WO2020054579A1 - 荷重推定装置、荷重推定方法及びプログラム - Google Patents

荷重推定装置、荷重推定方法及びプログラム Download PDF

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WO2020054579A1
WO2020054579A1 PCT/JP2019/035023 JP2019035023W WO2020054579A1 WO 2020054579 A1 WO2020054579 A1 WO 2020054579A1 JP 2019035023 W JP2019035023 W JP 2019035023W WO 2020054579 A1 WO2020054579 A1 WO 2020054579A1
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WO
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load
acceleration
control unit
traveling
frequency
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PCT/JP2019/035023
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French (fr)
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章央 川内
浩幸 河野
内田　浩二
照夫 山下
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三菱重工エンジニアリング株式会社
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Priority to SG11202101553XA priority patent/SG11202101553XA/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61—RAILWAYS
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Definitions

  • the present invention relates to a load estimation device, a load estimation method, and a program.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-172504, filed on September 14, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
  • a time history response waveform of an acceleration signal of a suspension frame is obtained as a time history response waveform of a certain state amount of a truck by using an acceleration sensor provided on a suspension frame of a truck of a guide rail type railway vehicle. Techniques are disclosed.
  • the life of a traveling vehicle has been measured by measuring the load applied to the traveling vehicle using a strain gauge.
  • a strain gauge When monitoring the load over a long period of time, it takes time and effort to cure the strain gauge, which is difficult to operate.
  • the life is measured only from the acceleration without estimating the load, it has been difficult to set a threshold value at which acceleration the abnormality occurs.
  • An object of the present invention is to provide a load estimating apparatus and a load estimating apparatus capable of measuring the life of a traveling vehicle by a simple method and estimating a load applied to the traveling vehicle using acceleration in order to evaluate the soundness of the vehicle. It is to provide a method and a program.
  • the load estimating apparatus is an acceleration sensor for measuring a first acceleration, the acceleration sensor being attached to at least one of a traveling bogie main body supporting wheels and a vehicle body attached to the traveling bogie main body. And a control unit for estimating a load on the traveling bogie main body based on the first acceleration and load information acquired in advance in which acceleration and load are associated with each other.
  • a frequency of an acceleration determined by a change with time of the acceleration is further associated, and the control unit controls the load information and the first acceleration. Based on the above, the load on the traveling bogie main body is further estimated.
  • the control unit is configured to associate the load information with the first acceleration. Based on this, the load on the traveling bogie main body is further estimated.
  • the frequency of the acceleration determined by the change over time of the acceleration is further associated, and in the load information, information corresponding to the position of the acceleration sensor is included. Further, when the position of the acceleration sensor is on the traveling bogie main body, the frequency is less than the natural frequency f ch ⁇ ⁇ 2, and f ch is the vehicle body. And a spring constant of an air spring connecting the traveling bogie main body, and a value determined based on a vehicle body mass, and when the position of the acceleration sensor indicates that the vehicle is on the vehicle body, the frequency is: f ch ⁇ ⁇ 2 or more.
  • a plurality of vehicle masses are further associated with each other, and the control unit further acquires the vehicle body mass, and acquires the load information and the first vehicle mass.
  • the load on the traveling bogie main body is further estimated based on the acceleration and the vehicle body mass.
  • the control unit estimates a load on the traveling bogie main body based on the plurality of accelerations measured by the plurality of acceleration sensors and the load information.
  • the load estimating device further includes an alarm device, and the control unit performs the traveling based on a preset limit load and a total of loads on the traveling bogie main body. It is determined whether or not the bogie main body has reached the end of its life. If the control unit determines that the traveling bogie main body has reached the end of its life, the control unit transmits a signal for generating an alarm to the alarm device.
  • the control unit when the control unit estimates a load applied to the traveling bogie main body from a guide rail, the control unit calculates acceleration in a lateral direction with respect to a longitudinal direction of the vehicle body.
  • the load is estimated, and when estimating a load applied to the traveling bogie main body from a road surface, at least an acceleration sensor capable of measuring acceleration in a vertical direction with respect to a longitudinal direction of the vehicle body. Based on this, the load is estimated.
  • the load detecting device is further attached to at least one of the traveling bogie main body or the vehicle body, and the load detecting device is provided with respect to the traveling bogie main body.
  • the control unit includes a load sensor that measures a second load and an acceleration sensor that measures a second acceleration, wherein the control unit adds the second load and the second acceleration to the load information. .
  • the acceleration sensor is at least attached to the vehicle body, and the control unit is configured to detect a change with time of the acceleration acquired by the first acceleration.
  • the acquired frequency is f ch ⁇ ⁇ 2 with respect to a frequency f ch determined from a spring constant of an air spring attached between the traveling bogie main body and the vehicle body and a mass of the vehicle body.
  • the first acceleration is corrected, and the load on the traveling bogie main body is estimated based on the corrected first acceleration.
  • the load estimating method includes a step of measuring a first acceleration attached to at least one of a traveling bogie main body supporting wheels and a vehicle body attached to the traveling bogie main body. And a step of estimating a load on the traveling bogie main body based on the first acceleration and load information acquired in advance in which the acceleration is associated with the load.
  • the program includes, in a computer of the load estimating device, a first acceleration attached to at least one of a traveling bogie main body supporting wheels and a vehicle body attached to the traveling bogie main body. And estimating a load on the traveling bogie main body based on the first acceleration and load information acquired in advance in which the acceleration and the load are associated with each other. .
  • the load applied to the traveling vehicle can be estimated by the acceleration sensor, the life of the traveling vehicle can be easily measured, and the soundness of the vehicle can be easily evaluated.
  • FIG. 1 is a side view of a vehicle equipped with an acceleration sensor of a load estimating device according to a first embodiment. It is a figure explaining functional composition of a load presumption device concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an estimated value of a load and an actually measured value according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a frequency and an observation frequency according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a data structure of load information according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a processing flow of the load estimating device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a vehicle 1 to which the acceleration sensors 4A to 4G of the load estimating device 10 according to the first embodiment are attached.
  • FIG. 2 is a side view of the vehicle 1 to which the acceleration sensors 4A to 4G of the load estimating device 10 according to the first embodiment are attached.
  • the vehicle 1 includes a vehicle body 2, traveling vehicles 3A and 3B, acceleration sensors 4A to 4G, wheels 5, a control device 6, and an air spring 7.
  • the vehicle body 2 may be a vehicle of a new transportation system, a car, or a railroad vehicle.
  • the vehicle body 2 and the traveling vehicle 3 are connected via an air spring 7.
  • the air spring 7 makes it difficult to transmit the vibrations of the traveling vehicles 3A and 3B to the vehicle body 2, and may not be an air spring as long as the vibration of the traveling vehicles 3A and 3B is difficult to transmit to the vehicle body 2.
  • the traveling vehicles 3A and 3B and the wheels 5 may be connected via a wheel shaft.
  • the wheels 5 may be rubber tires or railway metal wheels.
  • the acceleration sensors 4A to 4F are mounted on the traveling vehicles 3A and 3B by mounting members. Further, the acceleration sensor 4G may be attached to the vehicle body 2 by an attachment member.
  • the attachment member is, for example, an adhesive, a double-sided tape, a magnet, a screw, or another member capable of attaching the acceleration sensor to the vehicle body.
  • the acceleration sensors 4A to 4G measure the acceleration at the position where the acceleration sensors 4A to 4G are mounted on the traveling vehicles 3A and 3B or the vehicle body 2.
  • the acceleration sensors 4A to 4G are acceleration sensors that cannot measure acceleration in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • an acceleration sensor may be attached to the traveling vehicles 3A and 3B or the side surface of the vehicle body 2.
  • the acceleration sensors may be attached to the traveling vehicles 3A and 3B or the front or rear surface of the vehicle body 2.
  • the acceleration sensors 4A to 4G are sensors capable of measuring acceleration in all directions regardless of the mounting surface
  • the acceleration sensors are provided on any of the traveling vehicles 3A and 3B or the side surface, the front surface, the rear surface, the top surface, and the bottom surface of the vehicle body 2. Should just be attached.
  • Two acceleration sensors 4A to 4F are attached to the side surfaces of traveling vehicles 3A and 3B and one to the front surface.
  • One acceleration sensor 4G is attached to the side surface of the vehicle body 2.
  • the number of acceleration sensors is not limited to these numbers.
  • only one acceleration sensor may be provided on the side surface of the traveling vehicles 3A and 3B, and only one may be provided on the rear surface of the traveling vehicles 3A and 3B. Is also good.
  • four units may be attached to both sides of the traveling vehicles 3A and 3B, and four units may be attached to the front and rear surfaces of the traveling vehicles 3A and 3B.
  • the acceleration sensor may be attached to any location of the traveling vehicles 3A and 3B, for example, It suffices that any number of the carriages 3A and 3B are attached to the side, front, rear, top, bottom, and inside.
  • any number of acceleration sensors may be attached to an arbitrary location of the vehicle body 2, for example, a side surface, a front surface, a rear surface, an upper surface, a bottom surface, and the inside of the vehicle body 2.
  • an arbitrary number are attached to at least one arbitrary position of the traveling vehicle 3A, 3B or the vehicle body 2, for example, a side surface, a front surface, a rear surface, an upper surface, a bottom surface, and the inside of the traveling vehicle 3A, 3B or the vehicle body 2. Just do it.
  • the control device 6 may be mounted in the vehicle body 2, may be mounted on a vehicle body of a vehicle different from the vehicle body 2, or may be provided on the vehicle body 2 and a system center outside the vehicle.
  • the traveling direction of the vehicle 1 (the longitudinal direction of the vehicle body 2) is defined as ⁇ X direction, and the lateral direction of the traveling direction is defined as ⁇ Y direction.
  • the vertical direction of the traveling direction is defined as ⁇ Z direction.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the load estimating device 10 according to the first embodiment.
  • the load estimating device 10 includes a control device 6, and acceleration sensors 4A, 4B,.
  • the acceleration sensors 4A, 4B,... Indicate one or more acceleration sensors.
  • the control device 6 includes a CPU 61, an alarm device 62, and a storage unit 63.
  • the CPU 61 is a processor that exerts various functions by operating according to a program prepared in advance and controls the entire operation of the load estimating apparatus 10.
  • the CPU 61 functions as the control unit 611.
  • the acceleration sensor 4A measures the acceleration at an acceleration measurement point P4A, which is a position where the acceleration sensor 4A is attached to the traveling vehicle 3A.
  • the acceleration sensor 4A transmits the measured acceleration a1 to the control unit 611.
  • the control unit 611 acquires the acceleration a1 measured by the acceleration sensor 4A.
  • the control unit 611 refers to the load information 631 stored in the storage unit 63 and acquires the frequency band fA corresponding to the acceleration measurement point P4A.
  • the control unit 611 measures a frequency determined by a temporal change of the acquired acceleration.
  • the control unit 611 determines whether or not the measured frequency is within the frequency band fA.
  • the control unit 611 refers to the load information 631, and acquires the load FA1 corresponding to the acceleration a1.
  • the control unit 611 estimates that the load F on the traveling vehicle 3A is FA1.
  • control unit 611 measures the frequency of the acceleration a1 means that the control unit 611 measures the frequency based on a change in the acceleration measured during a certain period before and after the measurement of the acceleration a1.
  • the control unit 611 may measure the frequency based on a change in acceleration measured during a certain period before the measurement of the acceleration a1.
  • the frequency may be measured based on a change in acceleration measured during a certain period after the measurement of acceleration a1.
  • the minimum frequency in the frequency bands fA, fB,..., FG stored in the load information 631 is defined as f MIN .
  • the above-mentioned fixed period before and after the measurement, the fixed period before the measurement, or the fixed period after the measurement may be a period of 1 ⁇ f MIN or more, or an arbitrary frequency whose frequency can be determined.
  • the period may be set.
  • the stress information 632 is information in which information on a position on the traveling vehicle 3 where the stress is to be evaluated is associated with a coefficient for estimating the stress at the position where the stress is to be evaluated.
  • the stress information 632 is prepared in advance by prior FEM analysis or the like.
  • the control unit 611 refers to the damage information 633 in the storage unit 63 and determines whether or not fatigue damage occurs based on the estimated stress ⁇ i.
  • the damage information 633 is information on the SN curve calculated from the stress at the position where the stress is to be evaluated and the number of repetitions up to fatigue damage.
  • the damage information 633 is prepared in advance by performing a fatigue evaluation in advance.
  • the control unit 611 determines whether or not fatigue damage occurs using the cumulative fatigue damage rule. According to the cumulative fatigue damage rule, a state in which various stresses are randomly generated is determined as the sum of different stresses such as ⁇ 1, ⁇ 2,. Is done.
  • the control unit 611 determines that fatigue damage does not occur, and the control unit 611 returns to measuring the acceleration.
  • the control unit 611 determines that fatigue damage has occurred, determines that the traveling vehicle 3 has reached the end of its life, and transmits a signal that sounds an alarm to the alarm device 62.
  • the storage unit 63 stores load information 631, stress information 632, and damage information 633.
  • the load information 631 is referred to when the control unit 611 estimates a load from the acceleration acquired from the acceleration sensor 4.
  • the stress information 632 is referred to when the control unit 611 estimates a stress at a position to be evaluated from the estimated load.
  • the damage information 633 is referred to when the control unit 611 predicts the life from the estimated stress.
  • the storage unit 63 is a large-capacity storage device (non-volatile memory) built in the load estimating device 10, and is, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • the storage unit 63 is also called an auxiliary storage device, and records acquired information.
  • the estimation of the load on the traveling vehicle 3A has been described using the acceleration sensor 4A, but the acceleration sensors 4B, 4C, or 4G may be used. Further, the acceleration sensors 4D to 4G may be used for estimating the load on the traveling vehicle 3B.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the estimated value of the load and the actually measured value according to the first embodiment.
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates time [s], and the vertical axis indicates load [kN].
  • the solid line indicates the actual measured value of the load measured by the load sensor at an arbitrary position on the traveling vehicle.
  • the broken line indicates an estimated value of the load calculated by multiplying the value of the acceleration measured by the acceleration sensor by the value of the mass of the traveling vehicle at an arbitrary position on the traveling vehicle or the vehicle body.
  • FIG. 4 there is a correlation between the actually measured value of the load measured by the load sensor and the estimated value of the load calculated from the value of the acceleration measured by the acceleration sensor. Therefore, the value of the load applied to the traveling vehicle can be estimated from the value of the acceleration.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the frequency and the observation frequency according to the first embodiment.
  • the horizontal axis in FIG. 5 indicates the frequency [Hz] of the load, and the vertical axis indicates the observation frequency.
  • the observation frequency indicates the observation frequency of a specific frequency in the total number of observations.
  • the frequency of the load, the frequency of the estimated value of the load estimated by the acceleration measured by the acceleration sensor 4A, and the frequency of the estimated value of the load estimated by the acceleration measured by the acceleration sensor 4B are determined by the swing of the traveling vehicle 3A.
  • the value of the frequency is large because the swing of the traveling vehicle 3A becomes small.
  • the value of the frequency is small because the shaking of the traveling vehicle 3A does not occur in small steps.
  • the value of the frequency may vary depending on the weight of the vehicle body 2 such as when the vehicle body 2 is empty, when a occupant is occupied, or when the vehicle body 2 is full.
  • the solid line in FIG. 5 shows the frequency distribution of the measured value of the load measured by the load sensor at an arbitrary acceleration evaluation point of the traveling vehicle 3A.
  • the broken line indicates the frequency distribution of the estimated value of the load calculated by multiplying the value of the acceleration measured by the acceleration sensor 4A by the value of the mass of the traveling vehicle 3A at the acceleration evaluation point to which the acceleration sensor 4A is attached. Is shown.
  • the dashed line indicates the frequency distribution of the estimated value of the load calculated by multiplying the value of the acceleration measured by the acceleration sensor 4B by the value of the mass of the traveling vehicle 3A at the acceleration evaluation point to which the acceleration sensor 4B is attached. Is shown.
  • the frequency of the actually measured value of the load and the frequency of the estimated value of the load estimated by the acceleration measured by the acceleration sensor 4A have a correlation in the frequency band fA. Therefore, when the frequency of the acceleration measured by the acceleration sensor 4A is within the frequency fA, the load may be estimated using the acceleration measured by the acceleration sensor 4A. Similarly, the frequency of the actually measured value of the load and the frequency of the estimated value of the load estimated based on the acceleration measured by the acceleration sensor 4B have a correlation in the frequency band fB. For this reason, when the frequency of the acceleration measured by the acceleration sensor 4B is within the frequency fB, the load may be estimated using the acceleration measured by the acceleration sensor 4B.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a data structure of the load information 631 according to the first embodiment stored in the storage unit 63 as a database.
  • the load information 631 is information in which a relationship between an acceleration evaluation point, a frequency band, an acceleration, and a load, which is acquired in advance by a mechanism analysis or the like, is stored.
  • the acceleration is measured by an acceleration sensor at a practically measurable acceleration evaluation point on at least one of the traveling vehicle and the vehicle body, and the load is measured by a load sensor at an arbitrary point on the traveling vehicle 3. Is done.
  • the acceleration and the load are measured in advance at the acceleration evaluation point P4A to which the acceleration sensor 4A of FIG. 2 is attached.
  • the load information 631 stores the acceleration measurement point P4A at which the correlation is observed, the frequency band fA, the accelerations a1 to a3 measured by the acceleration sensor 4A, and the loads FA1 to FA3 corresponding to these, respectively.
  • the acceleration and the load are measured in advance at the acceleration evaluation point P4B to which the acceleration sensor 4B of FIG. 2 is attached.
  • the load information 631 stores the acceleration measurement point P4B at which the correlation is observed, the frequency band fB, the accelerations b1 and b2 measured by the acceleration sensor 4B, and the loads F4 and F5 corresponding to these, respectively.
  • the load information 631 includes data corresponding to the frequency within fA but no data corresponding to the frequency within fB for the acceleration evaluation point P4A of the acceleration sensor 4A. Similarly, in the load information 631, data corresponding to the frequency within fB exists for the acceleration evaluation point P4B of the acceleration sensor 4B, but there is no data corresponding to the frequency within fA.
  • the load information 631 may be constructed for each traveling vehicle whose load is to be evaluated.
  • the load on the traveling vehicle 3A is measured by the load sensor on the traveling vehicle 3A, it is considered that the same load is measured at an arbitrary position on the traveling vehicle 3A. Therefore, the position of the load sensor when constructing the load information 631 may be any position as long as it is on the traveling vehicle 3A. Further, the relationship between the load and the acceleration at a plurality of measurement points may be established by multiple regression analysis.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a processing flow of the load estimating device 10 according to the first embodiment.
  • the processing flow shown in FIG. 7 is repeatedly executed in the operation of the vehicle 1.
  • the acceleration a1 at the position where the acceleration sensor 4A is mounted on the traveling vehicle 3A is measured by the acceleration sensor 4A (step S101).
  • the acceleration sensor 4A transmits the measured acceleration a1 to the control unit 611.
  • the control unit 611 acquires the acceleration a1 measured by the acceleration sensor 4A.
  • the control unit 611 refers to the load information 631 stored in the storage unit 63 and acquires the frequency band fA corresponding to the acceleration measurement point P4A.
  • the control unit 611 measures a frequency determined by a temporal change of the obtained acceleration a1.
  • the control unit 611 determines whether or not the measured frequency is within the frequency band fA.
  • the control unit 611 When the measured frequency is within the frequency band fA, the control unit 611 refers to the load information 631, and acquires the load FA1 corresponding to the acceleration a1. At this time, the control unit 611 estimates that the load F on the traveling vehicle 3A is FA1 (step S102).
  • control unit 611 measures the frequency of the acceleration a1 means that the control unit 611 measures the frequency based on a change in the acceleration measured during a certain period before and after the measurement of the acceleration a1.
  • the control unit 611 may measure the frequency based on a change in acceleration measured during a certain period before the measurement of the acceleration a1.
  • the frequency may be measured based on a change in acceleration measured during a certain period after the measurement of acceleration a1.
  • the minimum frequency in the frequency bands fA, fB,..., FG stored in the load information 631 is defined as f MIN .
  • the above-mentioned fixed period before and after the measurement, the fixed period before the measurement, or the fixed period after the measurement may be a period of 1 ⁇ f MIN or more, or an arbitrary frequency whose frequency can be determined.
  • the period may be set.
  • an average value of the plurality of loads may be used as the load F.
  • the load F may be estimated by the multiple regression analysis.
  • control unit 611 determines whether the traveling vehicle 3 has reached the end of its life (step S103). That is, the control unit 611 refers to the stress information 632 in the storage unit 63 and wants to evaluate from the estimated load FA1 and the coefficient for estimating the stress at the position where the stress is to be evaluated based on the above-described Expression 1. Estimate the stress ⁇ i at the position. The control unit 611 refers to the damage information 633 in the storage unit 63 and determines whether or not fatigue damage occurs based on the estimated stress ⁇ i.
  • the control unit 611 determines whether or not fatigue damage occurs using the cumulative fatigue damage rule.
  • the cumulative fatigue damage rule a state in which various stresses are randomly generated is determined as the sum of different stresses such as ⁇ 1, ⁇ 2,. Is done. For example, it is assumed that stresses of ⁇ 1, ⁇ 2,..., ⁇ i are generated in the fatigue damage evaluation target object by the stress waveform analysis in advance. At this time, the number of repetitions up to the break is read from the SN curve and is defined as N1, N2,.
  • the degree of damage can be expressed as n1 / N1, n2 / N2,. Assuming that the sum of these degrees of damage is the total degree of damage D, D is expressed by the above-described equation (2).
  • Step S103 determines that fatigue damage does not occur, and the control unit 611 returns to the measurement of acceleration (Step S101).
  • Step S101 determines that the traveling trolley 3A has reached the end of its life, and transmits a signal that sounds an alarm to the alarm device 62.
  • the control unit 611 receives the signal, sounds an alarm (step S104), and notifies that the traveling vehicle 3A has reached the end of its life.
  • the control unit 611 may estimate the load based at least on an acceleration sensor capable of measuring the acceleration in the left-right direction with respect to the longitudinal direction of the vehicle body. . Further, when estimating the load applied to the traveling bogie main body from the road surface, the control unit 611 may estimate the load based at least on an acceleration sensor capable of measuring the acceleration in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the vehicle body. Good.
  • control unit 611 may determine whether the traveling bogie 3 has reached the end of its life only when the calculated load F is equal to or more than the design load and is equal to or greater than the design load. . If it is less than the design load, it is necessary to confirm in advance that there is no effect on the service life. In the above description, the estimation of the load on the traveling vehicle 3A has been described, but the load on the traveling vehicle 3B may be estimated in a similar manner.
  • an acceleration sensor for measuring a first acceleration which is attached to at least one of the traveling vehicle 3A body that supports the wheels 5 or the vehicle body 2 that is attached to the traveling vehicle 3A body.
  • the control unit 611 includes a control unit 611 that estimates a load on the traveling bogie 3A based on the first acceleration and the load information 631 acquired in advance in which the load 4A is associated with the acceleration and the load.
  • the load estimating device 10 can estimate the load applied to the traveling vehicle 3A by the acceleration sensor 4A, easily measure the life of the traveling vehicle 3A, and easily maintain the soundness of the vehicle 1. Sex can be evaluated.
  • the load information 631 includes a relation between an acceleration evaluation point, a frequency band, an acceleration, and a load acquired in advance by a mechanism analysis or the like.
  • the load may be estimated from the acceleration in further consideration of a change in the vehicle body mass that changes depending on the number of passengers.
  • the weight of the vehicle body 2 is changed, and the load information 631 for each weight of the vehicle body 2 is constructed in advance.
  • the control device 6 further includes a passenger mass measurement device that measures the weight of the vehicle body 2.
  • the control unit 611 acquires the passenger mass measured by the passenger mass measurement device.
  • the control unit 611 acquires the load information 631 ′ corresponding to the acquired passenger mass from the storage unit 63.
  • the control unit 611 acquires the acceleration a1 measured by the acceleration sensor 4A.
  • the control unit 611 refers to the load information 631 ′ stored in the storage unit 63, and acquires the frequency band fA corresponding to the acceleration measurement point P4A.
  • the control unit 611 measures a frequency determined by a temporal change of the acquired acceleration.
  • the control unit 611 determines whether or not the measured frequency is within the frequency band fA.
  • the control unit 611 acquires the load FA1 corresponding to the acceleration a1 with reference to the load information 631 '. At this time, the control unit 611 estimates that the load F on the traveling vehicle 3A is FA1. Thus, the load estimation accuracy can be improved by switching the load estimation logic used according to the passenger mass.
  • the load information 631 includes a relation between an acceleration evaluation point, a frequency band, an acceleration, and a load acquired in advance by a mechanism analysis or the like.
  • the frequency bands fA to fF corresponding to the acceleration evaluation points P4A to P4F on the traveling vehicle 3 in the load information 631 are obtained from the spring constant of the air spring and the body mass. .., FF ⁇ f ch ⁇ ⁇ 2 for the determined natural frequency f ch .
  • the frequency band fG corresponding to the acceleration evaluation point P4G on the vehicle body 2 in the loading information 631 may be an fG ⁇ f ch ⁇ ⁇ 2.
  • the frequency of f ch ⁇ ⁇ 2 or more is, for example, a frequency due to a vibration generated by a road surface or small unevenness of a guide. Since the amplitude having a frequency of f ch ⁇ ⁇ 2 or more is attenuated by the air spring, it may be difficult to measure the acceleration at this frequency with an acceleration sensor on the vehicle body 2.
  • the frequency less than f ch ⁇ ⁇ 2 is, for example, a frequency due to large unevenness of a road surface or a vibration caused by a centrifugal force when the vehicle 1 turns.
  • the amplitude of the amplitude is small due to the air spring, and therefore, the acceleration at this frequency can also be measured by an acceleration sensor on the vehicle body 2.
  • the frequency that can be measured on the vehicle body 2 and the frequency that can be measured on the traveling vehicle 3 are divided, so that the reliability of the load information 631 is improved and the load estimation accuracy is improved. it can.
  • the magnitude of the value of the natural frequency f ch, described the information stored in the load information 631 is divided.
  • the magnitude of the value of f ch may be adjusted during the construction of load information 631.
  • FIG. 8 is a side view of a vehicle to which the acceleration sensors 4A to 4G of the load estimating device 10 according to the second embodiment are attached.
  • a load detecting device 8 is further attached to a side surface of the traveling vehicle 3A.
  • the position where the load detection device 8 is attached is not limited to the side surface of the traveling vehicle 3A as shown in FIG. 8, and may be any position of the traveling vehicles 3A, 3B or the vehicle body 2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a functional configuration of the load estimating device 10 according to the second embodiment.
  • the load estimating device 10 according to the second embodiment further includes a load detecting device 8 in addition to the components of the first embodiment. Therefore, each component other than the load detection device 8 included in the load estimation device 10 according to the second embodiment is the same as each component of the load estimation device 10 according to the first embodiment, unless otherwise specified. Be configured and function.
  • the load detecting device 8 includes an acceleration sensor 81 and a load sensor 82.
  • the acceleration sensor 81 has the same function as the acceleration sensors 4A to 4G in the first embodiment. Further, acceleration sensor 81 measures acceleration c1 of traveling trolley 3A during traveling, and transmits a signal indicating acceleration c1 to control unit 611.
  • the load sensor 82 measures the load F8 applied to the traveling vehicle 3A at the same time as the acceleration sensor 81 measures the acceleration, and transmits a signal indicating the load F8 to the control unit 611.
  • a frequency band f8 having a correlation between the acceleration and the load with respect to the acceleration measurement point P8 of the load detection device 8 is stored by a prior mechanism analysis or the like.
  • the control unit 611 refers to the load information 631, and acquires a frequency band f8 corresponding to the acceleration measurement point P8.
  • the control unit 611 measures the frequency of the measured acceleration c1.
  • the control unit 611 determines whether or not the measured frequency is within the frequency band f8. When the measured frequency is a frequency within the frequency band f8, the control unit 611 adds the measured acceleration c1 and the load F8 to the load information 631.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a processing flow of the load estimating device 10 according to the second embodiment.
  • the processing flow of the load estimating device 10 according to the second embodiment illustrated in FIG. 10 is different from that of the load estimating device 10 according to the first embodiment illustrated in FIG. 7 in that steps S201 to S203 are further added. This is different from the processing flow.
  • the processing other than steps S201 to S203 is the same as the processing of the load estimating apparatus 10 according to the first embodiment, and therefore, different processing will be described below. I do.
  • the acceleration sensor 81 of the load detection device 8 measures the acceleration c1 of the traveling carriage 3A during traveling (Step S201), and transmits a signal indicating the acceleration c1 to the control unit 611.
  • the load sensor 82 of the load detection device 8 measures the load F8 applied to the traveling trolley 3A (Step S202), and transmits a signal indicating the load F8 to the control unit 611.
  • the control unit 611 refers to the load information 631, and acquires a frequency band f8 corresponding to the acceleration measurement point P8.
  • the control unit 611 measures the frequency of the measured acceleration c1.
  • the control unit 611 determines whether or not the measured frequency is within the frequency band f8. If the measured frequency is within the frequency band f8, the control unit 611 adds the measured acceleration c1 and the load F8 to the load information 631 (Step S203).
  • step S203 the processes of steps S101 to S104 are performed on the acceleration sensor 4A as in the first embodiment, and the processing flow illustrated in FIG. 10 is completed.
  • the load estimation processing is performed by the acceleration sensor 4A after the information acquired by the load detection device 8 is added to the load information 631.
  • information may be added to the load information 631 by the load detection device 8 at any time.
  • the control unit 611 may determine whether or not the traveling vehicle 3 has reached the end of its life only when the calculated load F is equal to or greater than the design load and is equal to or greater than the design load. . If it is less than the design load, it is necessary to confirm in advance that there is no effect on the service life.
  • the estimation of the load on the traveling vehicle 3A has been described, but the load on the traveling vehicle 3B may be estimated in a similar manner.
  • a load detecting device 8 is further attached to at least one of the traveling bogie 3A main body and the vehicle body 2.
  • the load detection device 8 includes a load sensor 82 that measures a second load on the traveling bogie 3A main body and an acceleration sensor 81 that measures a second acceleration.
  • the control unit 611 controls the second load, 2 is added to the load information 631. As a result, the information on the actual running vehicle can be reflected in the load information 631, so that the load estimation accuracy can be improved.
  • the load information 631 stores a relationship between an acceleration evaluation point, a frequency band, an acceleration, and a load, which is acquired in advance by a mechanism analysis or the like. It was explained as information.
  • a small load that is considered to have no problem in strength may be excluded from the load information 631 in advance.
  • the load information 631 is constructed by a preliminary mechanism analysis or the like, the load measured by the load sensor 82 affects the damage to the traveling vehicle 3A. It is assumed that the value is as small as possible.
  • the relationship between the acceleration evaluation point, the frequency band, the acceleration, and the load is not stored in the load information 631.
  • the load information 631 only the data corresponding to the load affecting the damage to the traveling trolley 3A is used as the load information 631, so that the time required to construct the useful load information 631 can be reduced.
  • FIG. 11 is a side view of a vehicle provided with the acceleration sensor 4G of the load estimating device 10 according to the third embodiment.
  • the traveling vehicles 3A and B do not have an acceleration sensor attached thereto, and only the vehicle body 2 includes the acceleration sensor 4G.
  • the acceleration sensor 4G on the vehicle body 2 may be mounted inside the vehicle body 2 or may be mounted outside.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a functional configuration of the load estimating device 10 according to the third embodiment.
  • the load estimating device 10 according to the third embodiment includes correction information 634 in addition to the components of the first embodiment.
  • the storage unit 63 includes load information 631 ′′.
  • the acceleration sensor of the load estimation device 10 according to the third embodiment is only the acceleration sensor 4G.
  • the acceleration sensor 4G according to the third embodiment has the same configuration and functions as the acceleration sensors 4A to 4F in the first or second embodiment.
  • each component included in the load estimating device 10 according to the third embodiment is configured and functions similarly to each component of the load estimating device 10 according to the first embodiment, unless otherwise specified. .
  • the acceleration sensor 4G measures the acceleration g1 'of the position of the traveling vehicle 3A where the acceleration sensor 4G is attached. Further, the acceleration sensor 4G transmits the measured acceleration g1 'to the control unit 611.
  • the control unit 611 acquires the acceleration g1 ′ measured by the acceleration sensor 4G.
  • the control unit 611 measures a frequency determined by a temporal change of the obtained acceleration g1 ′.
  • the control unit 611 determines whether or not the value of the measured frequency is equal to or more than a natural frequency f ch ⁇ ⁇ 2 determined from the spring constant of the air spring and the vehicle body mass.
  • the control unit 611 refers to the correction information 634 and determines in which frequency band the measured frequency falls. It is determined whether there is.
  • the control unit 611 refers to the correction information 634 and acquires the correction coefficient ⁇ 1 corresponding to fG1.
  • the control unit 611 multiplies the acceleration g1 ′ by the obtained ⁇ 1 to obtain the corrected acceleration g1.
  • the control unit 611 acquires the load FG1 corresponding to the acceleration g1 with reference to the load information 631 ''. At this time, the control unit 611 estimates that the load F on the traveling vehicle 3A is FG1.
  • control unit 611 differs depending on the magnitude of the value of the natural frequency fch .
  • the magnitude of the value of f ch may be adjusted during the construction of load information 631 '' and the correction information 634.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a data structure of load information 631 ′′ and correction information 634 according to the third embodiment stored in the storage unit 63 as a database.
  • the load information 631 ′′ is information in which the relationship between the frequency band, the acceleration, and the load, which is obtained in advance by a mechanism analysis or the like, is stored.
  • the acceleration is measured by an acceleration sensor at a practically measurable acceleration evaluation point on the vehicle body 2 and the traveling vehicle 3.
  • the load is measured by the load sensor at the same position as the acceleration evaluation point on the traveling vehicle 3.
  • acceleration is measured in advance at an acceleration evaluation point P4G on the vehicle body 2 to which the acceleration sensor 4G of FIG. It is assumed that the load has been measured.
  • the value of the frequency of the acceleration measured by the acceleration sensor 4P at the point P is equal to or more than the natural frequency f ch ⁇ ⁇ 2 whose frequency is determined by the spring constant of the air spring and the body mass.
  • the vibration measured by the acceleration sensor 4P is hardly transmitted to the vehicle body 2 because it is attenuated by the air spring.
  • the vibration observed in the traveling vehicle 3 is transmitted at least on the vehicle body 2, and there is a correlation between the acceleration observed in the traveling vehicle 3 and the acceleration observed in the vehicle body 2.
  • the load can be obtained only by the acceleration sensor 4G on the vehicle body 2. An estimate can be made.
  • the acceleration g1 ′ acquired by the acceleration sensor 4G when the value of the frequency of the acceleration measured by the acceleration sensor 4P is fch ⁇ f2 or more, and the acceleration sensor 4P The relationship with the measured acceleration p1 is obtained. Specifically, the correction coefficient ⁇ ( p1 ⁇ g1 ′) is obtained. As shown in FIG. 13, correction coefficients ⁇ 1 and ⁇ 2 are acquired in advance for frequencies (fG1, fG2, etc.) equal to or higher than f ch ⁇ ⁇ 2 and stored as correction information 634.
  • the construction of the load information 631 ′′ is calculated in advance from the frequency bands fG1 to fG3 where the correlation is observed and the acceleration g1 measured by the acceleration sensor 4G. g5 and the loads FG1 to FG5 respectively corresponding to them are stored in the load information 631.
  • the load information 631 ′′ may be constructed for each traveling vehicle whose load is to be evaluated.
  • the load on the traveling vehicle 3A is measured by the load sensor on the traveling vehicle 3A, it is considered that the same load is measured at an arbitrary position on the traveling vehicle 3A. Therefore, the position of the load sensor when constructing the load information 631 may be any position as long as it is on the traveling vehicle 3A.
  • the load information 631 ′′ may be constructed in advance for each traveling vehicle. Further, the relationship between the load and the acceleration at the measurement point and the relationship between the frequency and the correction coefficient may be constructed by multiple regression analysis.
  • the load information 631 ′′ has no information about the column of the acceleration evaluation points from the load information 631 according to the first embodiment. This is because the acceleration sensor in the load estimation device 10 of the third embodiment performs the load estimation only by the acceleration evaluation point P4G to which the acceleration sensor 4G is attached.
  • load information 631 '' and correction information 634 corresponding to each acceleration evaluation point may be constructed in advance.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a processing flow of the load estimating device 10 according to the third embodiment.
  • the processing flow of the load estimating device 10 according to the third embodiment shown in FIG. 14 is different from that of the load estimating device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 7 in that steps S301 and S302 are further added. This is different from the processing flow.
  • processing other than steps S301 and S302 is the same as the processing of the load estimating apparatus 10 according to the first embodiment, and therefore, different processing will be described below. I do.
  • step S101 the process of step S101 is performed as in the first embodiment.
  • the acceleration sensor 4G on the vehicle body 2 measures the acceleration g1 'of the traveling bogie 3A at the position where the acceleration sensor 4G is attached (step S101).
  • the acceleration sensor 4G transmits the measured acceleration g1 ′ to the control unit 611.
  • the control unit 611 acquires the acceleration g1 ′ measured by the acceleration sensor 4G.
  • the control unit 611 measures a frequency determined by a temporal change of the obtained acceleration g1 ′.
  • the process of step S301 is performed. That is, the control unit 611 determines whether or not the value of the measured frequency is equal to or greater than a natural frequency f ch ⁇ ⁇ 2 determined from the spring constant of the air spring and the vehicle body mass (step S301).
  • the control unit 611 refers to the correction information 634, the measured frequency, which frequency band Is determined.
  • the control unit 611 refers to the correction information 634 and acquires the correction coefficient ⁇ 1 corresponding to fG1.
  • the control unit 611 multiplies the acceleration g1 ′ by the obtained ⁇ 1 to obtain the corrected acceleration g1 (step S302).
  • the control unit 611 acquires the load FG1 corresponding to the acceleration g1 with reference to the load information 631 ''. At this time, the control unit 611 estimates that the load F on the traveling vehicle 3A is FG1 (step S102).
  • step S102 the processes of steps S103 to S104 are performed as in the first embodiment, and the processing flow shown in FIG. 14 is completed.
  • the processing flow differs depending on the magnitude of the value of the natural frequency fch .
  • the magnitude of the value of f ch may be adjusted during the construction of load information 631 '' and the correction information 634.
  • the control unit 611 may determine whether the traveling bogie 3 has reached the end of its life only when the calculated load F is equal to or more than the design load and is equal to or greater than the design load. . If it is less than the design load, it is necessary to confirm in advance that there is no effect on the service life.
  • the estimation of the load on the traveling vehicle 3A has been described, but the load on the traveling vehicle 3B may be estimated in a similar manner.
  • the acceleration sensor G according to the first embodiment is attached to only the vehicle body, and the control unit 611 performs a time-dependent change in the acceleration obtained by the first acceleration. Is obtained from the frequency f determined from the spring constant of the air spring 7 attached between the traveling bogie 3A main body and the vehicle body 2 and the mass of the vehicle body 2, f ⁇ ⁇ 2
  • the first acceleration is corrected, and the load on the traveling bogie 3A body is estimated based on the corrected first acceleration.
  • the acceleration sensor can be attached to the vehicle body, so that the load can be easily estimated.
  • the load estimating device 10 according to the third embodiment has been described in detail above, but the specific mode of the load estimating device 10 is not limited to the above-described one, and various modifications may be made without departing from the gist. It is possible to add design changes and the like.
  • the processes of the respective processes in the CPU 61 are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the programs are read and executed by the CPU 61 to perform the processes.
  • the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
  • the computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer (CPU 61) receiving the distribution may execute the program.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement
  • the computer CPU 61
  • the load on the traveling vehicle can be estimated by the acceleration sensor, the life of the traveling vehicle can be easily measured, and the soundness of the vehicle can be easily evaluated.

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Abstract

荷重推定装置は、車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定する加速度センサと、加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する制御部と、を備える。

Description

荷重推定装置、荷重推定方法及びプログラム
　本発明は、荷重推定装置、荷重推定方法及びプログラムに関する。
　本願は、２０１８年９月１４日に日本に出願された特願２０１８－１７２５０４号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　新交通システム車両において、タイヤが取り付けられている走行台車が破損した場合には、大きな事故につながる恐れがある。そのため、走行台車が破損するとき、すなわち、台車の寿命を知るために、走行台車をモニタリングし、寿命を判断する必要がある。特許文献１では、案内軌条式鉄道の車両の台車の懸架枠に設けた加速度センサを用いて、台車の或る状態量の時刻歴応答波形として、懸架枠の加速度信号の時刻歴応答波形を求める技術が開示されている。
特許第５６９１３１９号公報
　従来では、走行台車の寿命は、ひずみゲージを用いて、走行台車にかかる荷重を測定することによって計測していた。しかしながら、長期間に亘って荷重のモニタリングを実施する場合、ひずみゲージの養生等に手間がかかり、運用上困難であった。
　また、荷重を推定しないで、加速度のみから寿命を計測する場合、どの程度の加速度で異常が発生するかの閾値を設定することは困難であった。
　本発明の目的は、簡易な方法で走行台車の寿命を計測し、車両の健全性を評価するために、加速度を用いて走行台車にかかる荷重を推定することが可能な荷重推定装置、荷重推定方法及びプログラムを提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、荷重推定装置は、車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定する加速度センサと、加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する制御部と、を備える。
　本発明の第２の態様によれば、前記荷重情報において、加速度の経時変化によって決定される加速度の周波数がさらに対応付けられており、前記制御部は、前記荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する。
　本発明の第３の態様によれば、前記荷重情報において、前記加速度センサの位置に対応する情報がさらに対応付けられており、前記制御部は、前記荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する。
　本発明の第４の態様によれば、前記荷重情報において、加速度の経時変化によって決定される加速度の周波数がさらに対応付けられており、前記荷重情報において、前記加速度センサの位置に対応する情報がさらに対応付けられており、前記加速度センサの前記位置が、前記走行台車本体上であることを示す場合、前記周波数は、固有振動数ｆｃｈ×√２未満であって、ｆｃｈは、前記車体と前記走行台車本体とをつなぐ空気ばねのばね定数と、車体質量とに基づいて決定される値であり、前記加速度センサの前記位置が、前記車体上であることを示す場合、前記周波数は、ｆｃｈ×√２以上である。
　本発明の第５の態様によれば、前記荷重情報において、複数の車体質量がさらに対応付けられており、前記制御部は、前記車体質量をさらに取得し、前記荷重情報と、前記第１の加速度と、前記車体質量とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する。
　本発明の第６の態様によれば、前記荷重情報において、前記走行台車本体又は前記車体の少なくとも一方に取り付けられた複数の加速度センサが取り付けられている複数の位置がさらに対応付けられており、前記制御部は、前記複数の加速度センサによって測定された複数の加速度と、前記荷重情報とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する。
　本発明の第７の態様によれば、前記荷重推定装置が、警報装置をさらに備え、前記制御部は、予め設定された限界荷重と、前記走行台車本体に対する荷重の合計とに基づいて前記走行台車本体が寿命に達したか否かを判定し、前記制御部が、前記走行台車本体が寿命に達したと判定した場合、前記警報装置に警報を発生させるための信号を送信する。
　本発明の第８の態様によれば、前記荷重推定装置では、前記制御部は、案内軌条から前記走行台車本体に加わる荷重を推定する場合、前記車体の長手方向に対して左右方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、前記荷重を推定し、路面から前記走行台車本体に加わる荷重を推定する場合、前記車体の長手方向に対して上下方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、前記荷重を推定する。
　本発明の第９の態様によれば、前記荷重推定装置では、荷重検知装置が、前記走行台車本体又は前記車体の少なくとも一方にさらに取り付けられており、前記荷重検知装置は、前記走行台車本体に対する第２の荷重を測定する荷重センサと、第２の加速度を測定する加速度センサとを備え、前記制御部は、前記第２の荷重と、前記第２の加速度とを、前記荷重情報に追加する。
　本発明の第１０の態様によれば、前記荷重推定装置では、前記加速度センサが、前記車体に少なくとも取り付けられており、前記制御部は、前記第１の加速度により取得される加速度の経時変化によって取得される周波数が、前記走行台車本体と前記車体との間に取り付けられている空気ばねのばね定数と、前記車体の質量とから決定される振動数ｆｃｈに対して、ｆｃｈ×√２以上である場合、前記第１の加速度を補正し、前記補正された第１の加速度に基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する。
　本発明の第１１の態様によれば、荷重推定方法は、車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定するステップと、加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定するステップと、を備える。
　本発明の第１２の態様によれば、プログラムは、荷重推定装置のコンピュータに、車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定するステップと、加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定するステップと、を実行させる。
　上記態様のうち少なくともいずれかの態様によれば、加速度センサによって走行台車にかかる荷重を推定することができ、簡易に走行台車の寿命を計測し、容易に車両の健全性を評価することができる。
第１の実施形態に係る荷重推定装置の加速度センサが取り付けられた車両の概要を説明する図である。 第１の実施形態に係る荷重推定装置の加速度センサが取り付けられた車両の側面図である。 第１の実施形態に係る荷重推定装置の機能構成を説明する図である。 第１の実施形態に係る荷重の推定値と実測値との関係を説明する図である。 第１の実施形態に係る周波数と観測頻度との関係を説明する図である。 第１の実施形態に係る荷重情報のデータの構造を説明する図である。 第１の実施形態に係る荷重推定装置の処理フローを説明する図である。 第２の実施形態に係る荷重推定装置の加速度センサが取り付けられた車両の側面図である。 第２の実施形態に係る荷重推定装置の機能構成を説明する図である。 第２の実施形態に係る荷重推定装置の処理フローを説明する図である。 第３の実施形態に係る荷重推定装置の加速度センサが取り付けられた車両の側面図である。 第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の機能構成を説明する図である。 第３の実施形態に係る荷重情報及び補正情報のデータの構造を説明する図である。 第３の実施形態に係る荷重推定装置の処理フローを説明する図である。
＜第１の実施形態＞
　以下、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０について、図１から図７を参照しながら説明する。
（全体構成）
　図１は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の加速度センサ４Ａから４Ｇが取り付けられた車両１の概要を説明する図である。
　図２は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の加速度センサ４Ａから４Ｇが取り付けられた車両１の側面図である。車両１は、車体２と、走行台車３Ａ及び３Ｂと、加速度センサ４Ａから４Ｇと、車輪５と、制御装置６と、空気ばね７とを備える。車体２は、新交通システムの車両であっても、車又は鉄道車両であってもよい。車体２と、走行台車３は、空気ばね７を介して連結されている。空気ばね７は、走行台車３Ａ及び３Ｂの振動を車体２に伝えにくくするものであり、走行台車３Ａ及び３Ｂの振動を車体２に伝えにくくするものであれば空気ばねでなくてもよい。走行台車３Ａ及び３Ｂと、車輪５とは輪軸を介して連結されていてもよい。車輪５は、ゴム製のタイヤであってもよく、鉄道用の金属製車輪であってもよい。加速度センサ４Ａから４Ｆは、走行台車３Ａ及び３Ｂに取り付け部材によって取り付けられている。さらに、加速度センサ４Ｇが、車体２に取り付け部材によって取り付けられていてもよい。取り付け部材は、例えば、接着剤、両面テープ、磁石、ねじ、その他の加速度センサを車体に取り付け可能な部材である。
　加速度センサ４Ａから４Ｇは、走行台車３Ａ及び３Ｂ上、又は、車体２上の加速度センサ４Ａから４Ｇが取り付けられている位置の加速度を測定する。例えば、加速度センサ４Ａから４Ｇは、取り付け面に対して垂直方向の加速度を測定できない加速度センサであるとする。このとき、車両１の進行方向に対して前後方向及び上下方向の加速度を測定したい場合は、走行台車３Ａ及び３Ｂ、又は、車体２の側面に加速度センサが取り付けられていればよい。また、車両１の進行方向に対して左右方向及び上下方向の加速度を測定したい場合は、走行台車３Ａ及び３Ｂ、又は、車体２の前面又は後面に加速度センサが取り付けられていればよい。加速度センサ４Ａから４Ｇが、取り付け面に関わらず全方向の加速度を測定できるセンサである場合は、走行台車３Ａ及び３Ｂ、又は、車体２の側面、前面、後面、上面、底面のいずれに加速度センサが取り付けられていればよい。
　加速度センサ４Ａから４Ｆは、走行台車３Ａ及び３Ｂの側面に２つ、前面に１つ取り付けられている。加速度センサ４Ｇは、車体２の側面に１つ取り付けられている。ここで、加速度センサの数は、これらの数に限定されず、例えば、走行台車３Ａ及び３Ｂの側面に１つのみであってもよく、走行台車３Ａ及び３Ｂの後面に１つのみであってもよい。あるいは、走行台車３Ａ及び３Ｂの両側面に４つずつ、走行台車３Ａ及び３Ｂの前面と後面に４つずつ取り付けられてもよく、加速度センサが、走行台車３Ａ及び３Ｂの任意の場所、例えば、走行台車３Ａ及び３Ｂの側面、前面、後面、上面、底面、内部に任意の数だけ取り付けられていればよい。あるいは、加速度センサは、車体２の任意の場所、例えば、車体２の側面、前面、後面、上面、底面、内部に任意の数だけ取り付けられていればよい。あるいは、走行台車３Ａ、３Ｂ、又は車体２の少なくとも１つの任意の場所、例えば、走行台車３Ａ、３Ｂ、又は車体２の側面、前面、後面、上面、底面、内部に任意の数だけ取り付けられていればよい。
　制御装置６は、車体２内に取り付けられてもよく、車体２とは別車両の車体に取り付けられてもよく、又は車体２及び車両外のシステムセンター等に設けられてもよい。
　なお、以下の説明では、車両１の進行方向（車体２の長手方向）を±Ｘ方向とし、進行方向の左右方向を±Ｙ方向とする。また、進行方向の上下方向を±Ｚ方向とする。
（荷重推定装置の機能構成）
　図３は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の機能構成を説明する図である。
　図３に示すように、荷重推定装置１０は、制御装置６と、加速度センサ４Ａ、４Ｂ、…とを備える。加速度センサ４Ａ、４Ｂ、…は、１つ以上の加速度センサを示している。以下の説明では、便宜上、加速度センサ４Ａのみを用いて説明するが、加速度センサ４Ｂ以下も同様の構成を有するものとする。
　制御装置６は、ＣＰＵ６１と、警報装置６２と、記憶部６３とを備える。
　ＣＰＵ６１は、予め用意されたプログラムに従って動作することで種々の機能を発揮し、荷重推定装置１０の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ６１は、制御部６１１として機能する。
　加速度センサ４Ａは、走行台車３Ａにおける加速度センサ４Ａが取り付けられている位置である加速度計測点Ｐ４Ａの加速度を測定する。また、加速度センサ４Ａは、制御部６１１に測定された加速度ａ１を送信する。
　制御部６１１は、加速度センサ４Ａによって測定された加速度ａ１を取得する。制御部６１１は、記憶部６３に記憶されている荷重情報６３１を参照して、加速度計測点Ｐ４Ａに対応する周波数帯域ｆＡを取得する。制御部６１１は、取得された加速度の経時変化によって決定される周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数であるか否か判定する。測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数である場合、制御部６１１は、荷重情報６３１を参照して、加速度ａ１に対応する荷重ＦＡ１を取得する。このとき、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＡ１であると推定する。
　ここで、制御部６１１が加速度ａ１についての周波数を測定することは、制御部６１１が、加速度ａ１の測定時前後一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定することであってもよい。また、制御部６１１は、加速度ａ１の測定時前一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定してもよい。また、加速度ａ１の測定時後一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定してもよい。また、荷重情報６３１に記憶された周波数帯域ｆＡ、ｆＢ、…、ｆＧにおける最小周波数をｆＭＩＮとする。このとき、上述した測定時前後一定期間、測定時前一定期間、又は測定時後一定期間とは、１÷ｆＭＩＮ以上の期間であってもよく、又は、周波数を決定することができる任意の期間に設定されてもよい。
　制御部６１１は、記憶部６３の応力情報６３２を参照し、
（評価したい位置の応力σi＝推定された荷重Ｆ×応力を評価したい位置に対する応力を推定するための係数ｋ）・・・（式１）
に基づいて、推定した荷重Ｆと、応力を評価したい位置に対する応力を推定するための係数ｋとから、評価したい位置の応力σiを推定する。
　ここで、応力情報６３２は、走行台車３上の応力を評価したい位置の情報と、応力を評価したい位置に対する応力を推定するための係数とが対応付けられた情報である。応力情報６３２は、事前のＦＥＭ解析等により、事前に準備される。
　制御部６１１は、記憶部６３の損傷情報６３３を参照し、推定された応力σiに基づいて疲労損傷が発生するか否かを判定する。ここで、損傷情報６３３は、応力を評価したい位置についての応力と、疲労損傷までの繰り返し回数とから算出されたＳ－Ｎ曲線についての情報である。損傷情報６３３は、事前の疲労評価の実施により、事前に準備される。
　具体的には、制御部６１１は、累積疲労損傷則を用いて、疲労損傷が発生するか否かを判定する。累積疲労損傷則では、様々な応力がランダムに発生している状態を、σ１、σ２、…、σiなどの異なる応力が単独に繰り返されたものの和として、疲労損傷が発生するか否かが判定される。例えば、事前の応力波形分析により、疲労損傷評価対象物にσ１、σ２、…、σiの応力を発生させるとする。そのとき、破断までの繰り返し回数をＳ－Ｎ曲線から読取り、Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎiとする。ここで、これらの応力がそれぞれｎ１、ｎ２、…、ｎi回繰り返されるとすると、その損傷度を、ｎ１／Ｎ１、ｎ２／Ｎ２、…、ｎi／Ｎiと表すことができる。これらの損傷度の和を全体の損傷度Ｄとすると、Ｄは以下の式で表される。
　Ｄ＝ｎ１／Ｎ１＋ｎ２／Ｎ２＋…＋ｎi／Ｎi＝Σｎi／Ｎi　・・・（式２）
　Ｄ＜１であるとき、制御部６１１は、疲労損傷が発生しないと判定し、制御部６１１は、加速度の測定に戻る。Ｄ≧１であるとき、制御部６１１は、疲労損傷が発生すると判定し、走行台車３が寿命であると判定し、警報装置６２に警報を鳴らす信号を送信する。
　警報装置６２は、制御部６１１が信号を受信すると、警報を鳴らし、疲労損傷が発生することを知らせる。
　記憶部６３は、荷重情報６３１と、応力情報６３２と、損傷情報６３３とを記憶している。
　荷重情報６３１は、制御部６１１が加速度センサ４から取得した加速度から荷重を推定するときに参照される。
　応力情報６３２は、制御部６１１が推定された荷重から評価したい位置の応力を推定するときに参照される。
　損傷情報６３３は、制御部６１１が推定された応力から寿命を予測するときに参照される。
　記憶部６３は、荷重推定装置１０に内蔵される大容量記憶装置（不揮発性メモリ）であって、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。記憶部６３は、補助記憶装置とも呼ばれ、取得された情報が記録されている。
　以上の説明では、走行台車３Ａに対する荷重の推定については、加速度センサ４Ａを用いて述べたが、加速度センサ４Ｂ、４Ｃ、又は４Ｇが使用されてもよい。また、走行台車３Ｂに対する荷重の推定については、加速度センサ４Ｄから４Ｇが使用されてもよい。
（加速度からの荷重推定）
　次に、加速度と荷重の関係について説明する。
　図４は、第１の実施形態に係る荷重の推定値と実測値との関係を説明する図である。
　図４の横軸は、時間〔ｓ〕を示し、縦軸は荷重〔ｋＮ〕を示している。実線は、走行台車上の任意の位置において、荷重センサによって測定された荷重の実測値を示している。破線は、走行台車又は車体上の任意の位置において、加速度センサによって測定された加速度の値に対して走行台車の質量の値を乗じて算出された荷重の推定値を示している。図４に示されるように、荷重センサによって測定された荷重の実測値と、加速度センサによって測定された加速度の値から算出された荷重の推定値とは、相関がある。従って、加速度の値から走行台車にかかる荷重の値を推定することができる。
（加速度評価点と周波数の関係）
　次に、加速度評価点と周波数の関係について説明する。
　図５は、第１の実施形態に係る周波数と観測頻度との関係を説明する図である。
　図５の横軸は、荷重の周波数〔Ｈｚ〕を示し、縦軸は、観測頻度を示している。観測頻度は、観測回数の全体に占める特定の周波数の観測頻度を示している。荷重の周波数と、加速度センサ４Ａにおいて測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数と、加速度センサ４Ｂにおいて測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数は、走行台車３Ａの揺れに起因している。例えば、滑らかなコンクリート面を走行する場合は、走行台車３Ａの揺れが小刻みとなるため、周波数の値は大きい。一方、砂利等の障害物がある路面や、亀裂や段差がある路面を通過する場合は、走行台車３Ａの揺れが小刻みでなくなるため、周波数の値は小さい。また、車体２が、空車である場合、定員の乗客が乗っている場合、満車である場合等の車体２の重さによっても、周波数の値は、変化しうる。
　図５の実線は、走行台車３Ａの任意の加速度評価点において、荷重センサによって測定された荷重の実測値の周波数分布を示している。破線は、加速度センサ４Ａが取り付けられている加速度評価点において、加速度センサ４Ａによって測定された加速度の値に対して走行台車３Ａの質量の値を乗じて算出された荷重の推定値の周波数分布を示している。一点鎖線は、加速度センサ４Ｂが取り付けられている加速度評価点において、加速度センサ４Ｂによって測定された加速度の値に対して走行台車３Ａの質量の値を乗じて算出された荷重の推定値の周波数分布を示している。
　図５に示されるように、荷重の実測値の周波数と、加速度センサ４Ａによって測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数が周波数帯域ｆＡにおいて相関がある。このため、加速度センサ４Ａにおいて測定された加速度の周波数がｆＡ内の周波数である場合は、加速度センサ４Ａで測定された加速度を使用して荷重を推定してもよい。同様に、荷重の実測値の周波数と、加速度センサ４Ｂによって測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数が周波数帯域ｆＢにおいて相関がある。このため、加速度センサ４Ｂにおいて測定された加速度の周波数がｆＢ内の周波数である場合は、加速度センサ４Ｂで測定された加速度を使用して荷重を推定してもよい。
　しかしながら、荷重の実測値の周波数と、加速度センサ４Ａによって測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数が周波数帯域ｆＡ以外では相関がない。このため、加速度センサ４Ａにおいて測定された加速度の周波数がｆＡ以外の周波数である場合は、荷重の推定において、加速度センサ４Ａで測定された加速度を使用しない。同様に、荷重の実測値の周波数と、加速度センサ４Ｂによって測定された加速度によって推定された荷重の推定値の周波数が周波数帯域ｆＢ以外では相関がない。このため、加速度センサ４Ｂにおいて測定された加速度の周波数がｆＢ以外の周波数である場合は、荷重の推定において、加速度センサ４Ｂで測定された加速度を使用しない。
（荷重情報）
　次に、記憶部６３に記憶される荷重情報６３１について説明する。
　図６は、データベースとして記憶部６３に記憶される第１の実施形態に係る荷重情報６３１のデータの構造を説明する図である。
　荷重情報６３１は、事前に機構解析等により取得された、加速度評価点と、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係が記憶された情報である。当該関係を構築するときには、走行台車又は車体の少なくとも一方上の現実的に計測可能な加速度評価点における加速度センサによって、加速度が測定され、走行台車３上の任意点における荷重センサによって、荷重が測定される。本実施形態では、実施例として、事前に、図２の加速度センサ４Ａが取り付けられている加速度評価点Ｐ４Ａにおいて、加速度と、荷重の測定が行われたものとする。ここで、加速度センサ４Ａにより測定された加速度の周波数と、荷重センサにより測定された荷重の周波数に相関があるとする。このとき、相関が観測された加速度計測点Ｐ４Ａと、周波数帯域ｆＡと、加速度センサ４Ａにより測定された加速度ａ１からａ３と、これらにそれぞれ対応する荷重ＦＡ１からＦＡ３とを荷重情報６３１に記憶する。同様に、事前に、図２の加速度センサ４Ｂが取り付けられている加速度評価点Ｐ４Ｂにおいて、加速度と、荷重の測定が行われたものとする。ここで、加速度センサ４Ｂにより測定された加速度の周波数と、荷重センサにより測定された荷重の周波数に相関があるとする。このとき、相関が観測された加速度計測点Ｐ４Ｂと、周波数帯域ｆＢと、加速度センサ４Ｂにより測定された加速度ｂ１、ｂ２と、これらにそれぞれ対応する荷重Ｆ４、Ｆ５とを荷重情報６３１に記憶する。
　上記の例では、荷重情報６３１には、加速度センサ４Ａの加速度評価点Ｐ４Ａについて、周波数がｆＡ内の周波数に対応するデータは存在するが、ｆＢ内の周波数に対応するデータは存在しない。同様に、荷重情報６３１には、加速度センサ４Ｂの加速度評価点Ｐ４Ｂについて、周波数がｆＢ内の周波数に対応するデータは存在するが、ｆＡ内の周波数に対応するデータは存在しない。
　荷重情報６３１は、荷重を評価したい走行台車ごとに構築されていてもよい。
　走行台車３Ａ上の荷重センサによって走行台車３Ａに対する荷重を測定するとき、走行台車３Ａ上の任意の位置において同一の荷重が測定されると考えられる。従って、荷重情報６３１を構築するときの荷重センサの位置は、走行台車３Ａ上であれば任意の位置であってよい。
　また、荷重と、複数の計測点での加速度との関係は、重回帰分析によって構築されてもよい。
（荷重推定装置１０の処理フロー）
　図７は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローを説明する図である。以下の説明では、便宜上、加速度センサ４Ａのみを用いて説明するが、加速度センサ４Ｂ以下も同様の構成を有するものとする。
　図７に示す処理フローは、車両１の運行において繰り返し実行される。
　まず、加速度センサ４Ａによって、走行台車３Ａにおける加速度センサ４Ａが取り付けられている位置の加速度ａ１を測定する（ステップＳ１０１）。加速度センサ４Ａは、制御部６１１に測定された加速度ａ１を送信する。制御部６１１は、加速度センサ４Ａによって測定された加速度ａ１を取得する。制御部６１１は、記憶部６３に記憶されている荷重情報６３１を参照して、加速度計測点Ｐ４Ａに対応する周波数帯域ｆＡを取得する。制御部６１１は、取得された加速度ａ１の経時変化によって決定される周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数であるか否か判定する。測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数である場合、制御部６１１は、荷重情報６３１を参照して、加速度ａ１に対応する荷重ＦＡ１を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＡ１であると推定する（ステップＳ１０２）。
　ここで、制御部６１１が加速度ａ１についての周波数を測定することは、制御部６１１が、加速度ａ１の測定時前後一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定することであってもよい。また、制御部６１１は、加速度ａ１の測定時前一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定してもよい。また、加速度ａ１の測定時後一定期間に測定された加速度の変化に基づいて周波数を測定してもよい。また、荷重情報６３１に記憶された周波数帯域ｆＡ、ｆＢ、…、ｆＧにおける最小周波数をｆＭＩＮとする。このとき、上述した測定時前後一定期間、測定時前一定期間、又は測定時後一定期間とは、１÷ｆＭＩＮ以上の期間であってもよく、又は、周波数を決定することができる任意の期間に設定されてもよい。
　また、複数の加速度センサの加速度の測定を介して、同時に複数の荷重が測定されたとき、複数の荷重の平均値が、荷重Ｆとされてもよい。あるいは、複数の加速度センサの加速度の測定を介して、同時に複数の荷重が測定されたとき、重回帰分析によって、荷重Ｆが推定されてもよい。
　次に、制御部６１１は、走行台車３が寿命であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。即ち、制御部６１１は、記憶部６３の応力情報６３２を参照し、上述した式１に基づいて、推定した荷重ＦＡ１と、応力を評価したい位置に対する応力を推定するための係数とから、評価したい位置の応力σiを推定する。制御部６１１は、記憶部６３の損傷情報６３３を参照し、推定された応力σiに基づいて疲労損傷が発生するか否かを判定する。
　具体的には、制御部６１１は、累積疲労損傷則を用いて、疲労損傷が発生するか否かを判定する。累積疲労損傷則では、様々な応力がランダムに発生している状態を、σ１、σ２、…、σiなどの異なる応力が単独に繰り返されたものの和として、疲労損傷が発生するか否かが判定される。例えば、事前の応力波形分析により、疲労損傷評価対象物にσ１、σ２、…、σiの応力を発生させるとする。そのとき、破断までの繰り返し回数をＳ－Ｎ曲線から読取り、Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎiとする。ここで、これらの応力がそれぞれｎ１、ｎ２、…、ｎi回繰り返されるとすると、その損傷度を、ｎ１／Ｎ１、ｎ２／Ｎ２、…、ｎi／Ｎiと表すことができる。これらの損傷度の和を全体の損傷度Ｄとすると、Ｄは上述した式２で表される。
　Ｄ＜１であるとき（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、制御部６１１は、疲労損傷が発生しないと判定し、制御部６１１は、加速度の測定（ステップＳ１０１）に戻る。Ｄ≧１であるとき（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部６１１は、疲労損傷が発生すると判定し、走行台車３Ａが寿命であると判定し、警報装置６２に警報を鳴らす信号を送信する。警報装置６２は、制御部６１１が信号を受信し、警報を鳴らし（ステップＳ１０４）、走行台車３Ａが寿命であることを知らせる。
　以上のとおり、加速度センサが加速度を取得してから、荷重推定装置１０が走行台車３の寿命を知らせるまでの処理内容を説明した。
　制御部６１１は、案内軌条から走行台車本体に加わる荷重を推定する場合には、車体の長手方向に対して左右方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、荷重を推定してもよい。また、制御部６１１は、路面から走行台車本体に加わる荷重を推定する場合には、車体の長手方向に対して上下方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、荷重を推定してもよい。
　また、算出された荷重Ｆが、予め設定された設計荷重と比較し、設計荷重以上である場合にのみ、制御部６１１は、走行台車３が寿命であるか否かの判定を行ってもよい。設計荷重未満であれば、寿命に対して影響がないことが事前に確認しておく必要がある。
　また、以上の説明では、走行台車３Ａについての荷重の推定について説明したが、同様にして走行台車３Ｂについての荷重が推定されてもよい。
（作用、効果）
　第１の実施形態に係る荷重推定装置１０では、車輪５を支持する走行台車３Ａ本体又は走行台車３Ａ本体に取り付けられた車体２の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定する加速度センサ４Ａと、加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報６３１と、第１の加速度とに基づいて、走行台車３Ａ本体に対する荷重を推定する制御部６１１と、を備える。
　これにより、第１の実施形態において、荷重推定装置１０は、加速度センサ４Ａによって走行台車３Ａにかかる荷重を推定することができ、簡易に走行台車３Ａの寿命を計測し、容易に車両１の健全性を評価することができる。
（第１の実施形態の変形例）
　以上、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０について詳細に説明したが、荷重推定装置１０の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
（第１の実施形態の第１の変形例）
　例えば、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０において、図６では、荷重情報６３１は、事前に機構解析等により取得された、加速度評価点と、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係が記憶された情報であると説明した。
　ここで、第１の実施形態の第１の変形例として、乗客の多さにより変化する車体質量の変化をさらに考慮して、加速度から荷重を推定してもよい。
　具体的には、第１の実施形態の第１の変形例では、データ取得試験時に、車体２の重さを変化させて、車体２の重さごとの荷重情報６３１が事前に構築されている。また、制御装置６は、車体２の重さを測定する乗客質量測定装置をさらに備えている。
　制御部６１１は、乗客質量測定装置によって測定された乗客質量を取得する。制御部６１１は、取得された乗客質量に対応する荷重情報６３１’を、記憶部６３から取得する。制御部６１１は、加速度センサ４Ａによって測定された加速度ａ１を取得する。制御部６１１は、記憶部６３に記憶されている荷重情報６３１’を参照して、加速度計測点Ｐ４Ａに対応する周波数帯域ｆＡを取得する。制御部６１１は、取得された加速度の経時変化によって決定される周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数であるか否か判定する。測定された周波数が、周波数帯域ｆＡ内の周波数である場合、制御部６１１は、荷重情報６３１’を参照して、加速度ａ１に対応する荷重ＦＡ１を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＡ１であると推定する。
　これによって、乗客質量によって用いる荷重推定ロジックを切り替えることで、荷重推定精度を向上させることができる。
（第１の実施形態の第２の変形例）
　例えば、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０において、図６では、荷重情報６３１は、事前に機構解析等により取得された、加速度評価点と、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係が記憶された情報であると説明した。
　ここで、第１の実施形態の第２の変形例では、荷重情報６３１における走行台車３上の加速度評価点Ｐ４ＡからＰ４Ｆに対応する周波数帯域ｆＡからｆＦは、空気ばねのばね定数と車体質量から決まる固有振動数ｆｃｈに対して、ｆＡ、…、ｆＦ≧ｆｃｈ×√２であってもよい。また、荷重情報６３１における車体２上の加速度評価点Ｐ４Ｇに対応する周波数帯域ｆＧは、ｆＧ＜ｆｃｈ×√２であってもよい。
　ｆｃｈ×√２以上の周波数とは、例えば、路面やガイドの小さい凹凸等によって発生する揺れに起因する周波数である。ｆｃｈ×√２以上の周波数を有する振幅については、空気ばねによって振幅が減衰するため、この周波数の加速度を車体２上の加速度センサで測定するのは困難な場合がある。
　また、ｆｃｈ×√２未満の周波数とは、例えば、路面の大きな凹凸や、車両１が曲がる場合の遠心力によって発生する揺れに起因する周波数である。ｆｃｈ×√２未満の周波数を有する振幅については、空気ばねによる振幅の減衰は小さいため、この周波数の加速度を車体２上の加速度センサでも測定することができる。
　これによって、荷重情報６３１において、車体２上で測定できる周波数と、走行台車３上で測定できる周波数とに分けられるため、荷重情報６３１の信頼性が向上するとともに、荷重推定精度を向上させることができる。
　以上のとおり、固有振動数ｆｃｈの値の大きさによって、荷重情報６３１に記憶される情報が分けられていると説明した。ここで、ｆｃｈの値の大きさは、荷重情報６３１の構築時に調整されてもよい。
＜第２の実施形態＞
　以下、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０ついて、図８から図１０を参照しながら説明する。
（全体構成）
　図８は、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０の加速度センサ４Ａから４Ｇが取り付けられた車両の側面図である。
　図８に示すように、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０では、第１の実施形態に加え、更に、荷重検知装置８が走行台車３Ａの側面に取り付けられている。荷重検知装置８が取り付けられる位置は、図８に示すように走行台車３Ａの側面に限定されず、走行台車３Ａ、３Ｂ、又は車体２の任意の位置であってよい。
（荷重推定装置の機能構成）
　図９は、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０の機能構成を説明する図である。
　図９に示すように、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０は、第１の実施形態に加え、更に、荷重検知装置８を備えている。従って、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０が備える荷重検知装置８以外の各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の各構成要素と同様に構成され、機能する。
　荷重検知装置８は、加速度センサ８１と、荷重センサ８２とを備えている。加速度センサ８１は、実施形態１における加速度センサ４Ａから４Ｇと同様の機能を有する。さらに、加速度センサ８１は、走行中の走行台車３Ａの加速度ｃ１を測定し、制御部６１１に加速度ｃ１を示す信号を送信する。荷重センサ８２は、加速度センサ８１が加速度を測定するのと同時に、走行台車３Ａにかかる荷重Ｆ８を測定し、制御部６１１に荷重Ｆ８を示す信号を送信する。
　荷重情報６３１には、荷重検知装置８の加速度計測点Ｐ８に対して、加速度と荷重との間に相関がある周波数帯域ｆ８が事前の機構解析等により記憶されている。
　制御部６１１は、荷重情報６３１を参照し、加速度計測点Ｐ８に対応する周波数帯域ｆ８を取得する。制御部６１１は、測定された加速度ｃ１の周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数が、周波数帯域ｆ８内の周波数であるか否か判定する。測定された周波数が、周波数帯域ｆ８内の周波数である場合、制御部６１１は、測定された加速度ｃ１と、荷重Ｆ８を荷重情報６３１に追加する。
（荷重推定装置１０の処理フロー）
　図１０は、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローを説明する図である。
　図１０に示す第２の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローは、ステップＳ２０１からステップＳ２０３が更に追加されている点で、図７に示す第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローと相違する。第２の実施形態に係る荷重推定装置１０は、ステップＳ２０１からステップＳ２０３以外の処理は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理と同様であるので、以下では、相違する処理について説明する。
　まず、荷重検知装置８の加速度センサ８１は、走行中の走行台車３Ａの加速度ｃ１を測定し（ステップＳ２０１）、制御部６１１に加速度ｃ１を示す信号を送信する。同時に、荷重検知装置８の荷重センサ８２は、走行台車３Ａにかかる荷重Ｆ８を測定し（ステップＳ２０２）、制御部６１１に荷重Ｆ８を示す信号を送信する。制御部６１１は、荷重情報６３１を参照し、加速度計測点Ｐ８に対応する周波数帯域ｆ８を取得する。制御部６１１は、測定された加速度ｃ１の周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数が、周波数帯域ｆ８内の周波数であるか否か判定する。測定された周波数が、周波数帯域ｆ８内の周波数である場合、制御部６１１は、測定された加速度ｃ１と、荷重Ｆ８を荷重情報６３１に追加する（ステップＳ２０３）。
　ステップＳ２０３の次に、加速度センサ４Ａについて、第１の実施形態と同様にステップＳ１０１からＳ１０４の処理が行われ、図１０に示す処理フローが完了する。
　以上のとおり、荷重検知装置８によって取得された情報が荷重情報６３１に追加された後で、加速度センサ４Ａによって、荷重推定の処理が行われることを説明した。ここで、車両１の運行中であれば、荷重検知装置８による荷重情報６３１への情報の追加はいつ行われてもよい。
　また、算出された荷重Ｆが、予め設定された設計荷重と比較し、設計荷重以上である場合にのみ、制御部６１１は、走行台車３が寿命であるか否かの判定を行ってもよい。設計荷重未満であれば、寿命に対して影響がないことが事前に確認しておく必要がある。
　また、以上の説明では、走行台車３Ａについての荷重の推定について説明したが、同様にして走行台車３Ｂについての荷重が推定されてもよい。
（作用、効果）
　第２の実施形態に係る荷重推定装置１０では、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０に加えて、荷重検知装置８が、走行台車３Ａ本体又は車体２の少なくとも一方にさらに取り付けられており、荷重検知装置８は、走行台車３Ａ本体に対する第２の荷重を測定する荷重センサ８２と、第２の加速度を測定する加速度センサ８１とを備え、制御部６１１は、第２の荷重と、第２の加速度とを、荷重情報６３１に追加する。
　これにより、実際の運行中の車両についての情報を荷重情報６３１に反映させることができるため、荷重推定精度を向上させることができる。
（第２の実施形態の変形例）
　以上、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０について詳細に説明したが、荷重推定装置１０の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
（第２の実施形態の第１の変形例）
　例えば、第２の実施形態に係る荷重推定装置１０において、荷重情報６３１は、事前に機構解析等により取得された、加速度評価点と、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係が記憶された情報であると説明した。
　ここで、第２の実施形態の第１の変形例として、強度上問題ないと考えられる小さい荷重については、予め荷重情報６３１から除外してもよい。
　具体的には、第２の実施形態の第１の変形例では、荷重情報６３１が事前の機構解析等により構築されるとき、荷重センサ８２によって測定された荷重が、走行台車３Ａの損傷に影響のないような小さい値であるとする。このとき、加速度評価点と、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係を荷重情報６３１に記憶しない。
　このようにすることで、荷重情報６３１には、走行台車３Ａの損傷に影響のある荷重に対応するデータしか使用しないため、有用な荷重情報６３１の構築にかかる時間を短縮することができる。
＜第３の実施形態＞
　以下、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０ついて、図１１から図１４を参照しながら説明する。
（全体構成）
　図１１は、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の加速度センサ４Ｇが取り付けられた車両の側面図である。
　図１１に示すように、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０は、走行台車３Ａ及びＢには、加速度センサが取り付けられておらず、車体２のみに加速度センサ４Ｇを備えている。車体２上の加速度センサ４Ｇは、車体２の内部に取り付けられてもよく、又は、外部に取り付けられてもよい。
（荷重推定装置の機能構成）
　図１２は、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の機能構成を説明する図である。
　図１２に示すように、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０は、第１の実施形態に加え、補正情報６３４を備えている。また、第３の実施形態では、記憶部６３は、荷重情報６３１’’を備えている。また、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の加速度センサは、加速度センサ４Ｇのみである。第３の実施形態に係る加速度センサ４Ｇは、第１又は第２の実施形態における加速度センサ４Ａから４Ｆと同様に構成され、機能する。また、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０が備える各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の各構成要素と同様に構成され、機能する。
　加速度センサ４Ｇは、走行台車３Ａにおける加速度センサ４Ｇが取り付けられている位置の加速度ｇ１’を測定する。さらに、加速度センサ４Ｇは、測定された加速度ｇ１’を制御部６１１に送信する。
　制御部６１１は、加速度センサ４Ｇによって測定された加速度ｇ１’を取得する。制御部６１１は、取得された加速度ｇ１’の経時変化によって決定される周波数を測定する。制御部６１１は、測定された周波数の値が、空気ばねのばね定数と車体質量から決まる固有振動数ｆｃｈ×√２以上であるか否かを判定する。測定された周波数の値がｆｃｈ×√２以上（ｆＧ１又はｆＧ２）であると判定されたとき、制御部６１１は、補正情報６３４を参照して、測定された周波数が、どの周波数帯域内であるかを判定する。ここで、測定された周波数が、周波数帯域ｆＧ１内であるとき、制御部６１１は、補正情報６３４を参照して、ｆＧ１に対応する補正係数α１を取得する。制御部６１１は、加速度ｇ１’に、取得したα１を乗じて、補正後の加速度ｇ１を取得する。制御部６１１は、荷重情報６３１’’を参照して、加速度ｇ１に対応する荷重ＦＧ１を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＧ１であると推定する。
　測定された周波数の値がｆｃｈ×√２未満（ｆＧ３）であるとき、制御部６１１は、取得された加速度ｇ１’を補正しないで、加速度ｇ５＝ｇ１’とする。このとき、制御部６１１は、補正情報６３４を参照しない。次に、制御部６１１は、荷重情報６３１’’を参照して、加速度ｇ５に対応する荷重ＦＧ５を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＧ５であると推定する。
　以上のとおり、固有振動数ｆｃｈの値の大きさによって、制御部６１１の動作が異なると説明した。ここで、ｆｃｈの値の大きさは、荷重情報６３１’’及び補正情報６３４の構築時に調整されてもよい。
（荷重情報及び補正情報）
　次に、記憶部６３に記憶される荷重情報６３１’’及び補正情報６３４について説明する。
　図１３は、データベースとして記憶部６３に記憶される第３の実施形態に係る荷重情報６３１’’及び補正情報６３４のデータの構造を説明する図である。
　荷重情報６３１’’は、事前に機構解析等により取得された、周波数帯域と、加速度と、荷重との関係が記憶された情報である。当該関係を構築するときには、車体２及び走行台車３上の現実的に計測可能な加速度評価点における加速度センサによって、加速度が測定される。また、走行台車３上の加速度評価点と同一位置における荷重センサによって、荷重が測定される。本実施形態では、実施例として、事前に、図１１の加速度センサ４Ｇが取り付けられている車体２上の加速度評価点Ｐ４Ｇにおいて加速度の測定が行われ、走行台車３上の点Ｐにおいて、加速度及び荷重の測定が行われたものとする。
　ここで、点Ｐにおける加速度センサ４Ｐによって測定される加速度の周波数の値が、周波数が空気ばねのばね定数と車体質量から決まる固有振動数ｆｃｈ×√２以上であるとする。このとき、加速度センサ４Ｐにおいて測定される振動は、空気ばねにより減衰されるため車体２に伝わりにくい。しかしながら、走行台車３において観測される振動は、少なくとも車体２上に伝わっており、走行台車３において観測される加速度と、車体２において観測される加速度の間には相関がある。従って、加速度センサ４Ｇによって取得される加速度ｇ１’に、どの値を乗ずれば加速度センサ４Ｐによって測定される加速度ｐ１になるのかを事前に学習すれば、車体２上の加速度センサ４Ｇのみによって、荷重推定をすることができる。
　事前の学習において、実施例として、加速度センサ４Ｐによって測定される加速度の周波数の値が、ｆｃｈ×√２以上であるときの、加速度センサ４Ｇによって取得される加速度ｇ１’と、加速度センサ４Ｐによって測定される加速度ｐ１との関係が取得される。具体的には、補正係数α（＝ｐ１÷ｇ１’）を取得する。図１３に示されるように、ｆｃｈ×√２以上の周波数（ｆＧ１、ｆＧ２等）について、事前に補正係数α１、α２が取得され、補正情報６３４として記憶される。
　４Ｐによって測定される加速度の周波数の値がｆｃｈ×√２未満である場合については、走行台車３において観測される振動は、空気ばねによりほとんど減衰されずに伝わるため、事前に補正係数を取得する必要はない。
　荷重情報６３１’’の構築については、第１の実施形態における荷重情報６３１の構築と同様に、事前に、相関が観測された周波数帯域ｆＧ１からｆＧ３と、加速度センサ４Ｇにより測定された加速度ｇ１からｇ５と、これらにそれぞれ対応する荷重ＦＧ１からＦＧ５とを荷重情報６３１に記憶する。
　荷重情報６３１’’は、荷重を評価したい走行台車ごとに構築されていてもよい。
　走行台車３Ａ上の荷重センサによって走行台車３Ａに対する荷重を測定するとき、走行台車３Ａ上の任意の位置において同一の荷重が測定されると考えられる。従って、荷重情報６３１を構築するときの荷重センサの位置は、走行台車３Ａ上であれば任意の位置であってよい。
　また、荷重情報６３１’’は、走行台車ごとに事前に構築されてもよい。
　また、荷重と、計測点での加速度との関係及び周波数と補正係数との関係は、重回帰分析によって構築されてもよい。
　荷重情報６３１’’は、第１の実施形態に係る荷重情報６３１とは加速度評価点の列についての情報がない。これは、第３の実施形態の荷重推定装置１０における加速度センサは、加速度センサ４Ｇが取り付けられる加速度評価点Ｐ４Ｇのみによって荷重推定を実施するためである。
　車体２上の複数の加速度評価点に加速度センサを取り付けて荷重推定を実施する場合は、加速度評価点ごとに対応する荷重情報６３１’’及び補正情報６３４が事前に構築されてもよい。
（荷重推定装置１０の処理フロー）
　図１４は、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローを説明する図である。
　図１４に示す第３の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローは、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２が更に追加されている点で、図７に示す第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理フローと相違する。第３の実施形態に係る荷重推定装置１０は、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２以外の処理は、第１の実施形態に係る荷重推定装置１０の処理と同様であるので、以下では、相違する処理について説明する。
　図１４に示すように、まず、第１の実施形態と同様にステップＳ１０１の処理が行われる。ただし、第３の実施形態では、車体２上の加速度センサ４Ｇは、走行台車３Ａにおける加速度センサ４Ｇが取り付けられている位置の加速度ｇ１’を測定する（ステップＳ１０１）。
　続いて、加速度センサ４Ｇは、測定された加速度ｇ１’を制御部６１１に送信する。制御部６１１は、加速度センサ４Ｇによって測定された加速度ｇ１’を取得する。制御部６１１は、取得された加速度ｇ１’の経時変化によって決定される周波数を測定する。
　続いて、ステップＳ３０１の処理が行われる。即ち、制御部６１１は、測定された周波数の値が、空気ばねのばね定数と車体質量から決まる固有振動数ｆｃｈ×√２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
　測定された周波数の値がｆｃｈ×√２以上（ｆＧ１又はｆＧ２）であるとき（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、制御部６１１は、補正情報６３４を参照して、測定された周波数が、どの周波数帯域内であるかを判定する。ここで、測定された周波数が、周波数帯域ｆＧ１内であるとき、制御部６１１は、補正情報６３４を参照して、ｆＧ１に対応する補正係数α１を取得する。
　次に、制御部６１１は、加速度ｇ１’に、取得したα１を乗じて、補正後の加速度ｇ１を取得する（ステップＳ３０２）。制御部６１１は、荷重情報６３１’’を参照して、加速度ｇ１に対応する荷重ＦＧ１を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＧ１であると推定する（ステップＳ１０２）。
　測定された周波数の値がｆｃｈ×√２未満（ｆＧ３）であるとき（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、制御部６１１は、取得された加速度ｇ１’を補正しないで、加速度ｇ５＝ｇ１’とする。このとき、制御部６１１は、補正情報６３４を参照しない。次に、制御部６１１は、荷重情報６３１’’を参照して、加速度ｇ５に対応する荷重ＦＧ５を取得する。このときに、制御部６１１は、走行台車３Ａに対する荷重Ｆは、ＦＧ５であると推定する（ステップＳ１０２）。
　ステップＳ１０２の次に、第１の実施形態と同様にステップＳ１０３からＳ１０４の処理が行われ、図１４に示す処理フローが完了する。
　以上のとおり、固有振動数ｆｃｈの値の大きさによって、処理フローが異なると説明した。ここで、ｆｃｈの値の大きさは、荷重情報６３１’’及び補正情報６３４の構築時に調整されてもよい。
　また、算出された荷重Ｆが、予め設定された設計荷重と比較し、設計荷重以上である場合にのみ、制御部６１１は、走行台車３が寿命であるか否かの判定を行ってもよい。設計荷重未満であれば、寿命に対して影響がないことが事前に確認しておく必要がある。
　また、以上の説明では、走行台車３Ａについての荷重の推定について説明したが、同様にして走行台車３Ｂについての荷重が推定されてもよい。
（作用、効果）
　第３の実施形態に係る荷重推定装置１０では、第１の実施形態に係る加速度センサＧが、車体のみに取り付けられており、制御部６１１は、第１の加速度により取得される加速度の経時変化によって取得される周波数が、走行台車３Ａ本体と車体２との間に取り付けられている空気ばね７のばね定数と、車体２の質量とから決定される振動数ｆに対して、ｆ×√２以上である場合、第１の加速度を補正し、補正された第１の加速度に基づいて、走行台車３Ａ本体に対する荷重を推定する。
　これにより、走行台車に加速度センサを取り付けることは困難である場合であっても、車体に加速度センサを取り付けることが可能であるため、荷重推定を容易に実施することができる。
（第３の実施形態の変形例）
　以上、第３の実施形態に係る荷重推定装置１０について詳細に説明したが、荷重推定装置１０の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
　以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　なお、上述したＣＰＵ６１における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをＣＰＵ６１が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータ（ＣＰＵ６１）が当該プログラムを実行するようにしてもよい。
　また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　また、コンピュータ（ＣＰＵ６１）は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　本発明の各態様によれば、加速度センサによって走行台車にかかる荷重を推定することができ、簡易に走行台車の寿命を計測し、容易に車両の健全性を評価することができる。
１　　　　　　車両
２　　　　　　車体
３Ａ、Ｂ　　　走行台車
４Ａ…Ｇ　　　加速度センサ
５　　　　　　車輪
６　　　　　　制御装置
７　　　　　　空気ばね
８　　　　　　荷重検知装置
８１　　　　　加速度センサ
８２　　　　　荷重センサ
１０　　　　　荷重推定装置
６１　　　　　ＣＰＵ
６１１　　　　制御部
６２　　　　　警報装置
６３　　　　　記憶部
６３１　　　　荷重情報
６３１’　　　荷重情報
６３１’’　　荷重情報
６３２　　　　応力情報
６３３　　　　損傷情報
６３４　　　　補正情報

Claims (12)

  1. 　車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定する加速度センサと、
    　加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する制御部と、
    　を備える、荷重推定装置。
  2. 　前記荷重情報において、加速度の経時変化によって決定される加速度の周波数がさらに対応付けられており、
    　前記制御部は、
    　前記荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する、
    　請求項１に記載の荷重推定装置。
  3. 　前記荷重情報において、前記加速度センサの位置に対応する情報がさらに対応付けられており、
    　前記制御部は、
    　前記荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する、
    　請求項１又は２に記載の荷重推定装置。
  4. 　前記荷重情報において、加速度の経時変化によって決定される加速度の周波数がさらに対応付けられており、
    　前記荷重情報において、前記加速度センサの位置に対応する情報がさらに対応付けられており、
    　前記加速度センサの前記位置が、前記走行台車本体上であることを示す場合、前記周波数は、固有振動数ｆｃｈ×√２未満であって、ｆｃｈは、前記車体と前記走行台車本体とをつなぐ空気ばねのばね定数と、車体質量とに基づいて決定される値であり、
    　前記加速度センサの前記位置が、前記車体上であることを示す場合、前記周波数は、ｆｃｈ×√２以上である、
    　請求項１に記載の荷重推定装置。
  5. 　前記荷重情報において、複数の車体質量がさらに対応付けられており、
    　前記制御部は、
    　前記車体質量をさらに取得し、
    　前記荷重情報と、前記第１の加速度と、前記車体質量とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重をさらに推定する、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の荷重推定装置。
  6. 　前記荷重情報において、前記走行台車本体又は前記車体の少なくとも一方に取り付けられた複数の加速度センサが取り付けられている複数の位置がさらに対応付けられており、
    　前記制御部は、前記複数の加速度センサによって測定された複数の加速度と、前記荷重情報とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の荷重推定装置。
  7. 　警報装置をさらに備え、
    　前記制御部は、予め設定された限界荷重と、前記走行台車本体に対する荷重の合計とに基づいて前記走行台車本体が寿命に達したか否かを判定し、
    　前記制御部が、前記走行台車本体が寿命に達したと判定した場合、前記警報装置に警報を発生させるための信号を送信する、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の荷重推定装置。
  8. 　前記制御部は、
    　案内軌条から前記走行台車本体に加わる荷重を推定する場合、前記車体の長手方向に対して左右方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、前記荷重を推定し、
    　路面から前記走行台車本体に加わる荷重を推定する場合、前記車体の長手方向に対して上下方向の加速度を測定可能な加速度センサに少なくとも基づいて、前記荷重を推定する、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の荷重推定装置。
  9. 　荷重検知装置が、前記走行台車本体又は前記車体の少なくとも一方にさらに取り付けられており、
    　前記荷重検知装置は、前記走行台車本体に対する第２の荷重を測定する荷重センサと、第２の加速度を測定する加速度センサとを備え、
    　前記制御部は、前記第２の荷重と、前記第２の加速度とを、前記荷重情報に追加する、
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の荷重推定装置。
  10. 　前記加速度センサが、前記車体のみに取り付けられており、
    　前記制御部は、
    　前記第１の加速度により取得される加速度の経時変化によって取得される周波数が、前記走行台車本体と前記車体との間に取り付けられている空気ばねのばね定数と、前記車体の質量とから決定される振動数ｆｃｈに対して、ｆｃｈ×√２以上である場合、前記第１の加速度を補正し、
    　前記補正された第１の加速度に基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定する、
    　請求項１に記載の荷重推定装置。
  11. 　車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定するステップと、
    　加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定するステップと、
    　を備える、荷重推定方法。
  12. 　荷重推定装置のコンピュータに、
    　車輪を支持する走行台車本体又は前記走行台車本体に取り付けられた車体の少なくとも一方に取り付けられた、第１の加速度を測定するステップと、
    　加速度と、荷重とが対応付けられている予め取得された荷重情報と、前記第１の加速度とに基づいて、前記走行台車本体に対する荷重を推定するステップと、
    　を実行させるプログラム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115107830A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 株式会社东芝 检查系统、检查装置以及检查方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201905809YA (en) * 2017-02-14 2019-09-27 Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Ltd Charging system, onboard system, charging method, and program
WO2023199369A1 (ja) * 2022-04-11 2023-10-19 株式会社日立製作所 寿命評価装置および方法
WO2024047741A1 (ja) * 2022-08-30 2024-03-07 日本製鉄株式会社 推定方法、推定装置、及び推定プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07333098A (ja) * 1994-04-14 1995-12-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガス保守通信線路網の漏洩部推定方法
JPH09243518A (ja) * 1996-03-11 1997-09-19 Toshiba Corp 車両車軸の疲労監視装置
JP2010286459A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両用走行試験装置
JP2014163047A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の疲労強度評価装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128011A (en) * 1974-07-16 1978-12-05 Savage Robert J Investigation of the soundness of structures
US6785638B2 (en) * 2001-08-06 2004-08-31 Timbre Technologies, Inc. Method and system of dynamic learning through a regression-based library generation process
US20050273277A1 (en) 2004-01-14 2005-12-08 University Of Tennessee Research Foundation, Inc. Vehicle fatigue life and durability monitoring system and methodology
AU2006251855A1 (en) * 2005-05-23 2006-11-30 Fairclough Corporation Pty Ltd Monitoring system for mechanically self-guided vehicle
JP2009156650A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 強度評価装置
US8548669B2 (en) 2009-01-08 2013-10-01 New Flyer Industries Canada Ulc System and method for monitoring operation of vehicles
JP6578744B2 (ja) 2015-05-28 2019-09-25 日本精工株式会社 異常診断装置、軸受、回転装置及び車両
CN108139264B (zh) 2015-09-14 2020-08-04 马可迅车轮美国有限责任公司 具有改进的用于监测各种车辆状况的监测能力的车轮组件以及用于完成这种监测的监测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07333098A (ja) * 1994-04-14 1995-12-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガス保守通信線路網の漏洩部推定方法
JPH09243518A (ja) * 1996-03-11 1997-09-19 Toshiba Corp 車両車軸の疲労監視装置
JP2010286459A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両用走行試験装置
JP2014163047A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の疲労強度評価装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAGI, TAKESHI ET AL.: "Load Estimation Method of Truck Frame by Measuring Acceleration", RTRI REPORT, vol. 26, no. 3, March 2012 (2012-03-01), pages 29 - 34 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115107830A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 株式会社东芝 检查系统、检查装置以及检查方法

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