JP2006044425A - Anti-rolling device of railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両用台車に係り,特に上下乗り心地を改善するために空気ばねの上下剛性を小さく設定していることに起因して車体のロール剛性が小さくなるため、ロール剛性を確保するために車両に設置されているアンチローリング装置に関するものである。 The present invention relates to a railcar bogie, and in particular, the roll rigidity of a vehicle body is reduced due to the fact that the vertical rigidity of an air spring is set small in order to improve the vertical ride comfort, so that the roll rigidity is ensured. The present invention relates to an anti-rolling device installed in a vehicle.
軌道の高低狂いなどによって発生する車体の上下振動、特に最近の車両速度向上に伴い問題となっている車体1次曲げ振動に対しては、空気ばね上下剛性、軸ばね上下剛性を小さくすることで上下乗り心地を改善できることが知られている。 By reducing the vertical spring stiffness and the vertical stiffness of the shaft spring against the vertical vibration of the vehicle body caused by the deviation of the track, especially the primary bending vibration of the vehicle body that has become a problem with the recent increase in vehicle speed. It is known that the ride quality can be improved.
しかし上記を小さく設定すると車体のロール方向の剛性が低下し、曲線を高速で走行したり、大きな風荷重が作用した場合に、車体のロール変位が大きくなりこのために乗り心地が悪化するというトレードオフの関係があるため、従来の技術では上下乗り心地とロール方向の乗り心地の両方を勘案して空気ばねの上下剛性を決定するという方策が採られてきた。 However, if the above is set to a small value, the rigidity of the vehicle body in the roll direction will decrease, and if the vehicle travels at a high speed or a large wind load is applied, the roll displacement of the vehicle body will increase and this will deteriorate the riding comfort. Since there is an off relationship, the conventional technology has taken a measure of determining the vertical stiffness of the air spring in consideration of both the vertical ride comfort and the ride comfort in the roll direction.
上記を解決するために、車体の上下振動に対しては抵抗なく運動し、車体のロール方向の動きに対してのみ抵抗として作用するアンチローリング装置を取付けることがしばしば行われ、この場合、下記の特許文献1や特許文献2に示されているように,車体のロール剛性を向上させて上下方向の乗り心地およびロール方向の乗り心地の両方を適値に設計することが可能である。 In order to solve the above problem, an anti-rolling device that moves without resistance to the vertical vibration of the vehicle body and acts as a resistance only to the movement of the vehicle body in the roll direction is often installed. As shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to improve the roll rigidity of the vehicle body and to design both the ride comfort in the vertical direction and the ride comfort in the roll direction to appropriate values.
しかし最近の走行速度の向上に伴い、曲線通過時に車体を曲線内軌側に傾斜させて左右の超過遠心加速度を低減させる車体傾斜方式を採用している車両においては、アンチローリング装置を取付けた場合、アンチローリング装置のロール剛性が車体傾斜の抵抗となり、車体傾斜のために消費するエネルギーを増大させてしまうという問題がある。
車両の高速化に伴い、軌道不整に起因する車体の上下振動および車体弾性振動の低減の要求が高まっており、これを実現するためには空気ばね上下剛性、軸ばね上下剛性の低減が必要である。 As the speed of vehicles increases, there is an increasing demand for reductions in vertical and elastic vibrations of the vehicle body due to track irregularities. To achieve this, it is necessary to reduce the vertical stiffness of the air spring and the vertical stiffness of the shaft spring. is there.
一方、上記上下剛性の低減は車体ロール剛性をも低下させてしまうためこれを補うためにアンチローリング装置によるロール剛性の付与が実施されている。
高速車両では曲線通過速度向上のために車体傾斜装置が必要となるが、上記アンチローリング装置を装備した車両では、アンチローリング装置のロール剛性に抵抗して車体を傾斜させる必要があるために、車体傾斜に必要なエネルギが増大し、例えばアクチュエータに大きな出力が要求されたり、多くの空気消費量が要求されたりしているのが実状である。
On the other hand, since the reduction in the vertical rigidity also reduces the roll rigidity of the vehicle body, roll rigidity is applied by an anti-rolling device to compensate for this.
In high-speed vehicles, a vehicle body tilting device is required to improve the curve passing speed. However, in vehicles equipped with the anti-rolling device, it is necessary to incline the vehicle body against the roll rigidity of the anti-rolling device. In reality, the energy required for the tilting increases, and for example, a large output is required for the actuator and a large amount of air consumption is required.
しかし台車内のアクチュエータ装架スペースや、車体床下へのコンプレッサ装架スペースには制約があり、上下乗り心地、ロール剛性の確保、車体傾斜性能確保の3つの性能を両立する上で大きな課題となっている。 However, the actuator mounting space in the bogie and the compressor mounting space under the vehicle body floor are limited, and this is a major issue in achieving both the three aspects of ensuring vertical riding comfort, securing roll rigidity, and ensuring vehicle body tilting performance. ing.
本発明は、良好な上下乗り心地を確保つつ、車体のロール剛性を確保し、かつ車体傾斜性能を阻害しないアンチローリング装置を提供するものである。 The present invention provides an anti-rolling device that ensures the roll rigidity of a vehicle body while ensuring good vertical riding comfort and does not hinder the vehicle body tilt performance.
上記目的は、アンチローリング装置のねじり剛性に非線形性をもたせ、車体傾斜装置の動作範囲内ではアンチローリング装置が動作せず、それ以外の場合、例えば車体傾斜非動作状態で曲線を通過した場合に発生する大きな超過遠心加速度や風荷重等の大きな左右荷重が発生した場合にのみ大きなねじり剛性を有するアンチローリング装置を使用することで実現できる。 The purpose is to provide a non-linearity in the torsional rigidity of the anti-rolling device, so that the anti-rolling device does not operate within the operating range of the vehicle tilting device, and in other cases, for example, when the vehicle passes the curve in the vehicle tilting non-operating state. This can be realized by using an anti-rolling device having a large torsional rigidity only when a large lateral load such as a large excess centrifugal acceleration or a wind load is generated.
本発明によれば、軌道不整等の要因による車体上下振動、車体弾性振動に対して良好な乗り心地を確保し、かつロール方向の剛性を確保してロール方向の乗り心地、走行安全性を維持しつつ、曲線通過速度向上のための車体傾斜時の消費エネルギが小さく良好な車体傾斜性能を得ることのできる鉄道車両用台車を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to secure a good ride comfort with respect to the vertical vibration of the vehicle body due to factors such as an irregular track and the elastic vibration of the vehicle body, and also ensure the rigidity in the roll direction to maintain the ride comfort in the roll direction and driving safety. On the other hand, it is possible to provide a railcar bogie that consumes less energy when the vehicle body is tilted to improve the curve passing speed and can obtain a favorable vehicle body tilt performance.
以下、本発明の実施例を図1〜図2により説明する。
図1は通常のアンチローリング装置の構成および作用を示す説明図である。
車体11は、空気ばね12、13により台車枠14に支持されている。車体11または台車枠12に、枕木方向にトーションバー15が両端を回転方向自在に装備されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration and operation of a normal anti-rolling apparatus.
The
トーションバー15の両端にはスプライン、圧入等の手段によりねじりばね腕16がレール方向に取付けられており、その他端は垂直方向のリンク17によりレール方向、枕木方向自在に回転可能な球面軸受を介して台車枠12あるいは車体11に締結される。
A
この場合、車体の純上下方向の変位に対してはトーションバー15にはねじりが発生しないために、その運動を阻害することはなく、車体が台車に対してロール方向に変位した場合にのみ、トーションバー15にねじりが発生して、その抵抗によって車体のロール剛性を生じさせる。
In this case, since the
しかし上記アンチローリング装置は、曲線通過速度向上のために台車に対して車体を傾斜させるシステムにおいては、車体傾斜の抵抗となるため、必要な車体傾斜角を得るためには例えばアクチュエータの出力を大きくせざるを得なくなったり、空気消費量が増大してコンプレッサの搭載台数を多くせざるを得なくなったりする。 However, since the anti-rolling device becomes a resistance of the vehicle body inclination in a system in which the vehicle body is inclined with respect to the carriage to improve the curve passing speed, the output of the actuator is increased, for example, in order to obtain a necessary vehicle body inclination angle. In other words, the air consumption will increase and the number of compressors will be increased.
図2は上記課題を解決するために、曲線通過速度を向上させるための車体傾斜指令装置の動作時においてはアンチローリング装置が作用せず、それ以外の場合にはアンチローリング装置のねじり剛性が大きくなることを特徴とするアンチローリング装置の実施例である。 In order to solve the above problem, FIG. 2 shows that the anti-rolling device does not act during the operation of the vehicle body tilt command device for improving the curve passing speed, and otherwise the torsional rigidity of the anti-rolling device is large. This is an embodiment of an anti-rolling device.
本実施例では従来のアンチローリング装置における垂直方向のリンクに減衰力切替えダンパ21を使用している。減衰力切替えダンパ21は、例えば、内部に上側油室と下側油室を有し、その間に開閉自在な流路弁を備えたものである。
In this embodiment, the damping
本実施例においては、車体傾斜により曲線高速走行を実施する区間以外においては減衰力切替えダンパ21の上側油室と下側油室間の流路弁を締め切っており、減衰力切替えダンパ21は通常のアンチローリング装置における縦リンクとして機能している。
In the present embodiment, the flow path valve between the upper oil chamber and the lower oil chamber of the damping
一方、車体傾斜により曲線高速走行を実施する場合には、車体傾斜指令装置30からの制御開始信号を受信することで、減衰力切替えダンパ21の内部に設けられた上側油室と下側油室間の流路弁が開放されるように構成されている。この作動により、減衰力切替えダンパ21は自由に伸縮することができ、アンチローリング装置のねじり剛性は発生しない。
On the other hand, when a curved high-speed traveling is performed by vehicle body inclination, an upper oil chamber and a lower oil chamber provided in the damping
こうすることで車体傾斜の際には必要なエネルギを小さくし、それ以外の時には必要な車体ロール剛性を確保することが可能となる。 By doing so, it is possible to reduce the required energy when the vehicle body is tilted, and to secure the required vehicle body roll rigidity at other times.
車両が曲線を抜け車体傾斜制御が終了した場合には、車体傾斜指令装置30からの制御終了信号および減衰力切替えダンパ21に備えられたストロークセンサ22の中立位置信号を受信することで、減衰力切替えダンパ21の上側油室と下側油室間の流路弁を締め切り、アンチローリング装置のねじり剛性が復帰する。
When the vehicle passes the curve and the vehicle body tilt control is completed, the damping force is received by receiving the control end signal from the vehicle body
上記アンチローリング装置の減衰力切替えダンパ21には、車体傾斜動作時以外において適当な減衰力を付与しても良い。車体のロール方向振動に対する減衰力は空気ばね内部の絞りにより発生させているが、この減衰力は主として上下方向の振動特性から決定されるのが通常である。
An appropriate damping force may be applied to the damping
本発明においてはアンチローリング装置内に減衰力切替えダンパ21を設置しているため、純粋なロール方向の振動に対する最適な減衰力設定が可能である。
In the present invention, since the damping
この場合においても常時は減衰力を大きくし、地点検知信号、車速信号など基づく車体傾斜装置への傾斜指令信号を受信したときのみ、減衰力を小さくすることが好ましい。 Even in this case, it is preferable to increase the damping force at all times and reduce the damping force only when a tilt command signal to the vehicle body tilting device based on a point detection signal, a vehicle speed signal, or the like is received.
こうすることで何らかの異常により車体傾斜装置が機能しなくなった場合には減衰力切替えダンパの減衰力は大きく、したがって車体のロール剛性も大きくなるため、曲線を車体傾斜なしで走行するような場合においては高いロール剛性が確保でき、十分な走行安全性を維持することができる。 In this way, when the body tilting device does not function due to some abnormality, the damping force switching damper has a large damping force, and thus the body roll rigidity also increases. Can secure high roll rigidity and maintain sufficient running safety.
11…車体、12、13…空気ばね、14…台車枠、15…トーションバー、16…ねじりばね腕、17…垂直方向リンク、21…減衰力切替えダンパ、22…ストロークセンサ、30…車体傾斜指令装置。
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JP2004227077A JP2006044425A (en) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | Anti-rolling device of railroad vehicle |
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JP (1) | JP2006044425A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007331413A (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Railway vehicle |
JP2016068812A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 東日本旅客鉄道株式会社 | Vehicle body inclination control device |
CN107826141A (en) * | 2017-11-02 | 2018-03-23 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | A kind of torsion bar mechanism for preventing side rolling of train carriage and rail vehicle |
WO2022199208A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | Anti-side-rolling damping vehicle-end device, and rail vehicle and train |
RU2826169C2 (en) * | 2021-03-26 | 2024-09-05 | СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН КО., ЛТД. | Damping device at the end of rolling stock to counteract side rolling, as well as railway rolling stock and train |
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2004
- 2004-08-03 JP JP2004227077A patent/JP2006044425A/en active Pending
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