JP2015020445A - Railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両に関し、特に減速時の走行抵抗を増大できる鉄道車両に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle, and more particularly to a railway vehicle that can increase running resistance during deceleration.
空気ばねを介して複数の台車に車体が支持される鉄道車両では、レバー及び連結棒を備えるリンク機構によって機械的に空気ばねの高さが高さ調整弁に伝達され、高さ調整弁の開閉によって空気ばねの高さ調整や内圧の調整が行われる。特許文献1に開示される従来の鉄道車両では、複数の台車の空気ばねの高さが車両の加減速に応じて調整され、台車への車体荷重が均等化される。これにより、車輪の空転や滑走を生じ難くできるので、車輪とレールとの粘着力を確保することができ、減速時においても想定通りの運転が可能になる。 In a railway vehicle in which the vehicle body is supported by a plurality of carriages via an air spring, the height of the air spring is mechanically transmitted to the height adjustment valve by a link mechanism including a lever and a connecting rod, and the height adjustment valve is opened and closed. As a result, the height of the air spring and the internal pressure are adjusted. In the conventional railway vehicle disclosed in Patent Document 1, the heights of the air springs of the plurality of carriages are adjusted according to the acceleration / deceleration of the vehicles, and the vehicle body load applied to the carriages is equalized. As a result, it is possible to prevent the wheels from idling or sliding, so that the adhesive force between the wheels and the rail can be ensured, and the operation as expected can be performed even during deceleration.
しかしながら、非常ブレーキ時のように減速度が大きい場合でも想定通りの運転を可能にするため、特許文献1に開示される技術によって確保される粘着力に加え、さらに走行抵抗を増大させることが望ましい。 However, it is desirable to further increase the running resistance in addition to the adhesive force secured by the technique disclosed in Patent Document 1 in order to enable the expected operation even when the deceleration is large as in emergency braking. .
本発明は上述した要望に応えるためになされたものであり、減速時の走行抵抗を増大できる鉄道車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made to meet the above-described demand, and an object of the present invention is to provide a railway vehicle capable of increasing running resistance during deceleration.
この目的を達成するために請求項1の鉄道車両によれば、レール方向に台車が複数配置され、その台車にそれぞれ配置された空気ばねにより車体が支持され、高さ調整機構により空気ばねの空気が給排されて車体の高さが調整される。走行状態取得手段により車両の走行状態が取得され、減速状態判断手段により、車両が所定の減速状態にあるか判断される。判断の結果、車両が所定の減速状態にある場合に、投影面積拡大手段により高さ調整機構が作動され、車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねに給気され、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気が排気される。 In order to achieve this object, according to the railway vehicle of claim 1, a plurality of carriages are arranged in the rail direction, the vehicle body is supported by the air springs arranged on the carriages, and the air of the air spring is supported by the height adjusting mechanism. Is adjusted to adjust the height of the vehicle body. The traveling state of the vehicle is acquired by the traveling state acquisition unit, and it is determined by the deceleration state determination unit whether the vehicle is in a predetermined deceleration state. As a result of the determination, when the vehicle is in a predetermined deceleration state, the height adjustment mechanism is actuated by the projection area expanding means, and the air arranged in the head carriage among the plurality of carriages arranged in the rail direction of the vehicle body The air is supplied to the spring, or the air of the air spring disposed in another cart located behind the cart is exhausted.
減速度が大きい場合には、慣性力によって車体が前側に傾斜される状態になるところ、投影面積拡大手段によって、車体が前側に傾斜される状態を抑制または車体を後側に傾斜させることができる。その結果、投影面積拡大手段を有しない場合と比較して、前面投影面積を拡大することができる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を拡大することにより、減速時の空気抵抗を大きくすることができる。投影面積拡大手段によって、レール方向後方に重心を移動させることで、車輪とレールとの粘着力も確保できるので、減速時の走行抵抗を増大できる効果がある。 When the deceleration is large, the vehicle body is tilted forward by the inertial force. The projected area expanding means can suppress the vehicle body from being tilted forward or the vehicle body can be tilted rearward. . As a result, the front projection area can be enlarged as compared with the case where the projection area enlargement means is not provided. Since the air resistance is proportional to the front projection area, the air resistance during deceleration can be increased by increasing the front projection area. By moving the center of gravity rearward in the rail direction by means of the projection area expanding means, it is possible to secure the adhesive force between the wheels and the rail, so that there is an effect that the running resistance during deceleration can be increased.
また、投影面積拡大手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。そのため、先頭車両の前面投影面積を、他の車両の前面投影面積を拡大するより先に大きくできる。 Further, the projection area enlarging means supplies or exhausts the air spring of the carriage arranged in the leading vehicle, and then supplies or exhausts the air spring of the carriage arranged in another vehicle connected to the rear of the leading vehicle. Exhaust. Therefore, the front projection area of the leading vehicle can be increased before the front projection area of another vehicle is enlarged.
ここで、他の車両の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果は、レール方向に沿って先頭車両の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果と比較して小さい。そのため、先頭車両の前面投影面積の拡大を、他の車両の前面投影面積の拡大より先にすることにより、空気抵抗の増大効果が早く得られる効果がある。 Here, the effect of increasing the air resistance by enlarging the front projection area of another vehicle is affected by the traveling wind flowing outside the front vehicle along the rail direction, so the front projection area of the front vehicle is enlarged. This is small compared to the effect of increasing air resistance. Therefore, there is an effect that the effect of increasing the air resistance can be obtained quickly by expanding the front projection area of the leading vehicle before the expansion of the front projection area of the other vehicle.
さらに、投影面積拡大手段によって、減速時に先頭車両および他の車両の車体が前側に傾斜される状態を抑制または車体を後側に傾斜させることができるので、減速時に乗客が体感する減速度を低減できる効果がある。 Furthermore, the projected area enlargement means can suppress the state in which the vehicle body of the leading vehicle and other vehicles is tilted forward when decelerating, or the vehicle body can be tilted rearward, thereby reducing the deceleration experienced by the passenger during deceleration. There is an effect that can be done.
請求項2記載の鉄道車両によれば、走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が、加速状態判断手段により、所定の加速状態にあるか判断される。判断の結果、車両が所定の加速状態にある場合に、姿勢変更手段により高さ調整機構が作動され、車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねの空気が排気され、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねに給気される。 According to the railway vehicle of the second aspect, the traveling state of the vehicle acquired by the traveling state acquisition unit is determined by the acceleration state determination unit to determine whether the vehicle is in a predetermined acceleration state. As a result of the determination, when the vehicle is in a predetermined acceleration state, the height adjustment mechanism is operated by the posture changing means, and the air spring disposed in the leading carriage among the plurality of carriages arranged in the rail direction of the vehicle body The air is exhausted or supplied to an air spring disposed in another cart located behind the cart.
姿勢変更手段により高さ調整機構が作動された後は、高さ調整機構が作動される前より車体の前部側を低くし後部側を高くできるので、車体に作用するダウンフォースを稼ぐことができる。よって、請求項1の効果に加え、加速時にレールと車輪との粘着力が低下することを抑制できる効果がある。 After the height adjustment mechanism is actuated by the posture change means, the front side of the vehicle body can be lowered and the rear side side can be made higher than before the height adjustment mechanism is actuated, so that it is possible to earn down force acting on the vehicle body it can. Therefore, in addition to the effect of Claim 1, it has the effect which can suppress that the adhesive force of a rail and a wheel falls at the time of acceleration.
また、姿勢変更手段によって、加速時に車体が後側に傾斜される状態を抑制または車体を前側に傾斜させることができるので、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる効果がある。 In addition, since the posture changing means can suppress the state in which the vehicle body is inclined rearward during acceleration or the vehicle body can be inclined forward, the acceleration experienced by the passenger during acceleration can be reduced.
請求項3記載の鉄道車両によれば、姿勢変更手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。 According to the railway vehicle of the third aspect, the posture changing means is arranged in another vehicle connected to the rear of the leading vehicle after supplying or exhausting the air spring of the carriage arranged in the leading vehicle. Supply or exhaust air from the dolly air spring.
加速度が大きい場合には、慣性力によって車体が後側に傾斜される状態になるところ、姿勢変更手段によって、車体が後側に傾斜される状態を抑制または車体を前側に傾斜させることができる。その結果、姿勢変更手段を有しない場合と比較して、前面投影面積を縮小できる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を縮小することにより、加速時の空気抵抗を小さくできる効果がある。 When the acceleration is large, the vehicle body is tilted rearward by inertial force, and the posture changing means can suppress the vehicle body tilted rearward or tilt the vehicle body forward. As a result, the front projection area can be reduced as compared with the case where the posture changing means is not provided. Since air resistance is proportional to the front projected area, reducing the front projected area has the effect of reducing the air resistance during acceleration.
また、姿勢変更手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。そのため、先頭車両の前面投影面積を、他の車両の前面投影面積を縮小するより先に小さくできる。 In addition, the attitude changing means supplies or exhausts air from the carriage of the carriage arranged in the leading vehicle, and then supplies or exhausts air from the carriage of the carriage arranged in another vehicle connected to the rear of the leading vehicle. do. Therefore, the front projection area of the leading vehicle can be reduced before the front projection area of other vehicles is reduced.
ここで、他の車両の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果は、レール方向に沿って先頭車両の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果と比較して小さい。そのため、先頭車両の前面投影面積の縮小を、他の車両の前面投影面積の縮小より先にすることにより、請求項2の効果に加え、空気抵抗の低減効果が早く得られる効果がある。 Here, the effect of reducing the air resistance by reducing the front projected area of the other vehicle is affected by the traveling wind flowing outside the leading vehicle along the rail direction, so the front projected area of the leading vehicle is reduced. This is small compared to the effect of reducing air resistance. Therefore, by reducing the front projection area of the leading vehicle before the reduction of the front projection area of the other vehicle, in addition to the effect of the second aspect, the effect of reducing the air resistance can be obtained quickly.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1及び図2を参照して鉄道車両1の構成について説明する。図1は本発明の一実施の形態における鉄道車両1の側面図である。図1では、先頭車両2の後方に連結される他の車両3(2両目車両)の一部、及び、その後方に連結される他の車両(3両目以降の車両)の図示を省略する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of the railway vehicle 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view of a railway vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, illustration of a part of another vehicle 3 (second vehicle) connected to the rear of the leading
図1に示すように鉄道車両1は、先頭車両2と、先頭車両2の後方に連結される複数の他の車両3とを備えている。先頭車両2及び他の車両3は、乗客を収容する車体4,6と、車体4,6のレール方向の前後の2箇所に配置される第1台車10及び第2台車20とをそれぞれ備えている。先頭車両2は、車体4が、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面4aを備える流線形状に形成され、先頭部の下部に湾曲板状の排障器5が固定されている。
As shown in FIG. 1, the railway vehicle 1 includes a leading
第1台車10は、車体4,6の先頭側を支持するものであり、台車枠11と、台車枠11に回転自在に軸支される車輪12とを備えている。第2台車20は、車体4,6の後尾側を支持するものであり、台車枠21と、台車枠21に回転自在に軸支される車輪22とを備えている。
The
次に図2を参照して、減速時の第1台車10及び第2台車20の動作と先頭車両2の姿勢との関係について説明する。図2(a)は第2台車20に配置された第2空気ばね23の空気を排気した状態を示す先頭車両2の模式図であり、図2(b)は第1台車10に配置された第1空気ばね13に給気した状態を示す先頭車両2の模式図である。
Next, with reference to FIG. 2, the relationship between the operation | movement of the 1st trolley |
図2(a)及び図2(b)に示すように、先頭車両2は、第1台車10に配置された第1空気ばね13により台車枠11との間で車体4の先頭側が支持され、第2台車20に配置された第2空気ばね23により台車枠21との間で車体4の後尾側が支持される。第1空気ばね13及び第2空気ばね23は、通常、水平線h上に上端が位置するように、台車枠11,21に対して略同一の高さに調整される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the leading
これに対し減速時には、図2(a)に示すように、第2台車20に配置された第2空気ばね23の空気を排気して第2空気ばね23を収縮し、第2空気ばね23の高さを第1空気ばね13より低くする。これにより、車体4の先頭側を後尾側より高くすることができ、車体4の下面を進行方向に対して上向きに傾斜させることができる。その結果、車体4の下面が進行方向に対面する分だけ前面投影面積を大きくすることができる。
On the other hand, at the time of deceleration, as shown in FIG. 2A, the air of the
さらに、図2(b)に示すように、第1台車10に配置された第1空気ばね13に給気して第1空気ばね13を伸張すると、さらに第1空気ばね13の高さを第2空気ばね23より高くできる。これにより、車体4の先頭側を後尾側よりさらに高くすることができるので、前面投影面積をさらに大きくできる。鉄道車両1の空気抵抗は、前面投影面積に比例し、走行速度の2乗に比例するので、前面投影面積を大きくすることにより、走行抵抗を増大させることができる。
Further, as shown in FIG. 2 (b), when the
また、減速時には、慣性によって車体4が前側に傾斜される状態になり易いが、第1空気ばね13の高さを第2空気ばね23より高くすることにより、車体4が前側に傾斜される状態を抑制することができる。或いは、車体4を後側に傾斜させた後傾状態にすることができる。その結果、減速時に乗客が前のめりになることを防ぎ、乗客が体感する減速度を低減できる。
Further, at the time of deceleration, the
次に図3を参照して、加速時の第1台車10及び第2台車20の動作と先頭車両2の姿勢との関係について説明する。図3(a)は第1台車10に配置された第1空気ばね13の空気を排気した状態を示す先頭車両2の模式図であり、図3(b)は第2台車20に配置された第2空気ばね23に給気した状態を示す先頭車両2の模式図である。
Next, with reference to FIG. 3, the relationship between the operation | movement of the 1st trolley |
図3(a)に示すように、加速時には、第1台車10に配置された第1空気ばね13の空気を排気して第1空気ばね13を収縮し、第1空気ばね13の高さを第2空気ばね23の高さより低くする。これにより、車体4の先頭側を後尾側より低くすることができ、車体4を前傾の状態にできる。その結果、車体4の屋根が進行方向に向かって下降傾斜するので、車体4に作用するダウンフォース(下向きの揚力)を稼ぐことができ、加速時にレール(図示せず)と車輪12,22(図1参照)との粘着力が低下することを抑制できる。
As shown in FIG. 3A, at the time of acceleration, the air of the
また、加速時には、慣性によって車体4が後側に傾斜される状態になり易いが、第1空気ばね13の高さを第2空気ばね23の高さより低くすることにより、車体4が後側に傾斜される状態を抑制することができる。或いは、車体4を前側に傾斜させた前傾状態にすることができる。その結果、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる。
Further, during acceleration, the
さらに、図3(b)に示すように、第2台車20に配置された第2空気ばね23に給気して第2空気ばね23を伸張すると、第2空気ばね23の高さを第1空気ばね13よりさらに大きくできる。これにより、車体4の後尾側を先頭側より高くすることができるので、車体4に作用するダウンフォースをさらに大きくできると共に、体感加速度の低減効果も大きくできる。
Further, as shown in FIG. 3B, when the
次に図4を参照して、第1空気ばね13及び第2空気ばね23の高さを調整する高さ調整機構14,24について説明する。図4は鉄道車両1の高さ調整機構14,24及び電気的構成を示すブロック図である。なお、図4では、電気信号の流れを実線で図示し、空気の流れを破線で図示する。また、高さ調整機構14,24、第1空気ばね13及び第2空気ばね23は車両毎に設けられているが、各車両に設けられる高さ調整機構14,24、第1空気ばね13及び第2空気ばね23の構成は同一なので、図4には、1つの車両に設けられる一組の高さ調整機構14,24、第1空気ばね13及び第2空気ばね23を図示し、他の車両に設けられる一組の高さ調整機構、第1空気ばね及び第2空気ばねの図示は省略する。
Next, the
図4に示すように鉄道車両1は、第1空気ばね13の空気の給排を制御するための高さ調整機構14が、空気タンク15(元空気溜)と第1空気ばね13との間に介設され、第2空気ばね23の空気の給排を制御するための高さ調整機構24が、空気タンク15と第2空気ばね23との間に介設されている。高さ調整機構14,24は、それぞれ、空気配管により接続された高さ調整弁16,26、給気弁17,27、遮断弁18,28及び排気弁19,29を備えている。
As shown in FIG. 4, the railway vehicle 1 has a
遮断弁18,28は、第1空気ばね13及び第2空気ばね23の給排気時に高さ調整弁16,26(後述する)と第1空気ばね13及び第2空気ばね23との間の空気配管を開閉する弁である。給気弁17,27は、第1空気ばね13及び第2空気ばね23に給気する弁である。給気弁17,27、遮断弁18,28及び排気弁19,29は、一方が第1空気ばね13及び第2空気ばね23に連通し、遮断弁18,28の他方は高さ調整弁16,26の一方に接続される。排気弁19,29の他方は開放状態とされ、高さ調整弁16,26及び給気弁17,27は他方が空気タンク15に連通する。
The
車体4,6(図1参照)は、第1空気ばね13及び第2空気ばね23の伸縮に基づき下降または上昇移動し、高さ調整弁16,26は、車体4,6の下降または上昇移動に伴って傾動するリンク機構(図示せず)の傾動量に応じて開閉される。遮断弁18,28を開弁しておけば、高さ調整弁16,26の開度に応じて第1空気ばね13及び第2空気ばね23に給排される空気量が調整され、車体4,6の高さが自動的に調整される。高さ調整弁16,26及びリンク機構は周知であるから、ここでの説明は省略する。
The
次いで、制御装置30の詳細構成について説明する。図4に示すように制御装置30は、CPU31、ROM32及びRAM33を備え、それらがバスライン34を介して入出力ポート35に接続されている。また、入出力ポート35には、高さ調整機構14,24等の装置が接続されている。なお、制御装置30は、鉄道車両1に搭載される。
Next, the detailed configuration of the
CPU31は、バスライン34により接続された各部を制御する演算装置であり、ROM32は、CPU31により実行される制御プログラム(例えば、図5及び図6に図示されるフローチャートのプログラム)や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。RAM33は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、減速フラグ33a,加速フラグ33b,後傾フラグ33c及び前傾フラグ33dが設けられている。
The
減速フラグ33aは、鉄道車両1が所定の減速条件を満たすか否かを示すフラグであり、加速フラグ33bは、鉄道車両1が所定の加速条件を満たすか否かを示すフラグである。減速フラグ33a及び加速フラグ33bは、後述する加減速判断処理(図5参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。後傾フラグ33c及び前傾フラグ33dは車体4の姿勢を示すフラグであり、後述する姿勢調整処理(図6参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。CPU31は、後傾フラグ33cがオンである場合に、車体4,6が後傾状態に調整されていると判断し、前傾フラグ33dがオンである場合に、車体4,6が前傾状態に調整されていると判断する。
The
コントローラ41(主幹制御器)は、運転士によるハンドル操作によって鉄道車両1の力行・惰行・制動の指示を主制御器(図示せず)に与える装置であり、ノッチ情報(段数情報)を処理してCPU31に出力する出力回路(図示せず)を備えている。
The controller 41 (master controller) is a device that gives instructions to the main controller (not shown) for powering, coasting and braking of the railway vehicle 1 by a steering wheel operation by the driver, and processes notch information (stage number information). And an output circuit (not shown) for outputting to the
速度検出装置42は、鉄道車両1の走行速度を検出すると共にその検出結果をCPU31に出力するための装置であり、鉄道車両1の走行速度を検出する速度センサ42aと、その速度センサ42aの検出結果を処理してCPU31に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えている。なお、速度センサ42aは、車両駆動用の電動機(図示せず)からの出力信号に基づいて走行速度を検出するものでも良い。CPU31は、コントローラ41から出力されたノッチ情報と、速度検出装置42から出力された走行速度とに基づいて、鉄道車両1の加速度(進行方向を正とする正の加速度)及び減速度(進行方向を正とする負の加速度)を算出する。
The
他の入出力装置50としては、例えば、自動列車制御装置(信号保安装置)や鉄道制御システム等を利用して、取得した鉄道車両1の現在位置や速度をCPU31に出力する装置;鉄道車両1に搭載された加速度センサなどが挙げられる。
As another input /
次に図5を参照して加減速判断処理について説明する。図5は加減速判断処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置30の電源が投入されている間、CPU31によって繰り返し(例えば0.2秒間隔で)実行される処理であり、鉄道車両1が所定の加速条件または減速条件にあるか否かを判断する処理である。
Next, the acceleration / deceleration determination process will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing acceleration / deceleration determination processing. This process is a process that is repeatedly executed by the CPU 31 (for example, at intervals of 0.2 seconds) while the power of the
CPU31は加減速判断処理に関し、まず、速度検出装置42の出力信号から鉄道車両1の走行速度を取得し(S11)、コントローラ41の出力信号からノッチ情報を取得する(S12)。CPU31は、取得した走行速度およびノッチ情報から鉄道車両1の加速度(又は減速度)を算出し、加速度が所定の加速度より大きいか否かを判断する(S13)。なお、CPU31は、ROM32に予め記憶された所定の加速度(閾値)と、算出された加速度とを比較する。
Regarding the acceleration / deceleration determination processing, the
その結果、鉄道車両1の加速度が所定の加速度(閾値)以下である場合には(S13:No)、次に、減速度が所定の減速度より大きいか否かを判断する(S14)。なお、CPU31は、ROM32に予め記憶された所定の減速度(閾値)と、算出された減速度とを比較する。判断の結果、減速度が所定の減速度より大きい場合には(S14:Yes)、鉄道車両1はブレーキ時等の減速状態にあるので、CPU31は減速フラグ33aをオンすると共に加速フラグ33bをオフして(S15)、この加減速判断処理を終了する。
As a result, when the acceleration of the railway vehicle 1 is equal to or less than a predetermined acceleration (threshold) (S13: No), it is next determined whether or not the deceleration is larger than the predetermined deceleration (S14). The
一方、S14の処理の結果、減速度が所定の減速度以下の場合には(S14:No)、鉄道車両1は通常の走行状態であるので、CPU31は減速フラグ33a及び加速フラグ33bをオフして(S16)、この加減速判断処理を終了する。これに対し、S13の処理の結果、加速度が所定の加速度より大きい場合には(S13:Yes)、鉄道車両1は加速状態にあるので、CPU31は減速フラグ33aをオフすると共に加速フラグ33bをオンして(S17)、この加減速判断処理を終了する。
On the other hand, when the deceleration is equal to or lower than the predetermined deceleration as a result of the processing of S14 (S14: No), the railway vehicle 1 is in a normal traveling state, and therefore the
次に図6を参照して姿勢調整処理について説明する。図6は姿勢調整処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置30の電源が投入されている間、CPU31によって繰り返し(例えば0.2秒間隔で)実行される処理であり、鉄道車両1の車体4,6の姿勢を調整するための処理である。
Next, the posture adjustment process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the posture adjustment processing. This process is a process that is repeatedly executed by the CPU 31 (for example, at intervals of 0.2 seconds) while the power of the
CPU31は姿勢調整処理に関し、まず、減速フラグ33aがオンであるか否かを判断し(S21)、減速フラグ33aがオンである場合には(S21:Yes)、後傾フラグ33cがオンであるか否かを判断する(S22)。後傾フラグ33cがオフである場合には(S22:No)、CPU31は先頭車両2の第2空気ばね23の空気を排気する(S23)。なお、S23の処理は遮断弁28を閉止し排気弁29を開弁することにより行われる。これにより先頭車両2の第2空気ばね23が収縮され、先頭車両2の車体4の後尾側を先頭側に対して下降させることができる(図2(a)参照)。その結果、第2空気ばね23が収縮される前と比較して、鉄道車両1の前面投影面積を大きくできる。
Regarding the posture adjustment processing, the
次にCPU31は、先頭車両2の第1空気ばね13に給気する(S24)。なお、S24の処理は給気弁17を開弁し、遮断弁18を閉止することにより行われる。これにより先頭車両2の第1空気ばね13が伸張され、先頭車両2の車体4の先頭側を後尾側に対して上昇させることができる(図2(b)参照)。その結果、鉄道車両1の前面投影面積をさらに大きくできる。
Next, the
次にCPU31は、先頭車両2の後方に連結された2両目車両(他の車両3)の第2空気ばね23の空気を排気する(S25)。なお、S25の処理は遮断弁28を閉止し排気弁29を開弁することにより行われる。これにより2両目車両(他の車両3)の第2空気ばね23が収縮され、他の車両3の車体6の後尾側を先頭側に対して下降させることができる。その結果、第2空気ばね23が収縮される前と比較して、他の車両3の前面投影面積を大きくできる。
Next, the
次にCPU31は、他の車両3の第1空気ばね13に給気する(S26)。なお、S26の処理は給気弁17を開弁することにより行われる。これにより他の車両3の第1空気ばね13が伸張され、他の車両3の車体6の先頭側を後尾側に対して上昇させることができる。その結果、他の車両3の前面投影面積をさらに大きくできる。次いで、CPU31は後傾フラグ33cをオンし(S27)、前傾フラグ33dをオフして(S28)、この姿勢調整処理を終了する。
Next, the
一方、S22の処理の結果、後傾フラグ33cがオンである場合には(S22:Yes)、先頭車両2及び他の車両3は既に車体4,6が後傾状態にあるので、S23〜S28の処理をスキップして、この姿勢調整処理を終了する。
On the other hand, as a result of the process of S22, when the backward
以上のS21〜S28の処理(姿勢調整処理)によれば、減速度が大きい場合に慣性力によって車体4,6が前側に傾斜される状態になるところ、第2空気ばね23の空気を排気することにより、車体4,6が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体4,6を後側に傾斜させることができる。その結果、第2空気ばね23の空気を排気しない場合と比較して、車体4,6の下面が進行方向に対面する分だけ、前面投影面積を拡大することができる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を拡大することにより、減速時の空気抵抗を大きくすることができる。
According to the above processing of S21 to S28 (posture adjustment processing), when the deceleration is large, the
また、車体4,6が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体4,6を後側に傾斜させることにより、車体4,6の荷重を第1台車10及び第2台車20に均等化できるので、車輪12,22とレール(図示せず)との粘着力を確保できる。粘着力を確保しつつ空気抵抗を大きくできるので、減速時の走行抵抗を増大できる。その結果、ブレーキ時の停止距離を短くできる。
Further, the load of the
また、先頭車両2に配置される第1台車10及び第2台車20の第1空気ばね13及び第2空気ばね23の給気または排気をした後、他の車両3に配置される第1台車10及び第2台車20の第1空気ばね13及び第2空気ばね23の給気または排気をする。そのため、先頭車両2の前面投影面積を、他の車両3の前面投影面積を拡大するより先に大きくできる。
In addition, after supplying or exhausting the
ここで、他の車両3の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果は、レール方向に沿って先頭車両2の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両2の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果と比較して小さい。そのため、先頭車両2の前面投影面積の拡大を、他の車両3の前面投影面積の拡大より先にすることにより、空気抵抗の増大効果が早く得られる。その結果、ブレーキ時の停止距離を短くできる。
Here, the effect of increasing the air resistance by enlarging the front projection area of the other vehicle 3 is affected by the traveling wind that flows outside the
また、各車両の第2空気ばね23の空気を排気すると共に第1空気ばね13に給気するので、第2空気ばね23の空気の排気または第1空気ばね13の給気のいずれか一方を行う場合と比較して、車体4,6が後傾する角度を大きくできる。よって、第2空気ばね23の空気の排気または第1空気ばね13の給気のいずれか一方を行う場合と比較して、車体4,6の下面が進行方向に対面する面積が大きくなるので、前面投影面積を拡大できる。さらに、減速時に、先頭車両2及び他の車両3の車体4,6が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体4,6を後側に傾斜させることができるので、減速時に乗客が体感する減速度を低減できる。
Further, since the air of the
これに対し、S21の処理の結果、減速フラグ33aがオフである場合には(S21:No)、加速フラグ33bがオンであるか否かを判断する(S29)。その結果、加速フラグ33bがオンである場合には(S29:Yes)、前傾フラグ33dがオンであるか否かを判断する(S30)。前傾フラグ33dがオフである場合には(S30:No)、CPU31は先頭車両2の第1空気ばね13の空気を排気する(S31)。なお、S31の処理は遮断弁18を閉止し排気弁19を開弁することにより行われる。これにより先頭車両2の第1空気ばね13が収縮され、先頭車両2の車体4の先頭側を後尾側に対して下降させることができる(図3(a)参照)。その結果、第1空気ばね13が収縮される前と比較して、車体4,6が前傾する分だけ、鉄道車両1のアップフォース(上向きの揚力)を抑制して、ダウンフォースを稼ぐことができる。
On the other hand, as a result of the process of S21, when the
次にCPU31は、先頭車両2の第2空気ばね23に給気する(S32)。なお、S32の処理は給気弁27を開弁し、遮断弁28を閉止することにより行われる。これにより先頭車両2の第2空気ばね23が伸張され、先頭車両2の車体4の後尾側を先頭側に対して上昇させることができる(図3(b)参照)。その結果、鉄道車両1のダウンフォースをさらに大きくできる。
Next, the
次にCPU31は、先頭車両2の後方に連結された2両目車両(他の車両3)の第1空気ばね13の空気を排気する(S33)。なお、S33の処理は遮断弁18を閉止し排気弁19を開弁することにより行われる。これにより2両目車両(他の車両3)の第1空気ばね13が収縮され、他の車両3の車体6の先頭側を後尾側に対して下降させることができる。その結果、第1空気ばね13が収縮される前と比較して、他の車両3のダウンフォースを大きくできる。
Next, the
次にCPU31は、他の車両3の第2空気ばね23に給気する(S34)。なお、S34の処理は給気弁27を開弁することにより行われる。これにより他の車両3の第2空気ばね23が伸張され、他の車両3の車体6の後尾側を先頭側に対して上昇させることができる。その結果、他の車両3のダウンフォースをさらに大きくできる。次いで、CPU31は前傾フラグ33dをオンし(S35)、後傾フラグ33cをオフして(S36)、この姿勢調整処理を終了する。
Next, the
一方、S30の処理の結果、前傾フラグ33dがオンである場合には(S30:Yes)、先頭車両2及び他の車両3は既に車体4,6が前傾状態にあるので、S31〜S36の処理をスキップして、この姿勢調整処理を終了する。また、S29の処理の結果、加速フラグ33bがオフである場合には(S29:No)、鉄道車両1は加速条件および減速条件のいずれも満たしていないので、遮断弁18,28を開弁し(S37)、前傾フラグ33d及び後傾フラグ33cをオフして(S38)、この姿勢調整処理を終了する。
On the other hand, if the forward
以上のS29〜S38の処理(姿勢調整処理)によれば、加速度が大きい場合に慣性力によって車体4,6が後側に傾斜される状態になるところ、第1空気ばね13の空気を排気することにより、車体4,6が後側に傾斜される状態を抑制、又は、車体4,6を前側に傾斜させることができる。その結果、第1空気ばね13の空気を排気しない場合と比較して、車体4,6が前傾する分だけダウンフォースを稼ぐことができる。よって、加速時にレール(図示せず)と車輪12,22との粘着力が低下することを抑制でき、加速時においても想定通りの走行を可能にできる。
According to the processing of S29 to S38 (posture adjustment processing) described above, when the acceleration is large, the
また、第1空気ばね13の空気を排気しない場合と比較して、車体4,6を前傾させることができるので、その分だけ前面投影面積を縮小できる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を縮小することにより、加速時の空気抵抗を小さくできる。これにより、加速時のエネルギー損失を少なくできる。特に鉄道車両1は、先頭車両2の先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面4a(図1参照)を備えているので、加速時の空気抵抗の低減効果を大きくすることができる。さらに、加速時に、車体4,6が後側に傾斜される状態を抑制、又は、車体4,6を前側に傾斜させることができるので、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる。
Further, since the
また、先頭車両2に配置される第1台車10及び第2台車20の第1空気ばね13及び第2空気ばね23の給気または排気をした後、他の車両3に配置される第1台車10及び第2台車20の第1空気ばね13及び第2台車23の給気または排気をする。そのため、先頭車両2の前面投影面積を、他の車両3の前面投影面積を縮小するより先に小さくできる。
In addition, after supplying or exhausting the
ここで、他の車両3の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果は、レール方向に沿って先頭車両2の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両2の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果と比較して小さい。そのため、先頭車両2の前面投影面積の縮小を、他の車両3の前面投影面積の縮小より先にすることにより、空気抵抗の低減効果を早く得ることができる。その結果、加速時のエネルギー損失の低減効果を大きくできる。
Here, the effect of reducing the air resistance by reducing the front projection area of the other vehicle 3 is affected by the traveling wind that flows outside the
なお、本実施の形態において、請求項1記載の走行状態取得手段としては、図5に示すフローチャート(加減速判断処理)におけるS11,S12の処理が該当する。減速状態判断手段としては、図6に示すフローチャート(姿勢制御処理)におけるS21の処理が、投影面積拡大手段としてはS23〜S26の処理がそれぞれ該当する。請求項2記載の加速状態判断手段としては、図6に示すフローチャート(姿勢調整処理)におけるS29の処理が、姿勢変更手段としてはS31〜S34の処理がそれぞれ該当する。
In the present embodiment, the travel state acquisition means described in claim 1 corresponds to the processes of S11 and S12 in the flowchart (acceleration / deceleration determination process) shown in FIG. The process of S21 in the flowchart (posture control process) shown in FIG. 6 corresponds to the deceleration state determination means, and the processes of S23 to S26 correspond to the projection area enlargement means. The acceleration state determination means described in
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、車体4,6を支持する台車(第1台車10及び第2台車20)の数は一例であり、適宜選択できる。
The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed. For example, the number of carts (the
上記実施の形態では、加速度判断処理において、鉄道車両1に搭載された速度検出装置42によって鉄道車両1の走行速度を検出し、ノッチ情報に基づいて加速度および減速度を算出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、速度検出装置42に代えて、自動列車制御装置(信号保安装置)や鉄道制御システムによって鉄道車両1の走行速度を検出することは当然可能である。また、鉄道車両1の走行速度およびノッチ情報から加速度および減速度を算出するのに代えて、加速度センサを鉄道車両1に搭載し、その加速度センサによって鉄道車両1のレール方向の加速度および減速度を取得することは当然可能である。
In the above embodiment, in the acceleration determination process, the case where the traveling speed of the railway vehicle 1 is detected by the
また、車両の加速度を求め、その加速度と閾値とを比較して車両が減速状態にあるか否かを判断する代わりに、ブレーキが作動したことをトリガとして、車両が減速状態にあると判断することは当然可能である。また、車両の走行速度およびノッチ情報から加速度を算出して車両が加速状態や減速状態にあるか否かを判断する代わりに、車両の走行速度およびノッチ情報をパラメータとする変換テーブルを予め設定し、その変換テーブルから、車両が所定の加速状態や減速状態にあるか否かを判断することは当然可能である。 Also, instead of determining whether the vehicle is in a decelerating state by obtaining the acceleration of the vehicle and comparing the acceleration with a threshold value, it is determined that the vehicle is in a decelerating state triggered by the operation of the brake. Of course it is possible. Also, instead of determining whether the vehicle is in an accelerating state or a decelerating state by calculating acceleration from the traveling speed and notch information of the vehicle, a conversion table that uses the traveling speed and notch information of the vehicle as parameters is set in advance. Of course, it is possible to determine from the conversion table whether the vehicle is in a predetermined acceleration state or deceleration state.
上記実施の形態では、姿勢調整処理において、鉄道車両1の加速度または減速度が所定の加速度または減速度より大きい場合に所定の条件を満たすと判断し、給気弁17,27又は排気弁19,29を操作することにより第1空気ばね13及び第2空気ばね23を給排気する場合について説明した。この場合に、加速度または減速度に応じた給気弁17,27又は排気弁19,29の操作量を、予め変換テーブルとして設定することは当然可能である。変換テーブルはROM32(図4参照)に記憶される。このようにすることで、給気弁17,27及び排気弁19,29を加減速度に応じて所望に開閉操作できるので、車体4,6の姿勢をきめ細かく制御できる。
In the above-described embodiment, in the posture adjustment process, it is determined that the predetermined condition is satisfied when the acceleration or deceleration of the railway vehicle 1 is greater than the predetermined acceleration or deceleration, and the
上記実施の形態では、姿勢調整処理において、減速時には第2空気ばね23の空気を排気した後、第1空気ばね13に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第1空気ばね13に給気した後、第2空気ばね23の空気を排気することは当然可能である。第1空気ばね13の給気は、第2空気ばね23の空気の排気に比べて短時間で完了させることができるので、第2空気ばね23の空気を先に排気する場合と比較して、前面投影面積を拡大する効果を速く得ることができる。
In the above embodiment, in the posture adjustment process, the case where the air of the
また、加速時には第1空気ばね13の空気を排気した後、第2空気ばね23に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第2空気ばね23に給気した後、第2空気ばね23の空気を排気することは当然可能である。第2空気ばね23の給気は、第1空気ばね13の空気の排気に比べて短時間で完了させることができるので、第1空気ばね13の空気を先に排気する場合と比較して、ダウンフォースを稼ぐ効果を早く得ることができる。
Moreover, although the case where the air of the
また、減速時には第2空気ばね23の空気を排気し、且つ、第1空気ばね13に給気する場合、加速時には第1空気ばね13の空気を排気し、且つ、第2空気ばね23に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、いずれか一方の空気ばねを給排気して、車体4,6の姿勢を制御することは当然可能である。例えば、減速時には第2空気ばね23の空気の排気、又は、第1空気ばね13の給気のいずれかを行い、加速時には第1空気ばね13の空気の排気、又は、第2空気ばね23の給気のいずれかを行うことは当然可能である。
In addition, when decelerating, the air of the
上記実施の形態では、先頭車両2の先頭部が傾斜面4aをもつ流線形に形成される鉄道車両1について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、先頭部が道床(図示せず)に対して垂直な切妻型車両(鉄道車両)とすることは当然可能である。切妻型車両の場合も、加速時または減速時に車体4,6の姿勢を調整することによって、本実施の形態と同様に、減速時に前面投影面積を拡大したり加速時にダウンフォースを稼いだりする効果を実現できる。
In the above embodiment, the railway vehicle 1 in which the leading portion of the leading
1 鉄道車両
2 先頭車両
3 他の車両
4,6 車体
10 第1台車(台車)
13 第1空気ばね(空気ばね)
14 高さ調整機構
20 第2台車(台車)
23 第2空気ばね(空気ばね)
24 高さ調整機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
13 First air spring (air spring)
14
23 Second air spring (air spring)
24 Height adjustment mechanism
Claims (3)
車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
その走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が所定の減速状態にあるかを判断する減速状態判断手段と、
その減速状態判断手段により前記車両が所定の減速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねに給気し、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気を排気して、前面投影面積を大きくする投影面積拡大手段とを備え、
前記投影面積拡大手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、前記先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をすることを特徴とする鉄道車両。 A plurality of carriages arranged in the rail direction, a vehicle body supported by air springs arranged on the carriages, and a height adjustment mechanism for adjusting the height of the vehicle body by supplying and discharging air from the air springs In the railway vehicle equipped,
Traveling state acquisition means for acquiring the traveling state of the vehicle;
Deceleration state determination means for determining whether the vehicle traveling state acquired by the traveling state acquisition unit is in a predetermined deceleration state;
When the deceleration state determining means determines that the vehicle is in a predetermined deceleration state, the height adjustment mechanism is operated to set the leading vehicle among the plurality of vehicles arranged in the rail direction of the vehicle body. A projection area enlarging means for supplying air to the arranged air spring or exhausting air of an air spring arranged on another carriage located behind the carriage to increase the front projection area;
The projected area enlarging means is configured to supply or exhaust air springs of a carriage arranged in a leading vehicle, and then supply air from an air spring of a carriage arranged in another vehicle connected to the rear of the leading vehicle or A railway vehicle characterized by exhausting.
その加速状態判断手段により前記車両が所定の加速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねの空気を排気し、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねに給気する姿勢変更手段とを備えていることを特徴とする請求項1記載の鉄道車両。 Acceleration state determining means for determining whether or not the vehicle traveling state acquired by the traveling state acquiring means is in a predetermined acceleration state;
When the acceleration state determination means determines that the vehicle is in a predetermined acceleration state, the height adjustment mechanism is operated to set the leading vehicle among the plurality of vehicles arranged in the rail direction of the vehicle body. 2. A posture changing means for exhausting the air of the arranged air spring or supplying air to an air spring arranged in another cart located behind the cart. Railway vehicles.
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JP2005014785A (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Hitachi Ltd | Vehicle control system and railway vehicle |
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- 2013-07-16 JP JP2013147328A patent/JP2015020445A/en active Pending
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