JPH04340433A - 鉄道用車両の輪重・横圧測定における零点補正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道用車両に係り、特
に輪重・横圧のディジタル処理を行う際に必要となる動
歪計出力の零点補正法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用車両の輪重・横圧（図３）は走行
安全性に係る重要な指標であり、これを正確に測定する
ため、従来からいくつかの方法が用いられてきた。現在
、一般的に用いられているのは、間欠法、連続法と呼ば
れる二通りの方法である。これらは車輪に歪ゲージを貼
付し、そのブリッジ出力から輪重・横圧の値を求める測
定法で、各々、歪ゲージの貼付法やブリッジの構成法に
工夫がこらされているが、これらのうち前者は車輪１回
転に正負符号の反転した２回の出力しか得られないもの
の、車輪の熱歪等による零点の移動が少なく、後者に比
較して正確な測定が可能であるため、広く用いられてい
る。この場合、従来のデータ処理法ではチャート上に記
録されたアナログ波形を目視により読み取ることで測定
値を得ており、正負に反転を繰り返す出力波形の中心線
、すなわち零位置がチャート上の零位置へくるようにペ
ンの方を人為的に移動させてから出力波形を描かせてい
る。従って、従来は動歪計出力の零値を特に気にせずに
計測が行われてきた。しかし、近年、動歪計出力を直接
にＡＤ変換して、またはデータレコーダに収録後に後日
再生した出力をＡＤ変換して電子計算機に取り込み、デ
ィジタル的にデータ処理を行う方法が試みられるように
なってきた。その際用いられている動歪計出力の零点補
正法は、車輪周上で出力が零となるべき位置がレールと
接触した時点でサンプリングしたデータを何回転分か平
均して零点の移動量とする方法や、原波形をディスプレ
イ上に表示し画面上のカーソルで作業者が零位置を指定
する方法等である。ただし、前者については、真の零位
置からずれた位置のデータをサンプリングしたりサンプ
リングしたデータにノイズがのっていた場合に誤った値
を零点移動量として採用する恐れがあり、後者について
は、簡素化されてはいるものの人手による選択が必要で
処理を自動化するまでには至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鉄道用車両の輪重・横
圧データをディジタル的に処理する場合、車輪からのブ
リッジ出力を増幅する動歪計の出力に零点のずれがある
と、ＡＤ変換によって正確な値を得ることができない。 輪重については、一般に車輪に加わる外力により歪出力
が零でないところで動歪計の零バランスを取るため、本
来出力が零となるべきところの出力を用いて値を補正し
てやらないと誤った結果を得ることになる。本発明は、
鉄道用車両の輪重、横圧等を測定する際、特にディジタ
ル処理を行う際に必要な動歪計出力零点の移動量を補正
する方法である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】レール上を走行中の車輪
には輪重Ｐ、横圧Ｑ、接線力Ｔの三分力が作用する（図
３）。これらの分力を測定するために車輪に歪ゲージを
貼付してブリッジを構成し、動歪計により電圧に変換し
て出力させると、例えば従来の間欠法を用いた輪重Ｐの
場合、図４に示すような結果が得られる。接線力Ｔが作
用している時は図５のように輪重ブリッジ出力が変形す
る。一般に、この図に示す出力の最大値ｐｍａｘ　、最
小値ｐｍｉｎ　からｐ０　の値を差し引いたものが測定
したい分力に比例するように歪ゲージの貼付位置及びブ
リッジの構成法が決められている。従って、最大値ｐｍ
ａｘ　、最小値ｐｍｉｎ　の電圧値をそのままディジタ
ルサンプリングして読み取り、比例定数を掛けて輪重に
換算すると、真の値と異なるものが得られる。真の値は
（ｐｍａｘ　−ｐ０　）及び（ｐｍｉｎ　−ｐ０　）に
比例定数を掛けて輪重に換算したものであることから、
ｐ０　の値を見出し、ピーク値ｐｍａｘ　、ｐｍｉｎ　
からこれを差し引くという操作が必要である。本発明は
このような零点の移動量ｐ０　の値を求め、この補正を
行うものである。本発明では、間欠法の結線による場合
移動量ｐ０　は車輪半回転ごとに正負反転する動歪計出
力の直流成分であるという考えのもとに、これを求める
ためローパスフィルタを使用する。ローパスフィルタを
用いて低い遮断周波数を設定してやることにより、測定
データの凹凸に相当する周波数成分が遮断され、直流成
分に相当する一定の出力値ｐ０　が求められる。この方
法では計測時の高周波ノイズも除去されているため、ノ
イズにより誤差を生ずる恐れはない。

【０００５】

【作用】一般に、鉄道用車両の輪重・横圧測定は走行の
安全性を確認することを目的として行うため、条件の厳
しい高速走行時のデータを取り扱うことが多いが、走行
速度５ｋｍ／ｈ程度の低速走行時にもデータのディジタ
ル処理を可能にしてやることが望ましい。従来の間欠法
による輪重・横圧の動歪計出力を例にとると、図４，図
５及び図６に示したような波形が得られ、正負の波を含
む１周期が丁度車輪の一回転に対応している。通常の鉄
道用車両の場合、車輪直径が８００〜９１０　ｍｍであ
るので、車輪の一回転で３ｍ　程度進む。従って、走行
速度５ｋｍ／ｈ（１．４ｍ／ｓ）では、一秒間に車輪が
半回転する状態になることから、図４，図５及び図６に
示す波形の基本波成分は、約０．５　Ｈｚに相当する周
波数成分であると考えられる。そこで、ローパスフィル
タのフィルタ特性に応じて、０．５Ｈｚ　よりも低い適
当な遮断周波数を設定してやれば、動歪計出力の直流成
分として、零点の移動量ｐ０　、ｑ０　を得ることがで
きる。また、最近試みられているディジタル処理により
輪重の連続測定を行う方法では、輪重ブリッジの動歪計
出力は図７のようになるが、同様の方法で零点の補正を
行うことができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２により
説明する。本発明では、動歪計の零点移動量を補正して
やるためにローパスフィルタを使用する。図１に示すよ
うに動歪計の原出力を分岐させ、ローパスフィルタによ
り処理した出力の直流成分を差し引くという方法を用い
る。図１において、ｘ’は動歪計の原出力を表し、ｘ０
　はｘ’をローパスフィルタに通して得られる出力、ｘ
が動歪計の原出力ｘ’からｘ０　を差し引いた真のブリ
ッジ出力ｘ＝ｘ’−ｘ０　を表す。図１のようにｘ’、
ｘ０　を同時サンプルホールドしてからＡＤ変換し、デ
ィジタル処理により零点補正の行われたｘを求めている
が、図２のようにアナログ処理により零点補正の行われ
たブリッジ出力ｘを求めることも可能である。

【０００７】

【発明の効果】鉄道用車両の走行安全性を調べるために
輪重・横圧を正確に測定することは極めて重要である。 本発明により、鉄道用車両の輪重・横圧をディジタル処
理を用いて計測する際の障壁となっていた動歪計出力の
零点の移動を人間の判断力の介入を要さずに、また、零
点補正用の複雑な電子計算機プログラムを用いることな
く補正することが可能となる。それにより、ディジタル
演算を活用した測定データの処理や輪重・横圧の連続出
力を得る新しい測定法の実用化等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例として、動歪計出力の零点の移
動量を補正するための機器の構成例を示す。図中ｘ’は
動歪計原出力、ｘ０　は動歪計出力の零点の移動量、ｘ
が零点補正後の値である。

【図２】アナログ式の加算器を使用する場合の本発明の
実施例を説明した図である。

【図３】レール上を走行中の車輪に作用する輪重Ｐ、横
圧Ｑ、接線力Ｔの三分力を示す説明図である。輪重Ｐは
上下方向、横圧Ｑは左右方向、接線力Ｔは前後方向の力
である。

【図４】図４は、従来の間欠法を用いて輪重Ｐを測定し
た場合の動歪計からの電圧出力を示したもので、接線力
が作用していない場合である。図中ｚは出力が本来零と
なるべき位置を示し、ｐｍａｘ　、ｐｍｉｎ　は出力の
ピーク値を表す。ｐ０　が動歪計出力の零点移動量であ
る。

【図５】図５は、従来の間欠法を用いて輪重Ｐを測定し
た場合の動歪計からの電圧出力を示したもので、ブレー
キ等による接線力が作用している場合である。図中ｚは
出力が本来零となるべき位置を示し、ｐｍａｘ　、ｐｍ
ｉｎは出力のピーク値を表す。ｐ０　が動歪計出力の零
点移動量である。

【図６】従来の間欠法を用いた横圧Ｑの出力波形例であ
る。ｑ０　が動歪計出力の零点移動量を表す。

【図７】ディジタル処理により輪重の連続測定を行うた
めに用いられる結線法によった場合の輪重ブリッジの動
歪計出力波形である。

【符号の説明】

１　　ローパスフィルタ ２　　ディジタルコンピュータ ３　　Ａ／Ｄ変換器 ４　　中央処理装置 ５　　加算器 ６　　符号変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レール上を輪軸の回転により走行する
   鉄道用車両の車輪に作用する輪重・横圧の測定において
   、動歪計の原出力を分岐させ、ローパスフィルタを使っ
   て処理した出力の直流成分を差し引くことによって、動
   歪計出力の零点補正することを特徴とした鉄道用車両の
   輪重・横圧測定における零点補正法。