JP2007168510A - 鉄道車両用アシストボギー角操舵台車 - Google Patents

Abstract

【課題】台車枠と操舵梁との間に的確に旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることができる鉄道車両用アシストボギー角操舵台車を提供する。
【解決手段】台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、台車枠１と操舵梁３との間にアクチュエータ１１を設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用アシストボギー角操舵台車に関するものである。

現在実用化されている操舵機能付き台車は、車体（操舵梁）−台車枠間のボギー角（車体−台車間のヨー方向まわりの相対回転角）変位を操舵梁、操舵てこ、連結棒を介して軸箱に伝達し、前後輪軸のアタック角を機械的に操舵制御するようにしている。このような機構を用いることにより円曲線中での横圧低減効果が確認されている。ただし、機械的操舵を行っても、緩和曲線出入口のような曲率の変化点においては、機械的に台車ボギー角が発生しているため、その効果が低くなる傾向がある。

そこで、曲率変化点でアクチュエータによって操舵力を与え、緩和曲線での横圧低減を図ったアシスト操舵台車が本発明者らによって提案されている（特許文献１参照）。

図６は従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の模式図、図７はそのアシスト操舵台車の側面図である。

これらの図において、５１は台車枠、５２はその台車枠５１に枢支される操舵回動体、５３は操舵回動体５２の回動軸、５４は前側車輪、５５は車輪軸、５６は軸箱、５７は軸箱５６と前側車輪用操舵リンク（パッシブ操舵リンク）５８間に配置される軸箱前後支持ばね、５９は車輪軸５５と前側車輪用操舵リンク５８間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ（アクティブ操舵制御用アクチュエータ）、６０は前側車輪用操舵リンク５８の操舵回動体５２への取付け部、６１は後側車輪、６２は軸箱、６３は車輪軸、６４は軸箱６２と後側車輪用操舵リンク（パッシブ操舵リンク）６５間に配置される軸箱前後支持ばね、６６は車輪軸６３と後側車輪用操舵リンク６５間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ（アクティブ操舵制御用アクチュエータ）、６７は後側車輪用操舵リンク６５の操舵回動体５２への取付け部である。

ここでは、アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ５９，６６とパッシブ操舵リンク５８，６５は並列に設置する。これは、万一アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ５９，６６がフェイルした場合にも最低限の軸箱支持剛性を軸ばね５７，６４が負担できるような構成を取るためである。
特開２００５−２６２９５７号公報

しかしながら、上記した従来のアシスト操舵台車では、操舵リンクと車軸との間にアクチュエータを取り付けるようにしているため実際の適用には難があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、台車枠と操舵梁との間に的確に旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることができる鉄道車両用アシストボギー角操舵台車を提供することを目的とする。

〔１〕台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータは前記台車枠に固定される駆動部のロッドと前記操舵梁に取り付けられるブラケットからなることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータが前記台車枠の台車回転中心ピンと同心に配置される、操舵梁を旋回させる中心ピン受兼用のロータリーアクチュエータであることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータが駆動部と連動する操舵梁を旋回させる被駆動部（減速機）からなることを特徴とする。

本発明によれば、ボギー角連動操舵台車の台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設けるようにして、曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車の旋回動作をアシストすることにより、台車旋回抵抗を減少させることができる。

本発明の台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用アシストボギー角操舵台車は、台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする。

図１は本発明の実施例を示す鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の上面図、図２はその鉄道車両用アシストボギー角操舵台車のアクチュエータの制御システムの概略構成図である。

これらの図において、１は台車枠、２は台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）、３は操舵梁、４は側受スリ板、５は操舵てこ、６は連結棒、７は軸箱、８は車軸、９は車輪、１０は前後支持ばね、１１はアクチュエータ、１２は制御装置、１３は曲率変化点の位置情報、１４は車両走行位置情報である。

まず、ベースとなる台車の構造について説明する。

この台車は、台車枠１に対して台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）２の周りを旋回可能な操舵梁３を持つボギー角連動操舵台車である。台車枠１と操舵梁３の間には側受スリ板４が配置され、車体重量×摩擦係数の分だけ旋回時に回転抵抗を生じるようにしている。曲線通過時に操舵梁（車体）３に対して生じる台車の回転変位を、操舵てこ５、連結棒６を介して一定の操舵てこ比で軸箱７に伝え、車輪９付きの車軸８をハの字に操舵するようにしている。

また、図２において、制御装置１２は車両の曲率変化点の位置情報１３と、車両の走行位置情報１４とを取り込むようにしている。また、制御装置１２からの出力信号はアクチュエータ１１に出力されるように構成されている。

そこで、アクチュエータ１１はその発生力を制御装置１２からの出力信号（目標値）に近づけるように制御を行う。アクチュエータ動作を力制御とし、最大発生力を制限することで、何らかの要因で逆操舵をした場合のフェイルセーフ性を向上させるようにしている。操舵制御の動作として、現在の制御付き振子車両と同様の地上データベースを利用したシステムが考えられる。曲率変化点の位置情報１３を事前に調査し、自車の走行位置情報１４を参照しつつ緩和曲線の入口で曲率の変化率に合わせてアシスト操舵力を発生する。緩和曲線中の自車走行位置が進行し、台車ボギー角が次第に大きくなると、アクチュエータ１１によるアシスト操舵力を一定としても輪軸操舵角はボギー角の増加に応じて大きくなる。円曲線中においては、アシスト操舵力をほぼ０に戻しても台車ボギー角による機械的輪軸操舵を行うため適切な輪軸操舵を行うことができる。

このような動作を行うことにより、完全なフルアクティブ操舵で輪軸のラジアル位置を実現することに比べ、アシスト操舵はアクチュエータの駆動力が大幅に小さく、フェイルセーフ性の向上を図ることができる。

次に、鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の構成について説明する。

台車枠１と操舵梁３との間に台車旋回トルクを発生するアクチュエータ１１を配置する。曲線の入口側、出口側緩和曲線において、曲率の変化に応じて台車が旋回する際に、アクチュエータ１１により旋回トルクを発生させて台車の旋回抵抗を減少させ、車輪９とレール（図示なし）との間に生じる横圧を低減する。

また、アクチュエータ発生力による旋回トルクは側受摩擦トルク以下とし、発生力のみでは台車は旋回しないため、制御系フェール時でも台車が旋回することはない。アクチュエータ発生力の制御は、予め測定した地上データ（曲率）と地点検知、速度との照合により緩和曲線およびその前後の区間のみで行う。

以下、より具体的なアクチュエータの構成について説明する。

図３は本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第１実施例を示すアクチュエータの構成図である。

この図において、２１は台車枠、２２は台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）、２３はアクチュエータ、２４はアクチュエータのロッド、２５は操舵梁、２６は操舵梁に固定されたブラケット、２７は側受スリ板、２８は操舵てこ、２９は連結棒である。

この実施例では、台車枠２１にアクチュエータ２３を固定し、アクチュエータ２３のロッド２４で操舵梁２５に固定されたブラケット２６を操作する。つまり、台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）２２の周りで操舵梁２５を旋回可能に操作するようにしている。

図４は本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第２実施例を示すアクチュエータの構成図である。

この図において、３１は台車枠、３２は台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）、３３は台車回転中心ピン３２と同心に配置される中心ピン受兼用のロータリーアクチュエータ、３４は操舵梁、３５は側受スリ板、３６は操舵てこ、３７は連結棒である。

この実施例では、台車枠３１に台車回転中心ピン３２と同心に配置される中心ピン受兼用のロータリーアクチュエータ３３を取り付けるようにしている。

ここでは、ロータリーアクチュエータ３３の駆動により、操舵梁３４を旋回させるようにしている。

図５は本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第３実施例を示すアクチュエータの構成図である。

この図において、４１は台車枠、４２は台車回転中心ピン（操舵梁中心ピン）、４３はロータリーアクチュエータ、４４はそのロータリーアクチュエータの駆動部、４５はそのロータリーアクチュエータの被駆動部（減速機）、４６は操舵梁、４７は側受スリ板、４８は操舵てこ、４９は連結棒である。

ここでは、ロータリーアクチュエータの被駆動部（減速機）４５を介して操舵梁４６を旋回させるようにしている。

上記したように、台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有するボギー角連動操舵台車に対して、台車枠と操舵梁との間に旋回トルクを発生するアクチュエータを新たに付設するようにした。また、アクチュエータが発生する旋回トルクを側受摩擦トルク以下の設定としてフェールセーフを確保するようにしている。

このように、ボギー角連動操舵台車の台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設けるようにしたので、曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車旋回抵抗を減少させることができる。また、台車の旋回動作をアシストすることにより、緩和曲線における横圧が低減される。

本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車は、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストし、緩和曲線における横圧が低減されるボギー角連動操舵台車として利用可能である。

本発明の実施例を示す鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の上面図である。 本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車のアクチュエータの制御システムの概略構成図である。 本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第１実施例を示すアクチュエータの構成図である。 本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第２実施例を示すアクチュエータの構成図である。 本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の第３実施例を示すアクチュエータの構成図である。 従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の模式図である。 従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の側面図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１ 台車枠
２，２２，３２，４２ 台車回転中心ピン
３，２５，３４，４６ 操舵梁
４，２７，３５，４７ 側受スリ板
５，２８，３６，４８ 操舵てこ
６，２９，３７，４９ 連結棒
７ 軸箱
８ 車軸
９ 車輪
１０ 前後支持ばね
１１，２３ アクチュエータ
１２ 制御装置
１３ 曲率変化点の位置情報
１４ 車両走行位置情報
２４ アクチュエータのロッド
２６ 操舵梁に固定されたブラケット
３３，４３ ロータリーアクチュエータ
４４ ロータリーアクチュエータの駆動部
４５ ロータリーアクチュエータの被駆動部（減速機）

Claims (4)

1. 台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、
   台車枠と操舵梁との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることを特徴とする鉄道車両用アシストボギー角操舵台車。
2. 請求項１記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータは前記台車枠に固定される駆動部のロッドと前記操舵梁に取り付けられるブラケットからなることを特徴とする鉄道車両用アシストボギー角操舵台車。
3. 請求項１記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータが前記台車枠の台車回転中心ピンと同心に配置される、操舵梁を旋回させる中心ピン受兼用のロータリーアクチュエータであることを特徴とする鉄道車両用アシストボギー角操舵台車。
4. 請求項１記載の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車において、前記アクチュエータが駆動部と連動する操舵梁を旋回させる被駆動部（減速機）からなることを特徴とする鉄道車両用アシストボギー角操舵台車。

Images