図面 (/)

技術 鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定方法及び装置

出願人 日本製鉄株式会社日鉄住金レールウェイテクノス株式会社
発明者 下川嘉之尾崎拓也寺前智紀小村吉史
出願日 2016年3月23日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-058543
公開日 2017年9月28日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-171082
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置 機関車 鉄道車両懸架装置、車輪装置
主要キーワード 左右変位 レール側面 フィルタリング効果 アタック角 曲線半径 変位センサー 曲線区間 レーザ距離計
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

車輪レールとのアタック角測定を、軽量で耐久性を向上させて、安価で、ノイズに強いようにする。

解決手段

鉄道車両二軸台車12における車両進行方向前後の輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの距離をそれぞれ距離センサー15で測定する。前側の輪軸14aを支持する車両幅方向両側軸箱16の前後変位変位センサー18で測定する。演算器19で、距離センサー15で測定した前記測定距離を用いて求めた前後の輪軸14a,14bの左右変位から二軸台車12のヨー角を求める。また、変位センサー18で測定した前記両側の軸箱16の前後変位の差を用いて前側の輪軸14aの輪軸角を求める。これら台車のヨー角に前側の輪軸14aの輪軸角を加算し、アタック角を求める。

概要

背景

鉄道車両車輪レールとのアタック角は、鉄道車両の曲線通過性能に大きな影響を与える重要な要素である。そのため、車輪とレールとのアタック角を測定することは、曲線通過性能を評価するうえで重要である。

鉄道車両側から車輪とレールとのアタック角を測定する技術として、特許文献1が開示されている。この特許文献1で開示された技術は、図4に示すように、軸箱1の下部に設けた支持台2に、車輪3との距離を測定する2台のレーザ変位計4aと、レール5との距離を測定する2台のレーザ変位計4bを、それぞれLa,Lbの間隔を隔てて取り付け、車輪3とレール5のそれぞれの傾き角演算し、これら両傾き角の差からアタック角を演算するものである。

しかしながら、特許文献1で開示された技術は、ばね下部品である軸箱に、4つのレーザ変位計を広い範囲に亘って設置する必要があるため、質量が大きくなって耐久性に問題がある。また、4つのレーザ変位計を使用するので高価になる。

また、アタック角の演算時に、測定値を前記間隔La,Lbで除する工程があり、前記間隔のうち長いほうの間隔Laでも500mm程度であるため、ノイズ乗りやすいという問題もある。

概要

車輪とレールとのアタック角測定を、軽量で耐久性を向上させて、安価で、ノイズに強いようにする。鉄道車両の二軸台車12における車両進行方向前後の輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの距離をそれぞれ距離センサー15で測定する。前側の輪軸14aを支持する車両幅方向両側の軸箱16の前後変位変位センサー18で測定する。演算器19で、距離センサー15で測定した前記測定距離を用いて求めた前後の輪軸14a,14bの左右変位から二軸台車12のヨー角を求める。また、変位センサー18で測定した前記両側の軸箱16の前後変位の差を用いて前側の輪軸14aの輪軸角を求める。これら台車のヨー角に前側の輪軸14aの輪軸角を加算し、アタック角を求める。

目的

本発明は、車輪とレールとのアタック角測定を、軽量で耐久性を向上させて、安価で、ノイズに強いようにすることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

二軸台車を備えた鉄道車両の、前記二軸台車における車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離をそれぞれ測定し、これら前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離を用いて求めた前後の輪軸の左右変位から二軸台車のヨー角を求め、当該ヨー角をアタック角とすることを特徴とする鉄道車両の車輪レールとのアタック角測定方法

請求項2

前記前後の輪軸のうち前側の輪軸を支持する車両幅方向両側軸箱の前後変位を測定し、これら両側の軸箱の前後変位の差を用いて前記前側の輪軸の輪軸角を求め、この輪軸角を請求項1に記載のアタック角に加算して補正することを特徴とする鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定方法。

請求項3

前記測定する前記前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離は、少なくとも車両幅方向の同一側の輪軸の設置位置からレール側面までの距離を含んでいることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定方法。

請求項4

二軸台車を備えた鉄道車両の、前記二軸台車における車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離をそれぞれ測定する距離センサーと、前記前後の輪軸のうち前側の輪軸を支持する車両幅方向両側の軸箱の前後変位を測定する変位センサーと、前記距離センサーで測定した前後の輪軸の設置位置からレール側面までの測定距離を用いて求めた前後の輪軸の左右変位から二軸台車のヨー角を求めるとともに、前記変位センサーで測定した前記両側の軸箱の前後変位の差を用いて前側の輪軸の輪軸角を求め、これら求めた台車のヨー角に前側の輪軸の輪軸角を加算する演算器と、を備えたことを特徴とする鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定装置

技術分野

0001

本発明は、鉄道車両車輪レールとのアタック角を測定する方法、及びこの測定方法を実施する装置に関するものである。

背景技術

0002

鉄道車両の車輪とレールとのアタック角は、鉄道車両の曲線通過性能に大きな影響を与える重要な要素である。そのため、車輪とレールとのアタック角を測定することは、曲線通過性能を評価するうえで重要である。

0003

鉄道車両側から車輪とレールとのアタック角を測定する技術として、特許文献1が開示されている。この特許文献1で開示された技術は、図4に示すように、軸箱1の下部に設けた支持台2に、車輪3との距離を測定する2台のレーザ変位計4aと、レール5との距離を測定する2台のレーザ変位計4bを、それぞれLa,Lbの間隔を隔てて取り付け、車輪3とレール5のそれぞれの傾き角演算し、これら両傾き角の差からアタック角を演算するものである。

0004

しかしながら、特許文献1で開示された技術は、ばね下部品である軸箱に、4つのレーザ変位計を広い範囲に亘って設置する必要があるため、質量が大きくなって耐久性に問題がある。また、4つのレーザ変位計を使用するので高価になる。

0005

また、アタック角の演算時に、測定値を前記間隔La,Lbで除する工程があり、前記間隔のうち長いほうの間隔Laでも500mm程度であるため、ノイズ乗りやすいという問題もある。

先行技術

0006

特開2011−163981号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献1で開示された車輪とレールとのアタック角の測定技術は、質量が大きくなって耐久性に問題があり、高価になり、ノイズが乗りやすいという点である。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、車輪とレールとのアタック角測定を、軽量で耐久性を向上させて、安価で、ノイズに強いようにすることを目的とするものである。

0009

本発明の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定方法は、
上記目的を達成するために、
二軸台車を備えた鉄道車両の、前記二軸台車における車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離をそれぞれ測定し、これら前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離を用いて求めた前後の輪軸の左右変位から二軸台車のヨー角を求め、当該ヨー角をアタック角とすることを最も主要な特徴としている。

0010

上記本発明方法は、二軸台車の前後の輪軸のうち前側の輪軸を支持する車両幅方向両側の軸箱の前後変位を測定し、これら両側の軸箱の前後変位の差を用いて前記前側の輪軸の輪軸角を求め、この輪軸角を加算して補正すれば、より測定精度が良くなる。

0011

上記後者の本発明方法は、
二軸台車を備えた鉄道車両の、前記二軸台車における車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離をそれぞれ測定する距離センサーと、
前記前後の輪軸のうち前側の輪軸を支持する車両幅方向両側の軸箱の前後変位を測定する変位センサーと、
前記距離センサーで測定した前後の輪軸の設置位置からレール側面までの測定距離を用いて求めた前後の輪軸の左右変位から二軸台車のヨー角を求めるとともに、前記変位センサーで測定した前記両側の軸箱の前後変位の差を用いて前側の輪軸の輪軸角を求め、これら求めた台車のヨー角に前側の輪軸の輪軸角を加算する演算器と、
を備えた本発明の鉄道車両の車輪とレールのアタック角測定装置を使用して実施することができる。

0012

本発明は、例えば、車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離と、前側の輪軸を支持する車両幅方向両側の軸箱の前後変位を測定するだけなので、二軸台車一台当たり必要とする距離センサーは4個、変位センサーは2個でよくなり、軽量で耐久性が向上し、安価な装置で、車輪とレールのアタック角を測定することができる。

0013

また、本発明では、距離センサー間の間隔が軸距となって長くとることができるので、台車のヨー角を求める際にノイズのフィルタリング効果が得られやすくなって、ノイズに強くなる。

発明の効果

0014

本発明では、例えば、二軸台車一台当たり必要とする距離センサーは4個、変位センサーは2個でよくなるので、軽量で耐久性が向上し、安価な装置で、車輪とレールのアタック角を測定することができる。また、距離センサー間の間隔が長くなるので、台車のヨー角を求める際にノイズのフィルタリング効果が得られやすくなって、ノイズに強くなる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定装置を説明する図で、(a)は直線区間走行時の二軸台車を上方から見た図、(b)は曲線区間走行時の二軸台車を上方から見た図である。
本発明の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定装置を構成する距離センサーを説明する図で、(a)は車輪部分を二軸台車の側方から見た図、(b)は車輪部分を二軸台車の正面から見た図である。
本発明の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定方法によって測定した二軸台車のヨー角、前側の輪軸の輪軸角から求めたアタック角と、実際のアタック角を比較したグラフである。
特許文献1で記載された鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定装置を説明する図1と同様の図である。

0016

本発明では、軽量で耐久性を向上させ、安価な装置で、しかもノイズに強い、車輪とレールとのアタック角測定を可能にすることを目的としている。そして、その目的を、車両進行方向前後の輪軸の設置位置からレール側面までの距離と、前側の輪軸を支持する車両幅方向両側の軸箱の前後変位を測定することで実現した。

0017

以下、図1及び図2を用いて本発明の鉄道車両の車輪とレールとのアタック角測定装置を説明し、その後、このアタック角測定装置を用いて車輪とレールとのアタック角を測定する本発明方法について説明する。

0018

11は本発明のアタック角測定装置であり、二軸台車12を備えた鉄道車両の、曲線区間走行時における前側の輪軸14aを構成する車輪20とレール13とのアタック角Ψw1を測定する装置である。

0019

15は、二軸台車12における車両進行方向前後の輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの距離をそれぞれ測定する距離センサー、例えばレーザ距離計であり、例えば各輪軸14a,14bの両側に各1個で、一台の二軸台車12に4個設置する。

0020

図1及び図2に示す実施例では、軸箱16の下方に取付けた支持台21にこの距離センサー15を設置しているが、各輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの距離を測定できる位置であれば、台車枠17に設置してもよい。

0021

18は前記前後の輪軸14a,14bのうち前側の輪軸14aを支持する車両幅方向両側の軸箱16の前後変位を測定する変位センサー、例えばレーザ距離計であり、図1及び図2に示す実施例では、台車枠17に設けて軸箱16までの間隔を測定することで軸箱16の前後変位を得ている。しかしながら、車両幅方向両側の軸箱16の前後変位を測定できるのであれば、この変位センサー18を軸箱16に設けて台車枠17までの間隔を測定するものでも良い。なお、図1中の22は軸箱16と台車枠17間に介在されたばねを示す。

0022

19は演算器であり、前記距離センサー15で測定した前後の輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの測定距離yw1L、yw1R、yw2L、yw2Rを用いて求めた前後の輪軸14a,14bの左右変位yw1、yw2から、下記(1)式で二軸台車12のヨー角Ψbを求める。
Ψb=tan-1((yw1−yw2)/2a)…(1)
なお、2aは二軸台車12の軸距である。

0023

なお、前側の輪軸14aの左右変位yw1は下記(2)で、後側の輪軸14bの左右変位yw2は下記(3)で求める。
yw1=yw1L−yw1R…(2)
yw2=yw2L−yw2R…(3)

0024

また、前記演算器19は、前記変位センサー18で測定した前側の輪軸14aを支持する両側の軸箱16の前後変位Δax1L、Δax1Rの差を用いて下記(4)で、前側の輪軸14aの輪軸角Ψaxを求める。
Ψax=tan-1((Δax1L−Δax1R)/D)…(4)
なお、Dは前側の輪軸14aを支持する両側の軸箱16の中心間距離である。

0025

そして、前記演算器19は、前記(1)式で求めた二軸台車12のヨー角Ψbに前記(4)式で求めた前側の輪軸14aの輪軸角Ψaxを加算(Ψb+Ψax)して曲線区間走行時における前側の輪軸14aのアタック角Ψw1を求める。これが本発明方法である。

0026

因みに、曲線半径が600mの曲線区間を、5km/hの速度で走行したとき、前記(1)式で求めた二軸台車12のヨー角Ψbは1.87mrad、前記(4)式で求めた前側の輪軸14aの輪軸角Ψaxは0.82mradで、本発明方法によって求めた前側の輪軸14aのアタック角Ψw1は2.69mradとなり、実際のアタック角2.52mradとほぼ同じ値となった。

0027

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

0028

上記の実施例では、各輪軸14a,14bの両側に各1個で、一台の二軸台車12に例えば4個の距離センサー15を設置しているが、車両幅方向の片側にのみ各1個、一台の二軸台車12に2個の距離センサー15を設置したものでも良い。

0029

また、上記の実施例では、距離センサー15や変位センサー18としてレーザ距離計を挙げているが、輪軸14a,14bの設置位置からレール13の側面までの距離や前側の輪軸14aの軸箱16の前後変位を測定できるものであればレーザ距離計に限らない。

実施例

0030

また、上記の実施例では、前後の輪軸14a,14bの左右変位から求めた二軸台車のヨー角Ψbに、両側の軸箱16の前後変位の差を用いて求めた前側の輪軸14aの輪軸角Ψaxを加算して補正している。しかしながら、前後の輪軸14a,14bの左右変位から求めた二軸台車のヨー角Ψbをアタック角としてもよい。

0031

11アタック角測定装置
12二軸台車
13レール
14a 前側の輪軸
14b 後側の輪軸
15距離センサー
16軸箱
17台車枠
18変位センサー
19演算器
20 車輪

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ