JP7613115B2 - Contact state estimation support system, contact state estimation support device, contact state estimation device - Google Patents
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Description
本開示は、接触状態推定支援システム等に関する。 This disclosure relates to a contact state estimation support system, etc.
例えば、架線の力学モデルに従い模擬した架線の運動状態に合わせて、パンタグラフの実機の摺板に接触する加振器を架線であるかのように振る舞わせる制御を行い、パンタグラフの走行シミュレーションを行う技術が開示されている(特許文献1参照)。 For example, a technology has been disclosed in which a vibrator that comes into contact with the slider of an actual pantograph is controlled to behave as if it were an overhead line, in accordance with the motion state of the overhead line simulated according to a mechanical model of the overhead line, thereby simulating the running of the pantograph (see Patent Document 1).
特許文献1では、力学モデルを用いて、加振器とパンタグラフとの間の接触力を測定する接触力測定器の出力からパンタグラフの運転状態を模擬し、その運動状態に合わせて、加振器が制御されることで走行シミュレーションが実現される。
In
ところで、実際の走行状態では、パンタグラフの摺板と架線との接触箇所は、非常に高い電圧を有する高圧部に相当し、実際の走行状態におけるパンタグラフと架線との間の接触状態を測定することは困難である。そこで、力学モデル等を用いて、パンタグラフと架線との間の接触状態(例えば、接触力や接触歪み等)をシミュレートすることも可能である。また、実機を組み込んだ走行シミュレーションを用いる場合、例えば、接触力等の接触状態を実際に測定することも可能である。 However, in actual running conditions, the contact point between the pantograph's slider and the overhead wire corresponds to a high-voltage section with an extremely high voltage, making it difficult to measure the contact state between the pantograph and the overhead wire in actual running conditions. Therefore, it is possible to simulate the contact state between the pantograph and the overhead wire (e.g., contact force, contact strain, etc.) using a mechanical model, etc. In addition, when using a running simulation incorporating an actual device, it is also possible to actually measure the contact state, such as the contact force, for example.
しかしながら、シミュレーションで表現される仮想的な走行状態と実際の走行状態との間には、誤差が生じうる。そのため、シミュレーションだけで、実際の走行状態におけるパンタグラフと架線との間の接触状態を推定するのは、精度の観点で問題が生じうる。 However, there may be errors between the virtual running conditions represented by the simulation and the actual running conditions. Therefore, there may be problems in terms of accuracy when estimating the contact state between the pantograph and the overhead wires under actual running conditions based on simulation alone.
そこで、上記課題に鑑み、実際の走行状態におけるパンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をより高い精度で推定可能な技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the objective of the present invention is to provide a technology that can estimate with higher accuracy the contact state between the pantograph slider and the overhead wire during actual running conditions.
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
実験用のパンタグラフの摺板に作用する加振部と、
前記加振部の作用による仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの動作状態を測定する第1の動作状態測定部と、
前記仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態を測定する接触状態測定部と、
前記パンタグラフの動作状態に関するデータを入力条件として、前記パンタグラフに関する応力解析を行い、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をシミュレートする第1の応力解析シミュレータ部と、
前記接触状態測定部により出力される、実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態の測定結果、及び前記第1の動作状態測定部の出力を入力条件として、前記第1の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果の相関関係を推定する相関関係推定部と、を備える、
接触状態推定支援システムが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present disclosure,
A vibration unit that acts on the sliding plate of the experimental pantograph;
a first operating state measurement unit that measures an operating state of the experimental pantograph in a virtual running state caused by the action of the vibration unit;
a contact state measuring unit for measuring a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line for the experiment in the virtual running state;
a first stress analysis simulator unit that performs stress analysis on the pantograph using data on an operating state of the pantograph as an input condition, and simulates a contact state between a slider of the pantograph and an overhead wire;
a correlation estimation unit configured to estimate a correlation between a measurement result of a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line for an experiment output by the contact state measurement unit and a simulation result of the contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line output by the first stress analysis simulator unit, using as input conditions an output of the first operating state measurement unit and a measurement result of a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line output by the contact state measurement unit.
A contact state estimation support system is provided.
また、本開示の他の実施形態では、
パンタグラフの動作状態に関するデータを入力条件として、前記パンタグラフに関する応力解析を行い、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をシミュレートする第1の応力解析シミュレータ部と、
仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態の測定結果、及び前記仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの動作状態の測定結果を入力条件として、前記第1の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果の相関関係を推定する相関関係推定部と、を備える、
接触状態推定支援装置が提供される。
In another embodiment of the present disclosure,
a first stress analysis simulator unit that performs stress analysis on the pantograph using data on an operating state of the pantograph as an input condition, and simulates a contact state between a slider of the pantograph and an overhead wire;
a correlation estimation unit which estimates a correlation between a simulation result of a contact state between the pantograph slider and an overhead line outputted by the first stress analysis simulator unit using a measurement result of a contact state between the pantograph slider and an overhead line simulation member for an experiment in a virtual running state and a measurement result of an operating state of the pantograph for an experiment in the virtual running state as input conditions.
A contact state estimation support device is provided.
また、本開示の更に他の実施形態では、
上記の接触状態推定支援装置を前提とする接触状態推定装置であって、
前記第1の応力解析シミュレータ部と同じ種類の第2の応力解析シミュレータ部と、
実車の走行状態における前記パンタグラフの動作状態の測定結果を入力条件として、前記第2の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果、及び前記相関関係推定部により推定される、前記相関関係に基づき、前記実車の走行状態における前記パンタグラフの摺板と架線との間の実際の接触状態を推定する接触状態推定部と、を備える、
接触状態推定装置が提供される。
In still another embodiment of the present disclosure,
A contact state estimation device based on the contact state estimation support device,
a second stress analysis simulator unit of the same type as the first stress analysis simulator unit;
a contact state estimation unit that estimates an actual contact state between the pantograph slider and the overhead wire in the running state of the actual train based on a simulation result of a contact state between the pantograph slider and the overhead wire output by the second stress analysis simulator unit using a measurement result of an operating state of the pantograph in the running state of an actual train as an input condition, and based on the correlation estimated by the correlation estimation unit.
A contact state estimation device is provided.
上述の実施形態によれば、実際の走行状態におけるパンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をより高い精度で推定することができる。 According to the above-described embodiment, the contact state between the pantograph slider and the overhead wire during actual running conditions can be estimated with higher accuracy.
以下、図面を参照して実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.
[接触状態推定支援システムの概要]
まず、図1を参照して、接触状態推定支援システム1の概要について説明する。
[Outline of Contact State Estimation Support System]
First, an overview of a contact state
図1は、接触状態推定支援システム1の構成の一例を示す図である。
Figure 1 shows an example of the configuration of the contact state
接触状態推定支援システム1は、実験装置100と、鉄道車両200と、演算装置300とを含む。
The contact state
接触状態推定支援システム1は、演算装置300において、鉄道車両200の実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態(例えば、接触力)を推定するための支援を行う。
The contact state
実験装置100は、加振器120によって、実験用のパンタグラフ110を上下に加振させて、仮想の走行状態での摺板と架線との接触に伴うパンタグラフ110の上下の変位動作を実験的に実現(再現)する。
The
また、実験装置100は、仮想の走行状態でのパンタグラフ110の動作状態、及び摺板と架線の模擬部材(後述の治具JG)との接触状態を測定し、測定結果を出力する。
The
鉄道車両200(実車の一例)は、車両本体210の上面に、パンタグラフ110と同じ種類(同じ仕様)のパンタグラフ220を有する。鉄道車両200は、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の動作状態を測定し、測定結果を出力する。
The railway vehicle 200 (an example of an actual vehicle) has a
演算装置300は、上述の如く、鉄道車両200の実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態(例えば、接触力)を推定するための支援を行う。具体的には、演算装置300は、仮想の走行状態でのパンタグラフ110の動作状態、及び摺板と治具JGとの接触状態の測定結果に基づき、実際の走行状態でのパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの接触状態を推定するための支援データを生成する。
As described above, the
また、演算装置300は、支援データを用いて、鉄道車両200の実際の走行状態での動作状態の測定結果に基づき、パンタグラフ220の摺板50と架線OWとの接触状態を推定する。
The
[接触状態推定支援システムの詳細]
次に、図1に加えて、図2~図6を参照して、接触状態推定支援システム1について詳細に説明する。
[Details of the contact state estimation support system]
Next, the contact state
図2は、実験装置100の一例を示す図である。図3は、パンタグラフ220の一例を示す図である。図4は、演算装置300のハードウェア構成の一例を示す図である。図5、図6は、相関関係データ335の一例及び他の例を説明する図である。
Figure 2 is a diagram showing an example of the
図2では、パンタグラフ110が鉄道車両に搭載されたと仮定したときの鉄道車両の進行可能な方向を前後方向と規定し、便宜的に、パンタグラフ110の下枠が傾倒する方向を鉄道車両の前方向、及びパンタグラフの上枠が傾倒する方向を後方向と規定している。同様に、図3では、鉄道車両200の進行可能な方向を前後方向と規定し、便宜的に、パンタグラフ220の下枠20が傾倒する方向を鉄道車両200の前方向とし、パンタグラフの上枠30が傾倒する方向を鉄道車両200の後方向と規定している。鉄道車両200は、当然の如く、前方向及び後方向の双方向に進行可能である。以下、鉄道車両200の左右方向を「幅方向」と称する場合がある。
2, the direction in which the railcar can travel when the
<実験装置の構成>
図1に示すように、実験装置100は、パンタグラフ110と、加振器120と、制御部130と、加速度測定器140と、高さ測定器150と、接触力測定器160と、記憶部170とを含む。
<Experimental Equipment Configuration>
As shown in FIG. 1, the
パンタグラフ110は、鉄道車両200の車両本体210の上面に搭載されるパンタグラフ220と同じ種類であり、実験用に転用されたパンタグラフである。即ち、パンタグラフ110は、パンタグラフ220と同じ動作特性を有し、パンタグラフ220の実際の走行状態を模擬した、仮想の走行状態で動作状態を再現することができる。パンタグラフ110は、実験装置100が配置される実験施設の固定部に取り付けられる。
The
パンタグラフ110は、パンタグラフ220と同様の構成等を有するため、後述のパンタグラフ220の説明を援用し、詳細な説明を省略する。
Since
加振器120(加振部の一例)は、パンタグラフ110の摺板に作用し、パンタグラフ110を上下方向に加振させる。例えば、図2に示すように、加振器120は、パンタグラフ110の摺板の上面と対向するように、下向きに配置される。加振器120の先端には、後述の接触力測定器160が取り付けられる。加振器120の先端(具体的には、接触力測定器160)と摺板との間には、架線OWを模擬する治具JGが設けられ、加振器120は、治具JGを介して、摺板に作用し、パンタグラフ110の先端(摺板)を上下に変位させることができる。
The vibrator 120 (an example of a vibrating unit) acts on the sliding plate of the
尚、治具JGに代えて、直接、加振器120の先端(即ち、接触力測定器160)がパンタグラフ110の摺板に接触するように配置されてもよい。この場合、治具JGは省略される。
In addition, instead of using the jig JG, the tip of the vibrator 120 (i.e., the contact force measuring device 160) may be placed so as to directly contact the sliding plate of the
図1に戻り、制御部130は、実験装置100に関する制御を行う。具体的には、制御部130は、加振器120の駆動制御を行う。
Returning to FIG. 1, the
制御部130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置と、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置と、入出力用のインタフェース装置とを含むコンピュータを中心に構成される。制御部130は、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをメモリ装置にロードしCPU上で実行することにより各種機能を実現してよい。
The
制御部130は、架線OWに相当する治具JGの上下方向の変位位置に関する制御指令を出力し、治具JGがその変位位置に一致するように、加振器120の動作を制御する。治具JGの上下方向の変位位置は、例えば、仮想の走行状態における鉄道車両の走行速度、鉄道車両の進行方向への移動に対する実際の線路の架線の高さの変化、及び架線OWに作用する上向きの接触力等に合わせて、適宜制御される。治具JGに作用する上向きの接触力は、後述の接触力測定器160により測定される。
The
加速度測定器140(第1の動作状態測定部、加速度測定部の一例)は、パンタグラフ110の舟体に設けられ、舟体の加速度(例えば、上下方向及び前後方向の加速度)を測定する。加速度測定器140は、一つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、加速度測定器140は、一つである場合、舟体の左右方向の中央部に設けられてよい。また、例えば、加速度測定器140は、複数である場合、舟体の中央部、並びに舟体の左端部及び右端部の少なくとも一方に設けられてよい。加速度測定器140は、後述の加速度測定器230と同じ個数設けられ、加速度測定器230が取り付けられるパンタグラフ220の箇所と同じパンタグラフ110の箇所に取り付けられてよい。
The acceleration measuring device 140 (an example of a first operating state measuring unit, an acceleration measuring unit) is provided on the hull of the
高さ測定器150(第1の動作状態測定部、変位測定部の一例)は、パンタグラフ110の摺板の高さ方向(上下方向)の変位位置を測定する。高さ測定器150は、後述の高さ測定器240と同様の方法で、高さ方向の変位位置を測定してよい。
The height measuring device 150 (an example of a first operating state measuring unit, a displacement measuring unit) measures the displacement position in the height direction (up and down direction) of the sliding plate of the
接触力測定器160(接触状態測定部の一例)は、パンタグラフ110の摺板と治具JGとの間の接触力を測定する。例えば、図2に示すように、接触力測定器160は、加振器120の先端部に取り付けられるロードセルである。
The contact force measuring device 160 (an example of a contact state measuring unit) measures the contact force between the sliding plate of the
記憶部170は、実験装置100における各種の時系列の測定データを記憶する。記憶部170は、例えば、制御部130に相当するコンピュータに内蔵される補助記憶装置に規定される記憶領域により実現されてもよいし、制御部130に相当するコンピュータとは別の外部記憶装置により実現されてもよい。記憶部170には、加速度測定データ171、高さ測定データ172、及び接触力測定データ173が記憶される。
The
加速度測定データ171は、加速度測定器140の時系列の測定データである。
The
高さ測定データ172は、高さ測定器150の時系列の測定データである。
The
接触力測定データ173は、接触力測定器160の時系列の測定データである。
The contact
<鉄道車両の構成>
図1に示すように、鉄道車両200は、車両本体210と、パンタグラフ220と、加速度測定器230と、高さ測定器240と、位置データ取得部250と、記憶部260とを含む。
<Railway vehicle configuration>
As shown in FIG. 1 , a
車両本体210は、鉄道車両200の車輪や車体を含む鉄道車両200の本体部である。
The
パンタグラフ220は、例えば、図3に示すように、交流き電方式で電力供給を受ける鉄道車両200の上部(即ち、車両本体210の屋根部)に搭載され、架線(「トロリ線」とも称する)OWから電力を集電する。そして、パンタグラフ220は、集電した電力を鉄道車両200の駆動電源装置に供給する。駆動電源装置は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)コンバータ及びVVVF(Variable Voltage Variable Frequency)インバータを含む主変換装置(CI:Converter Inverter)である。また、パンタグラフ220は、直流き電方式で電力供給を受ける鉄道車両に搭載されてもよい。
As shown in FIG. 3, for example, the
パンタグラフ220は、例えば、図3に示すように、いわゆるシングルアーム構造を有する。具体的には、パンタグラフ220は、台枠10と、下枠20と、上枠30と、舟支え35と、舟体40と、摺板50と、釣り合い棒60と、碍子70と、風防カバー80とを含む。
The
尚、パンタグラフ220は、例えば、菱型のリンク構造やリンク構造の代わりに支柱を用いる翼型等、シングルアーム構造以外の構造を有していてもよい。
The
台枠10は、例えば、折り曲げ加工された鋼板の溶接等による組み合わせ構造体等の導体で構成される。台枠10は、下枠20及び釣り合い棒60等が取り付けられ、これらを揺動可能に支持する。また、台枠10には、例えば、加速度測定器230、高さ測定器240等に電力供給を行う電源装置等の各種機器が取り付けられてよい。また、台枠10は、前端部及び後端部で碍子70(碍子70A,70B)によって、鉄道車両200の上部に絶縁支持される。
The
下枠20は、例えば、鋼管等の導体により構成され、下端部(基端部)が鉄道車両200の左右方向に沿う揺動軸20aを中心に揺動可能な態様で、台枠10に支持され、上端部(先端部)が上枠30の下端部と連結される。これにより、下枠20は、揺動軸20aを基準として、起伏することができる。本例(図3)では、下枠20は、鉄道車両200の前方向に傾斜した状態で支持されている。
The
上枠30は、導体(例えば、鋼管等)により構成され、下端部が鉄道車両200の左右方向に沿う揺動軸30aを中心に揺動可能な態様で、下枠20の先端に支持される。これにより、上枠30は、揺動軸30aを基準として、起伏することができる。また、上枠30の上端部には、舟支え35を介して舟体40が取り付けられる。本例(図3)では、上枠30は、下枠20と反対側、即ち、鉄道車両200の後方向に傾斜した状態で支持されている。
The
下枠20及び上枠30は、例えば、揺動軸20aに連結されるバネの作用により、起立方向に付勢される。
The
また、上枠30の下端部には、釣り合い腕31が前方に向けて延び出す形で設けられる。釣り合い腕31は、先端部が鉄道車両200の左右方向に沿う揺動軸31aを中心に揺動可能な態様で、釣り合い棒60の上端部(先端部)に支持される。
A balancing
舟支え35は、上枠30の先端部に設けられる。舟支え35は、導体(例えば、アルミニウム合金等)により構成され、舟体40を下方から支持する。舟支え35には、舟体40の平衡状態(例えば、水平状態)を維持するためのリンク機構が取り付けられる。
The
舟体40は、例えば、アルミニウム合金等の導体により構成され、鉄道車両200の左右方向に沿う揺動軸を基準として揺動可能な態様で、上枠30の上端部に支持される。舟体40は、上枠30の上端部との連結部を中心として、鉄道車両200の左右対称に延び出す形で設けられ、その上端部には、摺板50が取り付けられる。
The boat body 40 is made of a conductor such as an aluminum alloy, and is supported on the upper end of the
摺板50は、例えば、鉄系焼結合金、銅系焼結合金、カーボン等の摺動に対する耐久性が相対的に高い導体により構成される。摺板50は、下枠20及び上枠30に作用する起立方向の付勢力によって、架線OWに押し付けられ、鉄道車両200の走行に伴い、架線OWに対して摺動する。これにより、摺板50は、架線OWから集電を行い、その電力は、何れも導体で構成される舟体40、舟支え35、上枠30、下枠20、及び台枠10の順に伝達される。
The
釣り合い棒60は、下端部(基端部)が鉄道車両200の左右方向に沿う揺動軸60aを中心に揺動可能に台枠10に支持され、上端部(先端部)が釣り合い腕31の先端部に連結される。これにより、釣り合い腕31及び釣り合い棒60によるリンク機構によって、下枠20及び上枠30の姿勢状態が適切に調整される。
The balancing
碍子70は、例えば、磁器製の絶縁体であり、鉄道車両200の上部(車両本体210の屋根部)において、パンタグラフ220を下から絶縁支持する。具体的には、碍子70は、下端部が車両本体210の上面に取り付けられ、上端部が台枠10の前端部及び後端部に取り付けられる。碍子70は、台枠10と鉄道車両200との間の所定の絶縁性を確保するため必要な距離に対応する高さを有する。碍子70は、碍子70A,70Bを含む。
The
碍子70Aは、上端部が台枠10の前端部に取り付けられる。即ち、碍子70Aは、台枠10の前端部を絶縁支持する。
The upper end of the
碍子70Aは、上下方向に延びる中空部分を有し、その中空部分が上端部及び下端部で開放される中空構造を有する。以下、碍子70Bも同様の構造であってよい。碍子70Aの中空部分には、台枠10の前端部から下方に延び出す形で設けられる電力線90が貫通する。電力線90は、鉄道車両200の上面(屋根部)に前後方向に配設される電力線に接続される。そして、その電力は、鉄道車両200の上面、及び鉄道車両200の前端面(即ち、連結される他の鉄道車両との対向面)に配設される電力線を通じて、鉄道車両200の床下に配置される駆動電源装置に供給される。これにより、駆動電源装置は、その電力を利用して、鉄道車両200を走行させることができる。
The
碍子70Bは、上端部が台枠10の後端部に取り付けられる。即ち、碍子70Bは、台枠10の後端部を絶縁支持する。
The upper end of the
尚、碍子70の個数は、3以上であってもよい。即ち、台枠10は、3以上の碍子70によって、車両本体210の上面に絶縁支持されてもよい。
The number of
風防カバー80は、例えば、合成樹脂製であり、パンタグラフ220の台枠10(台枠10に取り付けられる機器を含む)、下枠20、釣り合い棒60、及び上枠30の下端部の上方及び側方を覆う。これにより、パンタグラフ220の下枠20や上枠30で発生する空力騒音を低減させることができる。また、風防カバー80の上部には、上枠30が挿通可能且つ揺動可能な態様の挿通孔が設けられる。これにより、上枠30は、架線OWと台枠10との間の高さの変化に合わせて、風防カバー80と干渉することなく、姿勢を変化させることができる。
The
尚、風防カバー80は、省略されてもよい。
The
図1に戻り、加速度測定器230(第2の動作状態測定部の一例)は、パンタグラフ220の舟体40の加速度(例えば、上下方向及び前後方向の加速度)を測定する。加速度測定器230は、一つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、加速度測定器230は、一つである場合、舟体の左右方向の中央部に設けられてよい。また、例えば、加速度測定器230は、複数である場合、舟体の中央部、並びに舟体の左端部及び右端部の少なくとも一方に設けられてよい。
Returning to FIG. 1, the acceleration measuring device 230 (an example of a second operating state measuring unit) measures the acceleration (e.g., acceleration in the up-down and front-back directions) of the boat 40 of the
高さ測定器240(第2の動作状態測定部の一例)は、パンタグラフ220の摺板50の高さ方向(上下方向)の変位位置を測定する。高さ測定器240は、例えば、下枠20の揺動軸20aまわりの回転運動を直線運動に変換するカム機構を用いて、下枠20の姿勢角度に対応する直線運動のストロークを検出するストロークセンサである。また、高さ測定器240は、例えば、下枠20の揺動軸20aを基準とする姿勢角度を検出する角度センサであってもよい。釣り合い腕31及び釣り合い棒60等により構成されるリンク機構の作用によって、下枠20の姿勢角に応じて、上枠30の姿勢角も自動的に確定するからである。
The height measuring device 240 (an example of a second operating state measuring unit) measures the displacement position of the sliding
位置データ取得部250は、鉄道車両200の位置に関するデータを取得する。位置データ取得部250は、例えば、鉄道車両200の走行路線沿いの所定間隔ごとに設置されるポイントから発信される電波信号を受信する通信機器であってよい。また、位置データ取得部250は、GNSS(Global Navigation Satellite System)装置であってもよい。
The position
記憶部260は、鉄道車両200における各種の時系列の測定データを記憶する。記憶部260は、例えば、車両本体210の室内に搭載される記憶装置により実現される。記憶部260には、加速度測定データ261、高さ測定データ262、及び位置データ263が記憶される。
The
加速度測定データ261は、加速度測定器230の時系列の測定データである。
The acceleration measurement data 261 is time-series measurement data from the
高さ測定データ262は、高さ測定器240の時系列の測定データである。
The height measurement data 262 is time series measurement data from the
尚、加速度測定器230及び高さ測定器240の測定データは、例えば、WiFiやブルートゥース(登録商標)等の通信規格に基づく近距離通信回線を通じて、パンタグラフ220側から車両本体210側に送信され、記憶部260に時系列で保存される。
The measurement data of the
位置データ263は、位置データ取得部250により取得される時系列の位置データである。
The
<演算装置の構成>
演算装置300は、その機能が任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、図4に示すように、演算装置300は、ドライブ装置301と、補助記憶装置302と、メモリ装置303と、CPU304と、インタフェース装置305と、表示装置306と、入力装置307とを含み、それぞれがバスBにより接続される。
<Configuration of Calculation Device>
The functions of the
演算装置300の各種機能を実現するプログラムは、例えば、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、或いは、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型の記録媒体301Aによって提供される。プログラムが記録された記録媒体301Aが、ドライブ装置301にセットされると、プログラムが記録媒体301Aからドライブ装置301を介して補助記憶装置302にインストールされる。また、プログラムは、通信ネットワークを介して他のコンピュータからダウンロードされ、補助記憶装置302にインストールされてもよい。
The programs that realize the various functions of the
補助記憶装置302は、インストールされた各種プログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
The
メモリ装置303は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置302からプログラムを読み出して格納する。
When an instruction to start a program is received, the
CPU304は、メモリ装置303に格納された各種プログラムを実行し、プログラムに従って演算装置300に係る各種機能を実現する。
The
インタフェース装置305は、外部の通信回線に接続するためのインタフェースとして用いられる。これにより、演算装置300は、所定の通信回線を通じて、例えば、実験装置100、鉄道車両200等の外部と通信を行うことができる。
The
表示装置306(表示部の一例)は、例えば、CPU304で実行されるプログラムに従って、GUI(Graphical User Interface)を表示する。
The display device 306 (an example of a display unit) displays, for example, a GUI (Graphical User Interface) in accordance with a program executed by the
入力装置307は、演算装置300に関する様々な操作指示を演算装置300の作業者や管理者等に入力させるために用いられる。
The
図1に示すように、演算装置300は、機能部として、応力解析シミュレータ部310と、相関関係推定部320と、記憶部330と、接触状態推定部340と、表示処理部350とを含む。応力解析シミュレータ部310、相関関係推定部320、接触状態推定部340、及び表示処理部350等の機能は、例えば、補助記憶装置302にインストールされる各種プログラムをメモリ装置303にロードし、CPU304上で実行することにより実現される。また、記憶部330の機能は、例えば、補助記憶装置302に規定される記憶領域により実現される。
As shown in FIG. 1, the
また、演算装置300は、接触状態推定支援装置400、及び接触状態推定装置500として機能する。
The
接触状態推定支援装置400は、上述の支援データ(後述の相関関係データ335)を生成する。接触状態推定支援装置400は、機能部として、応力解析シミュレータ部310と、相関関係推定部320とを含む。
The contact state
接触状態推定装置500は、接触状態推定支援装置400により生成される支援データ(相関関係データ335)に基づき、鉄道車両200のパンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力を推定する。接触状態推定装置500は、応力解析シミュレータ部310と、記憶部330と、接触状態推定部340と、表示処理部350とを含む。
The contact
応力解析シミュレータ部310(第1の応力解析シミュレータ部の一例)は、パンタグラフ及び架線を含むパンタグラフ・架線系に関する応力解析のシミュレーションを行う。具体的には、応力解析シミュレータ部310は、パンタグラフの動作状態に関するデータを入力条件(拘束条件)として、パンタグラフ・架線系に関する応力解析を行い、パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態に関するシミュレーション結果を出力する。例えば、応力解析シミュレータ部310は、汎用の応力解析シミュレータにパンタグラフや架線の三次元のCAD(Computer Aided Design)データを適用することによって、有限要素法や有限差分法等を用いた応力解析を実現してよい。また、例えば、応力解析シミュレータ部310は、パンタグラフ・架線系の力学モデルを含む専用の応力解析シミュレータにより実現されてもよい。この場合、パンタグラフ・架線系の力学モデルは、例えば、簡易な1質点系の力学モデルであってもよいし、有限要素法や有限差分法等を適用可能な力学モデルであってもよい。
The stress analysis simulator unit 310 (an example of a first stress analysis simulator unit) performs a simulation of stress analysis on a pantograph/catenary system including a pantograph and an overhead line. Specifically, the stress
応力解析シミュレータ部310は、例えば、加速度測定データ171及び高さ測定データ172を入力条件として、動的な時系列での応力解析を行い、パンタグラフ110と架線(治具JG)との間の接触力に関するシミュレーション結果を出力する。シミュレーション結果には、パンタグラフ110と架線(治具JG)との間の接触力の時系列データが含まれる。
The stress
尚、加速度測定データ171及び高さ測定データ172は、所定の通信回線を通じて、直接、演算装置300に取り込まれてもよいし、実験装置100から可搬型の記憶媒体に取り込まれた後、当該記憶媒体から演算装置300に取り込まれる態様であってもよい。以下、接触力測定データ173についても同様であってよい。
The
また、応力解析シミュレータ部310は、例えば、加速度測定データ261及び高さ測定データ262を入力条件として、動的な時系列での応力解析を行い、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力に関するシミュレーション結果を出力する。シミュレーション結果には、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力の時系列データが含まれる。
The stress
尚、加速度測定データ261及び高さ測定データ262は、所定の通信回線を通じて、直接、演算装置300に取り込まれてもよいし、鉄道車両200から可搬型の記憶媒体に取り込まれた後、当該記憶媒体から演算装置300に取り込まれる態様であってもよい。以下、位置データ263についても同様であってよい。
The acceleration measurement data 261 and the height measurement data 262 may be directly input to the
相関関係推定部320は、接触力測定データ173と、応力解析シミュレータ部310から出力される、パンタグラフ110と架線(治具JG)との間の接触力のシミュレーション結果のデータとの相関関係を推定する。相関関係推定部320は、例えば、接触力測定データ173に相当する接触力(以下、「実測接触力」)Fmと、応力解析シミュレータ部310によるシミュレーション結果のデータに相当する接触力(以下、「解析接触力」)Fsとの間の対応規則を表す関数fを推定する。例えば、関数fは、以下の式(1)のように、解析接触力Fsから実測接触力Fmを求める形式であってよい。
The
Fm=f(Fs) ・・・(1) Fm=f(Fs)...(1)
例えば、図5に示すように、相関関係推定部320は、同時刻での接触力測定データ173(実測接触力Fm)及びシミュレーション結果のデータ(解析接触力Fs)の組み合わせ(図中の白抜きの四角)のプロット群に基づき、関数f(Fm)を推定する。具体的には、相関関係推定部320は、線形近似(図中の破線の直線参照)によって、関数f(Fm)を推定してよい。この場合、関数fは、線形近似により決定される傾きa及び切片bを用いて、以下の式(2)のように表される。
For example, as shown in FIG. 5, the
f(Fs)=a・Fs+b ・・・(2) f(Fs)=a・Fs+b...(2)
また、相関関係推定部320は、座標平面上のプロット群の分布形態によっては、例えば、二次曲線による近似等の非線形近似によって、関数f(Fm)を推定してもよい。
Depending on the distribution pattern of the plot group on the coordinate plane, the
また、例えば、図6に示すように、相関関係推定部320は、同時刻での接触力測定データ173(実測接触力Fm)及びシミュレーション結果のデータ(解析接触力Fs)の組み合わせのレコード群として、関数fを推定してもよい。即ち、相関関係推定部320は、時刻tjの実測接触力Fmj及び解析接触力Fsjの組み合わせ(j=1,・・・,n)のレコード群により構成される関数fに相当するテーブルデータを作成してよい(n:2以上の整数)。
Also, for example, as shown in FIG. 6, the
記憶部330は、相関関係データ335を記憶する。相関関係データ335は、相関関係推定部320から出力される、接触力測定データ173と、応力解析シミュレータ部310から出力される、パンタグラフ110と架線(治具JG)との間の接触状態のシミュレーション結果のデータとの相関関係(関数f)に関するデータである。相関関係データ335は、例えば、上述の関数f(Fm)の数式(近似式)を表すデータであってよい。また、相関関係データ335は、例えば、上述のテーブルデータであってもよい。
The
接触状態推定部340は、応力解析シミュレータ部310から出力される、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力のシミュレーション結果のデータ、及び相関関係データ335に基づき、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触状態を推定する。具体的には、接触状態推定部340は、シミュレーション結果に相当する時系列の解析接触力Fsのデータから、相関関係データ335を用いて、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力の推定値の時系列データを出力する。
The contact
接触状態推定部340は、例えば、相関関係データ335の関数f(Fs)の数式(近似式)に、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力のシミュレーション結果のデータに相当する解析接触力Fsを代入することで、実際の接触力を推定してよい。
The contact
また、接触状態推定部340は、例えば、相関関係データ335としてのテーブルデータから、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力のシミュレーション結果(解析接触力Fs)と同じ或いはその前後で相対的に近い値の解析接触力Fsのレコードを抽出してもよい。パンタグラフ220と架線OWとの間の接触力のシミュレーション結果と同じ値の解析接触力Fsのレコードが存在する場合、接触状態推定部340は、抽出したレコードの実測接触力Fmを、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力と推定してよい。また、同じ値の解析接触力Fsのレコードが存在しない場合、接触状態推定部340は、抽出した一又は複数のレコードの実測接触力Fmに基づき、内挿或いは外挿することで、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力を推定してよい。
The contact
表示処理部350は、接触状態推定部340から出力される、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力の推定値の時系列データを表示装置306に表示させる。これにより、ユーザは、表示装置306を通じて、鉄道車両200の実際の走行状態におけるパンタグラフ220と架線OWとの間の接触力を確認することができる。
The
表示処理部350は、例えば、時間軸に対して、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力の推定値をグラフ表示させたり、リスト表示させたりしてよい。これにより、ユーザは、鉄道車両200の実際の走行状態におけるパンタグラフ220と架線OWとの接触力から、パンタグラフ220や架線の異常の有無を判断することができる。
The
また、表示処理部350は、鉄道車両200から取り込まれる、位置データ263に基づき、鉄道車両200の走行位置(距離)の軸に対して、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力の推定値をグラフ表示させたり、リスト表示させたりしてよい。これにより、ユーザは、鉄道車両200の走行位置と、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力(推定値)との対応関係に基づき、架線OWの異常が生じている鉄道車両200の走行経路上の位置を推定することができる。
The
[他の実施形態]
次に、他の実施形態について説明する。
[Other embodiments]
Next, another embodiment will be described.
上述の実施形態には、適宜、変形や変更が加えられてよい。 The above-described embodiments may be modified or changed as appropriate.
例えば、上述の実施形態では、応力解析シミュレータ部310は、パンタグラフの舟体の加速度や高さ方向の変位位置に関するデータに代えて、或いは、加えて、パンタグラフの他の種類の動作状態に関するデータを入力条件として、応力解析を行ってもよい。この場合、実験装置100や鉄道車両200には、パンタグラフ110やパンタグラフ220の他の種類の動作状態を測定する測定器が搭載される。
For example, in the above-described embodiment, the stress
また、例えば、上述の実施形態等では、演算装置300は、パンタグラフ220と架線OWの接触力以外の接触状態を推定してもよい。例えば、演算装置300は、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触ひずみを推定してもよい。この場合、実験装置100には、接触力測定器160に代えて、或いは、加えて、接触歪み測定器が設けられる。
In addition, for example, in the above-mentioned embodiment, the
また、例えば、上述の実施形態では、接触状態推定支援装置400及び接触状態推定装置500は、互いに異なる演算装置に搭載されてもよい。例えば、接触状態推定装置500の機能は、鉄道車両200に移管されてもよい。これにより、ユーザは、鉄道車両200上で、リアルタイムに、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触力を把握することができる。この場合、接触状態推定支援装置400、及び接触状態推定装置500の重複する構成要素である、応力解析シミュレータ部310の機能は、それぞれに別個で搭載される。具体的には、記憶部330、接触状態推定部340、及び表示処理部350の機能は、演算装置300と異なる他の演算装置に移管され、他の演算装置には、応力解析シミュレータ部310と同じ種類(同じ仕様)の応力解析シミュレータ(第2の応力解析シミュレータの一例)が搭載されてよい。
In addition, for example, in the above-mentioned embodiment, the contact state
[作用]
次に、本実施形態に係る接触状態推定支援システム1、接触状態推定支援装置400、及び接触状態推定装置500の作用について説明する。
[Action]
Next, the operations of the contact state
実際の走行状態では、パンタグラフ220の摺板50と架線OWとの接触箇所は、非常に高い電圧を有する高圧部に相当し、実際の走行状態におけるパンタグラフと架線との間の接触状態を測定することは困難である。そこで、力学モデル等を用いて、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触状態(例えば、接触力や接触歪み等)をシミュレートすることも可能である。また、パンタグラフ220の実機(例えば、パンタグラフ110)を組み込んだ走行シミュレーションを用いる場合、例えば、接触力等の接触状態を実際に測定することも可能である。
In actual running conditions, the contact point between the
しかしながら、シミュレーションで表現される仮想的な走行状態と実際の走行状態との間には、誤差が生じうる。そのため、シミュレーションだけで、実際の走行状態におけるパンタグラフ220と架線OWとの間の接触状態を推定するのは、精度の観点で問題が生じうる。
However, there may be errors between the virtual running conditions represented by the simulation and the actual running conditions. Therefore, there may be problems in terms of accuracy when estimating the contact state between the
これに対して、本実施形態では、接触状態推定支援システム1は、加振器120と、第1の動作状態測定部と、接触状態測定部と、第1の応力解析シミュレータ部(応力解析シミュレータ部310)と、相関関係推定部320とを備える。同様に、本実施形態では、接触状態推定支援装置400は、第1の応力解析シミュレータ部(応力解析シミュレータ部310)と、相関関係推定部320とを備える。具体的には、加振器120は、実験用のパンタグラフ110の摺板に作用する。第1の動作状態測定部は、加振器120の作用による仮想の走行状態における実験用のパンタグラフ110の動作状態(例えば、舟体の加速度や摺板の高さ方向の変位位置等)を測定する。また、接触状態測定部は、仮想の走行状態における実験用のパンタグラフ110の摺板と架線の模擬部材(治具JG)との間の接触状態(例えば、接触力等)を測定する。また、応力解析シミュレータ部310は、パンタグラフの動作状態に関するデータを入力条件として、パンタグラフに関する応力解析を行い、パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をシミュレートする。そして、相関関係推定部320は、接触状態測定部により出力される、実験用のパンタグラフ110の摺板と架線の模擬部材(治具JG)との間の接触状態の測定結果、及び第1の動作状態測定部の出力を入力条件として、応力解析シミュレータ部310により出力される、パンタグラフ110の摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果の相関関係を推定する。
In contrast, in this embodiment, the contact state
これにより、接触状態推定装置500は、上記の相関関係を用いて、鉄道車両200の実際の走行状態におけるパンタグラフ220の動作状態に関する測定データを入力条件とする同様のシミュレーション結果から、パンタグラフ220と架線OWとの間の実際の接触状態を推定することができる。そのため、接触状態推定装置500は、鉄道車両200の実際の走行状態における測定データを考慮して、パンタグラフ220と架線OWとの間の接触状態を推定することができる。よって、接触状態推定支援システム1及び接触状態推定支援装置400は、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態をより高い精度で推定可能な状態を実現することができる。
The contact
また、本実施形態では、推定対象の接触状態には、接触力が含まれてよい。 In addition, in this embodiment, the contact state to be estimated may include the contact force.
これにより、接触状態推定支援システム1は、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触力をより高い精度で推定可能な状態を実現することができる。
As a result, the contact condition
また、本実施形態では、応力解析シミュレータ部310の入力条件に対応するパンタグラフの動作状態には、摺板を含むパンタグラフの舟体の加速度、及びパンタグラフの摺板の高さ方向の変位が含まれてよい。
In addition, in this embodiment, the operating state of the pantograph corresponding to the input conditions of the stress
これにより、接触状態推定装置500は、パンタグラフ220の舟体40の加速度、及び摺板50の高さ方向の変位の測定結果を入力条件とするシミュレーション結果から、パンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を推定することができる。そのため、接触状態推定支援システム1は、パンタグラフ220の舟体40の加速度、及び摺板50の高さ方向の変位の測定結果を用いて、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を推定可能な状態を実現することができる。
As a result, the contact
また、本実施形態では、第1の動作状態測定部は、実験用のパンタグラフ110の舟体の互いに異なる箇所の加速度を測定する複数の加速度測定器140と、実験用のパンタグラフ110の摺板の高さ方向の変位を測定する高さ測定器150とを含んでよい。そして、応力解析シミュレータ部310は、複数の加速度測定器140及び高さ測定器150の出力を入力条件として、パンタグラフ110の摺板と架線の模擬部材(治具JG)との間の接触状態をシミュレートしてよい。
In addition, in this embodiment, the first operating state measurement unit may include a plurality of
これにより、接触状態推定支援システム1は、パンタグラフ220の舟体40の複数箇所での加速度の測定結果を用いて、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を推定可能な状態を実現することができる。そのため、接触状態推定支援システム1は、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を更に高い精度で推定可能な状態を実現することができる。
As a result, the contact state
また、本実施形態では、応力解析シミュレータ部310は、汎用の応力解析シミュレータにパンタグラフの3次元モデルを適用して応力解析を行ってよい。
In addition, in this embodiment, the stress
これにより、接触状態推定支援システム1は、汎用の応力解析シミュレータを利用することができる。そのため、接触状態推定支援システム1の構築に要する工数やコストを低減させることができる。
This allows the contact state
また、本実施形態では、応力解析シミュレータ部310は、パンタグラフに関する力学モデルを含む専用の応力解析シミュレータにより応力解析を行ってよい。
In addition, in this embodiment, the stress
これにより、接触状態推定支援システム1は、パンタグラフに関する専用の応力解析シミュレータを利用し、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を更に高い精度で推定可能な状態を実現することができる。
As a result, the contact state
また、本実施形態では、接触状態推定支援システム1は、第2の動作状態測定部と、接触状態推定部340とを備える。具体的には、第2の動作状態測定部は、実車(鉄道車両200)のパンタグラフ220の動作状態を測定してよい。そして、接触状態推定部340は、実車の走行状態における測定結果に相当する第2の動作状態測定部の出力を入力条件として、応力解析シミュレータ部310、或いは、応力解析シミュレータ部310と同じ種類の他の応力解析シミュレータ部により出力される、パンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態のシミュレーション結果、及び上記の相関関係に基づき、実車の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の実際の接触状態を推定してよい。
In addition, in this embodiment, the contact state
これにより、接触状態推定支援システム1は、実際の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態をより高い精度で推定することができる。
This allows the contact state
また、本実施形態では、接触状態推定支援システム1は、表示装置306を備える。具体的には、表示装置306は、表示処理部350の制御下で、接触状態推定部340により推定される、実車の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態を表示してよい。
In addition, in this embodiment, the contact state
これにより、接触状態推定支援システム1は、実車の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態をユーザに視認させることができる。
As a result, the contact state
また、本実施形態では、接触状態推定装置500は、応力解析シミュレータ部310と同じ種類の第2の応力解析シミュレータ部と、接触状態推定部340とを備えてよい。具体的には、接触状態推定部340は、実車(鉄道車両200)の走行状態におけるパンタグラフ220の動作状態の測定結果を入力条件として、第2の応力解析シミュレータ部により出力される、パンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の接触状態のシミュレーション結果、及び接触状態推定支援装置400の相関関係推定部320により推定される上記の相関関係に基づき、実車の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の実際の接触状態を推定してよい。
In addition, in this embodiment, the contact
これにより、接触状態推定装置500は、接触状態推定支援装置400とは別体の装置として、実車の走行状態におけるパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の実際の接触状態を推定することができる。そのため、接触状態推定装置500は、接触状態推定支援装置400の設置場所の制約を受けることがなく、ユーザの利便性やパンタグラフ220の摺板50と架線OWとの間の実際の接触状態を利用する作業の効率等を向上させることができる。
As a result, the contact
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the present disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the invention as described in the claims.
1 接触状態推定支援システム
10 台枠
20 下枠
30 上枠
31 釣り合い腕
35 舟支え
40 舟体
50 摺板
60 釣り合い棒
70,70A,70B 碍子
80 風防カバー
90 電力線
100 実験装置
110 パンタグラフ
120 加振器(加振部)
130 制御部
140 加速度測定器(第1の動作状態測定部、加速度測定部)
150 高さ測定器(第1の動作状態測定部、変位測定部)
160 接触力測定器(接触状態測定部)
170 記憶部
171 加速度測定データ
172 高さ測定データ
173 接触力測定データ
200 鉄道車両(実車)
210 車両本体
220 パンタグラフ
230 加速度測定器(第2の動作状態測定部)
240 高さ測定器(第2の動作状態測定部)
250 位置データ取得部
260 記憶部
261 加速度測定データ
262 高さ測定データ
263 位置データ
300 演算装置
301 ドライブ装置
301A 記録媒体
302 補助記憶装置
303 メモリ装置
304 CPU
305 インタフェース装置
306 表示装置(表示部)
307 入力装置
310 応力解析シミュレータ部(第1の応力解析シミュレータ部)
320 相関関係推定部
330 記憶部
335 相関関係データ
340 接触状態推定部
350 表示処理部
400 接触状態推定支援装置
500 接触状態推定装置
B バス
REFERENCE SIGNS
130
150 Height measuring device (first motion state measuring unit, displacement measuring unit)
160 Contact force measuring device (contact state measuring unit)
170
210
240 Height measuring device (second operating state measuring unit)
250 Position
305
307
320
Claims (10)
前記加振部の作用による仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの動作状態を測定する第1の動作状態測定部と、
前記仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態を測定する接触状態測定部と、
前記パンタグラフの動作状態に関するデータを入力条件として、前記パンタグラフに関する応力解析を行い、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態をシミュレートする第1の応力解析シミュレータ部と、
前記接触状態測定部により出力される、実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態の測定結果、及び前記第1の動作状態測定部の出力を入力条件として、前記第1の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果の相関関係を推定する相関関係推定部と、を備える、
接触状態推定支援システム。 A vibration unit that acts on the sliding plate of the experimental pantograph;
a first operating state measurement unit that measures an operating state of the experimental pantograph in a virtual running state caused by the action of the vibration unit;
a contact state measuring unit for measuring a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line for the experiment in the virtual running state;
a first stress analysis simulator unit that performs stress analysis on the pantograph using data on an operating state of the pantograph as an input condition, and simulates a contact state between a slider of the pantograph and an overhead wire;
a correlation estimation unit configured to estimate a correlation between a measurement result of a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line for an experiment output by the contact state measurement unit and a simulation result of the contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line output by the first stress analysis simulator unit, using as input conditions an output of the first operating state measurement unit and a measurement result of a contact state between the pantograph slider and a simulated member of an overhead line output by the contact state measurement unit.
Contact state estimation support system.
請求項1に記載の接触状態推定支援システム。 The contact state includes a contact force.
The contact state estimation support system according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の接触状態推定支援システム。 The operating state of the pantograph includes an acceleration of a pantograph body including a slider and a displacement of the slider of the pantograph in a height direction.
The contact state estimation support system according to claim 1 .
前記第1の応力解析シミュレータ部は、前記複数の加速度測定部及び前記変位測定部の出力を入力条件として、前記パンタグラフの摺板と前記模擬部材との間の接触状態をシミュレートする、
請求項3に記載の接触状態推定支援システム。 the first operating state measurement unit includes a plurality of acceleration measurement units that measure accelerations at different locations of a body of the experimental pantograph, and a displacement measurement unit that measures a displacement in a height direction of a slider of the experimental pantograph,
the first stress analysis simulator unit uses outputs of the plurality of acceleration measurement units and the displacement measurement unit as input conditions to simulate a contact state between the pantograph slider and the simulated member;
The contact state estimation support system according to claim 3 .
請求項1乃至4の何れか一項に記載の接触状態推定支援システム。 the first stress analysis simulator unit performs stress analysis by applying the three-dimensional model of the pantograph to a general-purpose stress analysis simulator;
The contact state estimation support system according to claim 1 .
請求項1乃至4の何れか一項に記載の接触状態推定支援システム。 the first stress analysis simulator unit performs stress analysis using a dedicated stress analysis simulator including a dynamic model related to the pantograph;
The contact state estimation support system according to claim 1 .
前記実車の走行状態における測定結果に相当する前記第2の動作状態測定部の出力を入力条件として、前記第1の応力解析シミュレータ部、又は、前記第1の応力解析シミュレータ部と同じ種類の第2の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果、及び前記相関関係に基づき、前記実車の走行状態における前記パンタグラフの摺板と架線との間の実際の接触状態を推定する接触状態推定部と、を備える、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の接触状態推定支援システム。 A second operating state measurement unit that measures an operating state of the pantograph of an actual vehicle;
a contact state estimation unit which estimates an actual contact state between the pantograph slider and the overhead wire in the running state of the actual train based on a simulation result of the contact state between the pantograph slider and the overhead wire output by the first stress analysis simulator unit or a second stress analysis simulator unit of the same type as the first stress analysis simulator unit, using an output of the second operation state measurement unit corresponding to a measurement result in the running state of the actual train as an input condition, and based on the correlation.
The contact state estimation support system according to claim 1 .
請求項7に記載の接触状態推定支援システム。 a display unit that displays a contact state between the pantograph slider and the overhead wire in a running state of the actual vehicle estimated by the contact state estimation unit,
The contact state estimation support system according to claim 7 .
仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの摺板と架線の模擬部材との間の接触状態の測定結果、及び前記仮想の走行状態における実験用の前記パンタグラフの動作状態の測定結果を入力条件として、前記第1の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果の相関関係を推定する相関関係推定部と、を備える、
接触状態推定支援装置。 a first stress analysis simulator unit that performs stress analysis on the pantograph using data on an operating state of the pantograph as an input condition, and simulates a contact state between a slider of the pantograph and an overhead wire;
a correlation estimation unit which estimates a correlation between a simulation result of a contact state between the pantograph slider and an overhead line outputted by the first stress analysis simulator unit using a measurement result of a contact state between the pantograph slider and an overhead line simulation member for an experiment in a virtual running state and a measurement result of an operating state of the pantograph for an experiment in the virtual running state as input conditions.
Contact state estimation support device.
前記第1の応力解析シミュレータ部と同じ種類の第2の応力解析シミュレータ部と、
実車の走行状態における前記パンタグラフの動作状態の測定結果を入力条件として、前記第2の応力解析シミュレータ部により出力される、前記パンタグラフの摺板と架線との間の接触状態のシミュレーション結果、及び前記相関関係推定部により推定される、前記相関関係に基づき、前記実車の走行状態における前記パンタグラフの摺板と架線との間の実際の接触状態を推定する接触状態推定部と、を備える、
接触状態推定装置。 A contact state estimation device based on the contact state estimation support device according to claim 9,
a second stress analysis simulator unit of the same type as the first stress analysis simulator unit;
a contact state estimation unit that estimates an actual contact state between the pantograph slider and the overhead wire in the running state of the actual train based on a simulation result of a contact state between the pantograph slider and the overhead wire output by the second stress analysis simulator unit using a measurement result of an operating state of the pantograph in the running state of an actual train as an input condition, and based on the correlation estimated by the correlation estimation unit.
Contact state estimation device.
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