JP2019055635A - Control device for railway vehicle body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、台車に対して車体の高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle body control device for preventing derailment due to an earthquake of a railway vehicle provided with a vehicle height adjustment device capable of adjusting the height of a vehicle body relative to a carriage.
鉄道車両には、図4に示すように、台車に対して車体が左右方向に過剰に変位するのを規制する左右動ストッパが設けられると共に、台車に対する車体の異常上昇を規制する上下動ストッパSTが設けられる。非特許文献1及び2によると、鉄道車両の走行中に地震が発生すると、図5(A)に示すように、地震の高周波(1.4〜3.0Hz)の振動成分により台車が左右方向に振動し、左右動ストッパにて衝突が発生することで、輪軸とレールとの間に大きな横圧が発生し、脱線係数が増加する。また、図5(B)に示すように、地震の低周波(0.3〜0.8Hz)の振動成分により車体がロール方向に大きく振動し、車体側の上下動ストッパSTと台車枠との間のギャップが縮まって上下動ストッパが台車枠に干渉することで台車がロール方向に持ち上げられて輪重抜けが生じ、脱線の可能性が高まることが示されている。さらに上下動ストッパまでのギャップを拡げることで脱線の可能性を低減できることが示されている。
As shown in FIG. 4, the railcar is provided with a left and right movement stopper that restricts excessive displacement of the vehicle body in the left and right direction with respect to the carriage, and a vertical movement stopper ST that regulates abnormal rise of the vehicle body with respect to the carriage. Is provided. According to
特許文献1には、鉄道車両の脱線・転覆を防止する手段として、電磁石を利用して車輪がレールから離れないように制御する構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses a configuration that uses an electromagnet to control a wheel so as not to separate from the rail as means for preventing derailment and rollover of a railway vehicle.
しかし、特許文献1の構成では、電磁石等の特別な装置を設ける必要があり、重量増やコスト増を招く。 However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to provide a special device such as an electromagnet, which causes an increase in weight and cost.
そこで本発明は、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the possibility of derailment due to an earthquake while suppressing an increase in cost and weight.
本発明の一態様に係る鉄道車両の車体制御装置は、台車に対して車体高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置であって、地震発生情報が検知されると、前記車体の重心位置の高さを下げるように前記車高調整装置を制御する脱線防止制御を実行する車体重心位置制御部と、を備える。 A vehicle body control device for a railway vehicle according to an aspect of the present invention is a vehicle body control device for preventing derailment due to an earthquake of a railway vehicle including a vehicle height adjustment device capable of adjusting a vehicle body height with respect to a carriage. A vehicle body center-of-gravity position control unit that executes derailment prevention control for controlling the vehicle height adjustment device to reduce the height of the center of gravity position of the vehicle body when the occurrence information is detected.
前記構成によれば、地震発生時には車体の重心位置の高さが下げられることで、台車に対する車体の異常上昇を規制する上下動ストッパのギャップが拡がるため、地震の低周波振動成分により車体がロール方向に大きく振動しても、車体側の上下動ストッパが台車枠に干渉し難くなり、ストッパ干渉による輪重抜けの発生が抑制される。よって、車高調整装置を備えた鉄道車両において、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減できる。 According to the above configuration, when the earthquake occurs, the height of the center of gravity of the vehicle body is lowered, so that the gap of the vertical movement stopper that restricts the abnormal rise of the vehicle body relative to the carriage is widened, so that the vehicle body rolls due to the low frequency vibration component of the earthquake. Even if it vibrates greatly in the direction, the vertical movement stopper on the vehicle body side does not easily interfere with the carriage frame, and the occurrence of wheel load loss due to the stopper interference is suppressed. Therefore, in a railway vehicle equipped with a vehicle height adjusting device, the possibility of derailment due to an earthquake can be reduced while suppressing an increase in cost and weight.
前記車高調整装置は、前記車体と前記台車との間に介設された左右一対の空気バネ及び前記空気バネの給排気を調節する弁装置を有する第1車高調整装置と、前記車体と前記台車との間に介設されたアクチュエータ及び前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置を有する第2車高調整装置と、の少なくとも一方を含み、前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記空気バネの高さが減少するように前記弁装置を制御する、及び/又は、前記車体を下方変位させる向きに前記アクチュエータが推力を発生するように前記アクチュエータ駆動装置を制御する構成としてもよい。 The vehicle height adjusting device includes a first vehicle height adjusting device having a pair of left and right air springs interposed between the vehicle body and the carriage, and a valve device for adjusting supply and exhaust of the air springs; Including at least one of an actuator interposed between the carriage and a second vehicle height adjusting device having an actuator driving device for driving the actuator, wherein the vehicle body center-of-gravity position control unit, in the derailment prevention control, The valve device may be controlled so that the height of the air spring is reduced, and / or the actuator driving device may be controlled so that the actuator generates thrust in a direction in which the vehicle body is displaced downward. .
前記構成によれば、車高調整装置として空気バネ装置を利用した場合には、サスペンションとして車両に搭載される空気バネの車高調整機能を利用して、地震による脱線を防止できる。また、車高調整装置としてアクチュエータ装置を利用した場合には、応答性良く車体重心を速やかに下げることができる。 According to the above configuration, when the air spring device is used as the vehicle height adjusting device, the derailment due to the earthquake can be prevented by using the vehicle height adjusting function of the air spring mounted on the vehicle as the suspension. Further, when the actuator device is used as the vehicle height adjusting device, the center of gravity of the vehicle body can be quickly lowered with good responsiveness.
前記鉄道車両の曲線区間の通過時における前記車体の目標傾斜角を演算する目標車体傾斜角演算部と、前記車体が前記目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記弁装置を制御する空気バネ高さ制御部と、を更に備え、前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記目標傾斜角を維持した状態で前記車体の高さを下げるように前記空気バネ高さ制御部の給排気指令値を補正することで前記弁装置を制御する構成としてもよい。 A target vehicle body inclination angle calculation unit for calculating a target vehicle body inclination angle when passing through a curved section of the railway vehicle, and the valve device while detecting the height of the air spring so that the vehicle body becomes the target inclination angle An air spring height control unit for controlling the air spring, and the vehicle body center-of-gravity position control unit is configured to reduce the height of the vehicle body while maintaining the target inclination angle in the derailment prevention control. It is good also as a structure which controls the said valve apparatus by correct | amending the supply / exhaust command value of a height control part.
前記構成によれば、地震発生情報の検知後も脱線防止制御と並行して車体傾斜制御を実行するため、曲線通過中に地震が発生しても車体重心が外輪側に移動することがなく内輪の輪重抜けが生じることを防止できる。 According to the above configuration, since the vehicle body tilt control is executed in parallel with the derailment prevention control even after the occurrence of the earthquake occurrence information is detected, the center of gravity of the vehicle body does not move to the outer ring side even if an earthquake occurs while passing a curve. It is possible to prevent occurrence of wheel load loss.
前記車体の鉛直方向の振動速度に比例した力を前記車体に与えるように前記アクチュエータを制御する動揺防止制御部を更に備え、前記車体重心位置制御部は、前記動揺防止制御部の動揺防止推力指令値に前記脱線防止制御の推力指令値を加算する構成としてもよい。 And further comprising an anti-shake control unit for controlling the actuator so as to apply a force proportional to a vibration speed in a vertical direction of the vehicle body to the vehicle body, and the vehicle body center-of-gravity position control unit includes an anti-shake thrust command of the anti-shake control unit. The thrust command value for the derailment prevention control may be added to the value.
前記構成によれば、動揺防止制御用に車搭されるアクチュエータの車高調整機能を利用して、地震による脱線を防止できる。 According to the said structure, derailment by an earthquake can be prevented using the vehicle height adjustment function of the actuator mounted for anti-sway control.
前記車体重心位置制御部は、前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネが排気モードとなるように前記弁装置を制御し、かつ、前記空気バネの高さを所定の緊急目標値まで下げるように前記アクチュエータに推力を発生させるべく前記アクチュエータ駆動装置を制御し、前記空気バネの高さが前記緊急目標値に到達した後に前記アクチュエータの推力が所定値未満まで減少すると、前記排気モードから通常モードに戻すように前記弁装置を制御する構成としてもよい。 When the earthquake occurrence information is detected, the vehicle body center of gravity position control unit controls the valve device so that the air spring is in an exhaust mode, and the height of the air spring is set to a predetermined emergency target value. When the actuator driving device is controlled to generate a thrust to the actuator so that the actuator is lowered, and the thrust of the actuator decreases to a value less than a predetermined value after the height of the air spring reaches the emergency target value, the exhaust mode is The valve device may be controlled to return to the normal mode.
前記構成によれば、脱線防止制御の初期段階では、アクチュエータによって車体が緊急目標値に向けて下方変位させられると共に空気バネは排気モードになるので、空気バネに比べて応答性の良いアクチュエータが空気バネの内圧による抵抗を受けずに車体を迅速に下げることができ、車体の高さの緊急目標値への到達を早めることができる。また、空気バネは排気モードとなるため、空気バネの高さが緊急目標値への到達した後は、車体の高さを緊急目標値に維持するためにアクチュエータの推力が減少していき、アクチュエータの温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働いてしまうことを防止できる。 According to the above configuration, at the initial stage of the derailment prevention control, the vehicle body is displaced downward toward the emergency target value by the actuator and the air spring is in the exhaust mode. The vehicle body can be lowered quickly without receiving resistance due to the internal pressure of the spring, and the arrival of the vehicle body height to the emergency target value can be accelerated. Since the air spring is in the exhaust mode, after the air spring height reaches the emergency target value, the actuator thrust decreases to maintain the vehicle body height at the emergency target value. It is possible to prevent the fail-safe function from working due to the temperature exceeding the upper limit.
なお、車体制御装置が車体傾斜制御機能を有する場合には、「排気モード」は弁装置を排気状態に維持する状態であり、「通常モード」は車体傾斜制御が実行された状態である。車体制御装置が車体傾斜制御機能を有さず空気バネがレベリングバルブ機構により機械的に給排される場合には、「排気モード」はレベリングバルブ機構の動力伝達経路を遮断した状態であり、「通常モード」はレベリングバルブ機構の動力伝達経路を接続した状態である。 When the vehicle body control device has a vehicle body tilt control function, the “exhaust mode” is a state in which the valve device is maintained in the exhaust state, and the “normal mode” is a state in which the vehicle body tilt control is executed. When the vehicle body control device does not have a vehicle body tilt control function and the air spring is mechanically supplied and discharged by the leveling valve mechanism, the “exhaust mode” is a state in which the power transmission path of the leveling valve mechanism is interrupted. The “normal mode” is a state in which the power transmission path of the leveling valve mechanism is connected.
前記車体重心位置制御部は、前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネの排気モード中において、前記車体が前記目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータ駆動装置を制御する構成としてもよい。 When the earthquake occurrence information is detected, the vehicle body center-of-gravity position control unit drives the actuator while detecting the height of the air spring so that the vehicle body has the target inclination angle during the exhaust mode of the air spring. It is good also as a structure which controls an apparatus.
前記構成によれば、車体傾斜制御が空気バネに代わってアクチュエータにより行われるので、曲線走行時における内軌側の輪重抜けが防止され、地震による脱線の可能性を更に低減できる。 According to the above configuration, since the vehicle body tilt control is performed by the actuator instead of the air spring, it is possible to prevent wheel load loss on the inner track side during curve traveling and further reduce the possibility of derailment due to an earthquake.
本発明の一態様に係る鉄道車両は、車体と台車との間に介設されたアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置と、前記アクチュエータ駆動装置を制御する制御装置と、バックアップ用蓄電池と、地上設備から供給される電力を前記アクチュエータに供給する状態と、前記蓄電池からの電力を前記アクチュエータに供給する状態とを互いに切替可能な電源切替装置と、を備え、前記制御装置は、前記地上設備からの電力供給の停止を地震発生情報として検知し、前記電源切替装置は、前記地上設備からの電力供給が停止されると、前記アクチュエータに前記蓄電池からの電力を供給する状態に切り替える。 A railway vehicle according to an aspect of the present invention includes an actuator interposed between a vehicle body and a carriage, an actuator driving device that drives the actuator, a control device that controls the actuator driving device, and a backup storage battery. A power supply switching device capable of switching between a state in which power supplied from ground equipment is supplied to the actuator and a state in which power from the storage battery is supplied to the actuator, and the control device includes the ground Stopping power supply from the facility is detected as earthquake occurrence information, and when the power supply from the ground facility is stopped, the power supply switching device switches to a state in which power from the storage battery is supplied to the actuator.
前記構成によれば、地上設備から鉄道車両への電力供給の停止を地震発生情報とするシステムにおいて、地震発生情報の検知後にも電源切替装置により蓄電池からの電力がアクチュエータに供給されてアクチュエータが動作可能になるため、地上設備からの電力供給が停止された地震中にもアクチュエータを動作させて車体を制御できる。 According to the above configuration, in the system in which the stoppage of the power supply from the ground facility to the railcar is used as the earthquake occurrence information, the power is switched from the storage battery to the actuator by the power switching device even after the earthquake occurrence information is detected. This makes it possible to control the vehicle body by operating the actuator even during an earthquake when the power supply from the ground facility is stopped.
本発明によれば、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減する装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus which reduces the possibility of derailment by an earthquake can be provided, suppressing the increase in additional cost and weight.
以下、図面を参照して実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係る車体制御装置を備えた鉄道車両のブロック図である。図1に示すように、鉄道車両1は、客室を有する車体2と、車体2を支持する台車3と、車体2と台車3との間に介設された一対の第1空気バネ4及び第2空気バネ5(二次サスペンション)とを備える。第1空気バネ4は車体2の右側に配置され、第2空気バネ5は車体2の左側に配置されている。台車3は、台車枠3aと、輪軸3bと、台車枠3aと輪軸3bとの間に介設された一次サスペンション3c(例えば、コイルバネ又は板バネ)とを有する。なお、図1には図示されていないが、台車3には、図4(B)に示す構成と同様に、車体2に接続されて台車枠3a(又は台車枠3aに一体化された部材)と鉛直方向にギャップをあけて対向する上下動ストッパST(図4(B)参照)が配置され、上下動ストッパSTにより台車3に対する車体2の異常上昇が規制されている。
FIG. 1 is a block diagram of a railway vehicle including a vehicle body control device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the railway vehicle 1 includes a
第1及び第2空気バネ4,5には、空気配管6及び電磁弁装置7を介して空気タンク8が接続されている。空気タンク8は、コンプレッサ(図示せず)から供給される圧縮空気を貯留する。電磁弁装置7により第1及び第2空気バネ4,5に対する給排気がそれぞれ調節される。即ち、電磁弁装置7の制御により、第1空気バネ4の内部圧力と第2空気バネ5の内部圧力とを異ならせることで、第1空気バネ4の高さと第2空気バネ5の高さとを異ならせることができる。即ち、空気バネ4,5及び電磁弁装置7が第1車高調整装置として機能する。
An
車体2と台車3との間には、直動式で推力を発生する一対の第1アクチュエータ11及び第2アクチュエータ12が介設されている。第1アクチュエータ11は車体2の右側に配置され、第2アクチュエータ12は車体2の左側に配置されている。第1及び第2アクチュエータ11,12の推力によって車体2が台車3に対して鉛直方向に相対変位可能である。第1及び第2アクチュエータ11,12には、例えば、電磁式アクチュエータが用いられるが、他の方式(例えば、油圧式又は空気圧式)のアクチュエータが用いられてもよい。第1及び第2アクチュエータ11,12は、アクチュエータ駆動装置9により駆動される。即ち、アクチュエータ11,12及びアクチュエータ駆動装置9が第2車高調整装置として機能する。
Between the
第1空気バネ4には、第1空気バネ4の高さH1を検出する第1空気バネ高さセンサ13が設けられている。第2空気バネ5には、第2空気バネ5の高さH2を検出する第2空気バネ高さセンサ14が設けられている。車両1には、車両1の走行位置Dを検出する走行位置センサ15が設けられている。走行位置センサ15は、例えばGPSセンサである。車両1には、車両1の走行速度Vを検出する走行速度センサ16が設けられている。走行速度センサ16は、例えば車輪回転数センサである。車体2の右側部分には、車体2の右側部分の上下加速度A1を検出する第1加速度センサ17が設けられている。車体2の左側部分には、車体2の左側部分の上下加速度A2を検出する第2加速度センサ18が設けられている。
The
車両1には、第1及び第2空気バネ4,5用の電磁弁装置7と第1及び第2アクチュエータ11,12用のアクチュエータ駆動装置9とを制御する車体制御装置20が搭載されている。車体制御装置20は、ハードウェア面において、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びI/Oインターフェース等を備える。車体制御装置20は、車体傾斜制御機能、動揺防止制御機能及び脱線防止制御機能を備える。
The vehicle 1 is equipped with a vehicle
車体制御装置20は、車体傾斜制御機能として軌道情報記憶部21、目標車体傾斜角演算部22、空気バネ高さ制御部23を備え、動揺防止制御機能(振動防止制御機能)として動揺防止制御部24を備え、脱線防止制御機能として車体重心位置制御部25を備える。車体制御装置20の軌道情報記憶部21は、不揮発性メモリ等の記憶装置により実現され、車体制御装置20の他の各部22〜25は、前記不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいて前記プロセッサが前記揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。
The vehicle
軌道情報記憶部21は、軌道情報を記憶している。当該軌道情報は、軌道の曲線区間のロケーション、曲線区間の曲率及びカント等の情報を含む。目標車体傾斜角演算部22は、走行位置センサ15で検出される車両1の走行位置Dと、走行速度センサ16で検出される車両1の走行速度Vと、軌道情報記憶部21から読み出される軌道情報とに基づいて車体2の目標車体傾斜角θTを演算する。即ち、目標車体傾斜角演算部22は、走行位置D及び軌道情報により現在位置における曲線情報(曲率及びカント)を把握し、その曲線情報及び走行速度Vにより車体2に生じる超過遠心力を抑制するのに必要な車体傾斜角(目標車体傾斜角θT)を算出する。
The trajectory
空気バネ制御部23は、車両1の曲線区間の通過時に車体2が目標車体傾斜角θTとなるように、第1及び第2空気バネ4,5の高さH1,H2を検出しながら第1及び第2空気バネ4,5の電磁弁装置7を制御する車体傾斜制御を実行する。即ち、空気バネ制御部23は、車両1の曲線通過時において、第1空気バネ高さセンサ13で検出された第1空気バネ4の高さH1と第2空気バネ高さセンサ14で検出された第2空気バネ5の高さH2とから車体2の現在の車体傾斜角θを算出し、目標車体傾斜角演算部22で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように空気バネ給排気指令値を求めて電磁弁装置7に指令する。
The air
動揺防止制御部24は、第1加速度センサ17で検出される上下加速度A1と第2加速度センサ18で検出される上下加速度とを参照し、公知のスカイフック制御によって車体2の上下振動及びロール振動を防止するように第1及び第2アクチュエータ11,12に指令する動揺防止推力を演算する。具体的には、動揺防止制御部24は、上下加速度A1,A2から車体2の鉛直方向の振動速度を算出し、その振動速度に比例した力を車体2に与えるように前記アクチュエータ11,12を制御する。
The vibration
車体重心位置制御部25は、地震発生情報を検知すると、車体2の重心位置を下げるように電磁弁装置7及びアクチュエータ駆動装置9を制御する脱線防止制御を実行する。即ち、車体重心位置制御部25は、第1及び第2空気バネ4,5の高さが減少するように電磁弁装置7を制御し、かつ、車体2を下方変位させる向きに第1及び第2アクチュエータ11,12が推力を発生するようにアクチュエータ駆動装置9を制御する。車体重心位置制御部25は、地上設備である架線(又は第三軌条)からの電力供給の停止を地震発生情報として検知してもよいし、地震発生情報を別途通信手段を用いて検知してもよい。
When detecting the earthquake occurrence information, the vehicle body center of gravity
具体的には、車体重心位置制御部25は、脱線防止制御において、目標車体傾斜角演算部22で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らしながら車体重心を下げる目標値制御を行うための重心位置制御推力の指令値を求めて、アクチュエータ駆動装置9に指令する。当該目標値制御では、第1及び第2空気バネ4,5のうち低い方の空気バネの高さが緊急目標値となるように重心位置制御推力の指令値が求められる。緊急目標値は、例えば、上側部材と下側部材とをゴム体で繋いでなる空気バネの上側部材が下側部材に当接するまで降下した状態の空気バネ高さ又はその近傍値である。車体重心位置制御部25から出力された重心位置制御推力指令値は、動揺防止制御部24から出力される動揺防止推力の指令値に加算されてアクチュエータ推力指令値としてアクチュエータ駆動装置9に送信される。
Specifically, the vehicle body center-of-gravity
また、車体重心位置制御部25は、脱線防止制御の初期段階では、第1及び第2空気バネ4,5が排気モードになるように空気バネ高さ制御部23を介して電磁弁装置7に排気指令を行う。車体重心位置制御部25は、脱線防止制御の初期段階後は、目標車体傾斜角演算部22で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減しながら車体重心を下げる目標値制御を行うための空気バネ高さ補正指令値を求めて、空気バネ高さ制御部23に指令する。即ち、空気バネ高さ制御部23は、車体傾斜角θを目標車体傾斜角θTにするための第1及び第2空気バネ4,5の高さの各指令値を算出しつつ、当該算出された各指令値から空気バネ高さ補正指令値を夫々減算することで、空気バネ給排気指令値を求める。空気バネ高さ補正指令値は、第1及び第2空気バネ4,5のうち低い方の空気バネの高さが前記した緊急目標値となるように算出される。
Further, the vehicle body center-of-gravity
アクチュエータ駆動装置9には、電源切替装置10を介して電力が供給される。車両1には、バックアップ用の蓄電池Bが搭載されている。電源切替装置10は、地上設備(例えば、架線)から供給される電力をアクチュエータ駆動装置9に供給する状態と、蓄電池Bからの電力をアクチュエータ駆動装置9に供給する状態とを互いに切替可能なスイッチを有する。電源切替装置10は、架線からの電力供給が停止される地震発生情報が検知されると、アクチュエータ駆動装置9に蓄電池Bからの電力を供給する状態に切り替える。
Electric power is supplied to the
なお、アクチュエータ駆動装置9は、第1及び第2アクチュエータ11,12の何れかの温度が上限値を超えると、フェールセーフ制御に移行する。例えば、フェールセーフ制御は、第1及び第2アクチュエータ11,12の推力を強制的に定格推力未満に低減する制御とし得る。
The
図2は、図1に示す車体制御装置20の脱線防止制御を説明するフローチャートである。図3は、図2に示す脱線防止制御による空気バネ高さ及びその他の経時的変化を示すタイミングチャートである。なお、図3の空気バネ高さは、直線走行時では、第1及び第2空気バネ4,5の各々の高さを示し、曲線走行時では、第1及び第2空気バネ4,5の曲線内軌側の空気バネの高さを示す。また、図3の重心位置制御推力は、直線走行時及び曲線走行時において、第1及び第2アクチュエータ11,12の各々の推力を示す。
FIG. 2 is a flowchart for explaining derailment prevention control of the vehicle
以下、図1及び3を適宜参照しながら図2の流れに沿って制御内容を説明する。車体制御装置20は、先ず、前述した車体傾斜制御及び動揺防止制御を実行開始する(ステップS1)。車体制御装置20は、車両走行中に架線からの電力供給が停止される地震発生情報が検知されたか否かを判定する(ステップS3)。地震発生情報が検知されると、車体制御装置20とは別の制御装置が非常ブレーキ装置(図示せず)を作動させ、(ステップS4)、車体制御装置20は電源切替装置10をアクチュエータ駆動装置9に蓄電池Bからの電力を供給する状態に切り替える(ステップS5)。
Hereinafter, the control content will be described along the flow of FIG. 2 with reference to FIGS. 1 and 3 as appropriate. First, the vehicle
また、車体重心位置制御部25は、地震発生情報が検知されると(時刻t1)、第1及び第2空気バネ4,5が排気モードになるように空気バネ高さ制御部23を介して電磁弁装置7に排気指令を行う(ステップS6)。それと同時に、車体重心位置制御部25は、第1及び第2空気バネ4,5のうち低い方の空気バネの高さが緊急目標値(最低高さ又はその近傍値)となるように重心位置制御推力の指令値を求め、アクチュエータ駆動装置9に指令する目標値制御を行う(ステップS7)。その際、車体重心位置制御部25は、目標車体傾斜角演算部22で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らす車体傾斜制御を第1及び第2空気バネ4,5に代わって第1及び第2アクチュエータ11,12が行うように第1及び第2空気バネ4,5の高さH1,H2を検出しながら重心位置制御推力の指令値を決定する。
The vehicle body center-of-gravity
車体重心位置制御部25からの重心位置制御推力の指令値の絶対値は、前記空気バネの高さが緊急目標値に到達すると(時刻t2)、前記空気バネ高さを緊急目標値に維持すべく徐々に減少していく。そして、重心位置制御推力の絶対値が所定値未満(例えば、ゼロ又はゼロ近傍値)になると(時刻t3,ステップS8:YES)、車体重心位置制御部25は、第1及び第2空気バネ4,5を排気モードから通常モードに戻して車体傾斜制御を行いながら内軌側の空気バネの高さが緊急目標値に維持されるように空気バネ高さ補正指令値を求め、空気バネ高さ制御部23に指令する(ステップS9)。
The absolute value of the command value of the center of gravity position control thrust from the vehicle body center of gravity
以上に説明した構成によれば、地震発生時には車体2の重心位置の高さが下げられることで、台車3に対する車体2の異常上昇を規制する上下動ストッパSTのギャップが拡がるため、地震の低周波振動成分により車体2がロール方向に大きく振動しても、車体2側の上下動ストッパSTが台車枠3aに干渉し難くなり、ストッパ干渉による輪重抜けの発生が抑制される。よって、車高調整装置を備えた鉄道車両1において、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減できる。
According to the configuration described above, when the earthquake occurs, the height of the center of gravity of the
また、脱線防止制御の初期段階では、アクチュエータ11,12によって車体2が緊急目標値に向けて下方変位させられると共に空気バネ4,5は排気モードになるので、空気バネ4,5に比べて応答性の良いアクチュエータ11,12が空気バネ4,5の内圧による抵抗を受けずに車体2を迅速に下げることができ、空気バネ高さの緊急目標値への到達を早めることができる。また、空気バネ4,5は排気モードとなるため、空気バネ高さが緊急目標値へ到達した後は、車体2の高さを緊急目標値に維持するためにアクチュエータ11,12の推力が減少していき、アクチュエータ11,12の温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働いてしまうことを防止できる。
Further, in the initial stage of the derailment prevention control, the
また、車体重心位置制御部25は、地震発生情報が検知されると、空気バネ4,5の排気モード中において、車体2が目標傾斜角θTなるように空気バネ4,5の代わりにアクチュエータ11,12により車体傾斜制御が行われるので、曲線走行時における内軌側の輪重抜けが防止され、地震による脱線の可能性を更に低減できる。
Further, when the earthquake occurrence information is detected, the vehicle body center-of-gravity
また、地上設備から鉄道車両1への電力供給の停止を地震発生情報とするシステムにおいて、地震発生情報の検知後にも電源切替装置10により蓄電池Bからの電力がアクチュエータ11,12に供給されてアクチュエータ11,12が動作可能になるため、地上設備からの電力供給が停止された地震中にもアクチュエータ11,12により車体2を制御できる。
Further, in the system in which the stop of the power supply from the ground facility to the railcar 1 is used as the earthquake occurrence information, the electric power from the storage battery B is supplied to the
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、前記した実施形態では、空気バネ4,5は電磁弁装置7により給排気される構成であったが、空気バネ4,5は、公知のレベリングバルブ機構により機械的に給排される構成としてもよい。レベリングバルブは、車体と台車枠とが連結リンクで接続され、車体と台車枠との上下相対変位に応じた連結リンクの動作に連動して空気バネの給排バルブが開閉して、車体と台車枠との上下位置関係が一定になるようにする機構であるため、車体重心位置制御部25により空気バネを強制的に排気モードにするために、連結リンクと給排バルブとの間の動力伝達を遮断/接続可能なクラッチを設け、クラッチによる動力伝達遮断時に給排バルブが排気状態になるように付勢された構成にするとよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The structure can be changed, added, or deleted. For example, in the above-described embodiment, the air springs 4 and 5 are configured to be supplied and exhausted by the electromagnetic valve device 7, but the air springs 4 and 5 are mechanically supplied and exhausted by a known leveling valve mechanism. It is good. In the leveling valve, the vehicle body and the bogie frame are connected by a connecting link, and the air spring supply and discharge valve opens and closes in conjunction with the operation of the connecting link according to the vertical relative displacement between the car body and the bogie frame, and the vehicle body and the bogie Since this is a mechanism that makes the vertical positional relationship with the frame constant, in order to force the air spring to the exhaust mode by the vehicle body center-of-gravity
また、前記した実施形態では、車体傾斜制御機能と動揺防止制御機能との両方を備えた車両1に脱線防止制御を適用したが、動揺防止制御機能を有さずアクチュエータ11,12の搭載されていない車両に適用してもよい。その場合、車体重心位置制御部25は、地震発生情報が検知されると、空気バネの目標値制御のみによって空気バネ高さを緊急目標値に制御すればよい。
Further, in the above-described embodiment, the derailment prevention control is applied to the vehicle 1 having both the vehicle body tilt control function and the shake prevention control function. However, the
また、車体重心位置制御部25は、空気バネ高さセンサ14,15で検出される生値を用いて、上下動ストッパSTと台車枠3aとの間のギャップが所定値未満になって互いに接触しそうになったら、当該ギャップを拡げる向きにアクチュエータ11,12の推力が発生するようにアクチュエータ駆動装置9を制御してもよい。
Further, the vehicle body center-of-gravity
1 鉄道車両
2 車体
3 台車
4 第1空気バネ
5 第2空気バネ
7 電磁弁装置
9 アクチュエータ駆動装置
10 電源切替装置
11 第1アクチュエータ
12 第2アクチュエータ
20 車体制御装置
22 目標車体傾斜角演算部
23 空気バネ高さ制御部
24 動揺防止制御部
25 車体重心位置制御部
B 蓄電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
地震発生情報が検知されると、前記車体の重心位置の高さを下げるように前記車高調整装置を制御する脱線防止制御を実行する車体重心位置制御部と、を備える、鉄道車両の車体制御装置。 A vehicle body control device for preventing derailment due to an earthquake of a railway vehicle equipped with a vehicle height adjustment device capable of adjusting the height of the vehicle body relative to a carriage,
A vehicle body center-of-gravity position control unit that executes derailment prevention control for controlling the vehicle height adjustment device to lower the height of the center-of-gravity position of the vehicle body when earthquake occurrence information is detected. apparatus.
前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記空気バネの高さが減少するように前記弁装置を制御する、及び/又は、前記車体を下方変位させる向きに前記アクチュエータが推力を発生するように前記アクチュエータ駆動装置を制御する、請求項1に記載の鉄道車両の車体制御装置。 The vehicle height adjusting device includes a first vehicle height adjusting device having a pair of left and right air springs interposed between the vehicle body and the carriage, and a valve device for adjusting supply and exhaust of the air springs; Including at least one of an actuator interposed between the carriage and a second vehicle height adjusting device having an actuator driving device for driving the actuator;
In the derailment prevention control, the vehicle body center of gravity position control unit controls the valve device so that the height of the air spring is reduced, and / or the actuator generates thrust in a direction in which the vehicle body is displaced downward. The vehicle body control device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the actuator driving device is controlled to do so.
前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記目標傾斜角を維持した状態で前記車体の高さを下げるように前記空気バネ高さ制御部の給排気指令値を補正することで前記弁装置を制御する、請求項2に記載の鉄道車両の車体制御装置。 A target vehicle body inclination angle calculation unit for calculating a target inclination angle of the vehicle body when passing through the curve of the railway vehicle, and controlling the valve device while detecting the height of the air spring so that the vehicle body becomes the target inclination angle An air spring height control unit,
In the derailment prevention control, the vehicle body center-of-gravity position control unit corrects the supply / exhaust command value of the air spring height control unit so as to reduce the height of the vehicle body while maintaining the target inclination angle. The vehicle body control device for a railway vehicle according to claim 2, wherein the valve device is controlled.
前記車体重心位置制御部は、前記動揺防止制御部の動揺防止推力指令値に対して前記脱線防止制御の推力指令値を加算する、請求項2又は3に記載の鉄道車両の車体制御装置。 A vibration preventing control unit for controlling the actuator so as to apply a force proportional to a vibration speed in a vertical direction of the vehicle body to the vehicle body;
4. The vehicle body control apparatus for a railway vehicle according to claim 2, wherein the vehicle body center-of-gravity position control unit adds a thrust command value of the derailment prevention control to a vibration prevention thrust command value of the vibration prevention control unit.
前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネが排気モードとなるように前記弁装置を制御し、かつ、前記空気バネの高さを所定の緊急目標値まで下げるように前記アクチュエータに推力を発生させるべく前記アクチュエータ駆動装置を制御し、
前記空気バネの高さが前記緊急目標値に到達した後に前記アクチュエータの推力が所定値未満まで減少すると、前記排気モードから通常モードに戻すように前記弁装置を制御する、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の鉄道車両の車体制御装置。 The vehicle body center of gravity position control unit
When the earthquake occurrence information is detected, the valve device is controlled so that the air spring is in the exhaust mode, and thrust is applied to the actuator so as to lower the height of the air spring to a predetermined emergency target value. Controlling the actuator drive to generate,
The valve device is controlled to return to the normal mode from the exhaust mode when the thrust of the actuator decreases to a value less than a predetermined value after the height of the air spring reaches the emergency target value. The vehicle body control device for a railway vehicle according to any one of the preceding claims.
前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置と、
前記アクチュエータ駆動装置を制御する制御装置と、
バックアップ用蓄電池と、
地上設備から供給される電力を前記アクチュエータ駆動装置に供給する状態と、前記蓄電池からの電力を前記アクチュエータ駆動装置に供給する状態とを互いに切替可能な電源切替装置と、を備え、
前記制御装置は、前記地上設備からの電力供給の停止を地震発生情報として検知し、
前記電源切替装置は、前記地上設備からの電力供給が停止されると、前記アクチュエータに前記蓄電池からの電力を供給する状態に切り替える、鉄道車両。
An actuator interposed between the vehicle body and the carriage,
An actuator driving device for driving the actuator;
A control device for controlling the actuator driving device;
Backup battery,
A power supply switching device capable of switching between a state in which electric power supplied from ground equipment is supplied to the actuator driving device and a state in which electric power from the storage battery is supplied to the actuator driving device;
The control device detects a stop of power supply from the ground facility as earthquake occurrence information,
When the power supply from the ground facility is stopped, the power supply switching device switches to a state in which power from the storage battery is supplied to the actuator.
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