JP2001233206A - 車両用換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リニアモーターカーの換気装置について、給気
送風機に取り込んだ空気を浄化してタイヤが焼けた臭や
タイヤ摩耗粉塵を除去するのではなく、換気装置の正常
動作の影響を与えることなく、タイヤが焼けた臭やタイ
ヤ摩耗粉塵を含んだ空気の給気送風機への取り込みを防
止することを目的として、給気送風機による空気取り込
み停止タイミングを最も好適なタミングとし、また空気
取り込み停止を可及的に短くできるようにすること。 【解決手段】給気送風機、給気弁を備えた給気系と、排
気送風機、排気弁を備えた排気系とによるリニアモータ
ーカーの車内換気装置について、車輪走行信号が出され
てから所定時間後に給気弁及び排気弁を同時に全閉して
換気を停止し、上記の給気弁、排気弁が全閉して所定時
間後に給気弁及び排気弁を同時に全開すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はリニア新幹線の車両用
換気装置、殊に車内換気装置に関するものであり、換気
条件を損なうことなく、また換気装置に負荷を掛けるこ
と無しに車輪の摩耗臭や摩耗粉塵の給気への混入を効果
的に防止することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】高速鉄道車両の換気装置は給気系と排気
系とからなり、トンネルへの突入、トンネルからの脱出
時、あるいは対向車両とのすれちがいなどによる外気圧
の変動に関わらず車内圧力の急激な変動を回避しつつ、
給排気制御を行うのが一般的であり、その給排気システ
ム、給排気制御が種々工夫されている。その一例が特開
平６−１９９２３４号公報に記載されている。このもの
は、容積式送風機を用いて給気、排気を行うものについ
て、給気量、排気量を制限することに伴う換気装置のエ
ネルギーロスを少なくするものであり、絞り弁による絞
り度に応じて補助弁によってバイパス回路を開閉して、
送風機の過大負荷を低減するものである。ところで、リ
ニア新幹線の車両においては、停止のための減速走行に
入ってから、走行速度が所定速度（例えば時速１２０ｋ
ｍ）に達すると車輪走行信号（車輪を引き出して車輪走
行に移行するための信号）が出されるが、この車輪走行
信号が出されてから所定時間の後に車輪が接地する。停
止している車輪が高速（例えば時速１００ｋｍ）で接地
すると車輪が走行路面に対して激しくスリップして、タ
イヤ表面が焼け、摩耗粉塵が撒き散らされる。この接地
動作はトンネル内においても行われるので、空気取り入
れ口が車両の床下に配置されている場合はもちろん、屋
根に設けている場合であっても、この臭気、摩耗粉塵が
給気系に取り込まれることは避けられないというリニア
新幹線の車両の換気特有の問題がある。一般的にはこの
ような臭気、粉塵の侵入を防止するには空気浄化装置の
使用が考えられ、他方、活性炭フィルタ、オゾン分解触
媒などを用いてトンネル内空気を浄化する高度な空気浄
化装置も工夫されている（例えば、特開平９−１５５１
５２号公報）から、給気系にこのような高度な空気浄化
装置を設けることによってある程度は上記の問題が回避
される。しかし、空気浄化装置を設けると車内換気装置
の給気系の給気抵抗が増大し、給気送風機の送風効率が
低下するだけでなく、給気送風機によるエネルギーロス
が大きくなり、また、この空気浄化装置の設置コスト、
メンテナンスコストがかさむ。以上の事情から、給気送
風機に取り込んだ空気を浄化してタイヤが焼けた臭やタ
イヤ摩耗粉塵を除去するのではなく、換気装置の正常動
作の影響を与えることなく、タイヤが焼けた臭やタイヤ
摩耗粉塵を含んだ空気の給気送風機への取り込みを防止
することが望まれる。

【０００３】

【解決しようとする課題】本発明は、上記の要求に応え
るもので、そのための給気送風機による空気取り込み停
止タイミングを最も好適なタイミングとし、また空気取
り込み停止を可及的に短くできるようにすることをその
課題とするものである。

【０００４】

【課題解決のために講じた手段】〔解決手段１〕上記課
題解決のために講じた手段１は、給気送風機、給気弁を
備えた給気系と、排気送風機、排気弁を備えた排気系と
によるリニア新幹線の車両用換気装置を前提として、次
の要素（イ）（ロ）によって構成されるものである。 （イ）車輪走行信号が出されてから所定時間後に給気弁
及び排気弁を同時に全閉して換気を停止すること、
（ロ）上記の給気弁、排気弁が全閉して所定時間後に給
気弁及び排気弁を同時に全開すること。

【０００５】〔解決手段２〕上記課題解決のために講じ
た手段２は、次の要素（ａ）〜（ｃ）によって構成され
るものである。 （ａ）車両走行速度が所定速度以下におけるその減速度
が所定値以上に達し、かつそれが所定時間継続すると
き、車輪走行動作開始を予測すること、 （ｂ）車輪走行動作開始を予測したとき給気弁及び排気
弁を同時に全閉して換気を停止すること。 （ｃ）上記の給気弁、排気弁が全閉してから所定時間後
に給気弁及び排気弁を同時に全開すること。

【０００６】〔解決手段３〕解決手段３は解決手段１に
よる車両用換気装置と解決手段２を併用し、車輪走行信
号を受信できない事態になったとき、解決手段２によっ
て給気弁、排気弁を開閉制御するようにしたことであ
る。

【０００７】

【作用】〔解決手段１の作用〕リニア新幹線の車両にお
いては、減速運転に入ってから所定の速度に低下した時
点で車輪走行信号が出されて車輪の引き出し動作が開始
し、その所定時間後に車輪は走行面に接地することにな
る。したがって、車輪走行信号が出されてから車輪が接
地するまでの時間がほぼ一定であるから、車輪が接地す
る直前のタイミング（上記の所定時間後のタイミング）
で給気弁を全閉して給気を停止することができる。これ
と同時に排気弁を全閉することによって、給気弁全閉に
伴う車内気圧の変動を防止することができる。また、車
輪が接地するタイミングはほぼ一定であるから、車輪が
接地する直前のタイミングは極めて正確にとらえられ
る。また接地後車輪のスリップがゼロになるまでの所要
時間は予め見極める事ができるので、スリップがゼロに
なった直後（すなわち、排気弁が全閉して所定時間後）
に給気弁、排気弁を同時に全開する。したがって、換気
停止タイミングを可及的に後倒し、また、換気開始タイ
ミングを可及的に前倒しにすることができるので、換気
停止時間を可及的に短くすることができる。

【０００８】〔解決手段２の作用〕解決手段２は、車輪
走行信号によらないで、車輪接地タイミングを推し測っ
て、給気弁、排気弁の全閉タイミングを決定し、さらに
給気弁、排気弁の全開タイミングを決定するものであ
る。通常、リニア新幹線の車両においては、減速運転に
入ってから所定の速度に低下した時点で車輪走行信号が
出されて車輪の引き出し動作が開始し、その所定時間後
に車輪は走行面に接地することになることは上述のとお
りである。しかし、リニア新幹線の車両は通常走行状態
においても加速、減速が繰り返され、走行速度は変動す
る。このような運転状況のなかで、確実に車輪接地が成
されること、及びその接地タイミングを正確に予測する
のに車両が停止のための減速運転に入っていることを判
別し、さらに、車輪走行開始タイミングを予測すること
が必要である。他方、リニア新幹線の車両においては、
その停止のための減速運転パターンは種々の条件によっ
て左右されるために様々であるが、それでも停止のため
の減速運転は通常運転における減速とは明らかに異なる
パターンを示す（停止のための減速パターンの典型的な
例を図１に示す）から、車両走行速度が所定速度以下に
おいてその減速度が所定値以上に達し、かつそれが所定
時間継続するとき、このことから車輪の引き出し動作開
始を予測すること（要件（ａ））によって、停止のため
の減速運転途中において車輪走行タイミングに達したこ
とを正確に判別することができる。車輪走行タイミング
に達したことが判別されると解決手段１の作用で述べた
と同様に、車輪接地までの時間はほぼ一定であるから、
車輪走行タイミングに達したことを判別して後、所定時
間後に給気弁及び排気弁を同時に全閉して換気を停止す
ること（要件（ｂ））によって、車輪接地の所定時間前
（例えば０．２秒前）に正確に給気弁、排気弁を同時に
全閉することができる。そして、車輪接地後、スリップ
ゼロの状態になるまでの時間はほぼ一定であるから、上
記の給気弁、排気弁が全閉して後の所定時間後に給気弁
及び排気弁を同時に全開すること（要件（ｃ））によっ
て、スリップゼロになった直後を予測して給気弁及び排
気弁を全開することができ、したがって、換気停止時間
を可及的に短くすることができる。

【０００９】〔解決手段３の作用〕何らかの故障によっ
て車輪走行信号を受信できないときは解決手段１による
給気弁、排気弁の開閉制御が不可能になり、車輪の摩耗
に伴う臭気の車内への侵入を防止することはできなくな
るが、この場合は解決手段２による制御に切り換えるこ
とができ、したがって上記のような事態は回避される。
なお、車輪走行信号が受信されないままで車両が停止し
たことなどによって車輪走行信号が受信されない事態の
発生を検知できるから、この検知信号によって解決手段
２による制御への切り替えを自動的に行うようにすれば
よい。なお、車輪走行信号による解決手段１による給気
弁、排気弁の開閉制御は、車両の減速、停止がどのよう
な減速パターンでなされても、給気弁、排気弁の開閉を
車輪接地に正確に対応させることができ、又、制御が極
めて単純であるから解決手段２のそれに比して優れてい
る。この解決手段１による制御を解決手段２による制御
に優先させることの利点は上記の点にある。

【００１０】

【実施態様】〔解決手段１の実施態様１〕解決手段１の
実施態様１は、解決手段１における「車輪走行信号が出
されてから所定時間後」を２秒以内としたことである。 〔解決手段１の実施態様２〕解決手段１の実施態様２
は、解決手段２における「給気弁、排気弁が全閉して所
定時間後」を３秒〜２０秒後としたことである。 〔解決手段２の実施態様１〕解決手段２の実施態様１
は、解決手段２における「所定速度以下」を時速１８０
ｋｍ以下とし、「減速度が所定以上」を減速度３ｋｍ／
ｈ／ｓとしたことである。 〔解決手段２の実施態様２〕解決手段２の実施態様２
は、解決手段２における「給気弁、排気弁が全閉して所
定時間後」を３秒〜２０秒後としたことである。

【００１１】〔その他〕解決手段１、解決手段２におい
て給気弁、排気弁を全開に復帰させるタイミングを全閉
してから所定時間後としているが、これは、車輪が接地
し、スリップがゼロになるタイミングを経験的に推し計
っているものである。他方、車両速度が車輪接地時の速
度から所定速度、例えば時速２０ｋｍだけ減速した状態
では車輪スリップゼロで走行していることが予測され
る。したがって、車輪走行開始から所定の速度だけ減速
したとき、これに応答して給気弁、排気弁を全開に復帰
させることもでき、これは解決手段１の要件（ロ）、解
決手段２における要件（ｃ）における「給気弁、排気弁
が全閉して所定時間後に給気弁及び排気弁を同時に全開
すること」と同等である。

【００１２】

【実施例】リニア新幹線の車両停止のための減速運転パ
ターンは様々であるから、特定のパターンを前提として
実施例を説明することはできないが、図１に示す典型的
な仮想の減速運転パターンを前提として、実施例を説明
する。図１（ａ）は時速２００ｋｍ（ａ点）から、減速
度５ｋｍ／ｈ／ｓで時速１２０ｋｍ（ｂ_１点）まで減速
し、続いて減速度３ｋｍ／ｈ／ｓで時速４０ｋｍ（ｃ_１
点）まで減速し、その後、徐々に減速して停止させる減
速運転パターンである。そして時速１８０ｋｍ〜１００
ｋｍの速度範囲において車輪走行信号が出され、その４
秒〜５秒の間に車輪が接地することが予想される。図１
（ｂ）は２００ｋｍ（ａ点）から減速度３ｋｍ／ｈ／ｓ
で時速１６０ｋｍ（ｂ_２点）まで減速し、次いで減速度
５ｋｍ／ｈ／ｓで時速８０ｋｍ（ｃ_２点）まで減速し、
さらに、減速度３ｋｍ／ｈ／ｓで時速４０ｋｍ（ｄ
_２点）まで減速し、その後徐々に減速する減速運転パタ
ーンである。さらに、図１（ｃ）は時速２００ｋｍ（ａ
点）から減速度４ｋｍ／ｈ／ｓで時速１４０ｋｍ（ｂ_３
点）まで減速し、その時速１４０ｋｍで走行し、Ｃ_３点
で再び減速運転に入り、減速度３ｋｍ／ｈ／ｓで時速７
０ｋｍ（ｄ_３点）まで減速し、その後、徐々に減速する
減速運転パターンである。

【００１３】〔解決手段１によるものの例〕以上の前提
条件下においては、車輪走行信号が出されてから３秒後
に給気弁及び排気弁を同時に全閉して換気を停止し、上
記の給気弁、排気弁が全閉してから６秒後に給気弁及び
排気弁を同時に全開して換気を再開する。解決手段１に
よるものの制御フローチャートは図２に示すとおりであ
る。

【００１４】〔解決手段２によるものの例〕車輪走行開
始速度が時速１００ｋｍ〜１１０ｋｍでなされるとすれ
ば、車両走行速度が時速１８０ｋｍ以下の走行速度にお
いて減速度が３ｋｍ／ｈ／ｓ以上で、かつそれが１０秒
間継続するとき、車輪走行開始を予測する。そして、車
輪走行開始が予測されたとき給気弁及び排気弁を同時に
全閉して換気を停止する。上記の給気弁、排気弁が全閉
してから５秒後に給気弁及び排気弁を同時に全開する。
図１（ｃ）の減速運転パターンにおいては、時速１８０
ｋｍまで減速されてからさらに減速度４ｋｍ／ｈ／ｓ以
上で１０秒間減速運転を行うと、そのときの時速は１４
０ｋｍになる。したがって、時速１４０ｋｍで走行中に
給気弁及び排気弁を５秒間全閉し、その後再び給気弁及
び排気弁を全開するが、給気弁及び排気弁の全開後は時
速１４０ｋｍで走行するので、給気弁及び排気弁は全開
状態に保持される。その後再び減速度３ｋｍ／ｈ／ｓで
減速するが、１０秒間これが継続すると走行速度は時速
１１０ｋｍとなり、この時点で給気弁及び排気弁は全閉
することになる。解決手段２によるものの制御フローチ
ャートは図３に示すとおりである。なお、上記の例で
は、時速１８０ｋｍ以下の速度において「減速度が３ｋ
ｍ／／ｈ／ｓ以上で、かつそれが１０秒間継続したと
き」としたが、減速度３ｋｍ／／ｈ／ｓ以上での継続時
間を固定時間とせずに、車輪走行開始速度（時速１１０
ｋｍ〜１００ｋｍ）に達するまでの時間を減速度から演
算して、これを上記減速度での減速継続時間としてもよ
い。

【００１５】

【効果】以上述べたとおり、車輪走行開始直前に給気
弁、排気弁を全閉し、車輪のスリップがゼロになる頃合
を見計らって給気弁、排気弁を全開することによって、
車輪走行初期において生じる車輪タイヤの表面が焼け焦
げる臭気やタイヤの摩耗粉塵が車両内に侵入することを
防止するとともに、車内気圧の変動を小さくし、また、
上記臭気の侵入防止のための換気停止時間を可及的に短
縮することができる。解決手段１による発明において
は、給気弁、排気弁の開閉タイミングを車輪走行開始信
号によるから、その制御が極めて単純で、かつその効果
が確実である。解決手段２による発明は、給気弁、排気
弁の開閉タイミングを車両走行速度信号を使い、また、
車両走行速度信号の変化から減速度を演算するから安全
性が高く、誤作動する恐れはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】はリニア新幹線の車両停止のための減速パター
ンの模式図である。

【図２】は解決手段１の作動フローチャートである。

【図３】は解決手段２の作動フローチャートである。

フロントページの続き (72)発明者 山城 秀夫 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号川崎 重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 沖田 研吾 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号川崎 重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 杉本 直 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号川崎 重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 山口 修利 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号川崎 重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 吉村 正文 東京都国分寺市光町二丁目８番地38財団法 人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 田川 直人 東京都国分寺市光町二丁目８番地38財団法 人鉄道総合技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給気送風機、給気弁を備えた給気系と、排
   気送風機、排気弁を備えた排気系とによるリニア新幹線
   の車両用換気装置において、 車輪走行信号が出されてから所定時間後に給気弁及び排
   気弁を同時に全閉して換気を停止し、 上記の給気弁、排気弁が全閉してから所定時間後に給気
   弁及び排気弁を同時に全開する、リニア新幹線の車両用
   換気装置。
2. 【請求項２】車輪走行信号が出されてから２秒以内に給
   気弁及び排気弁を同時に全閉して換気を停止するように
   した請求項１のリニア新幹線の車両用換気装置。
3. 【請求項３】給気弁及び排気弁を同時に全閉して３秒〜
   ２０秒後に給気弁及び排気弁を同時に全開するようにし
   た請求項１又は請求項２のリニア新幹線の車両用換気装
   置。
4. 【請求項４】給気送風機、給気弁を備えた給気系と、排
   気送風機、排気弁を備えた排気系とによるリニア新幹線
   の車両用換気装置において、 車両走行速度が所定速度以下においてその減速度が所定
   値以上に達し、かつそれが所定時間継続するとき、車輪
   走行動作開始時点を予測し、 予測した車輪走行動作開始時点から所定時間後に給気弁
   及び排気弁を同時に全閉して換気を停止し、 上記の給気弁、排気弁が全閉して所定時間後に給気弁及
   び排気弁を同時に全開する、リニア新幹線の車両用換気
   装置。
5. 【請求項５】上記の「所定速度以下」を時速１８０ｋｍ
   〜１５０ｋｍとし、「減速度が所定以上」を１ｋｍ／ｈ
   ／ｓ〜５ｋｍ／ｈ／ｓとした請求項４のリニア新幹線の
   車両用換気装置。
6. 【請求項６】上記の「給気弁、排気弁が全閉して所定時
   間後」を３秒〜２０秒後とした請求項４のリニア新幹線
   の車両用換気装置。
7. 【請求項７】請求項１のリニア新幹線の車内換気装置に
   おいて、請求項４の給気弁、排気弁の制御手段を予備的
   に備えたリニア新幹線の車両用換気装置。