特開 2024-156253 輪重推定方法、及びこの方法を用いた軌道の監視方法

(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】P2024156253

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】輪重推定方法、及びこの方法を用いた軌道の監視方法

(51)【国際特許分類】

   B61K 9/08 20060101AFI20241029BHJP

   B61K 13/00 20060101ALI20241029BHJP

   E01B 35/00 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

B61K9/08

B61K13/00 A

E01B35/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070562

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】504158881

【氏名又は名称】東京地下鉄株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504203572

【氏名又は名称】国立大学法人茨城大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003155

【氏名又は名称】弁理士法人バリュープラス

(72)【発明者】

【氏名】谷本 益久

(72)【発明者】

【氏名】松本 耕輔

(72)【発明者】

【氏名】金子 将大

(72)【発明者】

【氏名】新井 逸郎

(72)【発明者】

【氏名】道辻 洋平

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 柚季

【テーマコード（参考）】

2D057

【Ｆターム（参考）】

2D057AB01

2D057AB06

(57)【要約】

【課題】営業車両によって継続的かつ長期的にデータを取得することが可能で、かつ、瞬間的に発生する輪重変動にも追従可能とすることで高精度化された輪重推定方法等を実現する。
【解決手段】軸箱の上下方向の振動の加速度を計測する第１センサと、軸ばねのたわみ量を計測する第２センサと、を備えた営業車両を走行させる。第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップと、重力項と、左右の軸ばね力項と、第１ステップの出力値から計算する慣性力項とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップと、を有する輪重推定方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内軌側及び外軌側について軸箱の上下方向の振動の加速度を計測する第１センサと、内軌側及び外軌側について軸ばねのたわみ量を計測する第２センサと、を備えた営業車両を走行させて、前記営業車両の走行時の輪重を推定する方法であって、
前記第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップと、
輪軸の重量と重力加速度と所要の係数を掛け算して求める重力項と、前記第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算して求める軸ばね力項と、輪軸の質量と１／２と前記第１ステップの出力値を掛け算して求める慣性力項とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップと、を有する、輪重推定方法。

【請求項2】

内軌側及び外軌側について車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する第３センサを更に備え、
前記第２ステップと共に、前記第３センサによる外軌側の出力値から内軌側の出力値を減算して所要の係数を掛けて求める横力項を加算もしくは減算して、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第３ステップを含む、請求項１に記載の輪重推定方法。

【請求項3】

前記第２ステップは、下記式（１）および（２）で表される演算を行う工程を少なくとも含む、請求項１に記載の輪重推定方法。

【数1】

【数2】

（ここで、
Ｐ_l：外軌側車輪の輪重推定値
Ｐ_r：内軌側車輪の輪重推定値
Ｚ_r：磁歪式変位計で計測される内軌側軸ばねの上下変位
Ｚ_l：磁歪式変位計で計測される外軌側軸ばねの上下変位
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｍ：輪軸の質量
ｂ_z：軸ばね間距離の半分の値
ｋ：軸ばねの上下ばね定数
である。）

【請求項4】

前記第２ステップ及び前記第３ステップは、下記式（３）および（４）で表される演算を行う工程を少なくとも含む、請求項２に記載の輪重推定方法。

【数3】

【数4】

（ここで、
Ｐ_l：外軌側車輪の輪重推定値
Ｐ_r：内軌側車輪の輪重推定値
Ｚ_r：磁歪式変位計で計測される内軌側軸ばねの上下変位
Ｚ_l：磁歪式変位計で計測される外軌側軸ばねの上下変位
Ｑ_r：内軌側車輪にかかる横圧
Ｑ_l：外軌側車輪にかかる横圧
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｍ：輪軸の質量
ｇ：重力加速度
ｂ_z：軸ばね間距離の半分の値
ｋ：軸ばねの上下ばね定数
ｒ：車輪径
である。）

【請求項5】

前記第１ステップは、下記式（５）および（６）で表される演算を行う工程を少なくとも含む、請求項３に記載の輪重推定方法。

【数5】

【数6】

（ここで、
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ａ_sl：外軌側軸箱加速度センサによる出力値
ａ_sr：内軌側軸箱加速度センサによる出力値
ｂ_s：輪軸中心から内外の軸箱加速度センサ設置位置までの距離
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
である。）

【請求項6】

前記第１ステップは、下記式（５）および（６）で表される演算を行う工程を少なくとも含む、請求項４に記載の輪重推定方法。

【数5】

【数6】

（ここで、
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ａ_sl：外軌側軸箱加速度センサによる出力値
ａ_sr：内軌側軸箱加速度センサによる出力値
ｂ_s：輪軸中心から内外の軸箱加速度センサ設置位置までの距離
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
である。）

【請求項7】

前記第３ステップは、前記横力項を求めるときに、輪軸の面ブレに起因した信号を低減するノッチフィルタを適用する処理を含む、請求項２、４、６の何れかに記載の輪重推定方法。

【請求項8】

営業車両であって、
前記第１センサの出力信号を受信する軸箱上下振動信号受信部と、前記第２センサの出力信号を受信する軸ばね上下変位信号受信部と、前記第３センサの出力信号を受信する車輪変位信号受信部とを有する台車と、
車体部と、床下部と、を備え、
前記車体部から送信される速度信号及び列車情報を入力すると共に、前記軸箱上下振動信号受信部、前記軸ばね上下変位信号受信部及び前記車輪変位信号受信部とアンプ部を介して接続され、情報処理装置に対し、請求項１～６の何れかに記載の輪重推定方法を実施可能なデータを送信する制御部が、前記床下部に設けられている、営業車両。

【請求項9】

軌道の状態を測定可能な営業車両であって、
前記車体部に、前記情報処理装置が備えられており、
前記情報処理装置は、
前記第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップと、
輪軸の重量と重力加速度と所要の係数を掛け算して求める重力項と、前記第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算して求める軸ばね力項と、輪軸の質量と１／２と前記第１ステップの出力値を掛け算して求める慣性力項とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップと、を実行する、請求項８に記載の営業車両。

【請求項10】

前記営業車両を走行させて、前記第３センサの出力値に基づいて内軌側横圧と外軌側横圧をそれぞれ求め、これらの値を請求項２、４、６の何れかに記載の輪重推定方法により求めた内軌側輪重及び外軌側輪重でそれぞれ除して、内軌側及び外軌側について脱線係数をそれぞれ算出し、前記営業車両の走行区間における脱線係数の変化を監視する、軌道の監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、営業車両より得られたデータに基づいて輪重を推定する方法、及びこの方法を用いた軌道の監視方法、及びこの方法を実施するための営業車両等に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の走行安全性を測る指標として、脱線係数が用いられている。脱線係数は、鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する鉛直荷重である輪重Ｐと、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の比であり、ＱをＰで除した値であるＱ／Ｐで表される。

【0003】

脱線係数は、車輪をレールに押しつける輪重Ｐに対し、車輪を逸脱させる方向に作用する横圧Ｑが大きくなれば脱線の危険性が高まることを示す数値と考えることができる。脱線係数は、車両自体の走行安全性を示す指標となるとともに、何らかの理由でレールに変位が生じた場合は脱線係数の変化として捉えることができるため、軌道の異常を検出することにも活用されている。

【0004】

従来、輪重Ｐ及び横圧Ｑを一定程度の精度で推定することが可能なセンサが取り付けられたＰＱモニタリング台車を用いることにより、脱線係数を日常的に測定可能とすることが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１を参照）。

【0005】

脱線係数の測定は、一般的には、車輪を加工して歪みゲージを貼付したＰＱ輪軸が使用されている。ＰＱ輪軸では、車輪に空けた孔に貼り付けた歪みゲージを用いて、輪重による車輪縦方向の変形を検出すると共に、横圧による車輪の曲げ変形を検出している。しかし、ＰＱ輪軸による脱線係数の測定は、新しい路線が開業する際や新型車両が導入される際など、ごく限られた場合にのみ行われ、単発的ないしは間欠的な測定しか行えず、計測頻度は極めて低いものであった。その理由は、歪ゲージを貼り付けるため輪軸に孔をあける必要があり、孔が空いた輪軸では強度上の問題から営業線において長期に使用できず、熱の影響を避ける必要があってブレーキを作用させることができないため、営業運行の車両には用いることができなかったからである。

【0006】

これに対し、ＰＱモニタリング台車では、車輪ではなく、台車枠等の静止系に歪みゲージや各種センサを貼り付けて、輪重Ｐや横圧Ｑを一定程度の精度で推定することが可能となり、営業車両に搭載して継続的かつ長期的に大量のデータを取得し、脱線係数Ｑ／Ｐを常時観測することが可能になっている。

【0007】

ＰＱモニタリング台車において輪重Ｐを推定するためには、その計測値が、たとえば横圧や加減速による力など、種々の外力に対して極力影響を受けないことを考慮する必要がある。一般に、ＰＱモニタリング台車では、これらの外力の影響を極力除外するため、可能な限り車輪に近い位置で輪重Ｐに相当する信号を検出している。具体的には、非特許文献１に記載されているように、軸ばねにセンサ（磁歪式変位計）を取付け、軸ばねに発生する歪・たわみを計測する方法が用いられている。

【0008】

また、ＰＱモニタリング台車では、横圧Ｑを推定するために、例えば、特許文献１に示すように、台車軸箱下部に治具を用いて横圧測定用のセンサ（非接触変位計）を取付け、車輪の曲げ変形量を検出する方法が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６－８８９６７号公報

【特許文献2】特開２０１５－５１６７４号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】「ＰＱ輪軸を用いない車輪／レール接触力の測定方法」、日本機械学会論文集（Ｃ編）７７巻７７４号（２０１１－２）、ｐ．１４７－１５５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述のとおり、ＰＱモニタリング台車を用いれば、営業車両での日常的な測定データに基づいて輪重Ｐを推定することができる。

【0012】

しかしながら、従来のＰＱモニタリング台車による輪重の推定は、磁歪式変位計を使用して軸ばねの変位量を測定しているため、瞬間的に発生する衝撃的な輪重変動には追随できない。そのため、従来の輪重推定方法は、瞬間的な輪重変動を測定しておらず、軌道の局所的な変化には対応できないところがあった。

【0013】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、営業車両によって継続的かつ長期的にデータを取得することが可能で、かつ、瞬間的に発生する輪重変動にも追従可能とすることで高精度化された輪重推定方法、及びこの方法を用いた軌道の監視方法を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の目的を達成するため、本発明者らは、鋭意検討した結果、ＰＱモニタリング台車の軸箱に振動加速度計を取付け、この振動加速度計から得られるデータを考慮した演算を行うことで、レール面に対して鉛直方向の瞬間的な荷重を含めて輪重を精度の良く推定できることを見出した。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。

【0015】

本発明の輪重推定方法は、
内軌側及び外軌側について軸箱の上下方向の振動の加速度を計測する第１センサと、内軌側及び外軌側について軸ばねのたわみ量を計測する第２センサと、を備えた営業車両を走行させて、営業車両の走行時の輪重を推定する方法であって、
第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップと、
輪軸の重量と重力加速度と所要の係数を掛け算して求める重力項と、第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算して求める軸ばね力項と、輪軸の質量と１／２と第１ステップの出力値を掛け算して求める慣性力項とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップと、を有している。

【0016】

本発明は、内軌側及び外軌側について車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する第３センサを更に備え、
第２ステップと共に、第３センサによる外軌側の出力値から内軌側の出力値を減算して所要の係数を掛けて求める横力項を加算もしくは減算して、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第３ステップを含むようにしてもよい。

【0017】

本発明は、第２ステップについては、下記式（１）および（２）で表される演算を行う工程を少なくとも含むようにしてもよい。

【数1】

【数2】

（ここで、
Ｐ_l：外軌側車輪の輪重推定値
Ｐ_r：内軌側車輪の輪重推定値
Ｚ_r：磁歪式変位計で計測される内軌側軸ばねの上下変位
Ｚ_l：磁歪式変位計で計測される外軌側軸ばねの上下変位
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｍ：輪軸の質量
ｂ_z：軸ばね間距離の半分の値
ｋ：軸ばねの上下ばね定数
である。）

【0018】

本発明は、第２ステップと第３ステップについては、下記式（３）および（４）で表される演算を行う工程を少なくとも含むようにしてもよい。

【数3】

【数4】

（ここで、
Ｐ_l：外軌側車輪の輪重推定値
Ｐ_r：内軌側車輪の輪重推定値
Ｚ_r：磁歪式変位計で計測される内軌側軸ばねの上下変位
Ｚ_l：磁歪式変位計で計測される外軌側軸ばねの上下変位
Ｑ_r：内軌側車輪にかかる横圧
Ｑ_l：外軌側車輪にかかる横圧
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｍ：輪軸の質量
ｇ：重力加速度
ｂ_z：軸ばね間距離の半分の値
ｋ：軸ばねの上下ばね定数
ｒ：車輪径
である。）

【0019】

本発明は、第１ステップについては、下記式（５）および（６）で表される演算を行う工程を少なくとも含むようにしてもよい。なお、本発明では、横力項を加味した第３ステップを含む場合でも、含まない場合でも、第１ステップにおいて、下記式（５）および（６）で表される演算を行う工程を含むことができる。

【数5】

【数6】

（ここで、
ａ_zl：外軌側車輪位置における上下加速度
ａ_zr：内軌側車輪位置における上下加速度
ａ_sl：外軌側軸箱加速度センサによる出力値
ａ_sr：内軌側軸箱加速度センサによる出力値
ｂ_s：輪軸中心から内外の軸箱加速度センサ設置位置までの距離
ｂ_l：輪軸中心から外軌側車輪とレールの接触点までの距離
ｂ_r：輪軸中心から内軌側車輪とレールの接触点までの距離
である。）

【0020】

本発明は、第３ステップは、横力項を求めるときに、輪軸の面ブレに起因した信号を低減するノッチフィルタを適用する処理を含むようにしてもよい。

【0021】

本発明の営業車両は、
第１センサの出力信号を受信する軸箱上下振動信号受信部と、第２センサの出力信号を受信する軸ばね上下変位信号受信部と、第３センサの出力信号を受信する車輪変位信号受信部とを有する台車と、
車体部と、床下部と、を備え、
車体部から送信される速度信号及び列車情報を入力すると共に、軸箱上下振動信号受信部、軸ばね上下変位信号受信部及び車輪変位信号受信部とアンプ部を介して接続され、情報処理装置に対し、上述した何れかの輪重推定方法を実施可能なデータを送信する制御部が、床下部に設けられている。

【0022】

本発明では、軌道の状態を測定可能な営業車両は、車体部に、上記した情報処理装置を備えるようにしてもよい。この場合、当該情報処理装置が、上述した第１ステップと第２ステップを実行する。

【0023】

本発明の軌道の監視方法は、
営業車両を走行させて、第３センサの出力値に基づいて内軌側横圧と外軌側横圧をそれぞれ求め、これらの値を上述した何れかの輪重推定方法により求めた内軌側輪重及び外軌側輪重でそれぞれ除して、内軌側及び外軌側について脱線係数をそれぞれ算出し、営業車両の走行区間における脱線係数の変化を監視するものである。

【発明の効果】

【0024】

本発明は、営業車両より得られたデータに基づいて輪重を推定する方法において、従来のＰＱモニタリング台車と同様、内軌側及び外軌側について軸ばねのたわみ量を計測する第２センサから得られるデータを用いることに加え、従来は存在しなかった新規な構成として、内軌側及び外軌側について軸箱の上下方向の振動の加速度を計測する第１センサ（例えば振動加速度計）を設けて、第１センサから得られるデータを用いた演算を行うものである。

【0025】

そのため、本発明では、第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップを有する。

【0026】

また、本発明は、輪軸の重量と重力加速度と所要の係数を掛け算して求める重力項と、第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ所要の係数を掛けた上で加算して求める軸ばね力項と、輪軸の質量と１／２と第１ステップの出力値を掛け算して求める慣性力項とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップを有する。

【0027】

本発明によれば、営業車両によって継続的かつ長期的に営業車両が走行する軌道のデータを取得することができることに加え、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を加味した演算を行うことにより、瞬間的に発生する輪重変動にも追従することができるので、輪重を精度良く推定することが可能となる。

【0028】

本発明の輪重推定方法において、推定される輪重の精度を更に高めるためには、営業車両に、内軌側及び外軌側について車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する第３センサを設けると共に、第３センサによる外軌側の出力値から内軌側の出力値を減算して所要の係数を掛けて求める横力項を加算もしくは減算する第３ステップを含むようにすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、実施形態に係る輪重推定方法の推定式に用いるパラメータの意味を示す説明図である。

【図2】図２は、実施形態に係る輪重推定方法において用いるパラメータと関数の入出力の関係を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係るＰＱモニタリング台車において第１センサ（振動加速度計）と第２センサ（磁歪式変位計）の取付け位置を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係るＰＱモニタリング台車において第３センサ（非接触変位計）の取付け位置を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る輪重推定方法を実施する営業車両の構成を示すシステムブロック図である。

【図6】図６（ａ）は、実施形態に係る輪重推定方法により、営業車両を走行させた区間において輪重を推定した結果を示すグラフ、図６（ｂ）は、第１センサを用いない従来の輪重推定方法により、同じ区間で輪重を推定した結果を示すグラフである。

【図7A】図７Ａは、横力項を含む実施形態に係る輪重推定方法により、営業車両を走行させた区間において輪重を推定した結果を示すグラフである。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａのデータから慣性力項に基づく値を除いた準静的な輪重変化を示すグラフである。

【図8A】図８Ａは、横力項を含まない実施形態に係る輪重推定方法により、営業車両を走行させた区間において輪重を推定した結果を示すグラフである。

【図8B】図８Ｂは、図８Ａのデータから慣性力項に基づく値を除いた準静的な輪重変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0031】

本実施形態の輪重推定方法では、第１センサ、第２センサ、及び第３センサを設けたＰＱモニタリング台車を使用する。本実施形態は、継続的かつ長期的に軌道のデータを取得することができることに加え、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を加味した演算を行うことにより、瞬間的に発生する輪重変動にも追従できることを目的とした精度の高い輪重推定方法である。

【0032】

［各パラメータの説明］
本実施形態の輪重推定方法を実施するために用いるＰＱモニタリング台車１０は、図１に示すように、左車輪１１と右車輪１２を備えている。ＰＱモニタリング台車１０は、営業車両として走行させることが可能な台車である。左側レール１３と右側レール１４からなる軌道は曲線区間であり、左車輪１１側が高く、右車輪１２側が低くなるようにカントが設けられている。

【0033】

図１に示す例では、左車輪１１は外軌側車輪であり、右車輪１２は内軌側車輪である。カントは、左車輪１１側が低く右車輪１２側が高くなるように設けられている場合もあるので、本明細書では、必要に応じて、外軌側車輪、内軌側車輪の用語を用いる。図１の例では、左車輪１１が外軌側車輪、右車輪１２が内軌側車輪である。ＰＱモニタリング台車１０は、左車輪１１と右車輪１２をそれぞれ支持する軸ばね１５，１６を備える。

【0034】

以下、本実施形態の輪重推定方法に用いる推定式において使用するパラメータの意味について説明する。最初に、本実施形態で使用するパラメータを列記する。

【0035】

Ｐ_l：左車輪の輪重推定値（推定値）
Ｐ_r：右車輪の輪重推定値（推定値）
Ｚ_r：磁歪式変位計で計測される右軸ばねの上下変位（測定値）
Ｚ_l：磁歪式変位計で計測される左軸ばねの上下変位（測定値）
Ｑ_r：右車輪にかかる横圧（測定値）
Ｑ_l：左車輪にかかる横圧（測定値）
ａ_sr：右軸箱振動加速度計による出力値（測定値）
ａ_sl：左軸箱振動加速度計による出力値（測定値）
ｂ_l：輪軸中心から左車輪とレールの接触点までの距離（近似値）
ｂ_r：輪軸中心から右車輪とレールの接触点までの距離（近似値）

【0036】

ここで、ｂ_lとｂ_rに関し、線形モデルを使用した場合の近似の一例は、下記式（７）および式（８）のとおりである。

【数7】

【数8】

【0037】

ｂ₀：軌間が一定で軌道変位のない直線軌道において輪軸が中立状態にあるときの輪軸中心から左右の車輪・レール接触点までの距離（設計値）
ｙ：輪軸の左右移動量（近似値）
δ：フランジ遊間の大きさ（設計値）
ｓ：スラックの大きさ（設計値）

【0038】

ここで、ｙについては、直線区間、左曲線区間、右曲線区間に応じて、下記式（９）のように定義する。

【数9】

【0039】

ｍ：輪軸の質量（設計値）
ｇ：重力加速度（既知）
ｂ_z：軸ばね間距離の半分の値（設計値）
ｋ：軸ばねの上下ばね定数（設計値）
ｂ_s：輪軸中心から左右の軸箱加速度センサ設置位置までの距離（設計値）
ｒ：車輪径（設計値）
ａ_zl：左車輪位置における上下加速度
ａ_zr：右車輪位置における上下加速度

【0040】

上記パラメータの意味に関し、図１を参照しながら、説明を補充する。

【0041】

左車輪１１の輪重推定値はＰ_lとし、右車輪１２の輪重推定値はＰ_rとする。Ｐ_lとＰ_rは本実施形態の輪重推定方法による演算によって最終的に推定される結果の値であり、本発明が目的とする値である。

【0042】

右軸ばね１６の上下変位はＺ_rとし、左軸ばね１５の上下変位はＺ_lとする。Ｚ_rとＺ_lは磁歪式変位計で計測される値であり、測定値である。磁歪式変位計は、第２センサに相当するものである。

【0043】

右車輪１２にかかる横圧はＱ_rとし、左車輪１１にかかる横圧はＱ_lとする。Ｑ_rとＱ_lは非接触変位計で計測される値であり、測定値である。非接触変位計は、第３センサに相当するものである。

【0044】

左軸箱用の振動加速度計による出力値はａ_slとし、右軸箱用の振動加速度計による出力値はａ_srとする。ａ_slとａ_srは振動加速度計で計測される値であり、測定値である。振動加速度計は第１センサに相当するものである。

【0045】

左車輪１１の位置における上下加速度はａ_zlとし、右車輪１２の位置における上下加速度はａ_zrとする。ａ_zlとａ_zrは、振動加速度計からの出力値を入力し、後記する第１ステップの演算を行うことで求められる値である。

【0046】

輪軸中心から左右の軸箱に設けた振動加速度計の設置位置までの距離はｂ_sとする。本実施形態では、ｂ_sは設計値を用いる。

【0047】

輪軸中心から左車輪１１とレールの接触点までの距離はｂ_lとし、輪軸中心から右車輪１２とレールの接触点までの距離はｂ_rとする。本実施形態では、ｂ_lとｂ_rは、近似値として求められる値を用いる。近似値を求めるために、上述のとおり輪軸の左右移動量ｙ、フランジ遊間の大きさδ、スラックの大きさｓを用いた線形モデルを使用する。

【0048】

輪軸の重量はｍとする。本実施形態では、ｍは設計値を用いる。

【0049】

重力加速度はｇとする。ｇは既知の値であり、具体的には、9.80665m/s²である。

【0050】

軸ばね１５，１６間距離の半分の値はｂ_zとする。ｂ_zは設計値を用いる。

【0051】

軸ばね１５，１６の上下ばね定数はｋとする。本実施形態では、ｋは設計値を用いる。

【0052】

車輪径はｒとする。本実施形態では、ｒは設計値を用いる。ただし、ｒは車輪転削の度に変更を行う。

【0053】

［推定式の説明］
次に、本実施形態の輪重推定方法の推定式の一例を説明する。図２では、関数Ａに入力されるパラメータと関数Ａが出力するパラメータの関係、及び、関数Ｂに入力されるパラメータと関数Ｂが出力するパラメータの関係をブロック図として示している。図２において、関数Ａが行う演算処理は、第１ステップに相当する。関数Ｂが行う演算処理は、第２ステップ及び第３ステップに相当する。

【0054】

第１ステップでは、下記式（５）および（６）で表される関数Ａの演算を行う。具体的に、第１ステップは、左軸箱の振動加速度計による出力値ａ_slと、右軸箱の振動加速度計による出力値ａ_srと、輪軸中心から左右の軸箱加速度センサ設置位置までの距離ｂ_sと、輪軸中心から左車輪１１とレール１３の接触点までの距離ｂ_lと、輪軸中心から右車輪１２とレール１４の接触点までの距離ｂ_rを入力値とするものである。そして、下記式（５）および（６）に示す演算を行う。

【数10】

【数11】

【0055】

つまり、第１ステップでは、第１センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求めている。第１ステップによる演算の結果、得られる出力値は、左車輪１１の位置における上下加速度ａ_zlと、右車輪１２の位置における上下加速度ａ_zrである。

【0056】

第２ステップ及び第３ステップでは、下記式（３）および（４）で表される関数Ｂの演算を行う。具体的に、第２ステップは、磁歪式変位計で計測される右軸ばね１６の上下変位Ｚ_rと、磁歪式変位計で計測される左軸ばね１５の上下変位Ｚ_lと、左車輪１１の位置における上下加速度ａ_zlと、右車輪１２の位置における上下加速度ａ_zrと、輪軸中心から左車輪１１とレール１３の接触点までの距離ｂ_lと、輪軸中心から右車輪１２とレール１４の接触点までの距離ｂ_rと、輪軸の質量ｍと、重力加速度ｇと、軸ばね１５，１６間の距離の半分の値ｂ_zと、軸ばね１５，１６の上下ばね定数ｋと、車輪径ｒを入力値とするものである。このうち、左車輪位置における上下加速度ａ_zlと、右車輪位置における上下加速度ａ_zrは、第１ステップの出力値である。また、第３ステップは、右車輪１２にかかる横圧Ｑ_rと、左車輪１１にかかる横圧Ｑ_lと、輪軸中心から左車輪１１とレール１３の接触点までの距離ｂ_lと、輪軸中心から右車輪１２とレール１４の接触点までの距離ｂ_rと、車輪径ｒを入力値とするものである。そして、第２ステップ及び第３ステップは、下記式（３）および（４）に示す演算を行う。

【数12】

【数13】

【0057】

上記推定式は、左から順番に「重力項」＋「右軸ばね力項」＋「左軸ばね力項」＋「慣性力項」＋「横力項」を計算しているものである。

【0058】

つまり、第２ステップでは、輪軸の重量と重力加速度と輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛け算して求める「重力項」と、第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ輪軸の左右移動量及び軸ばねの上下ばね定数に基づいた係数を掛けた上で加算して求める「軸ばね力項」と、輪軸の質量と１／２と第１ステップの出力値を掛け算して求める「慣性力項」を加算している。さらに、第３ステップでは、第３センサによる外軌側の出力値から内軌側の出力値を減算して輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛けて求める「横力項」を加算もしくは減算して、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定している。第２ステップ及び第３ステップにより得られる出力値は、左車輪の輪重推定値Ｐ_lと、右車輪の輪重推定値Ｐ_rである。

【0059】

［センサの説明］
本実施形態の輪重推定方法を実施するＰＱモニタリング台車１０には、内軌側と外軌側の双方に、それぞれ３種類のセンサが取付けられている。具体的に、図３に示すように、ＰＱモニタリング台車１０には、右車輪１２側の軸箱及び左車輪１１側の軸箱について、それぞれ上下方向の振動の加速度を計測する振動加速度計１が取付けられている。振動加速度計１は結束バンド１ａにより台座に取り付けられている。振動加速度計１は、内軌側及び外軌側について軸箱の上下方向の振動の加速度を計測する第１センサに相当する。また、ＰＱモニタリング台車１０には、右車輪１２側及び左車輪１１側について各軸ばねのたわみ量を計測する磁歪式変位計２が取付けられている。磁歪式変位計２は、内軌側及び外軌側について軸ばねのたわみ量を計測する第２センサに相当する。

【0060】

また、ＰＱモニタリング台車１０には、図４に示すように、右車輪１２側及び左車輪１１側について各車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃが取付けられている。具体的には、軸受１７を介して回転自在に輪軸を支持する軸箱１８に、第１変位計取付け座１９を介して非接触変位計３ａを配置している。

【0061】

非接触変位計３ａは、営業車両の走行中に車輪２０のリム部２０ａ又は板部２０ｂの変形量を計測する。また、非接触変位計３ｂは、軸箱１８に第２変位計取付け座２１を介して取付けられており、車輪２０のボス部２０ｃの変位を計測して、その差から横圧に相当する車輪２０のリム部２０ａ又は板部２０ｂの変形量を演算する。さらに、非接触変位計３ｃは、車軸に対して非接触変位計３ｂと対称の位置に配置されており、軸箱１８の傾きを補正する。これら非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃは、内軌側及び外軌側について車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する第３センサに相当する。

【0062】

一般に横圧による車輪変形を検出するためには、検出される変位量は最低０．００５mm程度の精度を必要とする。この精度は変位計の分解能０．００２mmに対しては可能な値であるが、センサの取り付け等に起因する誤差やノイズを考慮した補正を要する。そこで、本実施形態では、例えば前述した特許文献１等で開示されている公知の補正方法を利用する。具体的に、本実施形態では、上述した３つの非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃを用いて軸箱と車輪の間の相対変位を考慮した補正を行うことで横圧推定値の精度を向上させている。本実施形態では、先ず、ベアリングのスラスト隙間などによって輪軸が軸箱に対してスラスト方向に移動する量δ_sを求める。次に、台車枠にかかる横方向力などにより軸箱が輪軸に対して傾く量δ_Tを求めた上で、補正後の板部変形量δを求める。具体的には、補正後の板部変形量δは、非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃがそれぞれ捉えた変位量により次式で表わされる。

【0063】

δ_s＝（δ₁＋δ₂）／２
δ_T＝ Ｂ・tanθ＝（Ｂ／Ａ）(δ₂－δ₁)
δ＝δ₃－ (δ_s＋δ_T）
＝δ₃－ (δ₁＋δ₂）／２－（Ｂ／Ａ）（δ₂－δ₁)
上記式中、δ₁は車輪ボス部上部変位、δ₂は車輪ボス部下部変位、δ₃は車輪板部変位、Ａはボス部設置上下センサ間距離、Ｂは車軸中心から車輪板部設置センサ間距離、θは軸箱から車輪間の相対傾き角である（特許文献１の第２図を参照）。

【0064】

［営業車両及びＰＱデータ無線伝送装置の説明］
図５に示すように、本実施形態で使用した営業車両は、車体部５０と床下部６０と台車７０を備えている。車体部５０には、情報処理装置８１、地車間通信機能装置８２及びアンテナ８３を備えたＰＱデータ無線伝送装置８０が設置されている。ＰＱデータ無線伝送装置８０は、無線を使用することで営業車両の外部の装置との間でデータ通信を行うことが可能な装置である。

【0065】

台車７０には、ＰＱモニタリング台車１０が用いられている。台車７０は、振動加速度計１の出力信号を受信する軸箱上下振動信号受信部７１と、磁歪式変位計２の出力信号を受信する軸ばね上下変位信号受信部７２と、非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃの出力信号を受信する車輪変位信号受信部７３を少なくとも備えている。台車７０は更にモノリンク荷重信号受信部を備えていてもよい。

【0066】

床下部６０には、車体部５０から送信される速度信号５１と列車情報５２を少なくとも入力可能なＰＱモニタ制御器６１が設置されている。列車情報５２には、営業車両を特定する車両番号のほか、営業車両の位置データ、時刻データなどが含まれる。ＰＱモニタ制御器６１と情報処理装置８１は、車体部５０に設けたＤＣ１００Ｖ電源５３から電源供給を受けている。

【0067】

ＰＱモニタ制御器６１は、軸箱上下振動信号受信部７１、軸ばね上下変位信号受信部７２、車輪変位信号受信部７３のそれぞれと、コネクタ台６２及びアンプ部６３を介して接続されている。アンプ部６３では、信号増幅等の処理が行われる。その後、データは情報処理装置８１に送られ演算処理が行われる。ＰＱモニタ制御器６１は、情報処理装置８１に対し、本実施形態の輪重推定方法を実施するのに必要なデータを送信する制御部に相当する。

【0068】

本実施形態では、車体部５０に情報処理装置８１が備えられている。情報処理装置８１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、主記憶（メモリ）、二次記憶装置（ＨＤＤ、ＳＳＤ等）を備えており、二次記憶装置に記録されているアプリケーションプログラムを主記憶にロードして中央処理装置において所要の演算を行うことができる。そして、情報処理装置８１は、振動加速度計１による内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛けた上で加算し、内軌側及び外軌側についてそれぞれ車輪位置における上下加速度を求める第１ステップと、輪軸の重量と重力加速度と輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛け算して求める「重力項」と、第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ輪軸の左右移動量及び軸ばねの上下ばね定数に基づいた係数を掛けた上で加算して求める「軸ばね力項」と、輪軸の質量と１／２と第１ステップの出力値を掛け算して求める「慣性力項」とに基づいて、内軌側及び外軌側についてそれぞれ輪重を推定する第２ステップを実行する。本実施形態の営業車両は、軌道の状態を測定可能な営業車両である。

【0069】

［走行試験１］
本実施形態の輪重推定方法の効果を確認するため、地下鉄の営業線において上記構成のＰＱモニタリング台車を実装した営業車両を走行させて走行試験１を実施した。走行試験１では、振動加速度計の出力値は使用せずに磁歪式変位計の出力値のみを使用する従来の輪重推定方法も同時に実施した。走行試験１は、東京メトロ千代田線の北千住駅～町屋駅の区間において通常の営業時間帯に行った。

【0070】

本実施形態の輪重推定方法による結果を図６（ａ）に示すと共に、従来の推定方法による結果を図６（ｂ）に示す。各グラフにおいて縦軸は車両進行方向前方の左車輪の輪重推定値Ｐ_lを、横軸は営業車両の走行距離を示している。

【0071】

両グラフを比較すると、たとえば走行距離3.5km前後、4km手前、4.3km付近、5.3km前後の曲線区間において、本実施形態の輪重推定方法は、従来方法と比較して、振動的な輪重が精度よく観測されていることが確認できた。また、走行距離3.75km前後の分岐器が存在する場所での衝撃や、走行距離4.5～5kmの定尺レールの継ぎ目部による衝撃も、本実施形態の輪重推定方法を用いた場合は精度よく検出された。なお、図６では、左車輪の輪重のみを示しているが、右車輪の輪重についても同様の結果が得られることを確認した。

【0072】

［実施形態の第１変形例］
本変形例の輪重推定方法は、図２のブロック図において、関数Ａが行う演算処理については、前述した式（５）および式（６）を用いた第１ステップと同じ演算処理を行うが、関数Ｂが行う演算処理については、横力項を考慮した演算は行わず、下記式（１）および式（２）を用いた第２ステップのみを実施する。

【0073】

具体的に、本変形例の第２ステップは、磁歪式変位計で計測される右軸ばね１６の上下変位Ｚ_rと、磁歪式変位計で計測される左軸ばね１５の上下変位Ｚ_lと、左車輪１１の位置における上下加速度ａ_zlと、右車輪１２の位置における上下加速度ａ_zrと、輪軸中心から左車輪１１とレール１３の接触点までの距離ｂ_lと、輪軸中心から右車輪１２とレール１４の接触点までの距離ｂ_rと、輪軸の質量ｍと、重力加速度ｇと、軸ばね１５，１６間の距離の半分の値ｂ_zと、軸ばね１５，１６の上下ばね定数ｋと、車輪径ｒを入力値とするものである。このうち、左車輪位置における上下加速度ａ_zlと、右車輪位置における上下加速度ａ_zrは、第１ステップの出力値である。

【数14】

【数15】

【0074】

上記推定式は、左から順番に「重力項」＋「右軸ばね力項」＋「左軸ばね力項」＋「慣性力項」を計算しているものである。

【0075】

つまり、第２ステップのみを行い、輪軸の重量と重力加速度と輪軸の左右移動量に基づいた係数を掛け算して求める「重力項」と、第２センサによる内軌側の出力値と外軌側の出力値を、それぞれ輪軸の左右移動量及び軸ばねの上下ばね定数に基づいた係数を掛けた上で加算して求める「軸ばね力項」と、輪軸の質量と１／２と第１ステップの出力値を掛け算して求める「慣性力項」を加算している。本変形例では、第２ステップにより得られる出力値が、左車輪の輪重推定値Ｐ_lと、右車輪の輪重推定値Ｐ_rである。

【0076】

［走行試験２］
横力項も加味した式（３）および式（４）の演算を行う前述の実施形態の輪重推定方法と、横力項は考慮しない本変形例の輪重推定方法とで効果の違いを比較するため、地下鉄の営業線においてＰＱモニタリング台車を実装した営業車両を走行させて走行試験２を実施した。走行試験２は、東京メトロ千代田線の千駄木駅～根津駅間の区間において通常の営業時間帯に行った。

【0077】

横力項も加味した演算を行う前述の実施形態の方法による輪重変化を図７Ａに示すと共に、そのデータから慣性力項（第１ステップ）に基づく値を除いた準静的な輪重変化を図７Ｂに示す。また、横力項は考慮しない本変形例の方法による輪重変化を図８Ａに示し、そのデータから慣性力項（第１ステップ）に基づく値を除いた準静的な輪重変化を図８Ｂに示す。各グラフにおいて縦軸は車両進行方向前方の右車輪の輪重推定値はＰ_rを、横軸は営業車両の走行距離を示している。

【0078】

図７Ａのグラフと、横力項を考慮しない本変形例の結果を示す図８Ａのグラフを比較すると、走行距離8.8～8.95kmの区間の曲線において、図７Ａのグラフの方が大きな値を検出している。同じ傾向は、慣性力項（第１ステップ）を除いた図７Ｂのグラフと図８Ｂのグラフの比較においても確認できる。この差が横力項を加味した演算を行うことによる効果と言うことができる。

【0079】

従って、本発明では、推定される輪重の精度を更に高めたい場合は、内軌側及び外軌側について車輪板部の曲げによる水平方向の変形量を計測する第３センサ（一例として非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃ）を設けると共に、第３センサによる外軌側の出力値から内軌側の出力値を減算して輪軸に作用する横力に基づいた係数を掛けて求める横力項を加算もしくは減算する第３ステップを含むようにすることがより好ましい。

【0080】

もっとも、本発明では、第１センサ（一例として振動加速度計１）の出力値を考慮した演算を行うことによる効果は顕著に大きいもので、図７Ａと図７Ｂの結果を比較すればレールとレールの接続部に設ける隙間（継目部）やレール表面の摩耗による凹凸等を原因とする衝撃を高い精度で推定しているのに対し、更に横力項を加味した演算を行うことによる効果は、全体の効果の中では比較的小さなものである。

【0081】

従って、横力項を考慮しない本変形例の輪重推定方法も、一定以上の精度を保ちつつ、設備にかかるコストを低減できる、あるいはメンテナンスの手間が少なくて済む等の利点がある。

【0082】

［実施形態の第２変形例］
上述の実施形態において、第３ステップを実施して横力項も含めた演算を行う場合、非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃによる出力データには、車輪と輪軸が直角に嵌め合っておらずブレが発生している「面ブレ」に起因した変位のデータも含まれている。従前は、面ブレについては加算平均処理によって対処していたところ、加算平均処理では失われてしまうデータもあって瞬間的な横圧を測定することが難しいという課題があった。

【0083】

そこで、本変形例では、面ブレに起因した信号を低減するためにノッチフィルタを適用することで、高精度な横圧推定を可能とした。すなわち、本変形例の輪重推定方法では、第３ステップは、横力項を求めるときに、輪軸の面ブレに起因した信号を低減するノッチフィルタを適用する処理を含むようにする。

【0084】

具体的には、非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃによる出力データに基づいて横力項を求める場合は、走行距離に対するデータに変換した上で、以下の式１０に示すノッチフィルタを適用することで、面ブレに起因していると考えられる成分の振幅を効果的に低減することができる。また、このノッチフィルタを利用する方法によれば、従来の加算平均処理とは異なり、瞬間的な横圧の増大も検知しやすい。

【数16】

（ここで、
ω_n：ノッチ角周波数[rad/s] = v/r₀
ξ：減衰パラメータ
ω_d：走行距離基準の面ブレ周波数 = 1/r₀
r₀：車輪の半径[m]
d_s：距離基準のサンプリング周期
である。）

【0085】

［実施形態の第３変形例］
鉄道車両の脱線に対する指標を定め、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。鉄道車両の車輪とレールとの間に作用する鉛直荷重である輪重Ｐと、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の比である脱線係数（Ｑ／Ｐ）は、軌道変位やレールの支持状態、車輪とレール間の接触状態によって大きく変化することが知られている。

【0086】

そのため、輪重Ｐと横圧Ｑの各推定値から求めた脱線係数を把握することで、レールの状態を推定することも可能と考えられる。一方で、従来、レールの状態を計測するためにレール検測車等を用いて軌道変位の値が測定されているが、こうした測定は間欠的にしか行うことができず、短期的な変化を捉えることができない。

【0087】

そこで、本変形例の軌道の監視方法では、軌道の状態変化を適時に把握するため、上述した実施形態の輪重推定方法を用いて輪重Ｐをこれまでよりも高い精度で推定した上で、営業線における脱線係数（Ｑ／Ｐ）を常時観測する。

【0088】

本変形例では、例えばＰＱモニタリング台車１０を実装した営業車両を走行させて、第３センサ（一例として非接触変位計３ａ，３ｂ，３ｃ）の出力値に基づいて内軌側横圧と外軌側横圧（Ｑ_r、Ｑ_l）をそれぞれ求め、これらの値を上述した実施形態の輪重推定方法により求めた内軌側輪重及び外軌側輪重（Ｐ_r、Ｐ_l）でそれぞれ割り算して、内軌側及び外軌側について脱線係数（Ｑ_r／Ｐ_r、Ｑ_l／Ｐ_l）をそれぞれ算出し、営業車両の走行区間における脱線係数の変化を監視する。

【0089】

本変形例による軌道の監視方法の結果を視覚的に把握しやすくするには、横軸に営業車両の走行距離を、縦軸に脱線係数を取ってグラフ化するようにすればよい。なお、脱線係数は、特定の台車の進行方向前側の輪軸が有する外軌側車輪について、鉄道車両が軌道の曲線区間を走行する場合における外軌脱線係数を把握するのが一般的であるから、本変形例においても同様に外軌脱線係数を把握するようにしてもよい。

【0090】

本変形例の軌道の監視方法は、レール検測車等を用いて軌道変位の値を測定する方法と比較すれば正確性に劣るかも知れないが、営業線における異常値の早期発見という目的からは必要な精度を十分に満たしている。また、従来のＰＱモニタリング台車による監視方法と比較すると、突発的な輪重Ｐを高精度に検出できるという利点があるため、たとえばレールの継ぎ目落ち、レール折損、レールはく離等の軌道の異常を早期かつ的確に把握することができる。

【0091】

［その他の変形例］
上述の実施形態において、情報処理装置８１は、営業車両の外部に存在してもよい。この場合、営業車両を走行中は、ＰＱモニタ制御器６１の出力データを二次記憶装置に記録のみしておき、後日外部の情報処理装置を用いて記録したデータを読み込み、上述した第１ステップ、第２ステップ、第３ステップの演算を行うようにすればよい。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明は、営業車両を用いて輪重や脱線係数の変化を常時監視し、リアルタイムで走行安全性を確認しつつ、軌道の状態の変化や異常値を早期に発見できるシステム等に適用可能である。

【符号の説明】

【0093】

１ 振動加速度計（第１センサ）
２ 磁歪式変位計（第２センサ）
３ａ，３ｂ，３ｃ 非接触変位計（第３センサ）
１１ 左車輪
１２ 右車輪
１３ 左側レール
１４ 右側レール
１５ 左軸ばね
１６ 右軸ばね
１７ 軸受
１８ 軸箱
５０ 車体部
５１ 速度信号
５２ 列車情報
６０ 床下部
６１ ＰＱモニタ制御器
６２ コネクタ台
６３ アンプ部
７０ 台車
７１ 軸箱上下振動信号受信部
７２ 上下変位信号受信部
７３ 車輪変位信号受信部
８０ ＰＱデータ無線伝送装置
８１ 情報処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】