JP2011178204A - 鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】万が一逆方向の操舵指令が与えられた場合でも、走行安全性の低下を防止する鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータを提供する。
【解決手段】鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータにおいて、操舵用油圧シリンダ１と、モータ３によって駆動されるポンプ２と、差圧検知シリンダ４と、第１のフロー検知シリンダ５と、第２のフロー検知シリンダ６と、第１のバイパス回路制御弁７と、前記第２のフロー検知シリンダ６によって制御される第２のバイパス回路制御弁８と、第３のバイパス回路制御弁９と、この第３のバイパス回路制御弁９に直列に接続され、前記第１のフロー検知シリンダ５によって制御される第４のバイパス回路制御弁１０とを備え、本来とは逆方向の操舵指令が与えられた場合には、前記台車枠側油室１Ａと前記操舵梁側油室１Ｂとの間を連通させるバイパス回路を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータに関するものである。

従来、鉄道車両用アシストボギー角操舵台車としては、以下に示すようなものがあった（下記特許文献１参照）。
図６はかかる鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の構成図、図７は従来のアクチュエータ回路の基本構成図である。
図６において、１０１は台車枠、１０２は台車回転中心ピン、１０３は操舵梁、１０４は側受スリ板、１０５は操舵てこ、１０６は連結棒、１０７は軸箱、１０８は輪軸、１０９は車輪、１１０は前後支持ばね、１１１はアクチュエータである。

この鉄道車両用アシストボギー角操舵台車は、台車枠１０１に対して台車回転中心ピン１０２周りを旋回可能な操舵梁１０３を持っているボギー角連動誘導操舵台車である。
台車枠１０１と操舵梁１０３との間には側受スリ板１０４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発生する。また、曲線軌道通過時に操舵梁１０３（車体）に対して生じる台車枠１０１の回転変位を、操舵てこ１０５及び連結棒１０６を介して、一定のてこ比で軸箱１０７に伝え、軸箱１０７をハの字状に操舵する。さらに、台車枠１０１と操舵梁１０３の間に台車旋回トルクを発生するアクチュエータ１１１が配置されている。このアクチュエータ１１１は、台車枠１０１及び操舵梁１０３それぞれに設けたブラケット１１２，１１３の間に取り付けられる。

曲線軌道の入口側及び出口側の緩和曲線において、台車が旋回する際に、曲率の変化に応じてアクチュエータ１１１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ることによって車輪１０９とレールとの間に生じる横圧を低減する。アクチュエータ１１１の発生力による旋回トルクは側受摩擦トルク以下とし、この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１１１の発生力の制御は、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、緩和曲線及びその前後の区間のみ行う。

図７に示すように、アクチュエータ１１１は、操舵用油圧シリンダ１２１、油圧ポンプ１２２、電動モータ１２３から構成される電動油圧アクチュエータであり、外部からの制御信号及び駆動用電力の供給により力を発生する。
アシスト操舵非制御時は、油圧ポンプ１２２は無負荷（モータに電気的な負荷が接続されていない）状態であり、操舵用油圧シリンダ１２１の伸縮動作に伴う油の流れに対する抵抗は発生しないため、台車旋回動作に支障を与えない。一方、アシスト操舵制御時は、油圧ポンプ１２２を電動モータ１２３で駆動し、油圧シリンダ１２１の動作方向に油圧を補助的に負荷することで台車旋回抵抗を小さくする。

特開２００７−１６８５１０号公報

しかしながら、操舵制御装置のフェール或いは地点データベースの誤りにより、本来とは逆方向の力を発生するようなアシスト操舵制御指令がアクチュエータ１１１に送信された場合、緩和曲線における台車旋回抵抗を増大させる方向にアクチュエータ１１１が力を発生し、走行安全性が低下するといった問題があった。
本発明は、万が一逆方向の操舵指令が与えられた場合でも、操舵用油圧シリンダの両方の油室間を連通させるバイパス回路により、ポンプが発生する油圧を無効化し、走行安全性の低下を防止する、鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータにおいて、操舵用油圧シリンダ１と、この操舵用油圧シリンダ１の台車枠側油室１Ａ及び操舵梁側油室１Ｂに接続される、モータ３によって駆動されるポンプ２と、前記台車枠側油室１Ａ及び前記操舵梁側油室１Ｂに接続される差圧検知シリンダ４と、前記台車枠側油室１Ａに接続される第１のフロー検知シリンダ５と、前記操舵梁側油室１Ｂに接続される第２のフロー検知シリンダ６と、前記台車枠側油室１Ａに接続され、前記差圧検知シリンダ４によって制御される第１のバイパス回路制御弁７と、この第１のバイパス回路制御弁７に直列に接続され、前記第２のフロー検知シリンダ６によって制御される第２のバイパス回路制御弁８と、前記操舵梁側油室１Ｂに接続され、前記差圧検知シリンダ４によって制御される第３のバイパス回路制御弁９と、この第３のバイパス回路制御弁９に直列に接続され、前記第１のフロー検知シリンダ５によって制御される第４のバイパス回路制御弁１０とを備え、本来とは逆方向の操舵指令が与えられた場合には、前記台車枠側油室１Ａと前記操舵梁側油室１Ｂとの間を連通させるバイパス回路を形成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用アクチュエータにおいて、前記操舵用油圧シリンダ１の伸び動作時には、前記バイパス回路は、前記第１のバイパス回路制御弁７を前記差圧検知シリンダ４により開き、かつ前記第１のバイパス回路制御弁７に直列接続された前記第２のバイパス回路制御弁８を前記第２のフロー検知シリンダ６により開くことによって形成す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用アクチュエータにおいて、前記操舵用油圧シリンダ１の縮み動作時には、前記バイパス回路は、前記第３のバイパス回路制御弁９を前記差圧検知シリンダ４により開き、かつ前記第３のバイパス回路制御弁９に直列接続された前記第４のバイパス回路制御弁１０を前記第１のフロー検知シリンダ５により開くことによって形成す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用アクチュエータにおいて、前記ポンプ２が油圧ポンプであり、前記モータ３が電動モータであることを特徴とする。

本発明によれば、本来とは逆方向の操舵指令が与えられた場合でも、操舵用油圧シリンダの台車枠側油室と操舵梁側油室間を連通させるバイパス回路を形成することでポンプが発生する油圧を無効化し、走行安全性の低下を防止することができる。

本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路図である。 本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの伸び動作時の正常動作状態を示す図である。 本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの伸び動作時の異常動作状態を示す図である。 本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの縮み動作時の正常動作状態を示す図である。 本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの縮み動作時の異常動作状態を示す図である。 鉄道車両用アシストボギー角操舵台車の構成図である。 従来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回路の基本構成図である。

本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータは、操舵用油圧シリンダと、この操舵用油圧シリンダの台車枠側油室及び操舵梁側油室に接続される、モータによって駆動されるポンプと、前記台車枠側油室及び前記操舵梁側油室に接続される差圧検知シリンダと、前記台車枠側油室に接続される第１のフロー検知シリンダと、前記操舵梁側油室に接続される第２のフロー検知シリンダと、前記台車枠側油室に接続され、前記差圧検知シリンダによって制御される第１のバイパス回路制御弁と、この第１のバイパス回路制御弁に直列に接続され、前記第２のフロー検知シリンダによって制御される第２のバイパス回路制御弁と、前記操舵梁側油室に接続され、前記差圧検知シリンダによって制御される第３のバイパス回路制御弁と、この第３のバイパス回路制御弁に直列に接続され、前記第１のフロー検知シリンダによって制御される第４のバイパス回路制御弁とを備え、本来とは逆方向の操舵指令が与えられた場合には、前記台車枠側油室と前記操舵梁側油室との間を連通させるバイパス回路を形成する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路図、図２はそのアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの伸び動作時の正常動作状態を示す図、図３はそのアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの伸び動作時の異常動作状態を示す図である。

本発明のアクチュエータは、操舵用油圧シリンダ１、ポンプ２、モータ３に加えて、操舵用油圧シリンダ１の台車枠側油室１Ａと操舵梁側油室１Ｂとの間に接続される差圧検知シリンダ４、台車枠側油室１Ａに接続される第１のフロー検知シリンダ５、操舵梁側油室１Ｂに接続される第２のフロー検知シリンダ６、台車枠側油室１Ａに接続され差圧検知シリンダ４によって制御される第１のバイパス回路制御弁７、この第１のバイパス回路制御弁７に直列に接続され第２のフロー検知シリンダ６によって制御される第２のバイパス回路制御弁８、操舵梁側油室１Ｂに接続され差圧検知シリンダ４によって制御される第３のバイパス回路制御弁９、ならびに、この第３のバイパス回路制御弁９に直列に接続され第１のフロー検知シリンダ５によって制御される第４のバイパス回路制御弁１０を備えている。バイパス回路は２系統あり、各系統に上記したバイパス回路制御弁７，８と９，１０とがそれぞれ設けられている。２台のバイパス回路制御弁７，８と９，１０は各々、差圧検知シリンダ４と第１及び第２のフロー検知シリンダ５，６とにより駆動される。また、第１のフロー検知シリンダ５及び第２のフロー検知シリンダ６それぞれと並列にチェックバルブ１１，１２が配置されている。

アクチュエータの操舵用油圧シリンダ１の伸び動作時の正常動作状態では、図２に示すように、操舵用油圧シリンダ１の伸び動作を補完する方向に油圧がかかるようにポンプ２が回る。このとき、ポンプ２に油が戻る方（図２の左側）が低圧側となり、バイパス回路それぞれにおいてバイパス回路制御弁７，８と９，１０は片方が閉じているため、バイパス回路はいずれも閉じており、アクチュエータはアシスト操舵力を発生する。

一方、アクチュエータの操舵用油圧シリンダ１の伸び動作時の異常動作状態（フェール時）では、図３に示すように操舵用油圧シリンダ１の伸び動作に抵抗する方向に油圧がかかるようにポンプ２が回る。このときポンプ２に油が戻る方（図３の左側）が高圧側となり、一方のバイパス回路のバイパス回路制御弁７，８が両方とも開くため、操舵用油圧シリンダ１の台車枠側油室１Ａと操舵梁側油室１Ｂとの間が連通されて、アクチュエータは力を発生しない。

図４は本発明の実施例を示すフェールセーフ機能付きアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの縮み動作時の正常動作状態を示す図、図５はそのアクチュエータ回路の操舵用油圧シリンダの縮み動作時の異常動作状態を示す図である。
アクチュエータの操舵用油圧シリンダ１の縮み動作時の正常動作状態では、図４に示すように、操舵用油圧シリンダ１の操舵用油圧シリンダの縮み動作を補完する方向に油圧がかかるようにポンプ２が回る。このとき、ポンプ２に油が戻る方（図４の右側）が低圧側となり、バイパス回路それぞれにおいてバイパス回路制御弁７，８と９，１０は片方が閉じているため、バイパス回路はいずれも閉じており、アクチュエータはアシスト操舵力を発生する。

一方、アクチュエータの操舵用油圧シリンダ１の縮み動作時の異常動作状態（フェール時）では、図５に示すように操舵用油圧シリンダ１の縮み動作に抵抗する方向に油圧がかかるようにポンプ２が回る。このときポンプ２に油が戻る方（図５の右側）が高圧側となり、一方のバイパス回路のバイパス回路制御弁９，１０が両方とも開くため、操舵用油圧シリンダ１の台車枠側油室１Ａと操舵梁側油室１Ｂとの間が連通されて、アクチュエータは力を発生しない。

したがって、万が一逆方向の操舵指令が与えられた場合でも、操舵用油圧シリンダ１の台車枠側油室１Ａと操舵梁側油室１Ｂとの間を連通させるバイパス回路により、ポンプ２が発生する油圧を無効化し、走行安全性の低下を防止することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の鉄道車両用アシストボギー角操舵台車用アクチュエータは、操舵用油圧シリンダの両方の油室間を連通させるバイパス回路により、ポンプが発生する油圧を無効化し、走行安全性の低下を防止することができる鉄道車両の台車用アクチュエータとして利用することができる。

１ 操舵用油圧シリンダ
１Ａ 操舵用油圧シリンダの台車枠側油室
１Ｂ 操舵用油圧シリンダの操舵梁側油室
２ ポンプ
３ モータ
４ 差圧検知シリンダ
５ 第１のフロー検知シリンダ
６ 第２のフロー検知シリンダ
７ 第１のバイパス回路制御弁
８ 第２のバイパス回路制御弁
９ 第３のバイパス回路制御弁
１０ 第４のバイパス回路制御弁
１１，１２ チェックバルブ

Claims (4)

1. （ａ）操舵用油圧シリンダと、
   （ｂ）該操舵用油圧シリンダの台車枠側油室及び操舵梁側油室に接続される、モータによって駆動されるポンプと、
   （ｃ）前記台車枠側油室及び前記操舵梁側油室に接続される差圧検知シリンダと、
   （ｄ）前記台車枠側油室に接続される第１のフロー検知シリンダと、
   （ｅ）前記操舵梁側油室に接続される第２のフロー検知シリンダと、
   （ｆ）前記台車枠側油室に接続され、前記差圧検知シリンダによって制御される第１のバイパス回路制御弁と、
   （ｇ）該第１のバイパス回路制御弁に直列に接続され、前記第２のフロー検知シリンダによって制御される第２のバイパス回路制御弁と、
   （ｈ）前記操舵梁側油室に接続され、前記差圧検知シリンダによって制御される第３のバイパス回路制御弁と、
   （ｉ）該第３のバイパス回路制御弁に直列に接続され、前記第１のフロー検知シリンダによって制御される第４のバイパス回路制御弁とを備え、
   （ｊ）本来とは逆方向の操舵指令が与えられた場合には、前記台車枠側油室と前記操舵梁側油室との間を連通させるバイパス回路を形成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用アクチュエータ。
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用アクチュエータにおいて、前記操舵用油圧シリンダの伸び動作時には、前記バイパス回路は、前記第１のバイパス回路制御弁を前記差圧検知シリンダにより開き、かつ前記第１のバイパス回路制御弁に直列接続された前記第２のバイパス回路制御弁を前記第２のフロー検知シリンダにより開くことによって形成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用アクチュエータ。
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用アクチュエータにおいて、前記操舵用油圧シリンダの縮み動作時には、前記バイパス回路は、前記第３のバイパス回路制御弁を前記差圧検知シリンダにより開き、かつ前記第３のバイパス回路制御弁に直列接続された前記第４のバイパス回路制御弁を前記第１のフロー検知シリンダにより開くことによって形成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用アクチュエータ。
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用アクチュエータにおいて、前記ポンプが油圧ポンプであり、前記モータが電動モ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用アクチュエータ。