WO2015098091A1 - 鉄道車両台車用の荷重計測装置 - Google Patents

鉄道車両台車用の荷重計測装置 Download PDF

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WO2015098091A1
WO2015098091A1 PCT/JP2014/006393 JP2014006393W WO2015098091A1 WO 2015098091 A1 WO2015098091 A1 WO 2015098091A1 JP 2014006393 W JP2014006393 W JP 2014006393W WO 2015098091 A1 WO2015098091 A1 WO 2015098091A1
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load
electrode
sensor
elastic body
vibration
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PCT/JP2014/006393
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English (en)
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武宏 西村
俊一 中尾
泰史 奥村
繁宏 大坪
啓 北垣
Original Assignee
川崎重工業株式会社
住友理工株式会社
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    • G01G19/04—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles
    • G01G19/042—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles having electrical weight-sensitive devices
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    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
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    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/02—Profile gauges, e.g. loading gauges

Definitions

  • the present invention relates to a load measuring device used for a railway vehicle bogie in which an elastic body made of vibration-proof rubber or a suspension spring is interposed between an axle box and a bogie frame.
  • Patent Document 1 proposes a wheel load measuring device that measures wheel load using the liner.
  • the liner of this wheel load measuring device has a pressure sensor sandwiched between two thin adjustment plates, and the wheel load is calculated from the output from the pressure sensor.
  • Patent Document 1 describes that the thickness of the pressure sensor is several tens to one hundred and several tens of micrometers, and the thickness of the entire liner is about 1 to 3 mm.
  • the pressure sensor is strongly compressed even when the carriage is stationary, and in addition, the pressure sensor is a very thin built-in liner. Since it is in the form of a sheet, there is not much room for further compression in the pressure sensor even if wheel load fluctuations occur during vehicle travel. For this reason, the sensitivity of the pressure sensor is low, and it is difficult to measure the wheel load while the vehicle is traveling with high accuracy.
  • the liner is selectively installed for wheel load adjustment, and depending on the type of carriage, the liner may not be installed. Therefore, the wheel weight measuring device using the liner is not applicable to all carriages.
  • an object of the present invention is to provide a load measuring device for a railway vehicle bogie that can improve measurement accuracy while being easily applicable to various bogies.
  • a load measuring device for a railway vehicle bogie is a load measuring device used for a railcar bogie in which a first elastic body made of a vibration-proof rubber or a suspension spring is interposed between an axle box and a bogie frame.
  • the first elastic body is arranged in parallel with the first elastic body and is deformed in conjunction with elastic deformation in one of the vertical direction and the lateral direction of the first elastic body that supports the downward load from the bogie frame.
  • a load variation sensor is provided, and the first load variation sensor deforms in conjunction with the elastic deformation in the one direction of the first elastic body, thereby causing a change in electrical output.
  • the first load variation sensor is arranged in parallel with the first elastic body made of the vibration-proof rubber or the suspension spring interposed between the axle box and the carriage frame. Is deformed according to fluctuations in the load in the vertical direction or the lateral direction (vehicle width direction) of the first elastic body in a state where the downward load from the carriage frame is borne by the first elastic body. Therefore, the first load variation sensor can sufficiently secure a room for further deformation when the carriage is stationary. Therefore, the sensitivity of the first load fluctuation sensor can be increased, and the measurement accuracy can be improved. Moreover, since the first load variation sensor is arranged in parallel with the first elastic body made of the vibration proof rubber or the suspension spring, it can be easily applied to any cart equipped with the vibration proof rubber or the suspension spring. it can.
  • the measurement accuracy can be improved while being easily applied to various carts.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 1 is a side view of a railway vehicle bogie 1 according to the first embodiment.
  • a carriage 1 includes a bolster 3 that supports a vehicle body (not shown) via an air spring 2 that serves as a secondary suspension spring, and a carriage that supports the bolster 3 so as to be relatively rotatable in the yawing direction.
  • the carriage frame 4 has a lateral beam 5 extending in the lateral direction (vehicle width direction) at the center in the longitudinal direction (front-rear direction) of the vehicle, but does not have a so-called side beam.
  • An axle 6 extending in the lateral direction is disposed in front of and behind the side beam 5, and wheels 7 are fixed to both sides of the axle 6 in the lateral direction.
  • bearings 8 that rotatably support the axle 6 are provided outside the wheels 7 in the lateral direction, and the bearings 8 are accommodated in an axle box 9.
  • the axle box 9 is elastically connected to both ends of the lateral beam 5 in the vehicle width direction by a connecting device 20.
  • the coupling device 20 includes a pair of shaft beams 13 that protrude integrally from the axle box 9 toward the side beam 5 and a pair of columns that protrude from the side beam 5 toward the shaft beam 13 and that are spaced apart in the horizontal direction.
  • a leaf spring 10 extending in the longitudinal direction of the vehicle is bridged between the lateral beam 5 and the axle box 9, and the longitudinal center portion 10 a of the leaf spring 10 is connected to both lateral ends of the lateral beam 5 from below.
  • the end portions 10b on both sides in the longitudinal direction of the leaf spring 10 are supported by the axle box 9 from below. That is, the leaf spring 10 has both the function of the primary suspension spring and the function of the conventional side beam.
  • the leaf spring 10 is formed of, for example, a fiber reinforced resin, and the central portion 10a of the leaf spring 10 is disposed so as to sink under the lateral beam 5 between the pair of receiving seats 11 and 11.
  • a pressing member 12 having an arc-shaped lower surface in a side view is provided at the lower part of both lateral end portions of the horizontal beam 5, and the lower surface of the pressing member 12 is placed on the central portion 10a of the leaf spring 10 from above. . That is, the pressing member 12 pushes the central portion 10a of the leaf spring 10 downward by a downward load (such as a vehicle body load) transmitted by the lateral beam 5 without fixing the leaf spring 10 in the vertical direction.
  • a downward load such as a vehicle body load
  • a shaft box cover 15, a first vibration isolation rubber unit 16, a wedge-shaped member 17, a second vibration isolation rubber unit 18, a spring seat 19, and the like are stacked in that order from the bottom. .
  • An end portion 10b of the leaf spring 10 is placed on the spring seat 19 from above via an elastic sheet 34 (rubber sheet).
  • Each end portion 10b of the leaf spring 10 is supported in a posture in which the upper surface thereof is inclined in a direction toward the central portion 10a.
  • the central portion 10a of the leaf spring 10 is pushed downward by the pressing member 12, and the leaf spring 10 Is formed in a bow shape convex downward as a whole in a side view.
  • the bogie 1 is provided with a vertical load fluctuation sensor 21 so as to follow the elastic deformation of the first vibration isolating rubber unit 16 in the vertical direction when the vehicle is running.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is arranged in parallel with the first vibration isolating rubber unit 16 in the load transmission path from the carriage frame 4 to the wheels 7.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is disposed outside the first vibration isolating rubber unit 16 in plan view.
  • the cart 1 is provided with a first lateral load variation sensor 22A and a second lateral load variation sensor 22B so as to follow the elastic deformation in the lateral direction of the second vibration isolating rubber unit 18 when the vehicle travels.
  • the first and second lateral load variation sensors 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B are arranged in parallel with the second vibration isolating rubber unit 18 in the load transmission path from the carriage frame 4 to the wheels 7.
  • the first and second lateral load variation sensors 22A and 22B are disposed outside the second vibration isolating rubber unit 18 in plan view.
  • FIG. 2 is a side view of an essential part of the cart 1 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a front view of the main part viewed from the V direction of FIG.
  • the axle box 9 has a protruding portion 9 a that protrudes upward from the upper surface thereof.
  • the axle box 9 is covered with an axle box cover 15 from above.
  • the axle box cover 15 has a cylindrical portion 15a protruding upward at the center thereof.
  • the shaft box cover 15 is positioned in the horizontal direction with respect to the shaft box 9 by fitting the cylindrical portion 15a to the protruding portion 9a.
  • the bearing cover 15 has a reverse concave shape in cross section, and a seal member 15 is interposed between the inner surface of the bearing cover 15 and the outer surface of the bearing 9.
  • One or more thin (for example, 1 to 3 mm) liners 25 are inserted between the lower surface of the bearing cover 15 and the upper surface of the bearing 9.
  • the bearing cover 15 has a lower bracket portion 15b that protrudes outward in the horizontal direction (for example, outward in the vehicle longitudinal direction) from the first vibration isolation rubber unit 16 and has a horizontal upper surface. .
  • the first anti-vibration rubber unit 16 is placed on the bearing cover 15 from above.
  • the first anti-vibration rubber unit 16 includes an annular lower plate 27, an annular upper plate 28, and an anti-vibration rubber 29 sandwiched between the lower plate 27 and the upper plate 28.
  • the lower end surface and the upper end surface of the anti-vibration rubber 29 are bonded to the lower plate 27 and the upper plate 28.
  • the lower plate 27 of the first anti-vibration rubber unit 16 is positioned in the horizontal direction with respect to the bearing cover 15 by fitting into the cylindrical portion 15a.
  • a wedge-shaped member 17 is placed on the first anti-vibration rubber unit 16 from above.
  • the wedge-shaped member 17 is made of, for example, metal and has rigidity.
  • the lower surface of the wedge-shaped member 17 is a horizontal plane.
  • the upper surface of the wedge-shaped member 17 is an inclined surface that is inclined so as to face the center side in the vehicle longitudinal direction of the carriage 1. That is, the upper surface of the wedge-shaped member 17 is an inclined surface that becomes higher as going outward in the vehicle longitudinal direction.
  • a concave portion 17 a is formed at the center of the lower surface of the wedge-shaped member 17.
  • the wedge-shaped member 17 is positioned with respect to the axle box cover 15 in the horizontal direction by fitting the concave portion 17 a to the cylindrical portion 15 a via the ring spacer 30.
  • the upper plate 28 of the first anti-vibration rubber unit 16 is also indirectly positioned with respect to the axle box cover 15 in the horizontal direction. That is, the first anti-vibration rubber unit 16 is positioned so that the upper plate 28 is not displaced relative to the lower plate 27 in the horizontal direction.
  • the second vibration isolating rubber unit 18 is placed on the upper surface of the wedge-shaped member 17 from above.
  • the second anti-vibration rubber unit 18 includes an annular lower plate 31, an annular upper plate 32, and an annular anti-vibration rubber 33 sandwiched between the lower plate 31 and the upper plate 32.
  • the anti-vibration rubber 33 is made of the same material as the anti-vibration rubber 29. The lower end surface and the upper end surface of the vibration isolating rubber 33 are bonded to the lower plate 31 and the upper plate 32.
  • a protruding portion 17b protruding upward is formed at the center of the upper surface of the wedge-shaped member 17, and the lower plate 31 of the second vibration isolating rubber unit 18 is fitted to the protruding portion 17b so that the wedge-shaped member 17 is fitted. It is positioned horizontally with respect to it.
  • a spring seat 19 is placed on the upper surface of the second anti-vibration rubber unit 18 from above.
  • the spring seat 19 has a recess 19 a that is open upward and is open toward the center of the carriage 1 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • An end 10b of the leaf spring 10 is placed on the recess 19a of the spring seat 19 from above via an elastic sheet 34 (rubber sheet).
  • a projecting portion 17b projecting downward is formed on the lower surface of the spring seat 19, and the upper plate 32 of the second vibration isolating rubber unit 18 is horizontal with respect to the spring seat 19 by fitting into the projecting portion 19b.
  • the lower plate 31 moves in the horizontal direction together with the wedge-shaped member 17, and the upper plate 32 moves in the horizontal direction together with the spring seat 19. Can be displaced relative to each other.
  • the bogie 1 is equipped with a load measuring device 100 having a vertical load fluctuation sensor 21, a first lateral load fluctuation sensor 22A, a second lateral load fluctuation sensor 22B, and a computing unit 70.
  • the computing unit 70 calculates the wheel load P during the vehicle travel from the stationary wheel weight input from the outside and the output related to the vertical load variation of the vertical load variation sensor 21 during the vehicle travel, and also during the vehicle travel.
  • the lateral pressure Q of the wheel 7 during traveling of the vehicle is calculated from the output relating to the lateral load fluctuation of the first and second load fluctuation sensors 22A, 22B.
  • the wedge-shaped member 17 has a horizontal lower surface that protrudes outward in the horizontal direction (for example, outward in the vehicle longitudinal direction) from the first vibration isolating rubber unit 16.
  • the bracket 35 is fixed by fixtures B1 and B2 (for example, bolts).
  • the upper bracket 35 may be fixed to the wedge-shaped member 17 by welding or adhesion without using a fixing tool, or may be formed as a part of the wedge-shaped member 17.
  • the lower surface of the upper bracket 35 is opposed to the upper surface of the lower bracket portion 15b in the vertical direction.
  • a vertical load variation sensor 21 is bonded to the lower surface of the upper bracket 35.
  • a pressure contact member 36 made of an insulating material (for example, an elastic member made of rubber or the like) is bonded to the upper surface of the lower bracket portion 15 b, and the pressure contact member 36 is in pressure contact with the lower surface of the vertical load variation sensor 21.
  • the vertical load variation sensor 21 includes a lower surface electrode 41 pressed against the upper surface of the pressure contact member 36, an upper surface electrode 42 bonded to the lower surface of the upper bracket 35, and a mediating member sandwiched between the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42 in the vertical direction. 43. Since the pressure contact member 36 is made of an insulating material, the lower surface electrode 41 and the pressure contact member 36 are electrically insulated from each other. Since the adhesive interposed between the upper surface electrode 42 and the upper bracket 35 is made of an insulating material, the upper surface electrode 42 and the upper bracket 35 are also electrically insulated from each other.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is arranged in parallel with the vibration isolating rubber 29 in the load transmission path from the bogie frame 4 to the wheel 7, and the vertical load fluctuation sensor 21 supports the downward load from the bogie frame 4 in the vertical direction.
  • the lower surface electrode 41 moves in the vertical direction in conjunction with the vertical movement of the lower end surface of the vibration-proof rubber 29 via the lower plate 27, the axle box cover 15 and the pressure contact member 36.
  • the lower surface electrode 41 is displaced in the vertical direction integrally with the lower plate 27 of the anti-vibration rubber unit 16.
  • the upper surface electrode 42 moves in the vertical direction in conjunction with the vertical movement of the upper end surface of the vibration-proof rubber 29 via the upper plate 28, the wedge-shaped member 17, and the upper bracket 35. In other words, the upper surface electrode 42 is displaced in the vertical direction integrally with the upper plate 28 of the anti-vibration rubber unit 16.
  • the mediating member 43 is made of a material different from that of the vibration-proof rubber 29.
  • the intermediate member 43 is deformed by the relative movement of the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42 in the vertical direction, and changes the electrical output (for example, voltage) from the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42.
  • the mediating member 43 is an elastic member made of a dielectric resin or elastomer, the capacitance between the electrodes 41 and 42 is increased by the change in the vertical distance between the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42.
  • the voltage between the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42 can be changed.
  • the voltage between the electrodes 41 and 42 can be changed by a load change in the vertical direction applied to the mediating member 43.
  • the load variation sensor itself is a pressure-sensitive conductive rubber whose electrical resistance changes due to a change in pressure
  • a change in the load applied to the pressure-sensitive conductive rubber causes a change in the opposite end of the pressure-sensitive conductive rubber. A change can be made to the voltage between.
  • the medium member 43 has a deformation resistance smaller than that of the vibration-proof rubber 29.
  • the deformation resistance of the mediating member 43 is 50% or less, preferably 10% or less, of the deformation resistance of the anti-vibration rubber 29.
  • the spring constant of the mediating member 43 is smaller than the spring constant of the vibration isolating rubber 29.
  • the spring constant of the mediating member 43 is 50% or less, preferably 10% or less of the spring constant of the vibration isolating rubber 29.
  • the area of the mediating member 43 viewed from the vertical direction is smaller than the area of the vibration isolating rubber 29 viewed from the vertical direction.
  • the area of the mediating member 43 is 50% or less, preferably 10% or less, of the area of the anti-vibration rubber 29.
  • the thickness of the mediating member 43 in the vertical direction is 5 times or more, preferably 10 times or more, the thickness in the vertical direction of the upper surface electrode 41 and the lower surface electrode 42.
  • a bracket 37 having a right bracket portion 37a formed with a vertical left side surface and a left bracket portion 37b formed with a vertical right side surface is fixed to the wedge-shaped member 17. It is fixed by tools B3 and B4 (for example, bolts).
  • the right bracket portion 37a and the left bracket portion 37b protrude outward in the horizontal direction (for example, outward in the vehicle longitudinal direction) from the second vibration isolating rubber unit 18.
  • the left side surface of the right bracket portion 37a and the right side surface of the left bracket portion 37b are opposed to each other with an interval in the horizontal direction.
  • the bracket 37 may be fixed to the wedge-shaped member 17 by welding or adhesion without using a fixing tool, or may be formed as a part of the wedge-shaped member 17.
  • a bracket 38 having a central bracket portion 38a inserted between the right bracket portion 37a and the left bracket portion 37b is fixed to the spring seat 19 by fixtures B5 and B6 (for example, bolts).
  • the right side surface of the central bracket portion 38a is a vertical surface and faces the left side surface of the right bracket portion 37a with a gap.
  • the left side surface of the central bracket portion 38a is a vertical surface and faces the right side surface of the left bracket portion 37b with a gap.
  • the first lateral load variation sensor 22A and the second lateral load variation sensor 22B are bonded to the right side surface and the left side surface of the central bracket portion 38a, respectively.
  • Pressure contact members 38 and 39 (for example, elastic members made of rubber or the like) made of an insulating material are bonded to the left side surface of the right bracket portion 37a and the right side surface of the left bracket portion 37b, respectively.
  • the left side surface of the right pressure contact member 38 is in pressure contact with the outer side surface (right side surface) of the lateral load variation sensor 22A
  • the outer side surface (right side surface) of the left pressure contact member 39 is in pressure contact with the left side surface of the lateral load variation sensor 22B. Yes.
  • Each of the first and second lateral load fluctuation sensors 22A, 22B has the same structure as the vertical load fluctuation sensor 21, and is arranged in a posture rotated 90 ° around the vehicle longitudinal direction with respect to the vertical load fluctuation sensor 21.
  • the first lateral load variation sensor 22A includes an outer surface electrode 51 (right side electrode) that is in pressure contact with the pressure contact member 38, and an inner side electrode 52 (left side electrode) that is bonded to the right side surface of the central bracket portion 38a. And a mediating member 53 sandwiched between the outer surface electrode 51 and the inner surface electrode 52 in the lateral direction.
  • the second lateral load variation sensor 22B includes an outer side electrode 61 (left side electrode) that is pressed against the pressure contact member 39, an inner side electrode 62 (right side electrode) bonded to the left side of the central bracket portion 38a, and an outer side surface.
  • the intermediate member 63 is sandwiched between the electrode 61 and the inner surface electrode 62 in the lateral direction. Since the press contact members 38 and 39 are made of an insulating material, the outer surface electrodes 51 and 61 and the press contact members 38 and 39 are electrically insulated from each other. Since the adhesive interposed between the inner surface electrodes 52 and 62 and the central bracket portion 38a is made of an insulating material, the inner surface electrodes 52 and 62 and the central bracket portion 38a are also electrically insulated from each other.
  • the first and second lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the vibration isolating rubber 33 in the load transmission path from the carriage frame 4 to the wheels 7 and support the downward load from the carriage frame 4. It follows the elastic deformation of the vibration rubber 33 in the lateral direction. Specifically, the inner side electrodes 51 and 61 move laterally in conjunction with the lateral movement of the lower end surface of the vibration isolating rubber 33 via the lower plate 31, the wedge-shaped member 17 and the bracket 37. In other words, the inner surface electrodes 51 and 61 are displaced laterally integrally with the lower plate 31 of the vibration isolating rubber unit 18.
  • the outer surface electrodes 52 and 62 move laterally in conjunction with the lateral movement of the upper end surface of the vibration isolating rubber 33 via the upper plate 32, the spring seat 19 and the bracket 38. In other words, the outer surface electrodes 52 and 62 are displaced laterally integrally with the upper plate 32 of the vibration isolating rubber unit 18.
  • the mediating members 53 and 63 of the first and second lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are made of a material different from that of the vibration-proof rubber 33. In this embodiment, it consists of the same material as the mediating member 43 of the vertical load sensor 21. That is, each of the mediating members 53 and 63 is deformed by the lateral relative movement of the outer surface electrodes 51 and 61 and the inner surface electrodes 52 and 62 sandwiching the intermediate members 53 and 63, and the outer surface electrodes 51 and 61 and the inner surface electrodes 52 and 62 are interposed. Causing a change in the electrical output (eg, voltage) from.
  • the electrical output eg, voltage
  • the intermediate members 53 and 63 have a deformation resistance smaller than that of the vibration-proof rubber 33.
  • the deformation resistance of the mediating members 53 and 63 is 50% or less, preferably 10% or less, of the deformation resistance of the vibration isolating rubber 33.
  • the spring constants of the mediating members 53 and 63 are smaller than the spring constant of the vibration isolating rubber 33.
  • the spring constant of the mediating members 53 and 63 is 50% or less, preferably 10% or less of the spring constant of the vibration isolating rubber 33.
  • the area of the mediating members 53 and 63 viewed from the lateral direction is smaller than the area of the vibration isolating rubber 33 viewed from the lateral direction.
  • the area of the mediating members 53 and 63 is 50% or less, preferably 10% or less of the area of the vibration isolating rubber 33.
  • the thickness in the lateral direction of the mediating members 53 and 63 is at least 5 times the thickness in the lateral direction of the electrodes 51, 52, 61 and 62, preferably 10 times or more.
  • the computing unit 70 is connected to the vertical load variation sensor 21, the first lateral load variation sensor 22A, and the second lateral load variation sensor 22B so that they can communicate with each other by wire or wirelessly.
  • the computing unit 70 receives the electrical output from the vertical load variation sensor 21 and the electrical outputs from the first and second lateral load variation sensors 22A and 22B, and is the load below the vertical direction that the wheel 7 exerts on the rail.
  • a certain wheel load P and a lateral pressure Q that is a lateral load exerted on the side surface of the rail by the wheel 7 are calculated.
  • the computing unit 70 calculates the wheel load P according to the following formula 1.
  • P P0 + ⁇ P
  • P0 is a stationary wheel weight that means a wheel weight when the carriage 1 is stationary
  • ⁇ P is a fluctuation amount of the wheel weight when the vehicle travels.
  • the stationary wheel weight P0 is measured by an external stationary wheel weight measuring device (not shown) before or after the vehicle travels and is input to the computing unit 70.
  • the wheel load fluctuation amount ⁇ P is obtained by the following formula 2.
  • ⁇ P f (V)
  • V is an electrical output (for example, voltage) from the vertical load fluctuation sensor 21.
  • f is a function set by obtaining in advance the correspondence between the output from the vertical load fluctuation sensor 21 and the wheel load fluctuation amount ⁇ P.
  • the computing unit 70 calculates the lateral pressure Q by the following formula 3.
  • Q0 means the lateral pressure when the carriage 1 is stationary, and specifically, zero is input.
  • ⁇ Q is the amount of variation in lateral pressure during vehicle travel.
  • the lateral pressure fluctuation amount ⁇ Q is obtained by at least one of the following formulas 4 and 5.
  • V1 is an electrical output (for example, voltage) from the first lateral load variation sensor 22A
  • V2 is an electrical output (for example, voltage) from the second lateral load variation sensor 22B
  • f1 is a function set by obtaining in advance the correspondence between the output from the first lateral load fluctuation sensor 22A and the lateral pressure fluctuation amount ⁇ Q
  • f2 is a function set by obtaining in advance the correspondence between the output from the second lateral load fluctuation sensor 22B and the lateral pressure fluctuation amount ⁇ Q.
  • the computing unit 70 inputs the sensor values of the vertical load fluctuation sensor 21 and the first and second lateral load fluctuation sensors 22A and 22B detected on the same time axis during traveling of the vehicle into Equations 1 to 5, and The weight P and the lateral pressure Q are calculated, and the Q / P value (the value obtained by dividing the lateral pressure by the wheel weight) during vehicle travel is output.
  • the Q / P value is used as a derailment coefficient, and it is possible to easily determine the possibility of derailment by determining whether or not the Q / P value during vehicle travel is within a predetermined allowable range. .
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is arranged in parallel with the vibration isolating rubber 29 interposed between the axle box 9 and the carriage frame 4, and between the axle box 9 and the carriage frame 4. Since the lateral load variation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the vibration isolating rubber 33 interposed between the intermediate member 43, the intermediate member 43 of the vertical load variation sensor 21 and the intermediate members 53 and 63 of the lateral load variation sensors 22A and 22B are In a state where the downward load from the carriage frame 4 is borne by the vibration isolating rubbers 29 and 33, the vibration isolating rubber 29 is deformed in accordance with the vertical load variation of the vibration isolating rubber 29 and the lateral load variation of the anti vibration isolating rubber 33.
  • the mediating members 43, 53, and 63 of the vertical load variation sensor 21 and the lateral load variation sensors 22A and 22B can sufficiently secure a room for further deformation when the carriage 1 is stationary. Therefore, the sensitivity of the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B can be increased, and the measurement accuracy can be improved.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the anti-vibration rubbers 29 and 33, the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B can be easily applied to any cart equipped with the anti-vibration rubbers 29 and 33. be able to.
  • the mediating members 43, 53, and 63 have a smaller deformation resistance than the vibration-proof rubbers 29 and 33, it is possible to suppress the elastic deformation behavior of the vibration-proof rubbers 29 and 33 from being inhibited.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged outside the vibration-proof rubbers 29 and 33, they can be easily attached to an existing cart.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the arrangement of the vertical load variation sensor 21 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the arrangement of the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B are arranged in spaces 129 a and 133 a surrounded by vibration-proof rubbers 129 and 133.
  • the first anti-vibration rubber unit 116 of the second embodiment is disposed at the same place as the first anti-vibration rubber unit 16 of the first embodiment, and the second anti-vibration rubber unit 118 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. It arrange
  • the first anti-vibration rubber unit 116 includes an annular lower plate 27, an annular upper plate 28, and an anti-vibration rubber 129 sandwiched between the lower plate 27 and the upper plate 28.
  • the lower end surface and the upper end surface of the anti-vibration rubber 129 are bonded to the lower plate 27 and the upper plate 28.
  • the anti-vibration rubber 129 is formed with a concave space 129a opened on the upper surface or the lower surface, and the vertical load variation sensor 21 is accommodated in the concave space 129a.
  • the lower surface electrode 41 of the vertical load variation sensor 21 is in pressure contact with a portion of the anti-vibration rubber 129 that becomes the lower surface of the concave space 129a, and the upper surface electrode 42 of the vertical load variation sensor 21 is in contact with an insulating material (for example, insulating adhesive). Agent).
  • the vertical load fluctuation sensor 21 has a gap in the horizontal direction with respect to the anti-vibration rubber 129.
  • the electric wire (not shown) connected to the lower surface electrode 41 and the upper surface electrode 42 is led out from the first anti-vibration rubber unit 116 and connected to the computing unit 70 (see FIG. 2).
  • the second anti-vibration rubber unit 118 has an annular lower plate 31, an annular upper plate 32, and an anti-vibration rubber 133 sandwiched between the lower plate 31 and the upper plate 32.
  • the lower end surface and the upper end surface of the anti-vibration rubber 133 are bonded to the lower plate 31 and the upper plate 32.
  • the anti-vibration rubber 133 has a hole space 133a that opens to the upper surface and the lower surface, and the first lateral load variation sensor 22A and the second lateral load variation sensor 22B are accommodated in the hole space 133a.
  • the outer surface electrodes 51 and 61 of the lateral load variation sensors 22A and 22B are respectively fixed to the side bracket portions 137A and 137B protruding upward from the lower plate 31 in the hole space 133a via an insulating material (for example, an insulating adhesive). ing.
  • the side bracket portions 137 ⁇ / b> A and 137 ⁇ / b> B have a gap in the vertical direction with respect to the upper plate 32.
  • the inner side surface electrodes 52 and 62 of the lateral load variation sensors 22A and 22B are fixed to the central bracket portion 138 protruding downward from the upper plate 32 in the hole space 133a via an insulating material (for example, an insulating adhesive).
  • the central bracket portion 138 has a gap in the vertical direction with respect to the lower plate 31, and a gap with respect to the portion of the anti-vibration rubber 133 that becomes the side surface of the hole space 133 a.
  • the electric wires (not shown) connected to the outer surface electrodes 51 and 61 and the inner surface electrodes 52 and 62 are led out from the second vibration isolating rubber unit 118 to the computing unit 70 (see FIG. 2). It is connected.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is arranged in parallel with the anti-vibration rubber 129 interposed between the axle box 9 and the carriage frame 4, and between the axle box 9 and the carriage frame 4. Since the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the vibration isolating rubber 133 interposed between the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B, In a state where the downward load from the carriage frame 4 is borne by the vibration isolating rubbers 129 and 133, the vibration isolating rubber 129 is deformed according to the vertical load fluctuation of the anti vibration isolating rubber 129 and the lateral load fluctuation of the anti vibration isolating rubber 133. .
  • the mediating members 43, 53, and 63 of the vertical load variation sensor 21 and the lateral load variation sensors 22A and 22B can sufficiently secure room for further deformation when the carriage is stationary. Therefore, the sensitivity of the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B can be increased, and the measurement accuracy can be improved.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the vibration isolating rubbers 129 and 133 in the load transmission path from the carriage frame 4 to the wheels 7 (see FIG. 1). Therefore, it can be easily applied to any cart equipped with the vibration-proof rubbers 129 and 133. Further, since the vertical load fluctuation sensor 21 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are accommodated in the spaces 129a and 133a surrounded by the anti-vibration rubbers 129 and 133, the sensors 21, 22A and 22B are treated as foreign matters (for example, dust). Etc.) can be easily protected. Since other configurations are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a side view of a main part in which a part of a carriage 201 according to the third embodiment is cut.
  • symbol is attached
  • the bogie frame 204 of the bogie 201 of the third embodiment has a side beam 273.
  • the axle box 9 is elastically connected to the side beam 273 by the connecting device 220.
  • the coupling device 220 protrudes from the side beam 273 and has a pair of receiving seats 211 and 211 arranged side by side in the lateral direction, and the shaft beam 13 protruding integrally from the axle box 9 toward the receiving seats 211 and 211. And a connecting portion 214 having a rubber bush or the like (not shown) for elastically coupling the tip end portion of the shaft beam 13 to the seats 211 and 211. That is, the cart 1 of this embodiment is a shaft-beam type.
  • a lower spring seat 271 is placed on the first anti-vibration rubber unit 16 from above.
  • a concave portion 271 a is formed in the center portion of the lower surface of the lower spring seat 271.
  • the lower spring seat 271 is positioned with respect to the axle box cover 15 in the horizontal direction by fitting the concave portion 271 a into the cylindrical portion 15 a of the bearing cover 15.
  • the upper plate 28 of the first anti-vibration rubber unit 16 is also indirectly positioned with respect to the axle box cover 15 in the horizontal direction.
  • the lower spring seat 271 has a support column 271b that protrudes upward from the center thereof.
  • the lower spring seat 271 has an upper bracket portion 271c that protrudes outward in the horizontal direction (for example, outward in the longitudinal direction of the vehicle) from the first anti-vibration rubber unit 16 and has a horizontal lower surface.
  • a lower end of a shaft spring 272 made of a coil spring is mounted as a suspension spring.
  • the side beam 273 has a housing part 273 a that opens downward above the axle box 9.
  • the upper spring seat 274 is positioned on the upper surface of the internal space of the housing portion 273a, and the upper spring seat 274 is placed on the upper end of the shaft spring 272. That is, a shaft spring 272 made of a coil spring is interposed between the shaft box 9 and the side beam 273 as a suspension spring.
  • the upper spring seat 274 has a cylindrical portion 274a that protrudes downward.
  • the cylindrical portion 274a is disposed with a gap inward in the horizontal direction from the shaft spring 272 and with a gap in the horizontal direction from the support column 271b.
  • An anti-vibration rubber 275 is inserted between the cylindrical portion 274a and the column portion 271b.
  • the lower surface of the upper bracket portion 271c of the lower spring seat 271 is opposed to the upper surface of the lower bracket portion 15b of the axle box cover 15 in the vertical direction.
  • the vertical load variation sensor 21 is bonded to the lower surface of the upper bracket portion 271c.
  • a pressure contact member 36 made of an insulating material (for example, an elastic member made of rubber or the like) is bonded to the upper surface of the lower bracket portion 15 b, and the pressure contact member 36 is in pressure contact with the lower surface of the vertical load variation sensor 21.
  • a bracket 37 similar to that of the first embodiment is fixed to the lower spring seat 271.
  • a bracket 38 similar to that of the first embodiment is fixed to the side beam 273.
  • the first lateral load variation sensor 22A and the second lateral load variation sensor 22B are disposed between the bracket 37 and the bracket 38.
  • the vertical load fluctuation sensor 21 is arranged in parallel with the vibration isolating rubber 29 in the load transmission path from the bogie frame 204 to the axle box 9, and the vertical direction of the anti-vibration rubber 29 supporting the downward load from the bogie frame 4.
  • the first and second lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel with the shaft spring 272 in the load transmission path from the carriage frame 4 to the axle box 9, and support the downward load from the carriage frame 4. It follows the lateral elastic deformation of the shaft spring 272. According to such a configuration, as in the first embodiment, the measurement accuracy of wheel load and lateral pressure can be improved while being easily applied to various carts.
  • FIG. 9 is a side view of an essential part in which a part of a cart according to the fourth embodiment is cut.
  • FIG. 10 is a plan view for explaining the arrangement of the vertical load fluctuation sensors shown in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view for explaining the arrangement of the lateral load variation sensor shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the axle box 9 is elastically connected to both ends of the horizontal beam in the vehicle width direction by a connecting device 20.
  • the coupling device 20 is a pair of shaft beams 13 projecting in the longitudinal direction of the vehicle integrally from the axle box 9 toward the lateral beam, and a pair of projections projecting from the lateral beam toward the side of the shaft beam 13 and spaced apart in the lateral direction. And a connecting portion 14 that is elastically coupled to the receiving seat 11.
  • the connecting portion 14 includes a cylindrical portion 71 provided at the tip of the shaft beam 13, a mandrel 72 fixed to the receiving seat 11, and a cylindrical rubber bush 73 sandwiched between the cylinder portion 71 and the mandrel 72.
  • a cylindrical rubber bush 73 sandwiched between the cylinder portion 71 and the mandrel 72.
  • the first anti-vibration rubber unit 216 has substantially the same configuration as the first anti-vibration rubber unit 116 of the second embodiment, but the vertical load fluctuation sensor housed in the unit 216.
  • the number of 21 is different.
  • the second anti-vibration rubber unit 218 has substantially the same configuration as the second anti-vibration rubber unit 118 of the second embodiment, but the number of lateral load variation sensors 22A and 22B accommodated in the unit 218 is different.
  • the first anti-vibration rubber unit 216 has an internal space 129a at a point-symmetrical position with respect to the center Y in plan view. Since the vertical load fluctuation sensors 21 are accommodated in the internal spaces 129a, the two vertical load fluctuation sensors 21 are arranged point-symmetrically with respect to the center Y of the first vibration isolating rubber unit 216.
  • the second anti-vibration rubber unit 218 has an internal space 133a at a point-symmetrical position with respect to the center Z in plan view.
  • the sets of the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are accommodated in the internal spaces 113a, respectively, so that the two sets of the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are pointed on the basis of the center Z of the second vibration isolating rubber unit 218. They are arranged symmetrically.
  • the axle box 9 circularly moves vertically and laterally about the axis X of the mandrel 72, the amount of deformation of the anti-vibration rubber of the first anti-vibration rubber unit 216 and the second anti-vibration rubber unit 218 is , Depending on the position in the units 216, 218. That is, in the first vibration isolating rubber unit 216 and the second vibration isolating rubber unit 218, the portion far from the axis X of the mandrel 72 has a larger deformation amount (displacement amount) than the portion near the axis X of the mandrel 72. Become. However, the computing unit 70 (see FIG.
  • both the vertical load fluctuation sensor 22 for calculating the wheel load P and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B for calculating the lateral pressure Q are mounted on the carriage. Only one of them may be mounted on the carriage.
  • the vertical load fluctuation sensor 22 and the lateral load fluctuation sensors 22A and 22B are arranged in parallel corresponding to the different antivibration rubbers 29 and 33, respectively. Corresponding to the vibration rubber 33) may be arranged in parallel (the second elastic body may be the same as the first elastic body).

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Abstract

　軸箱と台車枠との間に防振ゴムが介設される鉄道車両台車用の荷重計測装置は、防振ゴムと並列に配置され、台車枠からの下方荷重を支持した防振ゴムの鉛直方向の弾性変形に連動して変形する鉛直荷重変動センサを備え、鉛直荷重変動センサは、防振ゴムの鉛直方向の弾性変形に連動して変形することで電気的出力に変化を生じさせる。

Description

鉄道車両台車用の荷重計測装置
　本発明は、軸箱と台車枠との間に防振ゴム又はサスペンションバネからなる弾性体が介設される鉄道車両台車に用いる荷重計測装置に関する。
　鉄道車両台車では、車輪の磨り減り等に対処して、車軸受けと、その車軸受けの上側で軸バネを支持するバネ受け台座との間に薄いライナ（スペーサ）を挟み込むことで、各車輪にかかる下方荷重（輪重）の調整を行うことがある。特許文献１では、そのライナを利用して輪重を計測する輪重計測装置が提案されている。この輪重計測装置のライナは、２枚の薄型調整板で圧力センサを挟んだものであり、その圧力センサからの出力により輪重が算出される。なお、特許文献１には、圧力センサの厚さが数十～百数十マイクロメートルで、ライナ全体の厚さが１～３ｍｍ程度と記載されている。
特許第４１５１４８２号公報
　しかしながら、車体から各車輪に伝達される荷重の全てがライナを経由するために、台車が静止した状態でも圧力センサは強く圧縮されることとなり、そのうえ、圧力センサはライナに内蔵された極薄のシート状であるため、車両走行中に輪重変動が生じても、圧力センサには更に圧縮される余地があまり残されていない。そのため、圧力センサの感度は低いものとなり、車両走行中の輪重計測を高精度に行うことが難しい。しかも、ライナは輪重調整のために選択的に設置され、また、台車の種類によってはライナを設置しないものもあるため、ライナを用いた輪重計測装置はあらゆる台車に適用できる訳でもない。
　そこで本発明は、各種台車への適用が容易でありながら、計測精度を向上させることができる鉄道車両台車の荷重計測装置を提供することを目的としている。
　本発明に係る鉄道車両台車用の荷重計測装置は、軸箱と台車枠との間に防振ゴム又はサスペンションバネからなる第１弾性体が介設される鉄道車両台車に用いる荷重計測装置であって、前記第１弾性体と並列に配置され、前記台車枠からの下方荷重を支持した前記第１弾性体の鉛直方向又は横方向のいずれか一方向の弾性変形に連動して変形する第１荷重変動センサを備え、前記第１荷重変動センサは、前記第１弾性体の前記一方向の弾性変形に連動して変形することで電気的出力に変化を生じさせる。
　前記構成によれば、軸箱と台車枠との間に介設された防振ゴム又はサスペンションバネからなる第１弾性体と並列に第１荷重変動センサが配置されるため、第１荷重変動センサは、台車枠からの下方荷重が第１弾性体により負担された状態で、第１弾性体の鉛直方向又は横方向（車幅方向）の荷重の変動に応じて変形することになる。よって、第１荷重変動センサは、台車が静止した状態において更なる変形の余地を十分に確保することができる。そのため、第１荷重変動センサの感度を高くすることができ、計測精度を向上させることが可能となる。しかも、第１荷重変動センサは、防振ゴム又はサスペンションバネからなる第１弾性体と並列に配置されるものであるため、防振ゴム又はサスペンションバネを搭載したあらゆる台車に容易に適用することができる。
　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各種台車への適用が容易でありながら、計測精度を向上させることができる。
第１実施形態に係る鉄道車両台車の側面図である。 図１に示す台車の一部を断面化した要部側面図である。 図２のIII－III線断面図である。 図２のIV－IV線断面図である。 図２のV方向から見た要部の正面図である。 第２実施形態に係る鉛直荷重変動センサの配置を説明する断面図である。 第２実施形態に係る横荷重変動センサの配置を説明する断面図である。 第３実施形態に係る台車の一部を断面化した要部側面図である。 第４実施形態に係る台車の一部を断面化した要部側面図である。 図９に示す鉛直荷重変動センサの配置を説明する平面図である。 図９に示す横荷重変動センサの配置を説明する平面図である。
　以下、実施形態を図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る鉄道車両台車１の側面図である。図１に示すように、台車１は、二次サスペンションバネとなる空気バネ２を介して車体（図示せず）を支持するボルスタ３と、ボルスタ３をヨーイング方向に相対回動自在に支持する台車枠４とを備えている。台車枠４は、車両長手方向（前後方向）の中央において横方向（車幅方向）に延びる横ばり５を有しているが、いわゆる側ばりを有していない。横ばり５の前方及び後方には、それぞれ横方向に延びる車軸６が配置され、車軸６の横方向両側には車輪７が固定されている。車軸６の横方向の両端部には、車輪７よりも横方向外側にて車軸６を回転自在に支持する軸受８が設けられ、軸受８は軸箱９に収容されている。
　軸箱９は、連結装置２０によって横ばり５の車幅方向の両端部に弾性的に連結されている。連結装置２０は、軸箱９から一体に横ばり５側に向けて突出した軸ばり１３と、横ばり５から軸ばり１３側に向けて突出して且つ横方向に間隔をあけて並んだ一対の受け座１１，１１と、軸ばり１３の先端部を受け座１１，１１に弾性結合するためのゴムブッシュ等（図示せず）を有する連結部１４とを備えている。即ち、本実施形態の台車１は、軸ばり式である。
　横ばり５と軸箱９との間には、車両長手方向に延びた板バネ１０が架け渡され、板バネ１０の長手方向の中央部１０ａが横ばり５の横方向の両端部を下方から支持し、板バネ１０の長手方向両側の各端部１０ｂが軸箱９に下方から支持されている。即ち、板バネ１０が、一次サスペンションバネの機能と従来の側ばりの機能とを兼ねている。板バネ１０は、例えば、繊維強化樹脂で形成され、板バネ１０の中央部１０ａは、一対の受け座１１，１１の間で横ばり５の下方に潜り込むように配置されている。横ばり５の横方向の両端部の下部には、側面視で円弧状の下面を有する押圧部材１２が設けられ、押圧部材１２の下面が板バネ１０の中央部１０ａに上方から載せられている。即ち、押圧部材１２は、板バネ１０を上下方向に固定しない状態で、横ばり５が伝達する下方荷重（車体荷重等）によって板バネ１０の中央部１０ａを下方に押している。
　軸箱９の上部には、後述するように、軸箱カバー１５、第１防振ゴムユニット１６、楔状部材１７、第２防振ゴムユニット１８及びバネ座１９等が下から順に積層されている。バネ座１９には、弾性シート３４（ゴムシート）を介して板バネ１０の端部１０ｂが上方から載せられている。板バネ１０の各端部１０ｂは、その上面が中央部１０ａに向く方向に傾斜した姿勢で支持され、板バネ１０の中央部１０ａは、押圧部材１２により下方に押されており、板バネ１０は、側面視で全体として下方に凸な弓形状に形成されている。
　台車１には、車両走行時における第１防振ゴムユニット１６の鉛直方向の弾性変形に追従するように鉛直荷重変動センサ２１が設けられている。鉛直荷重変動センサ２１は、台車枠４から車輪７に向けた荷重伝達経路において、第１防振ゴムユニット１６と並列に配置されている。鉛直荷重変動センサ２１は、平面視において第１防振ゴムユニット１６の外方に配置されている。また、台車１には、車両走行時における第２防振ゴムユニット１８の横方向の弾性変形に追従するように第１横荷重変動センサ２２Ａ及び第２横荷重変動センサ２２Ｂが設けられている。第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、台車枠４から車輪７に向けた荷重伝達経路において、第２防振ゴムユニット１８と並列に配置されている。第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、平面視において第２防振ゴムユニット１８の外方に配置されている。
　図２は、図１に示す台車１の一部を断面化した要部側面図である。図３は、図２のIII－III線断面図である。図４は、図２のIV－IV線断面図である。図５は、図２のV方向から見た要部の正面図である。図２に示すように、軸箱９は、その上面から上方に突出した突起部９ａを有している。軸箱９には、軸箱カバー１５が上方から被せられている。軸箱カバー１５は、その中央部に上方に突出した筒部１５ａを有している。その筒部１５ａが突起部９ａに嵌合することで、軸箱カバー１５が軸箱９に対して水平方向に位置決めされている。軸受カバー１５は、断面逆凹形状であり、軸受カバー１５の内側面と軸受９の外側面との間にシール部材１５が介装されている。軸受カバー１５の下面と軸受９の上面との間には、１枚以上の薄肉（例えば、１～３ｍｍ）のライナ２５が挿入されている。また、軸受カバー１５は、第１防振ゴムユニット１６よりも水平方向外方（例えば、車両長手方向の外方）に突出して且つ水平な上面が形成された下ブラケット部１５ｂを有している。
　軸受カバー１５には、第１防振ゴムユニット１６が上方から載せられている。第１防振ゴムユニット１６は、円環状の下板２７と、円環状の上板２８と、下板２７と上板２８とに挟まれた防振ゴム２９とを有している。防振ゴム２９の下端面及び上端面は、下板２７及び上板２８に接着されている。第１防振ゴムユニット１６の下板２７は、筒部１５ａに嵌合することで軸受カバー１５に対して水平方向に位置決めされている。
　第１防振ゴムユニット１６には、楔状部材１７が上方から載せられている。楔状部材１７は、たとえば金属からなり、剛性を有する。楔状部材１７の下面は、水平面である。楔状部材１７の上面は、台車１の車両長手方向の中央側に向くように傾斜した傾斜面である。即ち、楔状部材１７の上面は、車両長手方向の外方にいくにつれて高くなる傾斜面である。楔状部材１７の下面の中央部には、凹部１７ａが形成されている。その凹部１７ａがリングスペーサ３０を介して筒部１５ａに嵌合することで、楔状部材１７が軸箱カバー１５に対して水平方向に位置決めされている。これにより、第１防振ゴムユニット１６の上板２８も間接的に軸箱カバー１５に対して水平方向に位置決めされることになる。即ち、第１防振ゴムユニット１６は、上板２８が下板２７に対して水平方向に相対変位しないように位置決めされている。
　楔状部材１７の上面には、第２防振ゴムユニット１８が上方から載せられている。第２防振ゴムユニット１８は、円環状の下板３１と、円環状の上板３２と、下板３１と上板３２とに挟まれた円環状の防振ゴム３３とを有している。防振ゴム３３は、防振ゴム２９と同じ材料からなる。防振ゴム３３の下端面及び上端面は、下板３１及び上板３２に接着されている。楔状部材１７の上面の中央部には、上方に突出した突起部１７ｂが形成されており、第２防振ゴムユニット１８の下板３１は、突起部１７ｂに嵌合することで楔状部材１７に対して水平方向に位置決めされている。
　第２防振ゴムユニット１８の上面には、バネ座１９が上方から載せられている。バネ座１９は、上方に向けて開放され、かつ、台車１の車両長手方向の中央側に向けて開放された凹部１９ａを有している。バネ座１９の凹部１９ａには、弾性シート３４（ゴムシート）を介して板バネ１０の端部１０ｂが上方から載せられている。バネ座１９の下面には、下方に突出した突起部１７ｂが形成されており、第２防振ゴムユニット１８の上板３２は、突起部１９ｂに嵌合することでバネ座１９に対して水平方向に位置決めされている。即ち、第２防振ゴムユニット１８では、下板３１が楔状部材１７とともに水平方向に動き、上板３２がバネ座１９とともに水平方向に動くため、上板３２が下板３１に対して水平方向に相対変位することができる。
　台車１には、鉛直荷重変動センサ２１、第１横荷重変動センサ２２Ａ，第２横荷重変動センサ２２Ｂ及び演算器７０を有する荷重計測装置１００が搭載されている。演算器７０は、外部から入力された静止輪重と、車両走行中における鉛直荷重変動センサ２１の鉛直方向の荷重変動に関する出力とから車両走行中の輪重Ｐを算出するとともに、車両走行中における第１及び第２荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの横方向の荷重変動に関する出力から車両走行中の車輪７の横圧Ｑを算出する。
　図２及び３に示すように、楔状部材１７には、第１防振ゴムユニット１６よりも水平方向外方（例えば、車両長手方向の外方）に突出して且つ水平な下面が形成された上ブラケット３５が固定具Ｂ１，Ｂ２（例えば、ボルト）により固定されている。なお、上ブラケット３５は、固定具を用いずに溶接又は接着により楔状部材１７に固定してもよいし、楔状部材１７の一部として形成してもよい。上ブラケット３５の下面は、下ブラケット部１５ｂの上面に対して鉛直方向に対向している。上ブラケット３５の下面には、鉛直荷重変動センサ２１が接着されている。下ブラケット部１５ｂの上面には、絶縁材料からなる圧接部材３６（例えば、ゴム等からなる弾性部材）が接着され、圧接部材３６が鉛直荷重変動センサ２１の下面に圧接している。
　鉛直荷重変動センサ２１は、圧接部材３６の上面に圧接する下面電極４１と、上ブラケット３５の下面に接着された上面電極４２と、下面電極４１及び上面電極４２により鉛直方向に挟まれた媒介部材４３とを有している。圧接部材３６は絶縁材料からなるため、下面電極４１と圧接部材３６とは互いに電気的に絶縁されている。上面電極４２と上ブラケット３５との間に介在する接着材は絶縁材料からなるため、上面電極４２と上ブラケット３５とも互いに電気的に絶縁されている。
　鉛直荷重変動センサ２１は、台車枠４から車輪７に向けた荷重伝達経路において、防振ゴム２９と並列に配置されて、台車枠４からの下方荷重を支持した防振ゴム２９の鉛直方向の弾性変形に追従する。詳細には、下面電極４１は、下板２７、軸箱カバー１５及び圧接部材３６を介して、防振ゴム２９の下端面の鉛直方向の動きに連動して鉛直方向に動く。換言すると、下面電極４１は、防振ゴムユニット１６の下板２７と一体に鉛直方向に変位する。同様に、上面電極４２は、上板２８、楔状部材１７及び上ブラケット３５を介して、防振ゴム２９の上端面の鉛直方向の動きに連動して鉛直方向に動く。換言すると、上面電極４２は、防振ゴムユニット１６の上板２８と一体に鉛直方向に変位する。
　媒介部材４３は、防振ゴム２９とは異なる材料からなる。媒介部材４３は、下面電極４１及び上面電極４２の鉛直方向の相対移動により変形して下面電極４１及び上面電極４２からの電気的出力（例えば、電圧）に変化を生じさせる。一例として、媒介部材４３を、誘電性を有する樹脂又はエラストマーからなる弾性部材とすれば、下面電極４１と上面電極４２との間の鉛直方向の距離変化により電極４１，４２間の静電容量が変化し、下面電極４１及び上面電極４２の間の電圧に変化を生じさせることができる。または、別例として、媒介部材４３を圧電体とすれば、媒介部材４３に加わる鉛直方向の荷重変化により電極４１，４２間の電圧に変化を生じさせることができる。あるいは、更なる別例として、荷重変動センサそのものを、圧力の変化によって電気抵抗が変化する感圧型導電ゴムとすれば、その感圧型導電ゴムに加わる荷重の変化により感圧型導電ゴムの対向端の間の電圧に変化を生じさせることができる。
　媒介部材４３は、防振ゴム２９よりも変形抵抗が小さい。例えば、媒介部材４３の変形抵抗は、防振ゴム２９の変形抵抗の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。また、媒介部材４３が弾性部材である場合には、媒介部材４３のバネ定数は、防振ゴム２９のバネ定数よりも小さい。例えば、媒介部材４３のバネ定数は、防振ゴム２９のバネ定数の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。また、媒介部材４３の鉛直方向から見た面積は、防振ゴム２９の鉛直方向から見た面積よりも小さい。例えば、媒介部材４３の当該面積は、防振ゴム２９の当該面積の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。媒介部材４３の鉛直方向の厚さは、上面電極４１及び下面電極４２の鉛直方向の厚さの５倍以上であり、好ましくは１０倍以上である。
　図２、４及び５に示すように、楔状部材１７には、垂直な左側面が形成された右ブラケット部３７ａと、垂直な右側面が形成された左ブラケット部３７ｂとを有するブラケット３７が固定具Ｂ３，Ｂ４（例えば、ボルト）により固定されている。右ブラケット部３７ａ及び左ブラケット部３７ｂは、第２防振ゴムユニット１８よりも水平方向外方（例えば、車両長手方向の外方）に突出している。右ブラケット部３７ａの左側面と左ブラケット部３７ｂの右側面とは、横方向に間隔をあけて互いに対向している。なお、ブラケット３７は、固定具を用いずに溶接又は接着により楔状部材１７に固定してもよいし、楔状部材１７の一部として形成してもよい。
　バネ座１９には、右ブラケット部３７ａと左ブラケット部３７ｂとの間に挿入された中央ブラケット部３８ａを有するブラケット３８が固定具Ｂ５，Ｂ６（例えば、ボルト）により固定されている。中央ブラケット部３８ａの右側面は、垂直面であり、右ブラケット部３７ａの左側面と隙間をあけて対向している。中央ブラケット部３８ａの左側面は、垂直面であり、左ブラケット部３７ｂの右側面と隙間をあけて対向している。
　中央ブラケット部３８ａの右側面及び左側面には、第１横荷重変動センサ２２Ａ及び第２横荷重変動センサ２２Ｂがそれぞれ接着されている。右ブラケット部３７ａの左側面及び左ブラケット部３７ｂの右側面には、絶縁材料からなる圧接部材３８，３９（例えば、ゴム等からなる弾性部材）がそれぞれ接着されている。右側の圧接部材３８の左側面が横荷重変動センサ２２Ａの外側面（右側面）に圧接し、左側の圧接部材３９の外側面（右側面）が横荷重変動センサ２２Ｂの左側面に圧接している。
　第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの各々は、鉛直荷重変動センサ２１と同じ構造であり、鉛直荷重変動センサ２１に対して車両長手方向周りに９０°回転させた姿勢で配置されている。詳細には、第１横荷重変動センサ２２Ａは、圧接部材３８に圧接する外側面電極５１（右側面電極）と、中央ブラケット部３８ａの右側面に接着された内側面電極５２（左側面電極）と、外側面電極５１及び内側面電極５２により横方向に挟まれた媒介部材５３とを有している。第２横荷重変動センサ２２Ｂは、圧接部材３９に圧接する外側面電極６１（左側面電極）と、中央ブラケット部３８ａの左側面に接着された内側面電極６２（右側面電極）と、外側面電極６１及び内側面電極６２により横方向に挟まれた媒介部材６３とを有している。圧接部材３８，３９は絶縁材料からなるため、外側面電極５１，６１と圧接部材３８，３９とは互いに電気的に絶縁されている。内側面電極５２，６２と中央ブラケット部３８ａとの間に介在する接着材は絶縁材料からなるため、内側面電極５２，６２と中央ブラケット部３８ａとも互いに電気的に絶縁されている。
　第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、台車枠４から車輪７に向けた荷重伝達経路において、防振ゴム３３と並列に配置されて、台車枠４からの下方荷重を支持した防振ゴム３３の横方向の弾性変形に追従する。詳細には、内側面電極５１，６１は、下板３１、楔状部材１７及びブラケット３７を介して、防振ゴム３３の下端面の横方向の動きに連動して横方向に動く。換言すると、内側面電極５１，６１は、防振ゴムユニット１８の下板３１と一体に横方向に変位する。同様に、外側面電極５２，６２は、上板３２、バネ座１９及びブラケット３８を介して、防振ゴム３３の上端面の横方向の動きに連動して横方向に動く。換言すると、外側面電極５２，６２は、防振ゴムユニット１８の上板３２と一体に横方向に変位する。
　第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの媒介部材５３，６３は、防振ゴム３３とは異なる材料からなる。本実施形態では、鉛直荷重センサ２１の媒介部材４３と同じ材料からなる。即ち、媒介部材５３，６３の各々は、それを挟む外側面電極５１，６１及び内側面電極５２，６２の横方向の相対移動により変形して外側面電極５１，６１及び内側面電極５２，６２からの電気的出力（例えば、電圧）に変化を生じさせる。
　媒介部材５３，６３は、防振ゴム３３よりも変形抵抗が小さい。例えば、媒介部材５３，６３の変形抵抗は、防振ゴム３３の変形抵抗の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。また、媒介部材５３，６３が弾性部材である場合には、媒介部材５３，６３のバネ定数は、防振ゴム３３のバネ定数よりも小さい。例えば、媒介部材５３，６３のバネ定数は、防振ゴム３３のバネ定数の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。また、媒介部材５３，６３の横方向から見た面積は、防振ゴム３３の横方向から見た面積よりも小さい。例えば、媒介部材５３，６３の当該面積は、防振ゴム３３の当該面積の５０％以下であり、好ましくは１０％以下である。媒介部材５３，６３の横方向の厚さは、電極５１，５２，６１，６２の横方向の厚さの５倍以上であり、好ましくは１０倍以上である。
　鉛直荷重変動センサ２１、第１横荷重変動センサ２２Ａ及び第２横荷重変動センサ２２Ｂには、演算器７０が有線又は無線にて通信可能に接続されている。演算器７０は、鉛直荷重変動センサ２１からの電気的出力と第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂからの電気的出力とを受信し、車輪７がレールに及ぼす鉛直方向下方の荷重である輪重Ｐと、車輪７がレールの側面に及ぼす横方向の荷重である横圧Ｑとを算出する。
　演算器７０は、下記の数式１により輪重Ｐを算出する。
　［数式１］
　Ｐ＝Ｐ０＋ΔＰ
　ここで、Ｐ０は、台車１が静止した状態での輪重を意味する静止輪重であり、ΔＰは、車両走行時における輪重の変動量である。静止輪重Ｐ０は、車両走行前又は後に外部の静止輪重計測装置（図示せず）により計測されて演算器７０に入力される。輪重変動量ΔＰは、下記の数式２により求められる。
　［数式２］
　ΔＰ＝ｆ（Ｖ）
　ここで、Ｖは、鉛直荷重変動センサ２１からの電気的出力（例えば、電圧）である。ｆは、鉛直荷重変動センサ２１からの出力と輪重変動量ΔＰとの対応関係を予め求めておくことで設定される関数である。また、演算器７０は、下記の数式３により横圧Ｑを算出する。
　［数式３］
　Ｑ＝Ｑ０＋ΔＱ＝ΔＱ
　ここで、Ｑ０は、台車１が静止した状態での横圧を意味し、具体的にはゼロが入力される。ΔＱは、車両走行時における横圧の変動量である。横圧変動量ΔＱは、下記の数式４及び数式５の少なくとも１つにより求められる。
　［数式４］
　ΔＱ＝ｆ１（Ｖ１）
　［数式５］
　ΔＱ＝ｆ２（Ｖ２）
　ここで、Ｖ１は、第１横荷重変動センサ２２Ａからの電気的出力（例えば、電圧）であり、Ｖ２は、第２横荷重変動センサ２２Ｂからの電気的出力（例えば、電圧）である。ｆ１は、第１横荷重変動センサ２２Ａからの出力と横圧変動量ΔＱとの対応関係を予め求めておくことで設定される関数である。ｆ２は、第２横荷重変動センサ２２Ｂからの出力と横圧変動量ΔＱとの対応関係を予め求めておくことで設定される関数である。
　演算器７０は、車両走行中に同一時間軸にて検出された鉛直荷重変動センサ２１と第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂとの各センサ値を数式１～５に入力し、輪重Ｐ及び横圧Ｑを算出し、車両走行中のＱ／Ｐ値（横圧を輪重で除した値）を出力する。Ｑ／Ｐ値は、脱線係数として用いられ、車両走行中のＱ／Ｐ値が所定の許容範囲内にあるか否かを判定することで、脱線可能性を容易に判断することが可能となる。
　以上に説明した構成によれば、軸箱９と台車枠４との間に介設された防振ゴム２９と並列に鉛直荷重変動センサ２１が配置され、軸箱９と台車枠４との間に介設された防振ゴム３３と並列に横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂが配置されるため、鉛直荷重変動センサ２１の媒介部材４３及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの媒介部材５３，６３は、台車枠４からの下方荷重が防振ゴム２９，３３により負担された状態で、防振ゴム２９の鉛直方向の荷重変動及び防振ゴム３３の横方向の荷重変動に応じて変形することになる。よって、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの媒介部材４３，５３，６３は、台車１が静止した状態において更なる変形の余地を十分に確保することができる。そのため、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの感度を高くすることができ、計測精度を向上させることが可能となる。
　更に、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、防振ゴム２９，３３と並列に配置されるものであるため、防振ゴム２９，３３を搭載したあらゆる台車に容易に適用することができる。また、媒介部材４３，５３，６３は、防振ゴム２９，３３よりも変形抵抗が小さいので、防振ゴム２９，３３の弾性変形の挙動を阻害することも抑制できる。また、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、防振ゴム２９，３３の外部に配置されるので、既存の台車にも容易に後付けすることができる。
　（第２実施形態）
　図６は、第２実施形態に係る鉛直荷重変動センサ２１の配置を説明する断面図である。図７は、第２実施形態に係る横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの配置を説明する断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６及び７に示すように、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、防振ゴム１２９，１３３で囲まれた空間１２９ａ，１３３ａに配置されている。第２実施形態の第１防振ゴムユニット１１６は、第１実施形態の第１防振ゴムユニット１６と同じ所に配置され、第２実施形態の第２防振ゴムユニット１１８は、第１実施形態の第２防振ゴムユニット１８と同じ所に配置される。但し、第２実施形態の台車では、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、第１及び第２防振ゴムユニット１１６，１１８の外部には配置されていない。
　第１防振ゴムユニット１１６は、円環状の下板２７と、円環状の上板２８と、下板２７と上板２８とに挟まれた防振ゴム１２９とを有している。防振ゴム１２９の下端面及び上端面は、下板２７及び上板２８に接着されている。防振ゴム１２９には、上面又は下面に開口した凹空間１２９ａが形成され、その凹空間１２９ａに鉛直荷重変動センサ２１が収容されている。鉛直荷重変動センサ２１の下面電極４１は、防振ゴム１２９のうち凹空間１２９ａの下面となる部分に圧接され、鉛直荷重変動センサ２１の上面電極４２は上板２８に絶縁材（例えば、絶縁接着剤）を介して固定されている。鉛直荷重変動センサ２１は、防振ゴム１２９に対して水平方向に隙間をあけている。なお、下面電極４１及び上面電極４２に接続された電線（図示せず）は、第１防振ゴムユニット１１６から外部に導出されて、演算器７０（図２参照）に接続されている。
　第２防振ゴムユニット１１８は、円環状の下板３１と、円環状の上板３２と、下板３１と上板３２とに挟まれた防振ゴム１３３とを有している。防振ゴム１３３の下端面及び上端面は、下板３１及び上板３２に接着されている。防振ゴム１３３には、上面及び下面に開口した孔空間１３３ａが形成され、その孔空間１３３ａに第１横荷重変動センサ２２Ａ及び第２横荷重変動センサ２２Ｂが収容されている。横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの外側面電極５１，６１は、孔空間１３３ａにおいて下板３１から上方に突出した側ブラケット部１３７Ａ，１３７Ｂに絶縁材（例えば、絶縁接着剤）を介してそれぞれ固定されている。側ブラケット部１３７Ａ，１３７Ｂは、上板３２に対して鉛直方向に隙間をあけている。
　横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの内側面電極５２，６２は、孔空間１３３ａにおいて上板３２から下方に突出した中央ブラケット部１３８に絶縁材（例えば、絶縁接着剤）を介して固定されている。中央ブラケット部１３８は、下板３１に対して鉛直方向に隙間をあけて、かつ、防振ゴム１３３のうち孔空間１３３ａの側面となる部分に対して隙間をあけている。なお、外側面電極５１，６１及び内側面電極５２，６２に接続された電線（図示せず）は、第２防振ゴムユニット１１８から外部に導出されて、演算器７０（図２参照）に接続されている。
　以上に説明した構成によれば、軸箱９と台車枠４との間に介設された防振ゴム１２９と並列に鉛直荷重変動センサ２１が配置され、軸箱９と台車枠４との間に介設された防振ゴム１３３と並列に横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂが配置されるため、鉛直荷重変動センサ２１の媒介部材４３及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの媒介部材５３，６３は、台車枠４からの下方荷重が防振ゴム１２９，１３３により負担された状態で、防振ゴム１２９の鉛直方向の荷重変動及び防振ゴム１３３の横方向の荷重変動に応じて変形することになる。よって、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの媒介部材４３，５３，６３は、台車が静止した状態において更なる変形の余地を十分に確保することができる。そのため、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの感度を高くすることができ、計測精度を向上させることが可能となる。
　更に、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、台車枠４から車輪７（図１参照）への荷重伝達経路において、防振ゴム１２９，１３３と並列に配置されるものであるため、防振ゴム１２９，１３３を搭載したあらゆる台車に容易に適用することができる。また、鉛直荷重変動センサ２１及び横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、防振ゴム１２９，１３３で囲まれた空間１２９ａ，１３３ａに収容されるので、各センサ２１，２２Ａ，２２Ｂを異物（例えば、埃など）から容易に保護することができる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　（第３実施形態）
　図８は、第３実施形態に係る台車２０１の一部を断面化した要部側面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、第３実施形態の台車２０１の台車枠２０４は、側ばり２７３を有している。軸箱９は、連結装置２２０によって側ばり２７３に弾性的に連結されている。連結装置２２０は、側ばり２７３から突出して且つ横方向に間隔をあけて並んだ一対の受け座２１１，２１１と、軸箱９から一体に受け座２１１，２１１側に向けて突出した軸ばり１３と、軸ばり１３の先端部を受け座２１１，２１１に弾性結合するためのゴムブッシュ等（図示せず）を有する連結部２１４とを備えている。即ち、本実施形態の台車１は、軸ばり式である。
　第１防振ゴムユニット１６には、下バネ座２７１が上方から載せられている。下バネ座２７１の下面の中央部には、凹部２７１ａが形成されている。その凹部２７１ａが軸受カバー１５の筒部１５ａに嵌合することで、下バネ座２７１が軸箱カバー１５に対して水平方向に位置決めされている。これにより、第１防振ゴムユニット１６の上板２８も間接的に軸箱カバー１５に対して水平方向に位置決めされる。下バネ座２７１は、その中央部から上方に突出した支柱部２７１ｂを有している。下バネ座２７１は、第１防振ゴムユニット１６よりも水平方向外方（例えば、車両長手方向の外方）に突出して且つ水平な下面が形成された上ブラケット部２７１ｃを有している。
　下バネ座２７１の上には、サスペンションバネとしてコイルバネからなる軸バネ２７２の下端が載せられている。側ばり２７３には、軸箱９の上方において下方に開口したハウジング部２７３ａを有している。ハウジング部２７３ａの内部空間の上面には、上バネ座２７４が位置決めされて、軸バネ２７２の上端に上バネ座２７４が載せられている。即ち、軸箱９と側ばり２７３との間には、コイルバネからなる軸バネ２７２がサスペンションバネとして介装されている。上バネ座２７４は、下方に突出する筒部２７４ａを有している。筒部２７４ａは、軸バネ２７２から水平方向の内方に隙間をあけて、かつ、支柱部２７１ｂから水平方向の外方に隙間をあけて配置されている。筒部２７４ａと支柱部２７１ｂとの間には、防振ゴム２７５が挿入されている。
　下バネ座２７１の上ブラケット部２７１ｃの下面は、軸箱カバー１５の下ブラケット部１５ｂの上面に対して鉛直方向に対向している。上ブラケット部２７１ｃの下面には、鉛直荷重変動センサ２１が接着されている。下ブラケット部１５ｂの上面には、絶縁材料からなる圧接部材３６（例えば、ゴム等からなる弾性部材）が接着され、圧接部材３６が鉛直荷重変動センサ２１の下面に圧接している。
　下バネ座２７１には、第１実施形態と同様のブラケット３７が固定されている。側ばり２７３には、第１実施形態と同様のブラケット３８が固定されている。そして、第１実施形態と同様にして、ブラケット３７とブラケット３８との間に、第１横荷重変動センサ２２Ａ及び第２横荷重変動センサ２２Ｂが配置されている。
　鉛直荷重変動センサ２１は、台車枠２０４から軸箱９に向けた荷重伝達経路において、防振ゴム２９と並列に配置されて、台車枠４からの下方荷重を支持した防振ゴム２９の鉛直方向の弾性変形に追従する。また、第１及び第２横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂは、台車枠４から軸箱９に向けた荷重伝達経路において、軸バネ２７２と並列に配置されて、台車枠４からの下方荷重を支持した軸バネ２７２の横方向の弾性変形に追従する。このような構成によれば、第１実施形態と同様に、各種台車への適用が容易でありながら、輪重及び横圧の計測精度を向上させることができる。
　（第４実施形態）
　図９は、第４実施形態に係る台車の一部を断面化した要部側面図である。図１０は、図９に示す鉛直荷重変動センサの配置を説明する平面図である。図１１は、図９に示す横荷重変動センサの配置を説明する平面図である。なお、前述した実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図９に示すように、軸箱９は、連結装置２０によって横ばりの車幅方向の両端部に弾性的に連結されている。連結装置２０は、軸箱９から一体に横ばりに向けて車両長手方向に突出した軸ばり１３と、横ばりから軸ばり１３側に向けて突出して且つ横方向に間隔をあけて並んだ一対の受け座１１と、軸ばり１３の先端部を受け座１１に弾性結合する連結部１４とを備えている。
　連結部１４は、軸ばり１３の先端に設けられた筒部７１と、受け座１１に固定された心棒７２と、筒部７１と心棒７２との間に挟まれた筒状のゴムブッシュ７３とを有する。即ち、ゴムブッシュ７３が撓むことにより、軸箱９が、心棒７２の軸心Ｘを支点として鉛直方向及び横方向に揺動可能となっている。軸箱９の上部には、軸箱カバー１５、第１防振ゴムユニット２１６、楔状部材１７、第２防振ゴムユニット２１８及びバネ座１９等が下から順に積層されている。
　図９～１１に示すように、第１防振ゴムユニット２１６は、第２実施形態の第１防振ゴムユニット１１６と概ね同様の構成であるが、当該ユニット２１６に収容される鉛直荷重変動センサ２１の数が異なる。第２防振ゴムユニット２１８も、第２実施形態の第２防振ゴムユニット１１８と概ね同様の構成であるが、当該ユニット２１８に収容される横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの数が異なる。
　第１防振ゴムユニット２１６には、平面視において、その中心Ｙを基準として、点対称の位置に内部空間１２９ａが形成されている。そして、鉛直荷重変動センサ２１が各内部空間１２９ａにそれぞれ収容されることで、２つの鉛直荷重変動センサ２１が、第１防振ゴムユニット２１６の中心Ｙを基準として点対称に配置されている。第２防振ゴムユニット２１８には、平面視において、その中心Ｚを基準として、点対称の位置に内部空間１３３ａが形成されている。そして、横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂの組が各内部空間１１３ａにそれぞれ収容されることで、２組の横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂが、第２防振ゴムユニット２１８の中心Ｚを基準として点対称に配置されている。
　ここで、軸箱９が心棒７２の軸心Ｘを支点として鉛直方向及び横方向に円弧運動するため、第１防振ゴムユニット２１６及び第２防振ゴムユニット２１８の防振ゴムの変形量は、ユニット２１６，２１８内の位置に応じて異なる。即ち、第１防振ゴムユニット２１６及び第２防振ゴムユニット２１８のうち心棒７２の軸心Ｘから遠い部分では、心棒７２の軸心Ｘから近い部分に比べ、変形量（変位量）が大きくなる。しかし、演算器７０（図２参照）は、２つの鉛直荷重変動センサ２１から出力される値を平均することで、中心Ｙにおける鉛直方向の荷重変動を取得でき、２組の横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂから出力される値を平均することで、中心Ｚにおける横方向の荷重変動を取得できる。
　したがって、軸箱９が円弧運動する軸ばり式の台車においても、平面視における第１及び第２防振ゴムユニット２１６，２１８の配置角度にかかわらず、中心Ｙ，Ｚでの荷重変動を取得することができる。なお、本実施形態では、１つの防振ゴムユニットあたりに２つのセンサ２１又は２組のセンサ２２Ａ，２２Ｂを設けたが、３つ以上のセンサ２１又は３組以上のセンサ２２Ａ，２２Ｂを設けてもよい。
　なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。前述した各実施形態では、輪重Ｐを算出するための鉛直荷重変動センサ２２と、横圧Ｑを算出するための横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂとの両方を台車に搭載しているが、いずれか一方のみを台車に搭載してもよい。前述した各実施形態では、鉛直荷重変動センサ２２と横荷重変動センサ２２Ａ，２２Ｂとが異なる防振ゴム２９，３３にそれぞれ対応して並列配置されているが、互いに同じ防振ゴム２９（又は防振ゴム３３）に対応して並列配置されてもよい（第２弾性体は、第１弾性体と同じものでもよい）。
１，２０１　　　鉄道車両台車
４，２０４　　　台車枠
９　　　軸箱
２１　　鉛直荷重変動センサ（第１又は第２荷重変動センサ）
２２Ａ　第１横荷重変動センサ（第２又は第１荷重変動センサ）
２２Ｂ　第２横荷重変動センサ（第２又は第１荷重変動センサ）
２７，３１　　下板（下部材）
２８，３２　　上板（上部材）
２９，３３，１２９，１３３　　防振ゴム（第１又は第２弾性体）
４１　　下面電極（第１電極）
４２　　上面電極（第２電極）
５１，６１　　外側面電極（第３電極）
５２，６２　　内側面電極（第４電極）
４３，５３，６３　　媒介部材
７０　　演算器
１００　荷重計測装置
２７２　軸バネ（第１又は第２弾性体）

Claims (9)

  1. 　軸箱と台車枠との間に防振ゴム又はサスペンションバネからなる第１弾性体が介設される鉄道車両台車に用いる荷重計測装置であって、
    　前記第１弾性体と並列に配置され、前記台車枠からの下方荷重を支持した前記第１弾性体の鉛直方向又は横方向のいずれか一方向の弾性変形に連動して変形する第１荷重変動センサを備え、
    　前記第１荷重変動センサは、前記第１弾性体の前記一方向の弾性変形に連動して変形することで電気的出力に変化を生じさせる、鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  2. 　前記第１荷重変動センサは、
    　　前記第１弾性体の下端の前記一方向の動きに連動して前記一方向に動く第１電極と、
    　　前記第１弾性体の上端の前記一方向の動きに連動して前記一方向に動く第２電極と、
    　　前記第１電極及び前記第２電極により前記一方向に挟まれ、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方向の相対移動により変形して前記第１電極及び前記第２電極からの電気的出力に変化を生じさせる第１媒介部材と、を有している、請求項１に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  3. 　前記第１弾性体は、防振ゴムであり、
    　前記第１電極は、前記防振ゴムの下面に取り付けられた下部材と一体に前記一方向に移動し、
    　前記第２電極は、前記防振ゴムの上面に取り付けられた上部材と一体に前記一方向に移動する、請求項２に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  4. 　前記第１荷重変動センサは、前記第１弾性体よりも変形抵抗が小さい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両台車用の荷重変動計測装置。　
  5. 　前記第１荷重変動センサは、前記第１弾性体の外部に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  6. 　前記第１荷重変動センサは、前記第１弾性体で囲まれた空間に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  7. 　前記軸箱と前記台車枠との間には、防振ゴム又はサスペンションバネからなる第２弾性体が介設されており、
    　前記第２弾性体と並列に配置され、前記台車枠からの下方荷重を支持した前記第２弾性体の鉛直方向又は横方向のいずれか他方向の弾性変形に連動して変形する第２荷重変動センサを更に備え、
    　前記第２荷重変動センサは、前記第２弾性体の前記他方向の弾性変形に連動して変形することで電気的出力に変化を生じさせる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  8. 　前記第２荷重変動センサは、
    　　前記第２弾性体の下端の前記他方向の動きに連動して前記他方向に動く第３電極と、
    　　前記第２弾性体の上端の前記他方向の動きに連動して前記他方向に動く第４電極と、
    　　前記第３電極及び前記第４電極により前記他方向に挟まれ、前記第３電極及び前記第４電極の前記他方向の相対移動により変形して前記第３電極及び前記第４電極からの電気的出力に変化を生じさせる第２媒介部材と、を有している、請求項７に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
  9. 　前記第１荷重変動センサからの出力と前記第２荷重変動センサからの出力とが入力される演算器を更に備え、
    　前記演算器は、外部から入力された静止輪重と、車両走行中における前記第１荷重変動センサ又は前記第２荷重変動センサの鉛直方向の荷重変動に関する出力とから、車両走行中の輪重を算出し、かつ、車両走行中における前記第２荷重変動センサ又は前記第１荷重変動センサの横方向の荷重変動に関する出力から、車両走行中の車輪の横圧を算出する、請求項７又は８に記載の鉄道車両台車用の荷重計測装置。
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