JP2007269201A - Vibration-isolating device and vibration-isolating method for railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震発生時に車両脱線等の起こる可能性を低くでき、かつ通常時には車両の乗り心地を向上させることができる鉄道車両防振装置及び方法に関する。 The present invention relates to a railway vehicle vibration isolator and method that can reduce the possibility of vehicle derailment or the like when an earthquake occurs and can improve the ride comfort of the vehicle during normal times.
鉄道車両の運行安全性を確保するためには、地震等の運行障害の発生を素早く検知し、列車を安全に制動することが極めて重要である。従来より、地震の発生を速やかに検知し、その危険性を判定して警報を発するシステムとして、例えば特許文献1(特公昭60−14315号公報)に開示された『地震早期検知警報システム』等が知られている。このシステムにおいては、複数の地震検知点の各々に端末装置を配置するとともに、各端末装置のそれぞれを通信線路で中央装置に接続する。各端末装置は、センサ、送信装置を備えている。中央装置は、受信装置、制御処理装置、時刻装置を備えている。中央装置には、各端末装置のセンサで検知された地震情報が通信線路を介して集められる。中央装置の制御処理装置は、センサで検知した地震波初動の振幅値やその周期等に基づいて、数秒以内に地震の危険性を判定する。 In order to ensure the operation safety of railway vehicles, it is extremely important to quickly detect the occurrence of operation failures such as earthquakes and to brake the train safely. Conventionally, as an example of a system that quickly detects the occurrence of an earthquake, determines its danger, and issues an alarm, for example, “Earthquake Early Detection Alarm System” disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 60-14315), etc. It has been known. In this system, a terminal device is arranged at each of a plurality of earthquake detection points, and each terminal device is connected to a central device via a communication line. Each terminal device includes a sensor and a transmission device. The central device includes a receiving device, a control processing device, and a time device. In the central device, earthquake information detected by the sensor of each terminal device is collected via a communication line. The control processing device of the central device determines the risk of the earthquake within a few seconds based on the amplitude value of the initial motion of the seismic wave detected by the sensor and its period.
ここで、センサで検知した地震が多少なりとも危険性有りと判定される場合には、1秒程度の短時間の間にとりあえず制御処理装置に危険信号を送出しておき、その後に地震の実体波の観測により危険性無しと判定された場合には、一旦送出した危険信号を取り消す。そして、ある一定時点までの検知データだけでは地震の危険性が断定できない場合には、その時点後に1分間程度継続して地動の観測を続け、マグニチュードや卓越周期等のデータを解析して地震の加害性の評価を行い、危険性の有無を判定する。
なお、この特許文献1のシステムは、現在、JRの新幹線鉄道用の地震早期検知警報システムである『ユレダス』として実用化されている。
Here, if it is determined that the earthquake detected by the sensor is somewhat dangerous, a danger signal is sent to the control processing device for a short time of about 1 second, and then the substance of the earthquake is detected. If it is determined that there is no danger by observing the waves, the once sent danger signal is canceled. And if the risk of an earthquake cannot be determined from the detection data up to a certain point in time, the ground motion will continue to be observed for about 1 minute after that point, and data such as magnitude and prevailing period will be analyzed to analyze the earthquake. Assess the harm and determine the presence or absence of danger.
The system of
ところで、地震発生時において、車両脱線等の起こる可能性を低くできるより実用的な装置あるいは方法が求められている。
本発明は、このような要求に応えるためになされたものであって、地震発生時には車両脱線等の起こる可能性を低くでき、かつ通常時においては車両の乗り心地を向上できる鉄道車両防振装置及び方法を提供することを目的とする。
Incidentally, there is a need for a more practical device or method that can reduce the possibility of vehicle derailment and the like when an earthquake occurs.
The present invention has been made to meet such a demand, and can reduce the possibility of vehicle derailment and the like when an earthquake occurs, and can improve the riding comfort of the vehicle in a normal time. And to provide a method.
本発明の鉄道車両防振装置は、車体、及び、該車体を支える台車を有する鉄道車両用の防振装置であって、前記台車の上下動及び/又はロール動を減衰するダンパー並びに/又は、前記車体と前記台車間の左右動、上下動及び/又はロール動を減衰するダンパーと、前記車体及び/又は前記台車の左右動、上下動及び/又はロール動を検出する車両動揺検出手段と、前記車両動揺検出手段の検出結果に基づき、車両の乗り心地を向上すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する乗り心地優先モード制御器と、前記車両動揺検出手段の検出結果に基づき、車両の脱線を防止すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する地震時モード制御器と、地震の発生を検知する地震検知手段と、該地震検知手段が地震の発生を検知したときに、前記ダンパーの減衰制御器を、乗り心地優先モード制御器から地震時モード制御器へと切り替える制御器切替手段と、を備えることを特徴とする。 A railcar vibration isolator of the present invention is a vibration isolator for a railcar having a vehicle body and a carriage that supports the vehicle body, and a damper and / or a damper that attenuates the vertical movement and / or roll movement of the carriage. A damper for attenuating left-right movement, vertical movement and / or roll movement between the vehicle body and the carriage; vehicle vibration detection means for detecting left-right movement, vertical movement and / or roll movement of the vehicle body and / or the carriage; Based on the detection result of the vehicle motion detection means, a ride comfort priority mode controller that controls the damping force of the damper to suppress vibration of the vehicle body and / or the carriage to improve the ride comfort of the vehicle, An earthquake mode controller that controls the damping force of the damper and suppresses vibration of the vehicle body and / or the bogie to prevent the vehicle from derailing based on the detection result of the vehicle motion detection means, and an occurrence of an earthquake. An earthquake detection means to know, and when the earthquake detection means detects the occurrence of an earthquake, a controller switching means for switching the damper damping controller from a ride priority mode controller to an earthquake mode controller; It is characterized by providing.
この発明においては、通常時は車両の乗り心地向上を重視した乗り心地優先モード制御器によって減衰要素(軸ダンパー、左右動ダンパー、空気ばね等)の減衰力を制御し、地震検知手段によって地震が検知されると、制御器を制御器切替手段によって脱線防止を重視した地震時モード制御器に切り替え、地震時モード制御器に従って減衰要素の減衰力を制御する。これにより、通常時は良好な乗り心地が得られ、地震時には車体の振動(特に1[Hz]前後の車体左右動、上下動及び/又はロール動)を小さく出来るので、車両脱線等に至る可能性を小さくできる。 In this invention, the damping force of the damping element (shaft damper, left-right motion damper, air spring, etc.) is controlled by a ride comfort priority mode controller that places importance on improving the ride comfort of the vehicle, and an earthquake is detected by the earthquake detection means. When detected, the controller is switched to the seismic mode controller emphasizing derailment prevention by the controller switching means, and the damping force of the damping element is controlled according to the seismic mode controller. This provides good ride comfort during normal times, and can reduce vehicle vibrations (especially vehicle left / right movement, vertical movement and / or roll movement around 1 [Hz]) during an earthquake, leading to vehicle derailment, etc. The sex can be reduced.
本発明の鉄道車両防振装置においては、前記台車及び/又は前記車体の上下/ロール動を減衰するダンパーとして、油圧式可変減衰軸ダンパーを用いることができる。この場合、油圧式ダンパーはコンパクトで大きな減衰力を発生でき、これに減衰力制御弁を組み込んだ油圧式可変減衰ダンパーを軸ダンパーとして用いることにより、当該箇所に実装しやすいダンパーとすることができる。さらに、既存鉄道車両の軸ダンパーは油圧式ダンパーが用いられているものが多いため、同様の油圧式を用いることにより、取り付け互換性を維持した可変減衰軸ダンパーを製作しやすくなり、その結果、ダンパー交換およびセンサ・制御装置搭載によって既存車両に対しても本発明を適用することができるという効果がある。 In the railcar vibration isolator of the present invention, a hydraulic variable damping shaft damper can be used as a damper for damping the bogie and / or the vertical / rolling motion of the vehicle body. In this case, the hydraulic damper is compact and can generate a large damping force. By using a hydraulic variable damping damper that incorporates a damping force control valve as a shaft damper, the damper can be easily mounted at the location. . Furthermore, because many existing railcar shaft dampers use hydraulic dampers, using the same hydraulic type makes it easier to produce variable damping shaft dampers that maintain mounting compatibility. There is an effect that the present invention can be applied to an existing vehicle by replacing the damper and mounting the sensor / control device.
本発明の鉄道車両防振装置においては、前記車体の左右/ロール動を減衰するダンパーとして、油圧式可変減衰左右動ダンパーを用いることができる。この場合、油圧式ダンパーはコンパクトで大きな減衰力を発生でき、これに減衰力制御弁を組み込んだ油圧式可変減衰ダンパーを左右動ダンパーとして用いることにより、当該箇所に実装しやすいダンパーとすることができる。さらに、既存鉄道車両の左右動ダンパーは油圧式ダンパーが用いられているものが多いため、同様の油圧式を用いることにより、取り付け互換性を維持した可変減衰左右動ダンパーを製作しやすくなり、その結果、ダンパー交換およびセンサ・制御装置搭載によって既存車両に対しても本発明を適用することができるという効果がある。 In the railcar vibration isolator of the present invention, a hydraulic variable damping left and right dynamic damper can be used as a damper for damping the left and right / roll movement of the vehicle body. In this case, the hydraulic damper is compact and can generate a large damping force. By using a hydraulic variable damping damper that incorporates a damping force control valve as a left-right motion damper, it is possible to make the damper easy to mount at the location. it can. In addition, since the left and right dampers of existing railway vehicles often use hydraulic dampers, using the same hydraulic type makes it easier to produce variable damping left and right dampers that maintain mounting compatibility. As a result, there is an effect that the present invention can be applied to an existing vehicle by replacing the damper and mounting the sensor / control device.
本発明の鉄道車両防振装置においては、前記車体の上下/ロール動を減衰するダンパーとして、空気ばねと、その補助空気室と、この両者間に設けられて流量特性を変化させることが出来る絞り制御弁を用いることができる。この場合、空気ばねと補助空気室との間に絞り制御弁を追加実装することにより、鉄道車両に対して新たにダンパーを取り付けることなく、車体の上下/ロール動に対する減衰を制御できるため、低コストで本発明を適用出来る。さらに、絞り制御弁を空気ばねに内蔵することにより、空気ばねを用いている既存車両に対して、空気ばね交換とセンサ・制御装置を、搭載することによって既存車両に対しても本発明を適用することができるという効果がある。 In the railcar vibration isolator of the present invention, an air spring and its auxiliary air chamber are provided as dampers for attenuating up / down / rolling motion of the vehicle body, and a throttle capable of changing the flow rate characteristic therebetween. A control valve can be used. In this case, by additionally installing a throttle control valve between the air spring and the auxiliary air chamber, it is possible to control the damping of the vehicle body up and down / rolling movement without newly installing a damper. The present invention can be applied at a cost. Furthermore, by incorporating a throttle control valve in the air spring, the present invention can be applied to an existing vehicle by mounting an air spring replacement and a sensor / control device on the existing vehicle using the air spring. There is an effect that can be done.
本発明の鉄道車両防振装置においては、前記乗り心地優先モード制御器として、乗り心地レベル(LT)値低減に適した制御器を用いることができる。この場合、実験に基づいて算定された規格に従い、人間が体感上敏感に振動を感じる周波数の振動を重視して低減するよう制御を行うため、車両の乗り心地を効果的に向上できるという効果がある。 In the railcar vibration isolator of the present invention, a controller suitable for reducing the ride comfort level (LT) value can be used as the ride comfort priority mode controller. In this case, in accordance with the standard calculated based on the experiment, control is performed so as to emphasize and reduce the vibration of the frequency at which humans feel sensitive vibrations, so that the ride comfort of the vehicle can be effectively improved. is there.
本発明の鉄道車両防振装置においては、前記地震時モード制御器として、前記車体及び/又は前記台車の剛体モード振動の固有振動低減に適した制御器を用いることができる。この場合、車両の脱線防止において重要となる車両の剛体モードの固有振動を重視して低減するような制御を行うため、効果的に脱線防止を行うことができるという効果がある。 In the railcar vibration isolator of the present invention, as the earthquake mode controller, a controller suitable for reducing the natural vibration of the rigid body mode vibration of the vehicle body and / or the carriage can be used. In this case, since control is performed such that the natural vibration of the rigid body mode of the vehicle, which is important in preventing derailment of the vehicle, is reduced, derailment prevention can be effectively performed.
本発明の鉄道車両防振方法は、車体、及び、該車体を支える台車を有し、前記台車の上下動及び/又はロール動を減衰するダンパー並びに/又は、前記車体と前記台車間の左右動、上下動及び/又はロール動を減衰するダンパーと、前記車体及び/又は前記台車の左右動、上下動及び/又はロール動に基づき、車両の乗り心地を向上すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する乗り心地優先モード制御器と、前記車体及び/又は前記台車の左右動、上下動及び/又はロール動に基づき、車両の脱線を防止すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する地震時モード制御器が取り付けられた鉄道車両用の防振方法であって、地震の発生を検知したときに、前記ダンパーの減衰制御器を、前記乗り心地優先モード制御器から前記地震時モード制御器へと切り替えることを特徴とする。 The railcar vibration isolation method of the present invention includes a vehicle body and a carriage that supports the vehicle body, and a damper that attenuates vertical movement and / or roll movement of the carriage and / or left-right movement between the vehicle body and the carriage. A damper that damps up and down movement and / or roll movement, and a damping force of the damper to improve riding comfort of the vehicle based on left and right movement, up and down movement and / or roll movement of the vehicle body and / or carriage. A ride comfort priority mode controller that controls and suppresses vibrations of the vehicle body and / or the carriage, and prevents derailment of the vehicle based on the lateral movement, vertical movement, and / or roll movement of the vehicle body and / or the carriage. Therefore, a vibration isolation method for a railway vehicle equipped with an earthquake mode controller that controls the damping force of the damper to suppress the vibration of the vehicle body and / or the carriage, and when the occurrence of an earthquake is detected Before The damper of the damping controller, and switches to the seismic mode controller from the ride priority mode controller.
本発明によれば、地震発生時に車両脱線等の起こる可能性を低くでき、かつ通常時においては車両の乗り心地を向上できる鉄道車両防振装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a railcar vibration isolation device and method that can reduce the possibility of vehicle derailment and the like when an earthquake occurs and that can improve the ride comfort of the vehicle in normal times.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両を模式的に示す正面図である。
図2は、本実施の形態に係る空気ばね周りの構成例を示す断面図である。
図3は、本発明に係る鉄道車両用防振装置の構成を示すブロック図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、車両の進行方向を前後方向、車両の幅方向(前後方向と直角の方向)を左右方向、車両の高さ方向(垂直方向)を上下方向と呼ぶ。前後方向(車両の進行方向)は、図1の表裏面方向である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view schematically showing a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example around the air spring according to the present embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the railcar vibration isolator according to the present invention.
In the following description, unless otherwise specified, the traveling direction of the vehicle is referred to as the front-rear direction, the vehicle width direction (direction perpendicular to the front-rear direction) is referred to as the left-right direction, and the vehicle height direction (vertical direction) is referred to as the up-down direction. . The front-rear direction (the traveling direction of the vehicle) is the front-rear direction of FIG.
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る鉄道車両の構成について説明する。
図1に示す鉄道車両1は、車体10と、この車体10を支える台車20を備えている。台車20は、車体10の前後に一台ずつ設けられている。各台車20は、台車枠21を備えている。台車枠21の下部の前後には、車輪23と車軸24からなる輪軸25が一組ずつ取り付けられている。車輪23は、車軸24の左右両端側に圧入されて固定されている。左右の車輪23の外側において、車軸24の端部にはそれぞれ軸箱27が嵌め込まれている。各軸箱27上面と台車枠21下面との間には、それぞれ軸ばね29が取り付けられている。さらに、各軸箱27と台車枠21との間には、それぞれ軸ダンパー(油圧式ダンパー)31が取り付けられている。軸ばね29及び軸ダンパー31は、車両1の一次ばね系の減衰要素として機能する。
First, with reference to FIG. 1, the structure of the rail vehicle which concerns on this Embodiment is demonstrated.
A
車体10下面と台車枠21上面との間には、左右に空気ばね15が介装されている。図2に示すように、各空気ばね15のばね本体は、ゴムベローズ15′と積層ゴム15″で形成されている。左右のばね本体は、各々連通路18を介して左右の補助空気室19に繋がれている。各連通路18において、積層ゴム15″の内側には絞り制御弁16が配置されている。この絞り制御弁16は、連通路18の有効断面積を変化させることができる。絞り制御弁16は、連通路18を通過する空気に抵抗を与え、これによって空気ばね15に減衰効果を付与することができる。また、この連通路18の有効断面積を変化させることによって、空気ばね15に付与する減衰効果の大きさを変化させることができる。
Between the lower surface of the
なお、図2に示すような空気ばね15は、次に挙げる二つの文献:
菅原能生・風戸昭人共著、『鉄道車両用空気ばねの絞り制御に関する基礎試験』、第11回鉄道技術連合シンポジウム(J−Rail 2004)、513〜514ページ、2004年12月
菅原能生・瀧上唯夫・風戸昭人共著、『空気ばねの減衰制御による鉄道車両の車体上下振動低減』、第9回「運動と振動の制御シンポジウム」講演論文集、140〜145ページ、2005年8月
に提示されている考察結果に基づき構成することが好ましい。
The
Nobuo Sugawara and Akito Kazato, “Fundamental test on throttle control of air springs for railway vehicles”, 11th Railway Technology Union Symposium (J-Rail 2004), pp. 513-514, December 2004 Nobuo Sugawara and Yukio Sugami・ Co-authored by Akito Kazato, “Reduction of vertical vibration of railway vehicles by damping control of air spring”, Proceedings of the 9th “Symposium on Motion and Vibration Control”, 140-145 pages, August 2005 It is preferable to configure based on the consideration results.
図1に示すように、車体10の下面には、ブラケット11を介して中心ピン13が固定されている(ブラケット11及び中心ピン13は図1では仮想線で描かれている)。中心ピン13は、車体10の下面から垂下している。この中心ピン13は、台車枠21中心部の孔21aに差し込まれている。さらに、車両1の中央部において、車体10下面と台車枠21上面との間には、左右動ダンパー(油圧式ダンパー)17が取り付けられている。空気ばね15及び左右動ダンパー17は、車両1の二次ばね系の減衰要素として機能する。
As shown in FIG. 1, a
次に、図3を参照して、本実施の形態に係る防振装置の制御系の構成について説明する。
図3に示すように、防振装置は、乗り心地優先モード制御器A1(A11、A12、A13)、地震時モード制御器A2(A21、A22、A23)、制御器切替手段41を備えている。制御器切替手段41には、地震検知手段45からの信号が入力される。
車両動揺検出手段43は、図1に示す車体10及び/又は台車20の左右動、上下動、及び/又はロール動を検出する手段であって、例えば、車体10の床面の振動加速度を検出する加速度センサ等を用いて構成することができる。
Next, with reference to FIG. 3, the structure of the control system of the vibration isolator according to the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the vibration isolator includes a ride comfort priority mode controller A1 (A11, A12, A13), an earthquake mode controller A2 (A21, A22, A23), and a controller switching means 41. . The controller switching means 41 receives a signal from the earthquake detection means 45.
The vehicle shake detection means 43 is means for detecting left-right movement, vertical movement, and / or roll movement of the
地震検知手段45は、地震の発生を検知して、地震情報を制御器切替手段41に伝える手段である。この地震検知手段45は、例えば、トロリ線からの給電停止状態を検知する手段や、地上側で検知した地震発生状況を車両へと伝達する通信手段等を用いて構成することができる。なお、前述した特許文献1(特公昭60−14315号公報)を用いた『ユレダス』が導入されている区間においては、地震のS波が到達する前に停電状態となるので、それを検知することで地震の発生を確認することができる。 The earthquake detection means 45 is means for detecting the occurrence of an earthquake and transmitting earthquake information to the controller switching means 41. The earthquake detection means 45 can be configured using, for example, means for detecting a power supply stop state from a trolley wire, communication means for transmitting an earthquake occurrence state detected on the ground side to the vehicle, and the like. In the section where “Yuredas” using Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 60-14315) described above is introduced, a power failure occurs before the S wave of the earthquake arrives. The occurrence of an earthquake can be confirmed.
乗り心地優先モード制御器A1および地震時モード制御器A2は、車両動揺検出手段43からの信号が入力されて、図1に示す鉄道車両1の軸ダンパー31、左右動ダンパー17、空気ばね15に対しての、車両の動揺を乗り心地、地震それぞれの目的で小さくするために適する減衰力指令値を計算する。
The ride comfort priority mode controller A1 and the earthquake mode controller A2 receive signals from the vehicle motion detection means 43, and are applied to the
制御器切替手段41は、地震時には地震検知手段45からの信号が入力されて、地震時モード制御器A2(A21、A22、A23)の減衰力指令値を選択し、それ以外の通常時は乗り心地優先モード制御器A1(A11、A12、A13)の減衰力指令値を選択する。そして、制御器切替手段41は、図1に示す、軸ダンパー31、左右動ダンパー17、空気ばね15に対して指令値を送信する。これによって、通常時には乗り心地を向上するように軸ダンパー31、左右動ダンパー17、空気ばね15の減衰力が制御され、地震時においては車両の脱線を防ぐように、軸ダンパー31、左右動ダンパー17、空気ばね15の減衰力が制御される。
The controller switching means 41 receives a signal from the earthquake detection means 45 in the event of an earthquake and selects the damping force command value of the earthquake mode controller A2 (A21, A22, A23). The damping force command value of the comfort priority mode controller A1 (A11, A12, A13) is selected. Then, the controller switching means 41 transmits a command value to the
各モード状態において、軸ダンパー31、左右動ダンパー17、空気ばね15は、それぞれ個別に制御される。そのため、必要に応じて、例えば左右動ダンパーのみ制御する、左右動ダンパーと空気ばねを制御するなど、各個別に、又は、適宜選択して組み合わせて装置を構成したり、制御したりすることができる。
In each mode state, the
次に、図4、5を参照して、本実施の形態に係る防振装置の乗り心地優先モード制御器A1および地震時モード制御器A2の一例として、空気ばね15を用いた車体10のロール振動低減について説明する。装置の構成を図4に示す。この例では、台車20と車体の半分の荷重を持つ荷重枠10´とを組み合わせて測定を実施した。各制御器の振動制御則には、スカイフック制御則を用いた。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, as an example of the ride priority mode controller A1 and the earthquake mode controller A2 of the vibration isolator according to the present embodiment, the roll of the
スカイフック制御則は、
この例では、力Fsを発生させるデバイスは空気ばね15であり、空気ばね1個あたりで発生させたい制振力(以下目標発生力という)をFaとすると、本測定で用いている車体10は半車体であるので
ここで、「数式2」の目標発生力Faに対応した空気ばね15への指令電流値を計算する際に、空気ばね15の上下伸縮速度を用いている。空気ばね15の上下伸縮速度は、図4に示すように空気ばね15直近に変位センサ51を取り付けて、変位センサ51から空気ばね15の変位を求めた上でフィルタにより微分を行って求めた。なお、目標発生力Faおよび空気ばね15の上下伸縮速度と空気ばね15への指令電流との対応関係を求める具体的方法やその結果については、例えば、以下の文献に記載している方法を用いればよい。
菅原能生・瀧上唯夫・風戸昭人共著、『空気ばね15の減衰制御による鉄道車両の車体上下振動低減』、第9回「運動と振動の制御シンポジウム」講演論文集、140〜145ページ、2005年8月
Here, when calculating the command current value to the
Nobuo Sugawara, Yukio Sugami, and Akito Kazeto, “Reduction of vertical vibration of railway vehicles by damping control of
以下に空気ばね15を用いた車体10のロール振動低減についての測定結果について説明する。なお、この試験は、2個の空気ばね15に車体10として実車体の1/2の質量をもつ荷重枠10´を積載して実施したものである。車両の輪軸部をバンドランダム加振したときの空気ばね15直上の車体10の上下振動加速度パワースペクトル密度(以下PSDと略記)の計算結果を図5に示す。加振はロールモード(右側の車輪23と左側の車輪23が逆相で上下するモード)で行った。ここでグラフの横軸は周波数を、縦軸は車体10の上下振動加速度PSDを表している。図5中(a)のグラフはスカイフック制御なしの場合であり、(b)および (c)のグラフはスカイフック制御器のパラメータである「数式2」におけるスカイフックゲインCsの値を変えて、スカイフック制御を行った場合で、スカイフックゲインCsの値は、それぞれ(b)では3000で、(c)では7000である。
Below, the measurement result about the roll vibration reduction of the
この結果から、スカイフック制御なしに対して本実施の形態のスカイフック制御ありの方が0.8[Hz]付近の車体10の上下振動加速度PSDのピーク値が小さくなり、車体10の振動が低減することがわかる。
From this result, the peak value of the vertical vibration acceleration PSD of the
脱線防止という観点では、0.7〜2[Hz]の周波数帯に存在する車両動揺の固有振動を小さくすることが有効である。この場合では、0.8[Hz]付近にピークを持つ車体10ロールモードの固有振動を低減することに相当し、今回の条件の中では、(c)のスカイフックゲインCsの値が7000の制御器(以下G7000という)を用いた場合が最もピークが小さく、この制御器が最も脱線防止に有効であると考えられる。
From the viewpoint of preventing derailment, it is effective to reduce the natural vibration of the vehicle shake that exists in the frequency band of 0.7 to 2 [Hz]. In this case, this corresponds to reducing the natural vibration of the
一般に鉄道車両の乗り心地の評価に使われる指標として、「乗り心地レベル(LT)」と呼ばれるスカラー量があり、値が小さいほど乗り心地がよいことを示す。スカイフック制御をした場合の(b)、(c)それぞれの条件に対してLTを計算すると、(b)と(c)のスカイフックゲインCsの値のそれぞれの制御器を用いた場合のLT値は、(b)ではLT=74.4093[dB]、(c)ではLT=75.0168[dB]である。スカイフック制御をしない(a)のLT値は74.6345[dB]であるが、(b)の条件の制御器を用いた場合が最もLT値が小さく乗り心地がよいことがわかる。従って、乗り心地を向上させるためには(b)のスカイフックゲインCsの値が3000の制御器(以下G3000という)が適している。 In general, as an index used for evaluating the riding comfort of a railway vehicle, there is a scalar amount called “riding comfort level (LT)”, and the smaller the value, the better the riding comfort. When LT is calculated for each of the conditions (b) and (c) when the skyhook control is performed, the LT when each controller of the value of the skyhook gain Cs of (b) and (c) is used is LT. The values are LT = 74.4093 [dB] in (b) and LT = 75.0168 [dB] in (c). The LT value of (a) without skyhook control is 74.6345 [dB], but it can be seen that the LT value is the smallest when the controller of the condition (b) is used and the ride comfort is good. Therefore, in order to improve riding comfort, a controller (hereinafter referred to as G3000) having a skyhook gain Cs value of 3000 in (b) is suitable.
G7000とG3000の振動加速度PSDを比較すると、車体10のロールモードに対応する
0.8[Hz]付近のピークではG7000の制振性能が優れているが、2[Hz]以上の周波数領域ではG3000と比較して振動が増加している。一般にピークにおける振動低減効果と、高周波の振動絶縁効果にはトレードオフが存在し、両立することは難しい。またこの測定では、車体10として等価的な質量をもつ剛体を用いており車体の上下曲げ振動が発生していないが、曲げ振動の固有振動数は10[Hz]付近に存在し、実走行条件では乗り心地に影響を与えることが多い。よって、乗り心地の向上には、車体の剛体振動に対応するピーク低減だけでなく、2[Hz] 以上の周波数領域の振動低減効果も考慮することが望ましい。よって、G3000とG7000の制御器を用いた場合のLT値の差異は、実走行時には今回の測定結果よりさらに大きくなり、G3000が乗り心地上有利になると予想される。
このように、一般に乗り心地向上に適している制御器と、脱線防止に適している制御器は一致していない場合が多い。従って、例えばG3000の制御器を乗り心地優先モード制御器A1とし、G7000の制御器を地震時モード制御器A2とし、この両者を地震発生を検知して切り替えることによって、通常はG3000の制御器によって乗り心地向上に適した制御を行い、地震発生時にはG7000の制御器によって脱線防止に適した制御を行うことにより、それぞれの場合に効果的な制御を行うことが出来る。
When the vibration acceleration PSD of G7000 and G3000 is compared, it corresponds to the roll mode of the
The vibration suppression performance of the G7000 is excellent at the peak near 0.8 [Hz], but the vibration is increased compared to the G3000 in the frequency range of 2 [Hz] or higher. Generally, there is a trade-off between the vibration reduction effect at the peak and the high frequency vibration insulation effect, and it is difficult to achieve both. In this measurement, a rigid body having an equivalent mass is used as the
As described above, a controller that is generally suitable for improving riding comfort and a controller that is suitable for preventing derailment often do not match. Therefore, for example, the G3000 controller is the ride comfort priority mode controller A1, the G7000 controller is the seismic mode controller A2, and both of them are detected by the occurrence of an earthquake, and are normally switched by the G3000 controller. Effective control can be performed in each case by performing control suitable for improving ride comfort and performing control suitable for preventing derailment by the G7000 controller when an earthquake occurs.
なお、ここに示した例は、乗り心地優先モード制御器A1と地震時モード制御器A2について、制御則が同じで制御パラメータのみが異なっている場合を示しているが、この両者の制御器の制御則そのものが異なっている組み合わせも可能である。例えば、前者に対してH∞制御則を用い、後者に対してスカイフック制御則を用いるなどということもできる。 In addition, although the example shown here shows the case where the control law is the same for the ride comfort priority mode controller A1 and the seismic mode controller A2, only the control parameters are different. Combinations with different control laws are possible. For example, the H∞ control law can be used for the former, and the Skyhook control law can be used for the latter.
また、地震時制御器A2及び/又は乗り心地優先モード制御器A1は、動的に軸ダンパー、左右動ダンパー、空気ばね等の減衰力を変更するものだけではなく、単にダンパーの特性を高減衰/低減衰に切り替えるものでもよい。 In addition, the controller A2 and / or the ride priority mode controller A1 at the time of the earthquake are not only those that dynamically change the damping force of the shaft damper, the left and right motion damper, the air spring, etc., but simply a high damping characteristic of the damper. / It may be switched to low attenuation.
さらに、ここでは空気ばね15をロール振動低減に用いた場合についてのみ説明したが、そのほかの軸ダンパー31、左右動ダンパー17等のデバイスも必要に応じて使用することができ、また、制御対象とする振動モードも必要にあわせて選択することが出来る。例えば、空気ばね15と左右動ダンパー17を用いて、車体10の上下動、ロール動、左右動を制御する、などといったことができる。
Furthermore, although only the case where the
1 鉄道車両
10 車体 10´半車体荷重枠
11 ブラケット 13 中心ピン
15 空気ばね 16 絞り制御弁
17 左右動ダンパー 18 連通路
19 補助空気室 20 台車
21 台車枠 23 車輪
24 車軸 25 輪軸
27 軸箱 29 軸ばね
31 軸ダンパー
41 制御器切替手段
43 車両動揺検出手段(加速度センサー) 45 地震検知手段
51 変位センサ A1 乗り心地優先モード制御器
A2 地震時モード制御器
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記台車の上下動及び/又はロール動を減衰するダンパー並びに/又は、前記車体と前記台車間の左右動、上下動及び/又はロール動を減衰するダンパーと、
前記車体及び/又は前記台車の左右動、上下動及び/又はロール動を検出する車両動揺検出手段と、
前記車両動揺検出手段の検出結果に基づき、車両の乗り心地を向上すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する乗り心地優先モード制御器と、
前記車両動揺検出手段の検出結果に基づき、車両の脱線を防止すべく、前記ダンパーの減衰力を制御して前記車体及び/又は前記台車の振動を抑制する地震時モード制御器と、
地震の発生を検知する地震検知手段と、
該地震検知手段が地震の発生を検知したときに、前記ダンパーの減衰制御器を、乗り心地優先モード制御器から地震時モード制御器へと切り替える制御器切替手段と、
を備えることを特徴とする鉄道車両防振装置。 A vibration isolator for a railway vehicle having a vehicle body and a carriage supporting the vehicle body,
A damper that attenuates the vertical movement and / or roll movement of the carriage and / or a damper that attenuates the lateral movement, vertical movement and / or roll movement between the vehicle body and the carriage;
Vehicle shake detection means for detecting left and right movement, vertical movement and / or roll movement of the vehicle body and / or the carriage;
Based on the detection result of the vehicle motion detection means, a ride comfort priority mode controller that controls the damping force of the damper to suppress vibration of the vehicle body and / or the carriage to improve the ride comfort of the vehicle;
Based on the detection result of the vehicle motion detection means, an earthquake mode controller that controls the damping force of the damper to suppress vibration of the vehicle body and / or the carriage to prevent derailment of the vehicle,
An earthquake detection means for detecting the occurrence of an earthquake;
Controller switching means for switching the damper damping controller from a ride comfort priority mode controller to an earthquake mode controller when the earthquake detection means detects the occurrence of an earthquake;
A railway vehicle vibration isolator comprising:
地震の発生を検知したときに、前記ダンパーの減衰制御器を、前記乗り心地優先モード制御器から前記地震時モード制御器へと切り替えることを特徴とする鉄道車両防振方法。 A vehicle body and a carriage that supports the vehicle body, and a damper that attenuates the vertical movement and / or roll movement of the carriage and / or a lateral movement, vertical movement, and / or roll movement between the vehicle body and the carriage is attenuated. And the vehicle body and / or the cart by controlling the damping force of the damper to improve the riding comfort of the vehicle based on the lateral movement, vertical movement and / or roll movement of the vehicle body and / or the carriage. Based on the ride priority mode controller that suppresses vibration of the vehicle and the left and right movements, vertical movements and / or roll movements of the vehicle body and / or the carriage, the damping force of the damper is controlled to prevent derailment of the vehicle. A vibration isolation method for a railway vehicle to which an earthquake mode controller that suppresses vibrations of the vehicle body and / or the carriage is attached,
A railcar vibration isolation method that switches the damping controller of the damper from the ride priority mode controller to the earthquake mode controller when the occurrence of an earthquake is detected.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008284885A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Railway Technical Res Inst | High attenuating force damper and railway vehicle |
JP2011162156A (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Central Japan Railway Co | Air spring device for vehicle |
JP2011201477A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | Railroad vehicle |
JP2014129035A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Railway Technical Research Institute | Vehicle-lateral-movement damper device and railway vehicle |
KR101736523B1 (en) * | 2009-11-18 | 2017-05-29 | 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하 | Method for monitoring the state of a bogie of a railway vehicle comprising at least one wheel set |
JP6999076B2 (en) | 2017-09-20 | 2022-01-18 | 川崎車両株式会社 | Railroad vehicle body control device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06239230A (en) * | 1993-02-15 | 1994-08-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Air spring device for railway rolling stock |
JPH08166035A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Kayaba Ind Co Ltd | Semiactive control damper and control system |
JPH1059179A (en) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Vibration control method to rolling stock |
JP2005145312A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Railway Technical Res Inst | Vibration control device and vehicle equipped with it |
JP2006306276A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Hokkaido Railway Co | Yaw damper device for railway rolling stock |
-
2006
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06239230A (en) * | 1993-02-15 | 1994-08-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Air spring device for railway rolling stock |
JPH08166035A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Kayaba Ind Co Ltd | Semiactive control damper and control system |
JPH1059179A (en) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Vibration control method to rolling stock |
JP2005145312A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Railway Technical Res Inst | Vibration control device and vehicle equipped with it |
JP2006306276A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Hokkaido Railway Co | Yaw damper device for railway rolling stock |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008284885A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Railway Technical Res Inst | High attenuating force damper and railway vehicle |
KR101736523B1 (en) * | 2009-11-18 | 2017-05-29 | 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하 | Method for monitoring the state of a bogie of a railway vehicle comprising at least one wheel set |
JP2011162156A (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Central Japan Railway Co | Air spring device for vehicle |
JP2011201477A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | Railroad vehicle |
JP2014129035A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Railway Technical Research Institute | Vehicle-lateral-movement damper device and railway vehicle |
JP6999076B2 (en) | 2017-09-20 | 2022-01-18 | 川崎車両株式会社 | Railroad vehicle body control device |
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