JP5547791B2 - 高精度加速度測定装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、鉄道車両1は、車輪11と、車輪11を回転可能に支持する車軸12と、車軸12の軸受けとしての軸箱13と、軸箱13に配置された軸バネ14と、軸バネ14に支持された台車枠15と、台車枠15の上に配置された空気バネ16と、空気バネ16を介在して台車枠15に支持された車体17とを備える。鉄道車両1は、さらに、軸箱13に取り付けられた加速度測定装置20を備える。
のバネ22と組み合わされてバネ−質量系の上下振動に対するローパスフィルタを構成する。
右加速度を減衰するのでSN比の高い測定を許容する。この点について図4を参照して説明する。曲線A1はX(Hz)に共振周波数を有するバネ−質量系の振動周波数に対する倍率の履歴を例示する。曲線A2はY(Hz)に共振周波数を有するバネ−質量系の振動周波数に対する倍率の履歴を例示する。曲線A2のバネ−質量系に測定範囲の左右加速度が入力された場合、必要としない測定範囲外の周波数の加速度が倍率1を越える。つまり、ノイズが増幅される。これに対して、曲線A1のバネ−質量系に測定範囲内の周波数の左右加速度が入力された場合、必要とする加速度が最大Z倍に増幅されて出力される一方、測定範囲外の周波数の左右加速度は減衰される。すなわち、バネ−質量系の共振周波数が測定範囲の周波数域内に収まるように第2のバネ25のバネ定数を設定すると、SN比の高い測定が実行される。
次に、本実施形態の加速度測定装置20がシュミレーションされた実施例を説明する。
図6を参照して、加速度測定装置20Aは、図2に示す軸箱13に取り付けられた支持部材21Aと、支持部材21Aの底壁21aから延びる側壁21bの上に設置された第1のバネ22と、第1のバネ22によって上下方向に付勢された支持体23Aを含む。支持体23Aは、第1のバネ22が固定された第1の支持体23cと、第1の支持体23cの下面に固定された凹形の第2の支持体23dとを含む。
第1のバネ22を扇運動的に揺動しにくくさせる。これにより、低加速度センサ25Aに対する左右加速度の誤差を無くす。
図7を参照して、加速度測定装置20Bは、図2に示す軸箱13に取り付けられた支持部材21Bと、支持部材21Bの底壁21aの上に設置された第1のバネ22と、支持部材21Bの側壁21bに設置された第2のバネ25と、第2のバネ25の先端に固定されたプレート29を含む。加速度測定装置20Bは、第1のバネ22によって上下方向に付勢された錘24を含む。錘24は、プレート29を介在して、第2のバネ25によって左右方向に付勢される。
図8を参照して、加速度測定装置20Cは、図2に示す軸箱13に取り付けられた支持部材21Cと、支持部材21Cの底壁21aに支持された錘24と、錘24と支持部材21Cの底壁21aとの間に配置されたバネ22と、錘24と支持部材21Cの側壁21bとの間に配置されたコロ36と、錘24の上に配置された低加速度センサ26Aと、支持部材21Cの底壁21aに配置された高加速度センサ31Aを含む。この実施形態では、第2のバネ25の代わりにコロ36を用いた点に特徴を有する。このコロ36は第1の実施形態の第2のバネ25の剛性を無限大にしたものとみなされる。
図9、図10を参照して、本実施形態の加速度測定装置20Cによる測定結果を説明する。
図11を参照して、加速度測定装置20Dは加速度測定装置20Cを変形したものである。加速度測定装置20Dは、支持部材21Dと、支持部材21Dの底壁21aに支持されると共に上下方向に直列に配置された錘24A、24Bと、錘24Aと支持部材21Dの底壁21aとの間に配置されたバネ22Aと、錘24Aと錘24Bとの間に配置されたバネ22Bと、錘24A、24Bと支持部材21Dの側壁21bとの間に配置されたコロ36と、錘24Bの上に配置された低加速度センサ26Aと、支持部材21Dの底壁21aに配置された高加速度センサ31Aを含む。
図12を参照して、本実施形態の加速度測定装置20Eを説明する。加速度測定装置20Eは、加速度測定装置20Dを変形したものである。加速度測定装置20Eは、支持部材21Dと、支持部材21Dの底壁21aに支持されると共に上下方向に直列に配置された錘24A、24Bと、錘24Aと支持部材21Dの底壁21aとの間に配置されたバネ22と、錘24Aと錘24Bとの間に配置された第1の弾性体としての樹脂体37と、錘24A、24Bと支持部材21Dの側壁21bとの間に配置されたスライドテーブル38と、錘24Bの上に配置された低加速度センサ26Aと、支持部材21Dの底壁21aに配置された高加速度センサ31Aを含む。
カニカルノイズを減じるので、低周波に加えて高周波の上下加速度を吸収し、高精度の左右加速度の測定を達成する。
図13、14を参照して、加速度測定装置20Eの測定結果を説明する。
図15を参照して本実施形態の加速度測定装置20Fを説明する。加速度測定装置20Fは、図8に示す加速度測定装置20Cと同様の構成である。本実施形態では低加速度センサ26Aは上下方向を感度方向として設定される。
11 車輪
12 車軸
13 軸箱
14 軸ばね
15 台車枠
16 空気ばね
17 車体
20 加速度測定装置
21 支持部材
22 第1のバネ
24 錘
25 第2のバネ
26 低加速度センサ
27 マイクロコンピュータ
28 無線ボード
31 高加速度センサ
32 マイクロコンピュータ
33 無線ボード
41 解析用コンピュータ
Claims (4)
- 感度方向の加速度を測定する加速度センサと、
前記感度方向と異なる非感度方向における加速度を減衰するフィルタとを備え、
前記フィルタは、
前記加速度センサと共に移動可能な錘と、
前記錘を前記非感度方向に付勢する第1の弾性体と、前記錘を前記感度方向に付勢する第2の弾性体を備え、
前記錘及び前記第2の弾性体からなる系の共振周波数が測定の周波数域内も入るように前記第2の弾性体のバネ定数を設定したことを特徴とする高精度加速度測定装置。 - 請求項1に記載の高精度加速度測定装置において、
前記錘及び前記第2の弾性体からなる系の逆フィルタ情報を格納する解析用コンピュータを備えることを特徴とする高精度加速度測定装置。 - 請求項1又は2に記載の高精度加速度測定装置において、
前記第1の弾性体の弾性中心は前記非感度方向において前記錘の重心と一致することを特徴とする高精度加速度測定装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の高精度加速度測定装置において、
前記第1の弾性体はバネ及び樹脂体の一方であることを特徴とする高精度加速度測定装置。
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