JP2006175932A - 車両用転倒防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】 地震発生時においても爪部材とレールとを係合しやすくすることで、車両転倒防止の信頼性を高める。
【解決手段】 この車両用転倒防止システムには、車両と、車両に対して架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を通信する通信部とが備えられている。車両には、車両本体が載置されるとともに車輪の車軸を支持する台車と、車両本体及び台車の間に配置される空気バネと、空気バネの内圧を調整する圧力調整部とが備えられている。さらに車両には、車輪の脱線時にレールに係合するために車両本体の下方に設けられる爪部材と、通信部からの架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を基にして圧力調整部を制御する制御部とが備えられている。制御部は、架線電圧停電検知信号又は脱線予備信号を受信すると、空気バネの内圧が受信以前の内圧よりも低くなるように圧力調整部を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用転倒防止システムに係り、特に、地震発生時における転覆を防止する車両用転倒防止システムに関する。

鉄道車両においては、脱線して転覆してしまうと多大な被害が生じてしまう。このため、万が一脱線したとしても転覆を極力防止するように、鉄道車両には転倒防止装置が搭載されている（例えば特許文献１参照）。この転倒防止装置には、車両の脱線時にレールに係合する爪部材が設けられていて、脱線時に爪部材がレールに係合すると、軌道から車両が車幅方向に一定距離以上変位しないようになっている。これにより、軌道上を走行する車両が脱線したとしても、軌道の道床上を走行させて強制的に案内し車両の転倒を防止している。
特許第３３９３０３２号公報

ところで、地震の発生により走行中の車両が揺れてしまうと、震度によっては爪部材とレールとが係合しない範囲に車両がずれてしまう場合もある。脱線しても爪部材とレールとが係合していなければ転倒防止効果が低いために、地震発生時においても転倒防止効果の信頼性を高めることが望まれている。

本発明の課題は、地震発生時においても爪部材とレールとを係合しやすくすることで、車両転倒防止の信頼性を高めることである。

請求項１記載の発明における車両用転倒防止システムは、
車両と、
前記車両に対して架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を通信する通信部とを備え、
前記車両は、
車両本体が載置されるとともに車輪の車軸を支持する台車と、
前記車両本体及び前記台車の間に配置される空気バネと、
前記空気バネの内圧を調整する圧力調整部と、
前記車輪の脱線時にレールに係合するために前記車両本体の下方に設けられる爪部材と、
前記通信部からの前記架線電圧停電検知信号又は前記脱線予想信号を基にして前記圧力調整部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記架線電圧停電検知信号又は前記脱線予備信号を受信すると、前記空気バネの内圧が前記受信以前の内圧よりも低くなるように前記圧力調整部を制御することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、制御部が架線電圧停電検知信号又は脱線予備信号を受信すると、空気バネの内圧が受信以前の内圧よりも低くなるので、地震発生の直前若しくは発生時になると、車両本体が下がって台車に近づき、重心が下がることになる。これによって、車両は安定し地震発生時においても揺れにくくなる。さらに、車両が下がればレールと爪部材とが近づくことになる。

本発明によれば、地震発生時に車両が下がることで揺れにくく、かつレールと爪部材とが近づくことになるので、爪部材とレールとが係合しやすくなって、車両転倒防止の信頼性が高められる。

本実施形態の車両用転倒防止システムについて図１を参照にして説明する。
図１に示すように、車両用転倒防止システム１には、鉄道用の車両１０と、車両１０に対して架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を通信する通信部２０とが備えられている。通信部２０は、管制室Ｈ内の各種機器で出力された脱線予想信号を車両１０に転送するようになっている。

ここで、架線電圧停電検知信号とは、架線からの供給電力がない状態、つまり停電が発生した状態を検知して発せられる信号のことである。また、脱線予想信号とは、脱線が想定される情報を基にして作成されるものであり、例えば日本各地の気象台からからの地震発生信号や、ＡＴＣ（オートトレインコントロール）信号、車上異常検知信号などから管制室Ｈ内の各種機器が選定し、脱線予測信号を作成している。

次に、車両１０について図２を参照にして説明する。
図２に示すように車両１０には、車両本体１１と、車両本体１１が載置される台車１２が設けられている。車両本体１１と台車１２との間には、空気バネ１３が介在しており、この空気バネ１３の内圧は、圧力調整部１４（図３参照）によって調整されるようになっている。圧力調整部１４には、コンプレッサ１４ａ及び排気弁１４ｂが設けられており、空気バネ１３の内圧を高めるときにはコンプレッサ１４ａを稼動させて空気バネ１３内部に圧縮空気を送り、内圧を低くするときには排気弁１４ｂを開いて空気バネ１３内の空気を排気するようになっている。

そして、台車１２には、図２に示すように軸バネ１５及び軸受け１６を介して車輪１７の車軸１８が取り付けられている。
車両本体１１の下方には、車輪１７の脱線時にレールＲに係合する爪部材１９が設けられている。この爪部材１９は支持部材２１を介して車両本体１１の下部に固定されている。爪部材１９には、レールＲに係合するための一対の凹部２２が下方を向くように備えられている。

図３は車両１０の制御系の構成を示すブロック図である。図３に示す通り、車両１０の各部の動作を制御する制御部３０には、車輪１７の駆動源３１、通信部２０からの架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を受信する受信器３２、制御データや制御プログラムを記憶する記憶部３３と、圧力調整部１４とがそれぞれ電気的に接続されている。なお、制御部３０には、これら以外にも車両１０の各駆動部が電気的に接続されている。

記憶部３３に記憶される制御データとしては、正常時における空気バネ１３の内圧値である第１内圧値と、転倒予想信号の受信時における空気バネ１３の内圧値である第２内圧値等がある。ここで、第２内圧値は、空気バネ１３としての機能を失わない程度に第１内圧値よりも小さい値に設定されている。制御部３０は、これらの制御データや制御プログラムを記憶部３３から読み出して各種駆動部を制御するようになっている。

次に本実施形態の作用について説明する。
通信部２０から地震予想信号を受信していないとき、つまり正常時であると制御部３０は、記憶部３３から第１内圧値を読み出して、空気バネ１３の内圧が第１内圧値となるように圧力調整部１４のコンプレッサ１４ａを制御している。
その後、通信部２０からの脱線予想信号又は架線電圧停電検知信号を受信器３２が受信すると、制御部３０は、記憶部３３から第２内圧値を読み出して、空気バネ１３の内圧が第２内圧値となるように圧力調整部１４の排気弁１４ｂを制御する。これにより、空気バネ１３の内圧が下がって空気バネ１３自体が図４に示すように収縮する。空気バネ１３が収縮すると車両本体１１及び爪部材１９が下降する。車両本体１１が下降すれば重心位置も下がるために、車両１０は安定し地震発生時においても揺れにくくなる。また爪部材１９が下降すれば、レールＲと爪部材１９とが近づくことになる。

そして、車輪１７が脱線すると、図５に示すように爪部材１９の凹部２２がレールＲに係合するために、車両１０の転倒が防止される。
一方、架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を受信したものの脱線せずに通常走行が所定時間以上継続された場合や、電力供給が復帰した場合、通信部２０からの地震予想解除信号を受信した場合には、制御部３０は、記憶部３３から第１内圧値を読み出して、空気バネ１３の内圧が第１内圧値となるように圧力調整部１４のコンプレッサ１４ａを制御する。これにより、空気バネ１３の内圧が高まって空気バネ１３自体が図２に示すように膨張する。この膨張によって車両本体１１及び爪部材１９が上昇し通常運転が継続される。

以上のように、本実施形態の車両用転倒防止システムによれば、制御部３０が架線電圧停電検知信号又は脱線予備信号を受信すると、空気バネ１３の内圧が受信以前の内圧よりも低くなる。これにより、車両本体１１が下降するために揺れにくくなり、さらにはレールＲと爪部材１９とが近づくことになるので、爪部材１９とレールＲとが係合しやすくなって、車両転倒防止の信頼性が高められる。
特に、本実施形態では、空気バネ１３の内圧を変化させることで車両１０を下降させているが、空気バネ１３は何れの車両においても採用されているので、車両１０を下降させるための新たな下降機構を設けなくとも車両転倒防止の信頼性を高めることができ、重量や製造コストの増加を抑制することができる。
さらに、地震が発生しているときや、脱線時においては車両１０全体が揺れてしまうものの、その最中に空気バネ１３内の空気が排気されていれば、その振動を吸収できることになり、共振や車体ローリングを抑えることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、管制室Ｈの通信部２０が車両１０に架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を通信する場合を例示して説明したが、車両１０に設置されて制御部３０に電気的に接続されている各種センサのうち、架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号として使用可能な信号を発信しているセンサを本発明の通信部としてもよい。脱線予想信号として使用可能な信号を発するセンサとしては、例えば、車両本体２の変位を検知する変位センサや、脱線の有無を検知する脱線検知センサ、空気バネ１３の内部圧力を検知する圧力センサ、運転手から危険信号が入力される非常スイッチなどが挙げられる。

変位センサでは、通常運転時には想定できないほどの大幅な変位が検知されると地震の発生が考えられるために、その大幅な変位を検知した際の信号が脱線予想信号として使用することができる。
圧力センサでは、圧力調整部１４を制御していない状態ながら急激な圧力変動が検知されると地震の発生が考えられるために、その急激な圧力変動を検知した際の信号が脱線予想信号として使用することができる。

本実施形態に係る車両用転倒防止システムの全体構成を表す説明図である。 図１の車両用転倒防止システムに備わる車両の概略構成を表す正面図である。 図２の車両の制御系の構成を示すブロック図である。 図２の車両に備わる空気バネの収縮時を表す正面図である。 図２の車両の脱線時を表す正面図である。

符号の説明

１ 車両用転倒防止システム
１０ 車両
１１ 車両本体
１２ 台車
１３ 空気バネ
１４ 圧力調整部
１９ 爪部材
２０ 通信部
３０ 制御部

Claims (1)

1. 車両と、
   前記車両に対して架線電圧停電検知信号又は脱線予想信号を通信する通信部とを備え、
   前記車両は、
   車両本体が載置されるとともに車輪の車軸を支持する台車と、
   前記車両本体及び前記台車の間に配置される空気バネと、
   前記空気バネの内圧を調整する圧力調整部と、
   前記車輪の脱線時にレールに係合するために前記車両本体の下方に設けられる爪部材と、
   前記通信部からの前記架線電圧停電検知信号又は前記脱線予想信号を基にして前記圧力調整部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記架線電圧停電検知信号又は前記脱線予備信号を受信すると、前記空気バネの内圧が前記受信以前の内圧よりも低くなるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする車両用転倒防止システム。

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