JP2006021595A - 鉄道車両の車体傾斜制御方法、及び車体傾斜制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法を前提として、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば鉄道車両が曲線区間を通過する場合に車体を傾斜させて走行するが、その時の車体姿勢制御に利用することができる。
ここで、鉄道車両が曲線区間を通過する場合について簡単に説明すると、先ず、曲線区間の入口において、通常の制御モードである床面高さ制御モードから車体傾斜制御モードに切り替えられて、入口側の緩和曲線区間では車体の傾斜角度を曲線の内側に向けて徐々に大きくしながら、曲線区間のそれぞれの個所に合った傾斜角度に制御される。そして、出口側の緩和曲線区間では車体の傾斜角度を曲線の外側に向けて徐々に戻しながら(傾斜角度を小さくしながら)、曲線区間の出口において車体の傾斜角度をほぼ零にして、この時点で車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに戻される。
空気バネ付き台車(7)は空気バネ(10a,10b)を左右にそれぞれ備えており、該空気バネ(10a,10b)には車体(4)が載せられている。それぞれの空気バネ(10a,10b)は、制御器(5)の指令により操作される給気弁(2a,2b)と排気弁(3a,3b)よって、空気源(1)から空気が供給され、又は大気へ排気されて、空気バネ高さが調整され車体の傾斜角度が変更される。図5に示されている例では、給気弁(2b)と排気弁(3a)が操作され曲線路の外側(右側)の空気バネ(10b)に空気源(1)から空気を供給すると共に、内側(左側)の空気バネ(10a)から大気へ排気することにより、車体を曲線路の内側へ傾斜させている場合である。6a,6bは空気バネ高さセンサであり、8は輪軸である。
この空気圧回路手段は、空気バネ(10)と空気源との間に2系統の経路(空気配管)を備えており、一方の経路には自動高さ調整装置(11)と第1遮断弁(12)が設けられ、他方の経路には第2遮断弁(13)、第3遮断弁(14)、及び給排気装置(15)が設けられている。この図1において、点線内に示されている機器や配管は、車体を傾斜させるために設けられているものである。これらの空気圧機器は、それぞれ次のように機能するものである。
そして、自動高さ調整装置(11)は、空気バネ高さが基準値より低いときに、空気源から空気バネ(10)ヘの経路を開いて、空気バネ(10)ヘ空気を供給して空気バネ高さを高くし、逆に、空気バネ高さが基準値より高いときに、空気バネ(10)から大気への経路を開いて、空気バネ(10)から排気して空気バネ高さを低くするものである。
車体傾斜制御モードにおいては、自動高さ調整装置(11)の機能が不要であるため、第1遮断弁(12)を閉じて自動高さ調整装置(11)から空気バネ(10)への空気の流れを遮断する。一方、第2及び第3遮断弁(13,14)を開き、給排気装置(15)を操作することによって、空気源から空気バネ(10)ヘの流れ、又は空気バネ(10)から大気への流れを作って、空気バネ(10)を任意の高さに調整することができて、車体姿勢を希望する傾斜角度に変更することができる。(車体傾斜制御モード/第1遮断弁は閉、第2及び第3遮断弁は開)
また、床面高さ制御モードにおいては、第2及び第3遮断弁(13,14)を閉じて給排気装置(15)から空気バネ(10)への空気の流れを遮断する。一方、第1遮断弁(12)を開き自動高さ調整装置(11)の働きによって、空気バネ高さが基準値になるように自動的に調整される。このような床面高さ制御モードは、従来の車両と同じである。(床面高さ制御モード/第1遮断弁は開、第2及び第3遮断弁は閉)
鉄道車両が直線区間を走行しているときは、第1遮断弁(12)が開かれ自動高さ調整装置(11)は有効に機能して床面高さ制御モードとなっており、第2及び第3遮断弁(13,14)は閉じられている。
次に、鉄道車両が直線区間から曲線区間の入口側緩和曲線区間に進入したとき、第1遮断弁(12)を閉じて自動高さ調整装置(11)の機能を無効にすると共に、第2及び第3遮断弁(13,14)を開いて給排気装置(15)の機能を有効にする。制御装置(図示せず)等からの信号により給排気装置(15)を操作して空気バネ(10)の高さを調整することによって、車体姿勢を曲線区間のそれぞれの位置に対応する傾斜角度に変更する。
そして、鉄道車両が曲線区間の出口側緩和曲線区間から再び直線区間に移るときは、給排気装置(15)の機能により車体姿勢は殆ど元に戻され傾きがない状態となるが、このような状態において、第2及び第3遮断弁(13,14)を閉じて給排気装置(15)の機能を無効にすると共に、第1遮断弁(12)を開いて自動高さ調整装置(11)の機能を再び有効にして床面高さ制御モードとする。
このような問題が発生する原因としては、次のようなことが考えられる。
(1) 車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、第1遮断弁(12)から自動高さ調整装置(11)までの経路(配管)内の圧力は、空気源と同じ圧力か、又は大気圧になっている。
(2) それぞれの空気圧の大きさは、空気源>空気バネ>大気の関係になっている。
(3) このような状況において、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードへ切り替えるとき、第1〜第3遮断弁(12〜14)を同時に切り替えると、空気バネ(10)からの排気経路、又は空気源から空気バネ(10)ヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが発生するため、空気バネ(10)内の急激な圧力変動は避けられず、空気バネ高さが変動する。
上記課題を解決するために講じた解決手段1は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法を前提として、
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。
〔作 用〕
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にすると同時に、床面高さ制御モードを有効にすると、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが生じるため、どうしても空気バネ内に急激な圧力変動が発生してしまい、空気バネ高さが変動することは避けられなかった。
しかしながら、上記解決手段1においては、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にするので、上記排気経路又は給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネ内に急激な圧力変動が発生することはない。
実施態様1は、上記解決手段1の車体傾斜制御方法において、車体傾斜制御モードと床面高さ制御モードとの切り替えは、車体傾斜制御機能を無効にする第1遮断手段と、床面高さ制御機能を無効にする第2遮断手段によって行われることである。
〔作 用〕
上記解決手段1の作用と同じである。
上記課題を解決するために講じた解決手段2は、空気バネと空気源との間に2系統の経路を備えており、
一方の経路は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御手段と、この床面高さ制御手段の機能を無効にする第1遮断手段を備え、
他方の経路は、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御手段と、この車体傾斜制御手段の機能を無効にする第2遮断手段を備えており、
該第1及び第2遮断手段の操作により、床面高さ制御モードと車体傾斜制御モードを切り替える鉄道車両の車体傾斜制御装置を前提として、
該車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、該第2遮断手段により車体傾斜制御を無効にする前に該第1遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、第2遮断手段により車体傾斜制御モードを無効にすると同時に、第1遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすると、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが生じるため、どうしても空気バネ内に急激な圧力変動が発生してしまい、空気バネ高さが変動することは避けられなかった。
しかしながら、上記解決手段2においては、第2遮断手段により車体傾斜制御モードを無効にする前に、第1遮断手段により床面高さ制御モードを有効にするので、上記排気経路又は給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネ内に急激な圧力変動が発生することはない。
実施態様2は、上記解決手段2の車体傾斜制御装置において、床面高さ制御手段は、空気バネ高さを自動的に基準高さに制御する自動高さ調整装置であり、第1遮断手段は、該自動高さ調整装置から空気バネへ通じる経路を遮断する第1遮断弁であり、車体傾斜制御手段は、該空気バネに空気源からの空気を供給するか、又は該空気バネから空気を排気することにより、空気バネ高さを制御する給排気装置であり、第2遮断手段は、該空気源から該給排気装置へ通じる経路を遮断する第2遮断弁と、該空気バネから該給排気装置へ通じる経路を遮断する第3遮断弁から成ることである。
〔作 用〕
上記解決手段2の作用と同じである。
車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にするので、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネからの排気、又は空気源から空気バネヘの給気がスムーズになり、急激な変動を生じることがない。
したがって、空気バネに急激な圧力変動を発生することがないので、空気バネのバタツキを防止することができる。
車体傾斜制御装置を構成する空気圧機器やそれらの配列は、図1に示されている従来の車体傾斜制御装置と同じであるので、それに関する説明は省略する。
本発明は、このような従来の車体傾斜制御装置において、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、図2に示されているように、第2及び第3遮断弁(13,14)を閉じて車体傾斜制御モードを無効にする所定時間(Tsec)前に、第1遮断弁(12)を開くことにより床面高さ制御モードを有効にするものである。これらの遮断弁の開閉タイミングを異ならせる場合、時間要素以外に空気バネ高さを要素にすることも考えられる。
最初に、空気バネ高さが通常状態(基準高さ)より高くなっている状態から通常状態へ戻す場合について、図3を参照しながら説明する。
(1) 車体傾斜制御モードになっているため、第1遮断弁(12)は閉じており、第2及び第3遮断弁(13,14)は開いている。このような状態において、給排気装置(15)により空気バネ(10)内の空気を大気に排出して、空気バネ高さを下げる。
(2) 一方、自動高さ調整装置(11)においては、空気バネ高さが基準値より高くなっているので、大気への経路が通じている。しかし、このとき第1遮断弁(12)は閉じているため、第1遮断弁(12)と自動高さ調整装置(11)との間の経路は、大気圧になっている。
(3) 次に、第1遮断弁(12)を開く。(この開くタイミングは、第2及び第3遮断弁(13,14)を閉じるTsec前である。図2を参照)
(4) このとき、空気バネ(10)内の圧力が、給排気装置(15)からだけでなく、大気圧になっている自動高さ調整装置(11)からも排出される。
(5) これにより空気バネ高さが低くなり、自動高さ調整装置(11)では空気源側と大気側が共に締め切られ、また給排気装置(15)でも排気動作を終了する。
(6) 第1遮断弁(12)を開いたTsec後に第1及び第2遮断弁(13,14)を閉じる。
(1) 車体傾斜制御モードになっているため、第1遮断弁(12)は閉じており、第2及び第3遮断弁(13,14)は開いている。このような状態において、給排気装置(15)により空気源から空気バネ(10)内へ空気を供給して、空気バネ高さを上げる。
(2) 一方、自動高さ調整装置(11)においては、空気バネ高さが基準値より低くなっているので、空気源からの経路が通じている。しかし、このとき第1遮断弁(12)は閉じているため、第1遮断弁(12)と自動高さ調整装置(11)との間の経路は、空気源と同じ圧力になっている。
(3) 次に、第1遮断弁(12)を開く。(この開くタイミングは、第2及び第3遮断弁(13,14)を閉じるTsec前である。図2を参照)
(4) このとき、空気バネ(10)内への空気が、給排気装置(15)からだけでなく、空気源と同圧になっている自動高さ調整装置(11)からも供給される。
(5) これにより空気バネ高さが高くなり、自動高さ調整装置(11)では空気源側と大気側が共に締め切られ、また給排気装置(15)でも給気動作を終了する。
(6) 第1遮断弁(12)を開いたTsec後に第1及び第2遮断弁(13,14)を閉じる。
このように、空気バネ高さが通常状態(基準高さ)より高くなっている場合、又は低くなっている場合であっても、空気バネのバタツキが発生することなく、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードへの切り替え動作がスムーズに行われる。
3a,3b‥‥排気弁 4‥‥車体
5‥‥制御器 6a,6b‥‥空気バネ高さセンサ
7‥‥台車 8‥‥輪軸
10,10a,10b‥‥空気バネ 11‥‥自動高さ調整装置
12‥‥第1遮断弁 13‥‥第2遮断弁
14‥‥第3遮断弁 15‥‥給排気装置
Claims (4)
- 車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法において、
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御方法。 - 上記車体傾斜制御モードと床面高さ制御モードとの切り替えは、車体傾斜制御機能を無効にする第1遮断手段と、床面高さ制御機能を無効にする第2遮断手段によって行われることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両の車体傾斜制御方法。
- 空気バネと空気源との間に2系統の経路を備えており、
一方の経路は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御手段と、この床面高さ制御手段の機能を無効にする第1遮断手段を備え、
他方の経路は、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御手段と、この車体傾斜制御手段の機能を無効にする第2遮断手段を備えており、
該第1及び第2遮断手段の操作により、床面高さ制御モードと車体傾斜制御モードを切り替える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、
該車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、該第2遮断手段により車体傾斜制御を無効にする前に該第1遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御装置。 - 上記床面高さ制御手段は、空気バネ高さを自動的に基準高さに制御する自動高さ調整装置であり、
上記第1遮断手段は、該自動高さ調整装置から空気バネへ通じる経路を遮断する第1遮断弁であり、
上記車体傾斜制御手段は、該空気バネに空気源からの空気を供給するか、又は該空気バネから空気を排気することにより、空気バネ高さを制御する給排気装置であり、
上記第2遮断手段は、該空気源から該給排気装置へ通じる経路を遮断する第2遮断弁と、該空気バネから該給排気装置へ通じる経路を遮断する第3遮断弁から成ることを特徴とする請求項3に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
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