JPH1137904A

JPH1137904A - 車両の試験装置及び試験方法

Info

Publication number: JPH1137904A
Application number: JP9198187A
Authority: JP
Inventors: Wataru Yamagishi; 渡山岸; Toshihiko Horiuchi; 敏彦堀内; Makoto Yamakado; 山門　　誠; Masaharu Sugano; 正治菅野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-02-12
Also published as: US6234011B1

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、実車試験と同等な台車の性能試
験および耐久試験を可能にする。【解決手段】車両を台車１および加振機４を備えた模擬
車両１００と、この模擬車両１００に仮想的に接続され
デジタル計算機１０に記憶された数値モデルとに置き換
える。台車１の下部に設けた車輪１を回転させるととも
に、台車１から発生する反力を反力計測装置６で計測す
る。この計測値を用いて、デジタル計算機１０が数値モ
デルを演算して得た設定時間後の車両運動を実現するよ
うに制御装置９が加振機４を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両や自動車
の性能を試験する試験装置及びおよその試験方法に係
り、特に鉄道車両の台車や自動車の懸架装置の試験装置
及び試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の台車や自動車の懸架装置は、
車両の乗り心地を左右すると共に、走行安定性を左右す
る重要な部品であり、車両の開発においてその性能を事
前に評価することが必要である。特に高速走行時におい
ては、台車に蛇行動が生じる恐れがあり、この蛇行動を
回避することが重要な課題となっている。ところで、台
車の走行においては、主として（１）車輪と軌道の接触
面の解析が困難なこと、（２）台車に構造的な非線形性
が多いこと、の理由から、蛇行動現象の解明にはシミュ
レーションによる解析が困難であり、実機台車を用いて
試験しているのが現状である。

【０００３】この実機台車による試験としては、一つに
は実際の車両（実車）を実際の軌道上で走行させる、い
わゆる実車試験が採用されており、また一方では軌条輪
の上に台車を搭載したいわゆる台上試験も用いられてい
る。この台上試験においては、複数の車輪が台車の下部
に回転可能に設けられ、この台車の上面側に車両の荷重
分に相当する荷重枠が取り付けられている。そして、車
輪と台車と荷重枠とで鉄道車両を模擬している。一方、
基礎上には無限長の鉄道線路を模擬するために、円柱状
のころが複数個回転可能に配置されている。台車の下部
の車輪と円柱状のころは対応する位置にあり、このころ
上に模擬車両を載せ、台車の一端側を連結装置に固定し
てころを回転させることによりレール上の鉄道車両の走
行特性を模擬できる。この試験装置の例が、弘津他、
「鉄道車両の蛇行動のシミュレーション」（日本機械学
会論文集、第532号Ｃ編、No.90-0204A、1990年12月、第
６５〜７２頁）に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の項に
記載の実車試験においては、ある一つの条件（車両構
造、軌道状態、走行条件など）での結果しか得られな
い。この実車試験は多くのパラメータを含んでいるた
め、得られた実験結果から他の条件での走行性能や乗り
心地を求めることが困難である。また、台上試験では連
結装置により模擬車両を拘束しているので、車両の進行
方向に対する相対位置を車輪の正転あるいは逆転により
決定している。しかしながらこの場合においては、車両
の特性を考慮することは困難であり、実際の車両と運動
が異なってしまい、満足な試験結果が得られない。ま
た、近年開発が進められているアクティブダンパを搭載
した台車においては、運動状態をフィードバック信号と
して必要とするため、台上試験では対応できないという
不具合を生じている。

【０００５】本発明は上記従来の技術の有する不具合に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、主
として鉄道用車両の台車の性能試験あるいは耐久試験
を、条件を種々変化させて容易に実施することにある。
本発明の他の目的は、計算機シミュレーションとモデル
試験とを組み合わせて高精度に実際の鉄道用または自動
車車両を模擬した試験を行うことにある。本発明のさら
に他の目的は、簡単な構成で実車試験と同等な鉄道用車
両の台車または自動車の懸架装置の性能試験または耐久
試験を行うことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様は、軌道上を走行する車両の試験
装置であって、軌道を模擬する回転可能な複数の回転体
と、この回転体上に配置され回転可能な複数の軌道輪を
有する模擬車両と、この模擬車両を加振する加振手段
と、模擬車両に仮想的に連結される車体の数値モデルが
記憶されるデジタル計算機と、模擬車両に加わる反力を
測定する反力測定手段と、加振手段を制御する制御手段
とを備えたものである。

【０００７】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様は、軌道上を走行する車両の試験装置であって、軌
道を模擬する回転自在な回転体と、この回転体上に配置
され軌道輪を備えた模擬車両と、この模擬車両と仮想的
に連結される数値モデルを記憶する記憶手段とを備えた
ものである。

【０００８】上記目的を達成するための本発明の第３の
態様は、路面を走行する自動車用車両の試験装置であっ
て、路面を模擬する路面模擬手段と、この路面模擬手段
上に配置され回転可能な複数の車輪を備えた模擬車両
と、この模擬車両に仮想的に接続される車体の数値モデ
ルが記憶される記憶手段を備えたデジタル計算機と、前
記模擬車両を加振する加振手段と、前記模擬車両に加わ
る反力を測定する反力測定手段と、この測定手段が検出
した反力に基づき前記数値モデルと前記模擬車両の接続
点の変位が数値モデルと模擬車両の双方において一致す
るように前記加振手段を制御する制御手段とを備えたも
のである。

【０００９】そして好ましくは、デジタル計算機は、反
力計測手段が計測するタイミングを管理する時間管理手
段と、反力を計測してから設定時間経過後の車両運動を
数値モデルを参照して演算し、加振手段への加振信号を
発生する車両運動演算手段とを備えている。さらに好ま
しくは、デジタル計算機は、車両運動演算手段が演算し
た車両運動を外部機器に出力する出力手段を有してい
る。

【００１０】上記目的を達成するための本発明の第４の
態様は、軌道上を走行する車両の試験装置であって、軌
道を模擬する回転可能な複数の回転体を有する第１、第
２の軌道模擬手段と、この第１、第２の軌道模擬手段に
それぞれ配置され回転可能な複数の軌道輪を有する第
１、第２の模擬車両と、この第１、第２の模擬車両を加
振する第１、第２の加振手段と、前記第１、第２の模擬
車両の双方に仮想的に連結される車体の数値モデルが記
憶されるデジタル計算機と、前記第１、第２の模擬車両
に加わる反力をそれぞれ測定する第１、第２の反力測定
手段と、この反力測定手段が測定した反力値に基づいて
前記第１、第２の加振手段を制御する制御手段とを備
え、前記第１、第２の模擬車両及び数値モデルにより実
機車両を模擬するものである。

【００１１】上記目的を達成するための本発明の第５の
態様は、軌道または路面上を走行する車両の試験方法
は、模擬走行面を駆動するステップと、台車から発生す
る反力を計測するステップと、計測した反力値をデジタ
ル計算機に入力するステップとデジタル計算機に予め入
力されていた車両数値モデルと、反力の計測値とを用い
て反力が計測された時刻から設定時間（Δｔ）経過後の
車両の運動をデジタル計算機が演算するステップと、演
算した車両運動に基づき、模擬車両へ与えるべき加振指
令信号をデジタル計算機が演算するステップと、設定時
間（Δｔ）経過後に加振機を駆動する出力するステップ
とを備えたものである。

【００１２】そして好ましくは、模擬車両の演算ステッ
プにおいて演算された模擬車両の運動を、模擬車両へフ
ィードバック信号として与えるステップを含んでいる。
また、好ましくは、模擬車両の走行距離を計測するステ
ップと、走行距離の計測値を用いて予め記憶された軌道
状態データを参照して、走行距離が計測されてから設定
時間経過後の軌道状態を計測するステップと、設定時間
後に軌道状態模擬用加振機を駆動するステップとを含ん
でいる。

【００１３】上記目的を達成するための本発明の第６の
態様は、軌道上を走行する複数の模擬車両を有する車両
の試験方法は、模擬軌道を回転駆動するステップと、各
々の模擬車両から発生する反力を計測するステップと、
反力の計測値をデジタル計算機に入力するステップと、
デジタル計算機に予め入力されている前記複数の模擬車
両のいずれにも仮想的に接続される車体の数値モデルと
反力の計測値とを用いて、反力が計測された時刻から設
定時間（Δｔ）経過後の各模擬車両の運動を演算するス
テップと、模擬車両の運動の演算値に基づいて、前記各
模擬車両を加振する加振機への加振指令信号を算出する
ステップと、この加振指令信号に基づき設定時間（Δ
ｔ）経過後に各加振機を制御装置が駆動するステップと
を備えたものである。

【００１４】上記目的を達成するための本発明の第７の
態様は、軌道上を走行する車両の試験装置であって、軌
道を模擬する回転自在な回転体と、この回転体を回転駆
動する駆動装置と、回転体上に配置され軌道輪を備えた
模擬車両と、この模擬車両と仮想的に連結される数値モ
デルを記憶する記憶手段と、模擬車両を加振する加振手
段と、模擬車両に加わる反力を測定する反力測定手段と
を備えたものである。

【００１５】すなわち、本発明は台車が搭載されている
回転体を、軌道を模擬して回転させるとともに、車両を
フレームおよび加振機からなる模擬車両とし、台車から
模擬車両に加わる荷重を計測し、この計測値を用いてデ
ジタル計算機に予め入力されているプログラムおよび数
値モデルにしたがって前記荷重の計測時刻から設定時間
後の車両の運動を計算し、その運動状態を設定時間後に
加振機が実現する。

【００１６】また、車両の運動を計算するデジタル計算
機から、台車のアクティブダンパの制御系に必要な信号
を前記運動計算結果に基づいて出力することを可能にし
ている。さらに、車両の運動を計算するデジタル計算機
から、アクティブダンパの制御系に必要な信号を前記運
動計算結果に基づいて出力するので、実車に搭載したの
と同じ条件で試験が実施可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を図面を用いて説明する。図１に、台車の試験装置の一
実施例に係るブロック図を、図１２にこの試験装置の基
台側の鳥瞰図を示す。この基台側は、従来用いられてい
る台車の試験装置とほぼ同じものである。ただし、従来
試験用車両２００として実際の車両と同等のものを用い
ているが、本発明においては、試験用車両２００の大部
分はデジタル計算機または記憶装置に数値モデルの形で
記憶されている。つまり、デジタル計算機に入力された
車体部分を含む数値モデルと、加振機上に配置された模
擬車両１００とを仮想的に接続して、これらを統一的に
試験している。

【００１８】鉄道車両が下部に備える台車１には、車輪
２が回転可能に設置されている。車輪２は基礎８に回転
可能に設置された回転体７に接触している。ところで、
剛壁３には加振機４が固定されており、この加振機４は
一方では模擬車両１００を構成するフレーム５に取り付
けられている。フレーム５と台車１とは反力計測装置６
を介して機械的に連結されている。ここで、反力計測装
置６は加振機４が模擬車両１００を加振したときに、台
車１から模擬車両１００に加わる反力を計測するもので
あり、設置場所は図１の位置に限定されるものではな
い。

【００１９】反力計測装置６が計測した反力値は、信号
伝達手段１４を介して信号入力手段１３に伝達され、こ
の信号入力手段１３を備えるデジタル計算機１０に入力
される。信号入力手段１３と同様にデジタル計算機１０
に備えられた信号出力装置１１からは、加振信号が出力
され、信号伝達手段１２を介して加振機の制御装置９に
入力される。加振機の制御装置９は、この信号に基づい
て模擬車両１００を駆動する。本実施例においては、伝
達される信号は例えば電圧信号であり、信号伝達手段は
ケーブルである。また、信号入力装置としてはＡ／Ｄ変
換器が、信号出力装置としてはＤ／Ａ変換器が用いられ
ている。しかしこれらの構成要素は本発明の趣旨の範囲
で変更でき得るものであり、これらに限定されるもので
はない。

【００２０】図２に、図１で示したデジタル計算機１０
の詳細機能を具体的に示す。反力計測装置６で測定した
反力の計測値は、信号入力手段１３を介して車両運動算
出手段１５へ入力される。予めデジタル計算機の図示し
ない補助装置（例えばキーボード）から入力された車両
部の情報については、車両運動算出手段１５が備える記
憶手段に車両運動を記述する運動方程式の係数マトリク
スである数値モデルの形で記憶される。ここで、数値モ
デルは、例えば車両の車体部を有限の要素に分割した形
に表されるものであり、この各要素の質量、剛性、減衰
性能等のデータと、各要素間の接続関係、位置座標等の
データを有している。車両運動算出手段１５は、記憶さ
れた数値モデルの運動方程式を、反力の計測値を外力と
して数値積分する。これにより、反力を計測した時刻
（ｔ₀）から予め定められた設定時間（Δｔ）経過後の
運動状態を算出する。数値積分法としては、例えば中央
差分法を用いるが、それに限定されるものではない。こ
の結果が加振信号算出手段１６に入力されると、設定時
間（Δｔ）経過後に台車と車両の接触点における両者の
運動が車両運動算出手段１５が算出した結果に合致する
ように加振機への指令信号を生成する。生成された指令
信号は、信号出力手段１１から出力される。以上の機能
は時間管理手段１７によって管理され、設定時間（Δ
ｔ）後には車両運動の計算結果と実際の被試験体の運動
とが一致するようになる。

【００２１】この様に構成した台車の試験装置の試験方
法の手順を図３を用いて説明する。具体的な手順は以下
の通りである。（０）試験の開始（ステップＳ１０）（１）台車１から発生する反力を反力計測装置６が計測
する（ステップＳ１１）、（２）反力計測装置６が計測
した計測値をデジタル計算機１０に入力する（ステップ
Ｓ１２）、（３）デジタル計算機１０に予め入力されて
いた車両数値モデルと、反力の計測値とを用いて反力が
計測された時刻から設定時間（Δｔ）経過後の車両の運
動をデジタル計算機１０が計算する（ステップＳ１
３）、（４）演算から求められた車両運動の結果に基づ
き、模擬車両１００部分の運動状態を実現するための加
振指令信号をデジタル計算機１０が演算する（ステップ
Ｓ１４）、（５）信号出力手段１１が、指令信号を設定
時間（Δｔ）経過後に出力する（ステップＳ１５）、
（６）指令信号に基づき、制御装置９が加振機４を駆動
する（ステップＳ１６）、（７）試験を継続するかどう
かを判定する（ステップＳ１７）、（８）試験を終了す
る（ステップＳ１８）。

【００２２】ここで、試験の継続または終了の判定は、
予め定められた時間が経過したか、あるいは加振機制御
装置に停止信号が与えられたかを判定するものである。
この判定手段は、例えば上位計算機や起動停止盤等の他
の装置に備えられてもよい。

【００２３】本実施例によれば、実際の車両を走行させ
ることなく、実車走行と同等の試験が可能となるので経
済的に台車の機能を評価できる。また、車両の数値モデ
ルを変更することで様々な使用条件ないしは車両条件に
対する性能を評価できる。

【００２４】次に本発明の第２の実施例を、図４を用い
て説明する。本実施例は、第１の実施例に記載の各構成
要素に加え、他の台車や回転体等を有している。すなわ
ち、第一の実施例が備える１組の模擬車体および模擬軌
道の他に、もう１組の模擬車体と模擬軌道の組を有して
いる。この第２の組の各構成要素の符号は、下１桁が第
１の組の構成要素の符号と同じで、十の位が３で表され
ている。その他の点では第１の実施例と同一である。

【００２５】第２の組では、台車３１の下部に複数の車
輪３２が回転自在に設けられており、車輪３２は基礎３
８に回転自在に設けられた回転体３７と接触している。
台車３１の上方に配置される剛壁３３に固定された加振
機３４は、反力計測装置３６を介して連結される。な
お、反力計測装置３６は、第１の実施例同様に加振機３
４が台車３１を加振することによりに台車３１から模擬
車両１１０に加わる反力を計測するものであり、図４に
示した位置に限定されない。

【００２６】第１の実施例同様、反力計測装置６が計測
した反力の計測値は、信号伝達手段１４、信号入力手段
１３を介してデジタル計算機１０に入力される。さらに
これと並行して、反力計測装置３６が計測した反力の計
測値は信号伝達手段４４、信号入力手段４３を介してデ
ジタル計算機１０に入力される。デジタル計算機１０が
備える信号出力装置１１から加振機４への加振信号が出
力され、信号伝達手段１２、次いで加振機４の制御装置
９へと信号が伝送される。一方、加振機３４への加振信
号が、信号出力装置４１、信号伝達手段４２を経て加振
機３４の制御装置３９に伝送される。これらの２組の信
号によって模擬車両１００、１１０が駆動される。

【００２７】本実施例においても、伝達される信号は電
圧信号であり、信号伝達手段はケーブルである。そし
て、信号入力装置にＡ／Ｄ変換器を、信号出力装置にＤ
／Ａ変換器を用いている。しかしこれらの各構成要素
は、本発明の趣旨の範囲内では他のものであってもよく
上記に限定されるものではない。

【００２８】デジタル計算機１０においては、信号入力
手段１３および信号入力手段４３から入力された反力の
計測値が車両運動算出手段１５に入力される。予めデジ
タル計算機の図示しない補助装置（例えばキーボード）
から入力された車両部の情報については、車両運動算出
手段１５が備える記憶手段に車両運動を記述する運動方
程式の係数マトリクスである数値モデルの形で記憶され
る。車両運動算出手段１５は、記憶された数値モデルの
運動方程式を、反力の計測値を外力として数値積分す
る。これにより、反力を計測した時刻（ｔ₀）から予め
定められた設定時間（Δｔ）経過後の運動状態を算出す
る。数値積分法としては、例えば中央差分法を用いる
が、それに限定されるものではない。この結果が加振信
号算出手段１６、４６に入力されると、設定時間（Δ
ｔ）経過後に台車と車両の接触点における両者の運動が
車両運動算出手段１５が算出した結果に合致するように
加振機への指令信号を生成する。生成された指令信号
は、信号出力手段１１、４１から出力される。以上の機
能は時間管理手段１７によって管理され、設定時間（Δ
ｔ）後には運動計算結果と実際の被試験体の運動との一
致が実現される。

【００２９】本実施例においては、基礎８と基礎３８、
基礎３と基礎３３、信号入力手段１３と信号入力手段４
３、加振信号算出手段１６と加振信号算出手段４６、信
号出力手段１１と信号出力手段４１とを同じものから構
成しているが、必ずしも同一である必要はない。また、
回転体７の回転軸と回転体３７の回転軸とを同一にして
もよいし、そうでなくともよい。

【００３０】次に、このように構成した本実施例におけ
る試験方法の一具体例を、図５を用いて説明する。（０）試験を開始する（ステップＳ２０）、（１）各々
の台車１、３１から発生する反力を反力計測装置６、３
６を用いて計測する（ステップＳ２１）、（２）反力計
測装置６、３６が計測した反力の計測値をデジタル計算
機１０に入力する（ステップＳ２２）、（３）デジタル
計算機１０に予め入力されている車両の数値モデルと反
力の計測値とを用いて、反力が計測された時刻から設定
時間（Δｔ）経過後の各車両１００、１１０の運動を計
算する（ステップＳ２３）、（４）演算して求められた
車両の運動結果に基づいて、模擬車両１００、１１０の
運動状態を実現するために必要な、各々の台車１、３１
に固定された加振機４、３４への加振指令信号を算出す
る（ステップＳ２４）、（５）各加振機４、３４への指
令信号を信号出力手段１１、４１が設定時間（Δｔ）経
過後に出力する（ステップＳ２５）、（６）指令信号に
基づき、各加振機４、３４を制御装置９、３９が駆動す
る（ステップＳ２６）、（７）試験を継続するかまたは
終了するかを判定する（ステップＳ２７）、（８）試験
を終了する（ステップＳ２８）。

【００３１】終了判定は、第１の実施例と同様、予め定
められた時間が経過したか、あるいは加振機制御装置に
停止信号が与えられたかを判定するものである。

【００３２】本実施例によれば、第１の実施例による効
果に加え、実車両の台車の間隔に制限されず、車両の前
後に設置される台車の車両運動に及ぼす影響を同時に試
験できるので、高精度な実験が可能となる。また、性能
の異なる複数の台車に車両を搭載した場合についても試
験できる。

【００３３】図６に、本発明の第３の実施例のブロック
図を示す。本実施例では、第１の実施例では台車であっ
たところを自動車の懸架装置に置換している点のみが第
１の実施例と相違する。懸架装置の下部には車輪７２が
回転可能に設置されており、車輪７２は基礎８に回転自
在に設置された回転体７７に接触している。懸架装置の
上部にはフレーム７５が設けられており、剛壁３に固定
された加振機７４と反力計測装置７６を介して接続され
ている。そして、車輪７２、フレーム７５、反力計測装
置７６および加振機７４が模擬車両１３０を構成してい
る。なお、反力計測装置７６は懸架装置から模擬車両に
加わる反力を測定できるものであればよく、その設置位
置は図６の位置に限るものではない。また、本実施例で
は回転体７７をローラー式にしているが、ベルト式でも
よい。さらに、車両を回転駆動できるものであればいか
なる手段をも利用できる。これらの信号処理系及び制御
系は第１の実施例と同様である。

【００３４】次にこのように構成した本実施例における
試験方法の一手順を図７を用いて説明する。（０）試験を開始する（ステップＳ３０）、（１）懸架
装置７１で発生する反力を反力計測装置６が計測する
（ステップＳ３１）、（２）反力計測装置６が計測した
反力の計測値をデジタル計算機１０に入力する（ステッ
プＳ３２）、（３）デジタル計算機１０に予め入力され
ている車両数値モデルと反力の計測値とを用いて、反力
が計測された時刻から設定時間（Δｔ）経過後の車両の
運動をデジタル計算機１０が計算する（ステップＳ３
３）、（４）算出された車両の運動結果に基づいて、模
擬車両１３０部分の運動状態を実現するのに必要な加振
機４への加振指令信号をデジタル計算機１０が算出する
（ステップＳ３４）、（５）加振機４への指令信号を信
号出力手段１１が設定時間（Δｔ）後に出力する（ステ
ップＳ３５）、（６）信号出力手段１１の指令信号に基
づき、懸架装置７１に固定された加振機４を制御装置９
が駆動する（ステップＳ３６）、（７）試験を継続する
か、終了するかを判定する（ステップＳ３７）、（８）
試験を終了する（ステップＳ３８）。

【００３５】本実施例によれば、実際の自動車を走行さ
せることなく、実車走行と同等の試験が可能とり、懸架
装置の機能評価を簡易にかつ経済的に実行できる。ま
た、自動車の車両数値モデルを変更するだけで様々な使
用条件ないしは車両条件に対する性能を評価できる。

【００３６】図８に、本発明の第４の実施例を示す。本
実施例と第１の実施例とは、デジタル計算機１０の構成
が相違している。つまり本実施例では、デジタル計算機
１０は信号算出手段１６と信号出力手段１１の他に、他
の信号算出手段５６と信号出力手段５１を備えている。
これらは、車両運動算出結果を計算機１０の外部に出力
するのに用いられる。なお、信号算出手段５６と加振信
号算出手段１６、信号出力手段５１と信号出力手段１１
とを同じものとしてもよい。また、これらの手段が時間
管理手段１７により管理され、設定時間後の演算結果を
設定時間後に出力することは第１の実施例と同様であ
る。なお、本実施例では上述以外の点については第１の
実施例と同様であるので、試験方法の手順については省
略する。

【００３７】本実施例においては、実際の車両にセンサ
を取り付けて車両運動を実測したのと同じ状態をシミュ
レーションできるので、実車を用いずに台車の性能を評
価できる。また、車両の運動状態をフィードバック信号
として要求するアクティブダンパ等を搭載した台車の場
合、この外部出力信号をフィードバック信号として使用
することができるという利点がある。なお、このように
外部出力を設けることは本実施例に限るものではなく、
第２、３の実施例においても応用できる。

【００３８】ところで、上記各実施例において、疑似車
両を駆動する第４番目のステップ（Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ
３３）の後に、車両運動の計算結果を設定時間後に出力
し、試験対象である台車へフィードバック信号として使
用してもよい。第１の実施例にこの手順を加えたものを
図９に示す。この場合、実車試験を行わなくとも運動状
態をフィードバックして台車の性能試験を行える。

【００３９】本発明の他の実施例を、図１０および図１
１を用いて説明する。この実施例は、図１に示した実施
例において、軌道状態模擬用加振機等を備えたものであ
る。回転体７は軌道状態模擬用加振機２７で支持されて
いる。そして、走行距離検出手段２１が検出した台車の
走行距離を、信号伝達手段２２を介して第２のデジタル
計算機２３に入力している。この走行距離を用いて、予
め記憶された走行距離に応じた軌道状態のデータを参照
し、起動状態模擬用加振機２７において回転体７に与え
る勾配や傾斜信号を算出する。この算出された加振信号
は、信号伝達手段２４を介して、軌道状態模擬用加振機
２７の制御装置２５に入力され、軌道状態模擬用加振機
２７が駆動される。

【００４０】このように構成した本実施例における試験
方法について図１１により説明する。図３に示した第１
の実施例と同様のステップが、ステップＳ４０〜Ｓ４８
において実行される。すなわち、（０）試験の開始（ステップＳ４０）（１）台車１から発生する反力を反力計測装置６が計測
する（ステップＳ４１）、（２）反力計測装置６が計測
した計測値をデジタル計算機１０に入力する（ステップ
Ｓ４２）、（３）デジタル計算機１０に予め入力されて
いた車両数値モデルと、反力の計測値とを用いて反力が
計測された時刻から設定時間（Δｔ）経過後の車両の運
動をデジタル計算機１０が計算する（ステップＳ４
３）、（４）演算から求められた車両運動の結果に基づ
き、模擬車両１００部分の運動状態を実現するための加
振指令信号をデジタル計算機１０が演算する（ステップ
Ｓ４４）、（５）信号出力手段１１が、指令信号を設定
時間（Δｔ）経過後に出力する（ステップＳ４５）、
（６）指令信号に基づき、制御装置９が加振機４を駆動
する（ステップＳ４６）、（７）試験を継続するかどう
かを判定する（ステップＳ４７）、（８）試験を終了す
る（ステップＳ４８）。

【００４１】これと平行して、以下の手順により台車の
試験を行っている。

【００４２】（１）台車の走行距離を検出する（ステッ
プＳ５１）、（２）走行距離の計測値を第２のデジタル
計算機に入力する（ステップＳ５２）、（３）計測した
走行距離を用いて、第２の計算機に予め記憶された軌道
状態データを参照し、設定時間経過後の軌道状態を計算
する（ステップＳ５３）、（４）軌道状態の算出結果か
ら、軌道状態を実現する加振指令信号を算出する（ステ
ップＳ５４）、（５）指令信号を設定時間後に出力する
（ステップＳ５５）、（６）指令信号に応じて、軌道状
態模擬用加振機を駆動する（ステップＳ５６）、（７）
試験の終了か否かを判断する（ステップＳ５７）、
（８）試験を終了する（ステップＳ５８）。

【００４３】本実施例によれば、実際に車両を走行させ
ることなく、実際の線路を走行させたのと同じ試験が可
能になる。つまり、予め軌道状態のデータを記憶させて
おけば、実際の区間、例えば東京−博多間の走行実験を
高精度にシミュレーションできる。これにより、走行実
験を経済的に行えると共に、実験データを得にくいフィ
ールド試験よりも容易に実験データを得ることができ
る。また、軌道状態データを変更するだけで、異なる走
行区間の実験データを容易に得ることができる。

【００４４】上記各実施例では、供試体である台車全体
を加振しているが、例えば、台車の車輪とその懸架装置
のみのように、台車の一部分を供試体として加振しても
よい。また、台車が取り付けられる車両の一部を供試体
に含めることもできる。

【００４５】さらに、加振機は一軸の加振機を用いてい
るが、それに限定されるものではない。数値モデルによ
り決定される車両運動を実現するために、必要に応じて
複数個の加振機により複数の自由度分だけ加振する様に
することが望ましい。要するに、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で様々な形態をとることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、回転体上に設置された
台車を回転駆動すると共に加振機により加振し、一方こ
の台車に仮想的に連結される車体部分について数値モデ
ルを用いて車両の運転時の振動応答を計算するので、高
精度にかつ簡易に車両の振動応答を試験できる。また、
車体部分の修正変更は数値モデルを変更するだけで済む
ので、種々の条件下での台車の性能試験あるいは耐久試
験を容易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る台車の試験装置の第１の実施例の
ブロック図。

【図２】図１に示した第１の実施例の詳細ブロック図。

【図３】第１の実施例に係る装置を用いた試験方法のフ
ローチャート。

【図４】本発明に係る台車の試験装置の第２の実施例の
ブロック図。

【図５】第２の実施例に係る装置を用いた試験方法のフ
ローチャート。

【図６】本発明に係る台車の試験装置の第３の実施例の
ブロック図。

【図７】第３の実施例に係る装置を用いた試験方法のフ
ローチャート。

【図８】本発明に係る台車の試験装置の第４の実施例の
ブロック図。

【図９】本発明に係る第１の実施例を用いた他の試験方
法のフローチャート。

【図１０】本発明に係る台車の試験装置の他の実施例の
ブロック図。

【図１１】図１０に示した台車の試験装置を用いた台車
の試験方法のフローチャート。

【図１２】台車の試験装置の基台側の鳥瞰図である。

【符号の説明】

１…台車、２…車輪、３…剛壁、４…加振機、５…フレ
ーム、６…反力計測装置、７…回転体、８…基礎、９…
制御装置、１０…デジタル計算機、１１…信号出力手
段、１２…信号伝達手段、１３…信号入力手段、１４…
信号伝達手段、１５…車両運動算出手段、１６…加振信
号算出手段、１７…時間管理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅野正治茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道上を走行する車両の試験装置であっ
て、軌道を模擬する回転可能な複数の回転体と、この回
転体上に配置され回転可能な複数の軌道輪を有する模擬
車両と、この模擬車両を加振する加振手段と、前記模擬
車両に仮想的に連結される車体の数値モデルが記憶され
るデジタル計算機と、前記模擬車両に加わる反力を測定
する反力測定手段と、前記加振手段を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする車両の試験装置。
【請求項２】軌道上を走行する車両の試験装置であっ
て、軌道を模擬する回転自在な回転体と、この回転体上
に配置され軌道輪を備えた模擬車両と、この模擬車両と
仮想的に連結される数値モデルを記憶する記憶手段とを
備えたことを特徴とする車両の試験装置。
【請求項３】路面を走行する自動車用車両の試験装置で
あって、路面を模擬する路面模擬手段と、この路面模擬
手段上に配置され回転可能な複数の車輪を備えた模擬車
両と、この模擬車両に仮想的に接続される車体の数値モ
デルが記憶される記憶手段を備えたデジタル計算機と、
前記模擬車両を加振する加振手段と、前記模擬車両に加
わる反力を測定する反力測定手段と、この測定手段が検
出した反力に基づき前記数値モデルと前記模擬車両の接
続点の変位が数値モデルと模擬車両の双方において一致
するように前記加振手段を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする車両の試験装置。
【請求項４】軌道上を走行する車両の試験装置であっ
て、軌道を模擬する回転可能な複数の回転体を有する第
１、第２の軌道模擬手段と、この第１、第２の軌道模擬
手段にそれぞれ配置され回転可能な複数の軌道輪を有す
る第１、第２の模擬車両と、この第１、第２の模擬車両
を加振する第１、第２の加振手段と、前記第１、第２の
模擬車両の双方に仮想的に連結される車体の数値モデル
が記憶されるデジタル計算機と、前記第１、第２の模擬
車両に加わる反力をそれぞれ測定する第１、第２の反力
測定手段と、この反力測定手段が測定した反力値に基づ
いて前記第１、第２の加振手段を制御する制御手段とを
備え、前記第１、第２の模擬車両及び数値モデルにより
実機車両を模擬することを特徴とする車両の試験装置。
【請求項５】前記デジタル計算機は、前記反力計測手段
が計測するタイミングを管理する時間管理手段と、反力
を計測してから設定時間経過後の車両運動を前記数値モ
デルを参照して演算し、前記加振手段への加振信号を発
生する車両運動演算手段とを備えたことを特徴とする請
求項１または３に記載の車両の試験装置。
【請求項６】前記デジタル計算機は、前記車両運動演算
手段が演算した車両運動を外部機器に出力する出力手段
を有することを特徴とする請求項５に記載の車両の試験
装置。
【請求項７】軌道または路面上を走行する車両の試験方
法は、模擬走行面を駆動するステップと、台車から発生
する反力を計測するステップと、計測した反力値をデジ
タル計算機に入力するステップとデジタル計算機に予め
入力されていた車両数値モデルと、反力の計測値とを用
いて反力が計測された時刻から設定時間（Δｔ）経過後
の車両の運動をデジタル計算機が演算するステップと、
演算した車両運動に基づき、模擬車両へ与えるべき加振
指令信号をデジタル計算機が演算するステップと、設定
時間（Δｔ）経過後に加振機を駆動する出力するステッ
プとを備えたことを特徴とする車両の試験方法。
【請求項８】軌道上を走行する複数の模擬車両を有する
車両の試験方法は、模擬軌道を回転駆動するステップ
と、各々の模擬車両から発生する反力を計測するステッ
プと、反力の計測値をデジタル計算機に入力するステッ
プと、デジタル計算機に予め入力されている前記複数の
模擬車両のいずれにも仮想的に接続される車体の数値モ
デルと反力の計測値とを用いて、反力が計測された時刻
から設定時間（Δｔ）経過後の各模擬車両の運動を演算
するステップと、模擬車両の運動の演算値に基づいて、
前記各模擬車両を加振する加振機への加振指令信号を算
出するステップと、この加振指令信号に基づき設定時間
（Δｔ）経過後に各加振機を制御装置が駆動するステッ
プとを備えたことを特徴とする車両の試験方法。
【請求項９】前記模擬車両の演算ステップにおいて演算
された模擬車両の運動を、前記模擬車両へフィードバッ
ク信号として与えるステップを含むことを特徴とする請
求項７に記載の車両の試験方法。
【請求項１０】前記模擬車両の走行距離を計測するステ
ップと、走行距離の計測値を用いて予め記憶された軌道
状態データを参照して、走行距離が計測されてから設定
時間経過後の軌道状態を計測するステップと、設定時間
後に軌道状態模擬用加振機を駆動するステップとを備え
たことを特徴とする請求項７または９に記載の車両の試
験方法。
【請求項１１】軌道上を走行する車両の試験装置であっ
て、軌道を模擬する回転自在な回転体と、この回転体を
回転駆動する駆動装置と、前記回転体上に配置され軌道
輪を備えた模擬車両と、この模擬車両と仮想的に連結さ
れる数値モデルを記憶する記憶手段と、前記模擬車両を
加振する加振手段と、前記模擬車両に加わる反力を測定
する反力測定手段とを備えたことを特徴とする車両の試
験装置。