JP5662126B2 - Load measuring method and load measuring apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の輪重、横圧等の荷重を、荷重検出手段を備えた輪軸によって走行中に測定する荷重測定方法及び荷重測定装置に関し、特に荷重検出手段の出力ピークを適切に検出可能なものに関する。 The present invention relates to a load measuring method and a load measuring apparatus for measuring a load such as a wheel load and a lateral pressure of a railway vehicle while traveling with a wheel shaft provided with a load detecting means, and particularly appropriately detecting an output peak of the load detecting means. Regarding what is possible.
鉄道車両の走行安全性や各種性能の確認等のため、実車に装着して走行させながら、輪重(P)、横圧(Q)等の荷重(車輪−レール間作用力)を測定可能な荷重測定用輪軸(PQ輪軸とも称される)が知られている。
このような荷重測定用輪軸は、車輪に形成された穴部の内周面や、車輪の表面に、ブリッジ回路に組み込まれた複数のひずみゲージを貼付して構成されている。
これらのひずみゲージは、輪重や横圧等に起因する車輪の圧縮ひずみや曲げひずみを検出し、ブリッジ回路はこれらの荷重に応じた出力を発生することから、荷重と出力との相関が既知であれば、ブリッジ回路の出力に基づいて荷重を測定することが可能となる。
ブリッジ回路の出力は、スリップリング及びケーブルを介して車上に引き上げられ、動ひずみアンプによって増幅される。
Measures load (wheel-to-rail acting force) such as wheel load (P) and lateral pressure (Q) while running on an actual vehicle to check the running safety and various performances of railway vehicles. A load measuring wheel shaft (also referred to as a PQ wheel shaft) is known.
Such a load measuring wheel shaft is configured by attaching a plurality of strain gauges incorporated in a bridge circuit to the inner peripheral surface of a hole formed in a wheel or the surface of the wheel.
These strain gauges detect wheel compression strain and bending strain caused by wheel load, lateral pressure, etc., and the bridge circuit generates output according to these loads, so the correlation between load and output is known. Then, the load can be measured based on the output of the bridge circuit.
The output of the bridge circuit is pulled up on the vehicle via a slip ring and a cable, and is amplified by a dynamic strain amplifier.
荷重測定用輪軸に関する従来技術として、例えば特許文献1には、PQ輪軸の校正誤差を改善することを目的として、PQ輪軸を軸受で支持させた状態で静的に輪重を負荷して校正を行い、走行中の輪重とPQ輪軸を単体で転がしたときのPQ輪軸単体の自重による輪重出力との差分から、軸受から作用する輪重を算出し、これにPQ輪軸の自重による輪重を加算して輪重を求めることが記載されている。 As a conventional technique related to a load measuring axle, for example, in Patent Document 1, for the purpose of improving the calibration error of the PQ axle, calibration is performed by statically loading the wheel weight while the PQ axle is supported by a bearing. The wheel load acting from the bearing is calculated from the difference between the running wheel load and the wheel load output by the own weight of the PQ wheel shaft when the PQ wheel shaft is rolled alone, and the wheel load by the own weight of the PQ wheel shaft is calculated. It is described that the wheel load is obtained by adding.
上述した荷重測定用輪軸の出力信号は、ひずみゲージの直近におけるリム部がレールと接した際にピークを示す間欠的ないわゆるスパイク波形となる。
このようなピークは荷重に対するひずみ感度が最大となる点であり、間欠測定法における荷重測定においては、このようなスパイク波形のピーク値に基いて、輪重や横圧等の荷重を求めている。
しかし、このようなピークの近傍において、例えばレールから受ける外乱等によって別のピークが発生した場合には、例えばピーク値をデータとして採用する自動測定の場合にいずれのピーク値をデータとして採用するか、判別が困難となる。ここで、仮に不適切なピークを読み取ってしまった場合には、測定データの誤差が大きくなってしまうため、自動化が困難であり、人間による煩雑な読取作業が求められる場合がある。
The output signal of the load measuring wheel shaft described above is an intermittent so-called spike waveform that shows a peak when the rim portion closest to the strain gauge contacts the rail.
Such a peak is the point at which the strain sensitivity to the load is maximized. In the load measurement in the intermittent measurement method, the load such as the wheel load and the lateral pressure is obtained based on the peak value of such a spike waveform. .
However, when another peak occurs in the vicinity of such a peak due to, for example, a disturbance received from the rail, which peak value is used as data in the case of automatic measurement using the peak value as data, for example. It becomes difficult to distinguish. Here, if an inappropriate peak is read, an error in measurement data becomes large, so that automation is difficult and a complicated reading operation by a human may be required.
このような問題に対処するため、例えば車軸の曲げを検出する他のひずみゲージを設けて車軸の曲げピークと輪重のピークとを一致させることにより、輪重測定におけるピークを特定することが提案されている。
しかし、この場合、車軸の曲げを検出するひずみゲージを、輪重や横圧を検出するひずみゲージとは別に付加する必要があり、装置の構成が複雑となる。また、車軸の曲げを検出するひずみゲージの出力を信号処理するため、ピークの特定精度を十分に高めることが困難である。
また、2系等の輪重波形を合成することによって、外乱等による力の影響を相殺し、輪重のピークが明確となった波形を生成し、この波形に基いて輪重ピーク位置の特定を行なうことも提案されている。
しかし、この場合であっても、本来のピーク付近に衝撃的なピークが生成された場合や、著しく小さいピークが連続する場合には、本来のピークの特定が困難となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、荷重測定用輪軸の出力ピーク値を容易かつ適切に検出できる荷重測定方法及び荷重測定装置を提供することである。
In order to deal with such a problem, for example, it is proposed to specify a peak in the wheel load measurement by providing another strain gauge for detecting the bend of the axle and matching the bend peak of the axle with the peak of the wheel load. Has been.
However, in this case, it is necessary to add a strain gauge for detecting the bending of the axle separately from the strain gauge for detecting the wheel load and the lateral pressure, and the configuration of the apparatus becomes complicated. In addition, since the output of the strain gauge that detects the bending of the axle is signal-processed, it is difficult to sufficiently increase the peak identification accuracy.
Also, by synthesizing the wheel load waveform of system 2 etc., the influence of the force due to disturbance etc. is offset, and a waveform with clear wheel load peak is generated, and the wheel load peak position is identified based on this waveform It has also been proposed to do.
However, even in this case, when a shocking peak is generated in the vicinity of the original peak, or when extremely small peaks are continuous, it is difficult to identify the original peak.
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a load measuring method and a load measuring apparatus that can easily and appropriately detect an output peak value of a load measuring wheel shaft.
上述した問題を解決する本発明の荷重測定方法は、車軸の両端部に固定された一対の車輪を有し、前記車輪とレールとの接触部に作用する荷重に応じた出力を間欠的に発生する荷重検出手段を備えた荷重測定用輪軸を用いた荷重測定方法であって、前記荷重測定用輪軸が装着された車両を走行させながら前記荷重測定用輪軸の回転角度位置を逐次検出し、検出された回転角度位置が前記荷重測定用輪軸を装着した車両を事前に平滑な直線区間を走行させて取得した出力履歴におけるピークに相当するよう予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際の前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算することを特徴とする。
The load measuring method of the present invention that solves the above-described problem has a pair of wheels fixed to both ends of an axle, and intermittently generates an output corresponding to a load acting on a contact portion between the wheel and the rail. A load measuring method using a load measuring wheel shaft provided with a load detecting means for detecting the rotational angle position of the load measuring wheel shaft sequentially while running a vehicle on which the load measuring wheel shaft is mounted. When the rotation angle position substantially coincides with the output reading position set in advance so as to correspond to the peak in the output history acquired by running the vehicle equipped with the load measuring wheel shaft in a smooth linear section in advance. The load is calculated based on the output of the load detection means.
本発明の荷重測定方法において、前記荷重測定用輪軸の前記車軸に設けられ、前記車軸の回転方向変位に応じて間欠的にパルス信号を発生するエンコーダによって前記回転角度位置を検出するとともに、前記出力読取位置に対応する前記パルス信号と実質的に同時に検出された前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算する構成とすることができる。
また、本発明の荷重測定方法において、前記出力読取位置が所定の範囲を有するとともに、測定が行なわれる路線に含まれる曲線路の最大曲率の増大に応じて、前記出力読取位置の範囲を広く設定する構成とすることができる。
In the load measuring method of the present invention, the rotational angle position is detected by an encoder provided on the axle of the load measuring wheel shaft and intermittently generating a pulse signal in accordance with a rotational direction displacement of the axle, and the output The load can be calculated based on the output of the load detection means detected substantially simultaneously with the pulse signal corresponding to the reading position.
Further, in the load measuring method of the present invention, the output reading position has a predetermined range, and the range of the output reading position is set wide according to the increase in the maximum curvature of the curved road included in the line on which the measurement is performed. It can be set as the structure to do.
また、本発明の荷重測定装置は、車軸の両端部に固定された一対の車輪を有し、前記車輪とレールとの接触部に作用する荷重に応じた出力を間欠的に発生する荷重検出手段を備えた荷重測定用輪軸と、前記荷重測定用輪軸の回転角度位置を逐次検出する位置検出手段と、前記荷重検出手段の出力履歴を取り込むとともに、前記位置検出手段によって検出された前記荷重測定用輪軸の前記回転角度位置が前記荷重測定用輪軸を装着した車両を事前に平滑な直線区間を走行させて取得した出力履歴におけるピークに相当するよう予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際の前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算する出力データ処理手段とを備えることを特徴とする。
Further, the load measuring device of the present invention has a pair of wheels fixed to both ends of the axle, and a load detecting means for intermittently generating an output corresponding to a load acting on a contact portion between the wheel and the rail. Load measuring wheel axle, position detecting means for sequentially detecting the rotational angle position of the load measuring wheel axle, and an output history of the load detecting means, and the load measuring wheel detected by the position detecting means. The rotational angle position of the wheel shaft substantially coincides with a preset output reading position so as to correspond to a peak in an output history obtained by running a vehicle equipped with the load measuring wheel shaft in a smooth linear section in advance. Output data processing means for calculating the load based on the output of the load detecting means at the time.
本発明の荷重測定装置において、前記荷重検出手段の出力履歴及び前記位置検出手段の出力履歴を同期して記録する記録手段を備え、前記出力データ処理手段は、前記記録手段によって記録された前記荷重検出手段の出力履歴及び前記位置検出手段の出力履歴を用いて前記荷重を演算する構成とすることができる。
なお、このようにオフラインにて荷重検出手段の出力読取を行う出力データ処理手段は、車上に設けてもよく、また、ラボ等の地上に設けてもよい。
また、本発明の荷重測定装置において、前記位置検出手段は、前記荷重測定用輪軸の前記車軸に設けられ、前記車軸の回転方向変位に応じて間欠的にパルス信号を発生するエンコーダを備え、前記出力データ処理手段は、前記出力読取位置に対応する前記パルス信号と実質的に同時に検出された前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算する構成とすることができる。
また、本発明の荷重測定装置において、前記出力読取位置が所定の範囲を有し、前記出力データ処理手段は、前記出力読取位置の範囲を測定が行なわれる路線に含まれる曲線路の最大曲率の増大に応じて、前記出力読取位置の範囲を広く設定する構成とすることができる。
In the load measuring apparatus according to the present invention, the load measuring device includes recording means for synchronously recording the output history of the load detecting means and the output history of the position detecting means, and the output data processing means includes the load recorded by the recording means. The load may be calculated using the output history of the detection means and the output history of the position detection means.
Note that the output data processing means for reading the output of the load detection means offline in this way may be provided on the vehicle or on the ground such as a laboratory.
Further, in the load measuring device according to the present invention, the position detecting unit includes an encoder that is provided on the axle of the load measuring wheel and intermittently generates a pulse signal in accordance with a rotational displacement of the axle. The output data processing means may be configured to calculate the load based on the output of the load detection means detected substantially simultaneously with the pulse signal corresponding to the output reading position.
Further, in the load measuring apparatus according to the present invention, the output reading position has a predetermined range, and the output data processing means has a maximum curvature of a curved road included in a line on which the range of the output reading position is measured. The range of the output reading position can be set wide according to the increase.
本発明によれば、車両を走行させながら荷重測定用輪軸の回転角度位置を逐次検出し、検出された回転角度位置が予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際の荷重検出手段の出力に基いて荷重を演算することによって、外乱等によって本来のピークの近傍に他のピークが形成された場合であっても、本来のピーク値を適切に読み取ることができ、荷重の測定精度を向上することができる。
また、車軸の回転方向変位に応じて間欠的にパルス信号を発生するエンコーダによって回転角度位置を検出するとともに、出力読取位置に対応するパルス信号と実質的に同時に検出された荷重検出手段の出力に基いて荷重を演算することによって、上述した効果をより確実に得ることができる。
さらに、出力読取位置が所定の範囲を有するとともに、測定が行なわれる路線に含まれる曲線路の最大曲率の増大に応じて、出力読取位置の範囲を広く設定することによって、曲線通過時に輪軸が傾斜して車輪とレールとの接触位置がレール長手方向にずれた場合であっても、ピーク値の検出を適切に行なうことができ、測定精度を確保できる。
According to the present invention, the rotation angle position of the load measuring wheel shaft is sequentially detected while the vehicle is running, and the load detecting means when the detected rotation angle position substantially coincides with the preset output reading position. By calculating the load based on the output, even if other peaks are formed in the vicinity of the original peak due to disturbance or the like, the original peak value can be read appropriately, and the load measurement accuracy can be improved. Can be improved.
Further, the rotation angle position is detected by an encoder that intermittently generates a pulse signal in accordance with the displacement in the rotation direction of the axle, and the output of the load detection means detected substantially simultaneously with the pulse signal corresponding to the output reading position. By calculating the load based on this, the above-described effects can be obtained more reliably.
In addition, the output reading position has a predetermined range, and the range of the output reading position is set wide according to the increase in the maximum curvature of the curved road included in the line on which the measurement is performed, so that the wheel axis is inclined when passing the curve. Even when the contact position between the wheel and the rail is shifted in the rail longitudinal direction, the peak value can be detected appropriately, and the measurement accuracy can be ensured.
以下、本発明を適用した荷重測定方法及び荷重測定装置の実施形態について図面等を参照して説明する。
実施形態の荷重測定方法及び荷重測定装置は、ブリッジ回路を構成する複数のひずみゲージを用いて、輪重及び横圧に応じたパルス状の出力を発生するPQ輪軸を用いて、輪重及び横圧を測定するものである。
図1は、実施形態の荷重測定装置の構成を示す模式図である。
荷重測定装置は、PQ輪軸1、エンコーダ110、動ひずみアンプ120、エンコーダ用アンプ130、データ収録・解析用PC(以下、単に「PC」と称する。)140等を備えて構成されている。
Hereinafter, embodiments of a load measuring method and a load measuring device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
The load measuring method and the load measuring apparatus according to the embodiment use a plurality of strain gauges constituting a bridge circuit, and use a PQ wheel shaft that generates a pulsed output corresponding to the wheel load and the lateral pressure. The pressure is measured.
Drawing 1 is a mimetic diagram showing the composition of the load measuring device of an embodiment.
The load measuring device includes a PQ wheel shaft 1, an
PQ輪軸1は、ブリッジ回路を構成するひずみゲージが設けられた車輪を用いて、車輪とレールとの間に鉛直方向に作用する輪重(P)、及び、枕木方向に作用する横圧(Q)を測定するものである。
PQ輪軸1は、左右一対の車輪10及びこれを連結する車軸20を有して構成されている。
車軸20は、両端部に形成されたジャーナル部を、図示しない軸箱によって回転可能に支持されている。軸箱は、1次バネ系を有する軸箱支持装置を介して台車枠に取り付けられている。
図2は、PQ輪軸1の要部拡大図であって、図2(a)は車軸方向から見た外観図であり、図2(b)は図2(a)のb−b部矢視断面図である。
車輪10は、一体に形成されたリム部11、輪座12、板部13等を有する一体圧延車輪である。
リム部11は、車輪10の外周縁部を構成する部分であって、レールと当接する踏面11a及びフランジ11bが形成されている。
輪座12は、車輪10の中央部に配置され、車軸20の端部が挿入され固定される開口部が形成されている。
板部13は、リム部11の内周面部と輪座12の外周面との間を連結する平板状の部分である。
The PQ wheel shaft 1 uses a wheel provided with a strain gauge constituting a bridge circuit, and the wheel load (P) acting in the vertical direction between the wheel and the rail, and the lateral pressure acting in the sleeper direction (Q ).
The PQ wheel shaft 1 includes a pair of left and
The
2 is an enlarged view of the main part of the PQ wheel shaft 1, FIG. 2 (a) is an external view seen from the axle direction, and FIG. 2 (b) is a view taken along the line bb in FIG. 2 (a). It is sectional drawing.
The
The
The
The
また、板部13には、輪重測定用のひずみゲージP1〜P4が取り付けられる開口O1、O2等が形成されている。
開口O1、O2は、例えば板部13を車輪10の軸方向に貫通して形成された貫通穴である。開口O1、O2は、車輪10の軸方向から見た形状が円形に形成されている。
開口O1は、リム部11と輪座12との中間部に配置されている。
開口O1の内周面には、ひずみゲージP1、P2が設けられている。
ひずみゲージP1、P2は、車輪10の周方向に離間して配置されている。
In addition, openings O1, O2 and the like to which strain gauges P1 to P4 for wheel load measurement are attached are formed in the
The openings O <b> 1 and O <b> 2 are through holes formed, for example, through the
The opening O <b> 1 is disposed at an intermediate portion between the
Strain gauges P1 and P2 are provided on the inner peripheral surface of the opening O1.
The strain gauges P <b> 1 and P <b> 2 are arranged apart from each other in the circumferential direction of the
開口O2は、開口O1に対して、車輪10の中心軸に対して対称に配置され、実質的に同様に形成されている。
開口O2の内周面には、ひずみゲージP3、P4が設けられている。
ひずみゲージP3、P4は、車輪10の周方向に離間して配置されている。
The opening O2 is disposed symmetrically with respect to the central axis of the
Strain gauges P3 and P4 are provided on the inner peripheral surface of the opening O2.
The strain gauges P3 and P4 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the
また、板部13には、横圧測定用のひずみゲージQ1a〜Q4a、Q1b〜Q4bが設けられている。
ひずみゲージQ1a,Q1bは、開口O1と輪座12との中間部において、板部13の車幅方向外側の面部に設けられている。
ひずみゲージQ1a,Q1bは、車輪10の周方向に並べて配置されている。
ひずみゲージQ2a,Q2bは、車輪10の中心軸方向から見たときの位置が、ひずみゲージQ1a,Q1bとそれぞれ重なるように、板部13の車幅方向内側の面部に設けられている。
ひずみゲージQ3a,Q3bは、ひずみゲージQ1a,Q1bに対して、車輪10の中心軸に対して対称に配置されている。
ひずみゲージQ4a,Q4bは、ひずみゲージQ2a,Q2bに対して、車輪10の中心軸に対して対称に配置されている。
The
The strain gauges Q1a and Q1b are provided on the surface portion on the outer side in the vehicle width direction of the
The strain gauges Q1a and Q1b are arranged side by side in the circumferential direction of the
The strain gauges Q2a and Q2b are provided on the surface portion on the inner side in the vehicle width direction of the
The strain gauges Q3a and Q3b are arranged symmetrically with respect to the central axis of the
The strain gauges Q4a and Q4b are arranged symmetrically with respect to the central axis of the
上述した輪重測定用のひずみゲージP1〜P4は、図3に示すようにブリッジ回路Bpに組み込まれる。
また、横圧測定用のひずみゲージQ1a〜Q4a、Q1b〜Q4bは、図4に示すようにブリッジ回路Bqに組み込まれる。
各ブリッジ回路Bp、Bqの入力電圧Vinは、軸箱部に設けられるスリップリングSLを介して車上から供給される。また、各ブリッジ回路Bp、Bqの出力電圧Voutは、スリップリングSLを介して車上に設けられた動ひずみアンプ120に供給される。
なお、このようなひずみゲージ及びブリッジ回路は、車輪10の中心軸周りの角度をずらして、複数組設けられる。例えば、開口O1、O2等と実質的に同様の開口を、所定の間隔で周方向に離間させて複数配列し、それぞれの開口内に輪重測定用のひずみゲージを配置し、その周辺に横圧測定用のひずみゲージを配置してもよい。
The above-described strain gauges P1 to P4 for wheel load measurement are incorporated in the bridge circuit Bp as shown in FIG.
Further, the strain gauges Q1a to Q4a and Q1b to Q4b for measuring the lateral pressure are incorporated in the bridge circuit Bq as shown in FIG.
The input voltage Vin of each bridge circuit Bp, Bq is supplied from the vehicle via a slip ring SL provided in the axle box portion. Further, the output voltage Vout of each bridge circuit Bp, Bq is supplied to the
A plurality of such strain gauges and bridge circuits are provided by shifting the angle around the central axis of the
エンコーダ110は、車軸20の一方の端部を支持する軸箱に設けられ、PQ輪軸1の中心軸回りの回転角度位置を検出するロータリエンコーダである。エンコーダ110は、PQ輪軸1の回転方向変位に応じて間欠的なパルス信号を発生する。
このようなパルス信号は、例えばPQ輪軸1の一回転あたり例えば600〜1200程度のパルスが出力されるようになっている。また、エンコーダ110は、PQ輪軸1が所定の回転角度位置となったときに一回転あたり一回の原点パルス信号を出力するようになっている。このような構成によって、原点パルス信号が出力されてからのパルス数をカウントすることによって、現在のPQ輪軸1の回転角度位置を検出することができる。
The
As such a pulse signal, for example, about 600 to 1200 pulses are output per rotation of the PQ wheel shaft 1. The
動ひずみアンプ120は、輪重測定用のブリッジ回路Bp、及び、横圧測定用のブリッジ回路Bqの出力電圧Voutが入力され、これらをリアルタイムに所定のゲインで増幅してPC140に伝達するものである。
エンコーダ用アンプ130は、エンコーダ110の出力が入力され、これを所定のゲインで増幅してPC140に伝達するものである。
The
The
PC140は、情報処理装置であるCPU、RAM、ROM、HDD等の記憶手段、各種入出力部及びこれらを連結するバス等を有する。
また、PC140は、A/Dボード141及びカウンタボード142を備えている。
A/Dボード141は、動ひずみアンプ120の出力をアナログ−ディジタル変換するものである。
カウンタボード142は、エンコーダ用アンプ130によって増幅されたエンコーダ110の出力信号に基いて、パルス数をカウントアップするものである。
The
The
The A /
The
図5は、実施形態における輪重測定用のブリッジ回路Bp及びエンコーダ110の出力履歴の一例を示すグラフである。
図5(a)は、ブリッジ回路Bpの出力履歴を示し、縦軸は出力電圧を示し、横軸は時間を示している。
図5(b)は、エンコーダ110の出力履歴を示し、縦軸は出力電圧を示し、横軸は時間を示している。
FIG. 5 is a graph showing an example of the output history of the bridge weight measurement bridge circuit Bp and the
FIG. 5A shows the output history of the bridge circuit Bp, the vertical axis shows the output voltage, and the horizontal axis shows time.
FIG. 5B shows the output history of the
PC140は、エンコーダ110の出力に基いて検出されるPQ輪軸1の回転角度位置が、予め設定された所定の出力読取位置であるときのブリッジ回路Bp、Bqの出力を測定データとして採用し、これを読み取って輪重及び横圧を算出する。
このようなブリッジ回路Bp、Bqの出力の読取及び輪重P、横圧Qの算出は、例えば、車上に搭載されたPC等を用いてリアルタイムに行なってもよい。また、車上ではブリッジ回路Bp、Bqの出力及びエンコーダ110の出力の同期記録のみを行なって、ブリッジ回路Bp、Bqの出力の読取及び輪重P、横圧Qの算出等は、記憶媒体に記録されたデータを用いて、例えば地上等でオフライン処理によって行なってもよい。
The
The reading of the outputs of the bridge circuits Bp and Bq and the calculation of the wheel load P and the lateral pressure Q may be performed in real time using, for example, a PC mounted on the vehicle. On the vehicle, only the output of the bridge circuits Bp and Bq and the output of the
この出力読取位置は、例えば、PQ輪軸1を装着した車両を、乱れの少ない出力を得ることを目的として事前に平滑な直線区間を低速で走行させながらブリッジ回路Bp,Bqの出力履歴を取得し、この出力履歴におけるピークに相当する回転角度位置の前後に、必要に応じて所定の幅を持たせた範囲として設定する。
このような予備走行によって、変動や他の力の影響を受けない輪重波形、横圧波形を取得することができる。こうした輪重波形、横圧波形と車輪回転角の情報を関係付けることによって、ブリッジ回路Bp、Bqの出力がピークとなるエンコーダ110のパルス位置(原点からのパルス数)を記録することができる。PC140は、このパルス位置を出力読取位置として設定される。また、出力読取位置には、複数のパルス位置が含まれる場合もある。
そして、PC140は、出力読取位置に含まれるエンコーダ110のパルスと実質的に同時に検出されたブリッジ回路Bp、Bqの出力ピーク値を読み取り、これに基いて輪重P、横圧Qの演算を行なう。
The output reading position is obtained, for example, by acquiring the output history of the bridge circuits Bp and Bq while driving a vehicle equipped with the PQ wheel shaft 1 at a low speed in a smooth straight section for the purpose of obtaining an output with less disturbance. Then, it is set as a range having a predetermined width as necessary before and after the rotation angle position corresponding to the peak in the output history.
By such preliminary traveling, it is possible to acquire a wheel load waveform and a lateral pressure waveform that are not affected by fluctuations or other forces. By correlating such wheel load waveform, lateral pressure waveform, and wheel rotation angle information, the pulse position (number of pulses from the origin) of the
Then, the
また、鉄道車両の輪軸は、曲線通過時に、レールに対して相対傾斜し、アタック角が発生することが知られている。具体的には旋回外輪は前方側へ相対変位し、旋回内輪は後方側へ相対変位する。
このような場合には、各ブリッジ回路Bp、Bqのピーク位置が通常時のピーク位置に対して前後方向へずれることになる。
そこで、本実施形態においては、測定対象となる路線における曲線路の最大曲率が大きくなるのに応じて、上述した出力読取位置に含まれる範囲を、直線走行時におけるピーク位置の前後に広げて、各ブリッジ回路Bp、Bqのピーク位置が出力読取位置から外れないようにしている。
Further, it is known that the wheel axis of a railway vehicle is inclined relative to the rail when passing through a curve, and an attack angle is generated. Specifically, the outer turning wheel is relatively displaced forward, and the inner turning wheel is relatively displaced rearward.
In such a case, the peak positions of the bridge circuits Bp and Bq are shifted in the front-rear direction with respect to the normal peak positions.
Therefore, in the present embodiment, as the maximum curvature of the curved road on the route to be measured increases, the range included in the output reading position described above is expanded before and after the peak position during straight running, The peak positions of the bridge circuits Bp and Bq are prevented from deviating from the output reading position.
以上説明したように、本実施形態によれば、車両を走行させながらPQ輪軸1の回転角度位置を逐次検出し、検出された回転角度位置が予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際のブリッジ回路Bp、Bqの出力に基いて輪重P、横圧Qを演算することによって、外乱等によって本来のピークの近傍に他のピークが形成された場合であっても、本来のピーク値を適切に読み取ることができる。
また、車軸20の回転方向変位に応じて間欠的にパルス信号を発生するエンコーダ110によって回転角度位置を検出するとともに、出力読取位置に対応するパルス信号と実質的に同時に検出されたブリッジ回路Bp、Bqの出力に基いて輪重P、横圧Qを演算することによって、上述した効果をより確実に得ることができる。
さらに、出力読取位置が所定の範囲を有するとともに、測定が行なわれる路線に含まれる曲線路の最大曲率の増大に応じて、出力読取位置の範囲を広く設定することによって、曲線通過時に車輪とレールとの接触位置がレール長手方向にずれた場合であっても、ピーク値の検出を適切に行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, the rotational angle position of the PQ wheel shaft 1 is sequentially detected while the vehicle is running, and the detected rotational angle position substantially coincides with the preset output reading position. By calculating the wheel load P and the lateral pressure Q based on the outputs of the bridge circuits Bp and Bq at the time, even if another peak is formed in the vicinity of the original peak due to disturbance or the like, the original peak The value can be read appropriately.
In addition, the rotation angle position is detected by the
In addition, the output reading position has a predetermined range, and the range of the output reading position is set wide according to the increase in the maximum curvature of the curved road included in the route on which the measurement is performed, so that the wheel and the rail are passed when the curve passes. Even if the contact position with the position shifts in the rail longitudinal direction, the peak value can be detected appropriately.
(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、荷重測定用輪軸は、実施形態のような一体圧延車輪を有するものに限らず、例えばスポーク車輪を有するもの等、異なった構成を有するものであってもよい。
また、ひずみゲージの配置やブリッジ回路の構成も特に限定されない。
また、荷重測定装置の構成も上述した実施形態のものに限定されず、適宜変更することができる。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited only to above-described embodiment, Various application and deformation | transformation can be considered.
For example, the load measuring wheel shaft is not limited to the one having the integrally rolled wheel as in the embodiment, and may have a different configuration, for example, one having a spoke wheel.
Further, the arrangement of strain gauges and the configuration of the bridge circuit are not particularly limited.
The configuration of the load measuring device is not limited to that of the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
1 PQ輪軸(荷重測定用輪軸) 10 車輪
11 リム部 11a 踏面
11b フランジ 12 輪座
13 板部 O1,O2 開口
P1〜P4 ひずみゲージ(輪重検出用)
Q1a〜Q4a、Q1b〜Q4b ひずみゲージ(横圧検出用)
SL スリップリング Bp 輪重測定用ブリッジ回路
Bq 横圧測定用ブリッジ回路 Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
110 エンコーダ 120 動ひずみアンプ
130 エンコーダ用アンプ 140 PC
141 A/Dボード 142 カウンタボード
1 PQ wheel shaft (load measuring wheel shaft) 10
Q1a to Q4a, Q1b to Q4b Strain gauge (for detecting lateral pressure)
SL Slip ring Bp Wheel load measurement bridge circuit Bq Lateral pressure measurement bridge circuit Vin Input voltage
141 A /
Claims (7)
前記荷重測定用輪軸が装着された車両を走行させながら前記荷重測定用輪軸の回転角度位置を逐次検出し、検出された回転角度位置が前記荷重測定用輪軸を装着した車両を事前に平滑な直線区間を走行させて取得した出力履歴におけるピークに相当するよう予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際の前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算すること
を特徴とする荷重測定方法。 A load measuring wheel shaft having a pair of wheels fixed at both ends of the axle and having load detecting means for intermittently generating an output corresponding to a load acting on a contact portion between the wheel and the rail is used. A load measuring method,
While driving the vehicle equipped with the load measuring wheel shaft, the rotational angle position of the load measuring wheel shaft is sequentially detected, and the detected rotational angle position is a straight line that is smooth in advance for the vehicle equipped with the load measuring wheel shaft. The load is calculated based on the output of the load detecting means when substantially matching the preset output reading position so as to correspond to the peak in the output history obtained by traveling the section. Measuring method.
前記出力読取位置に対応する前記パルス信号と実質的に同時に検出された前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算すること
を特徴とする請求項1に記載の荷重測定方法。 The rotational angle position is detected by an encoder that is provided on the axle of the load measuring wheel axle and intermittently generates a pulse signal in accordance with the rotational displacement of the axle.
The load measurement method according to claim 1, wherein the load is calculated based on an output of the load detection unit detected substantially simultaneously with the pulse signal corresponding to the output reading position.
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の荷重測定方法。 The output reading position has a predetermined range, and the range of the output reading position is set wide according to an increase in the maximum curvature of a curved road included in a route on which measurement is performed. The load measuring method according to claim 2.
前記荷重測定用輪軸の回転角度位置を逐次検出する位置検出手段と、
前記荷重検出手段の出力履歴を取り込むとともに、前記位置検出手段によって検出された前記荷重測定用輪軸の前記回転角度位置が前記荷重測定用輪軸を装着した車両を事前に平滑な直線区間を走行させて取得した出力履歴におけるピークに相当するよう予め設定された出力読取位置と実質的に一致した際の前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算する出力データ処理手段と
を備えることを特徴とする荷重測定装置。 A load measuring wheel shaft having a pair of wheels fixed to both ends of the axle, and load detecting means for intermittently generating an output corresponding to a load acting on a contact portion between the wheel and the rail;
Position detecting means for sequentially detecting the rotational angle position of the load measuring wheel axle;
The output history of the load detection means is captured, and a vehicle in which the rotational angle position of the load measuring wheel shaft detected by the position detecting means is mounted on the load measuring wheel shaft is caused to travel in a smooth linear section in advance. Output data processing means for calculating the load based on the output of the load detection means when substantially matching the preset output reading position so as to correspond to a peak in the acquired output history , Load measuring device.
前記出力データ処理手段は、前記記録手段によって記録された前記荷重検出手段の出力履歴及び前記位置検出手段の出力履歴を用いて前記荷重を演算すること
を特徴とする請求項4に記載の荷重測定装置。 A recording means for recording the output history of the load detection means and the output history of the position detection means synchronously;
5. The load measurement according to claim 4, wherein the output data processing means calculates the load using the output history of the load detection means and the output history of the position detection means recorded by the recording means. apparatus.
前記出力データ処理手段は、前記出力読取位置に対応する前記パルス信号と実質的に同時に検出された前記荷重検出手段の出力に基いて前記荷重を演算すること
を特徴とする請求項4又は請求項5に記載の荷重測定装置。 The position detecting means includes an encoder that is provided on the axle of the load measuring wheel axle and intermittently generates a pulse signal in accordance with a displacement in the rotational direction of the axle.
The output data processing means calculates the load based on the output of the load detection means detected substantially simultaneously with the pulse signal corresponding to the output reading position. 5. The load measuring device according to 5.
前記出力データ処理手段は、前記出力読取位置の範囲を測定が行なわれる路線に含まれる曲線路の最大曲率の増大に応じて、前記出力読取位置の範囲を広く設定すること
を特徴とする請求項4から請求項6までのいずれか1項に記載の荷重測定装置。
The output reading position has a predetermined range;
The output data processing means widens the range of the output reading position in accordance with an increase in the maximum curvature of a curved road included in a route on which the range of the output reading position is measured. The load measuring device according to any one of claims 4 to 6.
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