データ収録装置
【課題】 効率的なデータ収録装置を実現すること。
【解決手段】 第１の物理量を第１の計測手段により計測し、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ第２及び第３の計測手段により計測し、第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データを生成し、第１の計測手段による計測結果のデータと計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録として記録するようにした。
【解決手段】 第１の物理量を第１の計測手段により計測し、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ第２及び第３の計測手段により計測し、第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データを生成し、第１の計測手段による計測結果のデータと計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録として記録するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測器により計測される物理量を収録するデータ収録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量を計測し、計測データを記録・収集するデータ収録装置が知られている。 例えば、データ収録装置の１つとして、特許文献１に開示されているような鉄道車両の乗り心地データ（以下、「乗り心地データ」という。）を収録する装置（以下、「乗り心地データ収録装置」という。）が知られている。
【特許文献１】特開２００４−９８８７８号公報
【０００３】
この乗り心地データ収録装置は、試験走行時等に鉄道車両内に設置され、走行中の上下左右前後の３軸方向それぞれの加速度、走行速度及び走行位置を計測して、随時収録するものである。
【０００４】
図７に、従来の乗り心地データ収録装置１０１の代表的な概略構成例を示す。なお、以下の説明においては、鉄道車両の進行方向をｘ軸方向、床面に平行でｘ軸方向に垂直な方向（進行方向に対する左右方向）をｙ軸方向、床面に垂直な方向（進行方向に対する上下方向）をｚ軸方向とする。
データ収録装置１０１は、同図に示すように、加速度計測部２、速度位置計測部３、ＡＤ変換部１０５、データ収録部１０６及び解析出力部１０７を備えて構成される。
【０００５】
加速度計測部２は、例えばサーボ型の３軸加速度計である加速度センサ２１を備え、この加速度センサ２１によりｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の現在の加速度がそれぞれｘ加速度、ｙ加速度及びｚ加速度として計測される。
速度位置計測部３は、車軸の端部に設けられて車軸の回転速度を走行速度として計測する速度発電機３１及び鉄道車両の現在位置を計測するＧＰＳ３２を備えて構成される。
【０００６】
加速度計測部２及び速度位置計測部３により計測されたｘ加速度、ｙ加速度、ｚ加速度、走行速度及び位置は、ＡＤ変換部１０５によりアナログ／デジタル変換され、それぞれｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３、速度データ６８及び位置データ６９としてデータ収録部１０６で時間推移記録として随時収録される。
【０００７】
試験走行の終了後、収録された各計測データは、データ収録部１０６から解析出力部１０７へ出力され、解析出力部１０７において、走行中の時間軸に沿って各計測値をグラフ化して出力するといった解析処理が行われる。
例えば、各計測データに基づいて、図８に示すようなグラフが表示出力される。
【０００８】
図８（ａ）は、ｙ加速度データ６２に基づき描かれたｙ加速度の時間変化を表している。また、図８（ｂ）は速度データ６８及び位置データ６９に基づき描かれた、鉄道車両の速度及び位置の時間変化を表している。破線ｘ１が走行速度を、実線ｘ２がキロ程に準じた走行位置をそれぞれ表し、両図における横軸は共通の時刻を表している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、同図に示すように、走行速度及び位置と、加速度との間には、単位時間当たりの変化量の変動（以下、「時間的密度」という。）に大きな差がみられる。
【００１０】
即ち、走行速度等の物理量の時間変化を表した同図の、各曲線上の点における傾きとして現れる時間的変化量について、例えば時刻０．２秒〜時刻０．４秒の間（以下、「着目時間」という。）に関して比較すると、それぞれ次の通りとなっている。
【００１１】
図８（ａ）の曲線上の、例えば４点ｘ３１、ｘ３２、ｘ３３及びｘ３４における傾きが正負の変化をも伴って大きく変化していることから判るように、加速度の時間的変化量は、着目時間に亘って大きく変化している。
一方、図８（ｂ）の走行速度曲線ｘ１は、着目時間に亘って傾きが略一定であるから、速度の時間的変化量はほぼ一定であり、殆ど変化していない。また、位置曲線ｘ２の、例えば２点ｘ２１及びｘ２２における傾きから判るように、位置の時間的変化量は、着目時間を通じても比較的小さい。
【００１２】
このように鉄道車両の走行速度及び位置の時間的密度は、加速度の時間的密度に比して、相当に小さい。このような時間的密度の大きな差は計測したデータ全体に亘って同様にみられる。
【００１３】
しかしながら、従来の乗り心地データ収録装置１０１は、図７に示して説明した通り、計測器である加速度センサ２１、速度発電機３１及びＧＰＳ３２からデータ収録部１０６までの処理系統を計測器毎に有し、各部が別々のケーブルで接続されて構成されている。またこれは乗り心地データ収録装置１０１に限った構成ではなく、データ収録装置全般に言えるものである。即ち、同時に複数の物理量を計測し、その計測データを記録・収集する場合、計測器が別個であるために、各計測器から記録部への処理系統が計測する物理量の数だけ必要となるのである。このため、計測する物理量の数・種類が増えるに伴って、各部を接続するケーブル数が増加し、配線も煩雑になっていた。また、それぞれの計測データを同等に記録する必要があるため、計測する物理量の数に応じた処理速度が要求された。また、計測データを記録するための必要メモリ容量が、計測する物理量の数に応じて増加していた。
【００１４】
ところが、上述したようにデータ収録装置が収録対象とする各物理量の間には、時間的密度について大きな差がある。この時間的密度の差を利用して、データ収録装置の効率化を図れないだろうか。本発明はかかる課題に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる課題を解決するための第１の発明は、
第１の物理量を計測する第１の計測手段（例えば、図１の加速度センサ２１）と、
前記第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ計測する第２及び第３の計測手段（例えば、図１のＧＰＳ３２及び速度発電機３１）と、
前記第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データ（例えば、図２の速度位置データｄ４）を生成する複合データ生成手段（例えば、図２の速度位置変調部４）と、
前記第１の計測手段による計測結果のデータと前記複合データ生成手段により生成された計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録（例えば、図１のｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３及び速度位置データ６４）として記録していく記録手段（例えば、図１のデータ収録部６）と、
を備えたデータ収録装置（例えば、図１のデータ収録装置１）である。
【００１６】
この第１の発明によれば、第２及び第３の物理量の計測結果が時分割されて計測複合データが生成され、この計測複合データが記録手段へ出力される。
従って、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量の計測結果が計測複合データとして記録手段へ出力されるから、同時計測される複数の物理量の数に比し、収録するデータの数が少なくて済む。このため、収録に要する処理能力や収録に要するメモリ容量、配線に要するケーブルの数といった種々の面で効率化を図ることができる。
【００１７】
また、第２の発明は、第１の発明のデータ収録装置であって、
前記複合データ生成手段は、前記計測複合データの全信号レンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４）のうち、所定閾値（例えば、図５（ａ）のレベルｘ４１）を超えるレンジを前記第２の計測手段の計測結果に対応するレンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４３）とし、前記所定閾値未満のレンジを前記第３の計測手段の計測結果に対応するレンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４２）として、前記第２及び第３の計測手段の計測結果を、対応するレンジ内の信号値に変換する変換手段（例えば、図２の位置変換器４２及び速度変換器４１）を有することを特徴とする。
【００１８】
この第２の発明によれば、第２の物理量の計測結果と第３の物理量の計測結果とを、それぞれ所定閾値を超えるレンジと所定閾値未満のレンジとに振分けるようにして計測複合データが生成される。
従って、記録手段に記録された計測複合データの第２の物理量と第３の物理量との判別は、計測複合データの値を所定閾値と比較する簡易な処理で済む。
【００１９】
また、第３の発明は、第２の発明のデータ収録装置であって、
前記変換手段は、前記第２の計測手段の計測結果について、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向を反転して、前記所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換することを特徴とする。
【００２０】
この第３の発明によれば、第２の計測手段の計測結果が、対応するレンジ内の信号値に変換される際、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向が反転され、所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換される。
従って、所定閾値近傍には計測複合データの信号値が可及的にない状態が作出されるから、記録手段に記録された計測複合データを第２の物理量と第３の物理量とをより明確に判別できる。
【００２１】
また、第４の発明は、鉄道車両に設置される第１〜第３の何れかの発明のデータ収録装置であって、
前記第１の計測手段は加速度を計測する手段であり、
前記第２及び第３の計測手段は一方が走行位置を計測する手段（例えば、図１のＧＰＳ３２）であり、他方が走行速度を計測する手段（例えば、図１の速度発電機３１）である、
ことを特徴とする。
【００２２】
この第４の発明によれば、第１の物理量として鉄道車両の加速度が計測され、第２及び第３の物理量として走行位置及び走行速度が計測される。
【００２３】
また、第５の発明は、第１〜第３の何れかの発明のデータ収録装置であって、
前記第２及び第３の計測手段は、前記第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量を計測することを特徴とする。
【００２４】
この第５の発明によれば、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量が計測される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、同時計測される複数の物理量の数に比し、収録するデータの数が少なくて済む。このため、収録に要する処理能力や収録に要するメモリ容量、配線に要するケーブルの数といった種々の面で効率化を図ったデータ収録装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下においては、本発明のデータ収録装置を鉄道車両の乗り心地データ収録装置に適用した場合について説明するが、本発明を適用可能な形態がこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本実施の形態における乗り心地データ収録装置（以下、単に「データ収録装置」という。）１の概略構成例を示すブロック図である。なお、図７に示したデータ収録装置１０１と同一の部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１に示すように、データ収録装置１は、加速度計測部２、速度位置計測部３、速度位置変調部４、ＡＤ変換部５、データ収録部６及び解析出力部７を備えて構成されている。
【００２９】
速度位置変調部４は、速度位置計測部３で計測された走行速度及び位置に係るそれぞれ速度信号ａ４及び位置信号ａ５を、交互にアナログ／デジタル変換することで時分割し、速度位置データｄ４としてデータ収録部６へ出力する。
【００３０】
この速度位置変調部４は、模式的には、例えば図２に示す内部構成を有している。
同図において、速度位置変調部４は、速度変換器４１、位置変換器４２、切替器４３及びＡＤＣ４４を備えて構成されている。
【００３１】
速度変換器４１は、速度位置計測部３から入力される速度信号ａ４の信号レベルを適宜増幅、減衰及びバイアスして速度変換信号ａ６として出力する。入力される速度信号ａ４と出力する速度変換信号ａ６とは比例関係にあり、その関係の一例を図３（ａ）に示す。同図においては、説明の簡明化のため、速度信号ａ４の代わりに速度を図示したが、実際には速度発電機３１によって検出された速度を表す電圧値が速度信号ａ４となる。同図において、速度変換信号ａ６は、速度（速度信号ａ４）が０ｋｍ／ｈの場合には０Ｖ、１７ｋｍ／ｈの場合には２．５Ｖの信号となる。なお、本実施の形態において想定する速度の最小値及び最大値は、それぞれ０ｋｍ／ｈ及び１７ｋｍ／ｈとしている。
【００３２】
このように、速度変換器４１から出力される速度変換信号ａ６の信号レベルは常に０〜２．５Ｖのレンジ（以下、「速度用レンジ」という。）に収まる。また、速度変換信号ａ６の信号レベルは速度に対する単調増加関数であるから、この速度用レンジ内に収まる速度変換信号ａ６の信号レベルに基づいて速度が一意に定まる。
【００３３】
位置変換器４２は、速度位置計測部３から入力される位置信号ａ５の信号レベルを適宜増幅、減衰及びバイアスして位置変換信号ａ７として出力する。入力される位置信号ａ５と出力する位置変換信号ａ７とは線形関係にあり、その関係の一例を図３（ｂ）に示す。同図においても説明の簡明化のため、位置信号ａ５の代わりにキロ程を示す位置を図示したが、例えばＧＰＳ３２によって検出された位置を表す電圧値が位置信号ａ５となる。同図において、位置変換信号ａ７は、位置（位置信号ａ５）が３９５ｍの場合には５Ｖ、４１０ｍの場合には２．５Ｖの信号となる。なお、本実施の形態において想定する位置の最小値及び最大値は、それぞれ３９５ｍ及び４１０ｍとしている。
【００３４】
このように、位置変換器４２から出力される位置変換信号ａ７の信号レベルは常に２．５〜５Ｖのレンジ（以下、「位置用レンジ」という。）に収まる。また、位置変換信号ａ７の信号レベルは位置に対する単調減少関数であるから、この位置用レンジ内に収まる位置変換信号ａ７の信号レベルに基づいて位置が一意に定まる。
【００３５】
因みに本実施の形態の場合、アナログ信号のレンジ全体である０〜５Ｖ（以下、「全信号レンジ」という。）のうち、２．５Ｖを閾値の信号レベル（以下、「閾値レベル」という。）として、閾値レベル未満のレンジを速度用レンジに、閾値レベルを超えるレンジを位置用レンジに、それぞれ設定している。
【００３６】
従って、位置変換器４２は、閾値レベル（２．５Ｖ）と位置の最大（４１０ｍ）とを、また、全信号レンジ内の最大値（５Ｖ）と位置の最小（３９５ｍ）とをそれぞれ対応付けるように信号の大小方向を反転させる変換を行い、位置信号ａ５を、閾値レベルを超えるレンジ内の信号レベルに変換するといえる。
【００３７】
切替器４３は、この切替器４３に接続される速度変換器４１及び位置変換器４２のうちの何れか一方とＡＤＣ４４との間の導通（以下、それぞれ「速度側導通」及び「位置側導通」という。）を０．１秒の期間（以下、「切替期間」と呼ぶ。）毎に切替える。
【００３８】
即ち、図４（ａ）に示すように、速度側導通と位置側導通とが５Ｈｚの周波数（以下、「切替周波数」という。）で交互に行われ、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とが０．１秒づつ交互にＡＤＣ４４へ出力される。以下、この切替器４３からＡＤＣ４４へ出力される信号を信号ａ８とする。
【００３９】
ＡＤＣ４４は、切替器４３から入力される信号ａ８を１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換し、速度位置データｄ４としてデータ収録部６へ出力する。
従って、図４（ｂ）に示すように、切替器４３が速度側導通を行う期間は速度変換信号ａ６が１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換され、位置側導通を行う期間は位置変換信号ａ７が１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換され、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とが時分割でアナログ／デジタル変換されて速度位置データｄ４として出力される。
【００４０】
そして、速度位置変調部４（図１）から出力された速度位置データｄ４は、速度位置データ６４としてデータ収録部６で収録される。
【００４１】
また、加速度計測部２で計測されたｘ加速度、ｙ加速度及びｚ加速度は、ＡＤ変換部５によりアナログ／デジタル変換され、それぞれｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２及びｚ加速度データ６３として、データ収録部６で収録される。
【００４２】
データ収録部６は、例えばハードディスク等の書換え可能な二次記憶装置を備えたコンピュータで構成される。データ収録部６は、ｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３及び速度位置データ６４を共通の時間軸（時間経過）に沿って随時収録していくことで時間推移記録を行う。
【００４３】
解析出力部７は、速度位置データ６４を復調する為の復調部７１を備え、例えばコンピュータで構成される。
復調部７１は、データ収録部６に収録された速度位置データ６４を速度用レンジ（閾値レベル未満のレンジ）に属するデータ（以下、「閾値未満データ」という。）と、位置用レンジ（閾値レベルを超えるレンジ）に属するデータ（以下、「閾値超データ」という。）とに分離する。
【００４４】
次いで復調部７１は、図３（ａ）に示す関係に基づいて、閾値未満データから走行速度の値を求める。具体的には、閾値未満データの値を同図の縦軸に当てはめ、対応する速度（同図の横軸）を求めることにより走行速度を求める。同様に復調部７１は、図３（ｂ）に示す関係に基づいて、閾値超データから位置の値を求める。
【００４５】
因みに、この解析出力部７や復調部７１は、上述の手順を実現する回路であっても良いし、ソフトウェア的に実現することとしてもよい。例えば、データ収録部６に収録された速度位置データ６４を、所定の表計算ソフトに読込み、この表計算ソフト上で閾値未満データと閾値超データとに分離し、それぞれに対して図３に示す関係から走行速度と位置とを求めるようにしてもよい。
【００４６】
復調部７１により走行速度と位置とが復調された後、解析出力部７は、復調された走行速度及び位置のデータに基づいて走行速度及び位置の時間的変化を表すグラフを作成する。この際、復調された走行速度と位置のデータは断続的な点であるため、各点間を線形補完等することにより連続する線としてグラフを作成する。また、解析出力部７は、データ収録部６に収録された加速度データ６１，６２，６３に基づいて、加速度の時間的変化を表すグラフを作成する。
【００４７】
次に、かかるデータ収録装置１において、速度及び位置が収録及び復調される様子について、図５を用いて説明する。
図５は、図８（ｂ）に示した走行速度で走行した場合の計測データ等の時間的変化の一例を示す図である。
【００４８】
速度発電機３１から出力される速度信号ａ４は、まず速度変換器４１により速度用レンジ内の速度変換信号ａ６へと変換される。また、ＧＰＳ３２から出力される位置信号ａ５は、まず速度変換器４１により位置用レンジ内の位置変換信号ａ７へと変換される。この場合、速度信号ａ４は図３（ａ）、位置信号ａ５は図３（ｂ）に示した関係に基づいてそれぞれ速度変換信号ａ６、位置変換信号ａ７へと変換される。
【００４９】
次いで、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とは５Ｈｚの切替周波数で交互にＡＤＣ４４へ出力され、ＡＤＣ４４によってアナログ／デジタル変換されて速度位置データｄ４として出力され、速度位置データ６４としてデータ収録部６に収録される。
【００５０】
かくして、図５（ａ）に示した計測データが速度位置データ６４として収録される。同図においては、走行速度と位置とが、切替期間である０．１秒毎にそれぞれ速度用レンジ（レンジｘ４２）と位置用レンジ（レンジｘ４３）とに分けられて収録されている様子が現れている。
【００５１】
この速度位置データ６４が解析出力部７へ出力されると、復調部７１により、次のようにして走行速度及び位置のデータへと復調される。
まず、速度位置データ６４（図５（ａ））は、閾値未満データと閾値超データとに分けられる。次いで、閾値未満補完データは、図３（ａ）に示す関係に基づいて走行速度のデータへと復調され、閾値超補完データは、図３（ｂ）に示す関係に基づいて位置のデータへと復調される。
【００５２】
そして、復調部７１において復調された走行速度のデータと位置のデータとから、解析出力部７が、例えば図５（ｂ）に示すグラフを作成して表示出力等する。図５（ｂ）は、２秒間における走行速度と位置の変化を拡大して示したグラフである。同図（ｂ）において、切替期間による０．１秒毎の実データの無い部分が線形補完等で補完されていることが分かる。この図５（ｂ）は微少時間（同図（ｂ）は２秒間）に対する変化量を示すグラフであるため分かり難いかもしれないが、速度及び位置の計測データとしては、充分な精度である。
【００５３】
また、解析出力部７は、図７を用いて説明した従来の解析出力部１０７と同様、加速度データ６１，６２，６３から加速度にかかる時間変化のグラフを作成・表示出力するが、この加速度データ６１，６２，６３は計測中、常時ＡＤ変換部５でＡＤ変換されたデータであるため、データの欠落の無い図８（ａ）と同様のグラフが作成される。
【００５４】
このように、本実施の形態のデータ収録装置１は、加速度という時間的密度の比較的高い物理量に対して、走行速度及び位置という時間的密度の比較的低い物理量を時分割で変調して収録することができる。また、時分割されるため、データの欠落が断続的に生じるが、時間的密度の低さのため、欠落部分に関して問題が生じることはない。
【００５５】
また、走行速度及び位置を時分割で変調して速度位置データｄ４を生成・収録することにより、走行速度及び位置に係る計測データの処理系統が、速度位置変調部４以降、１つで済む。かくして、図７に示した従来のデータ収録装置１０１に比し、記録対象のデータ数減少に伴う処理速度の改善や、収録データの記録に要するメモリ容量の削減、各部を接続するケーブル数の減少といった、より効率的なデータ収録装置を実現できた。
【００５６】
また、速度位置変調部４は、全信号レンジのうち、閾値レベルを超えるレンジを位置用レンジとし、閾値レベル未満のレンジを速度用レンジとした。これにより、復調部７１は、収録されている速度位置データ６４の値を閾値レベルと比較するだけで、その値に係る速度位置データが走行速度のデータか位置のデータかを判別できる。
【００５７】
また、速度位置変調部４の位置変換器４２は、位置の計測データについて、閾値レベルと位置の最大とを、全信号レンジ内の最大値と位置の最小とをそれぞれ対応付けるように大小方向を反転して変換することとした。これにより、図５（ａ）に示されるように、閾値レベル近傍にできる限りデータがない状態を作出することができ、このため、速度位置データ６４に含まれるデータが、走行速度のデータなのか、位置のデータなのかをより確実に判別できる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態においては、速度発電機３１を用いて走行速度を計測し、ＧＰＳ３２を用いて位置を計測するようにした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、マーカ装置を用いて走行速度及び位置を計測するようにしても構わない。
【００５９】
マーカ装置とは、試験員の記録操作に応じて時刻を記録していく装置であり、予め定められた線路標識の地点を通過した際に記録操作が為されることで、予め定められた地点の通過時刻が記録されていく装置である。このマーカ装置によれば、通過時刻と通過済の地点とから、鉄道車両の位置を判断することができる。また、通過した２地点の通過時刻の差と、当該２地点間の距離とから鉄道車両の走行速度を判断できる。
【００６０】
また、上述した実施の形態においては、速度変換器４１が信号の変換に用いる関係式を図３（ａ）に示す比例関係として説明したが、速度信号ａ４と速度変換信号ａ６との間で相互の値を一意に導き出すことができれば、他の関係式を用いてもよい。
【００６１】
例えば、試験走行における鉄道車両の速度範囲の上限が明確に定められない場合、図６（ａ）に示すような関係式を用いてもよい。同図の場合、速度と信号レベルとの関係を表す曲線ｘ５は、速度の正領域で、速度の上昇に伴って信号レベルが増加しながら閾値レベル（２．５Ｖ）へ漸近するように設定されている。
【００６２】
同様に、位置変換器４２が信号の変換に用いる関係式を図３（ｂ）に示す関係式として説明したが、位置信号ａ５と位置変換信号ａ７との間で相互の値を一意に導き出すことができれば、他の関係式を用いてもよい。
【００６３】
試験走行における鉄道車両の位置範囲が明確に定められない場合には、例えば図６（ｂ）に示すような関係式を用いてもよい。同図の場合、位置と信号レベルとの関係を表す曲線ｘ６は、位置の値が減少するに従って信号レベルが２．５Ｖの閾値レベルに漸近し、増加するに従って最大値（５Ｖ）に漸近するように設定されている。
【００６４】
また、上述した実施の形態においては、本発明を鉄道車両の乗り心地データ収録装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、時間的密度の異なる物理量の計測データを収録する装置であれば、何れのデータ収録装置に適用することも可能である。
【００６５】
第１の例として、風速、気圧及び気温を計測して計測データを収録する気候観測装置が挙げられる。この場合、気圧及び気温は風速に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに気圧及び気温とし、加速度の代わりに風速として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った気候観測装置を実現できる。
【００６６】
また、第２の例としては、風洞試験において風圧、風速及び騒音量を計測して計測データを収録する計測装置が挙げられる。この場合、風速及び騒音量は風圧に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに風速及び総音量とし、加速度の変わりに風圧として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った計測装置を実現できる。
【００６７】
また、第３の例としては、車両の車軸の回転速度と、第１及び第２の軸受の温度とを計測して計測データを収録する計測装置が挙げられる。この場合、軸受の温度は車軸の回転速度に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに第１及び第２の軸受の温度とし、加速度の代わりに車軸の回転速度として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態のデータ収録装置の内部構成を示す図である。
【図２】速度位置変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】速度変換器及び位置変換器による出力の信号レベルを示す図である。
【図４】速度位置変調部による変調の説明に供する図である。
【図５】データ収録装置による変調及び復調の動作の説明に供する図である。
【図６】他の実施の形態の速度変換器及び位置変換器による出力の信号レベルを示す図である。
【図７】従来のデータ収録装置の概略構成を示す図である。
【図８】従来の構成による計測データを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ データ収録装置
２１ 加速度センサ
３１ 速度発電機
３２ ＧＰＳ
４ 速度位置変調部
４１ 速度変換器
４２ 位置変換器
６ データ収録部
６１ ｘ加速度データ
６２ ｙ加速度データ
６３ ｚ加速度データ
６４ 速度位置データ
ａ４ 速度信号
ａ５ 位置信号
ｄ４ 速度位置データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測器により計測される物理量を収録するデータ収録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量を計測し、計測データを記録・収集するデータ収録装置が知られている。 例えば、データ収録装置の１つとして、特許文献１に開示されているような鉄道車両の乗り心地データ（以下、「乗り心地データ」という。）を収録する装置（以下、「乗り心地データ収録装置」という。）が知られている。
【特許文献１】特開２００４−９８８７８号公報
【０００３】
この乗り心地データ収録装置は、試験走行時等に鉄道車両内に設置され、走行中の上下左右前後の３軸方向それぞれの加速度、走行速度及び走行位置を計測して、随時収録するものである。
【０００４】
図７に、従来の乗り心地データ収録装置１０１の代表的な概略構成例を示す。なお、以下の説明においては、鉄道車両の進行方向をｘ軸方向、床面に平行でｘ軸方向に垂直な方向（進行方向に対する左右方向）をｙ軸方向、床面に垂直な方向（進行方向に対する上下方向）をｚ軸方向とする。
データ収録装置１０１は、同図に示すように、加速度計測部２、速度位置計測部３、ＡＤ変換部１０５、データ収録部１０６及び解析出力部１０７を備えて構成される。
【０００５】
加速度計測部２は、例えばサーボ型の３軸加速度計である加速度センサ２１を備え、この加速度センサ２１によりｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の現在の加速度がそれぞれｘ加速度、ｙ加速度及びｚ加速度として計測される。
速度位置計測部３は、車軸の端部に設けられて車軸の回転速度を走行速度として計測する速度発電機３１及び鉄道車両の現在位置を計測するＧＰＳ３２を備えて構成される。
【０００６】
加速度計測部２及び速度位置計測部３により計測されたｘ加速度、ｙ加速度、ｚ加速度、走行速度及び位置は、ＡＤ変換部１０５によりアナログ／デジタル変換され、それぞれｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３、速度データ６８及び位置データ６９としてデータ収録部１０６で時間推移記録として随時収録される。
【０００７】
試験走行の終了後、収録された各計測データは、データ収録部１０６から解析出力部１０７へ出力され、解析出力部１０７において、走行中の時間軸に沿って各計測値をグラフ化して出力するといった解析処理が行われる。
例えば、各計測データに基づいて、図８に示すようなグラフが表示出力される。
【０００８】
図８（ａ）は、ｙ加速度データ６２に基づき描かれたｙ加速度の時間変化を表している。また、図８（ｂ）は速度データ６８及び位置データ６９に基づき描かれた、鉄道車両の速度及び位置の時間変化を表している。破線ｘ１が走行速度を、実線ｘ２がキロ程に準じた走行位置をそれぞれ表し、両図における横軸は共通の時刻を表している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、同図に示すように、走行速度及び位置と、加速度との間には、単位時間当たりの変化量の変動（以下、「時間的密度」という。）に大きな差がみられる。
【００１０】
即ち、走行速度等の物理量の時間変化を表した同図の、各曲線上の点における傾きとして現れる時間的変化量について、例えば時刻０．２秒〜時刻０．４秒の間（以下、「着目時間」という。）に関して比較すると、それぞれ次の通りとなっている。
【００１１】
図８（ａ）の曲線上の、例えば４点ｘ３１、ｘ３２、ｘ３３及びｘ３４における傾きが正負の変化をも伴って大きく変化していることから判るように、加速度の時間的変化量は、着目時間に亘って大きく変化している。
一方、図８（ｂ）の走行速度曲線ｘ１は、着目時間に亘って傾きが略一定であるから、速度の時間的変化量はほぼ一定であり、殆ど変化していない。また、位置曲線ｘ２の、例えば２点ｘ２１及びｘ２２における傾きから判るように、位置の時間的変化量は、着目時間を通じても比較的小さい。
【００１２】
このように鉄道車両の走行速度及び位置の時間的密度は、加速度の時間的密度に比して、相当に小さい。このような時間的密度の大きな差は計測したデータ全体に亘って同様にみられる。
【００１３】
しかしながら、従来の乗り心地データ収録装置１０１は、図７に示して説明した通り、計測器である加速度センサ２１、速度発電機３１及びＧＰＳ３２からデータ収録部１０６までの処理系統を計測器毎に有し、各部が別々のケーブルで接続されて構成されている。またこれは乗り心地データ収録装置１０１に限った構成ではなく、データ収録装置全般に言えるものである。即ち、同時に複数の物理量を計測し、その計測データを記録・収集する場合、計測器が別個であるために、各計測器から記録部への処理系統が計測する物理量の数だけ必要となるのである。このため、計測する物理量の数・種類が増えるに伴って、各部を接続するケーブル数が増加し、配線も煩雑になっていた。また、それぞれの計測データを同等に記録する必要があるため、計測する物理量の数に応じた処理速度が要求された。また、計測データを記録するための必要メモリ容量が、計測する物理量の数に応じて増加していた。
【００１４】
ところが、上述したようにデータ収録装置が収録対象とする各物理量の間には、時間的密度について大きな差がある。この時間的密度の差を利用して、データ収録装置の効率化を図れないだろうか。本発明はかかる課題に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる課題を解決するための第１の発明は、
第１の物理量を計測する第１の計測手段（例えば、図１の加速度センサ２１）と、
前記第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ計測する第２及び第３の計測手段（例えば、図１のＧＰＳ３２及び速度発電機３１）と、
前記第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データ（例えば、図２の速度位置データｄ４）を生成する複合データ生成手段（例えば、図２の速度位置変調部４）と、
前記第１の計測手段による計測結果のデータと前記複合データ生成手段により生成された計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録（例えば、図１のｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３及び速度位置データ６４）として記録していく記録手段（例えば、図１のデータ収録部６）と、
を備えたデータ収録装置（例えば、図１のデータ収録装置１）である。
【００１６】
この第１の発明によれば、第２及び第３の物理量の計測結果が時分割されて計測複合データが生成され、この計測複合データが記録手段へ出力される。
従って、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量の計測結果が計測複合データとして記録手段へ出力されるから、同時計測される複数の物理量の数に比し、収録するデータの数が少なくて済む。このため、収録に要する処理能力や収録に要するメモリ容量、配線に要するケーブルの数といった種々の面で効率化を図ることができる。
【００１７】
また、第２の発明は、第１の発明のデータ収録装置であって、
前記複合データ生成手段は、前記計測複合データの全信号レンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４）のうち、所定閾値（例えば、図５（ａ）のレベルｘ４１）を超えるレンジを前記第２の計測手段の計測結果に対応するレンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４３）とし、前記所定閾値未満のレンジを前記第３の計測手段の計測結果に対応するレンジ（例えば、図５（ａ）のレンジｘ４２）として、前記第２及び第３の計測手段の計測結果を、対応するレンジ内の信号値に変換する変換手段（例えば、図２の位置変換器４２及び速度変換器４１）を有することを特徴とする。
【００１８】
この第２の発明によれば、第２の物理量の計測結果と第３の物理量の計測結果とを、それぞれ所定閾値を超えるレンジと所定閾値未満のレンジとに振分けるようにして計測複合データが生成される。
従って、記録手段に記録された計測複合データの第２の物理量と第３の物理量との判別は、計測複合データの値を所定閾値と比較する簡易な処理で済む。
【００１９】
また、第３の発明は、第２の発明のデータ収録装置であって、
前記変換手段は、前記第２の計測手段の計測結果について、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向を反転して、前記所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換することを特徴とする。
【００２０】
この第３の発明によれば、第２の計測手段の計測結果が、対応するレンジ内の信号値に変換される際、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向が反転され、所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換される。
従って、所定閾値近傍には計測複合データの信号値が可及的にない状態が作出されるから、記録手段に記録された計測複合データを第２の物理量と第３の物理量とをより明確に判別できる。
【００２１】
また、第４の発明は、鉄道車両に設置される第１〜第３の何れかの発明のデータ収録装置であって、
前記第１の計測手段は加速度を計測する手段であり、
前記第２及び第３の計測手段は一方が走行位置を計測する手段（例えば、図１のＧＰＳ３２）であり、他方が走行速度を計測する手段（例えば、図１の速度発電機３１）である、
ことを特徴とする。
【００２２】
この第４の発明によれば、第１の物理量として鉄道車両の加速度が計測され、第２及び第３の物理量として走行位置及び走行速度が計測される。
【００２３】
また、第５の発明は、第１〜第３の何れかの発明のデータ収録装置であって、
前記第２及び第３の計測手段は、前記第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量を計測することを特徴とする。
【００２４】
この第５の発明によれば、第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量が計測される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、同時計測される複数の物理量の数に比し、収録するデータの数が少なくて済む。このため、収録に要する処理能力や収録に要するメモリ容量、配線に要するケーブルの数といった種々の面で効率化を図ったデータ収録装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下においては、本発明のデータ収録装置を鉄道車両の乗り心地データ収録装置に適用した場合について説明するが、本発明を適用可能な形態がこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本実施の形態における乗り心地データ収録装置（以下、単に「データ収録装置」という。）１の概略構成例を示すブロック図である。なお、図７に示したデータ収録装置１０１と同一の部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１に示すように、データ収録装置１は、加速度計測部２、速度位置計測部３、速度位置変調部４、ＡＤ変換部５、データ収録部６及び解析出力部７を備えて構成されている。
【００２９】
速度位置変調部４は、速度位置計測部３で計測された走行速度及び位置に係るそれぞれ速度信号ａ４及び位置信号ａ５を、交互にアナログ／デジタル変換することで時分割し、速度位置データｄ４としてデータ収録部６へ出力する。
【００３０】
この速度位置変調部４は、模式的には、例えば図２に示す内部構成を有している。
同図において、速度位置変調部４は、速度変換器４１、位置変換器４２、切替器４３及びＡＤＣ４４を備えて構成されている。
【００３１】
速度変換器４１は、速度位置計測部３から入力される速度信号ａ４の信号レベルを適宜増幅、減衰及びバイアスして速度変換信号ａ６として出力する。入力される速度信号ａ４と出力する速度変換信号ａ６とは比例関係にあり、その関係の一例を図３（ａ）に示す。同図においては、説明の簡明化のため、速度信号ａ４の代わりに速度を図示したが、実際には速度発電機３１によって検出された速度を表す電圧値が速度信号ａ４となる。同図において、速度変換信号ａ６は、速度（速度信号ａ４）が０ｋｍ／ｈの場合には０Ｖ、１７ｋｍ／ｈの場合には２．５Ｖの信号となる。なお、本実施の形態において想定する速度の最小値及び最大値は、それぞれ０ｋｍ／ｈ及び１７ｋｍ／ｈとしている。
【００３２】
このように、速度変換器４１から出力される速度変換信号ａ６の信号レベルは常に０〜２．５Ｖのレンジ（以下、「速度用レンジ」という。）に収まる。また、速度変換信号ａ６の信号レベルは速度に対する単調増加関数であるから、この速度用レンジ内に収まる速度変換信号ａ６の信号レベルに基づいて速度が一意に定まる。
【００３３】
位置変換器４２は、速度位置計測部３から入力される位置信号ａ５の信号レベルを適宜増幅、減衰及びバイアスして位置変換信号ａ７として出力する。入力される位置信号ａ５と出力する位置変換信号ａ７とは線形関係にあり、その関係の一例を図３（ｂ）に示す。同図においても説明の簡明化のため、位置信号ａ５の代わりにキロ程を示す位置を図示したが、例えばＧＰＳ３２によって検出された位置を表す電圧値が位置信号ａ５となる。同図において、位置変換信号ａ７は、位置（位置信号ａ５）が３９５ｍの場合には５Ｖ、４１０ｍの場合には２．５Ｖの信号となる。なお、本実施の形態において想定する位置の最小値及び最大値は、それぞれ３９５ｍ及び４１０ｍとしている。
【００３４】
このように、位置変換器４２から出力される位置変換信号ａ７の信号レベルは常に２．５〜５Ｖのレンジ（以下、「位置用レンジ」という。）に収まる。また、位置変換信号ａ７の信号レベルは位置に対する単調減少関数であるから、この位置用レンジ内に収まる位置変換信号ａ７の信号レベルに基づいて位置が一意に定まる。
【００３５】
因みに本実施の形態の場合、アナログ信号のレンジ全体である０〜５Ｖ（以下、「全信号レンジ」という。）のうち、２．５Ｖを閾値の信号レベル（以下、「閾値レベル」という。）として、閾値レベル未満のレンジを速度用レンジに、閾値レベルを超えるレンジを位置用レンジに、それぞれ設定している。
【００３６】
従って、位置変換器４２は、閾値レベル（２．５Ｖ）と位置の最大（４１０ｍ）とを、また、全信号レンジ内の最大値（５Ｖ）と位置の最小（３９５ｍ）とをそれぞれ対応付けるように信号の大小方向を反転させる変換を行い、位置信号ａ５を、閾値レベルを超えるレンジ内の信号レベルに変換するといえる。
【００３７】
切替器４３は、この切替器４３に接続される速度変換器４１及び位置変換器４２のうちの何れか一方とＡＤＣ４４との間の導通（以下、それぞれ「速度側導通」及び「位置側導通」という。）を０．１秒の期間（以下、「切替期間」と呼ぶ。）毎に切替える。
【００３８】
即ち、図４（ａ）に示すように、速度側導通と位置側導通とが５Ｈｚの周波数（以下、「切替周波数」という。）で交互に行われ、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とが０．１秒づつ交互にＡＤＣ４４へ出力される。以下、この切替器４３からＡＤＣ４４へ出力される信号を信号ａ８とする。
【００３９】
ＡＤＣ４４は、切替器４３から入力される信号ａ８を１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換し、速度位置データｄ４としてデータ収録部６へ出力する。
従って、図４（ｂ）に示すように、切替器４３が速度側導通を行う期間は速度変換信号ａ６が１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換され、位置側導通を行う期間は位置変換信号ａ７が１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換され、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とが時分割でアナログ／デジタル変換されて速度位置データｄ４として出力される。
【００４０】
そして、速度位置変調部４（図１）から出力された速度位置データｄ４は、速度位置データ６４としてデータ収録部６で収録される。
【００４１】
また、加速度計測部２で計測されたｘ加速度、ｙ加速度及びｚ加速度は、ＡＤ変換部５によりアナログ／デジタル変換され、それぞれｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２及びｚ加速度データ６３として、データ収録部６で収録される。
【００４２】
データ収録部６は、例えばハードディスク等の書換え可能な二次記憶装置を備えたコンピュータで構成される。データ収録部６は、ｘ加速度データ６１、ｙ加速度データ６２、ｚ加速度データ６３及び速度位置データ６４を共通の時間軸（時間経過）に沿って随時収録していくことで時間推移記録を行う。
【００４３】
解析出力部７は、速度位置データ６４を復調する為の復調部７１を備え、例えばコンピュータで構成される。
復調部７１は、データ収録部６に収録された速度位置データ６４を速度用レンジ（閾値レベル未満のレンジ）に属するデータ（以下、「閾値未満データ」という。）と、位置用レンジ（閾値レベルを超えるレンジ）に属するデータ（以下、「閾値超データ」という。）とに分離する。
【００４４】
次いで復調部７１は、図３（ａ）に示す関係に基づいて、閾値未満データから走行速度の値を求める。具体的には、閾値未満データの値を同図の縦軸に当てはめ、対応する速度（同図の横軸）を求めることにより走行速度を求める。同様に復調部７１は、図３（ｂ）に示す関係に基づいて、閾値超データから位置の値を求める。
【００４５】
因みに、この解析出力部７や復調部７１は、上述の手順を実現する回路であっても良いし、ソフトウェア的に実現することとしてもよい。例えば、データ収録部６に収録された速度位置データ６４を、所定の表計算ソフトに読込み、この表計算ソフト上で閾値未満データと閾値超データとに分離し、それぞれに対して図３に示す関係から走行速度と位置とを求めるようにしてもよい。
【００４６】
復調部７１により走行速度と位置とが復調された後、解析出力部７は、復調された走行速度及び位置のデータに基づいて走行速度及び位置の時間的変化を表すグラフを作成する。この際、復調された走行速度と位置のデータは断続的な点であるため、各点間を線形補完等することにより連続する線としてグラフを作成する。また、解析出力部７は、データ収録部６に収録された加速度データ６１，６２，６３に基づいて、加速度の時間的変化を表すグラフを作成する。
【００４７】
次に、かかるデータ収録装置１において、速度及び位置が収録及び復調される様子について、図５を用いて説明する。
図５は、図８（ｂ）に示した走行速度で走行した場合の計測データ等の時間的変化の一例を示す図である。
【００４８】
速度発電機３１から出力される速度信号ａ４は、まず速度変換器４１により速度用レンジ内の速度変換信号ａ６へと変換される。また、ＧＰＳ３２から出力される位置信号ａ５は、まず速度変換器４１により位置用レンジ内の位置変換信号ａ７へと変換される。この場合、速度信号ａ４は図３（ａ）、位置信号ａ５は図３（ｂ）に示した関係に基づいてそれぞれ速度変換信号ａ６、位置変換信号ａ７へと変換される。
【００４９】
次いで、速度変換信号ａ６と位置変換信号ａ７とは５Ｈｚの切替周波数で交互にＡＤＣ４４へ出力され、ＡＤＣ４４によってアナログ／デジタル変換されて速度位置データｄ４として出力され、速度位置データ６４としてデータ収録部６に収録される。
【００５０】
かくして、図５（ａ）に示した計測データが速度位置データ６４として収録される。同図においては、走行速度と位置とが、切替期間である０．１秒毎にそれぞれ速度用レンジ（レンジｘ４２）と位置用レンジ（レンジｘ４３）とに分けられて収録されている様子が現れている。
【００５１】
この速度位置データ６４が解析出力部７へ出力されると、復調部７１により、次のようにして走行速度及び位置のデータへと復調される。
まず、速度位置データ６４（図５（ａ））は、閾値未満データと閾値超データとに分けられる。次いで、閾値未満補完データは、図３（ａ）に示す関係に基づいて走行速度のデータへと復調され、閾値超補完データは、図３（ｂ）に示す関係に基づいて位置のデータへと復調される。
【００５２】
そして、復調部７１において復調された走行速度のデータと位置のデータとから、解析出力部７が、例えば図５（ｂ）に示すグラフを作成して表示出力等する。図５（ｂ）は、２秒間における走行速度と位置の変化を拡大して示したグラフである。同図（ｂ）において、切替期間による０．１秒毎の実データの無い部分が線形補完等で補完されていることが分かる。この図５（ｂ）は微少時間（同図（ｂ）は２秒間）に対する変化量を示すグラフであるため分かり難いかもしれないが、速度及び位置の計測データとしては、充分な精度である。
【００５３】
また、解析出力部７は、図７を用いて説明した従来の解析出力部１０７と同様、加速度データ６１，６２，６３から加速度にかかる時間変化のグラフを作成・表示出力するが、この加速度データ６１，６２，６３は計測中、常時ＡＤ変換部５でＡＤ変換されたデータであるため、データの欠落の無い図８（ａ）と同様のグラフが作成される。
【００５４】
このように、本実施の形態のデータ収録装置１は、加速度という時間的密度の比較的高い物理量に対して、走行速度及び位置という時間的密度の比較的低い物理量を時分割で変調して収録することができる。また、時分割されるため、データの欠落が断続的に生じるが、時間的密度の低さのため、欠落部分に関して問題が生じることはない。
【００５５】
また、走行速度及び位置を時分割で変調して速度位置データｄ４を生成・収録することにより、走行速度及び位置に係る計測データの処理系統が、速度位置変調部４以降、１つで済む。かくして、図７に示した従来のデータ収録装置１０１に比し、記録対象のデータ数減少に伴う処理速度の改善や、収録データの記録に要するメモリ容量の削減、各部を接続するケーブル数の減少といった、より効率的なデータ収録装置を実現できた。
【００５６】
また、速度位置変調部４は、全信号レンジのうち、閾値レベルを超えるレンジを位置用レンジとし、閾値レベル未満のレンジを速度用レンジとした。これにより、復調部７１は、収録されている速度位置データ６４の値を閾値レベルと比較するだけで、その値に係る速度位置データが走行速度のデータか位置のデータかを判別できる。
【００５７】
また、速度位置変調部４の位置変換器４２は、位置の計測データについて、閾値レベルと位置の最大とを、全信号レンジ内の最大値と位置の最小とをそれぞれ対応付けるように大小方向を反転して変換することとした。これにより、図５（ａ）に示されるように、閾値レベル近傍にできる限りデータがない状態を作出することができ、このため、速度位置データ６４に含まれるデータが、走行速度のデータなのか、位置のデータなのかをより確実に判別できる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態においては、速度発電機３１を用いて走行速度を計測し、ＧＰＳ３２を用いて位置を計測するようにした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、マーカ装置を用いて走行速度及び位置を計測するようにしても構わない。
【００５９】
マーカ装置とは、試験員の記録操作に応じて時刻を記録していく装置であり、予め定められた線路標識の地点を通過した際に記録操作が為されることで、予め定められた地点の通過時刻が記録されていく装置である。このマーカ装置によれば、通過時刻と通過済の地点とから、鉄道車両の位置を判断することができる。また、通過した２地点の通過時刻の差と、当該２地点間の距離とから鉄道車両の走行速度を判断できる。
【００６０】
また、上述した実施の形態においては、速度変換器４１が信号の変換に用いる関係式を図３（ａ）に示す比例関係として説明したが、速度信号ａ４と速度変換信号ａ６との間で相互の値を一意に導き出すことができれば、他の関係式を用いてもよい。
【００６１】
例えば、試験走行における鉄道車両の速度範囲の上限が明確に定められない場合、図６（ａ）に示すような関係式を用いてもよい。同図の場合、速度と信号レベルとの関係を表す曲線ｘ５は、速度の正領域で、速度の上昇に伴って信号レベルが増加しながら閾値レベル（２．５Ｖ）へ漸近するように設定されている。
【００６２】
同様に、位置変換器４２が信号の変換に用いる関係式を図３（ｂ）に示す関係式として説明したが、位置信号ａ５と位置変換信号ａ７との間で相互の値を一意に導き出すことができれば、他の関係式を用いてもよい。
【００６３】
試験走行における鉄道車両の位置範囲が明確に定められない場合には、例えば図６（ｂ）に示すような関係式を用いてもよい。同図の場合、位置と信号レベルとの関係を表す曲線ｘ６は、位置の値が減少するに従って信号レベルが２．５Ｖの閾値レベルに漸近し、増加するに従って最大値（５Ｖ）に漸近するように設定されている。
【００６４】
また、上述した実施の形態においては、本発明を鉄道車両の乗り心地データ収録装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、時間的密度の異なる物理量の計測データを収録する装置であれば、何れのデータ収録装置に適用することも可能である。
【００６５】
第１の例として、風速、気圧及び気温を計測して計測データを収録する気候観測装置が挙げられる。この場合、気圧及び気温は風速に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに気圧及び気温とし、加速度の代わりに風速として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った気候観測装置を実現できる。
【００６６】
また、第２の例としては、風洞試験において風圧、風速及び騒音量を計測して計測データを収録する計測装置が挙げられる。この場合、風速及び騒音量は風圧に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに風速及び総音量とし、加速度の変わりに風圧として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った計測装置を実現できる。
【００６７】
また、第３の例としては、車両の車軸の回転速度と、第１及び第２の軸受の温度とを計測して計測データを収録する計測装置が挙げられる。この場合、軸受の温度は車軸の回転速度に比し時間的密度が小さい。このため、上記実施の形態における走行速度及び位置の代わりに第１及び第２の軸受の温度とし、加速度の代わりに車軸の回転速度として各物理量を計測・収録することで、効率化を図った計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態のデータ収録装置の内部構成を示す図である。
【図２】速度位置変調部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】速度変換器及び位置変換器による出力の信号レベルを示す図である。
【図４】速度位置変調部による変調の説明に供する図である。
【図５】データ収録装置による変調及び復調の動作の説明に供する図である。
【図６】他の実施の形態の速度変換器及び位置変換器による出力の信号レベルを示す図である。
【図７】従来のデータ収録装置の概略構成を示す図である。
【図８】従来の構成による計測データを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ データ収録装置
２１ 加速度センサ
３１ 速度発電機
３２ ＧＰＳ
４ 速度位置変調部
４１ 速度変換器
４２ 位置変換器
６ データ収録部
６１ ｘ加速度データ
６２ ｙ加速度データ
６３ ｚ加速度データ
６４ 速度位置データ
ａ４ 速度信号
ａ５ 位置信号
ｄ４ 速度位置データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の物理量を計測する第１の計測手段と、
前記第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ計測する第２及び第３の計測手段と、
前記第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データを生成する複合データ生成手段と、
前記第１の計測手段による計測結果のデータと前記複合データ生成手段により生成された計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録として記録していく記録手段と、
を備えたデータ収録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ収録装置であって、
前記複合データ生成手段は、前記計測複合データの全信号レンジのうち、所定閾値を超えるレンジを前記第２の計測手段の計測結果に対応するレンジとし、前記所定閾値未満のレンジを前記第３の計測手段の計測結果に対応するレンジとして、前記第２及び第３の計測手段の計測結果を、対応するレンジ内の信号値に変換する変換手段を有することを特徴とするデータ収録装置。
【請求項３】
請求項２に記載のデータ収録装置であって、
前記変換手段は、前記第２の計測手段の計測結果について、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向を反転して、前記所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換することを特徴とするデータ収録装置。
【請求項４】
鉄道車両に設置される請求項１〜３の何れか一項に記載のデータ収録装置であって、
前記第１の計測手段は加速度を計測する手段であり、
前記第２及び第３の計測手段は一方が走行位置を計測する手段であり、他方が走行速度を計測する手段である、
ことを特徴とするデータ収録装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載のデータ収録装置であって、
前記第２及び第３の計測手段は、前記第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量を計測することを特徴とするデータ収録装置。
【請求項１】
第１の物理量を計測する第１の計測手段と、
前記第１の物理量より時間的変化量の変動が少ない第２及び第３の物理量をそれぞれ計測する第２及び第３の計測手段と、
前記第２の計測手段による計測結果と前記第３の計測手段による計測結果とを時分割して計測複合データを生成する複合データ生成手段と、
前記第１の計測手段による計測結果のデータと前記複合データ生成手段により生成された計測複合データとを時間軸を共通にする時間推移記録として記録していく記録手段と、
を備えたデータ収録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ収録装置であって、
前記複合データ生成手段は、前記計測複合データの全信号レンジのうち、所定閾値を超えるレンジを前記第２の計測手段の計測結果に対応するレンジとし、前記所定閾値未満のレンジを前記第３の計測手段の計測結果に対応するレンジとして、前記第２及び第３の計測手段の計測結果を、対応するレンジ内の信号値に変換する変換手段を有することを特徴とするデータ収録装置。
【請求項３】
請求項２に記載のデータ収録装置であって、
前記変換手段は、前記第２の計測手段の計測結果について、前記所定閾値を最大、前記計測複合データの最大値を最小とするように信号の大小方向を反転して、前記所定閾値を超えるレンジ内の信号値に変換することを特徴とするデータ収録装置。
【請求項４】
鉄道車両に設置される請求項１〜３の何れか一項に記載のデータ収録装置であって、
前記第１の計測手段は加速度を計測する手段であり、
前記第２及び第３の計測手段は一方が走行位置を計測する手段であり、他方が走行速度を計測する手段である、
ことを特徴とするデータ収録装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載のデータ収録装置であって、
前記第２及び第３の計測手段は、前記第２及び第３の物理量として、計測位置が異なる同一の物理量を計測することを特徴とするデータ収録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１４５４２５（Ｐ２００６−１４５４２５Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３７５０４（Ｐ２００４−３３７５０４）
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５０４４３２０７９）有限会社ワットシステム (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５０４４３２０７９）有限会社ワットシステム (2)
【Ｆターム（参考）】
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