JPH05281096A - Railway rolling stock testing apparatus and method thereof - Google Patents
Railway rolling stock testing apparatus and method thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両の試験装置及び
試験方法に係り、特に小規模な装置で車両全体の走行時
の運動及び振動応答を評価するのに好適な試験装置およ
び試験方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a railway vehicle test apparatus and test method, and more particularly to a test apparatus and test method suitable for evaluating the motion and vibration response of the entire vehicle during running with a small-scale apparatus. ..
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄道車両の開発には、車体の強度、台車
の性能、ブレーキの性能等を評価するための試験が必要
となる。特に、旅客車においては乗り心地が重要な要素
となるので、レールからの振動を車体に伝える台車部分
の設計が重要で、その開発には振動試験が不可欠であ
る。2. Description of the Related Art Development of a railway vehicle requires tests for evaluating the strength of a vehicle body, the performance of a bogie, the performance of a brake, and the like. In particular, passenger comfort is an important factor in passenger cars, so the design of the bogie part that transmits vibrations from the rails to the vehicle body is important, and vibration testing is essential for its development.
【０００３】従来、鉄道車両の振動試験には実車を実際
のレール上を走行させて振動を計測する実車試験が行わ
れていた。また、実車試験の代わりに、図２に示すよう
に鉄道車両２２、台車１および車輪２をレールの代用と
して回転体で作られ基礎１９上に設置された模擬レール
装置４上に搭載し、デジタル計算機１４から制御装置
８、９、１０に信号を出力し、模擬レール４にアクチュ
エータで実際のレールと同様の変位を与え、かつ、モー
タで回転させ、車両２２の振動応答を測定する試験装置
が使用されていた。この装置に関しては、例えばＲＲＲ
１９９１年４月、２１頁から３２頁に記載されている。Conventionally, in a vibration test of a railway vehicle, an actual vehicle test in which an actual vehicle is run on an actual rail to measure the vibration has been performed. Further, instead of the actual vehicle test, as shown in FIG. 2, the railroad car 22, the bogie 1 and the wheels 2 are mounted on a simulated rail device 4 which is made of a rotating body as a substitute for a rail and is installed on a foundation 19 and is digitally displayed. A test device that outputs a signal from the computer 14 to the control devices 8, 9 and 10 to give the simulated rail 4 the same displacement as an actual rail with an actuator and rotate it with a motor to measure the vibration response of the vehicle 22 is provided. Was being used. Regarding this device, for example, RRR
April 1991, pages 21-32.
【０００４】更に図２に示すように、台車２のみを模擬
レール４上に搭載し、台車２には油圧ジャッキ１１等に
より車体重量相当の荷重を与え、振動を測定する試験装
置が使われていた。Further, as shown in FIG. 2, only a trolley 2 is mounted on a simulated rail 4, and the trolley 2 is provided with a test device for measuring a vibration by applying a load equivalent to the weight of the vehicle body by a hydraulic jack 11 or the like. It was
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では次の
ような問題点があった。The above-mentioned prior art has the following problems.
【０００６】実車試験では実際に使用する車体および車
両が必要なので試験供試体が大規模となり、また設計変
更等への対応が困難である。また、同じレール上を走行
させても入力条件が変動し、試験結果の評価が困難であ
った。In an actual vehicle test, a vehicle body and a vehicle to be actually used are required, so that the test specimen becomes large in scale and it is difficult to deal with design changes and the like. In addition, it was difficult to evaluate the test results because the input conditions fluctuated even when running on the same rail.
【０００７】車両全体を模擬レール上で試験する装置で
は実車試験と同様に試験が大規模であり、また設備も大
規模となる。また、台車のみを模擬レール上で試験を行
う装置では、台車の振動に車体の振動の影響が反映され
ない。In the apparatus for testing the entire vehicle on the simulated rail, the test is large-scale like the actual vehicle test, and the equipment is also large-scale. In addition, in an apparatus that tests only a bogie on a simulated rail, the vibration of the bogie does not reflect the influence of the vibration of the vehicle body.
【０００８】更に、これらの模擬レールを使用した試験
装置では、ブレーキ装置の評価や遠心力に対する応答、
連結された車両との連成などが評価できない。Further, in the test device using these simulated rails, the evaluation of the braking device and the response to the centrifugal force,
The coupling with connected vehicles cannot be evaluated.
【０００９】そこで本発明の目的は、上記課題を解決
し、再現性があり、かつ実車試験と同等な試験を経済的
に実施できる鉄道車両の振動試験装置および方法を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a vibration test apparatus and method for railway vehicles which is reproducible and can economically carry out a test equivalent to a real car test.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的は、台車の車輪
を模擬レール等の回転体上で振動試験を行う装置におい
て、台車に車体の運動を模議する模擬車両を取付け、そ
の模擬車両にアクチュエータを設置し、一定時間刻みご
とにデジタル計算機で車体の運動を、走行条件とアクチ
ュエータに発生する反力の測定値から計算し、その運動
を前記アクチュエータにより実現することにより達成さ
れる。[Means for Solving the Problems] The above object is to provide an apparatus for performing a vibration test on wheels of a bogie on a rotating body such as a simulated rail. This is accomplished by installing an actuator, calculating the motion of the vehicle body at regular time intervals with a digital computer from running conditions and the measured value of the reaction force generated in the actuator, and realizing the motion with the actuator.
【００１１】本発明の試験装置は、鉄道車両の台車の車
輪に当接する回転体と、この回転体を回転させるモータ
と、前記回転体を変位させる回転体駆動用アクチュエー
タと、前記モータ及びアクチュエータの制御装置と、レ
ール状態の情報を有し回転体駆動用アクチュエータの制
御信号を発生させ前記制御装置に出力する第一のデジタ
ル計算機とを備えたものであって、前記台車に車体から
の荷重を与える模擬車両と、模擬車両を駆動する基礎ま
たは反力壁に固定された複数個の模擬車両駆動用アクチ
ュエータと、模擬車両駆動用アクチュエータの制御装置
と、模擬車両駆動用アクチュエータに発生する模擬車両
からの反力を計測するロードセルと、前記模擬車両駆動
用アクチュエータの制御信号を発生させるＡ／Ｄ変換器
とＤ／Ａ変換器を有する第二のデジタル計算機とを備え
ることを特徴とする。The test apparatus of the present invention comprises a rotating body that comes into contact with the wheels of a bogie of a railway vehicle, a motor that rotates the rotating body, a rotating body driving actuator that displaces the rotating body, and the motor and the actuator. A control device and a first digital computer which has a rail state information and generates a control signal for an actuator for driving a rotating body and outputs the control signal to the control device, wherein a load from the vehicle body is applied to the carriage. From a simulated vehicle to be given, a plurality of simulated vehicle drive actuators fixed to a foundation or reaction wall for driving the simulated vehicle, a controller for the simulated vehicle drive actuator, and a simulated vehicle generated in the simulated vehicle drive actuator A load cell for measuring the reaction force of the vehicle, and an A / D converter and a D / A converter for generating a control signal for the simulated vehicle drive actuator. Characterized in that it comprises a second digital computer for.
【００１２】特に本発明では、第二のデジタル計算機に
は試験対象の台車に搭載される車体の数値モデルが入力
され、一定時間刻みごとに前記ロードセルからの出力を
Ａ／Ｄ変換器を介して入力し、その計測値を用いて一定
時間後の車体の運動を計算し、模擬車両が前記一定時間
後にその運動を実現するように制御信号をＤ／Ａ変換器
を介して模擬車両駆動用アクチュエータの制御装置に出
力するよう配線することが望ましい。In particular, in the present invention, the second digital computer is input with a numerical model of the vehicle body mounted on the truck to be tested, and the output from the load cell is passed through the A / D converter at regular time intervals. The input signal is input, the movement of the vehicle body after a certain time is calculated using the measured value, and a control signal is sent via a D / A converter to the simulated vehicle so that the simulated vehicle realizes the movement after the certain time. It is desirable to wire to output to the control device.
【００１３】また、第一のデジタル計算機は車両の走行
速度変化及び／またはレールの回転半径の情報を有して
おり、前記回転体駆動用アクチュエータの制御信号を発
生させると同時に前記情報を第二のアクチュエータに出
力し、第二のアクチュエータはロードセル計測値ととも
に前記情報から計算された荷重により車体の運動を計算
し、模擬車両駆動アクチュエータの制御信号を発生させ
る機能を備えることが好ましい。Further, the first digital computer has information on the change of the traveling speed of the vehicle and / or the radius of gyration of the rail, and at the same time as generating the control signal for the actuator for driving the rotating body, the second digital computer stores the information. It is preferable that the second actuator has a function of calculating the motion of the vehicle body by the load calculated from the information together with the load cell measurement value and generating the control signal of the simulated vehicle drive actuator.
【００１４】更に、第一のデジタル計算機はレールの回
転半径の情報を有しており、前記回転体駆動用アクチュ
エータの制御信号を発生させると同時に前記情報を第二
のアクチュエータに出力し、第二のアクチュエータはロ
ードセル計測値とともに、前記情報から計算された荷重
により車体の振動応答と車体の走行速度を計算し、模擬
車両駆動アクチュエータの制御信号を発生させ、かつ車
体の速度を第一のデジタル計算機に出力し、第一のデジ
タル計算機はその値を用いて、前記回転体回転用モータ
の制御信号を出力する機能を備えることが望ましい。Further, the first digital computer has information on the radius of gyration of the rail, and at the same time as generating the control signal for the actuator for driving the rotating body, outputting the information to the second actuator, Actuator calculates the vibration response of the vehicle body and the traveling speed of the vehicle body by the load calculated from the information together with the measured value of the load cell, generates the control signal of the simulated vehicle drive actuator, and determines the vehicle body speed by the first digital computer. It is preferable that the first digital computer has a function of outputting the control signal of the rotating body rotation motor by using the value.
【００１５】その他、第一のデジタル計算機と第二のデ
ジタル計算機の作業が一つのデジタル計算機により行わ
れるものであること、その場合、デジタル計算機は並列
計算機であって、第一の計算機の作業と第二の計算機の
作業が別々のＣＰＵにより行われること、更に第一のＣ
ＰＵと第二のＣＰＵの間の情報の伝達は、ふたつのＣＰ
Ｕがアクセス可能であるメモリを介して行われることが
好ましい。In addition, the work of the first digital computer and the work of the second digital computer is performed by one digital computer, in which case the digital computer is a parallel computer, and the work of the first computer is The work of the second computer is performed by separate CPUs, and the first C
The transmission of information between the PU and the second CPU consists of two CPs.
It is preferably done via a memory that is accessible to U.
【００１６】また、複数個の台車の試験が実施され、第
二のデジタル計算機は複数個の模擬車両からの反力計測
値を用いて車両の運動を計算するものであること、前記
回転体は模擬レ−ルであることが有効である。Further, a plurality of trucks are tested, and the second digital computer calculates the movement of the vehicle by using the reaction force measurement values from the plurality of simulated vehicles. It is effective to be a simulated rail.
【００１７】本発明の試験方法は、鉄道車両の台車の車
輪を回転体に当接させ、モータで該回転体を回転させ、
かつ該回転体駆動用アクチュエータで該回転体を変位さ
せ、またレール状態の情報を有する第一のデジタル計算
機により前記回転体駆動用アクチュエータの制御信号を
発生させ前記モータ及びアクチュエータの制御装置に出
力するものであって、台車に車体からの荷重を与える模
擬車両を設置し、基礎または反力壁に固定された複数個
の模擬車両駆動用アクチュエータにより模擬車両を駆動
し、模擬車両駆動用アクチュエータの制御信号はＡ／Ｄ
変換器とＤ／Ａ変換器を有してかつ試験対象の台車に搭
載される車体の数値モデルが入力されている第二のデジ
タル計算機により、一定時間刻みごとに模擬車両駆動用
アクチュエータに発生する模擬車両からの反力を計測す
るロードセルからの出力をＡ／Ｄ変換器を介して入力
し、その計測値を用いて一定時間後の車体の運動を計算
し、模擬車両駆動用アクチュエータの制御信号をＤ／Ａ
変換器を介して模擬車両駆動用アクチュエータの制御信
号をＤ／Ａ変換器を介して模擬車両が前記一定時間後に
その運動を実現するように発生し、模擬車両駆動用アク
チュエータの制御装置に出力することを特徴とする。In the test method of the present invention, the wheels of a bogie of a railway vehicle are brought into contact with a rotating body, and the rotating body is rotated by a motor,
Further, the rotating body driving actuator is used to displace the rotating body, and a first digital computer having rail state information generates a control signal for the rotating body driving actuator and outputs the control signal to the motor and actuator control device. A simulated vehicle that applies a load from the vehicle body is installed on the bogie, and the simulated vehicle is driven by a plurality of simulated vehicle driving actuators fixed to the foundation or reaction wall, and the simulated vehicle driving actuator is controlled. Signal is A / D
Generated in a simulated vehicle drive actuator at regular time intervals by a second digital computer that has a converter and a D / A converter and is input with a numerical model of a vehicle body mounted on a trolley to be tested. The output from the load cell that measures the reaction force from the simulated vehicle is input through the A / D converter, and the measured value is used to calculate the movement of the vehicle body after a certain period of time, and the control signal for the actuator for driving the simulated vehicle is calculated. D / A
The control signal of the actuator for driving the simulated vehicle is generated via the converter so as to realize the motion of the simulated vehicle after the predetermined time via the D / A converter, and is output to the control device of the actuator for driving the simulated vehicle. It is characterized by
【００１８】この方法においては、前記回転体は模擬レ
−ルであること、第一のデジタル計算機は車両の走行速
度変化、レールの回転半径の情報を有しており、模擬レ
ール駆動アクチュエータの制御信号を発生させると同時
に、前記情報を第二のアクチュエータに出力し、第二の
アクチュエータはロードセル計測値とともに、前記情報
から計算された荷重により車体の運動を計算し、模擬車
両駆動アクチュエータの制御信号を発生させることが好
ましい。In this method, the rotating body is a simulated rail, the first digital computer has information on changes in the traveling speed of the vehicle and the radius of gyration of the rail, and controls the simulated rail drive actuator. At the same time that the signal is generated, the information is output to the second actuator, and the second actuator calculates the movement of the vehicle body by the load calculated from the information together with the load cell measurement value, and the control signal of the simulated vehicle drive actuator. Is preferably generated.
【００１９】また第一のデジタル計算機はレールの回転
半径の情報を有しており、模擬レール駆動アクチュエー
タの制御信号を発生させると同時に、前記情報を第二の
アクチュエータに出力し、第二のアクチュエータはロー
ドセル計測値とともに、前記情報から計算された荷重に
より車体の振動応答と車体の走行速度を計算し、模擬車
両駆動アクチュエータの制御信号を発生させ、かつ車体
の速度を第一のデジタル計算機に出力し、第一のデジタ
ル計算機はその値を用いて、模擬レール回転用モータの
制御信号を出力することが好ましい。The first digital computer has information on the radius of gyration of the rail, and at the same time as generating a control signal for the simulated rail drive actuator, the information is output to the second actuator and the second actuator is operated. Calculates the vibration response of the vehicle body and the traveling speed of the vehicle body with the load calculated from the above information along with the load cell measurement value, generates the control signal of the simulated vehicle drive actuator, and outputs the vehicle body speed to the first digital computer. However, it is preferable that the first digital computer outputs the control signal of the simulated rail rotation motor using the value.
【００２０】更に複数個の台車の試験が実施され、第二
のデジタル計算機は複数個の模擬車両からの反力計測値
を用いて車両の運動を計算することが有効である。Further, a plurality of trucks are tested, and it is effective that the second digital computer uses the reaction force measurement values from the plurality of simulated vehicles to calculate the movement of the vehicle.
【００２１】[0021]
【作用】台車にアクチュエータにより駆動された模擬車
両を取り付けて、模擬レール等の回転体上で振動試験を
行うことにより、模擬車両はデジタル計算機により計算
された車体の運動を実現しているので、車体が搭載され
実際のレール上を走行している状態と同様の振動試験が
実施することができる。[Function] By mounting a simulated vehicle driven by an actuator on a carriage and performing a vibration test on a rotating body such as a simulated rail, the simulated vehicle realizes the movement of the vehicle body calculated by a digital computer. A vibration test similar to the case where the vehicle body is mounted and the vehicle is actually traveling on a rail can be performed.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、図を用いて本発明の一実施例を説明す
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２３】図１は本発明の一実施例の説明図である。
台車１は車輪２により、模擬レール４上に搭載されてい
る。模擬レールはモータ５により回転され、また、模擬
レール水平方向駆動用アクチュエータ７および模擬レー
ル垂直方向駆動用アクチュエータ６により変位が与えら
れる。FIG. 1 is an illustration of an embodiment of the present invention.
The trolley 1 is mounted on a simulated rail 4 by means of wheels 2. The simulated rail is rotated by a motor 5, and displacement is given by a simulated rail horizontal direction driving actuator 7 and a simulated rail vertical direction driving actuator 6.
【００２４】これらのアクチュエータは基礎または反力
１９壁に固定されている。第一のデジタル計算機である
走行条件計算用デジタル計算機１４には、試験条件とな
る線路の条件が入力されており、Ｄ／Ａ変換器１３によ
りモータ５、アクチュエータ６、７によりその条件が実
現されるように制御装置８、９、１０に制御信号を出力
する。These actuators are fixed to the foundation or reaction force 19 wall. The condition of the line which is a test condition is input to the running condition calculation digital computer 14 which is the first digital computer, and the D / A converter 13 realizes the condition by the motor 5 and the actuators 6 and 7. Control signals are output to the control devices 8, 9, 10.
【００２５】台車２には基礎または反力壁１９に固定さ
れたアクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより駆動
される模擬車両３が実際の車両と同様の手法で固定され
ている。アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、に発
生する模擬車両からの反力を測定するロードセル１２
ａ、１２ｂ、１２ｃにより計測された反力値はＡ／Ｄ変
換器１５を介して第２のデジタル計算機である振動応答
計算用デジタル計算機１７に入力される。A simulating vehicle 3 driven by actuators 11a, 11b and 11c fixed to a foundation or reaction wall 19 is fixed to the carriage 2 in the same manner as an actual vehicle. A load cell 12 for measuring the reaction force from the simulated vehicle generated in the actuators 11a, 11b, 11c.
The reaction force values measured by a, 12b, and 12c are input to the vibration response calculation digital computer 17, which is a second digital computer, via the A / D converter 15.
【００２６】振動応答計算用デジタル計算機には車体部
分の数値モデルが入力されており、ある時刻に計測され
た反力計測値を用いて一定時間刻み後の車体の運動を計
算する。運動の計算手法は種々の方法が考えられるが、
その一つの手法は中央差分法と呼ばれる手法である。す
なわち、車体の運動方程式を次のように考える。A numerical model of the vehicle body portion is input to the digital computer for calculating the vibration response, and the reaction force measurement value measured at a certain time is used to calculate the motion of the vehicle body after a certain time interval. There are various possible motion calculation methods,
One of them is a method called central difference method. That is, the equation of motion of the vehicle body is considered as follows.
【００２７】[0027]
【数１】 [Equation 1]
【００２８】ある時刻ｔｉにおける速度・加速度をこの
時刻における変位ベクトル｛ｘ｝ｉにより計算の時間刻
みΔｔとしたとき、±Δｔの間で一定という仮定の元に
近似すると、When the velocity / acceleration at a certain time ti is represented by the displacement vector {x} i at this time and the calculation time step Δt is approximated to the assumption of being constant between ± Δt,
【００２９】[0029]
【数２】 [Equation 2]
【００３０】となる。これを、数１に代入して｛ｘ｝ｉ
＋１について整理すると数３となる。It becomes Substituting this into Equation 1, {x} i
Organizing about +1 gives the number 3.
【００３１】[0031]
【数３】 [Equation 3]
【００３２】すなわち、時刻ｔｉにおいて既知である数
値を用いて時刻ｔｉ＋１の車体の振動応答が計算でき
る。That is, the vibration response of the vehicle body at time ti + 1 can be calculated using a known numerical value at time ti.
【００３３】運動計算用デジタル計算機１７は反力計測
時刻のΔｔ後に計算された台車結合部分の運動が模擬車
体３で実現されるようにアクチュエータ１１ａ、１１
ｂ、１１ｃの制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃに、Ｄ／
Ａ変換器１６を介して制御信号を出力する。The motion calculating digital computer 17 uses the actuators 11a, 11a so that the motion of the bogie connecting portion calculated after Δt of the reaction force measurement time is realized by the simulated vehicle body 3.
b / 11c to the control device 20a, 20b, 20c, D /
The control signal is output via the A converter 16.
【００３４】模擬レール３の駆動系は例えば図４のよう
に構成される。The drive system of the simulated rail 3 is constructed, for example, as shown in FIG.
【００３５】回転体である模擬レール３はモータ５によ
り回転される。また、垂直方向駆動アクチュエータ６と
水平方向駆動アクチュエータ７により変位が与えられ
る。各モータおよびアクチュエータは互いに干渉しない
ように軸受け２５を介して模擬レール３に接続されてい
る。模擬レール上には車輪２が搭載される。The simulated rail 3, which is a rotating body, is rotated by a motor 5. Further, displacement is given by the vertical drive actuator 6 and the horizontal drive actuator 7. The motors and actuators are connected to the simulated rail 3 via bearings 25 so as not to interfere with each other. Wheels 2 are mounted on the simulated rail.
【００３６】尚、模擬レールの構成はこれに限られるわ
けではなく、同様の機能が得られるものであれば他の構
造・構成であってもかまわない。The structure of the simulated rail is not limited to this, and other structures and structures may be used as long as the same function can be obtained.
【００３７】また、模擬車体３の構成の一例を図５で説
明する。An example of the structure of the simulated vehicle body 3 will be described with reference to FIG.
【００３８】模擬車体３は基礎または反力壁１９に固定
されたアクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設置さ
れ、これらにより駆動される。アクチュエータの数は、
車体の自由度が６自由度であるため最低６個必要であ
る。ただし、数値モデル上で考慮する結合点の自由度に
より適宜アクチュエータの数を変えてもかまわない。ま
た、この構成は同様の効果が得られるものであれば他の
構成・構造であってもかまわない。The simulated vehicle body 3 is provided with actuators 11a, 11b, 11c fixed to a foundation or reaction force wall 19 and driven by them. The number of actuators is
Since the body has 6 degrees of freedom, at least 6 are required. However, the number of actuators may be appropriately changed depending on the degree of freedom of the connection points considered in the numerical model. Further, this configuration may be another configuration / structure as long as the same effect can be obtained.
【００３９】以上の実施例によれば、実際の車両を用い
ることなく、車体を含んだ車両全体の振動応答を求める
ことができ、小規模な試験設備で経済的な試験が行うこ
とができる。また、車体の設計変更の影響はデジタル計
算機上の数値モデルを変更するだけでよいので設計の評
価を容易に行うことができる。According to the above-described embodiment, the vibration response of the entire vehicle including the vehicle body can be obtained without using an actual vehicle, and an economical test can be performed with a small-scale test facility. Further, the influence of the design change of the vehicle body can be evaluated easily because it is only necessary to change the numerical model on the digital computer.
【００４０】別の実施例を図６を用いて説明する。Another embodiment will be described with reference to FIG.
【００４１】車体の運動方程式を台車の中心を原点と
し、鉛直軸と線路の接線の水平面への投影線からなる座
標軸で表現するとする。すると車両は台車からの反力だ
けではなく、慣性力、遠心力、コリオリの力等の見かけ
上の荷重を受けることになる。It is assumed that the equation of motion of the vehicle body is represented by a coordinate axis composed of a vertical axis and a projection line of a tangent line of the track on a horizontal plane with the center of the truck as an origin. Then, the vehicle receives not only the reaction force from the trolley but also an apparent load such as inertial force, centrifugal force, Coriolis force and the like.
【００４２】走行条件計算用デジタル計算機１４には走
行条件が設定されているので、車両の速度変化、線路の
回転半径、など上記みかけの力を計算するための情報が
保存されている。これらをモーターやアクチュエータの
制御装置８、９、１０に出力すると同時に振動応答計算
用デジタル計算機１７に出力する。デジタル計算機１７
では外力｛ｑ｝の中にこれらの見かけ上の荷重を含んで
振動応答の計算を行う。Since the driving conditions are set in the driving condition calculation digital computer 14, information for calculating the apparent force such as a change in the speed of the vehicle and a turning radius of the track is stored. These are output to the control devices 8, 9 and 10 for the motors and actuators, and at the same time, output to the vibration response calculation digital computer 17. Digital computer 17
Now, the vibration response is calculated by including these apparent loads in the external force {q}.
【００４３】この実施例によれば、車両がカーブ等を含
んだ複雑な線路上を走行した場合の試験を、小規模な試
験装置で経済的に行うことができる。また、走行条件は
デジタル計算機上に入力されたデータにより決められる
ので、実際にはまだ建設されていないような条件でも走
行状態の評価を行うことができる。According to this embodiment, it is possible to economically perform a test when a vehicle runs on a complicated track including a curve or the like with a small-scale test apparatus. In addition, since the traveling condition is determined by the data input on the digital computer, the traveling condition can be evaluated even under the condition that it has not been actually constructed.
【００４４】更に、別の実施例を図７を用いて説明す
る。Further, another embodiment will be described with reference to FIG.
【００４５】台車の部分のブレーキの性能や、前後に連
結された車両の影響を考慮すると車両の速度は一意的に
定められない。そこで、デジタル計算機１７の運動計算
結果をデジタル計算機１４に出力し、デジタル計算機は
１４はその結果をもとに車両の位置および速度を判断し
模擬レールの変位や回転数を制御する。また、その位置
に応じた線路の回転半径などをデジタル計算機１７に出
力する。The speed of the vehicle cannot be uniquely determined in consideration of the performance of the brake of the bogie portion and the influence of the vehicles connected to the front and rear. Then, the motion calculation result of the digital computer 17 is output to the digital computer 14, and the digital computer 14 judges the position and speed of the vehicle based on the result and controls the displacement and the rotation speed of the simulated rail. In addition, the radius of gyration of the railroad track according to the position is output to the digital computer 17.
【００４６】この実施例によれば、台車などにブレーキ
などの動的な制御機器が含まれていても実車試験と同等
な試験を小規模な試験装置で行うことができる。According to this embodiment, even if the truck or the like includes a dynamic control device such as a brake, it is possible to perform a test equivalent to the actual vehicle test with a small-scale test apparatus.
【００４７】更に、別の実施例を図８で説明する。Further, another embodiment will be described with reference to FIG.
【００４８】本実施例は、前記実施例の第一のデジタル
計算機１４と第二のデジタル計算機１７の担当する作業
を一つのデジタル計算機２１で行っているものである。In this embodiment, one digital computer 21 performs the work in charge of the first digital computer 14 and the second digital computer 17 of the above embodiment.
【００４９】これにより、第一の計算機の出力する情報
と第二の計算機の出力する情報の伝達が円滑に行われる
という効果がある。This has the effect of smoothly transmitting the information output by the first computer and the information output by the second computer.
【００５０】また、別の実施例を図９を用いて説明す
る。Another embodiment will be described with reference to FIG.
【００５１】本実施例は、前記実施例のデジタル計算機
２１を並列計算機２６としたものである。そして、第一
の計算機の担当する作業と第二の計算機の担当する作業
を、別々のＣＰＵ２３に同時に実施させるものである。In this embodiment, the digital computer 21 of the above embodiment is a parallel computer 26. Then, the work in charge of the first computer and the work in charge of the second computer are simultaneously executed by different CPUs 23.
【００５２】本実施例によれば、運動の計算と走行条件
の計算が高速に行われるため、計算で得られたΔｔ後の
車体の運動をアクチュエータで実現するための時間的余
裕があるので各アクチュエータの制御が円滑に行うこと
ができるという効果がある。According to this embodiment, the calculation of the motion and the calculation of the running condition are performed at high speed, so that there is a time margin for realizing the motion of the vehicle body after Δt obtained by the calculation by the actuator. The actuator can be smoothly controlled.
【００５３】図１０に示す実施例は、図９で説明した前
記実施例の一応用例である。The embodiment shown in FIG. 10 is an application example of the embodiment described with reference to FIG.
【００５４】本実施例では、２つのＣＰＵ２３の間の情
報の伝達を、２つのＣＰＵが共通のアクセス可能なメモ
リー２４を使用して行うものである。すなわち、一つの
ＣＰＵの計算結果で他方のＣＰＵに伝達すべき情報は、
前記メモリー２４に書き込まれ、それを入力すべきＣＰ
Ｕがそれを読みとることで情報の伝達が行われる。In this embodiment, the information is transmitted between the two CPUs 23 by using the memory 24 which can be commonly accessed by the two CPUs. That is, the information to be transmitted to the other CPU by the calculation result of one CPU is
CP written in the memory 24 and inputting it
Information is transmitted by U reading it.
【００５５】本実施例によれば、情報の伝達のため、２
つのＣＰＵの作業を同期させる必要がなく、計算作業が
円滑に行われるという効果がある。According to the present embodiment, the information transmission is 2
There is an effect that the work of one CPU does not need to be synchronized and the calculation work is performed smoothly.
【００５６】図１１に更に別の実施例を示す。FIG. 11 shows still another embodiment.
【００５７】本実施例では、台車の試験を複数個並列に
行い、反力の測定、アクチュエータの制御などを一つの
計算機で行う。これにより一つの車体に複数個の台車１
が設置されている状態の試験が行える。このとき、模擬
レール４は台車設置位置の距離と車体速度を考慮して、
時間差を設けて変位させる必要があり、そのためデジタ
ル計算機１４はその分を考慮して制御信号を出力する。In this embodiment, a plurality of truck tests are performed in parallel, and reaction force measurement, actuator control, etc. are performed by a single computer. As a result, multiple carts 1 can be mounted on one vehicle.
It is possible to perform a test with the installed. At this time, the simulated rail 4 considers the distance of the bogie installation position and the vehicle speed,
It is necessary to displace with a time difference, and therefore the digital computer 14 outputs the control signal in consideration of the displacement.
【００５８】本実施例により、より実車走行試験に近い
試験を行うことができる。According to this embodiment, a test closer to the actual vehicle running test can be performed.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、鉄道車両の振動試験を
台車の振動試験のみにより、実車走行試験と同様の振動
試験が実施できる。According to the present invention, the vibration test of the railway vehicle can be carried out by the vibration test of the bogie only, which is similar to the actual vehicle running test.
【図１】本発明の鉄道車両用試験装置の一実施例のブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a railway vehicle testing device of the present invention.
【図２】従来の鉄道車両用試験装置の構成例を示す説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional railway vehicle test device.
【図３】別の従来の鉄道車両振動試験装置の構成例を示
す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of another conventional railway vehicle vibration testing device.
【図４】本発明で用いる模擬レールの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a simulated rail used in the present invention.
【図５】本発明で用いる模擬車体駆動機構の模式図であ
る。FIG. 5 is a schematic view of a simulated vehicle body drive mechanism used in the present invention.
【図６】本発明装置の別の実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the device of the present invention.
【図７】本発明装置の別の実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the device of the present invention.
【図８】本発明装置の別の実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the device of the present invention.
【図９】本発明に用いるデジタル計算機の１例を示すブ
ロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an example of a digital computer used in the present invention.
【図１０】本発明に用いるデジタル計算機の他の例を示
すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing another example of a digital computer used in the present invention.
【図１１】本発明装置の更に他の実施例を示すブロック
図である。FIG. 11 is a block diagram showing still another embodiment of the device of the present invention.
１…台車、２…車輪、３…模擬車体、４…模擬レール、
５…モータ、６…模擬レール垂直方向駆動アクチュエー
タ、７…模擬レール水平方向駆動アクチュエータ、８…
モータの制御装置、９…模擬レール垂直方向駆動アクチ
ュエータの制御装置、１０…模擬レール水平方向駆動ア
クチュエータの制御装置、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…模
擬車両駆動アクチュエータ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…
ロードセル、１３…Ｄ／Ａ変換器、１４…レール条件出
力用デジタル計算機、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…Ｄ／
Ａ変換器、１７…運動計算用デジタル計算機、１９…基
礎または反力壁、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…模擬車両駆
動用アクチュエータの制御装置、２１…デジタル計算
機、２２…車体、２３…ＣＰＵ、２４…共通アクセス可
能メモリ、２５…軸受、２６…並列計算機。1 ... Bogie, 2 ... Wheels, 3 ... Simulated vehicle body, 4 ... Simulated rail,
5 ... Motor, 6 ... Simulated rail vertical drive actuator, 7 ... Simulated rail horizontal drive actuator, 8 ...
Motor control device, 9 ... Simulated rail vertical direction drive actuator control device, 10 ... Simulated rail horizontal direction drive actuator control device, 11a, 11b, 11c ... Simulated vehicle drive actuator, 12a, 12b, 12c.
Load cell, 13 ... D / A converter, 14 ... Digital computer for rail condition output, 15 ... A / D converter, 16 ... D /
A converter, 17 ... Digital computer for motion calculation, 19 ... Foundation or reaction wall, 20a, 20b, 20c ... Control device for actuator for driving simulated vehicle, 21 ... Digital computer, 22 ... Car body, 23 ... CPU, 24 ... Common accessible memory, 25 ... Bearing, 26 ... Parallel computer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 正紀 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masanori Nakagawa 502 Jinritsucho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hiritsu Seisakusho Co., Ltd.
Claims (14)
と、この回転体を回転させるモータと、前記回転体を変
位させる回転体駆動用アクチュエータと、前記モータ及
びアクチュエータの制御装置と、レール状態の情報を有
し回転体駆動用アクチュエータの制御信号を発生させ前
記制御装置に出力する第一のデジタル計算機とを備えた
鉄道車両の試験装置において、前記台車に車体からの荷
重を与える模擬車両と、模擬車両を駆動する基礎または
反力壁に固定された複数個の模擬車両駆動用アクチュエ
ータと、模擬車両駆動用アクチュエータの制御装置と、
模擬車両駆動用アクチュエータに発生する模擬車両から
の反力を計測するロードセルと、前記模擬車両駆動用ア
クチュエータの制御信号を発生させるＡ／Ｄ変換器とＤ
／Ａ変換器を有する第二のデジタル計算機とを備えるこ
とを特徴とする鉄道車両の試験装置。1. A rotating body that comes into contact with a wheel of a bogie of a railway vehicle, a motor that rotates the rotating body, a rotating body driving actuator that displaces the rotating body, a control device for the motor and the actuator, and a rail. A railway vehicle test apparatus comprising: a first digital computer having state information and generating a control signal for an actuator for driving a rotating body and outputting the control signal to the control apparatus; a simulated vehicle for applying a load from the vehicle body to the bogie. A plurality of simulated vehicle drive actuators fixed to a foundation or reaction force wall for driving the simulated vehicle; and a control device for the simulated vehicle drive actuator,
A load cell for measuring a reaction force from the simulated vehicle generated in the simulated vehicle driving actuator, an A / D converter for generating a control signal for the simulated vehicle driving actuator, and a D
And a second digital computer having an A / A converter.
には試験対象の台車に搭載される車体の数値モデルが入
力され、一定時間刻みごとに前記ロードセルからの出力
をＡ／Ｄ変換器を介して入力し、その計測値を用いて一
定時間後の車体の運動を計算し、模擬車両が前記一定時
間後にその運動を実現するように制御信号をＤ／Ａ変換
器を介して模擬車両駆動用アクチュエータの制御装置に
出力するよう配線することを特徴とする鉄道車両の試験
装置。2. The second digital computer according to claim 1, wherein a numerical model of a vehicle body mounted on a truck to be tested is input, and an output from the load cell is supplied to an A / D converter at regular time intervals. Via the D / A converter to calculate the motion of the vehicle body after a certain period of time by using the measured value and the simulated vehicle realizes the motion after the certain period of time. Testing device for a railway vehicle, which is wired so as to output to a control device for a vehicle actuator.
ル計算機は車両の走行速度変化及び／またはレールの回
転半径の情報を有しており、前記回転体駆動用アクチュ
エータの制御信号を発生させると同時に前記情報を第二
のアクチュエータに出力し、第二のアクチュエータはロ
ードセル計測値とともに前記情報から計算された荷重に
より車体の運動を計算し、模擬車両駆動アクチュエータ
の制御信号を発生させる機能を備えることを特徴とする
鉄道車両の試験装置。3. The first digital computer according to claim 1 or 2, wherein the first digital computer has information on a change in traveling speed of a vehicle and / or a radius of gyration of a rail, and generates a control signal for the actuator for driving the rotating body. At the same time, the information is output to the second actuator, and the second actuator has a function of calculating the movement of the vehicle body by the load calculated from the information together with the load cell measurement value and generating the control signal of the simulated vehicle drive actuator. A railway vehicle testing device characterized by the above.
ル計算機はレールの回転半径の情報を有しており、前記
回転体駆動用アクチュエータの制御信号を発生させると
同時に前記情報を第二のアクチュエータに出力し、第二
のアクチュエータはロードセル計測値とともに、前記情
報から計算された荷重により車体の振動応答と車体の走
行速度を計算し、模擬車両駆動アクチュエータの制御信
号を発生させ、かつ車体の速度を第一のデジタル計算機
に出力し、第一のデジタル計算機はその値を用いて、前
記回転体回転用モータの制御信号を出力する機能を備え
ることを特徴とする鉄道車両の試験装置。4. The first digital computer according to claim 1 or 2, wherein the first digital computer has information on the radius of gyration of the rail, and at the same time as generating the control signal for the actuator for driving the rotating body, the first digital computer stores the information as second information. The second actuator outputs the vibration response of the vehicle body and the traveling speed of the vehicle body by the load calculated from the above information together with the load cell measurement value, generates the control signal of the simulated vehicle drive actuator, and outputs the control signal of the vehicle body. A railway vehicle test apparatus comprising a function of outputting a speed to a first digital computer, and the first digital computer using the value to output a control signal of the rotating body rotation motor.
のデジタル計算機と第二のデジタル計算機の作業が一つ
のデジタル計算機により行われるものであることを特徴
とする鉄道車両の試験装置。5. The railway vehicle test apparatus according to claim 1, wherein the operations of the first digital computer and the second digital computer are performed by one digital computer.
計算機であって、第一の計算機の作業と第二の計算機の
作業が別々のＣＰＵにより行われることを特徴とする鉄
道車両の試験装置。6. The railway vehicle test apparatus according to claim 5, wherein the digital computer is a parallel computer, and the work of the first computer and the work of the second computer are performed by different CPUs.
ＣＰＵの間の情報の伝達は、ふたつのＣＰＵがアクセス
可能であるメモリを介して行われることを特徴とする鉄
道車両の試験装置。7. The railway vehicle test according to claim 6, wherein the transmission of information between the first CPU and the second CPU is performed via a memory accessible by the two CPUs. apparatus.
個の台車の試験が実施され、第二のデジタル計算機は複
数個の模擬車両からの反力計測値を用いて車両の運動を
計算するものであることを特徴とする鉄道車両の試験装
置。8. The test according to claim 1, wherein a plurality of trucks are tested, and the second digital computer calculates reaction vehicle movements using reaction force measurement values from a plurality of simulated vehicles. A railway vehicle testing device characterized in that
回転体は模擬レ−ルであることを特徴とする鉄道車両の
試験装置。9. The railway vehicle test apparatus according to claim 1, wherein the rotating body is a simulated rail.
せ、モータで該回転体を回転させ、かつ該回転体駆動用
アクチュエータで該回転体を変位させ、またレール状態
の情報を有する第一のデジタル計算機により前記回転体
駆動用アクチュエータの制御信号を発生させ前記モータ
及びアクチュエータの制御装置に出力する鉄道車両の試
験方法において、台車に車体からの荷重を与える模擬車
両を設置し、基礎または反力壁に固定された複数個の模
擬車両駆動用アクチュエータにより模擬車両を駆動し、
模擬車両駆動用アクチュエータの制御信号はＡ／Ｄ変換
器とＤ／Ａ変換器を有してかつ試験対象の台車に搭載さ
れる車体の数値モデルが入力されている第二のデジタル
計算機により、一定時間刻みごとに模擬車両駆動用アク
チュエータに発生する模擬車両からの反力を計測するロ
ードセルからの出力をＡ／Ｄ変換器を介して入力し、そ
の計測値を用いて一定時間後の車体の運動を計算し、模
擬車両駆動用アクチュエータの制御信号をＤ／Ａ変換器
を介して模擬車両が前記一定時間後にその運動を実現す
るように発生し、模擬車両駆動用アクチュエータの制御
装置に出力することを特徴とする鉄道車両の試験方法。10. A wheel of a bogie of a railway vehicle is brought into contact with a rotating body, a motor rotates the rotating body, and an actuator for driving the rotating body displaces the rotating body, and also has rail state information. In a method for testing a railway vehicle in which a control signal for the actuator for driving the rotating body is generated by a first digital computer and output to a control device for the motor and actuator, a simulated vehicle that applies a load from the vehicle body to a bogie is installed, Or, driving the simulated vehicle by a plurality of simulated vehicle driving actuators fixed to the reaction wall,
The control signal of the actuator for driving the simulated vehicle is fixed by the second digital computer which has the A / D converter and the D / A converter and to which the numerical model of the vehicle body mounted on the truck to be tested is input. The output from the load cell that measures the reaction force from the simulated vehicle generated in the simulated vehicle drive actuator at every time step is input through the A / D converter, and the measured value is used to move the vehicle body after a certain period of time. And a control signal of the actuator for driving the simulated vehicle is generated via the D / A converter so that the simulated vehicle realizes its motion after the predetermined time, and is output to the controller for the actuator for driving the simulated vehicle. A method for testing railway vehicles characterized by.
レ−ルであることを特徴とする鉄道車両の試験方法。11. The method for testing a railway vehicle according to claim 10, wherein the rotating body is a simulated rail.
算機は車両の走行速度変化、レールの回転半径の情報を
有しており、模擬レール駆動アクチュエータの制御信号
を発生させると同時に、前記情報を第二のアクチュエー
タに出力し、第二のアクチュエータはロードセル計測値
とともに、前記情報から計算された荷重により車体の運
動を計算し、模擬車両駆動アクチュエータの制御信号を
発生させることを特徴とする鉄道車両の試験方法。12. The information processing apparatus according to claim 11, wherein the first digital computer has information on a change in the traveling speed of the vehicle and a radius of gyration of the rail. A railway vehicle, which outputs to a second actuator, the second actuator calculates the motion of the vehicle body by the load calculated from the information together with the load cell measurement value, and generates a control signal for the simulated vehicle drive actuator. Test method.
算機はレールの回転半径の情報を有しており、模擬レー
ル駆動アクチュエータの制御信号を発生させると同時
に、前記情報を第二のアクチュエータに出力し、第二の
アクチュエータはロードセル計測値とともに、前記情報
から計算された荷重により車体の振動応答と車体の走行
速度を計算し、模擬車両駆動アクチュエータの制御信号
を発生させ、かつ車体の速度を第一のデジタル計算機に
出力し、第一のデジタル計算機はその値を用いて、模擬
レール回転用モータの制御信号を出力することを特徴と
する鉄道車両の試験方法。13. The first digital computer according to claim 11, which has information on a radius of gyration of a rail, and at the same time as generating a control signal for a simulated rail driving actuator, outputs the information to a second actuator. Then, the second actuator calculates the vibration response of the vehicle body and the traveling speed of the vehicle body by the load calculated from the information together with the load cell measurement value, generates the control signal of the simulated vehicle drive actuator, and determines the vehicle body speed. A method for testing a railway vehicle, comprising outputting to a first digital computer, and the first digital computer outputs a control signal of a simulated rail rotation motor using the value.
て、複数個の台車の試験が実施され、第二のデジタル計
算機は複数個の模擬車両からの反力計測値を用いて車両
の運動を計算することを特徴とする鉄道車両の試験方
法。14. The method according to claim 10, wherein a plurality of trucks are tested, and the second digital computer calculates reaction vehicle movements using reaction force measurement values from a plurality of simulated vehicles. A method for testing a railway vehicle characterized by:
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| JP04083616A JP3084904B2 (en) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | Railway vehicle test apparatus and method |
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| JPH05281096A true JPH05281096A (en) | 1993-10-29 |
| JP3084904B2 JP3084904B2 (en) | 2000-09-04 |
Family
ID=13807427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP04083616A Expired - Lifetime JP3084904B2 (en) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | Railway vehicle test apparatus and method |
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