CN110198876A - 铁路车辆用减震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的铁路车辆用减震装置(V1)具有:安装于铁路车辆的车身(B)和转向架(T)之间,并能够发挥控制力的致动器(A)、和根据车身(B)的横向加速度(α)求出抑制车身(B)振动的控制力(F)的控制器(C),当稳态加速度(αc)在定心阈值(α1)以上时,根据抑制车身(B)振动的抑制力(f)和定心力(fn)求出控制力(F),其中,该定心力(fn)是根据稳态加速度(αc)求出的、使车身(B)返回中立位置的方向的力。

Description

铁路车辆用减震装置
技术领域
本发明涉及一种铁路车辆用减震装置的改进。
背景技术
一般而言,在铁路车辆的转向架上设置有止动件,该止动件用于限制车身相对于转向架的移动界限。并且,由于铁路车辆在曲线区间行驶时,离心力作用于车身,因此,车身相对于转向架大幅位移,但是,当车身接触到止动件而成为压扁止动件的状态时,转向架侧的振动被传递给车身,使乘坐舒适性变差。
近些年的高速车辆在曲线区间行驶时,使车身和转向架之间的空气弹簧伸缩,以使车身向曲率中心侧倾斜,从而实现高速行驶。这样,当车身倾斜时车身和止动件之间的间隔变窄,因此,车身容易压扁止动件而使其被最大幅度压缩。
另一方面,在铁路车辆上设置有铁路车辆用减震装置,该铁路车辆用减震装置具有安装于车身和转向架之间的双动式致动器、和控制致动器的控制器,并抑制车身相对于前进方向而在左右方向上振动。当铁路车辆在直线区间行驶时,铁路车辆用减震装置将由加速度传感器检测到的车身的左右方向上的加速度输入控制器,通过加速度反馈控制致动器,从而能够抑制车身左右移动。
并且,在现有技术中的铁路车辆用减震装置中,由于能够发挥推动车身的力,因此,在曲线区间行驶时,使致动器发挥将车身相对于转向架向中立位置侧推动的力,以使车身不会最大幅度压缩止动件。
具体而言,如日本专利JPS61-275053A中所公开的那样,现有技术中的铁路车辆用减震装置除了具有加速度传感器外,还具有检测车身和转向架的相对位移的位移传感器,当相对位移成为设定值以上时,执行位移反馈控制以使致动器发挥朝向抑制相对位移的方向推动车身的力。
发明内容
但是,现有技术中的铁路车辆用减震装置在曲线区间执行位移反馈控制时,致动器如同刚体棒一般进行动作,无法阻止来自转向架侧的振动传递给车身,反而有时会导致乘坐舒适性变差。另外,也考虑在曲线区间同时利用加速度反馈控制和位移反馈控制,但是,即使这样也不能避免乘坐舒适性变差。
进而,在现有技术中的铁路车辆用减震装置中,根据由位移传感器检测的相对位移判断是否正行驶于曲线区间中,并且,为了执行位移反馈控制而必须具有位移传感器,从而导致成本上升。
因此,本发明的目的在于提供一种能够降低成本,并且能够提高在曲线区间行驶时的乘坐舒适性的铁路车辆用减震装置。
本发明的铁路车辆用减震装置具有:安装于铁路车辆的车身和转向架之间,并能够发挥控制力的致动器、和根据车身的横向加速度求出抑制车身振动的控制力的控制器,当稳态加速度的绝对值在定心阈值以上时,根据抑制车身振动的抑制力和使车身返回中立位置的方向的定心力求出控制力,其中,该定心力根据稳态加速度而求出。
附图说明
图1是搭载第一实施方式中的铁路车辆用减震装置的铁路车辆的剖面。
图2是致动器的详细图。
图3是第一实施方式的铁路车辆用减震装置中的控制器的控制框图。
图4是第一实施方式的铁路车辆用减震装置中的控制器的控制运算部的控制框图。
图5是第一实施方式的控制运算部中的抑制力运算部的控制框图。
图6是表示直线区间用增益和曲线区间用增益的图。
图7是第一实施方式的控制运算部中的定心力运算部的控制框图。
图8是第一实施方式的控制运算部中的控制力运算部的控制框图。
图9是表示第一实施方式的控制运算部中的处理步骤的流程图。
图10是搭载第二实施方式中的铁路车辆用减震装置的铁路车辆的俯视图。
图11是第二实施方式的铁路车辆用减震装置中的控制器的控制框图。
图12是第二实施方式的铁路车辆用减震装置中的控制器的控制运算部的控制框图。
图13是第二实施方式的控制运算部中的偏摆抑制力运算部的控制框图。
图14是第二实施方式的控制运算部中的摇摆抑制力运算部的控制框图。
图15是第二实施方式的控制运算部中的定心力运算部的控制框图。
图16是第二实施方式的控制运算部中的控制力运算部的控制框图。
图17是表示第二实施方式的控制运算部中的处理步骤的流程图。
具体实施方式
以下,根据附图所示的实施方式,对本发明进行说明。
<第一实施方式>
一实施方式中的铁路车辆用减震装置V1被用作铁路车辆的车身B的减震装置,如图1所示,其构成具有:成对安装于车身B和转向架T之间的致动器A、和控制致动器A的控制器C1。详细而言,在铁路车辆的情况下,致动器A连接于朝向车身B的下方垂下的插销P上,并成对排列安装于车身B和转向架T之间。转向架T旋转自如地保持车轮W,在车身B和转向架T之间安装有弹簧S、S,从而弹性支撑车身B,由此容许车身B相对于转向架T在横向上移动。
并且,这些致动器A基本上通过主动控制来抑制车身B相对于车辆前进方向在水平横向上振动。控制器C1对致动器A进行控制,从而抑制所述车身B在横向上振动。
在本例中,控制器C1在进行抑制车身B振动的控制时,检测车身B相对于车辆前进方向在水平横向上的横向加速度α。并且,控制器C1根据横向加速度α求出致动器A应产生的控制力F,并使各致动器A产生与控制力F对应的推力,从而抑制车身B在所述横向上振动。
接着,对致动器A的具体构成进行说明。这些致动器A均为相同的构成。此外,在图示中,致动器A相对于转向架T分别设置有两个,但是也可以仅设置一个。另外,也可以相对于各致动器A分别设置一个控制器C1。
在本例中,如图2所示,致动器A被构成为单杆式的致动器,其除了能够伸缩的气缸装置Cy之外还具有:箱体7,其储存工作油;泵12,其能够从箱体7吸入工作油并向杆侧室5供给工作油;电动机15,其驱动泵12;以及液压回路HC,其控制气缸装置Cy的伸缩切换和推力,其中,该气缸装置Cy具有:缸体2,其与铁路车辆的车身B和转向架T中的一方连接;活塞3,其滑动自如地插入缸体2内;杆4,其插入缸体2内,并与车身B和转向架T中的另一方以及活塞3连接;以及杆侧室5和活塞侧室6,其通过活塞3在缸体2内划分而成。
另外,在本例中,在所述杆侧室5和活塞侧室6中填充有工作油作为工作液体,并且,在箱体7中除了工作油以外还填充有气体。此外,并不需要特别将气体压缩后填充而使箱体7内变为加压状态。另外,工作液体除了工作油以外还可以利用其它液体。
液压回路HC具有:设置在连通杆侧室5和活塞侧室6的第一通道8的中途的第一开关阀9、和设置在连通活塞侧室6和箱体7的第二通道10的中途的第二开关阀11。
并且,基本上来说,当通过第一开关阀9使第一通道8成为连通状态,关闭第二开关阀11并驱动泵12时,气缸装置Cy伸长,当通过第二开关阀11使第二通道10成为连通状态,关闭第一开关阀9并驱动泵12时,气缸装置Cy收缩。
以下,对致动器A的各部详细地进行说明。缸体2呈筒状,其图2中的右端被盖13封闭,图2中的左端安装有环状的杆引导件14。另外,移动自如地插入缸体2内的杆4滑动自如地插入上述杆引导件14内。该杆4的一端朝向缸体2外部突出,缸体2内的另一端与滑动自如地插入缸体2内的活塞3连接。
此外,杆引导件14的外周和缸体2之间被省略图示的密封部件密封,由此使缸体2内维持为密闭状态。而且,在缸体2内通过活塞3划分出的杆侧室5和活塞侧室6中,如上所述填充有工作油。
另外,在该气缸装置Cy的情况下,使杆4的截面面积为活塞3的截面面积的二分之一,从而使活塞3的杆侧室5侧的受压面积为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一。因此,若在伸长动作时和收缩动作时使杆侧室5的压力相同,则伸缩双方产生的推力相等,相对于气缸装置Cy的位移量的工作油量在伸缩两侧也相同。
详细而言,在使气缸装置Cy进行伸长动作时,变为杆侧室5和活塞侧室6连通的状态。于是,杆侧室5内和活塞侧室6内的压力相等,致动器A产生活塞3中的杆侧室5侧和活塞侧室6侧的受压面积差乘以所述压力所得的推力。反之,在使气缸装置Cy进行收缩动作时,杆侧室5与活塞侧室6的连通被切断,成为活塞侧室6与箱体7连通的状态。于是,致动器A产生杆侧室5内的压力乘以活塞3中的杆侧室5侧的受压面积所得的推力。
总之,致动器A所产生的推力在伸缩双方均为活塞3的截面面积的二分之一乘以杆侧室5的压力所得的值。因此,在控制该致动器A的推力的情况下,在伸长动作、收缩动作时均只要控制杆侧室5的压力即可。另外,在本例的致动器A中,活塞3的杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一,因此,在伸缩两侧产生相同推力时杆侧室5的压力在伸长侧和收缩侧相同,因而控制变简单。此外,由于相对于位移量的工作油量也相同,因此,具有响应性在伸缩两侧相同的优点。此外,即使在未将活塞3的杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一的情况下,能够利用杆侧室5的压力控制致动器A的伸缩两侧的推力这一点也未变。
回到之前,在杆4的图2中的左端和封闭缸体2的右端的盖13上具有未图示的安装部,从而能够将该致动器A安装在铁路车辆中的车身B和转向架T之间。
并且,杆侧室5和活塞侧室6通过第一通道8连通,在该第一通道8的中途设置有第一开关阀9。该第一通道8在缸体2外使杆侧室5和活塞侧室6连通,但也可以设置于活塞3中。
第一开关阀9是电磁开关阀,具有将第一通道8打开而使杆侧室5和活塞侧室6连通的连通位置、和切断第一通道8而使杆侧室5与活塞侧室6的连通断开的切断位置。并且,该第一开关阀9在通电时位于连通位置,在不通电时位于切断位置。
接着,活塞侧室6和箱体7通过第二通道10连通,在该第二通道10的中途设置有第二开关阀11。第二开关阀11是电磁开关阀,具有将第二通道10打开而使活塞侧室6和箱体7连通的连通位置、和切断第二通道10而使活塞侧室6与箱体7的连通断开的切断位置。并且,该第二开关阀11在通电时位于连通位置,在不通电时位于切断位置。
泵12是通过在控制器C的控制下以规定的转速旋转的电动机15进行驱动,且仅向一方向喷出工作油的泵。并且,泵12的喷出口通过供给通道16与杆侧室5连通,并且吸入口与箱体7连通,从而在通过电动机15驱动时,泵12从箱体7吸入工作油,并向杆侧室5供给工作油。
如上所述,泵12仅向一方向喷出工作油,故不存在旋转方向的切换动作,因此,完全不存在旋转切换时喷出量变化这一问题,从而能够使用廉价的齿轮泵等。进而,由于泵12的旋转方向始终为同一方向,因此,对于作为驱动泵12的驱动源的电动机15而言,也不要求相对于旋转切换的高响应性,与此相对应地,电动机15也能够使用廉价的电动机。此外,供给通道16的中途设置有阻止工作油从杆侧室5向泵12逆流的止回阀17。
进而,本例的液压回路HC除了上述构成之外,还具有:连接杆侧室5和箱体7的排出通道21、和设置于排出通道21的中途且能够改变开阀压力的可变溢流阀22。
在本例中,可变溢流阀22是比例电磁溢流阀,能够根据被供给的电流量调节开阀压力,当所述电流量最大时开阀压力成为最小,当未供给电流时开阀压力成为最大。
这样,在设置有排出通道21和可变溢流阀22的情况下,当使气缸装置Cy进行伸缩动作时,能够将杆侧室5内的压力调节为可变溢流阀22的开阀压力,从而能够根据向可变溢流阀22供给的电流量控制致动器A的推力。当设置有排出通道21和可变溢流阀22时,不需要为了调节致动器A的推力而所需的传感器类,也不需要为了调节泵12的喷出流量而高度控制电动机15。因此,铁路车辆用减震装置V1变得廉价,论是硬件方面还是软件方面均可构建牢固的系统。
此外,在打开第一开关阀9,关闭第二开关阀11的情况下、或者关闭第一开关阀9,打开第二开关阀11的情况下,与泵12的驱动状况无关,致动器A可以相对于来自外力的振动输入仅在伸长或收缩的任一侧发挥阻尼力。因此,在例如发挥阻尼力的方向是通过铁路车辆的转向架T的振动而使车身B振动的方向的情况下,能够使致动器A作为单向作用的阻尼器发挥作用,以防朝向该方向输出阻尼力。因此,该致动器A能够容易地实现基于卡诺普(Karnopp)的天棚(Skyhook)理论的半主动控制,因而也可以作为半主动阻尼器发挥作用。
此外,在使用根据所施加的电流量使开阀压力成比例地变化的比例电磁溢流阀时,开阀压力的控制变得简单,但是,只要是能够调节开阀压力的可变溢流阀即可,并不限定于比例电磁溢流阀。
并且,与第一开关阀9和第二开关阀11的开闭状态无关,当气缸装置Cy中存在伸缩方向的过大输入,成为杆侧室5的压力超过开阀压力的状态时,可变溢流阀22将排出通道21打开。这样,可变溢流阀22在杆侧室5的压力成为开阀压力以上时,将杆侧室5内的压力向箱体7排出,因此,能够防止缸体2内的压力变得过大,从而保护致动器A的系统整体。因此,在设置排出通道21和可变溢流阀22的情况下,也能够保护系统。
进而,本例的致动器A中的液压回路HC具有:仅容许工作油从活塞侧室6向杆侧室5流动的整流通道18、和仅容许工作油从箱体7向活塞侧室6流动的吸入通道19。因此,在本例的致动器A中,当在第一开关阀9和第二开关阀11关闭的状态下使气缸装置Cy伸缩时,工作油从缸体2内被挤出。由于可变溢流阀22对于从缸体2内排出的工作油的流动施加阻抗,因此,在第一开关阀9和第二开关阀11关闭的状态下,本例的致动器A作为单向流动型的阻尼器发挥作用。
更为详细而言,整流通道18连通活塞侧室6和杆侧室5,并在中途设置有止回阀18a,从而被设定为仅容许工作油从活塞侧室6向杆侧室5流动的单向通道。进而,吸入通道19连通箱体7和活塞侧室6,并在中途设置有止回阀19a,从而被设定为仅容许工作油从箱体7向活塞侧室6流动的单向通道。此外,当在第一开关阀9的切断位置设置止回阀时,整流通道18能够与第一通道8合并,当在第二开关阀11的切断位置设置止回阀时,吸入通道19能够与第二通道10合并。
在这样构成的致动器A中,即使第一开关阀9和第二开关阀11均位于切断位置,也通过整流通道18、吸入通道19以及排出通道21将杆侧室5、活塞侧室6以及箱体7成串连通。另外,整流通道18、吸入通道19以及排出通道21被设定为单向通道。因此,当气缸装置Cy因为外力而伸缩时,必然从缸体2排出工作油并经由排出通道21返回到箱体7,缸体2中缺少的工作油经由吸入通道19从箱体7向缸体2内供给。上述可变溢流阀22相对于该工作油的流动变为阻力,从而将缸体2内的压力调节为开阀压力,因此,致动器A作为被动的单向流动型阻尼器发挥作用。
另外,在无法向致动器A的各设备通电这样的故障时,第一开关阀9和第二开关阀11分别位于切断位置,可变溢流阀22作为开阀压力被固定为最大的压力控制阀发挥作用。因此,在这样的故障时,致动器A自动作为被动阻尼器发挥作用。
接着,在使致动器A发挥所希望的伸长方向的推力的情况下,控制器C1基本上使电动机15旋转而从泵12向缸体2内供给工作油,同时使第一开关阀9位于连通位置,使第二开关阀11位于切断位置。由此,杆侧室5和活塞侧室6成为连通状态,从泵12向两者供给工作油,从而朝向图2中的左侧推动活塞3,使致动器A发挥伸长方向的推力。当杆侧室5内和活塞侧室6内的压力超过可变溢流阀22的开阀压力时,可变溢流阀22打开,工作油经由排出通道21朝向箱体7排出。因此,杆侧室5内和活塞侧室6内的压力被控制为根据施加给可变溢流阀22的电流量确定的可变溢流阀22的开阀压力。并且,致动器A发挥活塞3中的活塞侧室6侧与杆侧室5侧的受压面积差乘以通过可变溢流阀22控制的杆侧室5内和活塞侧室6内的压力所得值的伸长方向的推力。
相对于此,在使致动器A发挥所希望的收缩方向的推力的情况下,控制器C1使电动机15旋转而从泵12向杆侧室5内供给工作油,同时使第一开关阀9位于切断位置,使第二开关阀11位于连通位置。由此,活塞侧室6和箱体7成为连通状态,并且从泵12向杆侧室5供给工作油,因此,朝向图2中的右侧推动活塞3,由此使致动器A发挥收缩方向的推力。并且,与上述相同,当调节可变溢流阀22的电流量时,致动器A发挥活塞3中的杆侧室5侧的受压面积乘以被控制为可变溢流阀22的杆侧室5内的压力的收缩方向的推力。
在此,在致动器A自动伸缩而非因为外力进行伸缩的情况下,杆侧室5的压力的上限被限制为由电动机15驱动的泵12的喷出压力。即,在致动器A自动伸缩而非因为外力进行伸缩的情况下,杆侧室5的压力的上限被限制为电动机15能够输出的最大扭矩。
另外,致动器A不只作为致动器发挥作用,还能够与电动机15的驱动状况无关地仅通过第一开关阀9和第二开关阀11的开关而作为阻尼器发挥作用。另外,在将致动器A从致动器切换为阻尼器时,无需进行麻烦且急剧的第一开关阀9和第二开关阀11的切换动作,因而能够提供响应性和可靠性高的系统。
此外,本例的致动器A被设定为单杆式,因此,与双杆式的致动器相比,容易确保冲程长度,致动器的全长变短,从而在铁路车辆上的搭载性提高。
另外,本例的致动器A中来自泵12的工作油供给以及因伸缩动作而产生的工作油的流动,依次通过杆侧室5、活塞侧室6后最终回流到箱体7中。因此,即使杆侧室5或者活塞侧室6内混入气体,也通过气缸装置Cy的伸缩动作而自动地排出至箱体7,因此,能够阻止产生推力的响应性变差。因此,在制造致动器A时,不会强制在油中进行复杂的组装、或者在真空环境下进行组装,也不需要工作油的高度脱气,因此,能够提高生产率且降低制造成本。进而,即使杆侧室5或者活塞侧室6内混入气体,气体也通过气缸装置Cy的伸缩动作自动地排出至箱体7中,因此,不需要频繁地进行用于恢复性能的维护,从而能够减轻维护方面的劳力和成本负担。
接着,如图3所示,控制器C1具有:检测车身B的横向加速度α的加速度传感器40;求出致动器A应输出的控制力F的控制运算部42;以及根据控制力F驱动电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11、可变溢流阀22的驱动部43。
加速度传感器40在呈图1中朝向右侧的方向的情况下,将横向加速度α检测为正值,反之,在呈图1中朝向左侧的方向的情况下,检测为负值。
如图4所示,控制运算部42具有:求出抑制车身B的振动的抑制力f的抑制力运算部421;求出使车身B返回中立位置的方向的定心力fn;判定铁路车辆是否行驶于曲线区间中的曲线区间判定部423;增益变更部424;以及求出各致动器A应发挥的控制力F的控制力运算部425。
如图5所示,抑制力运算部421具有:对横向加速度α进行滤波的直线区间用带通滤波器4211;对横向加速度α进行滤波的曲线区间用带通滤波器4212;求出直线区间用的抑制力fs的直线区间用控制部4213;求出曲线区间用的抑制力fc的曲线区间用控制部4214;对直线区间用控制部4213求出的直线区间用的抑制力fs乘以直线区间用增益Gs的增益乘算部4215;对曲线区间用控制部4214求出的曲线区间用的抑制力fc乘以曲线区间用增益Gc的增益乘算部4216;以及求出最终的抑制力f的加算部4217。
直线区间用带通滤波器4211的设置目的在于,提取横向加速度α中的、铁路车辆行驶于直线区间时的车身B的谐振频段的分量。通过转向架T弹性支撑的车身B在直线区间行驶时通常不与将车身B相对于转向架T的横向移动限制在限制范围的止动件(未图示)接触,因此,车身B的谐振频率在1Hz至1.5Hz之间。因此,直线区间用带通滤波器4211对横向加速度α进行滤波,从而提取横向加速度α中所包含的1Hz至1.5Hz频段的分量。
曲线区间用带通滤波器4212的设置目的在于,提取横向加速度α中的、铁路车辆行驶于曲线区间时的车身B的谐振频段的分量。在行驶于曲线区间时,设想车身B与所述止动件接触,由于与止动件接触而使得车身B的谐振频率相比行驶于直线区间时变高,处于2Hz至3Hz之间。因此,曲线区间用带通滤波器4212对横向加速度α进行滤波,从而提取横向加速度α中所包含的2Hz至3Hz频段的分量。
直线区间用控制部4213是H∞控制器,根据直线区间用带通滤波器4211所提取的横向加速度α的谐振频段的分量来运算抑制车身B的横向振动的直线区间用的抑制力fs进行计算。直线区间用带通滤波器4211所提取的横向加速度α的谐振频段的分量是行驶于直线区间时的车身B的谐振频段的振动加速度。因此,直线区间用控制部4213求出的直线区间用的抑制力fs,成为适于抑制行驶于直线区间时的车身B的横向振动的抑制力。
曲线区间用控制部4214是H∞控制器,根据曲线区间用带通滤波器4212所提取的横向加速度α的谐振频段的分量来运算抑制车身B的横向振动的曲线区间用的抑制力fc。曲线区间用带通滤波器4212所提取的横向加速度α的谐振频段的分量是行驶于曲线区间时的车身B的横向上的谐振频段的振动加速度。因此,曲线区间用控制部4214求出的曲线区间用的抑制力fc成为适于抑制行驶于曲线区间时的车身B的横向振动的抑制力。
增益乘算部4215将直线区间用控制部4213求出的直线区间用的抑制力fs乘以直线区间用增益Gs并输出。增益乘算部4216将曲线区间用控制部4214求出的曲线区间用的抑制力fc乘以曲线区间用增益Gc并输出。
如图6所示,当曲线区间判定部423判定为铁路车辆正行驶于直线区间时,将直线区间用增益Gs的值设为1,当通过曲线区间判定部423判定为铁路车辆正行驶于曲线区间时,将直线区间用增益Gs的值设为0。当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间切换时,随着时间的经过,直线区间用增益Gs的值从1逐渐下降并变更为0。虽未图示,但当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间切换时,随着时间的经过,直线区间用增益Gs的值从0逐渐增加并变更为1。反之,如图6所示,在曲线区间判定部423判定为铁路车辆正行驶于直线区间时,将曲线区间用增益Gc的值设为0,当通过曲线区间判定部423判定为铁路车辆正行驶于曲线区间时,将曲线区间用增益Gc的值设为1。并且,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间切换时,随着时间的经过,曲线区间用增益Gc的值从0逐渐增加并变更为1。虽未图示,当在铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间切换时,随着时间的经过,曲线区间用增益Gc的值从1逐渐下降并变更为0。另外,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值的总和被设定为始终为1,即使在从0向1或从1向0变化的中途,两者的总值也为1。此外,两个增益Gs、Gc的值的所述变化所需的时间能够任意地设定。
另外,加算部4217将对抑制力fs乘以直线区间用增益Gs所得的值fs·Gs、和对抑制力fc乘以曲线区间用增益Gc所得的值fc·Gc加算而求出最终的抑制力f。因此,基本上来说,抑制力f在铁路车辆行驶于直线区间的情况下,成为直线区间用的抑制力fs,在铁路车辆行驶于曲线区间的情况下,成为曲线区间用的抑制力fc。即,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc成为用于选择适于直线区间的直线区间用的抑制力fs和适于曲线区间的曲线区间用的抑制力fc中的任意一个作为抑制力f的系数。另外,在切换直线区间用的抑制力fs和曲线区间用的抑制力fc时,由于直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值的总和始终为1,因此,抑制力f不会变得过小或过大,从而控制也变得稳定。
如图7所示,定心力运算部422具有:对横向加速度α进行滤波的低通滤波器4221;根据滤波后的横向加速度α求出定心力fn的定心力计算部4222;以及对定心力fn乘以定心力增益Gn的增益乘算部4223。定心力fn是使车身B返回转向架T的中央、即中立位置的力,且是抑制行驶于曲线区间时作用于车身B的离心加速度导致车身B相对于转向架T发生偏离的力。
低通滤波器4221对横向加速度α进行滤波,从而提取横向加速度α中所包含的稳态加速度αc。具体而言,低通滤波器4221的截止频率设定为0.3Hz左右,从而能够提取横向加速度α中所包含的0.3Hz以下的分量。稳态加速度αc是铁路车辆行驶于曲线区间时作用于车身B的离心力引起的横向的加速度。因此,若通过低通滤波器4221对横向加速度α进行滤波,则能够提取出稳态加速度αc。
在此,将稳态加速度设为αc、铁路车辆行驶于曲线区间时容许的稳态加速度的最大值设为αcmax、电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器A能够输出的力的最大值设为ftmax。于是,定心力计算部4222通过运算下式fn=αc×ftm ax/αcmax,从而根据稳态加速度αc求出定心力fn。此外,当稳态加速度αc超过αcmax时,将稳态加速度αc的值限制为αcmax。因此,定心力fn的上限为电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器A所能够发挥的力的最大值。此外,稳态加速度αc的最大值αcmax是预先确定的值。
增益乘算部4223对定心力fn乘以定心力增益Gn并输出。增益乘算部4223在稳态加速度αc的绝对值在定心阈值α1以上时,将定心力增益Gn设为1,在稳态加速度αc的绝对值小于定心阈值α1时,将定心力增益Gn设为0。增益乘算部4223在稳态加速度αc的绝对值跨越定心阈值α1的值而上升的情况下,随着时间的经过,使定心力增益Gn从0开始慢慢增加并变更为1。另外,增益乘算部4223在稳态加速度αc的绝对值跨越定心阈值α1的值而下降的情况下,随着时间的经过,使定心力增益Gn从1慢慢减小并变更为0。这样,增益乘算部4223如上述那样使定心力增益Gn的值变化并与定心力fn相乘。
曲线区间判定部423将低通滤波器4221所输出的稳态加速度αc的绝对值与曲线判定阈值α2进行比较,当稳态加速度αc的绝对值在曲线判定阈值α2以上时,判定铁路车辆的行驶区间为曲线区间。反之,当稳态加速度αc的绝对值小于曲线判定阈值α2时,曲线区间判定部423判定铁路车辆的行驶区间为直线区间。此外,在本例中,曲线判定阈值α2被设定为比定心阈值α1大的值。
曲线区间判定部423的判定结果被输入增益变更部424,增益变更部424根据判定结果变更所述直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值。增益变更部424变更各增益Gs、Gc的方法如上所述。即,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间切换时,随着时间的经过,直线区间用增益Gs的值从1慢慢下降并变更为0,并且,曲线区间用增益Gc的值从0慢慢增加并变更为1。另外,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间切换时,随着时间的经过,增益变更部424使直线区间用增益Gs的值从0慢慢增加并变更为1,使曲线区间用增益Gc的值从1慢慢下降并变更为0。另外,增益变更部424如上述那样以各增益Gs、Gc的总和始终为1的方式进行变更,两个增益Gs、Gc的值的所述变化所需要的时间任意地设定。
如图8所示,控制力运算部425具有控制力计算部4251和限制器4252,其中,控制力计算部4251根据抑制力f和对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn求出致动器A的控制力F。
控制力计算部4251将抑制力f和对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值f n·Gn进行加算,从而求出致动器A的控制力F。在这样求出控制力F的情况下,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使直线区间用的抑制力fs逐渐减弱,同时使曲线区间用的抑制力fc逐渐增强,从而使两者切换。另外,在这样求出控制力F的情况下,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使曲线区间用的抑制力fc逐渐减弱,同时使直线区间用的抑制力fs逐渐增强,从而使两者切换。另外,定心力增益Gn的值如上述那样变化,因此,在需要定心力fn时,能够使定心力fn逐渐增强为最终的控制力F。进而,当不需要定心力fn时,能够使定心力fn从最终的控制力F开始逐渐减弱。
此外,曲线判定阈值α2被设定为比定心阈值α1大的值,因此,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,在从适于直线区间的抑制力fs向适于曲线区间的抑制力fc切换之前,定心力fn逐渐增强为控制力F。因此,当铁路车辆临近曲线区间时,立即发挥定心力fn,从而能够抑制车身B摇摆,能够有效防止车身B将未图示的止动件最大幅度压缩的事态。另外,已知在曲线区间的入口处,致动器A发挥适于直线区间的抑制力fs会使乘坐舒适性变好。由于将曲线判定阈值α2设定为大于定心阈值α1而能够判定为铁路车辆的行驶区间完全处于曲线区间的值,因此,能够在曲线区间的入口处发挥适于直线区间的抑制力fs,从而能够提高乘坐舒适性。
另外,在如上述那样求出控制力F的情况下,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,定心力fn从控制力F开始逐渐减弱。另外,关于控制力F所含的抑制力,也从适于曲线区间的抑制力fc切换为适于直线区间的抑制力fs。如上所述,曲线判定阈值α2被设定为比定心阈值α1大的值,因此,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,在从适于曲线区间的抑制力fc向适于直线区间的抑制力fs切换之后,定心力fn从控制力F开始逐渐减弱。因此,持续发挥定心力fn,直至铁路车辆完全进入直线区间为止,从而能够抑制车身B摇摆,并能够有效防止车身B将未图示的止动件最大幅度压缩的事态。另外,已知在曲线区间的出口处,致动器A发挥适于直线区间的抑制力fs会使乘坐舒适性变好。由于曲线判定阈值α2比定心阈值α1大,因此,容易判定为铁路车辆的行驶区间脱离了曲线区间,从而能够在曲线区间的出口处发挥适于直线区间的抑制力fs。因此,不管在哪个行驶区间,都能够提高乘坐舒适性。
如上述那样求出的控制力F在超过上限时通过限制器4252被限制为上限值,并被输入驱动部43。
驱动部43具有驱动电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22的驱动电路。驱动部43根据控制力F控制向致动器A中的电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22供给的电流量,从而按照控制力F使致动器A发挥推力。
驱动部43在控制电动机15时,以使电动机15以规定的旋转速度恒速旋转的方式控制电动机15。并且,电动机15能够在不烧损的范围内输出超过额定扭矩的扭矩。因此,即使控制力F成为使电动机15输出超过额定扭矩的扭矩的值,电动机15也能够在不烧损的范围内输出超过额定扭矩的扭矩。
此外,作为硬件资源,虽未图示,但控制器C1的具体构成只要具备例如:用于读取加速度传感器40输出的信号的A/D转换器;存储读取横向加速度α并控制致动器A所需的处理中使用的程序的ROM(Read Only Memory、只读存储器)等的存储装置;执行基于所述程序的处理的CPU(Central Processing Unit、中央处理器)等的运算装置;以及向所述CPU提供存储区域的RAM(Random Access Memory、随机存取存储器)等的存储装置即可。并且,控制器C1的各部的构成能够通过由CPU执行用于进行所述处理的程序而实现。
使用图9所示的流程图对控制器C1的处理进行说明。首先,控制器C1获取横向加速度α(步骤F1)。接着,控制器C1根据横向加速度α求出直线区间用的抑制力fs、曲线区间用的抑制力fc(步骤F2)。接着,控制器C1从横向加速度α提取出稳态加速度αc(步骤F3)。然后,控制器C1根据稳态加速度αc求出定心力fn(步骤F4)。进而,控制器C1根据稳态加速度αc的绝对值和曲线判定阈值α2判定铁路车辆行驶于直线区间还是行驶于曲线区间,并确定各增益Gs、Gc的值(步骤F5)。然后,控制器C1根据增益Gs、Gc、直线区间用的抑制力fs、曲线区间用的抑制力fc求出抑制力f(步骤F6)。接着,控制器C1对定心力fn乘以定心力增益Gn,求出值fn·Gn(步骤F7)。进而,控制器C1根据抑制力f和对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn求出致动器A的控制力F(步骤F8)。最后,控制器C1根据控制力F驱动致动器A的电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22,使致动器A发挥推力(步骤F9)。
如上所述,铁路车辆用减震装置V1具有:安装在铁路车辆的车身B和转向架T之间且能够发挥控制力的致动器A、和根据车身B的横向加速度α求出抑制车身B的振动的控制力F的控制器C1,并且,当稳态加速度αc的绝对值在定心阈值α1以上时,根据抑制车身B振动的抑制力f和定心力fn求出控制力F,其中,定心力fn是根据稳态加速度αc求出的、使车身B返回中立位置的方向的力。
在这样构成的铁路车辆用减震装置V1中,根据稳态加速度αc的值判定需不需要发挥定心力fn,不需要位移传感器。并且,根据本发明的铁路车辆用减震装置V1,在曲线区间行驶时,能够发挥抑制振动的抑制力f和定心力fn,从而能够抑制车身B与止动件接触而将止动件最大幅度压缩,因此,在曲线区间行驶时,能够抑制来自转向架T侧的振动传递给车身B。
另外,在铁路车辆用减震装置V1中,由于根据稳态加速度αc求出使车身B返回中立位置的定心力fn,因此,不进行位移反馈控制,不会干扰抑制车身B振动的控制,也能够抑制来自转向架T侧的振动传递给车身B。这样,在本发明的铁路车辆用减震装置V1中,根据稳态加速度αc的值来判定需不需要发挥定心力fn,从而不需要位移传感器,不进行损害乘坐舒适性的位移反馈控制,而是根据稳态加速度αc求出定心力fn,因此,能够提高在曲线区间行驶时的乘坐舒适性。
因此,根据本发明的铁路车辆用减震装置V1,不需要位移传感器,从而能够降低成本,并且,能够提高在曲线区间行驶时的乘坐舒适性。此外,能够根据可从搭载于铁路车辆的车辆监视器得到的地点信息来判定铁路车辆是否在曲线区间行驶,但是,地点信息中存在误差,从而有可能不是在曲线区间但发挥定心力fn。相对于此,在本发明的铁路车辆用减震装置V1中,根据稳态加速度αc的值判定需不需要发挥定心力fn,从而能够正确地判定是否需要定心力fn,不会发生定心力fn的发挥时刻与曲线区间不一致,从而妨碍乘坐舒适性的事态。
另外,在本例的铁路车辆用减震装置V1中,将定心力fn的上限设为电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器A能够发挥的力的最大值,并求出定心力fn。在这样构成的铁路车辆用减震装置V1中,即使致动器A仅输出定心力fn,距离电动机15能够输出的最大扭矩还留有余力,因此,能够发挥定心力fn,同时还能够输出用于抑制车身B振动的抑制力f。因此,根据本例的铁路车辆用减震装置V1,能够在曲线区间行驶时发挥使车身B返回中立位置的定心力fn,并且发挥抑制车身B振动的抑制力f,从而能够进一步提高曲线区间行驶中的乘坐舒适性。
另外,在本例的铁路车辆用减震装置V1中,具有求出抑制力fs的直线区间用控制部4213和求出抑制力fc的曲线区间用控制部4214,当稳态加速度αc的绝对值从小于曲线判定阈值α2变为曲线判定阈值α2以上时,从直线区间用控制部4213求出的抑制力fs切换为曲线区间用控制部4214求出的抑制力fc,当稳态加速度αc的绝对值从曲线判定阈值α2以上变为小于曲线判定阈值α2时,从曲线区间用控制部4214求出的抑制力fc切换为直线区间用控制部4213求出的抑制力fs。直线区间用控制部4213求出适于抑制在直线区间行驶时的车身B的横向振动的抑制力fs,曲线区间用控制部4214求出适于抑制在曲线区间行驶时的车身B的横向振动的抑制力fc。因此,根据本例的铁路车辆用减震装置V1,能够根据铁路车辆的行驶区间发挥最佳的控制力F,因此,能够与行驶区间无关地得到高的振动抑制效果。
进而,在本例的铁路车辆用减震装置V1中,在切换直线区间用控制部4213求出的抑制力fs与曲线区间用控制部4214求出的抑制力fc时,使切换前选择的抑制力逐渐减弱,并且使切换后应选择的抑制力逐渐增强。根据这样构成的铁路车辆用减震装置V1,在切换直线区间用的抑制力fs与曲线区间用的抑制力fc时,抑制力f的值不会急剧变化,因而控制方面的稳定性提高。另外,在直线区间用和曲线区间用的抑制力fs、fc逐渐增强、逐渐减弱时使用直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc,且两者之和始终为1的情况下,最终的抑制力f不会变得过小或过大,从而控制变得稳定。
如上所述,优选将曲线判定阈值α2设定为大于定心阈值α1的值,但也可以将两者设定为相同的值。在这种情况下,在增益乘算部4223中,也可以取代定心力增益Gn,而对定心力fn乘以曲线区间用增益Gc,从而省略定心力增益Gn。
<第二实施方式>
第二实施方式中的铁路车辆用减震装置V2作为铁路车辆的车身B的减震装置使用,如图10所示,其构成具有:成对安装于前侧的转向架Tf和车身B之间的前侧的致动器Af;安装于后侧的转向架Tr和车身B之间的后侧的致动器Ar;以及对这两个致动器Af、Ar进行主动控制的控制器C2。
第二实施方式中的铁路车辆用减震装置V2中,控制器C2的构成与第一实施方式的控制器C1的构成不同,致动器Af、Ar与致动器A的构成相同。因此,仅对不同的控制器C2详细地进行说明,由于关于致动器Af、Ar的说明重复,故省略详细的说明。
详细而言,在铁路车辆的情况下,致动器Af、Ar连接于朝向车身B的下方垂下的插销P上,并成对地并列安装于车身B和前后的转向架Tf、Tr之间。该前后的致动器Af、Ar基本上通过主动控制来抑制车身B相对于车辆前进方向在水平横向上振动。控制器C2控制前后的致动器Af、Ar,从而抑制所述车身B的横向振动。
在本例中,控制器C2在进行抑制车身B振动的控制时,检测车身B的车身前部Bf相对于车辆前进方向在水平横向上的横向加速度αf和车身B的车身后部B r相对于车辆前进方向在水平横向上的横向加速度αr。控制器C2根据横向加速度αf、αr求出围绕前后的转向架Tf、Tr正上方的车身中心G的角加速度、即偏摆加速度ω,并且求出车身B的中心G的水平横向上的加速度、即摇摆加速度β。并且,控制器C2根据偏摆加速度ω和摇摆加速度β,求出各致动器Af、Ar分别应该产生的控制力Ff、Fr,并使各致动器Af、Ar产生与控制力Ff、Fr一致的推力,从而抑制车身B的所述横向上的振动。
接着,如图11所述,控制器C2具有:前侧加速度传感器41a,其检测作为车身前侧的车身前部Bf的横向加速度αf;后侧加速度传感器41b,其检测作为车身后侧的车身后部Br的横向加速度αr;控制运算部44,其求出前后的致动器Af、Ar应输出的控制力Ff、Fr;以及驱动部45,其根据控制力Ff、Fr驱动电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11、可变溢流阀22。
前侧加速度传感器41a和后侧加速度传感器41b在呈图10中以左右穿过车身B中央的轴为基准而朝向上方侧的方向的情况下,将横向加速度αf、αr检测为正值,反之,在呈图10中朝向下方侧的方向的情况下,将横向加速度αf、αr检测为负值。
以下,对控制器C2的各部详细进行说明。如图12所示,控制运算部44具有:偏摆抑制力运算部50,其求出抑制车身B的偏摆的偏摆抑制力fω;摇摆抑制力运算部51,其求出抑制车身B的摇摆的摇摆抑制力fβ;定心力运算部52,其求出使车身B返回中立位置的方向的定心力fn;曲线区间判定部53,其判定铁路车辆是否在曲线区间行驶中;增益变更部54;以及控制力运算部55,其求出各致动器Af、Ar应发挥的控制力Ff、Fr。
如图13所示,偏摆抑制力运算部50具有:偏摆加速度运算部501,其根据横向加速度αf、αr求出偏摆加速度ω;第一直线区间用带通滤波器502,其对偏摆加速度ω进行滤波;第一曲线区间用带通滤波器503,其对偏摆加速度ω进行滤波;直线区间用偏摆控制部504,其求出直线区间用偏摆抑制力fωs;曲线区间用偏摆控制部505,其求出曲线区间用偏摆抑制力fωc;增益乘算部506,其对直线区间用偏摆控制部504求出的直线区间用偏摆抑制力fωs乘以直线区间用增益Gs;增益乘算部507,其对曲线区间用偏摆控制部505求出的曲线区间用偏摆抑制力fωc乘以曲线区间用增益Gc;以及加算部508,其求出最终的偏摆抑制力fω。
偏摆加速度运算部501将前侧的横向加速度αf和后侧的横向加速度αr之差除以2,从而求出围绕前侧的转向架Tf和后侧的转向架Tr各自正上方的车身中心G的偏摆加速度ω。为了便于求出偏摆加速度ω,前侧加速度传感器41a的设置部位优选配置在包含车身B的中心G的沿着前后方向或者对角方向的线上且前侧致动器Af的附近。另外,后侧加速度传感器41b的设置部位优选配置在包含车身B的中心G的沿着前后方向或者对角方向的线上且后侧致动器Ar的附近。但是,由于根据中心G与前侧加速度传感器41a及后侧加速度传感器41b的距离、位置关系以及横向加速度αf、αr求出偏摆加速度ω,因此,也可以任意设定前侧加速度传感器41a和后侧加速度传感器41b。该情况下,偏摆加速度ω并非将横向加速度αf与横向加速度αr之差除以2而求出,只要根据所述横向加速度αf与横向加速度αr之差、车身B的中心G与各加速度传感器41a、41b的距离、位置关系获得偏摆加速度ω即可。具体而言,当将前侧加速度传感器41a与车身B的中心G之间的前后方向距离设为Lf、将前侧加速度传感器41b与车身B的中心G之间的前后方向距离设为Lr时,偏摆加速度ω可以通过ω=(αf-αr)/(Lf+Lr)进行计算。在本例中,通过前侧加速度传感器41a和前侧加速度传感器41b检测加速度并求出偏摆加速度ω,但是,也可以使用偏摆加速度传感器进行检测。
第一直线区间用带通滤波器502的设置目的在于,提取偏摆加速度ω中的、铁路车辆在直线区间行驶时的车身B的谐振频段的分量。因此,第一直线区间用带通滤波器502与直线区间用带通滤波器4211同样,提取在直线区间行驶时的车身B的谐振频段的分量。具体而言,第一直线区间用带通滤波器502对偏摆加速度运算部501求出的偏摆加速度ω进行滤波,从而提取偏摆加速度ω中所包含的1Hz至1.5Hz频段的分量。
第一曲线区间用带通滤波器503的设置目的在于,提取偏摆加速度ω中的、铁路车辆在曲线区间行驶时的车身B的谐振频段的分量。因此,第一曲线区间用带通滤波器503与曲线区间用带通滤波器4212同样,提取在曲线区间行驶时的车身B的谐振频率的频段的分量。具体而言,第一曲线区间用带通滤波器503对偏摆加速度运算部501求出的偏摆加速度ω进行滤波,从而提取偏摆加速度ω中所包含的2Hz至3Hz频段的分量。
直线区间用偏摆控制部504是H∞控制器,根据第一直线区间用带通滤波器502所提取的偏摆加速度ω的谐振频段的分量来运算抑制车身B偏摆的直线区间用偏摆抑制力fωs。第一直线区间用带通滤波器502所提取的偏摆加速度ω的谐振频段的分量是在直线区间行驶时的车身B的偏摆方向的谐振频段的振动加速度。因此,直线区间用偏摆控制部504求出的直线区间用偏摆抑制力fωs成为适于抑制在直线区间行驶时的车身B的偏摆方向的振动的抑制力。
曲线区间用偏摆控制部505是H∞控制器,根据第一曲线区间用带通滤波器503所提取的偏摆加速度ω的谐振频段的分量运算抑制车身B偏摆的曲线区间用偏摆抑制力fωc。第一曲线区间用带通滤波器503所提取的偏摆加速度ω的谐振频段的分量是在曲线区间行驶时的车身B的偏摆方向的谐振频段的振动加速度。因此,曲线区间用偏摆控制部505求出的曲线区间用偏摆抑制力fωc成为适于抑制在曲线区间行驶时的车身B的偏摆方向的振动的抑制力。
增益乘算部506对直线区间用偏摆控制部504求出的直线区间用偏摆抑制力fωs乘以直线区间用增益Gs并输出。增益乘算部507对曲线区间用偏摆控制部505求出的曲线区间用偏摆抑制力fωc乘以曲线区间用增益Gc并输出。
如图6所示,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc与第一实施方式的各增益Gs、Gc同样地设定,通过曲线区间判定部53判定铁路车辆的行驶区间,并在0~1之间变更值。直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值的变化方法与第一实施方式相同。
另外,加算部508将被乘以直线区间用增益Gs的直线区间用偏摆抑制力fωs与被乘以曲线区间用增益Gc的曲线区间用偏摆抑制力fωc进行加算,从而求出最终的偏摆抑制力fω。因此,基本上来说,偏摆抑制力fω在铁路车辆行驶于直线区间时成为直线区间用偏摆抑制力fωs,在铁路车辆行驶于曲线区间时成为曲线区间用偏摆抑制力fωc。即,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc成为用于选择适于直线区间的直线区间用偏摆抑制力fωs和适于曲线区间的曲线区间用偏摆抑制力fωc中的任意一个作为偏摆抑制力fω的系数。另外,在切换直线区间用偏摆抑制力fωs与曲线区间用偏摆抑制力fωc时,直线区间用增益Gs与曲线区间用增益Gc的值的总和始终为1,因此,偏摆抑制力fω不会变得过小或过大,从而控制变得稳定。在这样求出偏摆抑制力fω的情况下,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使直线区间用偏摆抑制力fωs逐渐减弱,同时使曲线区间用偏摆抑制力fωc逐渐增强,从而使两者切换。另外,在这样求出偏摆抑制力fω的情况下,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使曲线区间用偏摆抑制力fωc逐渐减弱,同时使直线区间用偏摆抑制力fωs逐渐增强,从而使两者切换。
如图14所示,摇摆抑制力运算部51具有:摇摆加速度运算部511,其根据横向加速度αf、αr求出摇摆加速度β;第二直线区间用带通滤波器512,其对摇摆加速度β进行滤波;第二曲线区间用带通滤波器513,其对摇摆加速度β进行滤波;直线区间用摇摆控制部514,其求出直线区间用摇摆抑制力fβs;曲线区间用摇摆控制部515,其求出曲线区间用摇摆抑制力fβc;增益乘算部516,其对直线区间用摇摆控制部514求出的直线区间用摇摆抑制力fβs乘以直线区间用增益Gs;增益乘算部517,其对曲线区间用摇摆控制部515求出的曲线区间用摇摆抑制力fβc乘以曲线区间用增益Gc;以及加算部518,其求出最终的摇摆抑制力fβ。
摇摆加速度运算部511将横向加速度αf与横向加速度αr之和除以2,从而求出车身B的中心G的摇摆加速度β。
第二直线区间用带通滤波器512的设置目的在于,提取摇摆加速度β中的、铁路车辆在直线区间行驶时的车身B的谐振频段的分量。第二直线区间用带通滤波器512容许通过的频段与第一直线区间用带通滤波器502同样设定为1Hz至1.5Hz的频段。因此,第二直线区间用带通滤波器512对摇摆加速度运算部511求出的摇摆加速度β进行滤波,从而提取摇摆加速度β所包含的1Hz至1.5Hz频段的分量。
第二曲线区间用带通滤波器513的设置目的在于,提取摇摆加速度β中的、铁路车辆在曲线区间行驶时的车身B的谐振频段的分量。第二曲线区间用带通滤波器513容许通过的频段与第一曲线区间用带通滤波器503同样设定为2Hz至3Hz的频段。因此,第二曲线区间用带通滤波器513对摇摆加速度运算部511求出的摇摆加速度β进行滤波,从而提取摇摆加速度β中所包含的2Hz至3Hz频段的分量。
直线区间用摇摆控制部514是H∞控制器,根据第二直线区间用带通滤波器512所提取的摇摆加速度β的谐振频段的分量运算抑制车身B摇摆的直线区间用摇摆抑制力fβs。第二直线区间用带通滤波器512所提取的摇摆加速度β的谐振频段的分量是在直线区间行驶时的车身B的摇摆方向的谐振频段的振动加速度。因此,直线区间用摇摆控制部514求出的直线区间用摇摆抑制力fβs成为适于抑制在直线区间行驶时的车身B的摇摆方向的振动的抑制力。
曲线区间用摇摆控制部515是H∞控制器,根据第二曲线区间用带通滤波器513所提取的摇摆加速度β的谐振频段的分量运算抑制车身B摇摆的曲线区间用摇摆抑制力fβc。第二曲线区间用带通滤波器513所提取的摇摆加速度β的谐振频段的分量是在曲线区间行驶时的车身B的摇摆方向的谐振频段的振动加速度。因此,曲线区间用摇摆控制部515求出的曲线区间用摇摆抑制力fβc成为适于抑制在曲线区间行驶时的车身B的摇摆方向的振动的抑制力。
增益乘算部516对直线区间用摇摆控制部514求出的直线区间用摇摆抑制力fβs乘以直线区间用增益Gs并输出。增益乘算部517对曲线区间用摇摆控制部515求出的曲线区间用摇摆抑制力fβc乘以曲线区间用增益Gc并输出。直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc是上述增益,且是与上述同样地值在0~1之间变化的增益。
另外,加算部518将被乘以直线区间用增益Gs的直线区间用摇摆抑制力fβs与被乘以曲线区间用增益Gc的曲线区间用摇摆抑制力fβc进行加算,从而求出最终的摇摆抑制力fβ。因此,基本上来说,摇摆抑制力fβ在铁路车辆行驶于直线区间时成为直线区间用摇摆抑制力fβs,在铁路车辆行驶于曲线区间时成为曲线区间用摇摆抑制力fβc。即,在摇摆抑制力运算部51中,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc是用于选择适于直线区间的直线区间用摇摆抑制力fβs和适于曲线区间的曲线区间用摇摆抑制力fβc中的任意一个作为摇摆抑制力fβ的系数。另外,在切换直线区间用摇摆抑制力fβs与曲线区间用摇摆抑制力fβc时,直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值的总和始终为1,因此,摇摆抑制力fβ不会变得过小或过大,控制变得稳定。在这样求出摇摆抑制力fβ的情况下,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使直线区间用摇摆抑制力fβs逐渐减弱,同时使曲线区间用摇摆抑制力fβc逐渐增强,从而使两者切换。另外,在这样求出摇摆抑制力fβ的情况下,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,根据增益Gs、Gc的变化,使曲线区间用摇摆抑制力fβc逐渐减弱,同时使直线区间用摇摆抑制力fβs逐渐增强,从而使两者切换。
如图15所示,定心力运算部52具有:低通滤波器521,其对摇摆加速度运算部511输出的摇摆加速度β进行滤波;定心力计算部522,其根据被滤波的摇摆加速度β求出定心力fn;以及增益乘算部523,其对定心力fn乘以定心力增益Gn。
低通滤波器521对摇摆加速度β进行滤波,提取摇摆加速度β中所包含的稳态加速度βc。具体而言,低通滤波器521的截止频率设定为0.3Hz左右,从而能够提取摇摆加速度β中所包含的0.3Hz以下的分量。稳态加速度βc是铁路车辆在曲线区间行驶时作用于车身B的离心力引起的横向的加速度。因此,若通过低通滤波器521对摇摆加速度β进行滤波,则能够提取出稳态加速度βc。
在此,将稳态加速度设为βc、铁路车辆在曲线区间行驶时容许的稳态加速度的最大值设为βcmax、电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器Af、Ar能够输出的力的最大值设为ftmax。于是,定心力计算部522通过运算下式fn=βc×ftmax/βcmax,从而根据稳态加速度βc求出定心力fn。此外,当稳态加速度βc超过βcmax时,将稳态加速度βc的值限制为βcmax。因此,定心力fn的上限为电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器Af、Ar所能够发挥的力的最大值。此外,稳态加速度βc的最大值βcmax是预先确定的值。
增益乘算部523对定心力fn乘以定心力增益Gn并输出。定心力增益Gn是上述增益,增益乘算部523在稳态加速度βc在定心阈值α1以上时,将定心力增益Gn设为1,在稳态加速度βc小于定心阈值α1时,将定心力增益Gn设为0。定心力增益Gn随时间经过产生的变化与上述相同。
曲线区间判定部53根据摇摆加速度β判定铁路车辆是否行驶于曲线区间。具体而言,曲线区间判定部53将对摇摆加速度β进行滤波的低通滤波器521输出的稳态加速度βc的绝对值与曲线判定阈值α2进行比较,当稳态加速度βc的绝对值在曲线判定阈值α2以上时,判定铁路车辆的行驶区间为曲线区间。反之,曲线区间判定部53在稳态加速度βc的绝对值小于曲线判定阈值α2时,判定铁路车辆的行驶区间为直线区间。
曲线区间判定部53的判定结果被输入增益变更部54,增益变更部54根据判定结果变更所述直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc的值。增益变更部54变更各增益Gs、Gc的方法如上所述。即,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间切换时,随着时间的经过,直线区间用增益Gs的值从1慢慢下降并变更为0,并且,曲线区间用增益Gc的值从0慢慢增加并变更为1。另外,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间切换时,随着时间的经过,增益变更部424使直线区间用增益Gs的值从0慢慢增加并变更为1,使曲线区间用增益Gc的值从1慢慢下降并变更为0。另外,增益变更部54如上述那样以各增益Gs、Gc的总和始终为1的方式进行变更,两个增益Gs、Gc的值的所述变化所需要的时间任意地设定。
如图16所示,控制力运算部55具有控制力计算部551和限制器552,其中,控制力计算部551根据偏摆抑制力fω、摇摆抑制力fβ以及定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn求出前侧的致动器Af和后侧的致动器Ar的控制力Ff、Fr。
控制力计算部551将偏摆抑制力fω与摇摆抑制力fβ相加所得的值除以2,从而求出前侧的致动器Af的抑制力ff,并将该抑制力ff与对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn相加而求出前侧的致动器Af的控制力Ff。另外,控制力计算部551将从摇摆抑制力fβ减去偏摆抑制力fω所得的值除以2,从而求出后侧的致动器Ar的抑制力fr,并将该抑制力f与对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn相加而求出后侧的致动器Ar控制力Fr。
在这样求出控制力Ff、Fr的情况下,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,定心力fn逐渐增强为控制力Ff、Fr。另外,关于控制力Ff、Fr所含的抑制力ff、fr而言,也从适于直线区间的直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs切换为适于曲线区间的曲线区间用的偏摆抑制力fωc和摇摆抑制力fβc。此外,由于曲线判定阈值α2被设定为大于定心阈值α1的值,因此,当铁路车辆的行驶区间从直线区间向曲线区间转移时,在抑制力ff、fr从适于直线区间的抑制力切换为适于曲线区间的抑制力之前,定心力fn逐渐增强为控制力Ff、Fr。因此,当铁路车辆临近曲线区间时,立即发挥定心力Fn,从而能够抑制车身B摇摆,并且能够有效防止车身B将未图示的止动件最大幅度压缩的事态。另外,已知在曲线区间的入口处,致动器Af、Ar发挥直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs会使乘坐舒适性变好。由于将曲线判定阈值α2设定为大于定心阈值α1,从而能够判定为铁路车辆的行驶区间完全处于曲线区间的值,因此,能够在曲线区间的入口处发挥直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs,从而能够提高乘坐舒适性。
另外,在如上述那样求出控制力Ff、Fr的情况下,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,定心力fn从控制力Ff、Fr开始逐渐减弱。另外,关于控制力Ff、Fr所含的抑制力ff、fr而言,也从适于曲线区间的曲线区间用的偏摆抑制力fωc和摇摆抑制力fβc切换为适于直线区间的直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs。如上所述,由于曲线判定阈值α2被设定为大于定心阈值α1的值,因此,当铁路车辆的行驶区间从曲线区间向直线区间转移时,在抑制力ff、fr从适于曲线区间的抑制力切换为适于直线区间的抑制力之后,定心力fn从控制力Ff、Fr开始逐渐减弱。因此,持续发挥定心力fn,直至铁路车辆完全进入直线区间为止,从而能够抑制车身B摇摆,并能够有效防止车身B将未图示的止动件最大幅度压缩的事态。另外,已知在曲线区间的出口处,致动器Af、Ar发挥直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs会使乘坐舒适性变好。由于使曲线判定阈值α2大于定心阈值α1,因此,容易判定铁路车辆的行驶区间脱离了曲线区间,从而能够在曲线区间的出口处发挥直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs。因此,不管在哪个行驶区间,都能够提高乘坐舒适性。
驱动部45具有驱动电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22的驱动电路。驱动部45根据控制力Ff、Fr控制向各致动器Af、Ar中的电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22供给的电流量,从而按照控制力Ff、Fr使各致动器Af、Ar发挥推力。
驱动部45在控制电动机15时,以使电动机15以规定的旋转速度恒速旋转的方式控制电动机15。并且,电动机15能够在不烧损的范围内输出超过额定扭矩的扭矩。因此,即使控制力Ff、Fr成为使电动机15输出超过额定扭矩的扭矩的值,电动机15也能够在不烧损的范围内输出超过额定扭矩的扭矩。
此外,作为硬件资源,虽未图示,但控制器C2的具体构成只要具有例如:用于获取前侧加速度传感器41a和后侧加速度传感器41b输出的信号的A/D转换器;存储获取横向加速度αf和横向加速度αr并控制致动器Af、Ar所需要的处理中使用的程序的ROM(Read OnlyMemory、只读存储器)等的存储装置;执行基于所述程序的处理的CPU(Central ProcessingUnit、中央处理器)等的运算装置;以及向所述CPU提供存储区域的RAM(Random AccessMemory、随机存取存储器)等的存储装置即可。并且,控制器C2的各部的构成能够通过由CPU执行用于进行所述处理的程序而实现。
使用图17所示的流程图对控制器C2的处理进行说明。首先,控制器C2获取横向加速度αf和横向加速度αr(步骤F11)。接着,控制器C2求出偏摆加速度ω和摇摆加速度β(步骤F12)。进而,控制器C2根据偏摆加速度ω和摇摆加速度β求出直线区间用偏摆抑制力fωs、曲线区间用偏摆抑制力fωc、直线区间用摇摆抑制力fβs以及曲线区间用摇摆抑制力fβc(步骤F13)。进而,控制器C2从摇摆加速度β提取稳态加速度βc(步骤F14)。然后,控制器C2根据稳态加速度βc求出定心力fn(步骤F15)。进而,控制器C2根据稳态加速度βc的绝对值和曲线判定阈值α2判定铁路车辆是在直线区间行驶还是在曲线区间行驶,从而确定各增益Gs、Gc的值(步骤F16)。然后,控制器C2根据增益Gs、Gc、直线区间用偏摆抑制力fωs、曲线区间用偏摆抑制力fωc、直线区间用摇摆抑制力fβs以及曲线区间用摇摆抑制力fβc求出偏摆抑制力fω和摇摆抑制力fβ(步骤F17)。接着,控制器C2求出对定心力fn乘以定心力增益Gn的值fn·Gn(步骤F18)。进而,控制器C2根据偏摆抑制力fω、摇摆抑制力fβ以及对定心力fn乘以定心力增益Gn所得的值fn·Gn求出前后的致动器Af、Ar的控制力Ff、Fr(步骤F19)。最后,控制器C2根据控制力Ff、Fr驱动致动器Af、Ar的电动机15、第一开关阀9、第二开关阀11以及可变溢流阀22,从而使各致动器Af、Ar发挥推力(步骤F20)。
如上所述,铁路车辆用减震装置V2具有:安装在铁路车辆的车身B和转向架Tf、Tr之间且能够发挥控制力的致动器Af、Ar、和根据车身B的偏摆加速度ω和摇摆加速度β,求出抑制车身B的振动的控制力Ff、Fr的控制器C2,并且,在稳态加速度βc的绝对值在定心阈值α1以上时,根据抑制力ff、fr和定心力fn求出控制力Ff、Fr,其中,抑制力ff、fr是根据偏摆加速度ω和摇摆加速度β求出的、用于抑制车身B的偏摆方向和摇摆方向的振动的力,定心力fn是根据稳态加速度βc求出的、使车身B返回中立位置的方向的力。
在这样构成的铁路车辆用减震装置V2中,根据稳态加速度βc的值来判定需不需要发挥定心力fn,从而不需要位移传感器。并且,根据本发明的铁路车辆用减震装置V2,在曲线区间行驶时,能够发挥抑制振动的抑制力ff、fr和定心力fn,从而能够抑制车身B与止动件接触而将止动件最大幅度压缩,因此,能够在曲线区间行驶时抑制来自转向架T侧的振动传递给车身B。
在此,横向加速度αf、αr中包含有车身B的摇摆加速度β和偏摆加速度ω,作用于在曲线区间行驶中的车身B的稳态加速度βc是仅包含在摇摆加速度β中的分量。因此,在铁路车辆用减震装置V2中,由于是根据从摇摆加速度β提取的稳态加速度βc来判断需不需要定心力fn,因此,能够准确地判定是否需要定心力fn。另外,在铁路车辆用减震装置V2中,由于是根据从摇摆加速度β提取出的稳态加速度βc求出使车身B返回中立位置的定心力fn,因此,能够求出仅抑制因为稳态加速度的作用而使车身B偏离中立位置的定心力fn。因此,能够发挥适当的定心力fn,从而能够有效地抑制车身B的偏心。另外,在铁路车辆用减震装置V2中,不执行位移反馈控制,从而不会妨碍抑制车身B振动的控制,也能够抑制来自转向架Tf、Tr侧的振动传递给车身B。这样,在本发明的铁路车辆用减震装置V2中,曲线区间的行驶的判定中不需要位移传感器,不执行会妨碍乘坐舒适性的位移反馈控制,而且根据稳态加速度βc求出定心力fn,因此,能够提高曲线区间行驶时的乘坐舒适性。
因此,根据本发明的铁路车辆用减震装置V2,不需要位移传感器,从而能够降低成本,并且能够提高在曲线区间行驶时的乘坐舒适性。此外,能够根据可从搭载于铁路车辆的车辆监视器得到的地点信息来判定铁路车辆是否在曲线区间行驶,但是,地点信息中存在误差,从而有可能不是在曲线区间但发挥定心力fn。相对于此,在本发明的铁路车辆用减震装置V2中,根据从摇摆加速度β提取出的稳态加速度βc判定是否在曲线区间行驶中,因此,能够更准确地进行判定,定心力fn的发挥时刻与曲线区间存在偏差,从而能够进一步提高乘坐舒适性。
另外,在本例的铁路车辆用减震装置V2中,将定心力fn的上限设为电动机15以额定扭矩驱动泵12时致动器Af、Ar能够发挥的力的最大值,并求出定心力fn。在这样构成的铁路车辆用减震装置V2中,即使致动器Af、Ar仅输出定心力fn,距离电动机15能够输出的最大扭矩仍留有余力,因此,能够发挥定心力fn,同时还能够输出用于抑制车身B振动的抑制力ff、fr。因此,根据本例的铁路车辆用减震装置V2,能够在曲线区间行驶时发挥使车身B返回中立位置的定心力fn,且能够发挥抑制车身B振动的抑制力ff、fr,从而能够进一步提高曲线区间行驶中的乘坐舒适性。
另外,在本例的铁路车辆用减震装置V2中,为了求出抑制力ff、fr,具有直线区间用偏摆控制部504及直线区间用摇摆控制部514作为直线区间用控制部,且具有曲线区间用偏摆控制部505及曲线区间用摇摆控制部515作为曲线区间用控制部。并且,抑制力ff、fr在稳态加速度βc的绝对值从小于曲线判定阈值α2变为曲线判定阈值α2以上时,从直线区间用控制部求出的抑制力ff、fr切换为曲线区间用控制部求出的抑制力ff、fr,在稳态加速度βc的绝对值从曲线判定阈值α2以上变为小于曲线判定阈值α2时,从曲线区间用控制部求出的抑制力ff、fr切换为直线区间用控制部求出的抑制力ff、fr。直线区间用控制部求出适于抑制在直线区间行驶时的车身B的横向振动的抑制力ff、fr,曲线区间用控制部求出适于抑制在曲线区间行驶时的车身B的横向振动的抑制力ff、fr。因此,根据本例的铁路车辆用减震装置V2,能够根据铁路车辆的行驶区间发挥最佳的控制力Ff、Fr,因此,能够与行驶区间无关地得到高的振动抑制效果。
另外,可否输出定心力fn以定心阈值α1作为基准,直线区间用的控制和曲线区间用的控制的切换以大于定心阈值α1的曲线判定阈值α2作为基准。因此,将曲线判定阈值α2设为大于定心阈值α1,从而能够判定铁路车辆的行驶区间完全处于曲线区间的值,从而能够在曲线区间的入口和出口处发挥直线区间用的偏摆抑制力fωs和摇摆抑制力fβs,提高乘坐舒适性。
此外,优选将曲线判定阈值α2设定为大于定心阈值α1的值,但是,也可以将两者设定为相同的值,该情况下,在增益乘算部523中,也可以取代定心力增益Gn而对定心力fn乘以曲线区间用增益Gc,从而省略定心力增益Gn。
进而,在本例的铁路车辆用减震装置V2中,在切换直线区间用控制部求出的抑制力ff、fr和曲线区间用控制部求出的抑制力ff、fr时,使切换前选择的抑制力ff、fr逐渐减弱,并且使切换后应被选择的抑制力ff、fr逐渐增强。根据这样构成的铁路车辆用减震装置V2,在切换直线区间用的抑制力ff、fr和曲线区间用的抑制力ff、fr时,抑制力ff、fr的值不会急剧变化,因此控制上的稳定性提高。另外,在直线区间用和曲线区间用的抑制力ff、fr逐渐增强、逐渐减弱时使用直线区间用增益Gs和曲线区间用增益Gc,并使两者之和始终为1的情况下,最终的抑制力ff、fr不会变得过小或过大,从而控制变得稳定。
以上,对本发明的优选实施方式详细进行了说明,但是只要不脱离权利要求书的范围,就能够进行改造、变形以及变更。
本申请要求2017年1月30日向日本专利局申请的特愿2017-014305作为优先权,并通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (10)

1.一种铁路车辆用减震装置,其特征在于,具备:
致动器,其安装于铁路车辆的车身和转向架之间,并能够发挥控制力;和
控制器,其根据所述车身的横向加速度求出抑制所述车身的振动的所述控制力,从而控制所述致动器,
当从所述横向加速度提取出的稳态加速度的绝对值在定心阈值以上时,所述控制器根据抑制力和定心力求出所述控制力,其中,所述抑制力是根据所述横向加速度求出的、抑制所述车身的振动的力,所述定心力是根据所述稳态加速度求出的、使所述车身返回中立位置的方向的力。
2.一种铁路车辆用减震装置,其特征在于,具备:
致动器,其安装于铁路车辆的车身和转向架之间,并能够发挥控制力;和
控制器,其根据所述车身的偏摆加速度和摇摆加速度求出抑制所述车身的振动的所述控制力,从而控制所述致动器,
当从所述摇摆加速度提取出的稳态加速度的绝对值在定心阈值以上时,所述控制器根据抑制力和定心力求出所述控制力,其中,所述抑制力是根据所述偏摆加速度和所述摇摆加速度求出的、抑制所述车身的偏摆方向及摇摆方向的振动的力,所述定心力是根据所述稳态加速度求出的、使所述车身返回中立位置的方向的力。
3.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述致动器具有能够伸缩的气缸装置、和通过电动机驱动并能够向所述气缸装置供给工作液体的泵,并通过向所述气缸装置供给所述工作液体来发挥所述控制力,
所述控制器将所述定心力的上限设为所述电动机以额定扭矩驱动所述泵时所述致动器能够发挥的力的最大值,并求出所述定心力。
4.根据权利要求2所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述致动器具有能够伸缩的气缸装置、和通过电动机驱动并能够向所述气缸装置供给工作液体的泵,并通过向所述气缸装置供给所述工作液体来发挥所述控制力,
所述控制器将所述定心力的上限设为所述电动机以额定扭矩驱动所述泵时所述致动器能够发挥的力的最大值,并求出所述定心力。
5.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述控制器具有求出所述抑制力的直线区间用控制部和曲线区间用控制部,
所述抑制力在所述稳态加速度从小于曲线判定阈值变为所述曲线判定阈值以上时,从所述直线区间用控制部求出的抑制力切换为所述曲线区间用控制部求出的抑制力,
所述抑制力在所述稳态加速度从所述曲线判定阈值以上变为小于所述曲线判定阈值时,从所述曲线区间用控制部求出的抑制力切换为所述直线区间用控制部求出的抑制力。
6.根据权利要求2所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述控制器具有求出所述抑制力的直线区间用控制部和曲线区间用控制部,
所述抑制力在所述稳态加速度从小于曲线判定阈值变为所述曲线判定阈值以上时,从所述直线区间用控制部求出的抑制力切换为所述曲线区间用控制部求出的抑制力,
所述抑制力在所述稳态加速度从所述曲线判定阈值以上变为小于所述曲线判定阈值时,从所述曲线区间用控制部求出的抑制力切换为所述直线区间用控制部求出的抑制力。
7.根据权利要求5所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述控制器在切换所述直线区间用控制部求出的抑制力和所述曲线区间用控制部求出的抑制力时,使切换前被选择的抑制力逐渐减弱,并且使切换后应被选择的抑制力逐渐增强。
8.根据权利要求6所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述控制器在切换所述直线区间用控制部求出的抑制力和所述曲线区间用控制部求出的抑制力时,使切换前被选择的抑制力逐渐减弱,并且使切换后应被选择的抑制力逐渐增强。
9.根据权利要求5所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述曲线判定阈值设定为比所述定心阈值大的值。
10.根据权利要求6所述的铁路车辆用减震装置,其特征在于,
所述曲线判定阈值设定为比所述定心阈值大的值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112896216A (zh) * 2021-02-04 2021-06-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 列车主动倾摆控制方法和控制系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110360260B (zh) * 2019-06-20 2021-08-31 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种主动控制抗蛇形减振器及减振系统、车辆
CN110360263B (zh) * 2019-06-20 2021-08-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 半主动抗蛇行减振器及减振系统、车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08192744A (ja) * 1995-01-20 1996-07-30 Hitachi Ltd 車両の振動制御装置
JP2008247204A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Kawasaki Heavy Ind Ltd 鉄道車両の振動制御装置
CN103097224A (zh) * 2010-08-25 2013-05-08 新日铁住金株式会社 铁路车辆的振动抑制装置
CN103547499A (zh) * 2011-08-11 2014-01-29 萱场工业株式会社 铁道车辆用抑制振动装置
CN103946095A (zh) * 2012-03-14 2014-07-23 萱场工业株式会社 铁路车辆用减震装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08192744A (ja) * 1995-01-20 1996-07-30 Hitachi Ltd 車両の振動制御装置
JP2008247204A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Kawasaki Heavy Ind Ltd 鉄道車両の振動制御装置
CN103097224A (zh) * 2010-08-25 2013-05-08 新日铁住金株式会社 铁路车辆的振动抑制装置
CN103547499A (zh) * 2011-08-11 2014-01-29 萱场工业株式会社 铁道车辆用抑制振动装置
CN103946095A (zh) * 2012-03-14 2014-07-23 萱场工业株式会社 铁路车辆用减震装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112896216A (zh) * 2021-02-04 2021-06-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 列车主动倾摆控制方法和控制系统

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