專利名稱：鐵路的乘坐舒適度模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于準確評價鐵路乘坐舒適度的乘坐舒適度模擬裝置。
背景技術：
為提高鐵路車輛的乘坐舒適度需要根據軌道和車輛的狀態從乘客的立場準確評價各種變化的振動和加速度。為進行這種評價雖可考慮讓實驗用列車抽營業列車的空隙時間行駛進行評價，但有以下問題。
即不容易匯總每次行駛的車輛條件和軌道條件、再現性不好，所以評價的準確度低，縮短試驗間隔、進行多次試驗等在經濟上和效率上都有困難、開發時間長，變更性能和特性等條件不容易等問題。
而作為不依賴實驗用列車的模擬乘坐舒適度的裝置，在上下軸、左右軸、前后軸的振動上加上橫搖軸(繞前后軸的旋轉運動)的四軸簡易振動臺的模擬裝置是公知的(例如參考人類工程學第33卷第113～116頁(1997年))。該模擬裝置四個軸中可任意多個軸同時起振。根據該模擬裝置，行駛實驗用列車時的問題被消除。
但在實際的鐵道車輛中，除這四軸外還存在平搖軸(繞上下軸的旋轉運動)和縱搖軸(繞前后軸的旋轉運動)的振動，但上述四軸的模擬裝置不再現這些，所以有在評價乘坐舒適度的準確性上有欠缺的問題。
關于這點也考慮到使用把平搖軸和縱搖軸的振動也加上的六軸模擬裝置，但這時由于上下、左右、前后各方向的振動性能是相同的，所以產生的振動頻率低、與實情不符。因此只單純使用六軸模擬裝置不能說再現性充分，有難于準確評價乘坐舒適度的問題。
且上述的四軸模擬裝置只是在振動臺上放置了座位的簡易裝置，不能體會處于車內的實感。
發明內容
本發明是以解決上述問題點為課題的，目的是提供一種能準確評價鐵路乘坐舒適度的乘坐舒適度模擬裝置。
為解決上述課題，本發明提供的鐵路乘坐舒適度模擬裝置包括模擬客室，模擬了鐵路車輛的內部裝備；客室載置臺，載置所述模擬客室；基座，支承所述客室載置臺；傳動件，有六根，分別沿以所述客室載置臺的假想三角形為上面以所述基座的假想三角形為底面的假想八面體中連接兩個假想三角形頂點的六個邊設置，上端及下端安裝在所述客室載置臺及所述基座上可自由轉動；驅動裝置，用于驅動所述各傳動件；控制裝置，控制所述驅動裝置，對所述模擬客室給予上下軸、左右軸、前后軸、平搖軸(繞上下軸的旋轉運動)、縱搖軸(繞前后軸的旋轉運動)、橫搖軸(繞前后軸的旋轉運動)這六根軸的低頻帶的搖動或振動，所述控制裝置在給予所述模擬客室振動的上下分量、左右分量、前后分量中通過抑制前后分量的振動加速度及頻帶的上限來提高上下分量、左右分量的振動加速度及頻帶的上限。
圖7是利用現車對乘坐舒適度的好壞進行意見調查并根據其結果制成的圖表，是根據乘坐舒適度系數表示評價基準的。根據該圖7，要想得乘坐舒適度非常不好的評價(乘坐舒適度系數“3”)時需要能把上下分量、左右分量的振動加速度和頻帶設定得比前后分量的大。但若把上下分量、左右分量、前后分量都能在相同范圍內設定時，則如圖4所示，頻帶的上限成為例如5Hz左右、成為不能模擬人類敏感的頻帶。特別是上下分量、左右分量的頻帶最好更高。
本發明的乘坐舒適度模擬裝置通過由控制裝置控制驅動裝置能使六根軸中的任意多根軸同時起振。該控制裝置在給予模擬客室的振動的上下分量、左右分量、前后分量中通過對照實情抑制前后分量的振動加速度及頻帶的上限來提高上下分量、左右分量的振動加速度及頻帶的上限。
根據本發明的這種乘坐舒適度模擬裝置，第一、乘員乘入模擬鐵路車輛內部裝設的模擬客室時感到如同乘坐實車，第二、能再現六軸的低頻帶的搖動或振動，第三、把振動分成上下分量、左右分量、前后分量各分量時能分別再現到乘坐舒適度非常不好的范圍，所以能得到可準確評價乘坐舒適度的效果。
本發明的乘坐舒適度模擬裝置中，控制裝置最好把驅動裝置控制成模擬客室的上下分量的振動加速度的上限最大、左右分量的振動加速度的上限次大。參看圖7，考慮到要得到乘坐舒適度對左右分量非常不好的評價(乘坐舒適度系數“3”)時，在1Hz左右需要比前后分量大的振動加速度，所以最好控制成在上下分量之下左右分量振動加速度的上限大。
本發明的乘坐舒適度模擬裝置中，傳動件適合給予低頻帶(例如10Hz以下)的搖動或振動，對給予每單位時間需多次振動的高頻帶(例如10Hz以上)的振動由于裝置結構過大，所以不適合。因此在模擬客室的地板下設置了高頻振動裝置，用該高頻振動裝置對地板下給予高頻率的振動。但實際上不只是地板下、客室整體也以高頻率在振動，所以最好是通過上述的傳動件再現到人類敏感的頻帶。
且本發明的乘坐舒適度模擬裝置使用了模擬鐵路車輛內部裝備的模擬客室，所以對乘入該模擬客室的乘員給予如同乘實車的感覺，但對這點進一步追究，也可使模擬客室內也能再現鐵路車輛行駛中的聲音和窗的景色。
本發明的乘坐舒適度裝置能使基座在左右方向上移動，由于鐵路車輛轉彎行駛時所加的橫加速度也可通過使基座在左右方向上移動來模擬。這時可更準確地評價鐵路的乘坐舒適度。
圖1是本實施例乘坐舒適度模擬裝置的整體結構圖；圖2是傳動件安裝位置的說明圖；圖3A～E是對模擬客室給予六軸振動時的動作說明圖；圖4是各分量的振動加速度的上限都相同時的振動模擬范圍的說明圖；圖5A-C是使各分量的振動加速度的上限變化時的振動模擬范圍的說明圖；圖6是表示進行乘坐舒適度模擬試驗時的次序的一例的說明圖；圖7是用乘坐舒適度系數表示評價基準的圖表。
具體實施例方式
下面根據
本發明的恰當的實施例。圖1是本實施例乘坐舒適度模擬裝置的整體結構圖。本實施例乘坐舒適度模擬裝置1具有模擬客室10、客室載置臺20、基座30、六個傳動件40、驅動裝置50、控制裝置60。
模擬客室10是模擬了鐵路車輛內部裝備的封閉空間，與鐵路車輛相同的座位11與鐵路車輛一樣地排列、周圍的墻壁和頂棚也與鐵路車輛同樣裝備，兩側面設置有模擬窗12。在該模擬窗12上安裝圖像裝置12a，在模擬行駛試驗中該映象裝置12a上放映出鐵路車輛行駛中的景色。且模擬客室10的內部設置有未圖示的揚聲器，在模擬試驗中從該揚聲器放出鐵路車輛行駛中的聲音。
客室載置臺20是用于載置模擬客室10的臺。模擬客室10通過高頻率振動臺25載置在該客室載置臺20上。高頻率振動臺25是能再現上下軸、左右軸、前后軸這三軸振動的比較小型的裝置，至少能再現5～40Hz的高頻帶的振動。
基座30是通過六個傳動件40支承客室載置臺20的臺。該基座30可沿左右方向延伸的兩根導軌31、31移動，具體說就是通過左右移動裝置32使基座30移動。左右移動裝置32在模擬行駛試驗中用于模擬轉彎行駛的情況。
如圖2所示，六個傳動件40在以客室載置臺20的假想三角形T1為頂面以基座30的假想三角形T2為底面的假想八面體中，沿連接假想三角形T1的頂點與假想三角形T2的頂點的六個邊分別設置。各傳動件40上端安裝在客室載置臺20的下面可自由轉動，下端安裝在基座30的上面可自由轉動。該傳動件40是油壓伺服傳動件(具有油壓控制機構活塞的振動發生部)，如圖3所示，上端是活塞桿41、下端是油缸42。
驅動裝置50是用于驅動各傳動件40的裝置，是把未圖示的油壓泵產生的油壓供給傳動件40的裝置。
控制裝置60控制驅動裝置50，使由驅動裝置50的油壓泵產生的油壓成為各傳動件40所需要的壓力、流量，從而使各傳動件40動作。這樣對客室載置臺20上的模擬客室10賦予上下軸、左右軸、前后軸、平搖軸(繞上下軸的旋轉運動)、縱搖軸(繞前后軸的旋轉運動)、橫搖軸(繞前后軸的旋轉運動)這六軸的低頻帶的搖動或振動。
把象六個傳動件40這樣賦予六軸低頻帶的搖動或振動的裝置稱為六自由度振動裝置。作為這種六自由度振動裝置可使用公知的斯圖爾特型六自由度運動機構等。
下面對本實施例乘坐舒適度模擬裝置1的動作主要以六自由度振動裝置為中心進行說明。圖3A～E是對模擬客室賦予六軸振動時的動作說明圖。如該圖3A～E所示，控制裝置60通過控制驅動裝置50適當調節六個傳動件40的活塞桿41的突出量，把上下軸、左右軸、前后軸、橫搖軸、縱搖軸、平搖軸的低頻帶的搖動或振動賦予客室載置臺20及模擬客室10。控制裝置60通過控制驅動裝置50可使六軸中的任意多個軸同時起振。
這里，控制裝置60通過控制驅動裝置50使模擬容室10上下分量的振動加速度的上限最大、左右分量的振動加速度的上限次大，與控制得模擬客室10上下分量、左右分量、前后分量的各振動加速度的上限都相同的情況相比提高了模擬客室10上下分量和左右分量的振動區域的上限。
具體說就是在將實際上鐵路車輛受到的振動分為上下分量、左右分量、前后分量的各分量時，若控制得這些各分量的振動加速度的上限都相同，則圖4圖表中的斜線區域為振動模擬范圍。圖4中實線是表示乘坐舒適度系數“3”時上下分量的頻率與振動加速度相關的線段(參照圖7的(a)部分)，虛線是表示乘坐舒適度系數“3”時左右分量的頻率與振動加速度相關的線段(參照圖7的(b)部分)，點劃線是表示乘坐舒適度系數“3”時前后分量的頻率與振動加速度相關的線段(參照圖7的(c)部分)。后述圖5A～C中實線、虛線、點劃線也與此相同。
與此相對，若控制得上下分量振動加速度的上限最大、左右分量振動加速度的上限次大，則圖5A～C圖表中的斜線區域成為振動模擬范圍。即盡管左右分量低頻的頻帶上限被抑制在5Hz，但上下分量和左右分量的頻帶上限被提高到10Hz。換言之，通過把上下、左右、前后各分量振動加速度的最大值設定為與圖7(a)～(c)部分所示的乘坐舒適度系數“3”(乘坐舒適度非常不好)相應的值，結果是能更提高六軸振動產生的上下、左右、前后的合成振動加速度的頻率。而要實現乘坐舒適度系數“1”(乘坐舒適度非常好)，則只要減小各分量的振動加速度和頻率便可，所以結果是根據該乘坐舒適度模擬裝置1的六自由度振動裝置，模擬客室10的乘員對低頻區域的搖動或振動可進行從乘坐舒適度非常好的評價到非常不好的評價中的任意評價。
圖5A、B、C中高頻振動臺25的振動模擬范圍也一起表示了。
下面根據圖6說明使用本實施例乘坐舒適度模擬裝置1進行乘坐舒適度模擬試驗時的順序的一例。圖6是說明左右分量振動的，但有關其它分量的也一樣。首先對現車測量上下、左右、前后各分量的振動作為現車測量數據。接著通過用計算機進行數據的加工·變換、分為左右固定加速度(轉彎行駛時的橫加速度)、低頻振動加速度、高頻振動加速度這三個。然后左右移動裝置32根據關于左右固定加速度的數據通過在左右方向上活動基座30把規定的橫加速度給予模擬客室10。控制裝置60把有關低頻振動加速度的的數據積分作為速度、再積分作為變位量，根據該變位量通過控制驅動裝置50使各傳動件40動作，把六軸的合成低頻振動賦予模擬客室10。然后，高頻振動臺25根據有關高頻振動加速度的數據產生三軸的高頻，從而把三軸的合成高頻振動賦予模擬客室10。其結果是對乘坐舒適度模擬裝置1的模擬客室10賦予以現車測量數據為準的振動。
如以上所詳述，根據本實施例的乘坐舒適度模擬裝置1，第一、乘員乘入模擬了鐵路車輛內部裝設的模擬客室時感到如同乘坐實車，第二、能再現六軸的低頻帶的搖動或振動，第三、把振動分成上下分量、左右分量、前后分量各分量時能分別再現到乘坐舒適度非常不好的范圍，所以能準確評價乘坐舒適度。
在模擬客室10的地板下設置高頻振動臺25，通過用該高頻振動臺25賦予高頻區域振動的結構能再現高頻區域的振動。
模擬客室10將鐵路車輛行駛中的聲音從未圖示的揚聲器播出，將行駛中的景色在模擬窗12再現，所以評價乘坐舒適度的乘員能更加感到如同乘坐實車，能更準確地評價乘坐舒適度。
還有，對鐵路車輛轉彎行駛時所加的橫加速度通過使基座30左右方向移動來模擬，所以能更準確地評價鐵路的乘坐舒適度。
本發明的實施例不限定于上述實施例，只要屬于本發明的技術范圍當然可采取種種方式。
例如上述實施例中是通過左右移動裝置32使基座30移動的結構，但也可使基座30在左右方向上能自行走。這時也能得到與上述同樣的效果。
還有，控制裝置60控制驅動裝置50，使模擬客室10上下分量的振動加速度的上限最大、左右分量的振動加速度的上限次大，但根據情況也可把前后分量的振動加速度的上限定為次大。
還有，各傳動件40是作為油壓伺服傳動件說明的，但并不特別限定于此，例如也可使用電動式的。
產業上利用的可能性如以上所詳述，根據本發明的乘坐舒適度模擬裝置，第一、乘員乘入模擬了鐵路車輛內部裝設的模擬客室時感到如同乘坐實車，第二、能再現六軸的低頻帶的搖動或振動，第三、把振動分成上下分量、左右分量、前后分量各分量時能分別再現到乘坐舒適度非常不好的范圍，所以能得到可準確評價乘坐舒適度的效果。
權利要求
1.一種鐵路乘坐舒適度模擬裝置，其特征在于，包括模擬客室，模擬了鐵路車輛的內部裝置；客室載置臺，載置所述模擬客室；基座，支承所述客室載置臺；傳動件，有六個、在以所述客室載置臺的假想三角形為頂面以所述基座的假想三角形為底面的假想八面體中分別沿連接兩個假想三角形頂點的六個邊設置，上端及下端安裝在所述客室載置臺及所述基座上，可自由轉動；驅動裝置，用于驅動所述各傳動件；控制裝置，控制所述驅動裝置，對所述模擬客室賦予上下軸、左右軸、前后軸、平搖軸(繞上下軸的旋轉運動)、縱搖軸(繞前后軸的旋轉運動)、橫搖軸(繞前后軸的旋轉運動)這六軸的低頻區域的搖動或振動，所述控制裝置通過在賦予所述模擬客室的振動的上下分量、左右分量、前后分量中抑制前后分量的振動加速度及頻帶的上限來提高上下分量、左右分量的振動加速度及頻帶的上限。
2.如權利要求1所述的鐵路乘坐舒適度模擬裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述驅動裝置，使所述模擬客室上下分量的振動加速度的上限最大、左右分量的振動加速度的上限次大。
3.如權利要求1或2所述的鐵路乘坐舒適度模擬裝置，其特征在于，所述模擬客室通過設置在其地板下的高頻振動裝置載置在所述客室載置臺上。
4.如權利要求1～3任一項所述的鐵路乘坐舒適度模擬裝置，其特征在于，所述模擬客室能再現鐵路車輛行駛中的聲音和窗的景色。
5.如權利要求1～4任一項所述的鐵路乘坐舒適度模擬裝置，其特征在于，所述基座可在左右方向上移動。
全文摘要
一種鐵路乘坐舒適度模擬裝置，能準確評價鐵路乘坐舒適度。乘坐舒適度模擬裝置(1)中，控制裝置(60)通過控制驅動裝置(50)，能對模擬了鐵路車輛內部裝備的模擬客室(10)進行六軸中任意個軸的同時起振。該控制裝置(60)通過在給予模擬客室(10)的振動的上下分量、左右分量、前后分量中抑制前后分量的振動加速度及頻帶的上限來提高上下分量、左右分量的振動加速度及頻帶的上限。根據該乘坐舒適度模擬裝置(1)，在把振動分成上下分量、左右分量、前后分量各分量時能分別再現至乘坐舒適度非常不好的范圍，所以能準確評價乘坐舒適度。
文檔編號B61F5/24GK1440341SQ01812159
公開日2003年9月3日 申請日期2001年6月25日 優先權日2000年6月30日
發明者橋本淳, 岡部仁, 森本榮一 申請人:東海旅客鐵道株式會社