JP2009073418A - 鉄道車両用サスペンション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コントローラ10が異常動揺信号の入力を受けると、コントローラ10は、油圧ダンパ8の減衰係数を大きくする。このため、仮に鉄道車両2がポイントや曲線路走行等に伴って異常動揺を生じた場合にも、その異常動揺信号の入力を受けることにより、その異常動揺を抑制し、良好な走行安定性、走行安全性を確保することができる。さらに、ヨーダンパの故障時に、ヨーダンパの故障検出を行って、他のダンパの減衰係数を大きくするように設定される従来技術に比して、ヨーダンパの故障に制約されず、種々の要因で生じる異常動揺に対して、その異常動揺を抑制することができる。
【選択図】図1
Description
この対策として、ヨーダンパ及び左右動ダンパを用いた鉄道車両用サスペンション装置では、ヨーダンパの故障を検出し、その検出結果に基づいて左右動ダンパの減衰係数を高くするように制御して台車異常動揺の抑制を図ることが考えられている。
一方、近時、鉄道車両の高速走行化が図られており、これに伴い、ポイント箇所の走行や曲線区間の走行時にも、台車異常動揺が起こりやすくなってきている。このため、上述したヨーダンパの故障検出結果に基づいた台車異常動揺の抑制方法では、近時の鉄道車両高速走行化の状況に対して適切には対処し得ず、改善が求められているというのが実情であった。
本発明の他の目的は、振動抑制制御の復帰作動を良好に実行できて利便性の向上を図ることができる鉄道車両用サスペンション装置を提供することにある。
図1及び図2において、本発明の第1実施の形態に係る鉄道車両用サスペンション装置1が用いられる鉄道車両(以下、単に車両ともいう。)の車体3は、前側、後側の台車4f、4r(以下、適宜、台車4と総称する。)に空気ばね5を介して載置されている。
車体3の下部における前、後台車4f、4rの夫々の中央部分に対応した部分には前、後中心ピン6f、6r(以下、適宜、中心ピン6と総称する。)が突設されている。
アクチュエータ7と油圧ダンパ8は、中心ピン6(前中心ピン6f、後中心ピン6r)と台車4の枠4aに立設した支柱4bとの間に相互に並列となるように配置されている。
鉄道車両用サスペンション装置1は、さらに、前記コントローラ10(入力手段)を備えている。コントローラ10には、加速度センサ9から加速度信号が入力され、前記ストロークセンサから変位信号がそれぞれ入力されるようになっている。コントローラ10には、さらに、台車4が異常動揺を発生した際に、図示しない異常動揺検知手段や上位情報制御装置13から送出される異常動揺信号(異常動揺検知信号)が入力されるようになっている。
コントローラ10は、通常走行時、アクチュエータ7に対して所定の大きさの推力(通常時推力)を発生させるようにしている。また、異常動揺信号の入力を受けることにより、図3、図4、図5の信号波形に沿うように振動抑制制御を行う。
復帰動作区間を過ぎると、油圧ダンパ8の減衰係数Cを「低」に切り替える。
信号監視区間+復帰動作区間の間はアクチュエータ7の推力は低下させないことで、この間の乗り心地の悪化をできるだけ抑制する。
ステップS2でNO(即ち、1サンプリング前の異常動揺信号がOFFである)と判定すると、図3、図4、図5の異常動揺信号の波形で示すように、信号監視動作(信号監視区間)に入り、信号監視動作状態に設定する(ステップS3)。ステップS3に続いて、図3、図4、図5の油圧ダンパの減衰係数を示す信号波形で示すように、油圧ダンパ8の減衰係数Cを「高」に切替え(ステップS4)、監視動作時間のカウント(計時)をゼロクリアする(ステップS5)。
ステップS5の処理を終了するか、ステップS2でYES〔即ち、ステップS1でYES(異常動揺信号がON)の状態で、かつ信号監視動作中である〕と判定するか又はステップS6でYES〔即ち、異常動揺信号がONでなく、かつ信号監視動作中である〕と判定すると、監視動作時間のカウントアップ(計時)を行う(ステップS7)。
また、コントローラ10へ前記異常動揺信号が入力された場合に、コントローラ10は、油圧ダンパ8の減衰係数Cを大きくし、異常動揺信号の入力が、所定時間(信号監視区間)、継続する場合には、油圧ダンパ8の減衰係数Cを大きくした状態を維持し、アクチュエータ7が発生する推力をゼロとする(図4参照)ので、異常動揺を抑制し、台車の走行安定性を確保する。
この第2実施形態に係る鉄道車両用サスペンション装置〔請求項2、4、7に対応する。〕では、図7において、コントローラ10(図1参照)に台車の異常動揺検知を知らせる異常動揺信号が入力されると、コントローラ10は直ちに油圧ダンパ8の減衰係数Cを「高」に切り替え台車4の走行安定性を確保する。同時に、アクチュエータ7の推力を一定の比率で低下させる。ここでは、例えばアクチュエータへの推力指令に0.2倍のゲインを乗じることによりアクチュエータの推力を低下させる。
信号監視区間+復帰動作区間の間はアクチュエータ7の推力を低下させることで台車異常動揺を助長するような推力の発生も抑制し、台車4の走行安定性を確保するとともに、乗り心地を最低限確保するようにしている。
図8において、コントローラ10は、信号監視状態を終了する(ステップS14)か、又はステップS12でNOと判定した場合、監視動作時間が一定時間Tdを超えたか否かを判定する(ステップS21)。
制御力比率=g1+((1−g1)×(監視動作時間−Td)/2) … (1)
ただし、g1=推力低下ゲイン(この実施形態では0.2)
また、ステップS6でNOと判定された〔即ち、信号監視動作状態に設定されていない〕場合に行われる監視動作時間のゼロクリア処理(ステップS16)を終了すると、推力低下ゲインg1を1とし、ステップS15に進む。
また、第3実施形態の場合と同様に、図9の信号監視区間及び復帰動作区間に示すように、アクチュエータ7をストローク変位に応じてストロークの向きと反対方向に抵抗力(ばね力に相当する推力)を発生するよう制御し、油圧ダンパ8の減衰力にアクチュエータ7の抵抗力(ばね力に相当する推力)を加え、ひいては車体と台車の結合剛性が向上するようにしてもよい(第4実施形態)。この第4実施形態によれば、第3実施形態の場合と同様に、台車ひいては車両の走行安定性を確保できる。
しかし、異常動揺信号が頻繁に入力されるような場合は台車4や異常動揺を検出するセンサ等に何らかの不具合が発生している可能性が高いので、一定時間(例えば5分間)に一定回数(例えば3回)以上の異常動揺信号が入力された場合には、コントローラ10は直ちに油圧ダンパ8の減衰係数Cを「高」に切り替えるとともに、システムをフェール状態に遷移させ、アクチュエータ7の推力をゼロとするように構成してもよい(第5実施形態)。この第5実施形態では、同時に上位の情報制御装置13等にシステムのフェールを通知するようにしている。
この第6実施形態によれば、台車の4異常動揺を検知した際にも、アクティブ制御動作は、一定の時間の間は、維持されるので、何らの処置も施さない場合に電磁弁などの作動遅れ等に起因して起こり得る左右動油圧ダンパ8の減衰係数Cが「低」で、かつアクチュエータ7の推力が小の状態を回避することができ、これに伴い台車の良好な安定性を確保することができる。
Claims (7)
- 車体及び台車間に介在されて前記車体又は台車に作用する推力を発生可能で通常時には所定の大きさの通常時推力を発生するアクチュエータと、該アクチュエータと並列に設けられ減衰係数を調整可能な液体ダンパと、前記アクチュエータ及び前記液体ダンパの作動を制御して前記車体及び台車に対する振動抑制制御を行うコントローラとを備えた鉄道車両用サスペンション装置において、
前記台車の異常動揺に対応してこのことを示す異常動揺検知信号が入力される入力手段を備え、前記入力手段へ前記異常動揺検知信号が入力された場合に、前記コントローラは、前記液体ダンパの減衰係数を大きくすることを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。 - 請求項1に記載の鉄道車両用サスペンション装置において、前記入力手段へ前記異常動揺検知信号が入力された場合に、前記コントローラは、前記液体ダンパの減衰係数を大きくすると同時に、前記アクチュエータを、その発生推力が前記通常時推力より小さい値となるように制御することを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。
- 請求項1に記載の鉄道車両用サスペンション装置において、前記コントローラは、所定時間、前記入力手段への異常動揺検知信号の入力を監視し、継続する場合には、前記コントローラは、前記液体ダンパの減衰係数を大きくした状態を維持し、前記アクチュエータが発生する前記推力をゼロとすることを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。
- 請求項2に記載の鉄道車両用サスペンション装置において、前記入力手段への異常動揺検知信号の入力が所定時間内に停止された場合には、前記液体ダンパの減衰係数を小さくし、前記アクチュエータが発生する推力を前記通常時推力へ復帰させることを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。
- 請求項2に記載の鉄道車両用サスペンション装置において、前記入力手段への異常動揺検知信号の入力が停止された場合には、前記コントローラは、前記アクチュエータが発生する推力を通常時推力へ段階的又は徐々に復帰させ、所定時間にわたって異常動揺検知信号が再入力されないことを確認後に、前記液体ダンパの減衰係数を小さくすることを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。
- 車体及び台車間に介在されて前記車体又は台車に作用する推力を発生可能で通常時には所定の大きさの通常時推力を発生するアクチュエータと、該アクチュエータと並列に設けられ減衰係数を調整可能な液体ダンパと、前記アクチュエータ及び前記液体ダンパの作動を制御して前記車体及び台車に対する振動抑制制御を行うコントローラとを備えた鉄道車両用サスペンション装置において、
前記台車の異常動揺に対応してこのことを示す異常動揺検知信号が入力される入力手段を備え、前記入力手段へ前記異常動揺検知信号が入力された場合に、前記コントローラは、前記液体ダンパの減衰係数を大きくし、同時に、車体と台車の結合剛性が向上するように前記アクチュエータが発生する推力を制御することを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。 - 請求項1に記載の鉄道車両用サスペンション装置において、前記入力手段へ異常動揺検知信号が入力されてから、ある一定の時間差を持って、前記コントローラは、前記アクチュエータを、その発生推力が前記通常時推力より小さい値となるように制御することを特徴とする鉄道車両用サスペンション装置。
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