JP2016141359A - 付随車のブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】動力車Ｍｃなどの他の車両に緩衝器付の連結装置１を介して連結される付随車Ｔｃに発生する自由振動を可及的速やかに減衰できるようにした付随車のブレーキシステムを提供する。【解決手段】本発明の付随車のブレーキシステムでは、緩衝器の作用で付随車に前後方向の自由振動が発生したとき、ブレーキ装置４により付随車に所定の弱いブレーキ力を付与して、自由振動を減衰させる。この場合、付随車に前後方向の加速度を検出する加速度センサ６を設け、加速度センサの信号波形に基づいて前記自由振動の発生を検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器付の連結装置で他の車両と連結される付随車のブレーキシステムに関する。

近年、鉄道車両の動力車として、誘導電動機を主電動機とするインバータ制御車両が主流になっており、このようなインバータ制御車両の粘着制御性の良さを活かし、鉄道車両を編成する際には、動力車の比率を低下させて付随車の比率を増加させる傾向にある。通常、動力車と付随車とは並びに付随車相互は、自動連結装置や永久連結器（棒連結器）を含め、緩衝器付の連結装置で連結され、このような緩衝器の中には、弾性変形して衝撃を吸収するコイルばねを用いるものが広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。また、動力車と付随車とで鉄道車両を編成する場合、動力車と付随車とのいずれの車両にもブレーキ装置が装備され、このようなブレーキ装置には、車輪とレール間に働く摩擦力（車輪踏面の粘着力）を制動力として利用する、踏面ブレーキ、ディスクブレーキや電気ブレーキ等の粘着ブレーキが広く利用されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、動力車が付随車を押す方向に組成された鉄道車両では、力行運転の際、連結装置の緩衝器には圧縮力が生じる。このとき、特に動力車の押し方向前方に連結され、更に他の車両が連結されていない付随車には、緩衝器の作用、つまり、例えばコイルばねの伸縮方向の振動に起因して前後方向の自由振動が発生し、このような自由振動は、走行抵抗が小さいと、持続し易くなる。そして、自由振動が終束せずに持続すると、付随車の乗心地が悪化するという問題がある。このことは、上記自由振動に車両の加速が重畳されると、より顕著になる。この場合、緩衝器が所定のダンピング機構を備えていれば、付随車に発生する自由振動を減衰させることができる。

然し、機械部品であるが故、容易に最適なダンピング機能を付加することは容易でない。現状、動力車が起動する時のジャーク（最大トルクまでの傾斜パターンを言う）パターンを緩やかにするなどの調整を行い、緩衝器の圧縮の程度を緩和するなどを行っているが、本質的な対策にはなっていない。

特開２０００−２５５４２８号公報 特開２０００−２５５４２９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、付随車に発生する自由振動を可及的速やかに減衰できるようにした付随車のブレーキシステムを提供することをその課題とするものである。

上記の課題を解決するために、緩衝器付の連結装置で他の車両と連結される本発明の付随車のブレーキシステムは、緩衝器の作用で付随車に前後方向の自由振動が発生したとき、付随車に所定の弱いブレーキ力を付与して、自由振動を減衰させることを特徴とする。

本発明によれば、力行運転の際、緩衝器の作用で付随車に前後方向の自由振動が発生したときに付随車にブレーキ力を付与することで、付随車の前後方向の自由振動に対してダンピング抵抗が付加されて自由振動の発散が抑制されて可及的速やかに減衰されるようにできる。また、通常は付随車に備え付けられているブレーキを利用するため、自由振動を減衰させる構成を実現するための追加コストを低減できる。

本発明において、前記付随車に前後方向の加速度を検出する加速度センサを設け、加速度センサの信号波形に基づいて前記自由振動の発生が検知されたとき、付随車に前記弱いブレーキ力を付与すれば、付随車の自由振動を可及的速やかに減衰して、付随車の乗心地悪化を早期に収束することができる。

本発明の付随車のブレーキシステムを搭載した鉄道車両を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の付随車のブレーキシステムを説明する。図１を参照して、ＲＣは２両編成の鉄道車両であり、鉄道車両ＲＣは、動力車Ｍｃとこの動力車Ｍｃで推進または牽引される付随車Ｔｃとを緩衝器付の連結装置１を介して連結して構成されている。動力車Ｍｃと付随車Ｔｃとには、その連結方向両端部に位置させて運転台２_１，２_２が夫々設けられ、両運転台２_１，２_２には、動力車Ｍｃの原動機等を統括制御する制御装置３に対して制御指令信号を出力する図示省略の主幹制御器（マスターコントローラ）が設置され、鉄道車両ＲＣの力行運転時、運転者が主幹制御器の主ハンドル２１を操作するようになっている。動力車Ｍｃとしては、誘導電動機を主電動機とするインバータ制御車両など公知のものが利用でき、また、緩衝器付の連結装置１としては、図示省略のコイルばねを内蔵するなど公知のものが利用されるため、ここでは詳細な説明を省略する。

動力車Ｍｃと付随車Ｔｃとにはブレーキ装置４が夫々装備されている。ブレーキ装置４は、動力車Ｍｃ及び付随車Ｔｃの車輪５，５と図示省略のレール間に働く摩擦力（車輪踏面の粘着力）を制動力として利用する粘着ブレーキであり、車輪５，５に対してその回転を停止するブレーキ力を付与するブレーキシュー４１と、制御装置３から信号を受けてブレーキシュー４１の作動を制御するブレーキ制御器４２とを備える。なお、ブレーキ装置４自体は公知のものであるため、これ以上の詳細な説明は省略する。また、ブレーキ装置４としては、ディスクブレーキ等を用いるものも利用できる。

ここで、上記鉄道車両ＲＣの停車状態から、付随車Ｔｃの運転台２_２の主ハンドル２１を操作して鉄道車両ＲＣを前進（図１中、左側）しようとすると、動力車Ｍｃの車輪５が回転し、連結装置１の緩衝器（コイルばね）が圧縮した後に付随車Ｔｃの車輪５が回転し始め、鉄道車両ＲＣが動き出す。このとき、付随車Ｔｃには、連結装置１の緩衝器の作用（コイルばねの伸縮方向の振動）と加速とが重畳する形で自由振動が発生することがある。この場合、（鉄のレール上での転がり軸受で支持された鉄の車輪の回転であるため）付随車Ｔｃの走行抵抗が小さいので、自由振動が一旦発生すると、収束することなく、持続する。このため、付随車Ｔｃの乗心地が悪化しないように可及的速やかに自由振動を減衰させる必要がある。

本発明の実施形態では、付随車Ｔｃの床下にこの付随車Ｔｃに前後方向の加速度を検出する加速度センサ６が設け、加速度センサ６の信号波形に基づいて自由振動の発生が検知されたとき、付随車Ｔｃに弱いブレーキ力を付与するようにして付随車Ｔｃのブレーキシステムを構成した。具体的には、例えば所定の周期で前後方向の自動振動の波形を制御手段３に設けたカウンタ（図示せず）で計測し、予め設定された一定時間内に、繰り返される前後振動の波形をカウントし、あるカウント値を超えた時、自由振動の発生と検知すればよい。尚、動力車（電動車）Ｍｃが抵抗制御車のように周期的なトルク変化を持つ場合、自由振動の検出と合致しないように、検出条件を設定する必要がある。そして、連結装置１の緩衝器の作用で付随車Ｔｃに前後方向の自由振動の発生が検知されたとき、制御装置３はブレーキ制御器４２によりブレーキシュー４１を作動させ、付随車Ｔｃに、走行中の鉄道車両を停止するときのブレーキ力と比較して弱いブレーキ力、即ち、付随車Ｔｃの自由振動を減衰させるのに必要最小限のブレーキ力を付与する。

これにより、付随車Ｔｃの車輪５にブレーキシュー４１が当たって弱いブレーキ力が作用することで、付随車Ｔｃの前後方向の自由振動に対してダンピング抵抗が付加されて自由振動の発散が抑制されて可及的速やかに減衰される。その結果、自由振動による付随車Ｔｃの乗り心地の悪化を早期に収束することができる。この場合、付随車Ｔｃに備え付けられているブレーキ装置４を利用するため、自由振動を減衰させる構成を実現するための追加コストを低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、加速度センサ６の信号波形に基づいて自由振動の発生を検知するようにしたが、これに限定されるものではない。運転士が自由振動の発生を体感した時に、運転者自身がブレーキ装置４を操作して付随車Ｔｃに弱いブレーキが付与するようにしてもよい。また、上記実施形態では、鉄道車両ＲＣを２両編成したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、いずれかの位置に連結される付随車であれば広く適用でき、更に、力行運転時だけでなく、ブレーキ、ノッチ変更等に起因する自由振動についても適用できる。

ＲＣ…鉄道車両、Ｍｃ…動力車、Ｔｃ…付随車、１…連結装置、４…ブレーキ装置、４１…ブレーキシュー（ブレーキ装置）、４２…ブレーキ制御器（ブレーキ装置）、６…加速度センサ。

Claims (2)

1. 緩衝器付の連結装置で他の車両と連結される付随車のブレーキシステムであって、
   緩衝器の作用で付随車に前後方向の自由振動が発生したとき、付随車に所定の弱いブレーキ力を付与して、自由振動を減衰させることを特徴とする付随車のブレーキシステム。
2. 前記付随車に前後方向の加速度を検出する加速度センサを設け、加速度センサの信号波形に基づいて前記自由振動の発生が検知されたとき、付随車に前記弱いブレーキ力を付与することを特徴とする請求項１記載の付随車のブレーキシステム。

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