JP2003276600A

JP2003276600A - 台車操舵式鉄道車両

Info

Publication number: JP2003276600A
Application number: JP2002087974A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Maehashi; 栄一前橋; Hiroaki Ishida; 弘明石田
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】連接車両に関する台車操舵を実現できる技術
を提供する。【解決手段】前後の車両の床板１、２とボルスタ台車
１０の台車枠１１間には、空気圧駆動アクチュエータ３
０が取り付けられている。ボルスタ台車１０を備える連
接式の鉄道車両の曲線軌道の走行時には、前後の車両の
車体とボルスタ台車１０間にかかる回動抵抗（摺動摩擦
力）を打ち消すようにアクチュエータ３０の作動を制御
する。空気圧駆動アクチュエータ３０は、特別な装備を
持たない台車に対して、比較的容易に追加改造して設置
することができる利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前後２台の車体間
に１台の台車が配置され、この台車で２台の車体を水平
面内相対回動可能に支える連接車両において、台車を車
体に対して操舵する台車操舵式鉄道車両に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】鉄道車両
における通常の操舵台車は、１台の台車の前後２本の輪
軸を台車に対して操舵する（角度を変える）ものであ
る。このような操舵台車では、車両の曲線軌道通過時に
輪軸が曲線軌道の中心方向に向くように操舵して、車輪
の軌道に対するアタック角を小さくすることができる。
アタック角を小さくすると、曲線軌道通過時に車両に働
く横圧を低減でき、車両の脱線係数Ｑ／Ｐ（横圧（Q）
÷輪重（P））を下げるとともに、車輪がレールに擦れ
て発生する騒音（スキール音）も小さくできる。

【０００３】一方、前後２台の車体間に１台の台車が配
置され、この台車で２台の車体を水平面内相対回動可能
に支える連接車両が、従来より、一部の国・路線で使用
されている。そして、このような連接車両の操舵台車と
しては、リンクによる１軸台車強制操舵（タルゴ車等）
が知られているが、連接車両に関する操舵台車は現状で
は実用化されていない。

【０００４】本発明は、前記の観点に着目してなされた
ものであり、連接車両に関する台車操舵を実現できる技
術を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の台車操舵式鉄道車両は、前後２台の車体間
に、該２台の車体を水平面内相対回動可能に支える台車
が配置されている連接車両であって、前記台車を前記
車体に対して回転駆動する空気圧駆動アクチュエータを
含む台車操舵機構を備えることを特徴とする。

【０００６】本発明は、台車枠に対して輪軸を強制的に
回動する方式とは異なり、台車操舵機構の空気圧駆動ア
クチュエータの作動によって、台車を車体に対して回転
駆動する。本発明によって連接車両に対する台車操舵を
実現でき、連接車両の曲線通過時の台車転向横圧を低減
することができ、車両の走行安定性を向上できる。空気
圧駆動アクチュエータは、例えば既存の車両の台車ヨー
ダンパに併設する等、従来の特別な装備を持たない台車
に対して、比較的容易に追加改造して設置することがで
きる利点がある。

【０００７】本発明の台車操舵式鉄道車両においては、
前記アクチュエータが、曲線軌道において前記台車と前
記車体間にかかる回動抵抗を打ち消すものとすることが
できる。この場合、台車と車体間にかかる回動抵抗を打
ち消すことで、車両の急曲線部通過時の台車転向横圧を
一層低減し、安定した走行性能を実現することができ
る。

【０００８】また、本発明の台車操舵式鉄道車両におい
ては、前記台車がボルスタ式の台車であり、前記アク
チュエータがボルスタはりと前記車体又は台車間に配置
されているものとすることができる。

【０００９】さらに、本発明の台車操舵式鉄道車両にお
いては、前記台車がボルスタレス式の台車であり、前
記アクチュエータが前記車体と前記台車間に配置されて
いるものとすることができる。

【００１０】また、本発明の台車操舵式鉄道車両におい
ては、前記アクチュエータが簡易・小型のダイヤフラム
式であるものとすることができる。この場合、よりシン
プルなアクチュエータを用いて台車操舵を実現すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、特に断
らない限り、レールの長手方向（車両の進行方向）を前
後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を
左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。

【００１２】[第１実施例；ボルスタ台車の場合]図１
は、本発明の第１実施例に係るボルスタ台車を備える連
接車両の台車部分を示す斜視図である。図１には、前側
の車両の車体床板１と、後側の車両の車体床板２と、こ
れら前後車両間のボルスタ台車１０とが示されている。
後床板２の前端には、舌片状の連結突片３が設けられて
いる。この連結突片３の下面には、垂直下方に延び出た
中心ピン４が設けられている。一方、前床板１の後端に
は、舌片状の連結突片５が設けられている。前後の連結
突片３、５は、ジョイント６で水平方向回動可能に連結
されている。

【００１３】ボルスタ台車１０は、この例では中はり１
１Ａと左右の側はり１１Ｂを有する台車枠１１を備えて
いる。台車枠１１の下部には、車輪１３と車軸１４から
なる輪軸１５が前後一組ずつ組み込まれている。車輪１
３は、車軸１４の両側に圧入されて固定されている。両
車輪１３の外側において、車軸１４の両端部には軸箱１
７が外嵌されている。台車枠１１と各軸箱１７上面間に
は、軸バネ１９が取り付けられている。

【００１４】台車枠１１の上面左右には、２個の枕バネ
１２が固定されている。これら枕バネ１２の上には、ボ
ルスタはり１６が搭載されている。ボルスタはり１６の
幅方向中央部には、挿通孔１６ａが形成されている。こ
の挿通孔１６ａには、前述の中心ピン４が回動可能に挿
通される。台車枠１１とボルスタはり１６は、ボルスタ
アンカー３９で連結されている。枕バネ１２が車体荷重
を受け、ボルスタアンカー３９が車両の前後力を伝達
し、ボルスタはり１６が車体荷重や車両の前後力を同時
に受ける。

【００１５】前後床板１、２の左右下面には、それぞれ
ブラケット状のアンカー７が設けられている。一方、ボ
ルスタはり１６にも、それぞれアンカー８が設けられて
いる。そして、これらのアンカー７、８間には、空気圧
駆動アクチュエータ３０（以下、単にアクチュエータと
呼ぶ）が取り付けられている。左右のアクチュエータ３
０は、中心ピン４を中心として、左右点対称に配置され
ている。本実施例のアクチュエータ３０は、シリンダ３
１とピストンロッド３３を備えている。シリンダ３１は
台車側のアンカー８にジョイント等を介して接続されて
おり、ピストンロッド３３は車体側のアンカー７にジョ
イント等を介して接続されている。これらアクチュエー
タ３０は、図示せぬエアーの供給系統に接続されてい
る。

【００１６】アクチュエータ３０へのエアーの供給と台
車１０の回動との関係は、以下の通りである。（Ｉ）台車１０を上から見て時計回りに回動する場合
は、両方のアクチュエータ３０Ｌ、３０Ｒのロッドが縮
む。（ＩＩ）台車１１を上から見て反時計回りに回動する場
合は、前記（Ｉ）とは逆に、両方のアクチュエータ３０
Ｌ、３０Ｒのロッドが伸びる。なお、故障時にフェール
セーフとする場合は、左右のアクチュエータ３０内の空
気圧が大気開放されるようにする。

【００１７】次に、前記の構成からなる台車操舵式鉄道
車両の作用について説明する。図２は、図１の台車操舵
式鉄道車両の曲線軌道通過時の作用を説明するための説
明図である。前述のボルスタ台車１０を備える鉄道車両
は、台車旋回抵抗や横圧が走行する方向によって余り変
化しない。しかし、曲線軌道を走行する際には、曲率変
化による摺動摩擦力に伴い、台車が曲線軌道の接線方向
を向かずに大きい値の横圧が発生する場合がある。そこ
で、曲線走行時には、車体とボルスタ台車１０間にかか
る回動抵抗（摺動摩擦力）を打ち消すようにアクチュエ
ータ３０の作動を制御する。

【００１８】[第２実施例；ボルスタレス台車（枕バネ
２個）の場合]図３は、本発明の第２実施例に係るボル
スタレス台車を備える連接車両の台車部分を示す図であ
る。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側面図である。第
２実施例のボルスタレス台車４０は、第１実施例のボル
スタ台車１０と比較して、ボルスタはり１６が設けられ
ていない点で大きく異なる。図３に示すように、このボ
ルスタレス台車４０においては、台車枠１１の中はり１
１Ａに設けられた枕バネ１２上に、後側車両の床板２の
前端が直接載せられている。この場合の枕バネ１２は、
低剛性空気バネである。図３に示す例では、後床板２の
前端中央２Ａが切り込まれ、後床板２の前端左右２Ｂが
突片状に形成されている。そして、後床板２の前端中央
２Ａに連結突片３が設けられている。中心ピン４と台車
４０は、牽引装置３９´で連結されている。なお、この
他の構成は、第１実施例の構成とほぼ同様である。

【００１９】図３のようなボルスタレス台車４０は、前
後の連結突片３、５を連結するジョイント６で前側の車
両の車体荷重と前後力を受け止める。そして、枕バネ１
２の捩れで台車４０の回動を許容する。これは、通常の
ボルスタレス式ボギー台と同様である。枕バネ１２が後
床板２に固定されているため、ボルスタレス台車４０は
後側の車両で拘束される。そのため、車両の走行する方
向によって、台車の回転復元力に伴う横圧が異なる。

【００２０】次に、第２実施例の台車操舵式鉄道車両の
作用について説明する。ボルスタレス台車４０は、車体
に対する一定の旋回抵抗が与えられている。ボルスタレ
ス台車４０は、曲線軌道の曲率変化点や急曲線軌道を通
過する際等に、枕バネ１２の復元力が台車４０の旋回抵
抗となって外軌横圧として作用し、外軌側輪重が小さく
なると脱線係数Ｑ／Ｐ（横圧（Q）÷輪重（P））が大き
くなる傾向がある。

【００２１】そこで、曲線軌道を走行する際には、アク
チュエータ３０を制御して枕バネ１２の復元力を相殺す
るような台車回転力を加える。このようなアクチュエー
タ３０の動作は、車体のアンカー７、台車枠のアンカー
（台車枠の受け）８を支点として、中心ピン４を中心に
台車４０の反時計方向（上から見て）への回動をサポー
トする力となって作用する。さらに、アクチュエータ３
０によって、枕バネ１２の復元力を緩和する効果もあ
る。

【００２２】なお、アクチュエータ３０は、予め入力さ
れている地点情報に基づきエアー供給量をコントロール
したり、車両の速度から逆算した時間差に基づいて制御
したり、前側の車体と台車間に変位センサを設け、この
変位センサの出力に基づき制御したりすることができ
る。このようにして適宜アクチュエータ３０を制御する
ことにより、曲線通過性能や通過速度を向上させること
ができ、車両の横圧を低減して安全性を向上することが
できる。

【００２３】なお、アクチュエータ３０の誤作動が検知
された場合は、左右のアクチュエータ３０Ｌ、３０Ｒの
空気圧を大気開放してフェールセーフとする。この場
合、アクチュエータ３０Ｌ、３０Ｒからは台車旋回力が
付与されないので、脱線を引き起こす危険性を低減でき
る。

【００２４】[第３実施例；ボルスタレス台車（枕バネ
４個）の場合]図４は、本発明の第３実施例に係るボル
スタレス台車を備える連接車両の台車部分を示す図であ
る。（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側面図である。第
３実施例のボルスタレス台車５０は、第２実施例のボル
スタレス台車４０と比較して、枕バネ１２が４個設けら
れている点で異なる。図４に示すように、このボルスタ
レス台車５０においては、前側の２個の枕バネ１２Ａが
前床板１後端に固定されており、後側の２個の枕バネ１
２Ｂが後床板２の前端に固定されている。

【００２５】図４のようなボルスタレス台車５０は、前
後の連結突片３、５を連結するジョイント６、中心ピン
４と台車枠１１との間の牽引装置３９´で前後力を受け
止める。そして、前側の２個の枕バネ１２Ａで前側の車
体荷重を負担するとともに、後側の２個の枕バネ１２Ｂ
で後側の車体荷重を負担する。このようなボルスタレス
台車５０も、第２実施例で述べたボルスタレス台車４０
と同様にアクチュエータ３０を制御することにより、曲
線通過性能や通過速度を向上させることができ、車両の
横圧を低減して安全性を向上することができる。

【００２６】このように、ボルスタレス式の台車４０、
５０は、１台につき２個あるいは４個の枕バネを有する
が、ボルスタレス式の台車においては、枕バネの復元力
（台車旋回抵抗）をアクチュエータ３０の駆動力で相殺
し、急曲線軌道通過時の車体の横圧を低減することがで
きる。なお、急曲線が介在する線区においては、センサ
が急曲線を検知する毎に、その曲率に応じた操舵を行う
こともできる。

【００２７】次に、第３実施例の変形例について述べ
る。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る鉄道車両の他
の例を示す側面図である。図５（Ａ）に示す連接車両
は、前後床板１、２の左右側面からそれぞれそれぞれア
ンカー９が垂下している。そして、台車５０の台車枠１
１の側面とアンカー９間に、前後に突き合わせて２個の
アクチュエータ３５、３６が取り付けられている。この
アクチュエータ３５、３６は、車両側部反対側（右側）
にも設けられている。

【００２８】図５（Ｂ）に示す連接車両は、図５（Ａ）
で説明した連接車両において、２個のアクチュエータ３
５、３６が上下に並列に取り付けられている。この図で
は、上側のアクチュエータ３５が前側の車両のアンカー
９に接続され、下側のアクチュエータ３６が後側の車両
のアンカー９に接続されている。このアクチュエータ３
５、３６は、車両側部反対側（右側）にも設けられてい
る。

【００２９】図５（Ｃ）に示す連接車両は、前後の連結
突片３、５や中心ピン４等は前述とほぼ同様に設けられ
ている。この連接車両では、台車枠１１に縦板１１Ｃが
立ち上げて取り付けられている。そして、前後の車両の
床板１、２と縦板１１Ｃ間に、それぞれ簡易・小型のダ
イヤフラム式アクチュエータ３８が設けられている。こ
の場合、前後の床板１、２の端面は、図５（Ａ）や
（Ｂ）に比べて広く形成されている。このような連接車
両では、より簡素なアクチュエータを用いて台車操舵を
実現することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連接車両に関する台車操舵を実現できる台車操舵式鉄道
車両を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るボルスタ台車を備え
る連接車両の台車部分を示す斜視図である。

【図２】図１の台車操舵式鉄道車両の曲線軌道通過時の
作用を説明するための説明図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るボルスタレス台車を
備える連接車両の台車部分を示す図である。（Ａ）は斜
視図であり、（Ｂ）は側面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係るボルスタレス台車を
備える連接車両の台車部分を示す図である。（Ａ）は斜
視図であり、（Ｂ）は側面図である。

【図５】本発明に係る鉄道車両の他の例を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１（前側の車両の）車体床板２（後側の車
両の）車体床板３、５連結突片４中心ピン６ジョイント７、８、９ア
ンカー１０ボルスタ台車１１台車枠１１Ａ中はり１１Ｂ側はり１２枕バネ１３車輪１４車軸１５輪軸１６ボルスタはり１６ａ挿通孔１７軸箱１９軸バネ３０、３５、３６空気圧駆動アクチュエータ３１シリンダ３３ピストン
ロッド３８ダイヤフラム式アクチュエータ３９ボルスタアンカー３９´ 牽引装
置４０、５０ボルスタレス台車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前後２台の車体間に、該２台の車体を水
平面内相対回動可能に支える台車が配置されている連接
車両であって、前記台車を前記車体に対して回転駆動する空気圧駆動ア
クチュエータを含む台車操舵機構を備えることを特徴と
する台車操舵式鉄道車両。
【請求項２】前記アクチュエータが、曲線軌道におい
て前記台車と前記車体間にかかる回動抵抗を打ち消すこ
とを特徴とする請求項１記載の台車操舵式鉄道車両。
【請求項３】前記台車がボルスタ式の台車であり、前記アクチュエータがボルスタはりと前記車体又は台車
間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記
載の台車操舵式鉄道車両。
【請求項４】前記台車がボルスタレス式の台車であ
り、前記アクチュエータが前記車体と前記台車間に配置され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の台車操舵
式鉄道車両。
【請求項５】前記アクチュエータが簡易・小型のダイ
ヤフラム式であることを特徴とする請求項１〜４いずれ
か１項記載の台車操舵式鉄道車両。