JP2013220685A - 鉄道車両の車体傾斜装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】空気バネと高圧側タンク及び低圧側タンクとの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置を提供すること。
【解決手段】空気バネ3L,3Rと高圧側及び低圧側タンク37,38とが傾斜用制御弁33を介して接続され、傾斜用制御弁33の切り換えにより、両タンク37,38に連通する空気バネ3L,3Rの一方を伸長させ、他方を収縮させることにより車体の傾きを制御するものであり、ブースターポンプ34に接続された入力側配管36に低圧側タンク38が設けられ、出力側配管35には高圧側タンク37が設けられた傾斜準備回路と、ブースターポンプ34に対して接続された環状配管46に切換弁45が設けられたアイドリング回路とが形成され、傾斜用制御弁33、ブースターポンプ34及び切換弁45が制御装置20により制御される鉄道車両の車体傾斜装置。
【選択図】 図5

Description

本発明は、予め内圧を調整した高圧側タンクと低圧側タンクとを備え、左右一対の空気バネとの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置に関する。
鉄道車両には、車体と台車との間に振動を吸収する空気バネが配置され、車体傾斜装置によって行われる給排気により空気バネ内の空気量を調整し、車体の高さや傾きの調節を可能にしたものがある。それによれば、曲線走行時には左右の空気バネの高さを強制的に変化させ、車体を傾斜させてカント不足の回避が行われる。下記特許文献1に記載の車体傾斜装置では、車体に搭載のコンプレッサによってメインタンクに圧縮空気が蓄えられ、そこから供給される圧縮空気により空気バネを膨らませた伸長が行われ、逆に空気バネから圧縮空気を大気に放出することにより当該空気バネの収縮が行われる。
特許第3814237号公報 実開昭61−95609号公報 特開2009−46027号公報
ところで、山間部などのようにカーブが連続する区間では、空気バネに対する給排気の回数が多くなり、圧縮空気の消費量も多くなってしまう。そこで、圧縮空気の圧力が低下しないようにコンプレッサやエアタンクに大容量のものを使用するか、小容量のものでも複数設ける構造が採られてきた。しかし、車体下の艤装スペースが狭いため取り付けが困難であったり、イニシャルコストやメンテナンスコストを上げてしまうという問題があった。
その点に関して前記特許文献2,3には、コンプレッサの消費エネルギを低減させた自動車の車体姿勢制御装置に関する発明が開示されている。空気バネに圧縮空気を供給するための高圧側タンクと、空気バネから排出される圧縮空気を受ける低圧側タンクとを有し、カーブの走行中に車体が傾いた場合、下側の空気バネに高圧側タンクから圧縮空気が供給され、上側の空気バネからは低圧側タンクに圧縮空気が排出されるようにしたものである。しかし、これらは自動車の姿勢制御を対象とし、本願発明のように空気バネ自体を伸長させて積極的に車体を傾斜させるものではない。
そこで、本発明は、左右一対の空気バネと高圧側タンク及び低圧側タンクとの間で圧縮空気をやり取りすることにより車体の傾きを制御するようにした鉄道車両の車体傾斜装置を提供することを目的とする。
本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネと、高圧側タンク及び低圧側タンクとが傾斜用制御弁を介して接続され、前記傾斜用制御弁の切り換えにより、前記高圧側タンク又は低圧側タンクに連通する前記左右一対の空気バネの一方を伸長させ、他方を収縮させることにより前記車体の傾きを制御するものであり、前記高圧側タンクと低圧側タンクの内圧を増減させるブースターポンプを備え、その入力ポートと前記傾斜用制御弁との間に接続された入力側配管に前記低圧側タンクが設けられ、出力ポートと前記傾斜用制御弁との間に接続された出力側配管には前記高圧側タンクが設けられた傾斜準備回路と、前記ブースターポンプに対して、その入力ポートと出力ポートとに接続された環状配管に切換弁が設けられ、前記入力ポートと出力ポートの連通と遮断が切り換えられるアイドリング回路とが形成され、前記傾斜用制御弁、ブースターポンプ及び切換弁が制御装置により制御されるものであることを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、前記制御装置が、前記車体の傾きを制御する前に予め前記ブースターポンプを駆動させ、前記低圧側タンク内を低圧にし、前記高圧側タンク内を高圧にした傾斜準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにしたものであり、前記ブースターポンプの駆動開始の際は、所定時間だけ前記切換弁によりアイドリング回路を連通させ、前記環状配管内にて圧縮空気を環流させて前記ブースターポンプをアイドリングさせるものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、前記制御装置が、前記アイドリングを実行する前に、前記傾斜用制御弁を作動させ、前記入力側配管及び出力側配管と前記左右一対の空気バネに連通する各配管との接続を、瞬間的に交互に切り換えるものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、前記高圧側タンクに圧力センサが設けられ、前記制御装置が前記圧力センサの検出値に基づいて前記ブースターポンプを制御するものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、前記制御装置は、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、前記アクチュエータが前記高さ調節棒と高さ調整弁の間の伝達経路上に一体に形成された直動式のアクチュエータであることが好ましい。
本発明によれば、ブースターポンプを駆動させ傾斜準備回路において高圧側タンクと低圧側タンクに圧力差を作ることにより、その高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから排出した圧縮空気を低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにして車体を傾斜させるため、圧縮空気の消費を大幅に抑えることができる。また、ブースターポンプの駆動開始時には、アイドリング回路において無負荷の状態で圧縮空気を環流させることにより、ブースターポンプの動作不良を回避した安定した運転が可能となる。
車体傾斜装置の一実施形態を示した概略図である。 高さ調整用シリンダから高さ制御弁への連結部分を示した平面図である。 メインタンクと空気バネとの間に設けられた高さ制御弁の配管構造を示した概念図である。 空気バネと高さ調節機構を示した概略図である。 左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第1案について示した回路図である。 左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第2案について示した回路図である。 左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第3案について示した回路図である。 左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第4案について示した回路図である。
次に、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、車体傾斜装置の実施形態を示した概略図である。鉄道車両は、車体1が空気バネ3L,3Rを介して台車2の上に搭載されている。本実施形態の車体傾斜装置は、そうした空気バネ3L,3Rに対して対称的な構造をもって構成されている。そのため、図面及び以下の説明において使用する各構成の符号は、数字の後に「L」を付けた場合は左側に配置されたものを示し、同じく「R」を付けた場合には右側に配置されたものを示すこととする。
空気バネ3L,3Rには、高さ調節棒4L,4Rや高さ制御弁5L,5Rなどによって構成された高さ調節機構が構成されている。これは、カント不足を補うために車体を傾斜させる他、荷重変動に対して車高を一定に保つためのものであり、空気バネ3L,3Rに対して圧縮空気を給排気し、空気バネ3L,3Rの高さ調節を行うものである。高さ調節棒4L,4Rは、上方同軸上にアクチュエータとして高さ調整用シリンダ6L,6Rが設けられている。高さ調整用シリンダ6L,6Rは、圧縮空気によって伸び、バネ力によって収縮するものであり先端には梃子9L,9Rが連結されている。
次に図2は、高さ調整用シリンダ6Rから高さ制御弁5Rへの連結部分を示した平面図である。ここでは図1の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。高さ制御弁5Rは、3ポートの切換弁であり、各ポートの切り換えを操作する弁棒8Rが突き出され、その弁棒8Rに梃子9Rが直交方向に連結されている。梃子9R、高さ調節棒4R及び高さ調整用シリンダ6Rによって、弁棒8Rを回転させるためのリンク機構が構成されている。そのため、高さ調節棒4Rの上下方向変位や高さ調整用シリンダ6Rの伸縮により、梃子9Rが振れ、弁棒8Rが回転して高さ制御弁5Rのポートが切り換えられる。
高さ制御弁5L,5Rは、車体1側に設けられている。そのため、図1に示す状態で空気バネ3L,3Rが上下に伸縮すれば、車体1と台車2との距離が変化し、それに伴って高さ調節棒4L,4Rが上下方向に変位する。そして梃子9L,9Rが振れるが、その振れる方向によって弁棒8L,8Rの回転方向、すなわち高さ制御弁5L,5Rのポートの切り換えが決定される。こうしたポートの切り換えにより、空気元溜であるメインタンク12からは、空気バネ3L,3R側へ圧縮空気の供給が行われ、或いは空気バネ3L,3Rから大気への圧縮空気の放出が行われる。
続いて図3は、メインタンク12と空気バネ3Rとの間に設けられた高さ制御弁5Rの配管構造を示した概念図である。ここでも図1の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。空気バネ3Rは、メインタンク12との間が配管13Rによって接続されている。その配管13に高さ制御弁5Rが接続され、空気バネ3Rとの間に、ノーマルクローズ型の開閉弁14Rが設けられた管路15Rと、絞り16Rが設けられた管路17Rとが並列に接続されている。電源が落ちた場合でも、絞り16Rを介して圧縮空気が流れ、空気バネ3Rに対して流量を抑えた圧縮空気の給排気が行われるようにするためである。
図4は、空気バネと高さ調節機構を示した概略図である。ここでも図1の右側構成についてだけ示しているが、左側も同様に構成されている。また、図3に示す開閉弁14Rや絞り16Rなどの構成は省略している。高さ調整用シリンダ6Rは、メインタンク12との間にストローク調整弁18Rが接続されている。その高さ調整用シリンダ6Rは、上下一対のエアシリンダ161,162によって構成され、ストローク調整弁18Rは、それに対応して一組の電磁弁181,182によって構成されている。そのため、一組の電磁弁181,182の各開閉によって、高さ調整用シリンダ6Rのストローク調整が行われる。
制御装置20は、車体1の昇降と傾斜を制御するものであり、図1に示すように車高制御部21、異常診断部22、軌道データ記憶部23及び地点情報検知部24とを有している。車高制御部21には、車体1に設けたプラットフォーム高さ検知センサ25が接続され、地点情報検知部24には、車速の検出及び走行軌道の曲線部の手前に設置されたデータデポなどの地上子からの地点情報信号を受信する車速・デポ信号センサ26が接続されている。
次に図5は、左右の空気バネ3L,3Rに対する差圧傾斜機構の第1案について示した回路図である。空気バネ3L,3Rは、それぞれが高さ制御弁5L,5Rを介してメインタンク12に接続されている。図5では省略しているが、図3に示す開閉弁14L,14Rや絞り16L,16Rなどと、空気バネ3L,3Rとの間の配管31L,31Rには配管32L,32Rが分岐している。
左右の空気バネ3L,3Rは、傾斜用制御弁33を介して高圧側タンク37と低圧側タンク38との接続がされている。その傾斜用制御弁33には、空気バネ3L,3R側の配管32L,32Rの他、ブースターポンプ34に接続された出力側配管35と入力側配管36とが接続され、その出力側配管35に高圧側タンク37が接続され、入力側配管36に低圧側タンク38が接続されている。
傾斜用制御弁33は、4ポート電磁弁であり、接続された配管全てを遮断する中央ブロック332と、左右の空気バネ3L,3Rに対して、高圧側タンク37と低圧側タンク38とを交互に切り換えて接続可能な左ブロック331と右ブロック333とによって構成されている。そして、こうした差圧傾斜機構30は、ブースターポンプ34の駆動により、高圧側タンク37内を加圧状態にするのに対して低圧側タンク38を低圧状態にし、空気バネ3L,3Rの一方に対して圧縮空気を供給し、他方からは圧縮空気を排気させるための傾斜準備状態を作りだすように構成されたものである。
更に、この差圧傾斜機構30には、高圧側タンク37を介してブースターポンプ34の入出力ポートをつなぐ環状管46が接続され、その環状管46にはアイドリング用電磁弁45が設けられている。アイドリング用電磁弁45の開弁により環状管46が連通し、ブースターポンプ34の駆動により圧縮空気が環流することになる。いきなり高圧側タンク37と低圧側タンク38との間で圧縮空気の給排気を行うと、ポンプモータ42にとって負荷が大きく動作不良が起きるおそれがあるためである。そこで、本実施形態では、予め無負荷でブースターポンプ34を駆動させるアイドリングを行わせる構成となっている。
ところで、高圧側タンク37には圧力センサ41が設けられている。車体傾斜制御を行うための制御装置20は、圧力センサ41の他、ポンプモータ42、傾斜用制御弁33、そしてアイドリング用電磁弁45に接続されている。また、図示しないが、低圧側タンク38には低圧リミットスイッチや負圧リリーフが設けられ、圧縮空気を給排気するための傾斜準備状態を作り出すに当たり、動作がより安定するように構成されている。
続いて、車体1の傾斜制御について説明する。
先ず、乗客の乗り降りが行われると、その荷重変動に伴って車体1が浮き沈みし、台車2との距離に変化が生じる。そのため、図1などに示す高さ調節機構では、高さ調節棒4L,4Rが車体1との間で上下方向に相対的に変位し、それに伴って梃子9L,9Rが振れ、弁棒8L,8Rが回転して高さ制御弁5L,5Rが切り換えられる。開閉弁14L,14R(図3参照)は閉じているため、絞り16を介して圧縮空気が流れ、空気バネ3L,3Rの給排気が行われる。そして、梃子9L,9Rが水平状態に戻れば再び高さ制御弁5L,5Rが切り換えられ圧縮空気の給排気が止められる。
つまり、乗客が乗って重くなれば、空気バネ3L,3Rが押し潰されて車体1が下がるため、高さ調節棒4L,4Rが相対的に上昇し、高さ制御弁5L,5Rが切り換えられてメインタンク12から空気バネ3L,3Rへ圧縮空気が送り込まれる。一方、乗客が降りて軽くなれば、車体1が上がって高さ調節棒4L,4Rが相対的に下降するため、高さ制御弁5L,5Rが切り換えられ、空気バネ3L,3R内の圧縮空気が大気に放出される。そして、いずれの場合も、空気バネ3L,3Rが一定量伸張又は収縮した後は、梃子9L,9Rが水平状態に戻って各ポートが遮断され、圧縮空気の給排気が止められて車体1が所定の高さで安定する。
高さ調節機構では、こうした車体1の高さ調節の他、カント不足を補うため空気バネ3L,3Rに対する圧縮空気の給排気を行い、車体1の傾きを制御した走行を可能とする。走行中の鉄道車両は、車速・デポ信号センサ26がデータデポなどの地上子からの地点情報信号を受信する。制御装置20では、車高制御部21によって検出した車速と軌道データ記憶部23に記憶された軌道データとが比較される。そして、曲線部の曲率やカント量等の曲線部情報に基づき、車高制御部21に格納された車体傾斜制御プログラムに従って車体傾斜制御が実行される。
本実施形態では、傾斜用制御弁33の切り換えにより、高圧側タンク37から左右一方の空気バネへ圧縮空気が供給され、他方の空気バネからは低圧側タンク38への引き込みにより圧縮空気が排出することで車体が所定方向に傾斜する。差圧傾斜機構30では、こうして車体1を傾斜制御するに当たり、予め高圧側タンク37内を設定値まで加圧し、逆に低圧側タンク38内は設定値まで減圧させ、圧縮空気を給排気するための傾斜準備状態が作りだされる。
その際、先ず、水平状態の車体が傾斜しないように、瞬間的に、傾斜用制御弁33に対する配管との接続が左右のブロック331,333を交互に切り換えて行われる。これは、左右の空気バネ3L,3Rと両側のタンク37,38をそれぞれ連通させ、空気バネ3L,3R内の圧力が低圧側タンク38よりも高くなるようにし、その後に減圧される低圧側タンク38内の圧力より空気バネ3L,3R内の圧力の方が高い状態で傾斜制御が行われるようにするためである。
そうした傾斜用制御弁33の切り換え操作の後、ポンプモータ42の駆動が開始し、開始3秒間だけアイドリング用電磁弁45が開けられ、アイドリン状態が作り出される。すなわち、ブースターポンプ34から送り出された圧縮空気は高圧側タンク37を通り環状管46内を無負荷の状態で環流することとなる。そして、3秒後にはアイドリング用電磁弁45が閉じ、環状管46内への圧縮空気の流入が止められる。これにより継続したブースターポンプ34の駆動により、閉じられた流路内では低圧側タンク38から高圧側タンク37へ圧縮空気が送られ、両者の間で圧力の高低差がつくられる。
このとき、高圧側タンク37はメインタンク12と同じ約0.9MPa程度にまで加圧され、低圧側タンク38は大気圧程度にまで減圧される。なお、高圧側タンク37内の圧力は圧力センサ41によって検出され、その検出信号に基づいてポンプモータ42の駆動が制御される。こうして、空気バネ3L,3Rとの間で圧縮空気を給排気するための傾斜準備状態が作りだされる。
そこでカント不足を補うため、例えば車体1をL側へ傾斜させる場合には、所定のタイミングで傾斜用制御弁33が左ブロック331に切り換えられる。配管32Rと出力側配管35が接続され、配管32Lと入力側配管36が接続される。空気バネ3L,3R内の圧力は0.3〜0.5MPa程度であるため、空気バネ3L内の圧縮空気は、大気圧の低圧側タンク38へと引き込まれ、逆に空気バネ3R内へは、内圧が高い高圧側タンク37から圧縮空気が流れ込む。左側の空気バネ3Lは圧縮空気の排気によって低くなり、右側の空気バネ3Rは圧縮空気が供給されて高くなることで車体1は左側へ傾く。
車体1が目標角度にまで傾く手前で、傾斜用制御弁33が中央ブロック332の接続に切り換えられる。そして、図1に示す高さ調整用シリンダ6L,6Rの伸縮により、車体1の傾斜制御が続いて行われる。この高さ調節機構による傾斜制御では、左側の空気バネ3Lは、ストローク調整弁18Lの制御によって高さ調整用シリンダ6Lが収縮する。そのため、高さ制御弁5Lが切り換えられ、空気バネ3L内の圧縮空気が一定量大気に放出される。一方、右側の空気バネ3Rは、ストローク調整弁18Rが制御され、メインタンク12から高さ調整用シリンダ6Rに圧縮空気が供給されて伸長する。高さ制御弁5Rが切り換えられ、メインタンク12の圧縮空気が空気バネ3Rへ送り込まれる。こうして高さ調整用シリンダ6L,6Rを作動させることにより、車体1について傾斜の微調整が行われる。
その後、走行軌道の曲線部の終了に伴って車体1は水平状態に戻される。その場合には、傾斜用制御弁33が右ブロック333に切り換えられて、空気バネ3Lが高圧側タンク37に接続され、空気バネ3Rが低圧側タンク38へ接続される。空気バネ3R内の圧縮空気は排出され、反対の空気バネ3L内へは圧縮空気が送り込まれ、膨らんでいた右側の空気バネ3Rは圧縮空気の排気によって低くなり、逆に収縮していた左側の空気バネ3Lは圧縮空気が供給されて高くなることで車体1が水平状態にまで戻される。そして、高さ調整用シリンダ6L,6Rの伸縮が制御され、高さ制御弁5L,5Rを介した空気バネ3L,3Rに対する圧縮空気の給排気によって微調整が行われる。
以上のような車体の傾斜及び傾斜の戻し制御はR側の傾斜の場合も同様にして行われる。そして、走行中の鉄道車両はこうした車体傾斜制御が左右の曲線方向に応じて繰り返されるため、空気バネ3R,3Lに対する圧縮空気の給排気に備え、前述したように傾斜用制御弁33、アイドリング用電磁弁45、ブースターポンプ34が所定のタイミングで駆動し、両タンク37,38に対して空気バネ3L,3Rとの間で圧縮空気を給排気するための傾斜準備状態が作りだされる。
このような本実施形態の車体傾斜装置では、左右の空気バネ3L,3Rと高圧側タンク37及び低圧側タンク38との間で圧縮空気のやり取りが行われ、これまで大気に放出していた分の圧縮空気の消費を減らすことが可能になる。そのため、カーブが連続するような区間で車体1の傾斜制御が繰り返されても圧縮空気の消費を大幅に抑えることができ、コンプレッサやメインタンク12を大型にしたり、複数設ける必要がなくなる。また、イニシャルコストやメンテナンスコストを抑えることができたり、コンプレッサによる圧縮空気の作製を減らすことができエネルギ効率も良くなる。
本実施形態では、更にこのような効果を、ブースターポンプ34で高圧側タンク37と低圧側タンク38に圧力差を作ることによって達成させるが、そうした差圧傾斜機構30は簡易な構成であり、安価に提供することが可能である。また、ブースターポンプ34は、必要に応じて駆動させればよいため、より消費電力を減らすことができる。その際、ブースターポンプ34にアイドリング用電磁弁45を備えた環状管46を接続し、ブースターポンプ34を無負荷で駆動させるアイドリング状態を作りだすことで、ポンプモータ42の動作不良を回避した安定した運転が可能である。
続いて、図5に示した差圧傾斜機構の変形例について図6乃至図8を示して以下に説明する。なお、図6乃至図8において図5と同じ構成には同じ符号を付している。先ず、図6は、左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第2案について示した回路図である。第2案では、アイドリング状態を作りだすため、低圧側タンク38を介してブースターポンプ34の入出力ポートをつなぐ環状管47が接続され、その環状管47にアイドリング用電磁弁45が設けられている。
そこで、この第2案では、ポンプモータ42の駆動が開始した3秒間だけアイドリング用電磁弁45が開けられると、ブースターポンプ34から送り出された圧縮空気は低圧側タンク38を通って環状管47内を無負荷の状態で環流することとなる。そして、3秒後にアイドリング用電磁弁45が閉じられて環状管47内の流れが止められる。その後、ブースターポンプ34の駆動により低圧側タンク38から高圧側タンク37へ圧縮空気が送られ、両者の間で圧力の高低差がつくられる。
次に図7は、左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第3案について示した回路図である。第3案では、アイドリング状態を作りだすため、ブースターポンプ34の入出力ポートを直接つなぐ環状管48が接続され、その環状管48にアイドリング用電磁弁45が設けられている。そして、アイドリング用電磁弁45を開いた時に高圧側タンク37から低圧側タンク38へ圧縮空気が流れないように逆止弁51,52が設けられている。
そこで、この第3案では、ポンプモータ42の駆動が開始した3秒間だけアイドリング用電磁弁45が開けられると、ブースターポンプ34から送り出された圧縮空気は環状管48内を無負荷の状態で環流することとなる。そして、3秒後にアイドリング用電磁弁45が閉じられて環状管48内の流れが止められる。その後、ブースターポンプ34の駆動により逆止弁51,52を介して低圧側タンク38から高圧側タンク37へ圧縮空気が送られ、両者の間で圧力の高低差がつくられる。
更に図8は、左右の空気バネに対する差圧傾斜機構の第4案について示した回路図である。第4案では、第1案と同じように、ブースターポンプ34の入出力ポートが高圧側タンク37を介して環状管49により接続されている。そして、その環状管49にアイドリング用電磁弁45が設けられている。また、アイドリング用電磁弁45を開いた時に高圧側タンク37から低圧側タンク38へ圧縮空気が流れないように、ブースターポンプ34と低圧側タンク38との間に開閉電磁弁53が設けられている。
そこで、この第4案では、ポンプモータ42の駆動が開始した3秒間だけアイドリング用電磁弁45が開けられると、ブースターポンプ34から送り出された圧縮空気は高圧側タンク37を介して環状管49内を無負荷の状態で環流することとなる。このとき開閉電磁弁53は閉じられている。そして、3秒後にアイドリング用電磁弁45が閉じられて環状管49内の流れが止められる。一方、開閉電磁弁53が開けられるため、その後のブースターポンプ34の駆動により低圧側タンク38から高圧側タンク37へ圧縮空気が送られ、両者の間で圧力の高低差がつくられる。
ところで、鉄道車両では、前述したように、車両の走行中の現在位置から曲線区間に到達したか否か判断し、当該曲線区間に応じてカント不足を補うため車体傾斜が行われる。本実施形態では、図4に示す高さ調節機構が設けられ、更に差圧傾斜機構30を組み合わせることにより、正確な傾斜制御を圧縮空気の消費削減の効果などとともに達成することとした。しかし、差圧傾斜機構30の効果は、前記実施形態の高さ調節機構だけではなく他の構造によって構成された高さ調節機構との組み合わせであっても同様に達成することができる。
例えば他の高さ調節機構としては、特許第3440283号に開示されたようなものであってもよい。これは、本実施形態と同様に台車と車体との距離に従って回転するレバーにより空気バネに対して圧縮空気の給排気を行う高さ制御弁を有し、更に高さ制御弁に設けられたエンコーダからの回転角信号に制御装置が受信し、その回転角信号から算出した車体の傾斜角やその他の走行情報に基づいて傾斜制御用回路に設けられた複数の電磁弁の開閉を制御することにより空気バネに対する給排気が行われるものである。
以上、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置について実施形態を説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態は、差圧傾斜機構に高さ調節機構を組み合わせたものを車体傾斜装置として説明したが、高さ調節機構による微調整を必要としない場合には差圧傾斜機構のみによって車体傾斜装置を構成するようにしたものであってもよい。
また、前記実施形態では、高さ調節機構による微調整の制御を差圧傾斜機構30の制御の後に行う場合を説明したが、両制御を重ねて行うようにしてもよい。
1 車体
2 台車
3L,3R 空気バネ
4L,4R 高さ調節棒
5L,5R 高さ制御弁
6L,6R 高さ調整用シリンダ
12 空気タンク
18L,18R ストローク調整弁
20 制御装置
30 差圧傾斜機構
33 傾斜用制御弁
34 ブースターポンプ
37 高圧側タンク
38 低圧側タンク
42 ポンプモータ
45 アイドリング用電磁弁
46 環状管

Claims (6)

  1. 車体と台車との間に配置された左右一対の空気バネと、高圧側タンク及び低圧側タンクとが傾斜用制御弁を介して接続され、前記傾斜用制御弁の切り換えにより、前記高圧側タンク又は低圧側タンクに連通する前記左右一対の空気バネの一方を伸長させ、他方を収縮させることにより前記車体の傾きを制御する鉄道車両の車体傾斜装置であり、
    前記高圧側タンクと低圧側タンクの内圧を増減させるブースターポンプを備え、その入力ポートと前記傾斜用制御弁との間に接続された入力側配管に前記低圧側タンクが設けられ、出力ポートと前記傾斜用制御弁との間に接続された出力側配管には前記高圧側タンクが設けられた傾斜準備回路と、
    前記ブースターポンプに対して、その入力ポートと出力ポートとに接続された環状配管に切換弁が設けられ、前記入力ポートと出力ポートの連通と遮断が切り換えられるアイドリング回路とが形成され、
    前記傾斜用制御弁、ブースターポンプ及び切換弁が制御装置により制御されるものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
  2. 請求項1に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
    前記制御装置は、
    前記車体の傾きを制御する前に予め前記ブースターポンプを駆動させ、前記低圧側タンク内を低圧にし、前記高圧側タンク内を高圧にした傾斜準備状態を作りだしておき、所定のタイミングで前記傾斜用制御弁を切り換え、前記高圧側タンクから左右一対の空気バネの一方へ圧縮空気を送り込み、他方の空気バネから前記低圧側タンクへ圧縮空気を引き込むようにしたものであり、
    前記ブースターポンプの駆動開始の際は、所定時間だけ前記切換弁によりアイドリング回路を連通させ、前記環状配管内にて圧縮空気を環流させて前記ブースターポンプをアイドリングさせるものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
  3. 請求項2に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
    前記制御装置は、
    前記アイドリングを実行する前に、前記傾斜用制御弁を作動させ、前記入力側配管及び出力側配管と前記左右一対の空気バネに連通する各配管との接続を、瞬間的に交互に切り換えるものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
  4. 請求項2又は請求項3に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
    前記高圧側タンクに圧力センサが設けられ、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値に基づいて前記ブースターポンプを制御するものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
    前記左右一対の空気バネに対して各々に設けられた高さ制御弁と、
    台車側に連結された高さ調節棒の上下方向変位を車体側に固定された前記高さ制御弁の弁棒に回転として伝えるリンク機構と、
    前記リンク機構内にあって前記弁棒に回転を与えるアクチュエータとを有する高さ調節機構を有し、
    前記制御装置は、所定のタイミングで前記アクチュエータを駆動させ、前記高さ制御弁を介して前記左右一対の空気バネに対して圧縮空気を給排気させるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
  6. 請求項5に記載する鉄道車両の車体傾斜装置において、
    前記アクチュエータは、前記高さ調節棒と高さ調整弁の間の伝達経路上に一体に形成された直動式のアクチュエータであることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
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