JPS5960340A - 軌道用乗心地測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１〕技術分野 本発明は、鉄道車両に搭載されることにより、鉄道車両
の振動を、人体の感覚に対応するように補正して乗心地
レベルとして測定する乗心地測定装置に関し、特に軌道
と対応づけて乗心地レベルを測定する軌道用乗心地測定
装置に関する。

〔２〕従来技術 近年、列車内の快適性を高めて、旅客輸送の品質を向上
するため、車両の乗心地改善の要請は、ますます高くな
っている。

そして、車両の乗心地を支配する要因の１つに、軌道の
状態があり、乗心地の改善を図るためには、軌道管理を
向上させる必要がある。また、そのためには、軌道と対
応づけて乗心地を定量的に把握する必要がある。

しかるに、従来においては、軌道と対応づけて車両の乗
心地を定量的に測定できる装置が存在しなかった。

〔３〕発明の目的 本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであ
り、鉄道車両に搭載することにより、軌道と対応づけて
車両の乗心地を定量的に測定できる軌道用乗心地測定装
置を提供することを目的とする。

〔４〕発明の構成 本発明による軌道用乗心地測定装置は、初期キロ程を設
定される初期キロ程設定手段と、列車方向の上り、下り
の別を設定される上り／下り設定手段と、上下方向の乗
心地レベルの瞬時値の限度値を設定される上下方向限度
乗心地レベル設定手段と、左右方向の乗心地レベルの瞬
時値の限度値を設定される左右方向の乗心地レベル設定
手段と、一定軌道長毎にパルスを発生させるための第一
のパルス発生手段と、任意区間の始点および終点におい
てパルスを発生させるための第二のパルス発生手段と、
上下方向の振動加速度を検出する上下方向加速度計と、
左右方向の振動加速度を検出する左右方向加速度計と、
前記上下方向加速度計、左右方向加速度計の出力を、振
動の周波数に対する人体の感受性を示す等感覚曲線に基
づいてそれぞれ加重補正する上下振動用乗心地フィルタ
および左右振動用重心地フィルタと、これらの乗心地フ
ィルタの出力に基づいて得られるアナログ信号をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記初期キロ程設定手段に設
定されでいる初期キロ程、前記上り／下り設定手段に設
定されている列車方向の上り、下りの別、および前記第
一のパルス発生手段から出力されるパルスのタイミング
に基づいて、キロ程を演算する手段と、前記第一のパル
ス発生装置から出力されるパルスのタイミング、前記第
二のパルス発生手段から出力されるパルスのタイミング
、および前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて、上下方向
および左右方向について、一定軌道長毎の乗心地レベル
、一定軌道長毎において、乗心地レベルの瞬時値が前記
限度乗心地レベル設定手段に設定されている限度値以上
となった頻度、および前記任意区間における乗心地レベ
ルを演算する手段とを有してなるものである。

〔５〕実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。１
は上下方向加速度計、２は左右方向加速度計であり、こ
れらの加速度計１，２はいずれも抵抗線式の加速度計か
らなり、本乗心地測定装置が鉄道車両に搭載されること
により、それぞれ上下方向、左右方向の振動加速度を電
気信号に変換して出力する。前記上下方向加速度計１の
出力は、増幅器３を介して上下振動用乗心地フィルタ４
に入力される一方、前記左右方向加速度計２の出力は、
増幅器５を介して左右振動用乗心地フィルタ６に入力さ
れる。

ここで、前記フィルタ４，６は、特願昭５６−１４４５
６２号に開示されている上下、左右振動用乗心地フィル
タと同等のものであり、それぞれ上下、左右方向の振動
の周波数に対する人体の感受性に応じた等感覚曲線に基
づいて、加速度計１，２から出力される振動加速度を、
人体の受ける感覚と等価な振動加速度に加重補正するも
のである。

すなわち、各フィルタ４，６は、前記等感覚曲線の逆数
の特性を有し、人体の振動感覚が鋭い周波数成分につい
ては、その大きさを大きく評価し、逆に人体の振動感覚
が鈍い周波数成分については、その大きさを小さく評価
するものである。

前記各フィルタ４，６から出力される重み付け波形ｘ（
ｔ）は、マルチプレクサに入力される。

このマルチプレクサ７は、後述する演算制御部１９に、
上下方向および左右方向の乗心地レベルの演算を時分割
により並行して行わせるためのものであり、１／２△ｔ
の周期（本実施例では、△ｔ＝２５〔ｍｓ〕）でフィル
タ４，６の出力を交互に選択する。８はサンプルホール
ド回路であり、マルチプレクサの出力を、マルチプレク
サ７に同期して、１／２△ｔのサンプリング周期でサン
プルホールドする。したがって、上下または左右の１方
向についてみると、前記重み付け波形ｘ（ｔ）は、△ｔ
のサンプリング周期でサンプルホールドされる。そして
、上述のようにしてサンプルホールドされたアナログ値
は、Ａ／Ｄ変換器９によりディジタル値に変換される。

１０は一定周期の刻時パルスｐを発生する刻時パルス発
生回路である。１１は押しボタンスイッチからなる５０
０ｍスイッチであり、列車の運転台等に搭乗した人が地
上の５００ｍキロポストを見て、通過点で押すことによ
り、軌道５００〔ｍ〕毎のパルスであるところの５００
ｍパルスｑを、バッファ回路１３を介して発生するよう
になっている。１２は押しボタンスイッチからなる区間
スイッチであり、任意区間における乗心地レベルを測定
する際、その任意区間の始点および終点において人が押
すことにより、バッファ回路１４を介して区間パルスｒ
を発生するようになっている。

なお、５００ｍスイッチ１１および区間スイッチ１２は
、いずれも、本体（図示せず）と、この本体にコードを
介して接続された遠隔操作用の押しボタン箱（図示せず
）との両方に設けられている。また、木実施例において
は、５００ｍスイッチ１１とバッファ回路１３が前記第
一のパルス発生手段を構成し、区間スイッチ１２とバッ
ファ回路１４が前記第二のパルス発生手段を構成してい
る。

１５はディジタルスイッチからなる初期キロ程段定器で
あり、測定開始地点のキロ程を設定するためのものであ
る。１６は上り／下り設定器であり、後述するキロ程演
算時の条件として、測定を行う車両の方向が上り線であ
るが、下り線であるかを設定するためのものである。１
７，１８はそれぞれディジタルスイッチからなる上下方
向限度乗心地レベル設定器、左右方向限度乗心地レベル
設定器であり、上下方向、左右方向の乗心地レベルの瞬
時値の限度値（実際には、後述する自乗平均値の限度値
Ｚｋ）を設定するためのものである。

１９はマイクロコンピュータからなる演算制御部、２０
は演算制御部１９にアクセスされるメモリ、２１はプリ
ンタ制御回路、２２はプリンタ、２３は本体側キロ程表
示器、２４は押しボタン箱側キロ程表示器である。

なお、機械的構成に関してみると、以上の各ブロック１
〜２４のうち、５００ｍスイッチ１１および区間スイッ
チ１２は前記のように本体と押ボタン箱との両方に設け
られており、押ボタン側キロ程表示器２４は押ボタン箱
に備けられており、その他のブロックは本体に設けられ
ている。

前記演算制御部１９は、Ａ／Ｄ変換器９、刻時パルスｐ
、５００ｍパルスｑ、区間パルスｒ、初期キロ程設定器
１５の設定値、上り／下り設定器１６の設定値、上下方
向限度乗心地レベル設定器１７の設定器、および水平方
向限度乗心地レベル設定器１８の設定値を入力として、
以下に述べる種々の処理を行う。

（イ）軌道５００〔ｍ〕毎、および任意区間における乗
心地レベルの演算 Ａ／Ｄ変換器９の出力から、時分割処理によって、上下
方向および左右方向について、それぞれ次式により重み
付け振動加速度の実効値（自乗平均値の平方根）ａ〔ｍ
／ｓ２〕を求める。

そして、さらにこの実効値ａから、次式により乗心地レ
ベルＬＴを求める。

ＬＴ＝２０ｌｏｇｔ１０（ａ／ａｒｅｆ）…（２）ここ
で、（１）式におけるＴＢ，ＴＥは、評価を行う振動波
形の始点と終点の時刻を表わす。すなわち、軌道５００
〔ｍ〕毎の乗心地レベルの演算においては、ＴＢ、ＴＥ
は５００ｍスイッチ１１が押された時刻（５００ｍパル
スｑの発生時刻）であり、任意区間における乗心地レベ
ルの演算においては、ＴＢ、ＴＥは区間スイッチ１２が
押された時刻（区間パルスｒの発生時刻）である。また
、（２）式におけるａｒｅｆ＝１０−５〔ｍ／ｓ２〕で
ある。

ここで、演算制御部１９は、前記（２）式による軌道５
００〔ｍ〕毎、および任意区間における乗心地レベルＬ
Ｔの演算を、具体的には次のようにして行う。

上下方向および左右方向について、それぞれ△ｔのサン
プリング周期で次々とＡ／Ｄ変換器９から出力されるデ
ィジタル値をＸｉ（ｉはサンプル数）とするものとし、
５００ｍパルスｑまたは区間パルスｒを入力した場合に
、それぞれサンプル数ｉ＝０…（３） 自乗平均値ＸＸｉ＝０…（４） とする。

そして、以後、△ｔ毎に、ｉをプラス１し、かつ ＸＸｉ＝｛（ｉ−１）・ＸＸｉ−１＋Ｘｉ２｝／ｉ…（
５） の演算を行い、その後、再び５００ｍパルスｑまたは区
間パルスｒを入力したならば、次式で軌道５００〔ｍ〕
毎または任意区間における乗心地レベルＬＴを求める。

ＬＴ＝１０ｌｏｇ１０（ＸＸｉ／ａ２ｒｅｆ）…（６）
（ハ）乗心地レベルの瞬時値の演算および限度値以上の
乗心地レベルの瞬時値の発生回数のカウント 時々刻々の乗心地の変化を監視するため、乗心地レベル
の瞬時値Ｌ（ｔ）（平均時間Ｔ＝ＴＥ−ＴＢを、等感覚
曲線の下限の振動数の周期に相当する２秒としたときの
乗心地レベル）を次式より求める。

また、演算制御部１９は、この（７）式による乗心地レ
ベルの瞬時値Ｌ（ｔ）の演算を、具体的には、次のよう
にして行う。

図示しない電源スイッチがオンしたならば、サンプル数
ｉ＝０…（８） 自乗和ＹＹｉ＝０…（９） とし、以後、△ｔ毎に、ｉをプラス１し、かつＹＹｉ＝
ＹＹｉ−１＋Ｘｉ２…（１０）の演算を行う。そして、
前記電源スイッチのオンから２秒（本実施例の場合、Δ
ｔ＝２５ｍｓなので、２秒＝８０△ｔ）経過したならば
、次式から自乗平均値ＹＹｉを求める。

ＹＹｉ＝ＹＹｉ／８０…（１１） さらに、前記電源スイッチのオンから２秒を越えた後は
、△ｔ間隔で、次式により、常に過去２秒間の自乗平均
値を求める。

ＹＹｉ＝ＹＹｉ−１＋（Ｘｉ２−Ｘ■）／８０…（１２
） そして、５秒間毎に過去５秒間の自乗平均値をの最大値
Ｚｍａｘを検出し、このＺｍａｘを上下方向限度乗心地
レベル設定器１７または水平方向限度乗心地レベル設定
器１８に設定されている自乗平均値の限度値Ｚｋと比較
し、 Ｚｋ≦Ｚｍａｘ…（１３） であれば、上下方向または水平方向の乗心地レベルの設
定限度超過回数のカウント数をプラス１する。

なお、前記設定限度超過回数のカウントは、上下方向お
よび左右方向とも、軌道５００〔ｍ〕毎について行う。

（ハ）平均速度の演算 １つの５００ｍパルスｑが入力してから、次の５００ｍ
パルスｑが入力するまでの間に入力した刻時パルスｐの
総数により、５００〔ｍ〕毎の車両の平均速度を演算す
る。

（ニ）キロ程の演算 キロ程は、列車方向により、上り線は増加、下り線は減
少することから、上り／下り設定器１６が「上り」に設
定されているときは、５００ｍパルスｑを入力する毎に
、初期キロ程設定器１５に設定されている初期キロ程に
対し０．５（ｋｍ）ずつ加算する一方、上り／下り設定
器１６が「下り」に設定されているときは、５００ｍパ
ルスｑを入力する毎に、前記初期キロ程に対し０．５〔
ｋｍ〕ずつ減算して行くことにより、キロ程を次々と演
算して行く。

（ホ）記録制御 ５００ｍパルスｑを入力する毎、すなわち軌道５００〔
ｍ〕毎に、前記演算で得られたキロ程、平均速度、乗心
地レベルの瞬時値の最大値Ｚｍａｘ、設定限度超過回数
、軌道５００〔ｍ〕毎の乗心地レベルをプリンタ制御回
路２１を介してプリンタ２２にプリントさせる。

また、前記任意区間の終点において区間パルスｒが入力
すると、前記任意区間における乗心地レベルおよび前記
終点におけるキロ程をプリンタ制御回路２１を介してプ
リンタ２２にプリントさせる。

（へ）キロ程表示 前記演算により求められたキロ程を、逐次、本体側キロ
程表示器２３および押ボタン箱側キロ程表示器２４に表
示させる。

以上のことから、この軌道用乗心地測定装置によれば、
キロ程と対応づけて、乗心地レベルを測定することがで
きる。

〔６〕発明の効果 以上のように本発明による軌道用乗心地測定装置は、鉄
道車両に搭載することにより、軌道と対応づけて車両の
乗心地を定量的に測定できるという優れた効果を得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軌道用乗心地測定装置の一実施例
を示すブロック図である。 １…上下方向加速度計、２…左右方向加速度計、４…上
下振動用乗心地フィルタ、６…左右振動用乗心地フィル
タ、７…マルチプレクサ、８…サンプルホールド回路、
９…Ａ／Ｄ変換器、１０…刻時パルス発生器、１１…５
００ｍスイッチ、１２…区間スイッチ、１５…初期キロ
程設定器、１６…上り／下り設定器、１７…上下方向限
度乗心地レベル設定器、１８…水平方向限度乗心地レベ
ル設定器、１９…演算制御部。 特許出願人　日本国有鉄道（ほか１名）代理人　弁理士
　大森　泉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 初期キロ程を設定される初期キロ程設定手段と、列車方
   向の上り、下りの別を設定される上り／下り設定手段と
   、上下方向の乗心地レベルの瞬時値の限度値を設定され
   る上下方向限度乗心地レベル設定手段と、左右方向の乗
   心地レベルの瞬時値の限度値を設定される左右方向限度
   乗心地レベル設定手段と、一定軌道長毎にパルスを発生
   させるための第一のパルス発生手段と、任意区間の始点
   および終点においてパルスを発生させるための第二のパ
   ルス発生手段と、上下方向の振動加速度を検出する上下
   方向加速度計と、左右方向の振動加速度を検出する左右
   方向加速度計と、前記上下方向加速度計、左右方向加速
   度計の出力を、振動の周波数に対する人体の感受性を示
   す等感覚曲線に基づいてそれぞれ加重補正する上下振動
   用乗心地フィルタおよび左右振動用乗心地フィルタと、
   これらの乗心地フィルタの出力に基づいて得られるアナ
   ログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記初期キ
   ロ程設定手段に設定されている初期キロ程、前記上り／
   下り設定手段に設定されている列車方向の上り／下りの
   別、および前記第一のパルス発生手段から出力されるパ
   ルスのタイミングに基づいて、キロ程を演算をする手段
   と、前記第一のパルス発生装置から出力されるパルスの
   タイミング、前記第二のパルス発生手段から出力される
   パルスのタイミング、および前記Ａ／Ｄ変換器の出力に
   塞づいて、上下方向および左右方向について、一定軌道
   長毎の乗心地レベル、一定軌道長毎において、乗心地レ
   ベルの瞬時値が前記限度乗心地レベル設定手段に設定さ
   れている限度値以上となった頻度、および前記任意区間
   における乗心地レベルを演算する手段とを有してなる軌
   道用乗心地測定装置。