JP2010247740A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】高速走行時の直進安定性を高め、乗り心地の向上を図ることが可能な車両を提供する。
【解決手段】軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両に、左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、前記車両の進行方向に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に関し、特に新交通システムで用いられる車両に関する。

周知のように、新交通システムとは、人口の比較的密集した都市空間において鉄道とバスとの中間の輸送力を持つ公共交通機関として開発されたものであり、近年では大規模空港内における旅客移動手段としても利用されている。このような新交通システムは、専用の軌道をゴムタイヤで支持された車両が案内軌条（ガイドレール）にガイドされて走行する方式を採用しているため、快適性・低公害性・安全性に優れた輸送システムとして注目されている。

従来の新交通システムで用いられる車両は、一般の自動車と異なり前方及び後方のどちらの方向に対しても同様に自動走行する必要があるため、前進・後進の概念が無く、左右のタイヤにトーイン角度をつけていなかった。

特開昭６２−５５２０３号公報

上記のように、従来の新交通システムで用いられる車両は、左右のタイヤにトーイン角度をつけていなかったため、高速走行時の直進安定性が低下し、横揺れの発生によって乗り心地が悪化するという問題があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、高速走行時の直進安定性を高め、乗り心地の向上を図ることが可能な車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両は、軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両であって、左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、前記車両の進行方向に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る車両は、軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両であって、左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、前記車両の進行方向及び走行速度に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る車両において、前記アクチュエータは、前記左右の車両のステアリング角度をリンクさせるために設けられたステアリングバーの長さを調節することで前記トーイン角度の調節を行うことを特徴とする。

本発明に係る車両によれば、軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両において、左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、前記車両の進行方向に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置とを設けたため、車両の進行方向に適したトーイン角度を左右の車輪につけることができ、その結果、高速走行時の直進安定性を高め、横揺れの発生を抑制して乗り心地の向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る新交通システムの構成概略図である。 本実施形態の新交通システムで使用される車両１の構成概略図である。 車両１の機能ブロック構成図である。 車両１のトーイン制御に関する詳細説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る新交通システムの構成概略図である。この図１に示すように、本実施形態に係る新交通システムは、例えば大規模空港内或いは市街地等に敷設された軌道Ｗ上を自動走行する車両１、２と、各駅Ａ、Ｂに設置された駅装置３と、駅間の軌道Ｗ上に沿って設定された複数の閉塞区間毎に設置された位置検出用地上子４、地上無線アンテナ５及び地上無線機６と、駅間に設置された地上ＡＴＰ(Automatic Train Protection)装置７と、中央司令所Ｃに設置された運行管理装置８とから構成されている。

駅装置３は、駅軌道上の車両定点域停止位置に配置された駅地上子３ａと、駅ＡＴＯ(Automatic Train Operation)装置３ｂ及び駅管理装置３ｃとから構成されている。また、運行管理装置８は、手動操作盤８ａ、運行表示盤８ｂ及びＡＴＳ(Automatic Train Supervision)装置８ｃから構成されている。上記の駅ＡＴＯ装置３ｂ、駅管理装置３ｃ、地上無線機６及び地上ＡＴＰ装置７などのウェイサイド装置と、センター装置であるＡＴＳ装置８ｃとは光ファイバを用いて構築された光ネットワークＮＷを介して通信可能に接続されている。

なお、新交通システムには、車両１、２や各種の地上装置に電力を供給するための電力設備も含まれるが、図１では省略している。また、図１では紙面の都合上、軌道Ｗ上に２台の車両１、２が存在している状況を図示しているが、編成数はこれに限定されるものではない。また、１編成中の車両数も１台に限定されるものではなく、複数台の車両を連結して１編成としても良い。駅数も２つに限らない。

車両１、２は、駅停車中においては駅地上子３ａを介して駅ＡＴＯ装置３ｂと通信可能であり、駅ＡＴＯ装置３ｂからの指示に応じて車両ドアの開閉動作や出発動作を自動で行う。また、これら車両１、２は、走行中に位置検出用地上子４から受信した位置信号を基に絶対位置を認識し、以降は車体に設置されたエンコーダを用いて絶対位置を起点とする走行距離を積算することで現在位置を算出する位置決め機能を備えている。

また、これら車両１、２は、走行中においては地上無線アンテナ５及び地上無線機６を介して地上ＡＴＰ装置７と通信可能であり、上述した現在位置の算出結果を地上ＡＴＰ装置７に報告（送信）する一方、地上ＡＴＰ装置７から現在位置の算出結果を基に閉塞区間毎に指示される制限速度を超過しないように自動運転を行う。

また、これら車両１、２は、地上無線アンテナ５及び地上無線機６を介して中央司令所ＣのＡＴＳ装置８ｃとも通信可能であり、車両情報（現在位置や走行速度、異常発生履歴など）をＡＴＳ装置８ｃに報告する一方、緊急時にはＡＴＳ装置８ｃからの遠隔操作指令に従って走行する。なお、このような車両１、２の詳細な構成については後述する。

駅装置３において、駅地上子３ａは、駅停車中の車両１、２と通信するために駅軌道上の車両定点域停止位置に配置された有電源地上子であり、例えば誘導ループコイルなどによって構成されている。駅ＡＴＯ装置３ｂは、駅地上子３ａを介して車両１、２と通信可能であると共に、光ネットワークＮＷを介して中央司令所ＣのＡＴＳ装置８ｃと通信可能であり、ＡＴＳ装置８ｃからの指示に応じて車両１、２の車両ドア及び駅ホームドアの連動開閉制御、車両１、２の出発制御など駅内における車両１、２の自動運転に必要な制御を行う一方、車両１、２のブレーキ状態や車両ドア及び駅ホームドアの開閉状態などをＡＴＳ装置８ｃに報告する。

駅管理装置３ｃは、光ネットワークＮＷを介して中央司令所ＣのＡＴＳ装置８ｃと通信可能であり、ＡＴＳ装置８ｃからの指示に応じて駅ホーム及び駅構内の放送装置や案内表示装置、監視カメラ等の制御、自動発券機や自動改札機の管理など駅業務に必要な各種装置の制御・管理を行う装置であり、これら各種装置の状況や監視カメラによる監視映像などを駅情報としてＡＴＳ装置８ｃに報告する。

位置検出用地上子４は、車両１、２の絶対位置を検出するために、駅間の軌道Ｗ上における閉塞区間毎に設置された無電源地上子であり、例えば誘導ループコイルなどによって構成されている。この位置検出用地上子４は、車両１、２がその上を走行する際に誘導方式による通信によって絶対位置を示す位置信号を車両１、２に送信する。

地上無線アンテナ５は、走行中の車両１、２と通信を行うために、閉塞区間毎に設置されたアンテナである。地上無線機６は、地上無線アンテナ５を介して車両１、２から受信した無線信号に周波数変換処理、復調処理及び復号化処理を施すことにより地上ＡＴＰ装置７及びＡＴＳ装置８ｃで処理可能な受信データを生成し、この受信データを光ネットワークＮＷを介して地上ＡＴＰ装置７またはＡＴＳ装置８ｃに送信する。つまり、この受信データが現在位置を示すデータであれば地上ＡＴＰ装置７に送信され、車両情報を示すデータであればＡＴＳ装置８ｃに送信される。

また、この地上無線機６は、光ネットワークＮＷを介して地上ＡＴＰ装置７またはＡＴＳ装置８ｃから入力される送信データ（地上ＡＴＰ装置７であれば制限速度、ＡＴＳ装置８ｃであれば遠隔操作指令）に符号化処理、変調処理及び周波数変換処理を施すことで送信用の無線信号を生成し、この無線信号を地上無線アンテナ５を介して車両１、２に送信する。

地上ＡＴＰ装置７は、地上無線アンテナ５、地上無線機６及び光ネットワークＮＷを介して車両１、２と通信可能であり、車両１、２から報告される現在位置と、先行車両の位置情報及び各閉塞区間の軌道情報（カーブや勾配の状態など）に基づいて現在位置に対応する閉塞区間における制限速度を決定し、その決定した制限速度を地上無線機６を介して車両１、２に送信する。

運行管理装置８において、手動操作盤８ａは、緊急時に車両１、２を手動によって遠隔操作するための操作盤であり、管理者による操作に応じた操作信号をＡＴＳ装置８ｃに出力する。運行表示盤８ｂは、ＡＴＳ装置８ｃの制御によって各車両１、２の運行状況や各駅Ａ、Ｂの状況を表示する表示装置である。

ＡＴＳ装置８ｃは、予め設定された運行ダイヤに基づいて各車両１、２の運行及び各駅Ａ、Ｂの業務を統括的に管理・監視する装置であり、光ネットワークＮＷを介して得られる各車両１、２の車両情報や各駅Ａ、Ｂの駅情報を基に各車両１、２の運行状況や各駅Ａ、Ｂの状況を運行表示盤８ｂに表示させる一方、緊急時には必要に応じて手動操作盤８ａから入力される操作信号を遠隔操作指令として車両１、２に送信する。

続いて、図２及び図３を参照して車両１、２の構成について詳細に説明する。なお、車両１、２の構成は同一なので、以下では車両１を代表的に用いて説明する。図２は、車両１の概略構成図であり、図２（ａ）は軌道Ｗ上を走行する車両１の正面図、図２（ｂ）は車両１の台車の構造を説明するための概略平面図である。

これら図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、車両１は、乗客を収容するための本体部である車体１０と、４輪のゴムタイヤ１１に支持された台車１２とを備えている。台車１２には集電装置１３及び後述の走行装置３４（駆動モータ３４ａ、駆動インバータ３４ｂ、速度検出器３４ｃ、エンコーダ３４ｄ、ブレーキ装置３４ｅ：図２では駆動モータ３４ａのみ図示）が設置されており、車両１は、軌道Ｗの側壁に沿って設置された電車線１４から電力（例えば３相交流電力）供給を受けて走行するようになっている。

また、台車１２には、ゴムタイヤ１１の操舵手段として、前輪側及び後輪側には左右のゴムタイヤ１１のステアリング角度をリンクさせるためのステアリングバー１５によって連結された案内バー１６が取り付けられている。案内バー１６の両側には案内輪１７が取り付けられており、軌道側壁に設けられたガイドレール１８に案内輪１７をガイドさせて走行することにより、軌道Ｗのカーブに追従して曲がることができるようになっている。

また、ステアリングバー１５には、後述するトーインコントローラ３９の制御に応じてステアリングバー１５の長さを調節することで左右のゴムタイヤ１１のトーイン角度を調節可能なアクチュエータ１９が設けられている。なお、このアクチュエータ１９としては、油圧によってステアリングバー１５の長さを調節する油圧シリンダや、電動によってステアリングバー１５の長さを調節するサーボモータ等を用いることができる。

また、案内バー１６には、案内輪１７の下方に分岐案内輪２０が取り付けられている。この分岐案内輪２０は、軌道Ｗの分岐部横に設置された電気転轍機の可動案内板（図示略）にフックして車両１を所望の方向に分岐させるものであり、直進するときには電気転轍機の直進側の可動案内板がせり出してきて車両１の進路を直進方向に維持し、分岐するときには分岐側の可動案内板がせり出してきて車両１の進路を分岐方向に変更するようになっている。なお、図２（ａ）に示すように、駅間の軌道Ｗ上の中央には位置検出用地上子４が配置されている。

図３は、車両１の機能ブロック構成図である。この図３に示すように、車両１は、下部アンテナ３０、トランスポンダ３１、車上無線アンテナ３２、車上無線機３３、走行装置３４、ドア制御装置３５、ドア開閉装置３６、案内表示装置３７、録音放送装置３８、トーインコントローラ（トーイン制御装置）３９及び車両制御装置４０を備えている。

下部アンテナ３０は、軌道Ｗ上に配置された各地上子（駅地上子３ａ、位置検出用地上子４）と誘導方式による通信を行うためのアンテナであり、車両１の前端下部に配置されている。トランスポンダ３１は、下部アンテナ３０を介して各地上子から受信した信号を車両制御装置４０で処理可能な受信データに変換して車両制御装置４０に出力する。また、このトランスポンダ３１は、車両制御装置４０から入力される送信データを地上子（この場合、駅地上子３ａのみ）で受信可能な送信信号に変換し、この送信信号を下部アンテナ３０を介して送信する。

車上無線アンテナ３２は、図１に示す地上無線アンテナ５を介して地上無線機６と無線通信を行うためのアンテナである。車上無線機３３は、車上無線アンテナ３２を介して受信した無線信号に周波数変換処理、復調処理及び復号化処理を施すことにより車両制御装置４０で処理可能な受信データ（例えば制限速度や遠隔操作指令を示すデータ）を生成し、この受信データを車両制御装置４０に出力する。また、この車上無線機３３は、車両制御装置４０から入力される送信データ（例えば現在位置や車両情報を示すデータ）に符号化処理、変調処理及び周波数変換処理を施すことで送信用の無線信号を生成し、この無線信号を車上無線アンテナ３２を介して地上無線アンテナ５に送信する。

走行装置３４は、駆動モータ３４ａ、駆動インバータ３４ｂ、速度検出器３４ｃ、エンコーダ３４ｄ及びブレーキ装置３４ｅから概略構成されている。駆動モータ３４ａは、例えば３相交流誘導機であり、駆動インバータ３４ｂから供給される３相交流電力によって回転することで後輪側のゴムタイヤ１１を回転駆動する。駆動インバータ３４ｂは、例えば回生ブレーキ機能を有するＶＶＶＦインバータであり、車両制御装置４０の制御によって車両１を所定の速度で走行させるための３相交流電力を生成して駆動モータ３４ａに供給する。

速度検出器３４ｃは、車両１の走行速度を検出し、その検出結果を示す速度信号を車両制御装置４０に出力する。エンコーダ３４ｄは、駆動モータ３４ａ或いはゴムタイヤ１１の回転軸に取り付けられており、回転軸の回転に応じたパルス信号を車両制御装置４０に出力する。ブレーキ装置３４ｅは、例えば空気ブレーキであり、車両制御装置４０の制御によってブレーキ動作を行う。

ドア制御装置３５は、車両制御装置４０による制御に応じて、ドア開閉装置３６によるドアの開閉、案内表示装置３７による案内表示、及び録音放送装置３８による車内放送の連動制御を行う。ドア開閉装置３６は、ドア制御装置３５の制御によってドアの開閉を行う。案内表示装置３７は、ドア制御装置３５の制御によってドア開閉時における案内用画面を表示する。録音放送装置３８は、ドア制御装置３５の制御によってドア開閉時における車内放送を行う。

トーインコントローラ３９は、車両制御装置４０から入力される進行方向及び走行速度に応じたトーイン角度となるように上記アクチュエータ１９を制御する。具体的には、図４に示すように、トーインコントローラ３９は、アクチュエータ１９を制御して、車両１の進行方向に対して左右のゴムタイヤ１１にトーインが発生するように、且つ走行速度が遅い程トーイン角度が大きくなるようにステアリングバー１５の長さを長くさせる（進行方向が逆方向の場合はステアリングバー１５の長さを短くさせる）。

車両制御装置４０は、トランスポンダ３１及び車上無線機３３から入力される受信データと、速度検出器３４ｃから入力される速度信号と、エンコーダ３４ｄから入力されるパルス信号とに基づいて車両１の走行、減速、停止、車両ドアの開閉など自動運転に必要な各種制御を行う装置であり、車上ＡＴＯ装置４０ａ及び車上ＡＴＰ装置４０ｂを備えている。

車上ＡＴＯ装置４０ａは、駅停車中においてはトランスポンダ３１を介して駅ＡＴＯ装置３ｂから受けた指示に応じてドア制御装置３５を制御することで、車両ドアの開閉、案内表示及び車内放送を制御すると共に、走行装置３４を制御することで車両１の出発制御を行う。また、この車上ＡＴＯ装置４０ａは、走行中においては速度検出器３４ｃから入力される速度信号から現在の走行速度を把握し、この走行速度が車上ＡＴＰ装置４０ｂから通知される制限速度を超過しないように走行装置３４を制御することで自動運転を行う。
さらに、この車上ＡＴＯ装置４０ａは、緊急時には車上無線機３３を介してＡＴＳ装置８ｃから受信した遠隔操作指令に従って走行装置３４を制御する。

また、この車上ＡＴＯ装置４０ａは、走行中において位置検出用地上子４上を通過した際にトランスポンダ３１を介して位置検出用地上子４から受信した位置信号を基に車両１の絶対位置を認識し、以降はエンコーダ３４ｄから入力されるパルス信号を基に絶対位置を起点とする走行距離を積算することで現在位置を算出する位置決め機能を備えている。なお、この位置決め機能には、位置検出用地上子４を通過する毎に得られる絶対位置を基に現在位置を補正することで、エンコーダによる走行距離の積算誤差をリセットする機能もある。

車上ＡＴＰ装置４０ｂは、現在位置の算出結果を車上無線機３３を介して地上ＡＴＰ装置７に送信する一方、地上ＡＴＰ装置７からその現在位置に対応する閉塞区間毎に指示される制限速度を車上ＡＴＯ装置４０ａに通知する。
また、このような車両制御装置４０は、上記のトーインコントローラ３９に現在の進行方向及び走行速度を出力する機能と、車上無線機３３を介して車両情報（現在位置や走行速度、異常発生履歴など）をＡＴＳ装置８ｃに送信する機能も有する。

以上のような本実施形態によれば、車両１（２）の進行方向及び走行速度に適したトーイン角度を左右のゴムタイヤ１１につけることができ、その結果、高速走行時の直進安定性を高め、横揺れの発生を抑制して乗り心地の向上を図ることが可能となる。また、ガイドレール１８に対する案内輪１７の接触が減り、案内輪１７の摩耗を低減できる。

なお、上記実施形態において、トーインコントローラ３９は車両１（２）の進行方向及び走行速度に応じたトーイン角度となるようにアクチュエータ１９を制御する機能を有していたが、進行方向の情報だけを車両制御装置４０から得て、その進行方向に応じて所定のトーイン角度となるようにアクチュエータ１９を制御するようにしても良い。この場合、走行速度に応じてトーイン角度を調節しないため、高速走行時の直進安定性が若干低下するが、従来と比較すれば大幅に直進安定性を高め、乗り心地の向上を図ることができる。

１、２…車両、３…駅装置、３ａ…駅地上子、３ｂ…駅ＡＴＯ装置、３ｃ…駅管理装置、４…位置検出用地上子、５…地上無線アンテナ、６…地上無線機、７…地上ＡＴＰ装置、８…運行管理装置、８ａ…手動操作盤、８ｂ…運行表示盤、８ｃ…ＡＴＳ装置、１０…車体、１１…ゴムタイヤ、１２…台車、１５…ステアリングバー、１６…案内バー、１８…ガイドレール、１９…アクチュエータ、３０…下部アンテナ、３１…トランスポンダ、３２…車上無線アンテナ、３３…車上無線機、３４…走行装置、３５…ドア制御装置、３６…ドア開閉装置、３７…案内表示装置、３８…録音放送装置、３９…トーインコントローラ、４０…車両制御装置、４０ａ…車上ＡＴＯ装置、４０ｂ…車上ＡＴＰ装置、Ａ、Ｂ…駅、Ｃ…中央司令所、ＮＷ…光ネットワーク、Ｗ…軌道

Claims (3)

1. 軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両であって、
   左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、
   前記車両の進行方向に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置と、
   を備えることを特徴とする車両。
2. 軌道に沿って設置されたガイドレールにガイドされて走行する車両であって、
   左右の車輪のトーイン角度を調節可能なアクチュエータと、
   前記車両の進行方向及び走行速度に応じたトーイン角度となるように前記アクチュエータを制御するトーイン制御装置と、
   を備えることを特徴とする車両。
3. 前記アクチュエータは、前記左右の車両のステアリング角度をリンクさせるために設けられたステアリングバーの長さを調節することで前記トーイン角度の調節を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両。

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