JPS59183372A - 乗心地解析装置 - 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】 本発明は車輛、就中鉄道車輛の乗心地解析装置の改良に
関して、従来の手解析に代わる自動解析装置を提案する
ものである。

従来の車輛の乗心地解析にはＪａｎｅｗａｙの基準が用
いられていた。このＪａｎｅｗａｖの基準は第１図に示
す如く縦軸に振動加速度、横軸に振動数をとった乗心地
線図として表わすことができ、この乗心地線図上に実際
に測定して得られた振動加速度及び振動数をプロットす
ることにより乗心地係数（犬である程乗心地が悪い）を
読み取るものであるＯしかし、このような従来の解析方
法では測定された振動加速度波形の振幅及び振動数を目
視によシ読み取り、前記乗心地線図上にプロットするた
め、測定者による読取誤差の混入が不可避であυ、その
ためにデータ処理精度が低下し、データ処理に長時間を
要するという問題があった。また、このようなＪａｎｅ
ｗａｙの基準による乗心地解析自体が人間の心理的要因
に基づく乗心地の評価方法であるだめ、車輛の機械的構
成要素、即ち台車の車輪径、軸距、バネ配置、あるいは
台車中心間隔等が振動発生に及ぼす影響の解析までは行
ない難いという難点もあった。

この難点を解消するため、所謂丸解析の手法が用いられ
るに至っているが、この丸解析は第２図に示す如く縦軸
に振動数、横軸に走行速度をとり、図上にプロットされ
た点を中心にその振動加速度を円の太きさとして表すも
のであり、この方法によれば車輛の走行速度に伴う振動
発生の状況を読み取ることが可能となり、車輛の機械的
構成要素が振動発生に及ばず影響の解析を−も行うこと
が可能となる。しかし、この丸解析も手解析で行う場合
には前記乗心地線図の場合と同様測定者によるｈ″を取
誤差の混入、それによりデータ処理精度が低下すること
、データ処理に長時間を要すること等の難点が解消され
るに至っていないのが現状であるＯ 本発明は上述の如き事情に鑑みてなされたものであり、
目視読取、手作業による処理が多い従来の乗心地解析に
代えて高精度・高速度で自動的に乗心地解析が行え、し
かも車輛の機械的構成要素が振動発生に及ぼす影響の解
析も可能であり、更に従来の丸ｊ？ｒ析の手法による解
析も可能な乗心地解析装置の提供を目的とするものであ
る。以下本発明をその実施例を示す図面に従って詳述す
る。

第３図は本発明に係る乗心地解析装置のブロック図であ
り、加速度測定部１１速度検出器２１、データ処理部３
並びにＸ−Ｙレコーダ４、ＣＢｒ４及びタイピユータ６
等の表示、記録装置等から構成されている。

加速度測定部１は車輛の床面等の適宜部分に設置される
歪ゲージ等を利用した加速度計１１ａ。

１１ｂ及び１１ｃ１バンドパスフイルタ１４ａ。

１４ｂ及び１４ｃからなり、加速度計１１ａ、　ｌｌｂ
及びｌｌｃは夫々前後、左右及び上下方向の振動を各測
定し、その測定結果であるアナログ信号はバンドパスフ
ィルタ１４ａ、１４ｂ及び１４ｃにより４−ｉ［音成分
を取り除かれた後、データ処理部３へ入力される。

速度検出器２１は車輪の回転数を磁気センサを利用して
非接触で検出するパルスジェネレータであり、その出力
パルスはインプットコントローラ２３に入力される。操
作盤２２はキーボードスイッチを用いてなり、インプッ
トコントローラ２３、又はデータ処理部３に対する指令
信号を与えるためのものであり、その指令信号はインプ
ットコン）１’−２２３に入力される。インプラトコｙ
　）　。

−ラ２３は速度検出器２１からの入力パルス及び予じめ
設定されている車輪径を基に車輛の走行速度を算出して
データ処理部３へ出力し、また操作盤２２からの各種指
令信号をデータ処理部３へ出力する。

データ処理部３は本実施例では公知の信号波形解析装置
（例えば三栄測器製シグナルプロセッサ７ＴＯ８）を利
用しており、このデータ処理部３はバンドパスフィルタ
１４ａ、１４ｂ及び１４ｃがらのアナログ入力信号を増
幅器３１ａ、３１ｂ及び、３１　ｃにて増幅し、この増
幅された入力信号のうちの一人力だけを後述するコント
ロールユニット４１からの制御信号にて選択するマルチ
プレクサ３４にて】因択し、このマルチプレクサ３４の
出力をＡ／Ｄ変換器３５によシデジタル信号に変換して
演算ユニット３６へ入力するように構成されている。

インプットコントローラ２３からの入力信号はデジタル
信号であるが、この入力信号はパルス処理ユニット４０
を介して演算処理ユニット３６及びコントロールユニッ
ト４１へ与えラレル。コントロールユニット４１はデー
タ処理部３内の信号の伝送等を制御しており、演算ユニ
ット３６はデータ処理に必要な各種の演算を行う。この
演算ユニット３６にて演算処理された結果のうち、出力
を一要するものはバッファメモリ３７に一旦記憶させら
れ、Ｄ／Ａ変換器３８にてアナログ変換されてＸ−Ｙレ
コーダ４及びＣＢｒ４へ出力され、またインターフェー
ス３９を介してタイピユータ６へ出力される。尚、４４
はコントロールスイッチ盤であり、演算処理部３に対す
る各種の指令及び演算処理時における処理の指令等を行
うための各種スイッチ、即ちＣＢｒ４の画面を静止させ
メモリ内容を固定、即ち加速度信号を抽出するだめのス
ィッチ４４ａ１分析の開始点を指定するスィッチ４４ｂ
１同終了点を指定するスイッチ４４ｃ１スイツチ４４ｂ
及Ｏ・、４．４ｃにより指定された区間の波形に対する
ＦＦＴ　（高速フーリエ変換）処理、ピーク値の読み取
シ等を指示するスイッチ４４ｄ１及び最終的な丸解析グ
ラフの出力表示を指示するスイッチ４．４　ｅ等により
構成されている。

次に、以」二のように構成された本発明装置の動作を演
舞処理部３の処理内容を示す第４図のフローチャートに
従って説明する。

線路上を走行中の車輛、あるいは定置試験台上で走行状
態にある車幅又は台車の適宜部分に設置された加速度計
１１ａ（又は１１ｂ、１１ｃ）により検出された振動信
号はノ（ンドノくスフイルり１４ａ（又は１４　ｂ　、
　１４　ｃ　）により雑音成分を４叉り除かれた後、デ
ータ処理部３へ入力され、増幅ｉ？１３１ａ（又は３１
ｂ、３１ｃ　）によシ増幅され、マルチプレクサ３４を
経てＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル信号に変換され、
演算ユニット３６に入力され、更にバッファメモリ３７
、Ｄ／Ａ変換２（３８を介してＣＲＴ　５に振動波形と
して表示される。

この時、同時に速度検出器（〕＜ルスジエネレータ）２
１により車輪の回転数が検出され、そのイ言号はインプ
ットコントローラ２３により走行速度に換算されてデー
タ処理部３へ入力されるＯたとえば第５図に示す如き規
則的な変化を３周期以上、又は１秒以上継続して示すよ
うな波形が表示された時点でコントロールスイッチ盤４
４のスイッチ４４ａが操作されると、ＣＢｒ４に表示さ
れている波形が静止され、これによって所定周期又は所
定時間の加速度信号が抽出され、この時同時に走行速度
も記憶する。次にスイッチ４４ｂ及び４４ｃｆ：操作し
てＣＢｒ４に表示されている波形に対する分析開始点及
び分析終了点を指定する。

次に、スイッチ４４．　ｄを操作すると演算ユニット３
６は前記分析設定区間の波形のデータをノ（ソファメモ
リ３７から読出し、ＦＦＴ　（高速フーリエ変換）処理
し、その結果をノくソファメモリ３７に記憶させ、第６
図に示す如（ＣＢｒ４に表示する。

次に、ＣＢｒ４に表示されたＦＦＴ処理後の波形の各ピ
ーク付近に対してコントロールスイッチ盤４４のスイッ
チ４４ｂを操作して分析開始点を、スイッチ４４ｃを操
作して分析終了点を指定してそれぞれの分析区間をそれ
ぞれ第７図に示す区間α）、　（２）　、■の如く設定
し、スイッチ４４ｄを操作するとＭＷユニット３６はつ
ＩＪ記ＦＦ’Ｔ処理後の波形のデータをバックアメモリ
３７から読み出し、その各分析区間のピークの周波数ｆ
、、　ｆ２、　振動加速度ａｌ＋ａ２及びａ３を読み取
シ、その原波形が採取された時点の走行速度Ｖと共に１
組のデータとして記憶する。

以上の操作を〈シ返すことにより所要数のデータ、即ち
速度Ｖｉと各ピークの振動加速度及び周波数（Ｖｉｔ　
　ａｉｔ＋　ｆｉ＋　）、（Ｖｉｔ　ａｉ２＋　ｆｉ２
）、（Ｖｌ、ａ１３゜ｆｌ、）とが得られ、バックアメ
モリ３７の所定エリアに記憶されることとなる。

次にスイッチ４４ｅが操作されると演算ユニット３６は
以上のようにして得られたデータを第７図に示すような
周波数ｆを縦軸に、速度Ｖを横軸に、振動加速度ａを円
の大きさく本実施例では矢符の長さ）として表す所謂光
解析の手法によシＸ−Ｙレコーダ４に出力表示する。

更にバックアメモリ３７に記憶された前記データを基に
従来のＪａｎｅｗａｙの基準による乗心地線図を用いた
乗心地係数の評価をも同時に自動的に行わせることも可
能である。

このようにして得られた丸解析の結果は、縦軸に周波数
ｆ１横軸に速度■をとり、振動加速度ａが矢符の長さと
して表示され、史に各点を結ぶ線の頗きが波長の逆数を
表すことになり、速度と振動発生との関係、υ１」ち走
行速度の高低による振動の発生状況、振動数更にはその
波長等を読み取ることが可能となり、車輛の機械的構成
要素、台車の各紳諸元等が振動発生に及ぼす影響を解析
することが可能となる。更に、以上のようにして蓄えら
れた多数のデータに対して適宜のアルゴリズムを適用す
ることにより、前記丸解析以外の各種の解析を行うこと
も可能でおる。

尚、車幅には加速度測定部１、速度検出器２１等と適宜
のデータレコーダのみを搭載してデータ採取のみを行い
、採取されたデータをデータレコーダに一旦記録保存し
、爾後データ処理を行うこととしてもよいことは勿論で
ある。

以上詳述した如く本発明に係る乗心地解析装置は、車輌
に設置される加速度計及び速度計と、前記加速度Ｂ［に
て得られた加速度信号を所定時間抽出する信号抽出器と
、この抽出信号について高速フーリエ変換を行いパワー
スペクトルを得る周波数解析器′と、このパワースペク
トルに係るデータと、前記速ｒＬ計から得た信号抽出時
の車輛速度とを関連づけて記録及び／又は表示する手段
とを具　□備するものであるから、測定者による読取誤
差は排されており、従って解析精度の向上、処理時間の
短縮等が可能となり、更に車輌の機械的要素等が走行速
度に伴って振動に及ぼす影響の解析が可能となり、更に
適宜のアルゴリズムを適用することにより各種の解析を
行うことが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＪａｎｅｗａｙの基準による乗心地線図
、第２図は丸解析による乗心地解析図、第３図は本発明
に係る乗心地解析装置のブロック図、第４図はその演算
ユニットの演算処理内容を示すフローチャート、第５図
はＣＲＴに表示される原波後の波形の模式図、第７図は
尚速フーリエ変換処理後の波形に対するデータ採取方法
を示す模式図、第８図は最終的に出力される丸解析グラ
フの模式１・・加速度測定部　３・・・データ処理部４
・・・Ｘ−Ｙレコーダ　５・・・ＣＲＴ１１ａ、１１ｂ
、１１Ｃ・・・加速厩計２１・・・速度検出器　３６・
・演算ユニット特許出願人　　住友金属工業株式会社 代理人弁理士　河　野　登　夫 才辰　　重力　委ダ　　○Ｚ） 舅　１　図 錬　度 第２　図 第仝図 峙　　藺 箋　５　閏 周　５皮　委梵 第　６・図 周　；度　数　（目２） 第　７　図 珪　　度　■ 第Ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車輛の乗心地を評価する乗心地の解析装置において
   、 車輛に設置される加速度計及び速度計と、前記加速肋計
   に得られた加速度信号を所定時間抽出する信号抽出器と
   、 この抽出信号について高速フーリエ変換を行いパワース
   ペクトルを得る周波数解析器と、このパワースペクトル
   に係るデータと、前記速度計から得た信号抽出時の車輛
   速度とを関連づけて記録及び／又は表示する手段とを具
   備することを特徴とする乗心地解析装置。