定処理プログラムを実行し、制御部２５が自動解析を開始する。先ず、制御部２５が輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2などの全振幅値が予め設定されたしきい値を超えたか否かを制御部２５が判断し、全振幅値がしきい値を超えたときには車両が走行中であると判定し、全振幅値がしきい値以下であるときには車両が停止していると判定する。車両が停止していると制御部２５が判断したときには、車体がヨー運動をしていないため角速度検出装置４が出力する角速度検出信号Ｗ_ωをゼロリセットする。次に、車両が走行を開始すると図２に示すデータ入力部９から制御部２５に輪重検出データ及び横圧検出データが入力し、データ記憶部２１にこれらのデータを制御部２５が記憶させる。次に、データ記憶部２１から輪重検出データを制御部２５が読み出してこの輪重検出データをオフセット補正部１０に出力すると、検出開始から現在までの輪重検出データをオフセット補正部１０が平均化して、図４（Ａ）に示すようなオフセット量Ｐ_offsetを同定する。次に、図４（Ｂ）に示すように検出開始から現在までの輪重検出データからオフセット量Ｐ_offsetをオフセット補正部１０が減算して、オフセット補正後の輪重検出データを制御部２５に出力し、このオフセット補正後の輪重検出データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１１０において、輪重合成信号Ｗ_Pの生成を輪重合成信号生成部１１に制御部２５が指令する。オフセット補正後の輪重検出データを制御部２５がデータ記憶部２１から読み出して輪重合成信号生成部１１に出力すると、図５（Ａ）（Ｂ）に示すような２つの輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2を輪重合成信号生成部１１が合成して、図５（Ｃ）に示すような１つの輪重合成信号Ｗ_Pを生成する。生成後の輪重合成データを輪重合成信号生成部１１が制御部２５に出力すると、この輪重合成データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１２０において、輪重Ｐ及び横圧Ｑの測定をＰＱ測定部１９に制御部２５が指令する。データ記憶部２１からオフセット補正後の輪重検出データを制御部２５が読み出してこの輪重検出データを輪重測定部１９ａに出力すると、図４（Ａ）（Ｂ）に示すような輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2の波形のピーク値Ｐ_1max，Ｐ_1min，Ｐ_2max，Ｐ_2minを輪重値として輪重測定部１９ａが特定する。また、データ記憶部２１からドリフト補正後の横圧検出データを制御部２５が読み出してこの横圧検出データを横圧測定部１９ｂに出力すると、図８に示すように輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…間の横圧検出信号Ｗ_Qのピーク値Ｑ_max，Ｑ_minを横圧値として特定する。次に、横圧測定部１９ｂが特定した横圧値を、輪重測定部１９ａが特定したこの横圧値と対応する輪重値によって、脱線係数測定部１９ｃが除算して脱線係数Ｑ／Ｐを特定する。また、データ記憶部２１から静止輪重データを制御部２５が読み出してこの静止輪重データを輪重減少率測定部１９ｄに出力すると、輪重測定部１９ａが特定した輪重値から静止輪重値を減算した値を、この静止輪重値によって輪重減少率測定部１９ｄが除算して輪重減少率Ｄを特定する。輪重データ、横圧データ、脱線係数データ及び輪重減少率データなどのＰＱデータをＰＱ測定部１９が制御部２５に出力すると、これらのＰＱデータをＰＱデータ記憶部２１ｋに制御部２５が出力し、ＰＱデータ記憶部２１ｋにこれらのＰＱデータが記憶される。

Ｓ１３０において、車両の角速度の演算を角速度演算部１２に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から角速度検出データを制御部２５が読み出してこの角速度検出データを角速度演算部１２に出力すると、角速度演算部１２が車両の角速度を演算する。演算後の角速度データを角速度演算部１２が制御部２５に出力すると、この角速度データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１４０において、車両の走行速度の演算を走行速度演算部１３に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から輪重合成データを制御部２５が読み出してこの輪重合成データを走行速度演算部１３に出力すると、図５（Ｃ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1のゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…間の時間によって車輪Ｗ₁の円周の1/4の長さを走行速度演算部１３が除算して車両の走行速度を演算する。演算後の走行速度データを走行速度演算部１３が制御部２５に出力すると、この走行速度データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１５０において、車両の走行距離の演算を走行距離演算部１４に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から輪重合成データを制御部２５が読み出してこの輪重合成データを走行距離演算部１４に出力すると、図５（Ｃ）に示す輪重検出信号Ｗ_P1のゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…の数を車輪Ｗ₁の円周の1/4の長さで乗算して車両の走行距離を演算する。演算後の走行距離演算部１４は、演算後の車両の走行距離データを走行距離演算部１４が制御部２５に出力すると、この走行距離データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１６０において、車両の走行曲線半径の演算を走行曲線半径演算部１５に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から角速度データ及び走行速度データを制御部２５が読み出してこれらの角速度データ及び走行速度データを走行曲線半径演算部１５に出力すると、走行曲線半径演算部１５が車両の走行速度をこの車両の角速度で除算して、この車両が走行する曲線の半径を演算する。演算後の走行曲線半径データを走行曲線半径演算部１５が制御部２５に出力すると、この走行曲線半径データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ１７０において、車両が走行する曲線区間の検出を曲線区間検出部１６に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から走行曲線半径データを制御部２５が読み出してこの走行曲線半径データを曲線区間検出部１６に出力すると、走行曲線半径が所定値を超えているか否かを曲線区間検出部１６が判断する。

Ｓ１８０において、車両が曲線に進入したか否かを制御部２５が判断する。走行曲線半径が所定値以下であると曲線区間検出部１６が判断したときには、この曲線区間検出部１６が曲線区間進入信号を制御部２５に出力する。制御部２５に曲線進入信号が入力したときには、車両が曲線区間に進入したと制御部２５が判断してＳ１９０に進み、制御部２５に曲線進入信号が入力しないときには、車両が直線区間を走行していると判断してＳ２４０に進む。

Ｓ１９０において、横圧検出信号Ｗ_Qのドリフト補正をドリフト補正部２０に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から横圧検出データを制御部２５が読み出してこの横圧検出データをドリフト補正部２０に出力すると、図７（Ａ）に示すように車両の曲線進入直前における時間ｔ_inの直線走行時の横圧Ｑをドリフト量Ｑ_driftにドリフト補正部２０が同定する。次に、図７（Ｂ）に示すように時間ｔ_in以降の車両の曲線走行時の横圧検出データからドリフト量Ｑ_driftをドリフト補正部２０が減算して、ドリフト補正後の横圧検出データを制御部２５に出力し、このドリフト補正後の横圧検出データを制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ２００において、車両が走行する曲線区間の曲線方向の検出を曲線方向検出部１７に制御部２５が指令する。データ記憶部２１から角速度データを制御部２５が読み出してこの角速度データを曲線方向検出部１７に出力すると、この角速度データが所定値を超えているか否かを曲線方向検出部１７が判断する。曲線区間が右曲線又は左曲線であるかを曲線方向検出部１７が判断して、曲線方向データを制御部２５に出力し、この曲線方向データを各曲線区間と対応させて制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ２１０において、車両が曲線から退出したか否かを制御部２５が判断する。走行曲線半径が所定値を越えていると曲線区間検出部１６が判断したときには、この曲線区間検出部１６が曲線区間退出信号を制御部２５に出力する。制御部２５に曲線退出信号が入力したときには、車両が曲線区間から退出したと制御部２５が判断してＳ２２０に進み、制御部２５に曲線退出信号が入力しないときには、車両が曲線区間を走行中であると判断して、曲線退出信号が入力するまで判断を繰り返す。

Ｓ２２０において、車両が走行する曲線区間の持続距離の演算を曲線持続距離演算部１８に制御部２５が指令する。曲線区間検出部１６が曲線区間進入信号を制御部２５に出力したときの走行距離データと、曲線区間検出部１６が曲線区間退出信号を制御部２５に出力したときの走行距離データとを、データ記憶部２１から制御部２５が読み出して曲線持続距離演算部１８に出力する。その結果、曲線区間退出時の走行距離（終了キロ程）から曲線区間進入時の走行距離（開始キロ程）を曲線持続距離演算部１８が減算して曲線持続距離を演算する。演算後の曲線持続距離データを曲線持続距離演算部１８が制御部２５に出力すると、この曲線持続距離データを各曲線区間に対応させて制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ２３０において、ＰＱデータの最大値及び最小値の測定をＰＱ測定部１９に制御部２５が指令する。曲線区間検出部１６が曲線区間進入信号を制御部２５に出力してからこの曲線区間検出部１６が曲線区間退出信号を制御部２５に出力するまでに、ＰＱ測定部１９が測定したＰＱデータをデータ記憶部２１から制御部２５が読み出してＰＱ測定部１９に出力する。その結果、車両が曲線区間を走行している間にＰＱ測定部１９が測定した輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄなどの最大値及び最小値をＰＱ測定部１９が測定する。測定後のＰＱデータをＰＱ測定部１９が制御部２５に出力すると、このＰＱデータを各曲線区間に対応させて制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。また、輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄなどが最大及び最小になったときの走行速度データ及び走行距離データをデータ記憶部２１から制御部２５が読み出して、これらの走行速度データ及び走行距離データを各曲線区間に対応させて制御部２５がデータ記憶部２１に記憶させる。

Ｓ２４０において、表示装置３１に画像を表示するか否かを制御部２５が判断する。例えば、図１に示す入力装置２７又は補助入力装置２８が操作されて、図１１に示す波形モニタ画面３１ａ、処理データ画面３１ｂ、超過データ画面３１ｃ、曲線解析処理画面３１ｄ、ヒストグラム画面３１ｅ又は電圧モニタ画面３１ｆのいずれかが選択されたか否かを制御部２５が判断する。表示装置３１に画像を表示する必要があると制御部２５が判断したときにはＳ２５０に進み、表示装置３１に画像を表示する必要がないと制御部２５が判断したときにはＳ２６０に進む。

Ｓ２５０において、表示装置３１に表示する画像の生成を画像生成部２２に制御部２５が指令する。表示装置３１に表示するために必要な種々のデータをデータ記憶部２１から制御部２５が読み出してこのデータを画像生成部２２に出力する。その結果、例えば、図１１に示す波形モニタ画面３１ａ、処理データ画面３１ｂ、超過データ画面３１ｃ、曲線解析処理画面３１ｄ、ヒストグラム画面３１ｅ又は電圧モニタ画面３１ｆに画像を表示するために必要な画像データを画像生成部２２が生成し、この画像データを制御部２５に出力する。この画像データが制御部２５に入力すると制御部２５がデータ出力部２４からこの画像データを表示装置３１に出力させる。その結果、例えば、図１２〜図１７に示すような波形モニタ画面３１ａ、処理データ画面３１ｂ、超過データ画面３１ｃ、曲線解析処理画面３１ｄ、ヒストグラム画面３１ｅ又は電圧モニタ画面３１ｆが表示装置３１に表示される。

Ｓ２６０において、測定処理を継続するか否かを制御部２５が判断する。例えば、図１に示す入力装置２７又は補助入力装置２８が操作されて、測定処理の終了が選択されたと制御部２５が判断したときには、一連のＰＱ測定処理を終了し、測定処理の終了が選択されていないと制御部２５が判断したときには、Ｓ１８０に戻り測定処理を継続する。

この発明の第１実施形態に係るＰＱ測定処理装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を走行曲線半径演算部１５が演算するとともに、輪重Ｐ及び横圧ＱをＰＱ測定部１９が測定し、この走行曲線半径演算部１５の演算結果とこのＰＱ測定部１９の測定結果とを対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、従来のＰＱ測定装置のようなキロ程と対応させてＰＱデータを表示するのとは異なり、走行曲線半径データをインデックスとして線路図情報と簡単に照合することができる。その結果、ＰＱデータと線路情報との整合性を図ることができるため、データの検索が容易になりデータの照合作業を軽減することができる。

(2) この第１実施形態では、走行曲線半径の逆数を走行曲線半径演算部１５が演算する。このため、曲線区間走行時のＰＱデータであるか直線区間走行時のＰＱデータであるかを画面上に明確に表示することができる。

(3) この第１実施形態では、横圧Ｑを輪重Ｐで除算した脱線係数Ｑ／ＰをＰＱ測定部１９が測定する。このため、鉄道車両の走行安全性にかかわる重要な指標である脱線係数Ｑ／Ｐを輪重Ｐ及び横圧Ｑとともに表示することができる。

(4) この第１実施形態では、走行曲線半径演算部１５の演算結果とＰＱ測定部１９の測定結果とを車両の走行距離に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。その結果、走行曲線半径データとともに走行距離データをインデックスとして線路図情報と簡単に照合することができるため、検索作業がより一層容易になり照合作業もより一層軽減することができる。

(5) この第１実施形態では、走行曲線半径演算部１５の演算結果とＰＱ測定部１９の測定結果とを線路のキロ程に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、走行曲線半径データとともにキロ程をインデックスとして線路図情報と簡単に照合することができる。

(6) この第１実施形態では、ＰＱ測定部１９の測定結果と走行曲線半径演算部１５の演算結果とを擬似的な連続データとして表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、リアルタイムで波形を読み取ることが可能になり、作業時間や人的な負担を軽減することができる。

(7) この第１実施形態では、車両の角速度に基づいてこの車両が走行する曲線区間を曲線区間検出部１６が検出するとともに、輪重Ｐ及び横圧ＱをＰＱ測定部１９が測定し、このＰＱ測定部１９の測定結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、従来のＰＱ測定装置のような時系列横圧データがしきい値を越えている区間を曲線区間であると認識するのとは異なり、角速度データを利用して正確に曲線区間を認識することができる。また、曲線区間毎にＰＱデータが表示されるため、曲線区間毎にＰＱデータを容易に解析することができる。

(8) この第１実施形態では、車両の角速度に基づいて曲線区間の曲線方向を曲線方向検出部１７が検出し、この曲線方向検出部１７の検出結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。その結果、ＰＱデータとともに曲線方向が曲線区間毎に表示されるため、曲線方向をインデックスとして線路図情報と簡単に照合することができる。

(9) この第１実施形態では、車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を走行曲線半径演算部１５が演算し、この走行曲線半径演算部１５の演算結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、ＰＱデータとともに走行曲線半径が曲線区間毎に表示されるため、走行曲線半径をインデックスとして線路図情報と簡単に照合することができる。

(10) この第１実施形態では、曲線区間の最小曲線半径を走行曲線半径演算部１５が演算する。その結果、曲線区間を特定するための情報として最小曲線半径をインデックスとして利用できるため、より一層容易に線路情報と照合することができる。

(11) この第１実施形態では、車輪の輪重Ｐを検出する輪重検出装置２Ｒ，２Ｌが出力する輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2に基づいて、この車両が走行する曲線区間の持続距離を曲線持続距離演算部１８が演算し、この曲線持続距離演算部１８の演算結果を曲線区間毎に対応させて表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、例えば、図５（Ｃ）及び図８に示す輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…を利用して正確に曲線持続距離を演算することができるとともに、曲線区間を特定するための情報として曲線持続距離をインデックスとして使用することができる。

(12) この第１実施形態では、曲線区間が始まる開始キロ程とこの曲線区間が終わる終了キロ程とを曲線持続距離演算部１８が演算する。このため、曲線持続距離だけではなく開始キロ程と終了キロ程もインデックスとして利用可能になり、より一層容易に線路情報と照合することができる。例えば、従来のＰＱ測定装置では、各曲線区間の開始キロ程及び終了キロ程を手入力していたため測定データと曲線区間とがずれている可能性が高かったが、この実施形態では開始キロ程及び終了キロ程を正確に演算することができるため、ＰＱデータを線路図情報と高精度に対応させることができる。

(13) この第１実施形態では、横圧Ｑを輪重Ｐで除算した脱線係数Ｑ／ＰをＰＱ測定部１９が測定する。また、この第１実施形態では、輪重Ｐを静止輪重Ｐ₀から減算した値ΔＰをこの静止輪重Ｐ₀で除算した輪重減少率ＤをＰＱ測定部１９が測定する。このため、鉄道車両の走行安全性にかかわる重要な指標である脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄを曲線区間毎に表示することができる。

(14) この第１実施形態では、ＰＱ測定部１９の測定結果の最大値及び／又は最小値を表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、ＰＱデータが異常になった箇所を曲線区間毎に詳細に解析することができる。

(15) この第１実施形態では、ＰＱ測定部１９の測定結果が最大値及び／又は最小値になったときのキロ程及び／又は走行速度を表示する画像を画像生成部２２が生成する。このため、ＰＱデータが異常である場合にはキロ程などをインデックスとして線路図を検索して、異常なＰＱデータを示す箇所を現場で高精度に特定することができる。

（第２実施形態）
図１９は、この発明の第２実施形態に係るＰＱ測定処理装置を備えるＰＱ測定システムの輪重検出装置及び横圧測定装置の設置状態を概略的に示す模式図である。以下では、図３に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１９に示す輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，Ｐ3+，Ｐ3-，Ｐ4+，Ｐ4-は、車輪Ｗ₁の周方向の８つの検出位置で輪重Ｐを検出する。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，Ｐ3+，Ｐ3-，Ｐ4+，Ｐ4-は、図１９に示すように、車輪２ａの中心（車軸Ｗ₂の中心）に対して45°ずれた検出位置で輪重Ｐを検出可能なように、車輪Ｗ₁の周方向に等間隔で配置されている。輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，Ｐ3+，Ｐ3-，Ｐ4+，Ｐ4-は、８つの検出位置のうち車輪Ｗ₁の中心に対して対称な検出位置毎に輪重Ｐを検出して４つの輪重検出信号Ｗ_P1〜Ｗ_P4を出力する。図２に示す輪重合成信号生成部１１は、４つの輪重検出信号Ｗ_P1〜Ｗ_P4を合成して１つの輪重合成信号Ｗ_Pを生成する。この第２実施形態では、輪重検出信号Ｗ_P1〜Ｗ_P4の数が増加して人力では解析が困難な場合であっても、１つの輪重合成信号Ｗ_Pを生成することによって、輪重Ｐ及び横圧Ｑをより一層高精度にリアルタイムで自動的に測定することができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、４個の輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-又は８個の輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，Ｐ3+，Ｐ3-，Ｐ4+，Ｐ4-によって輪重Ｐを検出する場合を例に挙げて説明したが、設置個数を４個又は８個に限定するものではない。例えば、輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，…が車輪Ｗ₁の周方向に２ⁿ⁺¹（ｎは整数）個配置されており、これらの輪重検出部Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，…が出力する位相の異なる２ⁿ⁺¹／２個の輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2，…を合成して１つの輪重合成信号Ｗ_Pを生成することもできる。また、この実施形態では、横圧Ｑを８個の横圧検出部Ｑ1〜Ｑ8によって検出する場合を例に挙げて説明したが設置個数を８個に限定するものではない。さらに、この実施形態では、輪重Ｐ、横圧Ｑ、脱線係数Ｑ／Ｐ及び輪重減少率Ｄを測定する場合を例に挙げて説明したが、これらの少なくとも一つを測定することもできる。

(2) この実施形態では、輪重検出信号Ｗ_P1，Ｗ_P2に基づいて輪重タイミングを判別しているが、ロータリエンコーダなどが出力する回転系信号と併用して輪重タイミングを判別することもできる。また、この実施形態では、輪重合成信号Ｗ_Pを利用して輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定しているが、輪重Ｐ及び横圧Ｑの測定方法をこのような手法に限定するものではない。さらに、この実施形態では、輪重合成信号Ｗ_Pのゼロクロス点ｔ₀₁，ｔ₀₂，…に基づいて車両の走行距離を演算する場合を例に挙げて説明したが、車両の台車の軸箱の振動を検出する加速度センサなどの振動検出部が出力する振動検出信号に基づいて車両の走行距離を測定することもできる。

(3) この実施形態では、走行曲線半径データが所定値を超えたか否かによって曲線区間を検出しているが、角速度データが所定値を超えたか否かによって曲線区間を検出することもできる。また、この実施形態では、処理データ画面３１ｂ及び曲線解析処理画面３１ｄにキロ程を表示する場合を例に挙げて説明したが、走行距離演算部１４が演算した走行距離を表示することもできる。

(4) この実施形態では、処理データ画面３１ｂに走行曲線半径の逆数を表示する場合を例に挙げて説明したが、走行曲線半径の逆数又は走行曲線半径の少なくとも一方を表示することもできる。また、この実施形態では、曲線解析処理画面３１ｄに各曲線区間の最小曲線半径を表示する場合を例に挙げて説明したが、各曲線区間の曲線半径の平均値又は最小曲線半径の少なくとも一方を表示することもできる。また、この実施形態では、曲線解析処理画面３１ｄに曲線方向、走行曲線半径、開始キロ程、終了キロ程及び持続距離を表示する場合を例に挙げて説明したが、これらの少なくとも一つを表示することもできる。さらに、この実施形態では、曲線解析処理画面３１ｄに輪重Ｐの最大値及び最小値、横圧Ｑの最大値、脱線係数Ｑ／Ｐの最大値、並びに輪重Ｐが最小であるときの輪重減少率Ｄを表示する場合を例に挙げて説明したが、表示項目をこれらに限定するものではない。

１ ＰＱ測定システム
２Ｒ，２Ｌ 輪重検出装置
Ｐ1+，Ｐ1-，Ｐ2+，Ｐ2-，Ｐ3+，Ｐ3-，Ｐ4+，Ｐ4- 輪重検出部
３Ｒ，３Ｌ 横圧検出装置
Ｑ1〜Ｑ8 横圧検出部
４ 角速度検出装置
５ ＰＱ測定装置
６ 増幅装置
７ Ａ／Ｄ変換装置
８ ＰＱ測定処理装置
９ データ入力部
１０ オフセット補正部
１１ 輪重合成信号生成部
１２ 角速度演算部
１３ 走行速度演算部
１４ 走行距離演算部
１５ 走行曲線半径演算部
１６ 曲線区間検出部
１７ 曲線方向検出部
１８ 曲線持続距離演算部
１９ ＰＱ測定部
１９ａ 輪重測定部
１９ｂ 横圧測定部
１９ｃ 脱線係数測定部
１９ｄ 輪重減少率測定部
２０ ドリフト補正部
２１ データ記憶部
２２ 画像生成部
２２ａ 波形モニタ画像生成部
２２ｂ 処理データ画像生成部
２２ｃ 超過データ画像生成部
２２ｄ 曲線解析処理画像生成部
２２ｅ ヒストグラム画像生成部
２２ｆ 電圧モニタ画像生成部
２３ プログラム記憶部
２４ データ出力部
２５ 制御部
３１ 表示装置
３１ａ 波形モニタ画面
３１ｂ 処理データ画面
３１ｃ 超過データ画面
３１ｄ 曲線解析処理画面
３１ｅ ヒストグラム画面
３１ｆ 電圧モニタ画面
Ｒ 線路
Ｒ₁ レール
Ｗ 輪軸
Ｗ₁ 車輪
Ｐ 輪重
Ｐ₀ 静止輪重
Ｑ 横圧
Ｑ／Ｐ 脱線係数
Ｄ 輪重減少率
Ｓ 接触点
Ｗ_P1，Ｗ_P2，Ｗ_P3，Ｗ_P4 輪重検出信号
Ｗ_Q 横圧検出信号
Ｗ_ω 角速度検出信号
Ｗ_P 輪重合成信号
ｔ01，ｔ02，… ゼロクロス点
Ｐ_1max，Ｐ_1min，Ｐ_2max，Ｐ_2min ピーク値
Ｑ_max，Ｑ_min ピーク値
Ｐ_offset オフセット量
Ｑ_drift ドリフト量

Claims (12)

1. 車輪の輪重及び／又は横圧を測定処理するＰＱ測定処理装置であって、
   前記輪重及び／又は前記横圧を測定するＰＱ測定部と、
   前記車両の角速度を検出する角速度検出装置が出力する角速度検出信号に基づいてこの車両の角速度を演算する角速度演算部と、
   前記輪重を検出する輪重検出装置が出力する輪重検出信号に基づいてこの車両の走行速度を演算する走行速度演算部と、
   前記車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を演算する走行曲線半径演算部と、
   前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを対応させて表示する画像を生成する画像生成部とを備え、
   前記走行速度演算部は、前記輪重検出装置が車輪の回転に応じて出力する位相の異なる複数の輪重検出信号を合成して生成される輪重合成信号のゼロクロス点の間隔で前記車輪の1/4の長さを除算して前記車両の走行速度を演算すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
2. 請求項１に記載のＰＱ測定処理装置において、
   前記走行曲線半径演算部は、前記走行曲線半径及び／又はこの走行曲線半径の逆数を演算すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＰＱ測定処理装置において、
   前記ＰＱ測定部は、前記横圧を前記輪重で除算した脱線係数を測定すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理装置において、
   前記画像生成部は、前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを前記車両の走行距離に対応させて表示する画像を生成すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
5. 請求項４に記載のＰＱ測定処理装置において、
   前記画像生成部は、前記走行曲線半径演算部の演算結果と前記ＰＱ測定部の測定結果とを線路のキロ程に対応させて表示する画像を生成すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理装置において、
   前記画像生成部は、前記ＰＱ測定部の測定結果と前記走行曲線半径演算部の演算結果とを擬似的な連続データとして表示する画像を生成すること、
   を特徴とするＰＱ測定処理装置。
7. 車輪の輪重及び／又は横圧を測定処理するためのＰＱ測定処理プログラムであって、
   前記輪重及び／又は前記横圧を測定するＰＱ測定手順と、
   前記車両の角速度を検出する角速度検出装置が出力する角速度検出信号に基づいてこの車両の角速度を演算する角速度演算手順と、
   前記輪重を検出する輪重検出装置が出力する輪重検出信号に基づいてこの車両の走行速度を演算する走行速度演算手順と、
   前記車両の角速度とこの車両の走行速度とに基づいて、この車両が走行する曲線区間の走行曲線半径を演算する走行曲線半径演算手順と、
   前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを対応させて表示する画像を生成する画像生成手順とをコンピュータに実行させ、
   前記走行速度演算手順は、前記輪重検出装置が車輪の回転に応じて出力する位相の異なる複数の輪重検出信号を合成して生成される輪重合成信号のゼロクロス点の間隔で前記車輪の1/4の長さを除算して前記車両の走行速度を演算する手順を含むこと、
   を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。
8. 請求項７に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、
   前記走行曲線半径演算手順は、前記走行曲線半径及び／又はこの走行曲線半径の逆数を演算する手順を含むこと、
   を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。
9. 請求項７又は請求項８に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、
   前記ＰＱ測定手順は、前記横圧を前記輪重で除算した脱線係数を測定する手順を含むこと、
   を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。
10. 請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、
    前記画像生成手順は、前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを前記車両の走行距離に対応させて表示する画像を生成する手順を含むこと、
    を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。
11. 請求項１０に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、
    前記画像生成手順は、前記走行曲線半径演算手順における演算結果と前記ＰＱ測定手順における測定結果とを線路のキロ程に対応させて表示する画像を生成する手順を含むこと、
    を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。
12. 請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載のＰＱ測定処理プログラムにおいて、
    前記画像生成手順は、前記ＰＱ測定手順における測定結果と前記走行曲線半径演算手順における演算結果とを擬似的な連続データとして表示する画像を生成する手順を含むこと、
    を特徴とするＰＱ測定処理プログラム。