JP2001010491A - 振動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の対向擦れ違い時に、対向車両による車
体の振動を抑制し、乗り心地を改善できる振動制御装置
における振動の制御方法を提供する。 【解決手段】 一端側を台車１に他端側を車体２に締結
して揺動可能に配設され減衰力可変ダンパ５と、車両の
速度を検出する速度センサ７と、車体２に設けられ車体
２の振動を検出する加速度センサ６と、加速度センサ６
からの信号に基づいて減衰力可変ダンパ５に制御信号を
出力するコントローラ４とを備えて車体２の振動を制御
するようにした振動制御装置において、速度センサ７か
らの速度信号と、加速度センサ６による車両の擦れ違い
により検出される加速度信号と、減衰力可変ダンパ５を
制御する減衰力制御用パターンＰと、加速度信号による
車両の擦れ違い時の減衰力制御用パターンを出力するま
での時間Ｔｍと減衰力制御用パターンを保持する時間Ｔ
ｋを設定するタイマとにより、車両の擦れ違い終了時に
コントローラ４より減衰力可変ダンパ５に減衰力制御用
パターンを出力して車両の擦れ違いによる振動を抑制す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 この発明は、鉄道や自動車
等の車両の振動を制御する制御装置に関し、特に、高速
車両の対向擦れ違い時に発生する振動を抑えるようにし
た振動制御装置の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の振動を制御するものとし
て、図８に示すように、列車の台車１上に設けたエアば
ね３を介して車体２が支えられており、台車１と車体２
間には一端側を台車１に他端側を車体２に締結されて揺
動可能にダンパ５が配設されて車体２の振動エネルギを
吸収するとともに、台車１の振動を車体２に伝える作用
をもっていて、減衰係数を高くすると車体２に直接作用
する加振力に対して有効であるが、台車１の方が加振さ
れている場合には車体２に伝わる振動が大きくなるもの
がある。

【０００３】また、車体２の振動を抑制する方向にだけ
車体２の振動の大きさに見合う減衰力を発生するように
ダンパ５を減衰力多段切換のセミアクティブダンパに置
き換えて、車体２に設けた加速度センサからの信号に基
づいて車体の振動を抑制するようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の振動を制御するものにあっては、ばね上の車体の
絶対速度に比例したダンパの減衰力を発生させるため
に、一般的なスカイフック制御を行なっており、図９に
示すような列車の対向擦れ違い時に、列車の揺れに関し
て揺れを制御することを考慮していないため、 図１０に
示すように、列車の対向擦れ違いの開始時Ａと擦れ違い
の終了時Ｃとにおいて、な大きな振動ｗ１，ｗ２を受
け、不快感を感じると言う問題がある。

【０００５】また、ダンパ４には、一般的に振動を大き
くする方向の力を逃がすような機構（アンロード機構）
が設けてあり、このため、台車の振動が車体に伝わりに
くくなっており、その時の減衰力パターンによっては、
列車の対向擦れ違い時の予期せぬ大きな振動を抑制する
ことができないと言う問題がある。

【０００６】更に、駅等で停車中（あるいは低速走行
時）には、制御バルブの寿命、消費電力の節約のため、
スカイフック制御は行なわれず、通常のパッシブダンパ
特性となっており、パッシブダンパの減衰力特性は、故
障時の乗り心地をある程度確保するため、ダンパの減衰
力を最大にしていないために、他の列車の通過時に、擦
れ違い時に車体が揺れやすいと言う問題もあった。

【０００７】そこで、この発明は、上記した事情を鑑み
て創案されたものであって、その目的とするところは、
列車の対向擦れ違い時に、対向列車による車体の振動を
抑制し、乗り心地を改善できる振動制御装置における振
動の制御方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、一端側
を台車に他端側を車体に締結して揺動可能に配設される
減衰力可変ダンパと、車両の速度を検出する速度センサ
と、車体に設けられ車体の加速度を検出する加速度セン
サと、加速度センサからの信号に基づいて減衰力可変ダ
ンパに信号を出力するコントローラとを備えて車体の振
動を制御するようにした振動制御装置において、速度セ
ンサからの速度信号と、加速度センサによる車両の擦れ
違いにより検出される加速度信号と、減衰力可変ダンパ
を制御する減衰力制御用パターンと、加速度信号による
車両の擦れ違い減衰力制御用パターンを出力するまでの
時間と減衰力制御用パターンを保持する時間を設定する
タイマとにより、車両の擦れ違い終了時に減衰力可変ダ
ンパに減衰力制御用パターンを出力して車両の擦れ違い
による振動を抑制する。

【０００９】第２の発明では、前記速度センサからの速
度信号が零となる停車中において、減衰力可変ダンパに
最大減衰力制御用パターンを出力する。

【００１０】第３の発明では、前記加速度信号による車
両の擦れ違い時の減衰力制御用パターンを出力する時間
と減衰力制御用パターンを保持する時間とを可変にす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明するに、前記従来例と同一の構成
要素に対しては同一の名称、符号を付して説明する。

【００１２】この実施の形態に関わる振動制御装置は、
図１，２に示すように、台車１上に設けたエアばね３等
を介して支えられた車体２を有する列車等に装着されて
おり、主にコントローラ４、減衰力可変ダンパ（セミア
クティブダンパ）５、加速度センサ６、速度センサ７等
からなっている。

【００１３】減衰力可変ダンパ５は、一端側を台車１に
他端側を車体２にそれぞれ締結され、揺動可能に配設さ
れており、制御弁８、ストロークセンサ９等を備えてい
る。

【００１４】加速度センサ６は、車体２側に設けられて
車体２の左右方向の振動を検出し、速度センサ７は、列
車の走行速度Ｖを検出し、検出されたそれぞれの信号を
コントローラ４に入力するようにしてある。

【００１５】コントローラ４は、加速度センサ６，速度
センサ７からの信号に基づいて、減衰力可変ダンパ５の
制御弁８に制御信号を出力して車体２の振動を抑制する
ようしてある。

【００１６】ここで、加速度センサ６からの信号波形Ｗ
１（図６参照）から列車の擦れ違いを判定し、判定結果
に基づいて減衰力可変ダンパ５を制御して列車の擦れ違
いによる車体２の揺れを防止するプログラムについて、
図３のフローチャートを参照して説明する。

【００１７】まず、ステップＳ１において、列車の速度
が零（Ｖ＝０）であるか否かを判断する。

【００１８】列車の速度が零であれば（Ｖ＝０）ステッ
プＳ２に移行し、零でなけらば（Ｖ≠０）ステップＳ３
に移行する。

【００１９】ステップＳ２では、停車中の擦れ違い時の
減衰力制御用パターンＰを出力するまでの時間Ｔｍ、減
衰力制御用パターンＰを保持する時間Ｔｋをセットす
る。

【００２０】ステップＳ３では、加速度センサ６よりの
加速度の絶対値｜Ｇ｜が擦れ違い検知のしきい値Ｇｔよ
り大きいか否かを判断する。

【００２１】加速度センサ６よりの加速度の絶対値｜Ｇ
｜が擦れ違い検知のしきい値Ｇｔより小さければ、ステ
ップＳ４に移行して通常のスカイフック制御を行って元
に戻り、大きければ、ステップＳ５に移行する。

【００２２】ステップＳ５では、タイマ１を作動させ
る。

【００２３】そして、ステップＳ６では、加速度センサ
５により検出された加速度の値Ｇが正であるか否か（左
右のどちらかの方向であるか）を判定する。

【００２４】加速度センサ６により検出された加速度の
値Ｇが正でなければ（負ならば）ステップＳ７へ移行
し、加速度の値Ｇが正ならばステップＳ１１に移行す
る。

【００２５】ステップＳ７では、タイマ１が擦れ違い時
の減衰力制御用パターンＰを出力するまでの時間Ｔｍよ
り小さいか否かを判定する。

【００２６】タイマ１が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを出力するまでの時間Ｔｍより小さければ、ステ
ップＳ８に移行して通常のスカイフック制御を行って、
ステップＳ７に戻る。

【００２７】タイマ１が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを出力するまでの時間Ｔｍより小さくなければ
（大きければ）、ステップＳ９に移行してタイマ２を作
動させる。

【００２８】そして、ステップＳ９では、右側の擦れ違
い時の減衰力制御用パターンＰを出力する。

【００２９】一方、ステップ１１では、タイマ１が擦れ
違い時の減衰力制御用パターンＰを保持するまでの時間
Ｔｋより小さいか否かを判定する。

【００３０】タイマ１が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを保持するまでの時間Ｔｋより小さければ、ステ
ップＳ１２に移行して通常のスカイフック制御を行っ
て、ステップＳ１１に戻る。

【００３１】タイマ１が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを保持するまでの時間Ｔｋより小さくなければ
（大きければ）、ステップＳ１３に移行してタイマ２を
作動させる。

【００３２】そして、ステップＳ１４では、左側の擦れ
違い時の減衰力制御用パターンＰを出力する。

【００３３】ステップＳ１５では、タイマ２が擦れ違い
時の減衰力制御用パターンＰを保持するまでの時間Ｔｋ
より小さいか否かを判定する。

【００３４】タイマ２が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを保持するまでの時間Ｔｋより小さければ、ステ
ップＳ１５に戻る。

【００３５】タイマ２が擦れ違い時の減衰力制御用パタ
ーンＰを保持するまでの時間Ｔｋより小さくなければ
（大きければ）、ステップＳ１６に移行してタイマ１、
２をリセットし、スッテプＳ１に戻る。

【００３６】斯くしてこのプログラムを実行することに
より、列車との擦れ違いの始まるＡの時点の加速度セン
サ６による第１の信号波形Ｗ１により擦れ違いを検出
し、数秒後の擦れ違いが終了するＣ時点の付近での第２
の信号波形Ｗ２による振動ｗ２を抑制するため、Ａの時
点では加速度Ｇの大きさ（Ｇ１もしくはＧ２）から対向
による擦れ違いかどうかを判別し、その極性（正の信号
か、負の信号か）でどちら側（右側か、左側か）の擦れ
違いであるかを判断し、Ｃ時点の付近での揺れを抑える
ために減衰力可変ダンパ５に減衰力制御用パターンＰを
予測して決定し、擦れ違いの時間Ｔｍ中に合わせて揺れ
を抑える減衰力制御用パターンＰを減衰力可変ダンパ５
に擦れ違いを保持する時間Ｔｋに出力して、擦れ違い時
の揺れを抑制するようにしたものである。

【００３７】このように、速度センサ７からの速度信号
Ｖと、加速度センサ６による列車の擦れ違いにより検出
される加速度信号Ｗ１と、減衰力可変ダンパ５を制御す
る制御用パターンＰと、加速度信号Ｗ１による車両の擦
れ違い時の減衰力制御用パターンＰを出力するまでの時
間Ｔｍと擦れ違い制御用パターンＰを保持する時間Ｔｋ
を設定するタイマ１，２とにより、列車の擦れ違い終了
時に減衰力可変ダンパ５に減衰力制御用パターンＰを出
力して列車の擦れ違いによる振動を抑制するようにした
から、列車との擦れ違いかどうかを加速度Ｇの大きさか
ら判断して、擦れ違い時の振動に対応できる指令（減衰
力制御用パターンＰ）を出力することで、擦れ違い時の
不快な振動を低減することができる。

【００３８】また、擦れ違い終了時のＣ時点の付近での
第２の振動ｗ２に対し、あらかじめ減衰力制御用パター
ンＰをセットできるアルゴリズムとしたため、偶然でな
く、確実な減衰力制御用パターンＰをセットすることで
擦れ違い終了時に生じてた振動ｗ２を、図７に示すよう
に、確実に低減できる。

【００３９】さらに、列車との擦れ違いを加速度センサ
６のみで検出するようにしたから、擦れ違いを検出する
ための新たなセンサを付加する必要がなく、ソフトの変
更のみで対応することができる。

【００４０】次に、第４図に示す第２の実施の形態は、
ステップＳ１において、列車の速度が零（Ｖ＝０）であ
る停車中にあって、左右の擦れ違い判断を無視した最大
の減衰力制御用パターンを出力するようにした構成を相
違させたもので、その他は、第１の実施の形態と同じで
あり、ここでは相違する構成についてのみ説明し、他の
構成要素の詳細については省略する。

【００４１】そこで、第２の実施の形態は、図４のフロ
ーチャートを参照して説明するに、ステップＳ１におい
て、列車の速度が零（Ｖ＝０）であるか否かを判断す
る。

【００４２】列車の速度が零であれば（Ｖ＝０）ステッ
プＳ１７に移行し、零でなけらば（Ｖ≠０）ステップＳ
３に移行する。

【００４３】ステップＳ１７では、左右の擦れ違い判断
を無視し、最大減衰力制御用パターンＰｍを停車中に常
時出力するようにしたものであり、駅で停車中他の列車
との擦れ違いで左右のどちら側での擦れ違いであるか分
からない場合でも、どちら側にあっても最大減衰力制御
用パターンを出力するようにしておけば、どちら側の擦
れ違いに対しても対応することができる。

【００４４】更に、第５図に示す第３の実施の形態は、
加速度信号による列車の擦れ違い制御用パターンを出力
するまでの時間Ｔｍと擦れ違い制御用パターンを保持す
る時間Ｔｋとを可変にすることで、ステップＳ１におい
て、列車の速度Ｖを高速，低速，停車中の各段階に合わ
せてＴｍ，Ｔｋを設定し、左右の擦れ違いを判断して減
衰力制御用パターンを出力するようにした構成を相違さ
せたもので、その他は、第１の実施の形態と同じであ
り、ここでは相違する構成についてのみ説明し、他の構
成要素の詳細については、前記第２の実施の形態と同様
に省略する。

【００４５】そこで、第３の実施の形態は、図５のフロ
ーチャートを参照して説明するに、ステップＳ１におい
て、列車の速度Ｖが高速，低速，停車中であるか否かを
判断する。

【００４６】列車の速度Ｖが停車中であればステップ１
８に移行して停車中用のＴｍ，Ｔｋをセットし、速度Ｖ
が低速中であればステップ１９に移行して低速用のＴ
ｍ，Ｔｋをセットし、更に、速度Ｖが高速中であればス
テップ２０に移行して高速用のＴｍ，Ｔｋをセットし、
次のテップＳ３に移行するようにしたもので、加速度信
号による列車の擦れ違い制御用パターンＰを出力するま
での時間Ｔｍと擦れ違い制御用パターンＰを保持する時
間Ｔｋとを可変にすることで、列車の走行速度Ｖ（高
速，低速，停車中）に合わせてＴｍ，Ｔｋをセットし、
走行速度Ｖに応じたより最適な制御が可能となる。

【００４７】尚、以上の実施の形態例は、列車について
の実施例であるが、列車に限らず他の自動車等の車両に
対しても本発明を適用することができることは言うまで
もないので省略する。

【００４８】

【発明の効果】第１の発明によれば、一端側を台車に他
端側を車体に締結して揺動可能に配設される減衰力可変
ダンパと、車両の速度を検出する速度センサと、車体に
設けられ車体の加速度を検出する加速度センサと、加速
度センサからの信号に基づいて減衰力可変ダンパに制御
信号を出力するコントローラとを備えて車体の振動を制
御するようにした振動制御装置において、速度センサか
らの速度信号と、加速度センサによる車両の擦れ違いに
より検出される加速度信号と、減衰力可変ダンパを制御
する減衰力制御用パターンと、加速度信号による車両の
擦れ違い時の減衰力制御用パターンを出力するまでの時
間と減衰力制御用パターンを保持する時間を設するタイ
マとにより、車両の擦れ違い終了時にコントローラより
減衰力可変ダンパに減衰力制御用パターンを出力して車
両の擦れ違いによる振動を抑制するようにしたから、車
両との擦れ違いかどうかを加速度信号から判断するよう
にして、擦れ違い時の振動に対応できる指令（減衰力制
御用パターン）を出力することで、擦れ違い時の不快な
振動を低減することができる効果がある。

【００４９】また、擦れ違い終了時の第２の振動に対
し、あらかじめ減衰力制御用パターンをセットできるア
ルゴリズムとしたため、偶然でなく、確実な減衰力制御
用パターンをセットすることで擦れ違い終了時の振動を
確実に低減することができる。

【００５０】さらに、擦れ違いを加速度センサのみで検
出するようにしたから、擦れ違いを検出する新たなセン
サや装置を付加する必要がなく、ソフトの変更のみで対
応することができ安価にできる効果がある。

【００５１】第２の発明によれば、速度センサからの速
度信号が零となる停車中において、減衰力可変ダンパに
最大減衰力制御用パターンを出力するようにしたから、
停車中他の車両との擦れ違いで左右のどちら側での擦れ
違いであるか分からない場合でも、どちら側にあっても
最大減衰力制御用パターンを出力するようにしておけ
ば、どちら側の擦れ違いに対しても対応することができ
る効果がある。

【００５２】第３の発明によれば、加速度信号による車
両の擦れ違い時の減衰力制御用パターンを出力するまで
の時間Ｔｍと減衰力制御用パターンを保持する時間Ｔｋ
とを任意に設定可能にしたから、車両の走行速度（高
速，低速，停車中）に合わせてＴｍ，Ｔｋをセットし、
車両の速度の違いに対応して考慮することができ、停車
中の擦れ違い時の振動も低減でき、走行速度に応じたよ
り最適な制御が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す振動制御装置を装着
した車両の下面図である。

【図２】同じく振動制御装置を装着した車両のシステム
図である。

【図３】同じく振動制御装置の制御内容を示すフローチ
ャートである。

【図４】同じく振動制御装置の他の制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【図５】同じく振動制御装置の他の制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【図６】同じく振動制御装置における加速度センサより
の信号波形図である。

【図７】同じく車両の擦れ違い時に発生する振動の波形
を示す振動波形図である。

【図８】従来例を示すスカイフック制御を施した車両の
側断面図である。

【図９】同じく車両の擦れ違いを説明する説明図であ
る。

【図10】同じく車両の擦れ違い時に発生する振動の波形
を示す振動波形図である。

【符号の説明】

１ 台車 ２ 車体 ３ エアばね ４ コントローラ ５ 減衰力可変ダンパ ６ 加速度センサ ７ 速度センサ ８ 制御弁 ９ ストロークセンサ Ａ 車両の擦れ違い開始時点 Ｃ 車両の擦れ違い終了時点 Ｇ 加速度の値 Ｇｔ 擦れ違い時の加速度のしきい値 Ｐ 減衰力制御パターン Ｐｍ 最大減衰力制御パターン Ｔｍ 加速度信号による車両の擦れ違い時に減衰力制御
用パターンを出力するまでの時間 Ｔｋ 加速度信号による車両の擦れ違い時に減衰力制御
用パターンを保持する時間 Ｗ１ 車両の擦れ違い時の加速度センサからの第１の加
速度信号 Ｗ２ 車両の擦れ違い終了時の加速度センサからの第２
の加速度信号 ｗ１ 車両の擦れ違い時に受ける振動波形 ｗ２ 車両の擦れ違い終了時に受ける振動波形

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側を台車に他端側を車体に締結して
   揺動可能に配設される減衰力可変ダンパと、車両の速度
   を検出する速度センサと、車体に設けられ車体の加速度
   を検出する加速度センサと、加速度センサからの信号に
   基づいて減衰力可変ダンパに制御信号を出力するコント
   ローラとを備えて車体の振動を制御するようにした振動
   制御装置において、速度センサからの速度信号と、加速
   度センサによる車両の擦れ違いにより検出される加速度
   信号と、減衰力可変ダンパを制御する減衰力制御用パタ
   ーンと、加速度信号による車両の擦れ違い時の減衰力制
   御用パターンを出力するまでの時間と減衰力制御用パタ
   ーンを保持する時間を設定するタイマとにより、車両の
   擦れ違い終了時にコントローラより減衰力可変ダンパに
   減衰力制御用パターンを出力して車両の擦れ違いによる
   振動を抑制するようにしたことを特徴とする振動制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記速度センサからの速度信号が零とな
   る停車中において、減衰力可変ダンパに最大減衰力制御
   用パターンを出力するようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載の振動制御方法。
3. 【請求項３】 前記加速度信号による車両の擦れ違い時
   の減衰力制御用パターンを出力するまでの時間と減衰力
   制御用パターンを保持する時間とを可変にするようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の振動制御方法。