測定装置および鉄道車両
【課題】着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができる測定装置および鉄道車両を提供すること。
【解決手段】測定装置５は軸箱４のレールＲ側の面にセンサー固定部材８ａ及び第４固定部材８ｂによって固定され、測定装置５の箱部材２１及び蓋部材２２の形状は、平面視において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。また、センサー部材９は、仮想直線Ｌ１上に配設されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【解決手段】測定装置５は軸箱４のレールＲ側の面にセンサー固定部材８ａ及び第４固定部材８ｂによって固定され、測定装置５の箱部材２１及び蓋部材２２の形状は、平面視において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。また、センサー部材９は、仮想直線Ｌ１上に配設されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置および鉄道車両に関し、特に、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができる測定装置および鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レールの状態が鉄道車両の安定性および乗客の乗り心地へ大きく寄与することが知られており、レールの状態を良好に保つことが車両の安定性および乗客の乗り心地を保つ上で必要とされていた。そのため、レールの状態を知る必要があり、車輪を軸支する軸箱に加速度センサーを取付けて軸箱の加速度を測定することで、レールの状態を測定する技術が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
この技術では、複数の営業車両の軸箱に加速度センサーを取付けて加速度を測定することで、それら営業車両が走行する毎にレールの状態を測定することができる。そのため、営業車が走行していない時間にのみ走行が可能な測定専用車両にてレールの状態を測定するよりも、レールに異常が発生した場合には、早期にその異常を発見することができる。
【０００４】
一方、営業車両は、整備のために数両ずつ入れ替えるので、加速度センサーが取り付けられた営業車両を整備する場合に、取り付けられた加速度センサーを取り外して、運行される営業車両に付け替える必要がある。そのため、加速度センサーの着脱性が重要とされる。他方、測定専用車両は、加速度センサー取り外す必要がないので、測定精度を重要視して取り付け位置を決めることができる。
【０００５】
ここで、鉄道車両の軸箱は、スプリングを介して構体の重量を支えるので、強度を確保するために軸箱の下側が張り出している。また、軸箱は、構造上の理由から車軸を中心として揺動（車両の左右方向への円弧運動）する構造とされている。
【０００６】
そのため、加速度センサーを軸箱の下面側に取り付けると上面側に取り付ける場合に比べて車軸から加速度センサーまでの距離が遠くなるので加速度センサーに作用する遠心力が大きくなる。よって、加速度センサーが測定する遠心力が大きくなるので、上面側に取り付ける場合に比べて測定精度が悪化する。
【０００７】
また、軸箱の下面側は、構造上の理由から上面側に比べて剛性が低く共振などの不要な振動が発生し易い。そのため、加速度センサーを下面側に取り付けると共振などの不要な振動を測定するので、上面側に取り付ける場合に比べて測定精度が悪化する。
【０００８】
よって、測定専用車両では、測定精度を確保するために遠心力の影響を受け難く且つ共振などの不要な振動が発生し難い上面側に加速度センサーを取り付けていた。
【特許文献１】特開平８−１８４４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の鉄道車両では、軸箱の上側に加速度センサーを取付けると、軸箱の横側は、スプリングと車輪とで囲まれているので、スプリングと車輪とが加速度センサーの着脱の邪魔となり、加速度センサーの着脱が困難となるという問題点があった。また、軸箱の下側に加速度センサーを取付けると、測定精度を確保することが困難となるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができる測定装置および鉄道車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために請求項１記載の測定装置は、車輪が軸箱に軸支された鉄道車両に使用され、軸箱の加速度を測定することで、車輪が転動するレールの状態を検出するものであって、凹部を有する箱部材および凹部の開口側に配設され凹部を閉封することで凹部との間に空間を形成する蓋部材を備えると共に平面視において所定の仮想直線である第１仮想直線およびその第１仮想直線に対して直交する仮想直線である第２仮想直線のそれぞれに対して対称に構成される箱体と、空間に収容され軸箱の加速度を測定するセンサー部材と、箱体を軸箱のレール側に固定する第１固定部材および第２固定部材とを備え、
箱体が軸箱のレール側に固定された状態では、平面視において、第１固定部材および第２固定部材が第１仮想直線上に配設され、第１固定部材と第２固定部材との中間位置が第２仮想直線上に重なり合うと共に、センサー部材が第１仮想直線上であって且つ第２仮想直線上に配設される。
【００１２】
請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、箱体は、センサー部材と蓋部材との間、及び、センサー部材と箱部材との間に配設される弾性部材を備え、箱部材の開口側に蓋部材が密着された状態において弾性部材によってセンサー部材が保持されている。
【００１３】
請求項３記載の測定装置は、請求項２記載の測定装置において、箱体は、略平板状に構成されるスペーサー部材を備え、スペーサー部材を蓋部材と箱部材との間に挟み込み、箱部材の凹部と蓋部材と間隔を調整することで、弾性部材の予圧縮量を調整する。
【００１４】
請求項４記載の測定装置は、請求項３記載の測定装置において、箱体は、蓋部材、箱部材およびスペーサー部材を固定する第３固定部材を備えている。
【００１５】
請求項５記載の測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置において、センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、その電力線保持部材を軸箱に固定する第４固定部材とを備え、電力線保持部材が箱体と別部材として構成されている。
【００１６】
請求項６記載の測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置において、センサー部材は、軸箱の加速度を測定する第１センサー部材と、その第１センサーより小型に構成される第２センサー部材とを備え、平面視において、第１センサー部材が第１仮想直線上および第２仮想直線上に配設され、第２センサーが第１仮想直線上に配設されることで第１仮想直線に対して対称に配接されている。
【００１７】
請求項７記載の鉄道車両は、請求項１から６のいずれかに記載の測定装置が取り付けられる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の測定装置によれば、レール上を車輪が転動されることで、軸箱が加振され、その加振された軸箱の加速度がセンサー部材によって測定される。ここで、従来の測定装置は、箱体が軸箱のレール側の面に固定されるので、作業者がレールと軸箱との間の空間を箱体の着脱作業に利用することができ、箱体の着脱を容易とすることができるという効果がある一方で、固定位置が軸箱から離れるので測定精度が悪くなるという不具合がある。
【００１９】
これに対し、本発明では、箱体およびセンサー部材が第１仮想直線および第２仮想直線に対して対称とされている。よって、箱体の共振を抑えて測定装置の測定精度を確保することができるので、着脱を容易とすること及び測定精度を確保することを両立することができる。即ち、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができるという効果がある。
【００２０】
請求項２記載の測定装置によれば、請求項１記載の測定装置の奏する効果に加え、弾性部材によって、センサー部材が保持されているので、軸箱からセンサー部材に伝わる低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度を弾性部材の弾性力により減衰させることができる。即ち、低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度は、レールの状態を測定する上でのノイズ（不要な信号）であるので、そのノイズを減衰させることで、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２１】
また、蓋部材と箱部材との間で弾性部材が予圧縮されるので、弾性部材の弾性力が蓋部材および箱部材に押圧力として作用する。そのため、蓋部材および箱部材の振れを抑えて、蓋部材および箱部材の共振を抑制することができる。よって、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２２】
また、蓋部材とセンサー部材との間および箱部材とセンサー部材との間に弾性部材が配設されることで、センサー部材を固定することができる。よって、別の部材を用いてセンサー部材を箱体の内部に固定する場合に比べて、その別の部材を箱体の内部に収容する必要がない分、箱体を小型化することができるという効果がある。
【００２３】
また、蓋部材と箱部材との間で弾性部材を予圧縮しているので、弾性部材の弾性力により軸箱からセンサー部材に伝達される振動の強さを減衰することができる。よって、センサー部材の破損を防止することができるという効果がある。
【００２４】
また、弾性部材をゴム（絶縁性を有するもの）にて構成した場合には、電気的なノイズを遮断することができるので、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２５】
請求項３記載の測定装置によれば、請求項２記載の測定装置の奏する効果に加え、箱部材と蓋部材との間にスペーサー部材を配設することで、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整して弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、箱部材および蓋部材の寸法公差による弾性部材の予圧縮量のばらつきを調整することができる。
【００２６】
よって、複数の測定装置の間の予圧縮量のばらつきを抑えることができる。したがって、複数の測定装置の共振の発生度合い（低周波の抑制）を一様に保つことができるので、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２７】
また、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整して弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、取り付けられる車両ごとに弾性部材の予圧縮量の設定を変更することができる。
【００２８】
例えば、営業車両には、さまざまな車両形態（客室のみの車両、トイレがある車両、駆動モータが搭載された車両など、）がある。そのため、車両形態によって測定装置に伝達される振動の周波数（設備機器からの振動周波数や、構体の共振周波数）が異なる。これらの振動は、レールの状態を示す振動ではなくノイズに分類されるものである。
【００２９】
これに対し、本発明では、取り付けられる車両ごとに弾性部材の予圧縮量の設定を変更することができるので、弾性部材によって減衰される周波数を変更して、車体から伝達される振動（ノイズ）を的確に減衰させることができる。よって、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００３０】
例えば、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離をボルトの螺進量で調整する構成とした場合には、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を無段階に調整が可能である反面、螺進量を作業者が調整しなければならず、調整作業に手間が掛かるという不具合が生じる。
【００３１】
これに対し、本発明では、箱部材と蓋部材との間にスペーサー部材を挟み込むことで箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整するので、スペーサー部材の厚みや枚数によってその距離を段階的に調整することができる。よって、調整作業を容易とすることができるという効果がある。
【００３２】
請求項４記載の測定装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、箱体は、蓋部材および箱部材を締結する第３固定部材を備えているので、蓋部材と箱部材とを箱体へと組み上げる作業と、箱体を軸箱へ取り付ける作業とを別々に行うことができる。
【００３３】
ここで、本発明では、軸箱に取り付けられることなく、弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、作業者は、弾性部材の予圧縮量を調整することに集中することができる。その結果、弾性部材の予圧縮量の調整作業を確実に行うことができるという効果がある。
【００３４】
また、予圧縮量の調整が完了した箱体を軸箱に取付けることができるので、作業者は、箱体の軸箱への取付け作業に集中することができる。よって、取付け作業を確実に行うことができるという効果がある。即ち、作業を分けることにより、作業者が行う作業の確実性を向上させることができるという効果がある。
【００３５】
また、予圧縮量の調整作業と箱体の軸箱への取付け作業とを別に行うことができるので、複数の箱体の予圧縮量の調整作業をまとめて一箇所で行うことができる。よって、予圧縮量の調整作業の効率の向上を図ることができるという効果がある。
【００３６】
請求項５記載の測定装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、その電力線保持部材を軸箱に固定する第４固定部材とを備え、電力線保持部材が箱体と別部材として構成されているので、測定装置の測定精度を確保することができるという効果がある。
【００３７】
例えば、電力線を固定する場合には、電力線固定用の部位を箱体に形成する必要がある。多くの場合、電力線固定用の部位は、箱体の重量増加を抑えるために長尺状に構成される。そのため、電力線固定用の部位が共振し易くなる。よって、電力線固定用の部位の共振が箱体に伝達されて、測定装置の測定精度が悪化するという不具合がある。
【００３８】
これに対し、本発明では、箱体と別部材である電力線保持部材にて電力線を固定するので、電力線の振れによって発生した振動が箱体に伝達されることを抑えて、箱体の共振の発生を低減することができる。よって、測定精度を確保することができるという効果がある。
【００３９】
請求項６記載の測定装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、第１センサー部材および第２センサー部材が第１仮想直線上に配設されることで第１仮想直線に対して対称に配設されるので、共振を抑えて測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４０】
請求項７記載の鉄道車両によれば、請求項１から６のいずれかに記載の測定装置と同等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の側面図である。
【００４２】
鉄道車両１００は、旅客を移送するための客車であり、図１に示すように、旅客を収容する構体１０と、その構体１０を支持する複数（本実施の形態では２個）の台車１とを備えている。その台車１には、測定装置５（図２参照）が取り付けられている。
【００４３】
次に、図２及び図３を参照して、台車１の構成について説明する。図２は、軸箱４に取り付けられた測定装置５の側面図であり、図３は、図２の矢印ＩＩＩ方向から見た測定装置５の底面図である。
【００４４】
台車１は、レールＲ上を転動して、構体１０（図１参照）を移動させるためのものであり、図２に示すように、レールＲの上を転動する車輪３と、その車輪３を軸支すると共にスプリング２を介して構体１０の重量を支持する軸箱４とを備えている。
【００４５】
軸箱４は、図２に示すように、側面視（図２紙面垂直方向視）において、略Ｔの字の上下を入れ替えた形状に構成され、レールＲの長手方向（図２左右方向）に張り出した部位に一対のスプリング２が当接されている。また、スプリング２が当接される側の反対側（図２下側）からは、一対の補強部４ａが立設されている。なお、補強部４ａは、軸箱４の強度を補強する補強部材である。
【００４６】
また、補強部４ａのレールＲ側（図２下側）の面には、図示しない一対のめねじが形成されている。それらめねじはレールＲの長手方向（図２左右方向図および図３左右方向）に沿って配設されており、後述するセンサー固定部材８ａおよび第４固定部材８ｂが螺合されることで測定装置５が一対の補強部４ａに取り付けられる。
【００４７】
例えば、軸箱４の上側（図２上側）で且つ車輪３の裏側（図２紙面手前側）に測定装置５が取り付けられた場合には、車輪３の上側部分（図２上側部分）の横側にスプリング２が配設されるので、スプリング２が邪魔をして測定装置５の着脱が困難となるという不具合がある。
【００４８】
これに対し、第１実施の形態では、測定装置５が軸箱４のレール側（図２下側）に配設されるので、車輪３の下側部分（図２下側部分）の横側にスプリング２が配設されていない分、作業者の作業スペースを確保することができるので、作業者が測定装置５を容易に着脱することができる。
【００４９】
なお、補強部４ａのレールＲ側（図２下側）の面に形成されるめねじは、排障器を取り付けるために使用されるものであり、排障器を取り付けない鉄道車両では、使用されないものである。
【００５０】
そのため、測定装置５を取り付けるためだけにめねじを形成する場合に比べて、めねじの加工数を削減することができる。よって、台車１の加工コストを削減して、測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、軸箱４の内部は、車輪３の車軸を支持するベアリングなどを潤滑するために潤滑油で満たされており、図３に示すように、それら補強部４ａの間には潤滑油を排出する孔が形成され、その孔は、ドレンボルトＢで塞がれている。
【００５２】
測定装置５は、車輪３を介してレールＲの状態を測定するために、軸箱４の加速度を測定する装置であり、図３に示すように、測定部材６と、電力線保持部材７と、センサー固定部材８ａと、第４固定部材８ｂと、センサー部材９（図４参照）とを主に備えている。
【００５３】
測定部材６は、軸箱４の加速度を測定する部材であり、図３に示すように、車輪３側（図３下側）の補強部４ａへ後述するセンサー固定部材８ａによって固定されている。
【００５４】
電力線保持部材７は、後述する電力線３５の振動を抑えるための部材であり、図３に示すように、測定部材６が固定される補強部４ａ（図３上側）と対向して配設される補強部４ａ（図３下側）に、後述する第４固定部材８ｂによって固定されている。
【００５５】
例えば、電力線保持部材７を省略した場合には、後述する電力線３５が車両の振動や走行風などによって振動する。そこで、その振動が測定部材６に伝達されると測定部材６の測定精度が悪化するという不具合が生じる。これに対し、第１実施の形態では、軸箱４に固定される電力線保持部材７が後述する電力線３５を固定しているので、電力線３５の振動を低減させることができる。
【００５６】
また、例えば、電力線保持部材７を省略して、測定部材６に後述する電力線３５を固定した場合には、電力線３５の振動が測定部材６に伝達され測定部材６の測定精度が悪化するという不具合がある。
【００５７】
これに対し、第１実施の形態では、測定部材６と別の部材である電力線保持部材７で後述する電力線３５を固定しているので、電力線３５の振動が測定部材６に伝達されることを防止して測定部材６の測定精度を確保することができる。
【００５８】
センサー固定部材８ａは、補強部４ａに形成されるめねじに螺合されて測定部材６を軸箱４に固定する部材であり、図３に示すように、一対のセンサー固定部材８ａは、それぞれレールＲの長手方向（図２左右方向図および２（ｂ）左右方向）に沿って配設されている。
【００５９】
第４固定部材８ｂは、補強部４ａに形成されるめねじに螺合されて電力線保持部材７を軸箱４に固定する部材であり、図３に示すように、一対の第４固定部材８ｂは、それぞれレールＲの長手方向（図２左右方向図および２（ｂ）左右方向）に沿って配設されている。
【００６０】
次いで、図４を参照して、測定部材６の詳細構成について説明する。図４（ａ）は、測定部材６の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における測定部材６の断面図である。
【００６１】
なお、理解を容易とするために、センサー固定部材８ａの頭部と、サーボ型センサー３１と、上下歪型センサー３２と、左右歪型センサー３３とは側面を示しており、蓋絶縁座２３と、第１絶縁座２４と、第２絶縁座２５とのハッチングを省略して図示している。
【００６２】
測定部材６は、上述したように、軸箱４の加速度を測定するものであり、図４（ａ）に示すように、箱体２０と、蓋絶縁座２３と、第１絶縁座２４と、第２絶縁座２５と、スペーサー部材２６と、一対の弾性部材２７と、第３固定部材８ｃとを備えている。
【００６３】
箱体２０は、後述するセンサー部材９を収容する部材であり、図４（ａ）に示すように、箱部材２１と蓋部材２２とを備えている。箱部材２１は、図４（ａ）に示すように、平面視において略長方形の略箱型に構成されると共にその中央部分に凹部２１ａが凹設された断面ハット形状に構成されている。その凹部２１ａの両側には、一対の貫通孔２１ｂが貫通形成され、それら一対の貫通孔２１ｂには、一対のセンサー固定部材８ａがそれぞれ挿通されている。
【００６４】
蓋部材２２は、平面視において箱部材２１と同形状の長方形の略平板状に構成されると共に、図４（ａ）に示すように、蓋部材２２の長手方向（図４（ａ）左右方向）の両側にそれぞれ貫通孔２２ｂが形成されている。それら貫通孔２２ｂのピッチは、一対の貫通孔２１ｂのピッチと同一とされている。それら貫通孔２２ｂには、センサー固定部材８ａがそれぞれ挿入されている。
【００６５】
また、図４（ａ）に示すように、凹部２１ａと、その凹部２１ａに対面する蓋部材２２の側面（図４（ａ）下側面）との間には、空間Ｓが形成されており、その空間Ｓ内に後述するセンサー部材９が収容されている。
【００６６】
また、箱部材２１及び蓋部材２２の形状は、平面視（図４（ｂ）紙面垂直方向視）において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【００６７】
第３固定部材８ｃは、箱部材２１と蓋部材２２とを互いに固定する部材であり、図４（ａ）に示すように、蓋部材２２に形成される貫通孔に挿通され、箱部材２１に形成されるめねじに螺合されることで、箱部材２１と蓋部材２２とを締結する。よって、蓋部材２２と箱部材２１とを箱体２０へ組み上げる作業と、箱体２０を軸箱４へ取り付ける作業とを別々に行うことができる。
【００６８】
ここで、第１実施の形態では、箱体２０の組み上げ時にスペーサー部材２６を蓋部材２２と箱部材２１との間に挟み込むことで、弾性部材２７の予圧縮量を調整する。即ち、箱体２０を軸箱４に取り付けなくても、箱体２０を組み上げて、弾性部材２７の予圧縮量を調整することができる。
【００６９】
よって、作業者は、箱体２０を軸箱４に取り付ける作業を並行して行うことなく、弾性部材２７の予圧縮量を調整する作業を行うことができるので、弾性部材２７の予圧縮量を調整することに集中することができる。その結果、弾性部材２７の予圧縮量の調整作業を確実に行うことができる。
【００７０】
また、予圧縮量の調整が完了した箱体２０を軸箱４に取付けることができる。よって、作業者は、弾性部材２７の予圧縮量を調整する作業を並行して行うことなく、箱体２０の軸箱４への取付け作業を行うことができるので、箱体２０の軸箱４への取付け作業に集中することができる。その結果、取付け作業を確実に行うことができる。即ち、作業を分けることにより、作業者が行う作業の確実性を向上させることができる。
【００７１】
また、予圧縮量の調整作業と、箱体２０の軸箱４への取付け作業とを別に行うことができるので、複数の箱体２０の予圧縮量の調整作業をまとめて一箇所で行うことができる。よって、予圧縮量の調整作業の効率の向上を図ることができる。
【００７２】
上述したように、箱部材２１と蓋部材２２とは、第３固定部材８ｃが箱部材２１のめねじに螺合されることで蓋部材２２が箱部材２１に締結される。そのため、箱部材２１の貫通孔２１ｂが形成される部位を省略して、センサー固定部材８ａが蓋部材２２のみを固定する構成とすることも可能である。この場合、箱部材２１の貫通孔２１ｂが形成される部位を省略した分、箱部材２１の軽量化を図ることができる。
【００７３】
しかしながら、箱部材２１を第３固定部材８ｃのみで固定するため、箱部材２１と蓋部材２２とで構成される箱体２０の剛性が低下して、共振周波数が低周波側に移行するという不具合がある。
【００７４】
これに対し、第１実施の形態では、箱部材２１と蓋部材２２とをセンサー固定部材８ａによって共締めする構成であるので、箱体２０の剛性を向上させて、共振周波数を高周波側に移行させることができる。よって低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振度合いの低減を図ることができる。
【００７５】
蓋絶縁座２３は、主に台車１を介して流れてくる電流を蓋部材２２に対して遮断するものであり、図４（ａ）に示すように、薄板状に構成されると共に補強部４ａと蓋部材２２との間に配設されている。
【００７６】
第１絶縁座２４及び第２絶縁座２５は、主に蓋部材２２を介して流れてくる電流を後述する上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３に流れ込まないように遮断するものであり、図４（ａ）に示すように、薄板状に構成されると共に蓋部材２２と後述する上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の間にそれぞれ配設されている。
【００７７】
スペーサー部材２６は、後述する弾性部材２７の予圧縮量を調整する部材であり、図４（ａ）に示すように、平板状に構成されると共に箱部材２１と蓋部材２２との間に配設されている。
【００７８】
そのため、箱部材２１および蓋部材２２の寸法公差による弾性部材２７の予圧縮量のばらつきを調整することができる。よって、複数の測定装置５の間の予圧縮量のばらつきを抑えることができる。
【００７９】
その結果、複数の測定装置５の共振の発生度合い（低周波の抑制）を一様に保つことができるので、測定装置５が取り付けられた複数の台車１を備えた鉄道車両１００の測定精度の向上を図ることができる。また、後述する弾性部材２７の予圧縮量をスペーサー部材２６の重ねる枚数を変化させることで調整をするので、調整作業を容易とすることができる。
【００８０】
一対の弾性部材２７は、後述するサーボ型センサー３１を保持する部材であり、図４（ａ）に示すように、ゴム状弾性体から構成されており、一方の弾性部材２７は、凹部２１ａの中央（仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２との交点）に配設され、他方の弾性部材２７は、凹部２１ａの中央に対面した蓋部材２２の側面上に配設されている。それら弾性部材２７の間に後述するサーボ型センサー３１が狭持される。
【００８１】
上述したように、弾性部材２７によって、後述するサーボ型センサー３１が保持されているので、弾性部材２７の弾性力により軸箱４からサーボ型センサー３１に伝わる低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度を減衰させることができる。
【００８２】
即ち、低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度は、レールの状態を測定する上でのノイズ（不要な信号）であるので、そのノイズを減衰させることで、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができる。
【００８３】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮するので、蓋部材２２および箱部材２１の振れを抑えて、蓋部材２２および箱部材２１の共振を抑制することができる。よって、測定部材６の測定精度の向上を図ることができる。
【００８４】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮することで後述するサーボ型センサー３１が固定されるので、別の部材を用いてサーボ型センサー３１を箱体２０の内部に固定する場合に比べて、別の部材を箱体２０の内部に収容する必要がない分、箱体２０を小型化することができる。
【００８５】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮しているので、弾性部材２７の弾性力により軸箱４から後述するサーボ型センサー３１に伝達される加速度の減衰させることができる。よって、サーボ型センサー３１の破損を防止することができる。
【００８６】
また、弾性部材２７をウレタンゴムにて構成した場合には、電気的なノイズを遮断することができるので、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができる。なお、弾性部材２７は、天然ゴムにて構成することが好ましい。この場合、さらに、ノイズの遮断性を向上させることができる。
【００８７】
また、弾性部材２７のゴム硬度を７０°から１００°までの設定するのが好ましい。この場合、低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振を減衰させることができる。さらには、９０°±５°の設定とすることが好ましい。この場合、低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振を更に減衰させることができる。
【００８８】
また、一対の弾性部材２７は、図４（ａ）に示すように、後述するサーボ型センサー３１を挟んだ状態で、箱部材２１と蓋部材２２とに挟まれて圧縮される。よって、上述したスペーサー部材２６を箱部材２１と蓋部材２２との間に挟みこむことで、弾性部材２７の予圧縮量を調整することができる。
【００８９】
センサー部材９は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、サーボ型センサー３１と、上下歪型センサー３２と、左右歪型センサー３３と、電力線３５とを備えている。サーボ型センサー３１は、鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ａ）に示すように、弾性部材２７に狭持されて、凹部２１ａの中央（仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２との交点）に配設されている。
【００９０】
即ち、第１実施の形態では、鉄道車両１００の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定するセンサーを２個（サーボ型センサー３１及び上下歪型センサー３２）備えているので、それぞれの出力信号を比較することで、異常な出力信号を判別することができる。よって、センサー故障の判断を行うことができる。
【００９１】
また、サーボ型センサー３１及び上下歪型センサー３２のそれぞれの出力信号を互いに比較するので、記録装置（図示せず）に出力信号を時系列データとして記録した場合には、サーボ型センサー３１または上下歪型センサー３２のどちら側のセンサーにどの時点から異常が発生したのかを判断することができる。
【００９２】
よって、異常が発生した側のセンサーの出力信号であって異常が発生した後の出力信号をレールＲの状態を解析することに使用しないことで、測定装置の測定精度の向上を図ることができる。
【００９３】
また、サーボ型センサー３１は高精度の加速度測定をするために、測定できる加速度の分解能が小さいものを使用している。そのため、分解能が小さい分、加速度の測定レンジが狭い（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１５Ｇの測定範囲）。
【００９４】
上下歪型センサー３２は、鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ｂ）に示すように、平面視において仮想直線Ｌ１上で且つサーボ型センサー３１の一端側（図４（ａ）左側）に配設されている。
【００９５】
また、上下歪型センサー３２は、サーボ型センサー３１に比べて加速度の分解能が荒いので、その分、上下歪型センサー３２の測定レンジがサーボ型センサー３１の測定レンジに比べて広い（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１００Ｇの測定範囲）。
【００９６】
左右歪型センサー３３は、鉄道車両１００の左右方向（図４（ａ）左右方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ｂ）に示すように、平面視において仮想直線Ｌ１上で且つサーボ型センサー３１の他端側（図４（ａ）右側）に配設されている。
【００９７】
なお、上下歪型センサー３２と左右歪型センサー３３は、同一種類の加速度センサーの取り付け向きを違えたものであり、且つサーボ型センサー３１からの配設距離が同一とされている。また、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３は、検出方式がサーボ型センサー３１と異なるので、測定の精度がサーボ型センサー３１より劣るがサーボ型センサー３１より小型に構成されている。
【００９８】
即ち、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の配設位置は、図４（ｂ）に示すように、平面視（図４（ｂ）紙面垂直方向視）において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の測定精度を確保することができる。
【００９９】
なお、サーボ型センサー３１の両側にサーボ型センサー３１よりも小型の上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３を配設したので、一対のセンサー固定部材８ａの間に、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３を直線的に配設することができる。
【０１００】
さらに、上下歪型センサー３２と左右歪型センサー３３とは同一の重量であるので、重量的にも仮想直線Ｌ２に対して対照に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の測定精度を確保することができる。
【０１０１】
上述したように、サーボ型センサー３１は、加速度の測定レンジが狭く（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１５Ｇの測定範囲）設定されており、±１５Ｇから外れた加速度は、サーボ型センサー３１では測定精度が確保されないという不具合がある。
【０１０２】
これに対し、第１実施の形態では、測定レンジがサーボ型センサー３１に比べて広い上下歪型センサー３２を備えているので、加速度が±１５Ｇの領域ではサーボ型センサー３１を使用して高精度に測定することができると共に、加速度が±１５Ｇから外れた領域では測定レンジ±１００Ｇまで広げることができる。
【０１０３】
また、左右歪型センサー３３と上下歪型センサー３２とは仮想直線Ｌ２を挟んで対称な位置に配設されているので、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の仮想直線Ｌ２に対する配置を対照としたまま、鉄道車両１００（図１参照）の左右方向（図４（ｂ）上下方向）の加速度を測定することができる。
【０１０４】
即ち、同一種類のセンサーが向きを違えて配設されているので、箱体２０の共振を押さえて測定装置５の測定精度を確保しつつ鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ｂ）紙面垂直方向）と異なる方向である左右方向（図４（ｂ）上下方向）の加速度を測定することができる。
【０１０５】
よって、鉄道車両１００（図１参照）の左右方向（図４（ｂ）上下方向）の測定結果と上下方向（図４（ｂ）紙面垂直方向）の測定結果とを対比させることで、上下方向の加速度の測定結果が異常値であるかどうかの判断を高精度におこなうことができる。
【０１０６】
電力線３５は、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３へ電力を供給すると共に加速度の測定結果である電気信号を記録装置に伝達する部材であり、台車１側（図２上側）に延設されている。
【０１０７】
次いで、図５を参照して、第２実施の形態について説明する。図５（ａ）は、第２実施の形態における軸箱４に取り付けられた測定装置２０５の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｖｂ方向から見た第２実施の形態における測定装置２０５の底面図である。なお、図５（ｂ）は、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１０８】
第１実施の形態では、電力線保持部材７が第４固定部材８ｂにて車輪３側（図３下側）に位置する補強部４ａに対向する補強部４ａへ固定される場合を説明したが（図３参照）、第２実施の形態では、軸箱４のカバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにて電力線保持部材２０７が固定されている。
【０１０９】
図５（ａ）に示すように、第２実施の形態の測定装置２０５は、測定部材６と、電力線保持部材２０７とを備えている。測定部材６は、図５（ｂ）に示すように、車輪３側（図６（ｂ）上側）に位置する補強部４ａに対向する補強部４ａへセンサー固定部材８ａにて固定されており、電力線保持部材２０７は、図５（ａ）に示すように、軸箱４のカバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと共締めされて固定されている。
【０１１０】
そのため、第１実施の形態では、電力線保持部材７を固定するための第４固定部材８ｂが必要であるが、第２実施の形態では、カバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと電力線保持部材２０７とを共締めにて固定するので、第４固定部材８ｂを省略することができる。よって、第４固定部材８ｂを省略することができる分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１１】
また、電力線３５は、スプリング２側（図５（ａ）上側）に延設されて構体１０内部に配設される記録装置（図示せず）に接続される（図２参照）。そのため、電力線３５は、測定部材６よりもスプリング２側に取り付けられた部材で保持される方がその部材の大きさを小さく押さえることができる。
【０１１２】
よって、カバー２０４ｂよりスプリング２から離間した位置に配設される補強部４ａに電力線３５を固定するための部材を配設するよりも、カバー２０４ｂに電力線３５を固定するための部材を配設した方がその部材を小型化することができる。
【０１１３】
ここで、第２実施の形態では、カバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと電力線保持部材２０７とを共締めにて固定するので、第１実施の形態の電力線保持部材７に比べて、電力線保持部材２０７を小型化することができる。よって、小型化された分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１４】
次いで、図６を参照して、第３実施の形態について説明する。図６（ａ）は、第３実施の形態における軸箱４に取り付けられた測定装置３０５の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から見た第３実施の形態における測定装置３０５の底面図である。なお、図６（ｂ）は、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１１５】
第１実施の形態では、電力線３５を保持するための電力線保持部材７とその電力線保持部材７を固定するための第４固定部材８ｂとを備える場合を説明したが、第３実施の形態では、箱体３２０の蓋部材３２２にて電力線３５を保持する構成とした。
【０１１６】
図６（ｂ）に示すように、測定部材３０５は、蓋部材３２２が電力線３５を保持している。よって、電力線保持部材７と第４固定部材８ｂとが省略されるので、その分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１７】
次いで、図７（ａ）を参照して、第４実施の形態について説明する。図７（ａ）は、第４実施の形態における測定装置４０５の底面図であり、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１１８】
第１実施の形態では、測定部材６が一対の補強部４ａの内の一方の補強部４ａへセンサー固定部材８ａによって固定され、電力線保持部材７が他方の補強部４ａへセンサー固定部材８ａによって固定されている場合を説明したが、第４実施の形態では、測定部材４０６が一対の補強部４ａの両方にセンサー固定部材８ａを介して固定される構成とした。
【０１１９】
測定部材４０６の箱体４２０は、貫通孔（図示せず）を４個備えており、図７（ａ）に示すように、それら貫通孔にセンサー固定部材８ａが挿通され一対の補強部４ａに固定される。よって、箱体４２０の剛性を向上させることができるので、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２０】
また、箱体４２０は、略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成されている。よって、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２１】
なお、仮想直線Ｌ４０１は、一方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａと、他方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａとから均等な距離で且つ、一方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａを結んだ方向（図７（ａ）左右方向）と平行に配設されている。
【０１２２】
箱体４２０の空間Ｓ（図示せず）に収容されるセンサー部材９は、仮想直線Ｌ４０１上に配設されている。よって、仮想直線Ｌ４０１に対して対称に配設される。よって、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２３】
次いで、図７（ｂ）を参照して、第５実施の形態について説明する。図７（ｂ）は、第５実施の形態における測定装置５０５の底面図であり、第４実施の形態における図７（ａ）（第１実施の形態における図３）に対応する。
【０１２４】
第４実施の形態では、箱体４２０が略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成され場合を説明したが、第５実施の形態では、箱体５２０が平面視コの字形状に構成される。
【０１２５】
この場合、ドレンボルトＢの真下に平面視コの字形状に構成された箱体５２０のくぼみ部分を配設することで、ドレンボルトＢへの工具の挿入通路、ドレンボルトＢの着脱通路およびオイルの排出流路を確保することができる。よって、箱体５２０を取り付けた状態のまま、オイルの交換をおこなうことができる。
【０１２６】
次いで、図７（ｃ）を参照して、第６実施の形態について説明する。図７（ｃ）は、第６実施の形態における測定装置６０５の底面図であり、第４実施の形態における図７（ａ）（第１実施の形態における図３）に対応する。
【０１２７】
第４実施の形態では、箱体４２０が略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成され場合を説明したが、第６実施の形態では、箱体５２０が平面視外形矩形のリング形状に構成される。
【０１２８】
この場合、ドレンボルトＢの真下に平面視外形矩形のリング形状に構成された箱体５２０の穴の部分を配設することで、ドレンボルトＢへの工具の挿入通路、ドレンボルトＢの着脱通路およびオイルの排出流路を確保することができる。よって、箱体５２０を取り付けた状態のまま、オイルの交換をおこなうことができる。
【０１２９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１３０】
例えば、上記各実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法など）は一例を示すものであり、他の数値を採用することは当然可能である。
【０１３１】
また、上記各実施の形態の箱部材２１を削りだしにて形成しても良い。例えば、箱部材２１を板金にて形成した場合には、素材が変形される分、箱部材２１の剛性が低下する。これに対し、削りだしにて箱部材２１を形成すると素材を変形させないので、箱部材２１の剛性を高めることができる。よって、箱体２０の共振周波数を高周波側に移行させることができる。その結果、測定装置５の測定精度の向上を図ることができる。
【０１３２】
なお、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５は、電力線保持部材７，２０７が測定装置５，２０５と別の部材として構成されているので、第３実施の形態の測定装置３０５に比べて、電力線３５の振動がサーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３に伝達されることを低減することができる。
【０１３３】
また、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５は、一対の補強部４ａの内の一方の補強部４ａに締結されているので、一対の補強部４ａの両方に締結される第４実施の形態の測定装置４０５、第５実施の形態の測定装置５０５、及び、第６実施の形態の測定装置６０５に比べて、共振を防ぐことができるので、測定精度を確保することができる。即ち、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５が最も好ましい実施の形態である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１実施の形態における測定装置が取り付けられた鉄道車両の側面図である。
【図２】軸箱に取り付けられた測定装置の側面図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩ方向から見た測定装置の底面図である。
【図４】（ａ）は、測定部材の断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における測定部材の断面図である。
【図５】（ａ）は、第２実施の形態における軸箱に取り付けられた測定装置の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｖｂ方向から見た第２実施の形態における測定装置の底面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施の形態における軸箱に取り付けられた測定装置の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から見た第３実施の形態における測定装置の底面図である。
【図７】（ａ）は、第４実施の形態における測定装置の底面図であり、（ｂ）は、第５実施の形態における測定装置の底面図であり、（ｃ）は、第６実施の形態における測定装置の底面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００ 鉄道車両（鉄道車両）
１０ 構体
３ 車輪
４ 軸箱
４ａ 補強部（軸箱の一部）
５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５ 測定装置
６，４０６，５０６，６０６ 測定部材
７ 電力線保持部材
８ 固定部材
８ａ センサー固定部材（第１固定部材または第２固定部材）
８ｂ，２０８ｂ 第４固定部材
８ｃ 第３固定部材
２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 箱体
２１，３２１，４２１，５２１，６２１ 箱部材
２１ａ 凹部
２２，３２２ 蓋部材
２７ 弾性部材
９ センサー部材
３１ サーボ型センサー（第１センサー部材）
３２ 上下歪型センサー（第２センサー部材の一部）
３３ 左右歪型センサー（第２センサー部材の一部）
３５ 電力線
Ｒ レール
Ｓ 空間
Ｌ１，Ｌ４０１ 第１仮想直線
Ｌ２ 第２仮想直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置および鉄道車両に関し、特に、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができる測定装置および鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レールの状態が鉄道車両の安定性および乗客の乗り心地へ大きく寄与することが知られており、レールの状態を良好に保つことが車両の安定性および乗客の乗り心地を保つ上で必要とされていた。そのため、レールの状態を知る必要があり、車輪を軸支する軸箱に加速度センサーを取付けて軸箱の加速度を測定することで、レールの状態を測定する技術が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
この技術では、複数の営業車両の軸箱に加速度センサーを取付けて加速度を測定することで、それら営業車両が走行する毎にレールの状態を測定することができる。そのため、営業車が走行していない時間にのみ走行が可能な測定専用車両にてレールの状態を測定するよりも、レールに異常が発生した場合には、早期にその異常を発見することができる。
【０００４】
一方、営業車両は、整備のために数両ずつ入れ替えるので、加速度センサーが取り付けられた営業車両を整備する場合に、取り付けられた加速度センサーを取り外して、運行される営業車両に付け替える必要がある。そのため、加速度センサーの着脱性が重要とされる。他方、測定専用車両は、加速度センサー取り外す必要がないので、測定精度を重要視して取り付け位置を決めることができる。
【０００５】
ここで、鉄道車両の軸箱は、スプリングを介して構体の重量を支えるので、強度を確保するために軸箱の下側が張り出している。また、軸箱は、構造上の理由から車軸を中心として揺動（車両の左右方向への円弧運動）する構造とされている。
【０００６】
そのため、加速度センサーを軸箱の下面側に取り付けると上面側に取り付ける場合に比べて車軸から加速度センサーまでの距離が遠くなるので加速度センサーに作用する遠心力が大きくなる。よって、加速度センサーが測定する遠心力が大きくなるので、上面側に取り付ける場合に比べて測定精度が悪化する。
【０００７】
また、軸箱の下面側は、構造上の理由から上面側に比べて剛性が低く共振などの不要な振動が発生し易い。そのため、加速度センサーを下面側に取り付けると共振などの不要な振動を測定するので、上面側に取り付ける場合に比べて測定精度が悪化する。
【０００８】
よって、測定専用車両では、測定精度を確保するために遠心力の影響を受け難く且つ共振などの不要な振動が発生し難い上面側に加速度センサーを取り付けていた。
【特許文献１】特開平８−１８４４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の鉄道車両では、軸箱の上側に加速度センサーを取付けると、軸箱の横側は、スプリングと車輪とで囲まれているので、スプリングと車輪とが加速度センサーの着脱の邪魔となり、加速度センサーの着脱が困難となるという問題点があった。また、軸箱の下側に加速度センサーを取付けると、測定精度を確保することが困難となるという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができる測定装置および鉄道車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために請求項１記載の測定装置は、車輪が軸箱に軸支された鉄道車両に使用され、軸箱の加速度を測定することで、車輪が転動するレールの状態を検出するものであって、凹部を有する箱部材および凹部の開口側に配設され凹部を閉封することで凹部との間に空間を形成する蓋部材を備えると共に平面視において所定の仮想直線である第１仮想直線およびその第１仮想直線に対して直交する仮想直線である第２仮想直線のそれぞれに対して対称に構成される箱体と、空間に収容され軸箱の加速度を測定するセンサー部材と、箱体を軸箱のレール側に固定する第１固定部材および第２固定部材とを備え、
箱体が軸箱のレール側に固定された状態では、平面視において、第１固定部材および第２固定部材が第１仮想直線上に配設され、第１固定部材と第２固定部材との中間位置が第２仮想直線上に重なり合うと共に、センサー部材が第１仮想直線上であって且つ第２仮想直線上に配設される。
【００１２】
請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、箱体は、センサー部材と蓋部材との間、及び、センサー部材と箱部材との間に配設される弾性部材を備え、箱部材の開口側に蓋部材が密着された状態において弾性部材によってセンサー部材が保持されている。
【００１３】
請求項３記載の測定装置は、請求項２記載の測定装置において、箱体は、略平板状に構成されるスペーサー部材を備え、スペーサー部材を蓋部材と箱部材との間に挟み込み、箱部材の凹部と蓋部材と間隔を調整することで、弾性部材の予圧縮量を調整する。
【００１４】
請求項４記載の測定装置は、請求項３記載の測定装置において、箱体は、蓋部材、箱部材およびスペーサー部材を固定する第３固定部材を備えている。
【００１５】
請求項５記載の測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置において、センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、その電力線保持部材を軸箱に固定する第４固定部材とを備え、電力線保持部材が箱体と別部材として構成されている。
【００１６】
請求項６記載の測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置において、センサー部材は、軸箱の加速度を測定する第１センサー部材と、その第１センサーより小型に構成される第２センサー部材とを備え、平面視において、第１センサー部材が第１仮想直線上および第２仮想直線上に配設され、第２センサーが第１仮想直線上に配設されることで第１仮想直線に対して対称に配接されている。
【００１７】
請求項７記載の鉄道車両は、請求項１から６のいずれかに記載の測定装置が取り付けられる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の測定装置によれば、レール上を車輪が転動されることで、軸箱が加振され、その加振された軸箱の加速度がセンサー部材によって測定される。ここで、従来の測定装置は、箱体が軸箱のレール側の面に固定されるので、作業者がレールと軸箱との間の空間を箱体の着脱作業に利用することができ、箱体の着脱を容易とすることができるという効果がある一方で、固定位置が軸箱から離れるので測定精度が悪くなるという不具合がある。
【００１９】
これに対し、本発明では、箱体およびセンサー部材が第１仮想直線および第２仮想直線に対して対称とされている。よって、箱体の共振を抑えて測定装置の測定精度を確保することができるので、着脱を容易とすること及び測定精度を確保することを両立することができる。即ち、着脱を容易とすると共に測定精度を確保することができるという効果がある。
【００２０】
請求項２記載の測定装置によれば、請求項１記載の測定装置の奏する効果に加え、弾性部材によって、センサー部材が保持されているので、軸箱からセンサー部材に伝わる低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度を弾性部材の弾性力により減衰させることができる。即ち、低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度は、レールの状態を測定する上でのノイズ（不要な信号）であるので、そのノイズを減衰させることで、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２１】
また、蓋部材と箱部材との間で弾性部材が予圧縮されるので、弾性部材の弾性力が蓋部材および箱部材に押圧力として作用する。そのため、蓋部材および箱部材の振れを抑えて、蓋部材および箱部材の共振を抑制することができる。よって、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２２】
また、蓋部材とセンサー部材との間および箱部材とセンサー部材との間に弾性部材が配設されることで、センサー部材を固定することができる。よって、別の部材を用いてセンサー部材を箱体の内部に固定する場合に比べて、その別の部材を箱体の内部に収容する必要がない分、箱体を小型化することができるという効果がある。
【００２３】
また、蓋部材と箱部材との間で弾性部材を予圧縮しているので、弾性部材の弾性力により軸箱からセンサー部材に伝達される振動の強さを減衰することができる。よって、センサー部材の破損を防止することができるという効果がある。
【００２４】
また、弾性部材をゴム（絶縁性を有するもの）にて構成した場合には、電気的なノイズを遮断することができるので、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２５】
請求項３記載の測定装置によれば、請求項２記載の測定装置の奏する効果に加え、箱部材と蓋部材との間にスペーサー部材を配設することで、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整して弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、箱部材および蓋部材の寸法公差による弾性部材の予圧縮量のばらつきを調整することができる。
【００２６】
よって、複数の測定装置の間の予圧縮量のばらつきを抑えることができる。したがって、複数の測定装置の共振の発生度合い（低周波の抑制）を一様に保つことができるので、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２７】
また、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整して弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、取り付けられる車両ごとに弾性部材の予圧縮量の設定を変更することができる。
【００２８】
例えば、営業車両には、さまざまな車両形態（客室のみの車両、トイレがある車両、駆動モータが搭載された車両など、）がある。そのため、車両形態によって測定装置に伝達される振動の周波数（設備機器からの振動周波数や、構体の共振周波数）が異なる。これらの振動は、レールの状態を示す振動ではなくノイズに分類されるものである。
【００２９】
これに対し、本発明では、取り付けられる車両ごとに弾性部材の予圧縮量の設定を変更することができるので、弾性部材によって減衰される周波数を変更して、車体から伝達される振動（ノイズ）を的確に減衰させることができる。よって、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００３０】
例えば、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離をボルトの螺進量で調整する構成とした場合には、箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を無段階に調整が可能である反面、螺進量を作業者が調整しなければならず、調整作業に手間が掛かるという不具合が生じる。
【００３１】
これに対し、本発明では、箱部材と蓋部材との間にスペーサー部材を挟み込むことで箱部材の凹部とその凹部に対面する蓋部材の側面との距離を調整するので、スペーサー部材の厚みや枚数によってその距離を段階的に調整することができる。よって、調整作業を容易とすることができるという効果がある。
【００３２】
請求項４記載の測定装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、箱体は、蓋部材および箱部材を締結する第３固定部材を備えているので、蓋部材と箱部材とを箱体へと組み上げる作業と、箱体を軸箱へ取り付ける作業とを別々に行うことができる。
【００３３】
ここで、本発明では、軸箱に取り付けられることなく、弾性部材の予圧縮量を調整することができるので、作業者は、弾性部材の予圧縮量を調整することに集中することができる。その結果、弾性部材の予圧縮量の調整作業を確実に行うことができるという効果がある。
【００３４】
また、予圧縮量の調整が完了した箱体を軸箱に取付けることができるので、作業者は、箱体の軸箱への取付け作業に集中することができる。よって、取付け作業を確実に行うことができるという効果がある。即ち、作業を分けることにより、作業者が行う作業の確実性を向上させることができるという効果がある。
【００３５】
また、予圧縮量の調整作業と箱体の軸箱への取付け作業とを別に行うことができるので、複数の箱体の予圧縮量の調整作業をまとめて一箇所で行うことができる。よって、予圧縮量の調整作業の効率の向上を図ることができるという効果がある。
【００３６】
請求項５記載の測定装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、その電力線保持部材を軸箱に固定する第４固定部材とを備え、電力線保持部材が箱体と別部材として構成されているので、測定装置の測定精度を確保することができるという効果がある。
【００３７】
例えば、電力線を固定する場合には、電力線固定用の部位を箱体に形成する必要がある。多くの場合、電力線固定用の部位は、箱体の重量増加を抑えるために長尺状に構成される。そのため、電力線固定用の部位が共振し易くなる。よって、電力線固定用の部位の共振が箱体に伝達されて、測定装置の測定精度が悪化するという不具合がある。
【００３８】
これに対し、本発明では、箱体と別部材である電力線保持部材にて電力線を固定するので、電力線の振れによって発生した振動が箱体に伝達されることを抑えて、箱体の共振の発生を低減することができる。よって、測定精度を確保することができるという効果がある。
【００３９】
請求項６記載の測定装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置の奏する効果に加え、第１センサー部材および第２センサー部材が第１仮想直線上に配設されることで第１仮想直線に対して対称に配設されるので、共振を抑えて測定精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００４０】
請求項７記載の鉄道車両によれば、請求項１から６のいずれかに記載の測定装置と同等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の側面図である。
【００４２】
鉄道車両１００は、旅客を移送するための客車であり、図１に示すように、旅客を収容する構体１０と、その構体１０を支持する複数（本実施の形態では２個）の台車１とを備えている。その台車１には、測定装置５（図２参照）が取り付けられている。
【００４３】
次に、図２及び図３を参照して、台車１の構成について説明する。図２は、軸箱４に取り付けられた測定装置５の側面図であり、図３は、図２の矢印ＩＩＩ方向から見た測定装置５の底面図である。
【００４４】
台車１は、レールＲ上を転動して、構体１０（図１参照）を移動させるためのものであり、図２に示すように、レールＲの上を転動する車輪３と、その車輪３を軸支すると共にスプリング２を介して構体１０の重量を支持する軸箱４とを備えている。
【００４５】
軸箱４は、図２に示すように、側面視（図２紙面垂直方向視）において、略Ｔの字の上下を入れ替えた形状に構成され、レールＲの長手方向（図２左右方向）に張り出した部位に一対のスプリング２が当接されている。また、スプリング２が当接される側の反対側（図２下側）からは、一対の補強部４ａが立設されている。なお、補強部４ａは、軸箱４の強度を補強する補強部材である。
【００４６】
また、補強部４ａのレールＲ側（図２下側）の面には、図示しない一対のめねじが形成されている。それらめねじはレールＲの長手方向（図２左右方向図および図３左右方向）に沿って配設されており、後述するセンサー固定部材８ａおよび第４固定部材８ｂが螺合されることで測定装置５が一対の補強部４ａに取り付けられる。
【００４７】
例えば、軸箱４の上側（図２上側）で且つ車輪３の裏側（図２紙面手前側）に測定装置５が取り付けられた場合には、車輪３の上側部分（図２上側部分）の横側にスプリング２が配設されるので、スプリング２が邪魔をして測定装置５の着脱が困難となるという不具合がある。
【００４８】
これに対し、第１実施の形態では、測定装置５が軸箱４のレール側（図２下側）に配設されるので、車輪３の下側部分（図２下側部分）の横側にスプリング２が配設されていない分、作業者の作業スペースを確保することができるので、作業者が測定装置５を容易に着脱することができる。
【００４９】
なお、補強部４ａのレールＲ側（図２下側）の面に形成されるめねじは、排障器を取り付けるために使用されるものであり、排障器を取り付けない鉄道車両では、使用されないものである。
【００５０】
そのため、測定装置５を取り付けるためだけにめねじを形成する場合に比べて、めねじの加工数を削減することができる。よって、台車１の加工コストを削減して、測定装置５が取り付けられた鉄道車両１００の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、軸箱４の内部は、車輪３の車軸を支持するベアリングなどを潤滑するために潤滑油で満たされており、図３に示すように、それら補強部４ａの間には潤滑油を排出する孔が形成され、その孔は、ドレンボルトＢで塞がれている。
【００５２】
測定装置５は、車輪３を介してレールＲの状態を測定するために、軸箱４の加速度を測定する装置であり、図３に示すように、測定部材６と、電力線保持部材７と、センサー固定部材８ａと、第４固定部材８ｂと、センサー部材９（図４参照）とを主に備えている。
【００５３】
測定部材６は、軸箱４の加速度を測定する部材であり、図３に示すように、車輪３側（図３下側）の補強部４ａへ後述するセンサー固定部材８ａによって固定されている。
【００５４】
電力線保持部材７は、後述する電力線３５の振動を抑えるための部材であり、図３に示すように、測定部材６が固定される補強部４ａ（図３上側）と対向して配設される補強部４ａ（図３下側）に、後述する第４固定部材８ｂによって固定されている。
【００５５】
例えば、電力線保持部材７を省略した場合には、後述する電力線３５が車両の振動や走行風などによって振動する。そこで、その振動が測定部材６に伝達されると測定部材６の測定精度が悪化するという不具合が生じる。これに対し、第１実施の形態では、軸箱４に固定される電力線保持部材７が後述する電力線３５を固定しているので、電力線３５の振動を低減させることができる。
【００５６】
また、例えば、電力線保持部材７を省略して、測定部材６に後述する電力線３５を固定した場合には、電力線３５の振動が測定部材６に伝達され測定部材６の測定精度が悪化するという不具合がある。
【００５７】
これに対し、第１実施の形態では、測定部材６と別の部材である電力線保持部材７で後述する電力線３５を固定しているので、電力線３５の振動が測定部材６に伝達されることを防止して測定部材６の測定精度を確保することができる。
【００５８】
センサー固定部材８ａは、補強部４ａに形成されるめねじに螺合されて測定部材６を軸箱４に固定する部材であり、図３に示すように、一対のセンサー固定部材８ａは、それぞれレールＲの長手方向（図２左右方向図および２（ｂ）左右方向）に沿って配設されている。
【００５９】
第４固定部材８ｂは、補強部４ａに形成されるめねじに螺合されて電力線保持部材７を軸箱４に固定する部材であり、図３に示すように、一対の第４固定部材８ｂは、それぞれレールＲの長手方向（図２左右方向図および２（ｂ）左右方向）に沿って配設されている。
【００６０】
次いで、図４を参照して、測定部材６の詳細構成について説明する。図４（ａ）は、測定部材６の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における測定部材６の断面図である。
【００６１】
なお、理解を容易とするために、センサー固定部材８ａの頭部と、サーボ型センサー３１と、上下歪型センサー３２と、左右歪型センサー３３とは側面を示しており、蓋絶縁座２３と、第１絶縁座２４と、第２絶縁座２５とのハッチングを省略して図示している。
【００６２】
測定部材６は、上述したように、軸箱４の加速度を測定するものであり、図４（ａ）に示すように、箱体２０と、蓋絶縁座２３と、第１絶縁座２４と、第２絶縁座２５と、スペーサー部材２６と、一対の弾性部材２７と、第３固定部材８ｃとを備えている。
【００６３】
箱体２０は、後述するセンサー部材９を収容する部材であり、図４（ａ）に示すように、箱部材２１と蓋部材２２とを備えている。箱部材２１は、図４（ａ）に示すように、平面視において略長方形の略箱型に構成されると共にその中央部分に凹部２１ａが凹設された断面ハット形状に構成されている。その凹部２１ａの両側には、一対の貫通孔２１ｂが貫通形成され、それら一対の貫通孔２１ｂには、一対のセンサー固定部材８ａがそれぞれ挿通されている。
【００６４】
蓋部材２２は、平面視において箱部材２１と同形状の長方形の略平板状に構成されると共に、図４（ａ）に示すように、蓋部材２２の長手方向（図４（ａ）左右方向）の両側にそれぞれ貫通孔２２ｂが形成されている。それら貫通孔２２ｂのピッチは、一対の貫通孔２１ｂのピッチと同一とされている。それら貫通孔２２ｂには、センサー固定部材８ａがそれぞれ挿入されている。
【００６５】
また、図４（ａ）に示すように、凹部２１ａと、その凹部２１ａに対面する蓋部材２２の側面（図４（ａ）下側面）との間には、空間Ｓが形成されており、その空間Ｓ内に後述するセンサー部材９が収容されている。
【００６６】
また、箱部材２１及び蓋部材２２の形状は、平面視（図４（ｂ）紙面垂直方向視）において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【００６７】
第３固定部材８ｃは、箱部材２１と蓋部材２２とを互いに固定する部材であり、図４（ａ）に示すように、蓋部材２２に形成される貫通孔に挿通され、箱部材２１に形成されるめねじに螺合されることで、箱部材２１と蓋部材２２とを締結する。よって、蓋部材２２と箱部材２１とを箱体２０へ組み上げる作業と、箱体２０を軸箱４へ取り付ける作業とを別々に行うことができる。
【００６８】
ここで、第１実施の形態では、箱体２０の組み上げ時にスペーサー部材２６を蓋部材２２と箱部材２１との間に挟み込むことで、弾性部材２７の予圧縮量を調整する。即ち、箱体２０を軸箱４に取り付けなくても、箱体２０を組み上げて、弾性部材２７の予圧縮量を調整することができる。
【００６９】
よって、作業者は、箱体２０を軸箱４に取り付ける作業を並行して行うことなく、弾性部材２７の予圧縮量を調整する作業を行うことができるので、弾性部材２７の予圧縮量を調整することに集中することができる。その結果、弾性部材２７の予圧縮量の調整作業を確実に行うことができる。
【００７０】
また、予圧縮量の調整が完了した箱体２０を軸箱４に取付けることができる。よって、作業者は、弾性部材２７の予圧縮量を調整する作業を並行して行うことなく、箱体２０の軸箱４への取付け作業を行うことができるので、箱体２０の軸箱４への取付け作業に集中することができる。その結果、取付け作業を確実に行うことができる。即ち、作業を分けることにより、作業者が行う作業の確実性を向上させることができる。
【００７１】
また、予圧縮量の調整作業と、箱体２０の軸箱４への取付け作業とを別に行うことができるので、複数の箱体２０の予圧縮量の調整作業をまとめて一箇所で行うことができる。よって、予圧縮量の調整作業の効率の向上を図ることができる。
【００７２】
上述したように、箱部材２１と蓋部材２２とは、第３固定部材８ｃが箱部材２１のめねじに螺合されることで蓋部材２２が箱部材２１に締結される。そのため、箱部材２１の貫通孔２１ｂが形成される部位を省略して、センサー固定部材８ａが蓋部材２２のみを固定する構成とすることも可能である。この場合、箱部材２１の貫通孔２１ｂが形成される部位を省略した分、箱部材２１の軽量化を図ることができる。
【００７３】
しかしながら、箱部材２１を第３固定部材８ｃのみで固定するため、箱部材２１と蓋部材２２とで構成される箱体２０の剛性が低下して、共振周波数が低周波側に移行するという不具合がある。
【００７４】
これに対し、第１実施の形態では、箱部材２１と蓋部材２２とをセンサー固定部材８ａによって共締めする構成であるので、箱体２０の剛性を向上させて、共振周波数を高周波側に移行させることができる。よって低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振度合いの低減を図ることができる。
【００７５】
蓋絶縁座２３は、主に台車１を介して流れてくる電流を蓋部材２２に対して遮断するものであり、図４（ａ）に示すように、薄板状に構成されると共に補強部４ａと蓋部材２２との間に配設されている。
【００７６】
第１絶縁座２４及び第２絶縁座２５は、主に蓋部材２２を介して流れてくる電流を後述する上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３に流れ込まないように遮断するものであり、図４（ａ）に示すように、薄板状に構成されると共に蓋部材２２と後述する上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の間にそれぞれ配設されている。
【００７７】
スペーサー部材２６は、後述する弾性部材２７の予圧縮量を調整する部材であり、図４（ａ）に示すように、平板状に構成されると共に箱部材２１と蓋部材２２との間に配設されている。
【００７８】
そのため、箱部材２１および蓋部材２２の寸法公差による弾性部材２７の予圧縮量のばらつきを調整することができる。よって、複数の測定装置５の間の予圧縮量のばらつきを抑えることができる。
【００７９】
その結果、複数の測定装置５の共振の発生度合い（低周波の抑制）を一様に保つことができるので、測定装置５が取り付けられた複数の台車１を備えた鉄道車両１００の測定精度の向上を図ることができる。また、後述する弾性部材２７の予圧縮量をスペーサー部材２６の重ねる枚数を変化させることで調整をするので、調整作業を容易とすることができる。
【００８０】
一対の弾性部材２７は、後述するサーボ型センサー３１を保持する部材であり、図４（ａ）に示すように、ゴム状弾性体から構成されており、一方の弾性部材２７は、凹部２１ａの中央（仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２との交点）に配設され、他方の弾性部材２７は、凹部２１ａの中央に対面した蓋部材２２の側面上に配設されている。それら弾性部材２７の間に後述するサーボ型センサー３１が狭持される。
【００８１】
上述したように、弾性部材２７によって、後述するサーボ型センサー３１が保持されているので、弾性部材２７の弾性力により軸箱４からサーボ型センサー３１に伝わる低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度を減衰させることができる。
【００８２】
即ち、低周波（約１００Ｈｚ以下）の加速度は、レールの状態を測定する上でのノイズ（不要な信号）であるので、そのノイズを減衰させることで、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができる。
【００８３】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮するので、蓋部材２２および箱部材２１の振れを抑えて、蓋部材２２および箱部材２１の共振を抑制することができる。よって、測定部材６の測定精度の向上を図ることができる。
【００８４】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮することで後述するサーボ型センサー３１が固定されるので、別の部材を用いてサーボ型センサー３１を箱体２０の内部に固定する場合に比べて、別の部材を箱体２０の内部に収容する必要がない分、箱体２０を小型化することができる。
【００８５】
また、箱部材２１と蓋部材２２との間で弾性部材２７を予圧縮しているので、弾性部材２７の弾性力により軸箱４から後述するサーボ型センサー３１に伝達される加速度の減衰させることができる。よって、サーボ型センサー３１の破損を防止することができる。
【００８６】
また、弾性部材２７をウレタンゴムにて構成した場合には、電気的なノイズを遮断することができるので、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させて、測定精度の向上を図ることができる。なお、弾性部材２７は、天然ゴムにて構成することが好ましい。この場合、さらに、ノイズの遮断性を向上させることができる。
【００８７】
また、弾性部材２７のゴム硬度を７０°から１００°までの設定するのが好ましい。この場合、低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振を減衰させることができる。さらには、９０°±５°の設定とすることが好ましい。この場合、低周波（約５００Ｈｚ以下）の共振を更に減衰させることができる。
【００８８】
また、一対の弾性部材２７は、図４（ａ）に示すように、後述するサーボ型センサー３１を挟んだ状態で、箱部材２１と蓋部材２２とに挟まれて圧縮される。よって、上述したスペーサー部材２６を箱部材２１と蓋部材２２との間に挟みこむことで、弾性部材２７の予圧縮量を調整することができる。
【００８９】
センサー部材９は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、サーボ型センサー３１と、上下歪型センサー３２と、左右歪型センサー３３と、電力線３５とを備えている。サーボ型センサー３１は、鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ａ）に示すように、弾性部材２７に狭持されて、凹部２１ａの中央（仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２との交点）に配設されている。
【００９０】
即ち、第１実施の形態では、鉄道車両１００の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定するセンサーを２個（サーボ型センサー３１及び上下歪型センサー３２）備えているので、それぞれの出力信号を比較することで、異常な出力信号を判別することができる。よって、センサー故障の判断を行うことができる。
【００９１】
また、サーボ型センサー３１及び上下歪型センサー３２のそれぞれの出力信号を互いに比較するので、記録装置（図示せず）に出力信号を時系列データとして記録した場合には、サーボ型センサー３１または上下歪型センサー３２のどちら側のセンサーにどの時点から異常が発生したのかを判断することができる。
【００９２】
よって、異常が発生した側のセンサーの出力信号であって異常が発生した後の出力信号をレールＲの状態を解析することに使用しないことで、測定装置の測定精度の向上を図ることができる。
【００９３】
また、サーボ型センサー３１は高精度の加速度測定をするために、測定できる加速度の分解能が小さいものを使用している。そのため、分解能が小さい分、加速度の測定レンジが狭い（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１５Ｇの測定範囲）。
【００９４】
上下歪型センサー３２は、鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ａ）上下方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ｂ）に示すように、平面視において仮想直線Ｌ１上で且つサーボ型センサー３１の一端側（図４（ａ）左側）に配設されている。
【００９５】
また、上下歪型センサー３２は、サーボ型センサー３１に比べて加速度の分解能が荒いので、その分、上下歪型センサー３２の測定レンジがサーボ型センサー３１の測定レンジに比べて広い（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１００Ｇの測定範囲）。
【００９６】
左右歪型センサー３３は、鉄道車両１００の左右方向（図４（ａ）左右方向）の加速度を測定する加速度センサーであり、図４（ｂ）に示すように、平面視において仮想直線Ｌ１上で且つサーボ型センサー３１の他端側（図４（ａ）右側）に配設されている。
【００９７】
なお、上下歪型センサー３２と左右歪型センサー３３は、同一種類の加速度センサーの取り付け向きを違えたものであり、且つサーボ型センサー３１からの配設距離が同一とされている。また、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３は、検出方式がサーボ型センサー３１と異なるので、測定の精度がサーボ型センサー３１より劣るがサーボ型センサー３１より小型に構成されている。
【００９８】
即ち、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の配設位置は、図４（ｂ）に示すように、平面視（図４（ｂ）紙面垂直方向視）において、一対のセンサー固定部材８ａを結んで形成される仮想直線Ｌ１と、その仮想直線Ｌ１に直交すると共に一対のセンサー固定部材８ａの中間点を通る仮想直線Ｌ２との両直線に対して対称に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の測定精度を確保することができる。
【００９９】
なお、サーボ型センサー３１の両側にサーボ型センサー３１よりも小型の上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３を配設したので、一対のセンサー固定部材８ａの間に、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３を直線的に配設することができる。
【０１００】
さらに、上下歪型センサー３２と左右歪型センサー３３とは同一の重量であるので、重量的にも仮想直線Ｌ２に対して対照に構成されている。よって、箱部材２１及び蓋部材２２の共振を抑えて、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の測定精度を確保することができる。
【０１０１】
上述したように、サーボ型センサー３１は、加速度の測定レンジが狭く（軸箱４が発生する加速度が±５０Ｇほどであるのに対し±１５Ｇの測定範囲）設定されており、±１５Ｇから外れた加速度は、サーボ型センサー３１では測定精度が確保されないという不具合がある。
【０１０２】
これに対し、第１実施の形態では、測定レンジがサーボ型センサー３１に比べて広い上下歪型センサー３２を備えているので、加速度が±１５Ｇの領域ではサーボ型センサー３１を使用して高精度に測定することができると共に、加速度が±１５Ｇから外れた領域では測定レンジ±１００Ｇまで広げることができる。
【０１０３】
また、左右歪型センサー３３と上下歪型センサー３２とは仮想直線Ｌ２を挟んで対称な位置に配設されているので、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３の仮想直線Ｌ２に対する配置を対照としたまま、鉄道車両１００（図１参照）の左右方向（図４（ｂ）上下方向）の加速度を測定することができる。
【０１０４】
即ち、同一種類のセンサーが向きを違えて配設されているので、箱体２０の共振を押さえて測定装置５の測定精度を確保しつつ鉄道車両１００（図１参照）の上下方向（図４（ｂ）紙面垂直方向）と異なる方向である左右方向（図４（ｂ）上下方向）の加速度を測定することができる。
【０１０５】
よって、鉄道車両１００（図１参照）の左右方向（図４（ｂ）上下方向）の測定結果と上下方向（図４（ｂ）紙面垂直方向）の測定結果とを対比させることで、上下方向の加速度の測定結果が異常値であるかどうかの判断を高精度におこなうことができる。
【０１０６】
電力線３５は、サーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３へ電力を供給すると共に加速度の測定結果である電気信号を記録装置に伝達する部材であり、台車１側（図２上側）に延設されている。
【０１０７】
次いで、図５を参照して、第２実施の形態について説明する。図５（ａ）は、第２実施の形態における軸箱４に取り付けられた測定装置２０５の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｖｂ方向から見た第２実施の形態における測定装置２０５の底面図である。なお、図５（ｂ）は、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１０８】
第１実施の形態では、電力線保持部材７が第４固定部材８ｂにて車輪３側（図３下側）に位置する補強部４ａに対向する補強部４ａへ固定される場合を説明したが（図３参照）、第２実施の形態では、軸箱４のカバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにて電力線保持部材２０７が固定されている。
【０１０９】
図５（ａ）に示すように、第２実施の形態の測定装置２０５は、測定部材６と、電力線保持部材２０７とを備えている。測定部材６は、図５（ｂ）に示すように、車輪３側（図６（ｂ）上側）に位置する補強部４ａに対向する補強部４ａへセンサー固定部材８ａにて固定されており、電力線保持部材２０７は、図５（ａ）に示すように、軸箱４のカバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと共締めされて固定されている。
【０１１０】
そのため、第１実施の形態では、電力線保持部材７を固定するための第４固定部材８ｂが必要であるが、第２実施の形態では、カバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと電力線保持部材２０７とを共締めにて固定するので、第４固定部材８ｂを省略することができる。よって、第４固定部材８ｂを省略することができる分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１１】
また、電力線３５は、スプリング２側（図５（ａ）上側）に延設されて構体１０内部に配設される記録装置（図示せず）に接続される（図２参照）。そのため、電力線３５は、測定部材６よりもスプリング２側に取り付けられた部材で保持される方がその部材の大きさを小さく押さえることができる。
【０１１２】
よって、カバー２０４ｂよりスプリング２から離間した位置に配設される補強部４ａに電力線３５を固定するための部材を配設するよりも、カバー２０４ｂに電力線３５を固定するための部材を配設した方がその部材を小型化することができる。
【０１１３】
ここで、第２実施の形態では、カバー２０４ｂを固定している第４固定部材２０８ｂにてカバー２０４ｂと電力線保持部材２０７とを共締めにて固定するので、第１実施の形態の電力線保持部材７に比べて、電力線保持部材２０７を小型化することができる。よって、小型化された分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１４】
次いで、図６を参照して、第３実施の形態について説明する。図６（ａ）は、第３実施の形態における軸箱４に取り付けられた測定装置３０５の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から見た第３実施の形態における測定装置３０５の底面図である。なお、図６（ｂ）は、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１１５】
第１実施の形態では、電力線３５を保持するための電力線保持部材７とその電力線保持部材７を固定するための第４固定部材８ｂとを備える場合を説明したが、第３実施の形態では、箱体３２０の蓋部材３２２にて電力線３５を保持する構成とした。
【０１１６】
図６（ｂ）に示すように、測定部材３０５は、蓋部材３２２が電力線３５を保持している。よって、電力線保持部材７と第４固定部材８ｂとが省略されるので、その分、測定装置５の軽量化を図ることができる。
【０１１７】
次いで、図７（ａ）を参照して、第４実施の形態について説明する。図７（ａ）は、第４実施の形態における測定装置４０５の底面図であり、第１実施の形態における図３に対応する。
【０１１８】
第１実施の形態では、測定部材６が一対の補強部４ａの内の一方の補強部４ａへセンサー固定部材８ａによって固定され、電力線保持部材７が他方の補強部４ａへセンサー固定部材８ａによって固定されている場合を説明したが、第４実施の形態では、測定部材４０６が一対の補強部４ａの両方にセンサー固定部材８ａを介して固定される構成とした。
【０１１９】
測定部材４０６の箱体４２０は、貫通孔（図示せず）を４個備えており、図７（ａ）に示すように、それら貫通孔にセンサー固定部材８ａが挿通され一対の補強部４ａに固定される。よって、箱体４２０の剛性を向上させることができるので、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２０】
また、箱体４２０は、略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成されている。よって、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２１】
なお、仮想直線Ｌ４０１は、一方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａと、他方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａとから均等な距離で且つ、一方の補強部４ａに測定部材４０６を固定する２個のセンサー固定部材８ａを結んだ方向（図７（ａ）左右方向）と平行に配設されている。
【０１２２】
箱体４２０の空間Ｓ（図示せず）に収容されるセンサー部材９は、仮想直線Ｌ４０１上に配設されている。よって、仮想直線Ｌ４０１に対して対称に配設される。よって、箱体４２０の共振を抑えて、後述するセンサー部材９の測定精度を確保することができる。
【０１２３】
次いで、図７（ｂ）を参照して、第５実施の形態について説明する。図７（ｂ）は、第５実施の形態における測定装置５０５の底面図であり、第４実施の形態における図７（ａ）（第１実施の形態における図３）に対応する。
【０１２４】
第４実施の形態では、箱体４２０が略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成され場合を説明したが、第５実施の形態では、箱体５２０が平面視コの字形状に構成される。
【０１２５】
この場合、ドレンボルトＢの真下に平面視コの字形状に構成された箱体５２０のくぼみ部分を配設することで、ドレンボルトＢへの工具の挿入通路、ドレンボルトＢの着脱通路およびオイルの排出流路を確保することができる。よって、箱体５２０を取り付けた状態のまま、オイルの交換をおこなうことができる。
【０１２６】
次いで、図７（ｃ）を参照して、第６実施の形態について説明する。図７（ｃ）は、第６実施の形態における測定装置６０５の底面図であり、第４実施の形態における図７（ａ）（第１実施の形態における図３）に対応する。
【０１２７】
第４実施の形態では、箱体４２０が略平面視矩形上に構成されると共に仮想直線Ｌ４０１に対して対称な形状に構成され場合を説明したが、第６実施の形態では、箱体５２０が平面視外形矩形のリング形状に構成される。
【０１２８】
この場合、ドレンボルトＢの真下に平面視外形矩形のリング形状に構成された箱体５２０の穴の部分を配設することで、ドレンボルトＢへの工具の挿入通路、ドレンボルトＢの着脱通路およびオイルの排出流路を確保することができる。よって、箱体５２０を取り付けた状態のまま、オイルの交換をおこなうことができる。
【０１２９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１３０】
例えば、上記各実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法など）は一例を示すものであり、他の数値を採用することは当然可能である。
【０１３１】
また、上記各実施の形態の箱部材２１を削りだしにて形成しても良い。例えば、箱部材２１を板金にて形成した場合には、素材が変形される分、箱部材２１の剛性が低下する。これに対し、削りだしにて箱部材２１を形成すると素材を変形させないので、箱部材２１の剛性を高めることができる。よって、箱体２０の共振周波数を高周波側に移行させることができる。その結果、測定装置５の測定精度の向上を図ることができる。
【０１３２】
なお、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５は、電力線保持部材７，２０７が測定装置５，２０５と別の部材として構成されているので、第３実施の形態の測定装置３０５に比べて、電力線３５の振動がサーボ型センサー３１、上下歪型センサー３２及び左右歪型センサー３３に伝達されることを低減することができる。
【０１３３】
また、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５は、一対の補強部４ａの内の一方の補強部４ａに締結されているので、一対の補強部４ａの両方に締結される第４実施の形態の測定装置４０５、第５実施の形態の測定装置５０５、及び、第６実施の形態の測定装置６０５に比べて、共振を防ぐことができるので、測定精度を確保することができる。即ち、第１実施の形態の測定装置５および第２実施の形態の測定装置２０５が最も好ましい実施の形態である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１実施の形態における測定装置が取り付けられた鉄道車両の側面図である。
【図２】軸箱に取り付けられた測定装置の側面図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩ方向から見た測定装置の底面図である。
【図４】（ａ）は、測定部材の断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における測定部材の断面図である。
【図５】（ａ）は、第２実施の形態における軸箱に取り付けられた測定装置の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｖｂ方向から見た第２実施の形態における測定装置の底面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施の形態における軸箱に取り付けられた測定装置の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から見た第３実施の形態における測定装置の底面図である。
【図７】（ａ）は、第４実施の形態における測定装置の底面図であり、（ｂ）は、第５実施の形態における測定装置の底面図であり、（ｃ）は、第６実施の形態における測定装置の底面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００ 鉄道車両（鉄道車両）
１０ 構体
３ 車輪
４ 軸箱
４ａ 補強部（軸箱の一部）
５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５ 測定装置
６，４０６，５０６，６０６ 測定部材
７ 電力線保持部材
８ 固定部材
８ａ センサー固定部材（第１固定部材または第２固定部材）
８ｂ，２０８ｂ 第４固定部材
８ｃ 第３固定部材
２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 箱体
２１，３２１，４２１，５２１，６２１ 箱部材
２１ａ 凹部
２２，３２２ 蓋部材
２７ 弾性部材
９ センサー部材
３１ サーボ型センサー（第１センサー部材）
３２ 上下歪型センサー（第２センサー部材の一部）
３３ 左右歪型センサー（第２センサー部材の一部）
３５ 電力線
Ｒ レール
Ｓ 空間
Ｌ１，Ｌ４０１ 第１仮想直線
Ｌ２ 第２仮想直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が軸箱に軸支された鉄道車両に使用され、前記軸箱の加速度を測定することで、前記車輪が転動するレールの状態を検出する測定装置において、
凹部を有する箱部材および前記凹部の開口側に配設され前記凹部を閉封することで前記凹部との間に空間を形成する蓋部材を備えると共に平面視において所定の仮想直線である第１仮想直線およびその第１仮想直線に対して直交する仮想直線である第２仮想直線のそれぞれに対して対称に構成される箱体と、
前記空間に収容され前記軸箱の加速度を測定するセンサー部材と、
前記箱体を前記軸箱のレール側に固定する第１固定部材および第２固定部材とを備え、
前記箱体が前記軸箱の前記レール側に固定された状態では、前記平面視において、
前記第１固定部材および第２固定部材が前記第１仮想直線上に配設され、前記第１固定部材と第２固定部材との中間位置が前記第２仮想直線上に重なり合うと共に、前記センサー部材が前記第１仮想直線上であって且つ前記第２仮想直線上に配設されることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記箱体は、前記センサー部材と前記蓋部材との間、及び、前記センサー部材と前記箱部材との間に配設される弾性部材を備え、
前記箱部材の開口側に蓋部材が密着された状態において前記弾性部材によってセンサー部材が保持されていることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記箱体は、略平板状に構成されるスペーサー部材を備え、
前記スペーサー部材を前記蓋部材と箱部材との間に挟み込み、箱部材の凹部と蓋部材と間隔を調整することで、前記弾性部材の予圧縮量を調整することを特徴とする請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記箱体は、前記蓋部材、箱部材およびスペーサー部材を固定する第３固定部材を備えていることを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項５】
前記センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、
その電力線保持部材を前記軸箱に固定する第４固定部材とを備え、
前記電力線保持部材が前記箱体と別部材として構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
センサー部材は、
前記軸箱の加速度を測定する第１センサー部材と、
その第１センサーより小型に構成される第２センサー部材とを備え、
前記平面視において、前記第１センサー部材が第１仮想直線上および第２仮想直線上に配設され、
前記第２センサーが前記第１仮想直線上に配設されることで前記第１仮想直線に対して対称に配接されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の測定装置が取り付けられた鉄道車両。
【請求項１】
車輪が軸箱に軸支された鉄道車両に使用され、前記軸箱の加速度を測定することで、前記車輪が転動するレールの状態を検出する測定装置において、
凹部を有する箱部材および前記凹部の開口側に配設され前記凹部を閉封することで前記凹部との間に空間を形成する蓋部材を備えると共に平面視において所定の仮想直線である第１仮想直線およびその第１仮想直線に対して直交する仮想直線である第２仮想直線のそれぞれに対して対称に構成される箱体と、
前記空間に収容され前記軸箱の加速度を測定するセンサー部材と、
前記箱体を前記軸箱のレール側に固定する第１固定部材および第２固定部材とを備え、
前記箱体が前記軸箱の前記レール側に固定された状態では、前記平面視において、
前記第１固定部材および第２固定部材が前記第１仮想直線上に配設され、前記第１固定部材と第２固定部材との中間位置が前記第２仮想直線上に重なり合うと共に、前記センサー部材が前記第１仮想直線上であって且つ前記第２仮想直線上に配設されることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記箱体は、前記センサー部材と前記蓋部材との間、及び、前記センサー部材と前記箱部材との間に配設される弾性部材を備え、
前記箱部材の開口側に蓋部材が密着された状態において前記弾性部材によってセンサー部材が保持されていることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記箱体は、略平板状に構成されるスペーサー部材を備え、
前記スペーサー部材を前記蓋部材と箱部材との間に挟み込み、箱部材の凹部と蓋部材と間隔を調整することで、前記弾性部材の予圧縮量を調整することを特徴とする請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記箱体は、前記蓋部材、箱部材およびスペーサー部材を固定する第３固定部材を備えていることを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項５】
前記センサー部材へ電力を供給する電力線が固定される電力線保持部材と、
その電力線保持部材を前記軸箱に固定する第４固定部材とを備え、
前記電力線保持部材が前記箱体と別部材として構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
センサー部材は、
前記軸箱の加速度を測定する第１センサー部材と、
その第１センサーより小型に構成される第２センサー部材とを備え、
前記平面視において、前記第１センサー部材が第１仮想直線上および第２仮想直線上に配設され、
前記第２センサーが前記第１仮想直線上に配設されることで前記第１仮想直線に対して対称に配接されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の測定装置が取り付けられた鉄道車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−３２４１３（Ｐ２０１０−３２４１３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９６０９９（Ｐ２００８−１９６０９９）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【Ｆターム（参考）】
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