JP2005001520A

JP2005001520A - 鉄道車両用高さ制御装置

Info

Publication number: JP2005001520A
Application number: JP2003167289A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Negoro; 尚志根来; Osamu Goto; 修後藤; Toshiaki Matsui; 敏明松井; Jun Kosakata; 潤小坂田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】本発明は、車体の傾斜異常を確実に検出可能な新規な鉄道車両及び高さ検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る鉄道車両は、台車と；前記台車上に載置された車体と；前記台車に対する前記車体の高さを調整する高さ調整機構と；前記高さ調整機構の動作に追従して回動する回動軸と；前記回動軸の回転角度に基づいて前記車体の高さを検出する第１センサーと；前記車体の高さに応じて上下動する被検出部材と；前記被検出部材の位置に基づいて、前記車体の高さを検出する第２センサーとを備えている。そして、前記第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、前記車体の高さ異常を検出する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄道車両の台車と車体との相対的な高さ及び傾斜を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
曲線路を通過する鉄道車両は、カント量に釣り合う速度で走行しないと、乗客に横方向の加速度が作用し、乗り心地を悪化させることになる。曲線区間での横方向の加速度を相殺すべく、台車上と車体間に介設された空気ばねを利用して車体を曲線の内側に傾斜させる装置が提案されている。
【０００３】
このような装置において、車体を傾斜させる場合、空気ばねの高さを検出する必要がある。特開平１１−７８８７５号公報には、空気ばねの高さを検出する高さ検出装置が開示されている。特開平１１−７８８７５号公報に開示されている高さ検出装置は、自動高さ調整弁の操作レバーの回動角度を、アブソリュート式エンコーダ等のディジタル式の角度センサを用いて検出し、高さを求めるものである。また、特開平１１−７８８７５号公報に開示のディジタル式の角度センサは、自動高さ調整弁を作動させるシャフトの回動を、該シャフトと一体回転可能に連結する偏心カムに歯合する歯付きベルトを介して車高計測用エンコーダへ伝達するようにしている。
【０００４】
偏心カムは、自動高さ調整機構の異常を検出するものであり、車両が過剰に傾斜した際にスイッチを作動させ、自動高さ調整機構の動作を停止する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７８８７５号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−７８８７５号公報に開示の機構においては、傾斜（高さ）異常を検出するカムが、自動高さ調整弁のシャフトに連結されているため、カムと自動高さ調整機構とは実質的に同一の系に属することになる。このため、自動高さ調整機構の異常により台車に対する車両の傾斜量が大きすぎた場合にも、これをカムで検出できない場合が考えられる。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、車体の傾斜（高さ）異常を確実に検出可能な鉄道車両及び高さ検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る鉄道車両は、台車と；前記台車上に載置された車体と；前記台車に対する前記車体の高さを調整する高さ調整機構と；前記高さ調整機構の動作に追従して回動する回動軸と；前記回動軸の回転角度に基づいて前記車体の高さを検出する第１センサーと；前記車体の高さに応じて上下動する被検出部材と；前記被検出部材の位置に基づいて、前記車体の高さを検出する第２センサーとを備えている。そして、前記第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、前記車体の高さ異常を検出する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、鉄道車両の台車と車体との間に空気バネを備え、該空気バネを用いて前記台車と車体との相対的な高さを調整する高さ調整装置であり、前記空気バネに給排する空気の量を制御する調整弁と；前記調整弁を開閉する回動軸と；前記回動軸の回転角度に基づいて前記車体の高さを検出する第１センサーと；前記空気バネの高さに応じて上下動する被検出部材と；前記被検出部材の位置に基づいて、前記車体の高さを検出する第２センサーとを備えている。そして、前記第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、前記車体の高さ異常を検出することを特徴とする高さ調整装置。
【００１０】
本発明において好ましくは、前記第２センサは非接触式のセンサとする。
【００１１】
以上のように、本発明においては、回動軸の回転角度に基づいて車体の高さを検出する第１センサに加え、当該第１センサから独立した系に属し、台車と車体との相対的な高さ関係を検出する第２センサを備えている。そして、第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、車体の高さ異常を検出するため、いずれか一方の検出系が正常に動作しない場合にも、他の系によって異常検出が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、高さ調整機構として空気バネを有する鉄道車両を例に採って説明する。なお、本発明は空気ばねを用いた高さ調整機構の他、種々のタイプの高さ調整機構に適用可能である。
【００１３】
図１は、鉄道車両用台車１の要部を示す模式的斜視図である。図において、１０は鉄道車両の前台車、１１は後台車である。前台車１０には空気ばね８ａ及び８ｂが、後台車１１には空気ばね８ｃ及び８ｄがそれぞれ設置されている。空気ばね８ａ乃至８ｄ（以下、空気ばね８という）には、空気ばね８内の空気量を制御部５の指示により増減する給気弁３及び排気弁４が設けられている。この制御部５は、車体の傾斜制御などの姿勢制御や、空気バネ自身の硬さを制御して車体の振動抑制をするなどの制御をするための制御命令の出力を行う。また、制御命令の演算のために、路線情報（特に、曲線区間の位置や曲線の地形的情報など）を取り込んだり、予めメモリに保有していても良く、車体や台車に備えられている他の加速度センサ、振動センサ、速度センサなどの各センサの出力を集中し、それを総合的に演算して、色々な制御出力を出せるように構成することもできる。
【００１４】
空気ばね８を上昇させる場合は、給気弁３内の図示しない電磁弁を開き、元空気だめ６の空気を、空気管路２を通じて空気ばね８へ送り込む。一方、空気ばね８の高さを低下させる場合は排気弁４内の図示しない電磁弁を開き、空気ばね８内の空気を大気へ放出する。
【００１５】
７は支持柱７２，アーム７１，高さ調整機構としての自動高さ調整弁７３及びアナログ式角度センサ７０（第１センサ、図３参照）、高さセンサ１００（第２センサ、図３参照）等から構成される本発明に係る高さ調整装置であり、空気ばね８の高さ、すなわち前台車１０または後台車１１に対する車体Ｄの高さを検出すると共に、空気ばね８の高さが許容値を超えて変化した場合に空気ばね８の高さを機械的に調整する。
【００１６】
図２は、鉄道車両用台車１の横断面を例示する模式図である。前台車１０の上面から車体Ｄ方向へ臨ませて支持柱７２がその一端を前台車１０に立設してあり、その他端はアーム７１の枢支部７１ｂに回動可能に連結させてある。従って、アーム７１は車体Ｄの上下動に伴って回動することになる。高さセンサ１００の上端部は、車体Ｄに固定されており、車体Ｄに対するアーム７１の相対的な位置（高さ）を検出する構成である。
【００１７】
図３は、本発明に係る高さ調整装置７を例示する模式的斜視図である。自動高さ調整弁７３の略中央部に嵌入される回動軸７４の一端は、自動高さ調整弁７３のケーシングから適長部分が突設しており、この突設部分とアーム７１の揺動部７１ａとが一体回転可能に連結され、アーム７１の揺動に従って回動軸７４も回動する。そして、この回動により自動高さ調整弁７３が開閉するよう構成されている。
【００１８】
回動軸７４の他端も自動高さ調整弁７３のケーシングから適長部分が突設しており、その突設部分にはマグネットケース７６，ポテンショメータ７７及びケーブル７７ａから構成されるアナログ式角度センサ７０が回動軸７４の同軸上に設けられる。回動軸７４の突設部分は、同心円状のマグネットケース７６内部へ挿入され、ビス７５によりマグネットケース７６と一体回転可能に螺合される。一方マグネットケース７６の他端にはマグネットケース７６の口径よりも小さい直径から成るポテンショメータ７７の検出軸７７ｂがマグネットケース７６と非接触状態で挿入されている。ポテンショメータ７７は適宜の手段により定着されており、検出した電圧はケーブル７７ａを介して制御部５へ出力される。
【００１９】
アーム７１が水平位置よりも上部へ回転した場合、回動軸７４が回動して自動高さ調整弁７３が空気ばね８へ加圧空気を供給し、また逆に水平位置よりも下方へ回転した場合、回動軸７４が回動して自動高さ調整弁７３が空気ばね８の加圧空気を排出する状態に切り替わる。ポテンショメータ７７はマグネットケース７６の回動角に比例した電圧を制御部５へ出力し、制御部５は図示しないＲＡＭに記憶される変換テーブルを参照して、出力電圧を空気ばね８の高さに変換する。なお、空気ばね８の高さはマグネットケース７６の回転角にアーム７１の長手方向長を乗じて算出することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態ではアナログ式角度センサ７０を、自動高さ調整弁７３を介してアーム７１と対向する位置に設けてあるが、必ずしもこれに限らず、アナログ式角度センサ７０をアーム７１側に設けるようにしても良い。さらに、本実施の形態では磁気式ポテンショメータを用いたが、これに限らずレゾルバ等他のアナログ式角度センサを用いても良い。
【００２１】
図３及び図４に示すように、高さセンサ１００としては、例えば、近接スイッチ、光電スイッチ、光ラインセンサ等を使用することができる。本実施例における高さセンサ１００は、複数のセンサ素子を垂直方向に配列し、各センサ素子からアーム７１に対して検出光を放射し、その光の反射状態に応じてアーム７１の位置を検出する。なお、センサ素子の数は、車体Ｄの高さを正確に測定するためには短いピッチで多数配置することが好ましいが、上限及び下限の異常位置を検出するだけであれば２つで足りる。また、本実施例においては、高さセンサ１００を車体Ｄに固定しているが、設計次第では台車１０に固定することも可能である。
【００２２】
高さセンサ１００の出力は、アナログ式角度センサ７０の出力とともに制御装置５に供給され、これら２つの出力信号に基づいて車体Ｄの高さ異常を判定する。判定の結果、高さ異常発生の場合には、吸気弁３及び排気弁４の動作を停止する等の処置を行う。また、これと併せて異常警報用のランプを点灯させたり、警告音を発生させることもできる。
【００２３】
図５は、本発明の他の実施例に係る鉄道車両の概略構成を示す模式図である。なお、図５において、上述した図１〜図４と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。本実施例においては、高さセンサ（第２センサ）１１０によって検出すべき部材を新たに設けている。すなわち、上述した実施例では、アナログ式角度センサ７０に連結されたレバー７１の位置を高さセンサ１００によって検出しているのに対し、本実施例では、被検出用の部材１０８を別に設けている。
【００２４】
高さセンサ１１０の上端は、車体Ｄに固定されている。被検出部材１０８は、図６に示すように、台車１０に対して水平に伸びる被検出面１０８ａを備えており、当該被検出面１０８ａの位置を高さセンサ１１０によって検出する。本実施例においては、台車１０と車体Ｄとの距離（間隔）を計測し、これに基づいて車体Ｄの高さ異常を検出するものである。なお、高さセンサ１１０の構成は、上述したセンサ１００と同一である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、アナログ式角度センサ７０に加え、当該センサ７０から独立した系に属し、台車１０と車体Ｄとの相対的な高さ関係を検出する高さセンサ１００（１１０）を備えている。そして、これら独立した２つの系のセンサ７０，１００（１１０）の検出結果の少なくとも一方を用いて、車体Ｄの高さ異常を検出するため、いずれか一方の検出系が正常に動作しない場合にも、他の系によって異常検出が可能となり、検出信頼性が向上するという格別な効果がある。
【００２６】
以上、本発明の実施例（実施形態、実施態様）について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る鉄道車両の台車の構造を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施例に係る鉄道車両の台車と車体との間に配置された高さ調整機構を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の実施例に係る鉄道車両の高さ検出装置の構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、第１の実施例に係る高さ検出装置の第２センサの配置を示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施例に係る鉄道車両の台車と車体との間に配置された高さ調整機構を示す模式図である。
【図６】図６は、第２の実施例に係る高さ検出装置の第２センサの配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１（１０，１１）台車
７高さ検出装置
８空気バネ
７０アナログ式角度センサ（第１センサ）
７４回動軸
７１レバー
１０８被検出部材
１００，１１０高さセンサ（第２センサ）
Ｄ車体

Claims

台車と；
前記台車上に載置された車体と；
前記台車に対する前記車体の高さを調整する高さ調整機構と；
前記高さ調整機構の動作に追従して回動する回動軸と；
前記回動軸の回転角度に基づいて前記車体の高さを検出する第１センサーと；
前記車体の高さに応じて上下動する被検出部材と；
前記被検出部材の位置に基づいて、前記車体の高さを検出する第２センサーとを備え、
前記第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、前記車体の高さ異常を検出することを特徴とする鉄道車両。
前記鉄道車両は、前記台車の上で前記車体を支持する空気バネを備え、前記高さ調整機構は、前記空気バネに給排する空気の量を制御する調整弁を有し、
前記回動軸が前記調整弁に連結され、当該弁を開閉する構造であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両。
前記被検出部材は、前記回動軸に一体回動可能に連結されて前記空気バネの高さに応じて上下動するレバーであることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両。
前記被検出部材は、前記台車及び前記車体の何れか一方に設けられ、
前記第２センサーは、前記台車及び前記車体の他方に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
前記第２センサは非接触式のセンサであることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の鉄道車両。
前記鉄道車両は、車体の姿勢と振動抑制の制御命令を出力する制御部と、当該制御部の指示によって前記空気バネの空気量を増減する吸気弁と排気弁とを更に備え、
前記車体の高さ異常が検出された場合に、前記高さ吸気弁と前記排気弁の動作を停止することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の鉄道車両。
鉄道車両の台車と車体との間に空気バネを備え、該空気バネを用いて前記台車と車体との相対的な高さを調整する高さ調整装置において、
前記空気バネに給排する空気の量を制御する調整弁と；
前記調整弁を開閉する回動軸と；
前記回動軸の回転角度に基づいて前記車体の高さを検出する第１センサーと；
前記空気バネの高さに応じて上下動する被検出部材と；
前記被検出部材の位置に基づいて、前記車体の高さを検出する第２センサーとを備え、
前記第１センサー及び第２センサーの検出結果の少なくとも一方を用いて、前記車体の高さ異常を検出することを特徴とする高さ調整装置。
前記被検出部材は、前記回動軸に一体回動可能に連結されて前記空気バネの高さに応じて上下動するレバーであることを特徴とする請求項７に記載の高さ調整装置。
前記被検出部材は、前記台車及び前記車体の何れか一方に設けられ、
前記第２センサーは、前記台車及び前記車体の他方に設けられることを特徴とする請求項７に記載の高さ調整装置。
前記第２センサは非接触式のセンサであることを特徴とする請求項７，８又は９に記載の高さ調整装置。
前記車体の高さ異常が検出された場合に、前記車体の姿勢と振動抑制制御を前記空気バネにより行う為の吸気弁と排気弁との動作を停止することを特徴とする請求項７，８，９又は１０に記載の高さ調整装置。