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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022064713
(43)【公開日】2022-04-26
(54)【発明の名称】鉄道車両の横圧校正用装置及び横圧校正方法
(51)【国際特許分類】
G01L 5/20 20060101AFI20220419BHJP
B61K 9/08 20060101ALI20220419BHJP
G01L 25/00 20060101ALI20220419BHJP
【ＦＩ】
G01L5/20
B61K9/08
G01L25/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020173507
(22)【出願日】2020-10-14
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000182993
【氏名又は名称】日鉄レールウェイテクノス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001748
【氏名又は名称】特許業務法人まこと国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】下川 嘉之
(72)【発明者】
【氏名】小村 吉史
(72)【発明者】
【氏名】岡野 真行
【テーマコード（参考）】
2F051
【Ｆターム（参考）】
2F051AA02
2F051AB09
2F051DA02
2F051DB05
(57)【要約】
【課題】軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧を精度良く校正可能な横圧校正用装置等を提供する。
【解決手段】本発明に係る横圧校正用装置１００は、レールＲに取り付けられ、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体とレールとの間に配置される治具２と、を備える。装置本体は、レールに取り付けられるフレーム１１と、フレームに取り付けられ、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段１２と、を具備する。治具は、負荷手段の下部とレールの頭部の踏面との間に介挿され、踏面との接触箇所が断面視点状であり、負荷手段が付加する垂直荷重によって踏面を垂直に押圧する接触部２１と、接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２と、を具備する。接触部は、レールの幅方向に移動可能である。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明に係る横圧校正用装置１００は、レールＲに取り付けられ、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体とレールとの間に配置される治具２と、を備える。装置本体は、レールに取り付けられるフレーム１１と、フレームに取り付けられ、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段１２と、を具備する。治具は、負荷手段の下部とレールの頭部の踏面との間に介挿され、踏面との接触箇所が断面視点状であり、負荷手段が付加する垂直荷重によって踏面を垂直に押圧する接触部２１と、接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２と、を具備する。接触部は、レールの幅方向に移動可能である。
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄道車両の車輪と前記鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する横圧を校正するための校正用装置であって、
前記レールに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体と、
前記装置本体と前記レールとの間に配置される治具と、を備え、
前記装置本体は、前記レールに取り付けられるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段と、を具備し、
前記治具は、前記負荷手段の下部と前記レールの頭部の踏面との間に介挿され、前記踏面との接触箇所が断面視点状であり、前記負荷手段が付加する垂直荷重によって前記踏面を垂直に押圧する接触部と、前記接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段と、を具備し、
前記接触部は、前記レールの幅方向に移動可能である、
ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正用装置。
前記レールに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体と、
前記装置本体と前記レールとの間に配置される治具と、を備え、
前記装置本体は、前記レールに取り付けられるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段と、を具備し、
前記治具は、前記負荷手段の下部と前記レールの頭部の踏面との間に介挿され、前記踏面との接触箇所が断面視点状であり、前記負荷手段が付加する垂直荷重によって前記踏面を垂直に押圧する接触部と、前記接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段と、を具備し、
前記接触部は、前記レールの幅方向に移動可能である、
ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正用装置。
【請求項2】
前記治具は、前記負荷手段の下部と前記接触部との間に介挿され、前記レールの幅方向に延びる介挿部と、前記介挿部の端部を下方から支持する支持部と、を具備し、
前記荷重測定手段は、前記介挿部と前記接触部との間に位置し、前記接触部と共に前記レールの幅方向に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
前記荷重測定手段は、前記介挿部と前記接触部との間に位置し、前記接触部と共に前記レールの幅方向に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
【請求項3】
前記治具は、前記負荷手段の下部と前記接触部との間に介挿され、前記レールの幅方向に延びる介挿部と、前記介挿部の端部を下方から支持する支持部と、を具備し、
前記荷重測定手段は、前記負荷手段の下部と前記介挿部との間に位置し、前記負荷手段が付加する垂直荷重を測定する第１荷重測定手段と、前記支持部に取り付けられ、前記支持部に負荷される垂直荷重を測定する第２荷重測定手段と、を有し、前記第１荷重測定手段の測定値と前記第２荷重測定手段の測定値とに基づき、前記接触部が押圧する垂直荷重を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
前記荷重測定手段は、前記負荷手段の下部と前記介挿部との間に位置し、前記負荷手段が付加する垂直荷重を測定する第１荷重測定手段と、前記支持部に取り付けられ、前記支持部に負荷される垂直荷重を測定する第２荷重測定手段と、を有し、前記第１荷重測定手段の測定値と前記第２荷重測定手段の測定値とに基づき、前記接触部が押圧する垂直荷重を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
【請求項4】
前記負荷手段は、シリンダと、前記シリンダに対して進退動するピストンロッドと、を有するシリンダ装置であり、
前記フレームは、前記レールの長手方向に沿った両端部に設けられ、前記レールをその幅方向からクランプするクランプ部と、前記レールの長手方向に沿った中央部に設けられ、前記負荷手段が挿入される貫通孔と、前記シリンダを前記フレームに固定するための固定部と、を有し、
前記クランプ部は、一対のクランプ片を有し、前記一対のクランプ片の間に前記レールの頭部を挟み込んで締結することで、前記レールをクランプする、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
前記フレームは、前記レールの長手方向に沿った両端部に設けられ、前記レールをその幅方向からクランプするクランプ部と、前記レールの長手方向に沿った中央部に設けられ、前記負荷手段が挿入される貫通孔と、前記シリンダを前記フレームに固定するための固定部と、を有し、
前記クランプ部は、一対のクランプ片を有し、前記一対のクランプ片の間に前記レールの頭部を挟み込んで締結することで、前記レールをクランプする、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の鉄道車両の横圧校正用装置。
【請求項5】
鉄道車両の車輪と前記鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する横圧を校正する方法であって、
請求項１から４の何れかに記載の横圧校正用装置における前記接触部を前記レールの幅方向に移動させることで、前記接触部の前記踏面との接触位置を変更し、各接触位置において前記負荷手段で垂直荷重を付加して、前記軌道側で輪重及び横圧を測定する輪重・横圧測定ステップと、
前記輪重・横圧測定ステップで測定した前記各接触位置における前記輪重及び前記横圧に基づき、前記車輪と前記レールとの間に作用する水平荷重を接触位置、輪重及び横圧から算出するための校正関数を決定する校正関数決定ステップと、を含む、
ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正方法。
請求項１から４の何れかに記載の横圧校正用装置における前記接触部を前記レールの幅方向に移動させることで、前記接触部の前記踏面との接触位置を変更し、各接触位置において前記負荷手段で垂直荷重を付加して、前記軌道側で輪重及び横圧を測定する輪重・横圧測定ステップと、
前記輪重・横圧測定ステップで測定した前記各接触位置における前記輪重及び前記横圧に基づき、前記車輪と前記レールとの間に作用する水平荷重を接触位置、輪重及び横圧から算出するための校正関数を決定する校正関数決定ステップと、を含む、
ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正方法。
【請求項6】
前記接触位置をＸとし、前記輪重をＰ１とし、前記横圧をＱ１とし、前記水平荷重をＱ２とした場合、前記校正関数決定ステップにおいて、以下の式（ａ）に示す校正関数を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両の横圧校正方法。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
上記式（ａ）において、ｂは、前記横圧Ｑ１を前記車輪と前記レールとの間に作用する垂直荷重と前記水平荷重との線形和で表した場合に、前記垂直荷重に掛かる係数を前記接触位置Ｘで除算した値を意味する。
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両の横圧校正方法。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
上記式（ａ）において、ｂは、前記横圧Ｑ１を前記車輪と前記レールとの間に作用する垂直荷重と前記水平荷重との線形和で表した場合に、前記垂直荷重に掛かる係数を前記接触位置Ｘで除算した値を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道車両の車輪と鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する水平荷重である横圧を校正するための装置及びこれを用いた横圧の校正方法に関する。特に、本発明は、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧を精度良く校正可能な横圧校正用装置及び横圧校正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道車両の脱線に対する指標を評価し、評価結果に応じた対策を施すことは、鉄道車両の走行安全性を向上させる上で重要である。
従来、脱線に対する指標として、鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する水平荷重である横圧Ｑを、鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する垂直（鉛直）荷重である輪重Ｐで除した値である脱線係数Ｑ／Ｐが広く用いられている。特に、鉄道車両が軌道の曲線区間を走行する際、鉄道車両の台車が具備する前側輪軸が有する外軌側車輪の脱線係数（外軌脱線係数）Ｑ／Ｐが広く用いられている。
従来、脱線に対する指標として、鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する水平荷重である横圧Ｑを、鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する垂直（鉛直）荷重である輪重Ｐで除した値である脱線係数Ｑ／Ｐが広く用いられている。特に、鉄道車両が軌道の曲線区間を走行する際、鉄道車両の台車が具備する前側輪軸が有する外軌側車輪の脱線係数（外軌脱線係数）Ｑ／Ｐが広く用いられている。
【0003】
脱線係数Ｑ／Ｐを算出するための輪重Ｐ及び横圧Ｑの測定方法として、以下の２種類が知られている。
（１）車上測定：車輪に作用する力を検出することで輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能なセンサが取り付けられたＰＱ輪軸を具備する台車やＰＱモニタリング台車によって、これらの台車が走行する曲線区間での輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する方法（例えば、特許文献１参照）。
（２）地上測定：レールに作用する力をひずみゲージ等で検出することで輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能な測定装置を曲線区間に設置し、この測定装置によって、前記曲線区間を走行する台車の輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する方法（例えば、特許文献２参照）。
（１）車上測定：車輪に作用する力を検出することで輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能なセンサが取り付けられたＰＱ輪軸を具備する台車やＰＱモニタリング台車によって、これらの台車が走行する曲線区間での輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する方法（例えば、特許文献１参照）。
（２）地上測定：レールに作用する力をひずみゲージ等で検出することで輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能な測定装置を曲線区間に設置し、この測定装置によって、前記曲線区間を走行する台車の輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定する方法（例えば、特許文献２参照）。
【0004】
車上測定によれば、ＰＱ輪軸を具備する台車やＰＱモニタリング台車が走行する全ての曲線区間での輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能である。しかしながら、ＰＱ輪軸を具備する台車やＰＱモニタリング台車以外の輪重及び横圧を測定不能な台車については輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定できない。全ての台車にＰＱ輪軸を取り付けたり、全ての台車をＰＱモニタリング台車にすることは、コストが高騰すると共に、メンテナンスの手間が増大するため、現実的ではない。
【0005】
地上測定によれば、測定装置が設置された曲線区間を走行する全ての台車の輪重Ｐ及び横圧Ｑを測定可能であるという利点を有する。しかしながら、地上測定した横圧Ｑの測定結果は、輪重の影響を受け、地上測定した横圧Ｑの測定値が車上測定した横圧Ｑの測定値よりも低くなるという問題がある。
【0006】
なお、特許文献３、４には、鉄道車両の車輪と鉄道車両が走行する軌道のレールとの接触位置を測定する方法が提案されているが、何れも車上側で接触位置を測定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１４－５４８８１号公報
【特許文献2】特開平１０－１８５６６６号公報
【特許文献3】特開２０１６－６０３１７号公報
【特許文献4】特開２０１６－９７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧を精度良く校正可能な横圧校正用装置及び横圧校正方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討した結果、地上測定において横圧の測定精度が悪化するのは、鉄道車両の車輪と鉄道車両が走行するレールとの接触位置がレールの中心軸（レールの幅方向中心）からずれて変動することが原因であることを見出した。そこで、本発明者らは更に鋭意検討した結果、車輪とレールとの接触位置と、従来と同様に地上測定した輪重及び横圧とに基づき、車輪とレールとの間に作用する水平荷重（真の横圧）を精度良く算出できることを見出した。したがい、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧（真の横圧）を精度良く校正する（車輪とレールとの間に作用する水平荷重を接触位置、輪重及び横圧から算出するための校正関数を決定する）には、車輪とレールとの接触位置が変化することを模擬して、レールの頭部の踏面を垂直に押圧する位置をレールの幅方向に変更できる横圧校正用装置が必要であることに想到した。
なお、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧（真の横圧）を校正した後、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）を測定するには、車輪とレールとの接触位置を測定することが必要である。この際、横圧を地上測定する利点を活かすには、特許文献３、４のように車輪とレールとの接触位置を車上測定するのではなく、車輪とレールとの接触位置も地上測定することが望ましい。本発明者らは、この点についても鋭意検討した結果、輪重、横圧及びレールの小返り量を軌道側（地上側）で測定し、これらの測定値を用いることで、車輪とレールとの接触位置を算出可能であることに想到した。本明細書において、「小返り量」とは、小返り（所定以上の横圧がレールに作用することでレールが軌間の外方に傾く現象）によって生じる、レールの頭部側面の水平方向の変位とレールの底部側面の水平方向の変位との差の変動量（レールに荷重が付加されていないときの変位の差を基準とする変動量）を意味する。
なお、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧（真の横圧）を校正した後、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）を測定するには、車輪とレールとの接触位置を測定することが必要である。この際、横圧を地上測定する利点を活かすには、特許文献３、４のように車輪とレールとの接触位置を車上測定するのではなく、車輪とレールとの接触位置も地上測定することが望ましい。本発明者らは、この点についても鋭意検討した結果、輪重、横圧及びレールの小返り量を軌道側（地上側）で測定し、これらの測定値を用いることで、車輪とレールとの接触位置を算出可能であることに想到した。本明細書において、「小返り量」とは、小返り（所定以上の横圧がレールに作用することでレールが軌間の外方に傾く現象）によって生じる、レールの頭部側面の水平方向の変位とレールの底部側面の水平方向の変位との差の変動量（レールに荷重が付加されていないときの変位の差を基準とする変動量）を意味する。
【0010】
本発明は、上記本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、鉄道車両の車輪と前記鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する横圧を校正するための校正用装置であって、前記レールに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体と、前記装置本体と前記レールとの間に配置される治具と、を備え、前記装置本体は、前記レールに取り付けられるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段と、を具備し、前記治具は、前記負荷手段の下部と前記レールの頭部の踏面との間に介挿され、前記踏面との接触箇所が断面視点状であり、前記負荷手段が付加する垂直荷重によって前記踏面を垂直に押圧する接触部と、前記接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段と、を具備し、前記接触部は、前記レールの幅方向に移動可能である、ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正用装置を提供する。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、鉄道車両の車輪と前記鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する横圧を校正するための校正用装置であって、前記レールに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体と、前記装置本体と前記レールとの間に配置される治具と、を備え、前記装置本体は、前記レールに取り付けられるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する負荷手段と、を具備し、前記治具は、前記負荷手段の下部と前記レールの頭部の踏面との間に介挿され、前記踏面との接触箇所が断面視点状であり、前記負荷手段が付加する垂直荷重によって前記踏面を垂直に押圧する接触部と、前記接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段と、を具備し、前記接触部は、前記レールの幅方向に移動可能である、ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正用装置を提供する。
【0011】
本発明に係る横圧校正用装置は、装置本体が具備する負荷手段の下部とレールの頭部の踏面との間に介挿され、負荷手段が付加する垂直荷重によって踏面を垂直に押圧する接触部と、接触部が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段と、を具備する治具を備えている。そして、接触部は、その踏面との接触箇所が断面視点状であると共に、レールの幅方向に移動可能である。このため、レールの頭部の踏面を垂直に押圧する位置をレールの幅方向に変更可能であり、且つ、その垂直荷重を測定可能である。したがい、車輪とレールとの接触位置が変化することを模擬可能で、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧（真の横圧）を精度良く校正可能である。
なお、本発明において、「断面視点状」とは、レールの幅方向に沿った断面をレールの長手方向から見た場合に点状であることを意味する。また、本発明において、「点状」とは、幅方向の寸法が、１０ｍｍ以下であることを意味する。
また、本発明に係る横圧校正用装置が備える装置本体としては、例えば、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加するように構成された従来の輪重校正用装置と同様の構成を有する装置を用いることができる。従来の輪重校正用装置は、レールの幅方向中央に付加した垂直荷重と、レールに貼り付けたひずみゲージの出力との対応関係を取得し、ひずみゲージの出力から輪重を算出できるように校正するための装置である。
さらに、本発明に係る横圧校正用装置の治具が具備する荷重測定手段としては、例えば、ロードセルが挙げられる。
なお、本発明において、「断面視点状」とは、レールの幅方向に沿った断面をレールの長手方向から見た場合に点状であることを意味する。また、本発明において、「点状」とは、幅方向の寸法が、１０ｍｍ以下であることを意味する。
また、本発明に係る横圧校正用装置が備える装置本体としては、例えば、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加するように構成された従来の輪重校正用装置と同様の構成を有する装置を用いることができる。従来の輪重校正用装置は、レールの幅方向中央に付加した垂直荷重と、レールに貼り付けたひずみゲージの出力との対応関係を取得し、ひずみゲージの出力から輪重を算出できるように校正するための装置である。
さらに、本発明に係る横圧校正用装置の治具が具備する荷重測定手段としては、例えば、ロードセルが挙げられる。
【0012】
好ましくは、前記治具は、前記負荷手段の下部と前記接触部との間に介挿され、前記レールの幅方向に延びる介挿部と、前記介挿部の端部を下方から支持する支持部と、を具備し、前記荷重測定手段は、前記介挿部と前記接触部との間に位置し、前記接触部と共に前記レールの幅方向に移動可能である。
【0013】
上記の好ましい構成によれば、荷重測定手段が、介挿部と接触部との間に位置し、接触部と共にレールの幅方向に移動可能であるため、接触部が押圧する垂直荷重を荷重測定手段で直接測定できる。このため、接触部が押圧する垂直荷重の測定精度が高まり、ひいては校正精度が高まるという利点が得られる。
【0014】
或いは、好ましくは、前記治具は、前記負荷手段の下部と前記接触部との間に介挿され、前記レールの幅方向に延びる介挿部と、前記介挿部の端部を下方から支持する支持部と、を具備し、前記荷重測定手段は、前記負荷手段の下部と前記介挿部との間に位置し、前記負荷手段が付加する垂直荷重を測定する第１荷重測定手段と、前記支持部に取り付けられ、前記支持部に負荷される垂直荷重を測定する第２荷重測定手段と、を有し、前記第１荷重測定手段の測定値と前記第２荷重測定手段の測定値とに基づき、前記接触部が押圧する垂直荷重を演算する。
【0015】
上記の好ましい構成によれば、荷重測定手段が、負荷手段が付加する垂直荷重（レールの幅方向中央に向けて付加する垂直荷重）を測定する第１荷重測定手段と、支持部に取り付けられ支持部に負荷される垂直荷重を測定する第２荷重測定手段とを有し、第１荷重測定手段の測定値と第２荷重測定手段の測定値とに基づき、接触部が押圧する垂直荷重を演算する。例えば、支持部が介挿部の両端部にそれぞれ設けられ（介挿部の両端部をそれぞれ下方から支持する一対の支持部が設けられ）、支持部毎に第２荷重測定手段が取り付けられている場合、第１荷重測定手段の測定値から、各第２荷重測定手段の測定値をそれぞれ減算することで、接触部が押圧する垂直荷重を演算可能である。また、例えば、支持部が介挿部の一方の端部にのみ設けられ（介挿部の一方の端部のみを下方から支持する支持部が設けられ）、その支持部に第２荷重測定手段が取り付けられている場合、第１荷重測定手段の測定値から、第２荷重測定手段の測定値を減算することで、接触部が押圧する垂直荷重を演算可能である。
上記の好ましい構成によれば、装置本体及び第１荷重測定手段として、例えば、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加するように構成された従来の輪重校正用装置と同様の構成を有する装置を用いることができるため、装置の製造コストを抑制可能である。
上記の好ましい構成によれば、装置本体及び第１荷重測定手段として、例えば、レールの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加するように構成された従来の輪重校正用装置と同様の構成を有する装置を用いることができるため、装置の製造コストを抑制可能である。
【0016】
好ましくは、前記負荷手段は、シリンダと、前記シリンダに対して進退動するピストンロッドと、を有するシリンダ装置であり、前記フレームは、前記レールの長手方向に沿った両端部に設けられ、前記レールをその幅方向からクランプするクランプ部と、前記レールの長手方向に沿った中央部に設けられ、前記負荷手段が挿入される貫通孔と、前記シリンダを前記フレームに固定するための固定部と、を有し、前記クランプ部は、一対のクランプ片を有し、前記一対のクランプ片の間に前記レールの頭部を挟み込んで締結することで、前記レールをクランプする。
【0017】
上記の好ましい構成によれば、装置本体を比較的容易にレールに取り付けることができると共に、分解も容易でありメンテナンス性に優れる。
【0018】
また、前記課題を解決するため、本発明は、鉄道車両の車輪と前記鉄道車両が走行する軌道のレールとの間に作用する横圧を校正する方法であって、前記横圧校正用装置における前記接触部を前記レールの幅方向に移動させることで、前記接触部の前記踏面との接触位置を変更し、各接触位置において前記負荷手段で垂直荷重を付加して、前記軌道側で輪重及び横圧を測定する輪重・横圧測定ステップと、前記輪重・横圧測定ステップで測定した前記各接触位置における前記輪重及び前記横圧に基づき、前記車輪と前記レールとの間に作用する水平荷重を接触位置、輪重及び横圧から算出するための校正関数を決定する校正関数決定ステップと、を含む、ことを特徴とする鉄道車両の横圧校正方法としても提供される。
【0019】
本発明に係る横圧校正方法の輪重・横圧測定ステップでは、各接触位置において輪重及び横圧を測定するが、この輪重及び横圧は、従来と同様に、例えば、レールに貼り付けたひずみゲージを用いて測定すればよい。次に、校正関数決定ステップでは、輪重・横圧測定ステップで測定した各接触位置における輪重及び横圧に基づき、車輪とレールとの間に作用する水平荷重（真の横圧）を接触位置、輪重及び横圧から算出するための校正関数を決定する。
本発明に係る横圧校正方法で横圧（真の横圧）を校正した後、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）を測定するには、従来と同様に輪重及び横圧を測定すると共に、車輪とレールとの接触位置を測定し、これら測定した輪重、横圧及び接触位置と、決定した校正関数とを用いて、水平荷重（真の横圧）を算出すればよい。
本発明に係る横圧校正方法で横圧（真の横圧）を校正した後、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）を測定するには、従来と同様に輪重及び横圧を測定すると共に、車輪とレールとの接触位置を測定し、これら測定した輪重、横圧及び接触位置と、決定した校正関数とを用いて、水平荷重（真の横圧）を算出すればよい。
【0020】
具体的には、前記接触位置をＸとし、前記輪重をＰ１とし、前記横圧をＱ１とし、前記水平荷重をＱ２とした場合、前記校正関数決定ステップにおいて、以下の式（ａ）に示す校正関数を決定することが好ましい。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
上記式（ａ）において、ｂは、前記横圧Ｑ１を前記車輪と前記レールとの間に作用する垂直荷重と前記水平荷重との線形和で表した場合に、前記垂直荷重に掛かる係数を前記接触位置Ｘで除算した値を意味する。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
上記式（ａ）において、ｂは、前記横圧Ｑ１を前記車輪と前記レールとの間に作用する垂直荷重と前記水平荷重との線形和で表した場合に、前記垂直荷重に掛かる係数を前記接触位置Ｘで除算した値を意味する。
【0021】
上記の好ましい方法によれば、式（ａ）に示す校正関数を決定（パラメータｂを同定）しておくだけで、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）Ｑ２を測定する際に、輪重Ｐ１、横圧Ｑ１を従来と同様に測定すると共に、接触位置Ｘを測定することで、容易に水平荷重（真の横圧）Ｑ２を算出可能である。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、軌道側（地上側）で測定する鉄道車両の横圧を精度良く校正可能である。この結果、実際に走行する鉄道車両の横圧（真の横圧）を測定する際に、輪重、横圧を従来と同様に測定すると共に、接触位置を測定し、決定した校正関数を用いることで、水平荷重（真の横圧）を精度良く算出可能である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の一実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法を実行するための測定装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法の概略手順を示すフロー図である。
【図3】本発明の第１態様に係る横圧校正用装置の概略構成を示す図である。
【図7】本発明の第２態様に係る横圧校正用装置の概略構成を示す図である。
【図11】従来の地上測定による輪重・横圧測定方法を模式的に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る鉄道車両の横圧校正用装置及びこれを用いた横圧校正方法について説明する。具体的には、本実施形態では、鉄道車両の車輪とレールとの接触位置測定方法、及び、接触位置測定方法で測定した接触位置と横圧校正方法（横圧校正装置）で決定した校正関数とを用いた鉄道車両の横圧測定方法について説明し、その説明の一部として上記の横圧校正用装置及び横圧校正方法について述べる。
【0025】
＜従来の横圧測定方法＞
最初に、従来の横圧測定方法の問題点について説明する。
図１１は、従来の地上測定による輪重・横圧測定方法を模式的に説明する説明図である。図１１（ａ）は、測定方法の概要を示す図である。図１１（ｂ）は、測定結果の一例を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、従来の輪重・横圧測定方法では、レールＲの腹部Ｒ２の内軌側側面及び外軌側側面にそれぞれ２枚（図１１（ａ）では１枚のみ図示）ずつ計４枚のひずみゲージ（直交型ひずみゲージ）３を貼り付け、このひずみゲージ３の出力に基づき輪重を測定している。また、レールＲの底部Ｒ３の内軌側上面及び外軌側上面にそれぞれ２枚（図１１（ａ）では１枚のみ図示）ずつ計４枚のひずみゲージ（直交型ひずみゲージ）４を貼り付け、このひずみゲージ４の出力に基づき横圧を測定している。なお、この従来の輪重・横圧測定方法は、例えば、「在来鉄道運転速度向上試験マニュアル・解説」（鉄道総合技術研究所編、平成５年５月１０日発行）等に記載のように公知であるため、ここでは、これ以上の詳細な説明は省略する。
最初に、従来の横圧測定方法の問題点について説明する。
図１１は、従来の地上測定による輪重・横圧測定方法を模式的に説明する説明図である。図１１（ａ）は、測定方法の概要を示す図である。図１１（ｂ）は、測定結果の一例を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、従来の輪重・横圧測定方法では、レールＲの腹部Ｒ２の内軌側側面及び外軌側側面にそれぞれ２枚（図１１（ａ）では１枚のみ図示）ずつ計４枚のひずみゲージ（直交型ひずみゲージ）３を貼り付け、このひずみゲージ３の出力に基づき輪重を測定している。また、レールＲの底部Ｒ３の内軌側上面及び外軌側上面にそれぞれ２枚（図１１（ａ）では１枚のみ図示）ずつ計４枚のひずみゲージ（直交型ひずみゲージ）４を貼り付け、このひずみゲージ４の出力に基づき横圧を測定している。なお、この従来の輪重・横圧測定方法は、例えば、「在来鉄道運転速度向上試験マニュアル・解説」（鉄道総合技術研究所編、平成５年５月１０日発行）等に記載のように公知であるため、ここでは、これ以上の詳細な説明は省略する。
【0026】
ここで、図１１（ａ）に示すように、Ａ点～Ｊ点の各接触位置において、図示を省略する負荷手段（シリンダ装置）を順次用いて、レールＲの頭部Ｒ１に対して何れも１０ｋＮの荷重をＡ点～Ｊ点の各矢符で示す方向に付加した。図１１（ｂ）は、各接触位置に荷重を付加したときの輪重・横圧をひずみゲージ３、４を用いて測定した結果である。
図１１（ａ）に示すＡ点～Ｅ点では、垂直（鉛直）方向下方に荷重を付加した。Ｆ点では、垂直方向に対して２０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｇ点では、垂直方向に対して３０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｈ点では、垂直方向に対して４５°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｉ点では、垂直方向に対して７０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｊ点では、垂直方向に対して９０°の角度を成す方向、すなわち水平方向から荷重を付加した。
なお、Ｃ点は、レールＲの中心軸（レールＲの幅方向中心）ＣＬを通る点であり、本明細書では、接触位置の水平方向（Ｘ方向）の座標（接触位置Ｘ）は、Ｃ点を基準（＝０）として、この基準よりも内軌側の接触位置を正の値とし、この基準よりも外軌側の接触位置を負の値とする。
図１１（ａ）に示すＡ点～Ｅ点では、垂直（鉛直）方向下方に荷重を付加した。Ｆ点では、垂直方向に対して２０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｇ点では、垂直方向に対して３０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｈ点では、垂直方向に対して４５°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｉ点では、垂直方向に対して７０°の角度を成す方向から荷重を付加した。Ｊ点では、垂直方向に対して９０°の角度を成す方向、すなわち水平方向から荷重を付加した。
なお、Ｃ点は、レールＲの中心軸（レールＲの幅方向中心）ＣＬを通る点であり、本明細書では、接触位置の水平方向（Ｘ方向）の座標（接触位置Ｘ）は、Ｃ点を基準（＝０）として、この基準よりも内軌側の接触位置を正の値とし、この基準よりも外軌側の接触位置を負の値とする。
【0027】
図１１（ｂ）に示すように、輪重Ｐ１については、Ａ点～Ｅ点の何れの接触位置においても、垂直方向下方に付加した１０ｋＮの荷重が正しく測定されている。
一方、横圧Ｑ１については、Ｃ点において、正しい値である０ｋＮの荷重が測定されているものの、接触位置が基準からずれたＡ点、Ｂ点、Ｄ点及びＥ点においては、横圧は本来０ｋＮであるにも関わらず、見かけ上横圧が発生しており、正しい値が測定されていない。
このように、本発明者らは、地上測定において横圧Ｑ１の測定精度が悪化する原因が鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置の変動にあることを見出した。
一方、横圧Ｑ１については、Ｃ点において、正しい値である０ｋＮの荷重が測定されているものの、接触位置が基準からずれたＡ点、Ｂ点、Ｄ点及びＥ点においては、横圧は本来０ｋＮであるにも関わらず、見かけ上横圧が発生しており、正しい値が測定されていない。
このように、本発明者らは、地上測定において横圧Ｑ１の測定精度が悪化する原因が鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置の変動にあることを見出した。
【0028】
＜本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法＞
そこで、本発明者らは、軌道側（地上側）で車輪とレールＲとの接触位置を測定する方法を鋭意検討し、適切な測定方法を見出した。そして、この接触位置測定方法を用いた横圧測定方法を見出した。
図１は、本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法を実行するための測定装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る測定装置２００は、従来と同様のひずみゲージ３、４と、非接触式変位計としてのレーザ変位計６、７と、演算手段５と、を備えている。
そこで、本発明者らは、軌道側（地上側）で車輪とレールＲとの接触位置を測定する方法を鋭意検討し、適切な測定方法を見出した。そして、この接触位置測定方法を用いた横圧測定方法を見出した。
図１は、本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法を実行するための測定装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る測定装置２００は、従来と同様のひずみゲージ３、４と、非接触式変位計としてのレーザ変位計６、７と、演算手段５と、を備えている。
【0029】
ひずみゲージ３、４の構成は、図１１を参照して説明したひずみゲージ３、４と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0030】
レーザ変位計６は、レールＲの頭部Ｒ１の側面（本実施形態では外軌側側面）に対向配置され、頭部Ｒ１側面の水平方向（Ｘ方向）の変位である第１変位Ｘｕを測定する。また、レーザ変位計７は、レールＲの底部Ｒ３の側面（本実施形態では外軌側側面）に対向配置され、底部Ｒ３側面の水平方向（Ｘ方向）の変位である第２変位Ｘｌを測定する。
【0031】
演算手段５には、ひずみゲージ３、４の出力と、レーザ変位計６、７の出力とが入力され、演算手段５は、これらの入力値を用いて、車輪（図１には図示省略）とレールＲとの接触位置Ｘ及び水平荷重（真の横圧）Ｑ２を演算するように構成されている。
【0032】
以下、上記の概略構成を有する測定装置２００を用いた本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法の概略手順を示すフロー図である。
図２に示すように、本実施形態に係る接触位置測定方法は、輪重・横圧測定ステップＳ１、小返り量測定ステップＳ２及び接触位置算出ステップＳ３を含んでいる。また、本実施形態に係る接触位置測定方法は、接触位置算出ステップＳ３を実行する際に用いるパラメータを予め算出するパラメータ算出ステップＳ４を含んでいる。パラメータ算出ステップＳ４において、本実施形態に係る横圧校正用装置が使用され、横圧校正方法が実行される。
本実施形態に係る横圧測定方法は、本実施形態に係る接触位置測定方法の各ステップ（輪重・横圧測定ステップＳ１、小返り量測定ステップＳ２、接触位置算出ステップＳ３及びパラメータ算出ステップＳ４）に加えて、水平荷重算出ステップＳ５を更に含んでいる。
以下、各ステップＳ１～Ｓ５について、順に説明する。
図２は、本実施形態に係る接触位置測定方法及び横圧測定方法の概略手順を示すフロー図である。
図２に示すように、本実施形態に係る接触位置測定方法は、輪重・横圧測定ステップＳ１、小返り量測定ステップＳ２及び接触位置算出ステップＳ３を含んでいる。また、本実施形態に係る接触位置測定方法は、接触位置算出ステップＳ３を実行する際に用いるパラメータを予め算出するパラメータ算出ステップＳ４を含んでいる。パラメータ算出ステップＳ４において、本実施形態に係る横圧校正用装置が使用され、横圧校正方法が実行される。
本実施形態に係る横圧測定方法は、本実施形態に係る接触位置測定方法の各ステップ（輪重・横圧測定ステップＳ１、小返り量測定ステップＳ２、接触位置算出ステップＳ３及びパラメータ算出ステップＳ４）に加えて、水平荷重算出ステップＳ５を更に含んでいる。
以下、各ステップＳ１～Ｓ５について、順に説明する。
【0033】
［輪重・横圧測定ステップＳ１］
輪重・横圧測定ステップＳ１では、鉄道車両の車輪がレールＲ上を走行している際に、測定装置２００を用いて、軌道側で輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定する。具体的には、演算手段５が、ひずみゲージ３の出力を用いて輪重Ｐ１を演算し、ひずみゲージ４の出力を用いて横圧Ｑ１を演算する。輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１の具体的な演算方法については公知であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
輪重・横圧測定ステップＳ１では、鉄道車両の車輪がレールＲ上を走行している際に、測定装置２００を用いて、軌道側で輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定する。具体的には、演算手段５が、ひずみゲージ３の出力を用いて輪重Ｐ１を演算し、ひずみゲージ４の出力を用いて横圧Ｑ１を演算する。輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１の具体的な演算方法については公知であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【0034】
［小返り量測定ステップＳ２］
小返り量測定ステップＳ２では、鉄道車両の車輪がレールＲ上を走行している際に、測定装置２００を用いて、軌道側でレールＲの小返り量ａを測定する。具体的には、演算手段５が、レーザ変位計６で測定した第１変位Ｘｕと、レーザ変位計７で測定した第２変位Ｘｌとに基づき、小返り量ａを演算する。より具体的には、例えば、演算手段５には、レールＲに荷重が付加されていないときに測定された第１変位Ｘｕ及び第２変位Ｘｌが入力される。このレールＲに荷重が付加されていないときに測定された第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差Ｘｕ－ＸｌをΔＸとすると、このΔＸが演算手段５に記憶されている。そして、レールＲに荷重が付加されたとき（車輪がレールＲ上を走行したとき）に測定された第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとを用いて、演算手段５は、以下の式（Ｃ）に基づき、小返り量ａを演算する。
ａ＝Ｘｕ－Ｘｌ－ΔＸ ・・・（Ｃ）
すなわち、演算手段５は、第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差の変動量（レールＲに荷重が付加されていないときの変位の差を基準とする変動量）を小返り量ａとして演算する。
例えば、レールＲの頭部Ｒ１が図１に示す状態から外軌側に傾いたとすれば、第１変位Ｘｕの値は図１に示す状態よりも小さくなり、第２変位Ｘｌの値は図１に示す状態と同等になる。したがい、第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差Ｘｕ－Ｘｌは、レールＲに荷重が付加されていないときのΔＸよりも小さくなるため、式（Ｃ）で算出される小返り量は、負の値となる。
小返り量測定ステップＳ２では、鉄道車両の車輪がレールＲ上を走行している際に、測定装置２００を用いて、軌道側でレールＲの小返り量ａを測定する。具体的には、演算手段５が、レーザ変位計６で測定した第１変位Ｘｕと、レーザ変位計７で測定した第２変位Ｘｌとに基づき、小返り量ａを演算する。より具体的には、例えば、演算手段５には、レールＲに荷重が付加されていないときに測定された第１変位Ｘｕ及び第２変位Ｘｌが入力される。このレールＲに荷重が付加されていないときに測定された第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差Ｘｕ－ＸｌをΔＸとすると、このΔＸが演算手段５に記憶されている。そして、レールＲに荷重が付加されたとき（車輪がレールＲ上を走行したとき）に測定された第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとを用いて、演算手段５は、以下の式（Ｃ）に基づき、小返り量ａを演算する。
ａ＝Ｘｕ－Ｘｌ－ΔＸ ・・・（Ｃ）
すなわち、演算手段５は、第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差の変動量（レールＲに荷重が付加されていないときの変位の差を基準とする変動量）を小返り量ａとして演算する。
例えば、レールＲの頭部Ｒ１が図１に示す状態から外軌側に傾いたとすれば、第１変位Ｘｕの値は図１に示す状態よりも小さくなり、第２変位Ｘｌの値は図１に示す状態と同等になる。したがい、第１変位Ｘｕと第２変位Ｘｌとの差Ｘｕ－Ｘｌは、レールＲに荷重が付加されていないときのΔＸよりも小さくなるため、式（Ｃ）で算出される小返り量は、負の値となる。
【0035】
［パラメータ算出ステップＳ４］
後述の接触位置算出ステップＳ３では、前述の輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、前述の小返り量測定ステップＳ２で測定したレールＲの小返り量ａとに基づき、演算手段５が鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置Ｘを算出するが、この際、予め算出して演算手段５に記憶されたパラメータβ、α、ｂを用いる。
このため、説明の便宜上、接触位置算出ステップＳ３よりも先に、これらパラメータβ、α、ｂを算出するパラメータ算出ステップＳ４について説明する。
後述の接触位置算出ステップＳ３では、前述の輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、前述の小返り量測定ステップＳ２で測定したレールＲの小返り量ａとに基づき、演算手段５が鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置Ｘを算出するが、この際、予め算出して演算手段５に記憶されたパラメータβ、α、ｂを用いる。
このため、説明の便宜上、接触位置算出ステップＳ３よりも先に、これらパラメータβ、α、ｂを算出するパラメータ算出ステップＳ４について説明する。
【0036】
本発明者らの知見によれば、車輪とレールＲとの間に作用する垂直荷重（真の輪重）をＰ２とし、車輪とレールＲとの間に作用する水平荷重（真の横圧）をＱ２とした場合、以下の式（Ａ）に示すように、小返り量ａは、垂直荷重Ｐ２と接触位置（接触位置までの距離）Ｘとの積（モーメント）と、水平荷重Ｑ２との線形和で表すことができる。
ａ＝Ｐ２・α・Ｘ＋Ｑ２・β ・・・（Ａ）
上記式（Ａ）において、βは、水平荷重Ｑ２に掛かる係数である。
上記式（Ａ）において、αは、垂直荷重Ｐ２と接触位置Ｘとの積に掛かる係数である。
ａ＝Ｐ２・α・Ｘ＋Ｑ２・β ・・・（Ａ）
上記式（Ａ）において、βは、水平荷重Ｑ２に掛かる係数である。
上記式（Ａ）において、αは、垂直荷重Ｐ２と接触位置Ｘとの積に掛かる係数である。
【0037】
ここで、前述の図１１（ａ）に示すＦ点及びＩ点に負荷手段（シリンダ装置）を順次用いて各点で荷重を付加し、各点で小返り量ａを測定する試験を行った結果、垂直荷重Ｐ２、水平荷重Ｑ２及び小返り量ａが、以下の表１に示す値であった場合を考える。なお、接触位置Ｘは、Ｆ点及びＩ点の双方が２３ｍｍであったと考える。また、Ｆ点において２０ｋＮの荷重を付加したとすると、Ｆ点における垂直荷重Ｐ２は理論的には２０ｋＮ・ｃｏｓ２０°で求められ、Ｆ点における水平荷重Ｑ２は理論的には２０ｋＮ・ｓｉｎ２０°で求められる。表１には、Ｆ点における垂直荷重Ｐ２及び水平荷重Ｑ２の測定値を記載している。さらに、Ｉ点において１０ｋＮの荷重を付加したとすると、Ｉ点における垂直荷重Ｐ２は理論的には１０ｋＮ・ｃｏｓ７０°で求められ、Ｉ点における水平荷重Ｑ２は理論的には１０ｋＮ・ｓｉｎ７０°で求められる。表１には、Ｉ点における垂直荷重Ｐ２及び水平荷重Ｑ２の測定値を記載している。
【表1】
【0038】
上記式（Ａ）のＸに２３ｍｍを代入し、Ｐ２、Ｑ２及びａに表１に示す値を代入して得られる、α及びβを変数とする連立方程式を解くと、α＝０．０００１７６１７４［１／ｋＮ］、β＝－０．０３３６８［ｍｍ／ｋＮ］が得られる。このようにして得られたα及びβが演算手段５に記憶される。
【0039】
また、本発明者らの知見によれば、以下の式（Ｂ）に示すように、横圧Ｑ１は、垂直荷重Ｐ２と水平荷重Ｑ２との線形和で表すことできる。
Ｑ１＝ｂ・Ｘ・Ｐ２＋Ｑ２ ・・・（Ｂ）
上記式（Ｂ）において、ｂは、垂直荷重Ｐ２に掛かる係数ｂ・Ｘを接触位置Ｘで除算した値である。
Ｑ１＝ｂ・Ｘ・Ｐ２＋Ｑ２ ・・・（Ｂ）
上記式（Ｂ）において、ｂは、垂直荷重Ｐ２に掛かる係数ｂ・Ｘを接触位置Ｘで除算した値である。
【0040】
ここで、前述の図１１（ａ）に示すＡ点～Ｅ点（Ａ点はＸ＝－２０ｍｍ、Ｂ点はＸ＝－１０ｍｍ、Ｃ点はＸ＝０ｍｍ、Ｄ点はＸ＝１０ｍｍ、Ｅ点はＸ＝２０ｍｍ）に負荷手段（シリンダ装置）を順次用いて、各点で垂直（鉛直）方向下方に１０ｋＮの荷重を付加して、各点で輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定したときに、横圧Ｑ１が、図１１（ｂ）に示すように、Ｑ１＝－０．０３６１・Ｘの近似式で表される場合を考える。Ａ点～Ｅ点では、輪重Ｐ１＝垂直荷重Ｐ２＝１０ｋＮ、水平荷重Ｑ２＝０ｋＮであると考えられるため、図１１（ｂ）に示す近似式から、ｂ＝－０．００３６１［１／ｍｍ］が得られる。このようにして得られたｂが演算手段５に記憶される。
【0041】
以上のように、パラメータ算出ステップＳ４では、負荷手段（シリンダ装置）を用いてレールＲの頭部Ｒ１の複数の接触位置Ｘに対し、既知の値である垂直荷重Ｐ２及び水平荷重Ｑ２を付加する試験を行い、この際の小返り量ａ、輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定することで、パラメータβ、α、ｂを同定し、これを演算手段５に記憶させる。
【0042】
本実施形態では、パラメータｂを同定する際、横圧校正用装置を用いる。換言すれば、横圧校正用装置によって、レールＲの頭部Ｒ１の踏面の複数箇所（上記の例では、Ａ点～Ｅ点）に垂直荷重を付加する。
以下、本実施形態に係る横圧校正用装置について説明する。
以下、本実施形態に係る横圧校正用装置について説明する。
【0043】
＜第１態様＞
図３は、本発明の第１態様に係る横圧校正用装置１００の概略構成を示す図である。図３（ａ）はレールＲの幅方向から見た正面図であり、図３（ｂ）はレールＲの長手方向から見た側面図である。図３（ａ）において、装置本体１の負荷手段１２及び貫通孔１１２、並びに、治具２の接触部２１及び荷重測定手段２２は断面で図示している。また、図４は、レールＲの長手方向から見た治具２の拡大断面図である。
図３に示すように、第１態様に係る横圧校正用装置１００は、鉄道車両の車輪（図示せず）と鉄道車両が走行する軌道のレールＲとの間に作用する横圧（真の横圧Ｑ２）を校正するための装置であって、レールＲに取り付けられ、レールＲの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体１とレールＲとの間に配置される治具２と、を備えている。また、横圧校正用装置１００は、前述の測定装置２００と同様に、ひずみゲージ３、４と、演算手段５と、を備えている。
図３は、本発明の第１態様に係る横圧校正用装置１００の概略構成を示す図である。図３（ａ）はレールＲの幅方向から見た正面図であり、図３（ｂ）はレールＲの長手方向から見た側面図である。図３（ａ）において、装置本体１の負荷手段１２及び貫通孔１１２、並びに、治具２の接触部２１及び荷重測定手段２２は断面で図示している。また、図４は、レールＲの長手方向から見た治具２の拡大断面図である。
図３に示すように、第１態様に係る横圧校正用装置１００は、鉄道車両の車輪（図示せず）と鉄道車両が走行する軌道のレールＲとの間に作用する横圧（真の横圧Ｑ２）を校正するための装置であって、レールＲに取り付けられ、レールＲの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体１とレールＲとの間に配置される治具２と、を備えている。また、横圧校正用装置１００は、前述の測定装置２００と同様に、ひずみゲージ３、４と、演算手段５と、を備えている。
【0044】
装置本体１は、レールＲに取り付けられるフレーム１１と、フレーム１１に取り付けられ、レールの幅方向中央に向けて（レールＲの中心軸ＣＬ付近に向けて）垂直荷重を付加する負荷手段１２と、を具備する。
負荷手段１２は、シリンダ１２１と、シリンダ１２１に対して進退動するピストンロッド１２２と、を有するシリンダ装置（具体的には、油圧シリンダ装置）である。ピストンロッド１２２の下端には、下端部にフランジが形成されたフランジ部材１２４が取り付けられている。実際には、負荷手段１２のフランジ部材１２４が、後述する治具２の介挿部２３に垂直荷重を付加することになる。
負荷手段１２は、シリンダ１２１と、シリンダ１２１に対して進退動するピストンロッド１２２と、を有するシリンダ装置（具体的には、油圧シリンダ装置）である。ピストンロッド１２２の下端には、下端部にフランジが形成されたフランジ部材１２４が取り付けられている。実際には、負荷手段１２のフランジ部材１２４が、後述する治具２の介挿部２３に垂直荷重を付加することになる。
【0045】
フレーム１１は、フレーム本体１１０と、レールＲの長手方向に沿ったフレーム本体１１０の両端部に設けられ、レールＲをその幅方向からクランプするクランプ部１１１を有する。クランプ部１１１は、その一部のみを図示するアイボルト１１４を介して、フレーム本体１１０の両端部に取り付けられている。また、フレーム１１は、レールＲの長手方向に沿った中央部に設けられ、負荷手段１２が挿入される貫通孔１１２と、貫通孔１１２に挿入されたシリンダ１２１をフレーム１１に固定するための固定部１１３と、を有する。
クランプ部１１１は、一対のクランプ片１１１ａ、１１１ｂを有し、一対のクランプ片１１１ａ、１１１ｂの間にレールＲの頭部Ｒ１を挟み込んでボルト（図示せず）で締結することで、レールＲをクランプするように構成されている。
クランプ部１１１は、一対のクランプ片１１１ａ、１１１ｂを有し、一対のクランプ片１１１ａ、１１１ｂの間にレールＲの頭部Ｒ１を挟み込んでボルト（図示せず）で締結することで、レールＲをクランプするように構成されている。
【0046】
治具２は、負荷手段１２の下部とレールＲの頭部Ｒ１の踏面との間に介挿され、踏面との接触箇所が断面視点状（レールＲの幅方向に沿った断面をレールＲの長手方向から見た場合に点状）であり、負荷手段１２が付加する垂直荷重によって踏面を垂直に押圧する金属製の接触部２１を具備する。接触部２１の踏面との接触箇所は、断面視点状であるがレールＲの長手方向に延びる線状であってもよいし、実際に点状であってもよい。そして、接触部２１は、図４に破線で示す位置と実線で示す位置との間において、レールＲの幅方向に移動可能に構成されている。
また、治具２は、接触部２１が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２を具備する。荷重測定手段２２としては、ロードセルが好適に用いられる。
また、治具２は、接触部２１が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２を具備する。荷重測定手段２２としては、ロードセルが好適に用いられる。
【0047】
具体的には、治具２は、負荷手段１２の下部と接触部２１との間に介挿され、レールＲの幅方向に延びる介挿部２３と、介挿部２３の端部（延設方向端部）を下方から支持する支持部２４と、を具備する。
第１態様に係る横圧校正用装置１００において、支持部２４は、介挿部２３の両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、介挿部２３の両端部をそれぞれ下方から支持する一対の支持部２４が設けられている。支持部２４の下部には、平板状の基台２４１が設けられ、この基台２４１が、例えば、軌道のバラスト上に設置される。
また、第１態様に係る横圧校正用装置１００において、荷重測定手段２２は、介挿部２３と接触部２１との間に位置し、接触部２１と共にレールＲの幅方向に移動可能である。具体的には、接触部２１は、荷重測定手段２２の下部に、ねじ留め等（図示せず）によって脱着自在に取り付けられている。そして、荷重測定手段２２が一軸ステージ（図示せず）を介して介挿部２３の延設方向（レールＲの幅方向）に移動可能に取り付けられている。これにより、接触部２１及び荷重測定手段２２は、一体としてレールＲの幅方向に移動可能である。なお、一軸ステージを用いずに荷重測定手段２２を介挿部２３に固定し、介挿部２３及び支持部２４の設置位置をレールＲの幅方向にずらすことによって、接触部２１及び荷重測定手段２２を一体としてレールＲの幅方向に移動させる態様を採用することも可能である。
第１態様に係る横圧校正用装置１００において、支持部２４は、介挿部２３の両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、介挿部２３の両端部をそれぞれ下方から支持する一対の支持部２４が設けられている。支持部２４の下部には、平板状の基台２４１が設けられ、この基台２４１が、例えば、軌道のバラスト上に設置される。
また、第１態様に係る横圧校正用装置１００において、荷重測定手段２２は、介挿部２３と接触部２１との間に位置し、接触部２１と共にレールＲの幅方向に移動可能である。具体的には、接触部２１は、荷重測定手段２２の下部に、ねじ留め等（図示せず）によって脱着自在に取り付けられている。そして、荷重測定手段２２が一軸ステージ（図示せず）を介して介挿部２３の延設方向（レールＲの幅方向）に移動可能に取り付けられている。これにより、接触部２１及び荷重測定手段２２は、一体としてレールＲの幅方向に移動可能である。なお、一軸ステージを用いずに荷重測定手段２２を介挿部２３に固定し、介挿部２３及び支持部２４の設置位置をレールＲの幅方向にずらすことによって、接触部２１及び荷重測定手段２２を一体としてレールＲの幅方向に移動させる態様を採用することも可能である。
【0048】
以上に説明した構成を有する第１態様に係る横圧校正用装置１００を用いて横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）場合には、接触部２１をレールＲの幅方向に移動させることで、接触部２１の踏面との接触位置を変更し、各接触位置において負荷手段１２で垂直荷重を付加して、軌道側で輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定する。具体的には、輪重Ｐ１については垂直荷重Ｐ２と同じ値になると考えられるため、荷重測定手段２２で測定した接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を輪重Ｐ１の測定結果として用いる。また、輪重・横圧測定ステップＳ１と同様に、演算手段５が、ひずみゲージ４の出力を用いて横圧Ｑ１を演算する。
なお、この際、荷重測定手段２２で測定した垂直荷重Ｐ２と、ひずみゲージ３の出力を用いて演算した輪重Ｐ１とを対比し、両者が同一となるように（垂直荷重Ｐ２を真の値として）、ひずみゲージ３の出力から輪重Ｐ１を演算する校正関数を調整する（換言すれば、輪重Ｐ１を校正する）ことも可能である。
なお、この際、荷重測定手段２２で測定した垂直荷重Ｐ２と、ひずみゲージ３の出力を用いて演算した輪重Ｐ１とを対比し、両者が同一となるように（垂直荷重Ｐ２を真の値として）、ひずみゲージ３の出力から輪重Ｐ１を演算する校正関数を調整する（換言すれば、輪重Ｐ１を校正する）ことも可能である。
【0049】
次に、上記のようにして測定した各接触位置における輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１に基づき、車輪とレールＲとの間に作用する水平荷重Ｑ２を接触位置Ｘ、輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１から算出するための校正関数を決定する。具体的には、後述の式（ａ）におけるパラメータｂを同定する。
【0050】
図５及び図６は、図３及び図４を参照して説明した本発明の第１態様に係る横圧校正用装置１００が具備する治具２の変形例を示す拡大断面図（レールＲの長手方向から見た拡大断面図）である。
図５及び図６に示すように、変形例の治具２Ａは、支持部２４が介挿部２３の一方の端部にのみ設けられている点が図４に示す治具２と異なり、その他の点については治具２と同様の構成である。
変形例の治具２Ａを用いる場合も、前述の治具２を用いる場合と同様の手順で、横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）ことが可能である。
図５及び図６に示すように、変形例の治具２Ａは、支持部２４が介挿部２３の一方の端部にのみ設けられている点が図４に示す治具２と異なり、その他の点については治具２と同様の構成である。
変形例の治具２Ａを用いる場合も、前述の治具２を用いる場合と同様の手順で、横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）ことが可能である。
【0051】
ただし、変形例の治具２Ａを用いる際、図５に示すように、接触部２１の踏面との接触位置を中心軸ＣＬよりも内軌側で変更する場合には、支持部２４が外軌側に位置するように治具２Ａを設置することが好ましい。また、図６に示すように、接触部２１の踏面との接触位置を中心軸ＣＬよりも外軌側で変更する場合には、支持部２４が内軌側に位置するように治具２Ａを設置することが好ましい。上記のように、接触部２１の踏面との接触位置に応じて支持部２４の位置を変更することで、負荷手段１２（フランジ部材１２４）によってレールＲの中心軸ＣＬ付近に付加された垂直荷重が、中心軸ＣＬよりも内軌側に位置する接触部２１と、中心軸ＣＬよりも外軌側に位置する支持部２４との双方で支持されるため、内軌側又は外軌側のうち一方の側のみで支持する場合に比べて、治具２Ａの設置状態を安定化させることが可能である。
【0052】
＜第２態様＞
図７は、本発明の第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａの概略構成を示す図である。図７（ａ）はレールＲの幅方向から見た正面図であり、図７（ｂ）はレールＲの長手方向から見た側面図である。図７（ａ）において、装置本体１の負荷手段１２及び貫通孔１１２、並びに、治具２Ｂの接触部２１及び荷重測定手段２２は断面で図示している。また、図８は、レールＲの長手方向から見た治具２Ｂの拡大断面図である。
図７に示すように、第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａも、第１態様に係る横圧校正用装置１００と同様に、鉄道車両の車輪（図示せず）と鉄道車両が走行する軌道のレールＲとの間に作用する横圧（真の横圧Ｑ２）を校正するための装置であって、レールＲに取り付けられ、レールＲの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体１とレールＲとの間に配置される治具２Ｂと、を備えている。また、横圧校正用装置１００Ａは、第１態様に係る横圧校正用装置１００と同様に、ひずみゲージ３、４と、演算手段５と、を備えている。
図７は、本発明の第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａの概略構成を示す図である。図７（ａ）はレールＲの幅方向から見た正面図であり、図７（ｂ）はレールＲの長手方向から見た側面図である。図７（ａ）において、装置本体１の負荷手段１２及び貫通孔１１２、並びに、治具２Ｂの接触部２１及び荷重測定手段２２は断面で図示している。また、図８は、レールＲの長手方向から見た治具２Ｂの拡大断面図である。
図７に示すように、第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａも、第１態様に係る横圧校正用装置１００と同様に、鉄道車両の車輪（図示せず）と鉄道車両が走行する軌道のレールＲとの間に作用する横圧（真の横圧Ｑ２）を校正するための装置であって、レールＲに取り付けられ、レールＲの幅方向中央に向けて垂直荷重を付加する装置本体１と、装置本体１とレールＲとの間に配置される治具２Ｂと、を備えている。また、横圧校正用装置１００Ａは、第１態様に係る横圧校正用装置１００と同様に、ひずみゲージ３、４と、演算手段５と、を備えている。
【0053】
以下、第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａについて、第１態様に係る横圧校正用装置１００との相違点を主として説明し、同様の構成については、各構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【0054】
治具２Ｂは、治具２と同様に、負荷手段１２の下部とレールＲの頭部Ｒ１の踏面との間に介挿され、踏面との接触箇所が断面視点状（レールＲの幅方向に沿った断面をレールＲの長手方向から見た場合に点状）であり、負荷手段１２が付加する垂直荷重によって踏面を垂直に押圧する金属製の接触部２１を具備する。接触部２１の踏面との接触箇所は、断面視点状であるがレールＲの長手方向に延びる線状であってもよいし、実際に点状であってもよい。そして、接触部２１は、図８に破線で示す位置と実線で示す位置との間において、レールＲの幅方向に移動可能に構成されている。
また、治具２Ｂは、治具２と同様に、接触部２１が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２を具備する。荷重測定手段２２としては、ロードセルが好適に用いられる。
また、治具２Ｂは、治具２と同様に、接触部２１が押圧する垂直荷重を測定する荷重測定手段２２を具備する。荷重測定手段２２としては、ロードセルが好適に用いられる。
【0055】
具体的には、治具２Ｂは、治具２と同様に、負荷手段１２の下部と接触部２１との間に介挿され、レールＲの幅方向に延びる介挿部２３と、介挿部２３の端部（延設方向端部）を下方から支持する支持部２４と、を具備する。図７及び図８に示す例では、接触部２１は、介挿部２３と一体形成されている。
第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａにおいても、支持部２４は、介挿部２３の両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、介挿部２３の両端部をそれぞれ下方から支持する一対の支持部２４が設けられている。ただし、第１態様に係る横圧校正用装置１００と異なり、支持部２４の下部には、後述の第２荷重測定手段２２２が取り付けられている。この第２荷重測定手段２２２の下方に、平板状の基台２４１が設けられ、この基台２４１が、例えば、軌道のバラスト上に設置される。
第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａにおいても、支持部２４は、介挿部２３の両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、介挿部２３の両端部をそれぞれ下方から支持する一対の支持部２４が設けられている。ただし、第１態様に係る横圧校正用装置１００と異なり、支持部２４の下部には、後述の第２荷重測定手段２２２が取り付けられている。この第２荷重測定手段２２２の下方に、平板状の基台２４１が設けられ、この基台２４１が、例えば、軌道のバラスト上に設置される。
【0056】
第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａにおいては、第１態様に係る横圧校正用装置１００と異なり、荷重測定手段２２が、負荷手段１２の下部（フランジ部材１２４の下部）と介挿部２３との間に位置し、負荷手段１２が付加する垂直荷重を測定する第１荷重測定手段２２１と、支持部２４に取り付けられ、支持部２４に負荷される垂直荷重を測定する第２荷重測定手段２２２と、を有する。
【0057】
接触部２１は、介挿部２３と一体形成されているため、介挿部２３及び支持部２４の設置位置をレールＲの幅方向にずらすことによって、接触部２１も介挿部２３と一体としてレールＲの幅方向に移動可能である。ただし、接触部２１を一軸ステージを介して介挿部２３の延設方向（レールＲの幅方向）に移動可能に取り付ける態様（この場合には、介挿部２３及び支持部２４の設置位置をずらす必要がない）を採用することも可能である。
【0058】
以上に説明した構成を有する第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａを用いて横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）場合には、接触部２１をレールＲの幅方向に移動させることで、接触部２１の踏面との接触位置を変更し、各接触位置において負荷手段１２で垂直荷重を付加して、軌道側で輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１を測定する。具体的には、輪重Ｐ１については垂直荷重Ｐ２と同じ値になると考えられるため、荷重測定手段２２で測定した接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を輪重Ｐ１の測定結果として用いる。具体的には、第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａの荷重測定手段２２としても機能する演算手段５に第１荷重測定手段２２１の測定値及び２つの第２荷重測定手段２２２の測定値が入力され、演算手段５が、これらの測定値に基づき、接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を演算する。具体的には、第１荷重測定手段２２１の測定値から、各第２荷重測定手段２２２の測定値をそれぞれ減算することで、接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を演算する。また、輪重・横圧測定ステップＳ１と同様に、演算手段５が、ひずみゲージ４の出力を用いて横圧Ｑ１を演算する。
なお、この際、荷重測定手段２２で測定（演算）した垂直荷重Ｐ２と、ひずみゲージ３の出力を用いて演算した輪重Ｐ１とを対比し、両者が同一となるように（垂直荷重Ｐ２を真の値として）、ひずみゲージ３の出力から輪重Ｐ１を演算する校正関数を調整する（換言すれば、輪重Ｐ１を校正する）ことも可能である。
なお、この際、荷重測定手段２２で測定（演算）した垂直荷重Ｐ２と、ひずみゲージ３の出力を用いて演算した輪重Ｐ１とを対比し、両者が同一となるように（垂直荷重Ｐ２を真の値として）、ひずみゲージ３の出力から輪重Ｐ１を演算する校正関数を調整する（換言すれば、輪重Ｐ１を校正する）ことも可能である。
【0059】
次に、上記のようにして測定した各接触位置における輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１に基づき、車輪とレールＲとの間に作用する水平荷重Ｑ２を接触位置Ｘ、輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１から算出するための校正関数を決定する。具体的には、後述の式（ａ）におけるパラメータｂを同定する。
【0060】
図９及び図１０は、図７及び図８を参照して説明した本発明の第２態様に係る横圧校正用装置１００Ａが具備する治具２Ｂの変形例を示す拡大断面図である。
図９及び図１０に示すように、変形例の治具２Ｃは、支持部２４が介挿部２３の一方の端部にのみ設けられ、これに応じて１つの第２荷重測定手段２２２のみが設けられている点が図８に示す治具２Ｂと異なり、その他の点については治具２Ｂと同様の構成である。
変形例の治具２Ｃを用いる場合も、前述の治具２Ｂを用いる場合と同様の手順で、横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）ことが可能である。ただし、演算手段５は、第１荷重測定手段２２１の測定値から、１つの第２荷重測定手段２２２の測定値を減算することで、接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を演算する。
図９及び図１０に示すように、変形例の治具２Ｃは、支持部２４が介挿部２３の一方の端部にのみ設けられ、これに応じて１つの第２荷重測定手段２２２のみが設けられている点が図８に示す治具２Ｂと異なり、その他の点については治具２Ｂと同様の構成である。
変形例の治具２Ｃを用いる場合も、前述の治具２Ｂを用いる場合と同様の手順で、横圧（水平荷重Ｑ２）を校正する（パラメータｂを同定する）ことが可能である。ただし、演算手段５は、第１荷重測定手段２２１の測定値から、１つの第２荷重測定手段２２２の測定値を減算することで、接触部２１が押圧する垂直荷重Ｐ２を演算する。
【0061】
ただし、変形例の治具２Ｃを用いる際、図９に示すように、接触部２１の踏面との接触位置を中心軸ＣＬよりも内軌側で変更する場合には、支持部２４が外軌側に位置するように治具２Ｃを設置することが好ましい。また、図１０に示すように、接触部２１の踏面との接触位置を中心軸ＣＬよりも外軌側で変更する場合には、支持部２４が内軌側に位置するように治具２Ｃを設置することが好ましい。上記のように、接触部２１の踏面との接触位置に応じて支持部２４の位置を変更することで、負荷手段１２（図９、図１０では図示省略）によってレールＲの中心軸ＣＬ付近に付加された垂直荷重が、中心軸ＣＬよりも内軌側に位置する接触部２１と、中心軸ＣＬよりも外軌側に位置する支持部２４との双方で支持されるため、内軌側又は外軌側のうち一方の側のみで支持する場合に比べて、治具２Ｃの設置状態を安定化させることが可能である。
【0062】
以上に説明したように、横圧校正用装置１００又は１００Ａを用いて、パラメータｂが同定され、演算手段５に記憶される。
【0063】
［接触位置算出ステップＳ３］
接触位置算出ステップＳ３では、測定装置２００を用いて、輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、小返り量測定ステップＳ２で測定したレールＲの小返り量ａとに基づき、鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置Ｘを算出する。具体的には、演算手段５が、輪重Ｐ１、横圧Ｑ１及び小返り量ａと、パラメータ算出ステップＳ４で予め求めて記憶されているパラメータβ、α、ｂとを用いて、以下の式（１）に基づき、接触位置Ｘを演算する。
Ｘ＝（ａ－Ｑ１・β）／｛Ｐ１（α－ｂ・β）｝ ・・・（１）
なお、上記式（１）は、前述の式（Ａ）及び式（Ｂ）と、Ｐ１＝Ｐ２とから導き出すことができる。
接触位置算出ステップＳ３では、測定装置２００を用いて、輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、小返り量測定ステップＳ２で測定したレールＲの小返り量ａとに基づき、鉄道車両の車輪とレールＲとの接触位置Ｘを算出する。具体的には、演算手段５が、輪重Ｐ１、横圧Ｑ１及び小返り量ａと、パラメータ算出ステップＳ４で予め求めて記憶されているパラメータβ、α、ｂとを用いて、以下の式（１）に基づき、接触位置Ｘを演算する。
Ｘ＝（ａ－Ｑ１・β）／｛Ｐ１（α－ｂ・β）｝ ・・・（１）
なお、上記式（１）は、前述の式（Ａ）及び式（Ｂ）と、Ｐ１＝Ｐ２とから導き出すことができる。
【0064】
例えば、測定したＱ１＝１７．２９２５［ｋＮ］、Ｐ１＝３０［ｋＮ］、ａ＝－０．５４１５６［ｍｍ］であり、予め求めたβ＝－０．０３３６８［ｍｍ／ｋＮ］、α＝０．０００１７６１７４［１／ｋＮ］、ｂ＝－０．００３６１［１／ｍｍ］であれば、上記式（１）より、接触位置Ｘ＝２４．９［ｍｍ］と演算される。すなわち、車輪とレールＲとが、レールＲの中心軸ＣＬよりも２４．９ｍｍだけ内軌側で接触していると演算される。
【0065】
［水平荷重算出ステップＳ５］
水平荷重算出ステップＳ５では、測定装置２００を用いて、輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、接触位置算出ステップＳ３で算出した接触位置Ｘとに基づき、車輪とレールＲとの間に作用する水平荷重Ｑ２を真の横圧として算出する。具体的には、演算手段５が、輪重Ｐ１、横圧Ｑ１及び接触位置Ｘと、パラメータ算出ステップＳ４で予め求めて記憶されているパラメータｂとを用いて、以下の式（ａ）に基づき、水平荷重Ｑ２を演算する。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
なお、上記式（ａ）は、前述の式（Ｂ）と、Ｐ１＝Ｐ２とから導き出すことができる。
水平荷重算出ステップＳ５では、測定装置２００を用いて、輪重・横圧測定ステップＳ１で測定した輪重Ｐ１及び横圧Ｑ１と、接触位置算出ステップＳ３で算出した接触位置Ｘとに基づき、車輪とレールＲとの間に作用する水平荷重Ｑ２を真の横圧として算出する。具体的には、演算手段５が、輪重Ｐ１、横圧Ｑ１及び接触位置Ｘと、パラメータ算出ステップＳ４で予め求めて記憶されているパラメータｂとを用いて、以下の式（ａ）に基づき、水平荷重Ｑ２を演算する。
Ｑ２＝Ｑ１－ｂ・Ｘ・Ｐ１ ・・・（ａ）
なお、上記式（ａ）は、前述の式（Ｂ）と、Ｐ１＝Ｐ２とから導き出すことができる。
【0066】
例えば、測定したＱ１＝１７．２９２５［ｋＮ］、Ｐ１＝３０［ｋＮ］、Ｘ＝２４．９［ｍｍ］であり、予め求めたｂ＝－０．００３６１［１／ｍｍ］であれば、上記式（ａ）より、水平荷重Ｑ２＝２０［ｋＮ］と演算される。すなわち、従来の地上測定では、接触位置ＸがレールＲの中心軸ＣＬよりも内軌側に２４．９ｍｍだけずれていることに起因して横圧Ｑ１＝１７．２９２５ｋＮと小さく測定されていたものが、真の横圧（水平荷重Ｑ２）は２０ｋＮであると正しく測定（校正）されることになる。
なお、本発明者らが本実施形態に係る横圧測定方法で測定した水平荷重Ｑ２と、比較的精度良く横圧を測定可能なＰＱモニタリング台車を用いて車上測定した横圧とを比較したところ、両者の値が比較的良く合致することを確認できた。
なお、本発明者らが本実施形態に係る横圧測定方法で測定した水平荷重Ｑ２と、比較的精度良く横圧を測定可能なＰＱモニタリング台車を用いて車上測定した横圧とを比較したところ、両者の値が比較的良く合致することを確認できた。
【符号の説明】
【0067】
１・・・装置本体
２・・・治具
３、４・・・ひずみゲージ
５・・・演算手段
６、７・・・レーザ変位計
１１・・・フレーム
１２・・・負荷手段
２１・・・接触部
２２・・・荷重測定手段
２３・・・介挿部
２４・・・支持部
１００・・・横圧校正用装置
２００・・・測定装置
２２１・・・第１荷重測定手段
２２２・・・第２荷重測定手段
ａ・・・小返り量
Ｐ１・・・輪重
Ｐ２・・・垂直荷重
Ｑ１・・・横圧
Ｑ２・・・水平荷重
Ｒ・・・レール
Ｒ１・・・頭部
Ｒ２・・・腹部
Ｒ３・・・底部
Ｘ・・・接触位置
Ｘｕ・・・第１変位
Ｘｌ・・・第２変位
２・・・治具
３、４・・・ひずみゲージ
５・・・演算手段
６、７・・・レーザ変位計
１１・・・フレーム
１２・・・負荷手段
２１・・・接触部
２２・・・荷重測定手段
２３・・・介挿部
２４・・・支持部
１００・・・横圧校正用装置
２００・・・測定装置
２２１・・・第１荷重測定手段
２２２・・・第２荷重測定手段
ａ・・・小返り量
Ｐ１・・・輪重
Ｐ２・・・垂直荷重
Ｑ１・・・横圧
Ｑ２・・・水平荷重
Ｒ・・・レール
Ｒ１・・・頭部
Ｒ２・・・腹部
Ｒ３・・・底部
Ｘ・・・接触位置
Ｘｕ・・・第１変位
Ｘｌ・・・第２変位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】