JP2021165099A - Inclination angle control device, inclination angle control method, and railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度を制御する傾斜角度制御装置、傾斜角度制御方法及びその傾斜角度制御装置を備えた鉄道車両に関するものである。 The present invention relates to a railroad vehicle provided with an inclination angle control device for controlling an inclination angle for inclining a vehicle body with respect to a carriage, an inclination angle control method, and an inclination angle control device thereof.
曲線での鉄道車両の通過速度を向上させるために、車体と台車との間にアクチュエータを設け、このアクチュエータにより車体を曲線内方へ傾斜させる傾斜角度を制御する、制御付き車体傾斜車両が、開発され、運用されている。このような制御付き車体傾斜車両は、車両側で事前に走行線区の曲線情報(曲線半径、カント)を有し、この曲線情報を用いて車体を傾斜させる傾斜角度を制御する。これにより、曲線区間での乗り心地が改善され、目的地への速達化が実現される。また、最近、傾斜制御用アクチュエータが高性能化されてきており、目標値に合わせて傾斜角度を制御する際の応答性も進歩してきている。 In order to improve the passing speed of railcars on curves, an actuator is provided between the car body and the carriage, and this actuator controls the tilt angle at which the car body is tilted inward, and a controlled body tilting vehicle has been developed. And are in operation. Such a controlled vehicle body tilting vehicle has curve information (curve radius, cant) of a traveling line section in advance on the vehicle side, and controls the tilt angle for tilting the vehicle body using this curve information. As a result, the ride quality in the curved section is improved, and the express delivery to the destination is realized. In addition, recently, the performance of the tilt control actuator has been improved, and the responsiveness when controlling the tilt angle according to the target value has also been improved.
特開2008−265692号公報(特許文献1)には、鉄道車両における車体の傾斜角度制御装置において、線路全体の形状に関するデータベースから未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データを取得するデータ取得処理と、車体の傾斜角度の目標値を決定する演算処理とを行う演算処理部と、演算処理によって決定された目標値に合わせて車体を傾斜させる動作部とを備えた技術が開示されている。特許文献1に開示された技術では、演算処理は、未走行区間の線路上を鉄道車両が走行する際の車体の乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数を、未走行区間の線路上における予定走行条件と未走行線路データとに基づき、車体の傾斜角度の目標値を変数として決定する関数決定処理と、評価指標の値が所定の範囲内に含まれるように目標値を決定する目標値決定処理とを有する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-265692 (Patent Document 1) acquires data for acquiring untraveled track data relating to the shape of a track in a non-traveling section from a database relating to the shape of the entire track in an inclination angle control device for a vehicle body of a railway vehicle. A technology is disclosed that includes an arithmetic processing unit that performs processing and arithmetic processing that determines a target value of a vehicle body tilt angle, and an operation unit that tilts the vehicle body according to a target value determined by the arithmetic processing. .. In the technique disclosed in
特開2014−46884号公報(特許文献2)には、車体の進行方向の前後部に車体を支持する台車を備え、台車毎に車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、車体の傾斜角度目標値を演算する傾斜角度目標値演算部と、傾斜角度目標値演算部の演算結果に基づいて、車体傾斜機構の駆動制御を行う傾斜制御部と、車体の前部に配置される車体傾斜機構の傾斜動作を車体の後部に配置される車体傾斜機構の傾斜動作よりも遅延させる遅延部と、を備える技術が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-46884 (Patent Document 2) describes a railway vehicle provided with trolleys for supporting the vehicle body at the front and rear portions in the traveling direction of the vehicle body, and each trolley has a vehicle body tilting mechanism for tilting the vehicle body in the vehicle width direction. In the vehicle body tilt control device, the tilt angle target value calculation unit that calculates the tilt angle target value of the vehicle body, the tilt control unit that performs drive control of the vehicle body tilt mechanism based on the calculation results of the tilt angle target value calculation unit, and the vehicle body. A technique is disclosed that includes a delay portion that delays the tilting operation of the vehicle body tilting mechanism arranged at the front portion of the vehicle body with respect to the tilting operation of the vehicle body tilting mechanism arranged at the rear portion of the vehicle body.
上記特許文献1に記載された技術では、車体の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を算出している。そのため、鉄道車両が緩和曲線を走行する際に、前位台車及び後位台車の各々の位置での乗り心地及び乗り物酔いの各々の評価を改善することが困難であり、前位台車及び後位台車の2つの位置の間での線路のカント(軌道のカント)の差によっては、車体がねじられるおそれがある。
In the technique described in
一方、上記特許文献2に記載された技術では、車体の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を、前位台車用及び後位台車用として、時間をずらして出力しているが、前位台車及び後位台車の2つの位置の間での線路のカントの差を正確に反映して傾斜角度の目標値を算出しているわけではない。そのため、鉄道車両が緩和曲線を走行する際に、前位台車及び後位台車の各々の位置での乗り心地及び乗り物酔いの各々の評価を改善することが困難であり、前位台車及び後位台車の2つの位置の間での線路のカントの差によっては、車体がねじられるおそれがある。
On the other hand, in the technique described in
即ち、上記特許文献1及び上記特許文献2に記載された技術では、車体をねじることなく、且つ、前位台車及び後位台車の各々の位置での乗り心地及び乗り物酔いの各々の評価を最適化するように、前後台車の各々での傾斜角度を決定(算出)することができない。
That is, the techniques described in
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度を制御する傾斜角度制御装置において、車体をねじることなく、且つ、前位台車及び後位台車の各々の位置での乗り心地及び乗り物酔いの各々の評価を最適化できるように、前後台車の各々での傾斜角度の目標値を決定することができる傾斜角度制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is an inclination angle control device for controlling an inclination angle for inclining the vehicle body with respect to the bogie without twisting the vehicle body. Tilt angle control that can determine the target value of the tilt angle for each of the front and rear bogies so that the evaluation of ride comfort and motion sickness at each position of the front bogie and the rear bogie can be optimized. The purpose is to provide a method.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 A brief description of typical inventions disclosed in the present application is as follows.
本発明の一態様としての傾斜角度制御装置は、車体と、車体の前方部分を支持する前位台車と、車体の後方部分を支持する後位台車と、を備えた鉄道車両における、車体の傾斜角度を制御する傾斜角度制御装置である。当該傾斜角度制御装置は、線路全体の形状に関するデータベースから、未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データと、未走行区間の線路上における予定走行条件と、を取得するデータ取得処理を行うデータ取得処理部と、車体の前方部分の前位台車に対する傾斜角度の第1目標値、及び、車体の後方部分の後位台車に対する傾斜角度の第2目標値、を決定する演算処理を行う演算処理部と、演算処理にて決定された第1目標値に合わせて車体の前方部分を傾斜させ、演算処理にて決定された第2目標値に合わせて車体の後方部分を傾斜させる動作部と、を有する。演算処理部は、未走行区間の線路上を鉄道車両が走行する際の車体の前方部分の乗り物酔いを含めた乗り心地の第1評価指標を推定するための第1評価関数を、未走行線路データと、予定走行条件と、に基づいて、車体の前方部分の第1目標値の関数として決定する第1関数決定処理と、未走行区間の線路上を鉄道車両が走行する際の車体の後方部分の乗り物酔いを含めた乗り心地の第2評価指標を推定するための第2評価関数を、未走行線路データと、予定走行条件と、に基づいて、車体の後方部分の第2目標値の関数として決定する第2関数決定処理と、第1評価関数により推定される第1評価指標の値と、第2評価関数により推定される第2評価指標の値と、の和が一定の範囲内に含まれるように、第1目標値と第2目標値とを決定する目標値決定処理と、を含む演算処理を行う。未走行線路データは、未走行区間の線路のカントに比例するか又は未走行区間の線路の曲率半径に反比例する形状変数を含み、前位台車の位置での形状変数を第1変数とし、後位台車の位置での形状変数を第2変数としたとき、演算処理部は、目標値決定処理では、第2変数から第1変数を減じて得られる第1値を線路の軌間で除して得られる第2値を、更に第1目標値に加えて得られる第3値が、第2目標値に等しくなる条件で、第1目標値と第2目標値とを決定する。 An inclination angle control device as one aspect of the present invention is an inclination of a vehicle body in a railroad vehicle including a vehicle body, a front bogie that supports a front portion of the vehicle body, and a rear bogie that supports a rear portion of the vehicle body. It is an inclination angle control device that controls the angle. The tilt angle control device performs data acquisition processing for acquiring untraveled track data regarding the shape of the track in the untraveled section and planned traveling conditions on the track in the untraveled section from a database relating to the shape of the entire track. Arithmetic processing that performs arithmetic processing to determine the acquisition processing unit, the first target value of the inclination angle of the front part of the vehicle body with respect to the front trolley, and the second target value of the inclination angle of the rear part of the vehicle body with respect to the rear trolley. A unit, an operation unit that inclines the front part of the vehicle body according to the first target value determined by the calculation process, and an operation unit that inclines the rear part of the vehicle body according to the second target value determined by the calculation process. Has. The arithmetic processing unit uses the first evaluation function for estimating the first evaluation index of the riding comfort including the vehicle sickness in the front part of the vehicle body when the railroad vehicle travels on the track in the non-traveling section. Based on the data and the planned driving conditions, the first function determination process that determines as a function of the first target value of the front part of the vehicle body, and the rear of the vehicle body when the railroad vehicle travels on the track in the non-traveling section The second evaluation function for estimating the second evaluation index of the ride comfort including the vehicle sickness of the part is the second target value of the rear part of the vehicle body based on the untraveled track data and the planned driving condition. The sum of the second function determination process determined as a function, the value of the first evaluation index estimated by the first evaluation function, and the value of the second evaluation index estimated by the second evaluation function is within a certain range. A target value determination process for determining a first target value and a second target value, and an arithmetic process including the target value determination process are performed so as to be included in. The untraveled track data includes a shape variable that is proportional to the cant of the track in the untraveled section or inversely proportional to the radius of curvature of the track in the untraveled section. When the shape variable at the position of the carriage is set as the second variable, the arithmetic processing unit divides the first value obtained by subtracting the first variable from the second variable by the railroad track in the target value determination process. The first target value and the second target value are determined under the condition that the obtained second value is further added to the first target value and the obtained third value is equal to the second target value.
また、他の一態様として、第1評価関数は、以下の数式(1)又は数式(2)で表され、第2評価関数は、以下の数式(3)又は数式(4)で表されてもよい。 Further, as another aspect, the first evaluation function is represented by the following mathematical formula (1) or mathematical formula (2), and the second evaluation function is represented by the following mathematical formula (3) or mathematical formula (4). May be good.
(但し、t:時間、F1(φ1(t)):第1評価関数、F2(φ2(t)):第2評価関数、α1,α2:係数、μ:係数で1以上の実数、n:正の整数)
(However, t: time, F 1 (φ 1 (t)): first evaluation function, F 2 (φ 2 (t)): second evaluation function, α 1 , α 2 : coefficient, μ:
第1評価関数が数式(1)で表されるとき、第2評価関数は、数式(3)で表され、第1評価関数が数式(2)で表されるとき、第2評価関数は、数式(4)で表され、第1評価関数が数式(1)で表されるとき、fJT1(t)は、以下の数式(5)で表され、第1評価関数が数式(2)で表されるとき、fJT1(t)は、以下の数式(6)で表され、第2評価関数が数式(3)で表されるとき、fJT2(t)は、以下の数式(7)で表され、第2評価関数が数式(4)で表されるとき、fJT2(t)は、以下の数式(8)で表されてもよい。 When the first evaluation function is represented by the mathematical formula (1), the second evaluation function is represented by the mathematical formula (3), and when the first evaluation function is represented by the mathematical formula (2), the second evaluation function is represented by the mathematical formula (2). When the first evaluation function is expressed by the mathematical formula (4) and the first evaluation function is expressed by the mathematical formula (1), fJT1 (t) is expressed by the following mathematical formula (5) and the first evaluation function is expressed by the mathematical formula (2). When represented, f JT1 (t) is represented by the following formula (6), and when the second evaluation function is represented by the formula (3), f JT2 (t) is represented by the following formula (7). When the second evaluation function is expressed by the following mathematical expression (4), fJT2 (t) may be expressed by the following mathematical expression (8).
(但し、a11,b11,c11,d11,a12,b12,c12,d12,e1,a21,b21,c21,d21,a22,b22,c22,d22,e2:係数、μ:係数で1以上の実数、n:正の整数) (However, a 11 , b 11 , c 11 , d 11 , a 12 , b 12 , c 12 , d 12 , e 1 , a 21 , b 21 , c 21 , d 21 , a 22 , b 22 , c 22. , D 22 , e 2 : Coefficient, μ: Real number with a coefficient of 1 or more, n: Positive integer)
yp1(t)は、以下の数式(9)で表され、yj1(t)は、以下の数式(10)で表され、θp1(t)は、以下の数式(11)で表され、θj1(t)は、以下の数式(12)で表され、yp2(t)は、以下の数式(13)で表され、yj2(t)は、以下の数式(14)で表され、θp2(t)は、以下の数式(15)で表され、θj2(t)は、以下の数式(16)で表されてもよい。 y p1 (t) is represented by the following formula (9), y j1 (t) is represented by the following formula (10), and θ p1 (t) is represented by the following formula (11). , Θ j1 (t) is represented by the following formula (12), y p2 (t) is represented by the following formula (13), and y j2 (t) is represented by the following formula (14). Then, θ p2 (t) may be represented by the following mathematical formula (15), and θ j2 (t) may be represented by the following mathematical formula (16).
(但し、v:走行速度、R1(t):前位台車の位置での線路の曲率半径、R1´(t):前位台車の位置での線路の曲率半径の時間変化率、Cs1(t):第1変数、Cs1´(t):第1変数の時間変化率、Cs1´´(t):第1変数の時間変化率の時間変化率、G:線路の軌間、φ1(t):第1目標値、φ1´(t):第1目標値の時間変化率、φ1´´(t):第1目標値の時間変化率の時間変化率、g:重力加速度、R2(t):後位台車の位置での線路の曲率半径、R2´(t):後位台車の位置での線路の曲率半径の時間変化率、Cs2(t):第2変数、Cs2´(t):第2変数の時間変化率、Cs2´´(t):第2変数の時間変化率の時間変化率、φ2(t):第2目標値、φ2´(t):第2目標値の時間変化率、φ2´´(t):第2目標値の時間変化率の時間変化率) (However, v: traveling speed, R 1 (t): radius of curvature of the track at the position of the front trolley, R 1 '(t): rate of change of radius of curvature of the track at the position of the front trolley, C s1 (t): a first variable, C s1 '(t): time change rate of the first variable, C s1'' (t): time rate of change of the time rate of change of the first variable, G: lines gauge, phi 1 (t): the first target value, φ 1 '(t): time change rate of the first target value, φ 1'' (t): time rate of change of the time rate of change of the first target value, g: Gravity acceleration, R 2 (t): radius of curvature of the track at the position of the rear trolley, R 2 '(t): rate of change of radius of curvature of the track at the position of the rear trolley, C s2 (t): the second variable, C s2 '(t): time change rate of the second variable, C s2'' (t): time rate of change of the time rate of change of the second variable, phi 2 (t): the second target value, φ 2 ′ (t): time change rate of the second target value, φ 2 ″ (t): time change rate of the time change rate of the second target value)
yf1(t)は、以下の数式(17)で表され、yf2(t)は、以下の数式(18)で表されてもよい。 y f1 (t) may be represented by the following mathematical formula (17), and y f2 (t) may be represented by the following mathematical formula (18).
(但し、τ:時間) (However, τ: time)
h11(τ)、h12(τ)、h21(τ)及びh22(τ)の各々は、0.3Hz以下の入力を強調するフィルタであってもよい。 Each of h 11 (τ), h 12 (τ), h 21 (τ) and h 22 (τ) may be a filter that emphasizes an input of 0.3 Hz or less.
また、他の一態様として、演算処理部は、目標値決定処理では、以下の数式(19)で表される条件で、第1目標値と第2目標値とを決定してもよい。 Further, as another aspect, in the target value determination process, the arithmetic processing unit may determine the first target value and the second target value under the conditions represented by the following mathematical formula (19).
また、他の一態様として、形状変数は、未走行区間の線路のカントに等しく、Cs1(t)は、以下の数式(20)で表され、Cs2(t)は、以下の数式(21)で表されてもよい。 In another aspect, the shape variable is equal to the cant of the track in the non-traveling section, C s1 (t) is represented by the following mathematical formula (20), and C s2 (t) is represented by the following mathematical formula (t). It may be represented by 21).
(但し、C1(t):前位台車の位置での線路のカント、C2(t):後位台車の位置での線路のカント) (However, C 1 (t): cant of the track at the position of the front bogie, C 2 (t): cant of the track at the position of the rear bogie)
また、他の一態様として、形状変数は、未走行区間の線路の曲率半径に反比例し、Cs1(t)は、以下の数式(22)で表され、Cs2(t)は、以下の数式(23)で表されてもよい。 In another aspect, the shape variable is inversely proportional to the radius of curvature of the track in the non-traveling section, C s1 (t) is expressed by the following mathematical formula (22), and C s2 (t) is the following. It may be expressed by the mathematical formula (23).
(但し、β:係数) (However, β: coefficient)
本発明の一態様としての傾斜角度制御方法は、当該傾斜角度制御装置を用いて車体の傾斜角度を制御する傾斜角度制御方法である。 The tilt angle control method as one aspect of the present invention is a tilt angle control method for controlling the tilt angle of a vehicle body using the tilt angle control device.
本発明の一態様としての鉄道車両は、当該傾斜角度制御装置を備えている。 The railroad vehicle as one aspect of the present invention includes the inclination angle control device.
本発明の一態様を適用することで、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度を制御する傾斜角度制御装置において、車体をねじることなく、且つ、前位台車及び後位台車の各々の位置での乗り心地及び乗り物酔いの各々の評価を最適化できるように、前後台車の各々での傾斜角度の目標値を決定することができる。 By applying one aspect of the present invention, in the tilt angle control device for controlling the tilt angle for tilting the vehicle body with respect to the bogie, the vehicle body is not twisted and at each position of the front bogie and the rear bogie. The target value of the inclination angle of each of the front and rear bogies can be determined so that the evaluation of each of the riding comfort and motion sickness can be optimized.
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。 It should be noted that the disclosure is merely an example, and those skilled in the art can easily conceive of appropriate changes while maintaining the gist of the invention are naturally included in the scope of the present invention. Further, in order to clarify the description, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the embodiment, but this is just an example, and the interpretation of the present invention is used. It is not limited.
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Further, in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted as appropriate.
更に、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチング(網掛け)を省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。 Further, in the drawings used in the embodiment, hatching (shading) may be omitted in order to make the drawings easier to see even if they are cross-sectional views. Further, even if it is a plan view, hatching may be added to make the drawing easier to see.
(実施の形態1)
<傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法における技術思想>
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法における技術思想について、比較例1の鉄道車両を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
<Technical concept of tilt angle control device and tilt angle control method>
First, the technical concept of the tilt angle control device and the tilt angle control method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the railway vehicle of Comparative Example 1.
図1は、比較例1の鉄道車両が直線区間から緩和曲線に進入する際の状態を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a state when the railroad vehicle of Comparative Example 1 enters the relaxation curve from the straight section.
図1に示すように、比較例1の鉄道車両101は、振り子式の鉄道車両であり、車体102と、車体102のうち進行方向における中央部105よりも前方側に配置された前方部分102aを支持する前位台車103aと、車体102のうち進行方向における中央部105よりも後方側に配置された後方部分102bを支持する後位台車103bと、車体102の前方部分102aを前位台車103aに対して傾斜させる前位傾斜機構104aと、車体102の後方部分102bを後位台車103bに対して傾斜させる後位傾斜機構104bと、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
このような振り子式の鉄道車両の車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度を制御する技術が、上記特許文献1に記載されている。上記特許文献1に記載された技術では、傾斜角度の目標値は、鉄道車両1両につき1つのみであり、車体の進行方向における中央部1箇所を基準とした場合の乗り心地及び乗り物酔いを最適化することを前提として、車体の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を算出している。また、傾斜角度を制御する際には、車体と台車との間に設けられたアクチュエータのストロークを変化させることにより、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度が、算出された目標値になるように、傾斜角度を制御している。
比較例1の鉄道車両101が、上記特許文献1に記載された技術により傾斜角度を制御するものとする。このような場合、車体102を台車に対して傾斜させるためのアクチュエータは、前位台車103a及び後位台車103bの2つの台車の各々にそれぞれ設けられた前位傾斜機構104a及び後位傾斜機構104bの各々にそれぞれ設けられている。そのため、それら2つのアクチュエータは、車体102のうち進行方向における中央部105に対して車体102の進行方向に離れた2つの位置、即ち、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の各々にそれぞれ配置されていることになる。また、比較例1の鉄道車両101が緩和曲線を走行する場合には、前位台車103a及び後位台車103bの2つの台車の間では、線路のカント(軌道のカント)が異なる。
It is assumed that the
そのため、緩和曲線において前位台車103a及び後位台車103bの2つの台車にそれぞれ設けられた2つのアクチュエータに対して、上記の車体102の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を与えた場合には、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の各々において、アクチュエータのストロークは、過大となるか又は過小となる。これにより、アクチュエータは、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の間の線路のカントの差により、車体102をロール方向にねじることになる。即ち、車体102にねじりモーメントが作用することになる。
Therefore, in the relaxation curve, the target value of the inclination angle at one central portion in the traveling direction of the vehicle body 102 is given to the two actuators provided on the two bogies of the
例えば図1に示すように、比較例1の鉄道車両が直線区間から緩和曲線TCに進入する際には、先に緩和曲線TCに進入する前位台車103aは、カントCにより外軌RA1側の車輪が持ち上げられ、前位台車103aは曲線内側に傾斜する。このような状態で、前位傾斜機構104a及び後位傾斜機構104bの各々において、アクチュエータにより傾斜角度がφになるように制御した場合を考える。すると、車体102の前方部分102aは、水平面に対して角度(C+φ)だけ傾斜するが、後位台車103bはカントのついていない直線上にあるため、車体102の後方部分102bは、水平面に対して角度φだけ傾斜し、車体102にねじりモーメントが作用する。車体102のねじりモーメントの反力は、台車及び車軸を経由して、各車輪の輪重変化として現れることになる。この例であれば、前位台車103aの外軌RA1側の車輪、及び、後位台車103bの内軌RA2側の車輪の輪重が増大し、前位台車103aの内軌RA2側の車輪、及び、後位台車103bの外軌RA1側の車輪の輪重が減少する。
For example, as shown in FIG. 1, when the railcar of Comparative Example 1 enters the relaxation curve TC from the straight section, the
そこで、上記特許文献2に記載された技術では、前位台車103aに対して車体102を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングを、後位台車103bに対して車体102を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングよりも遅延させる。具体的には、前位台車103aが緩和曲線TCに進入したときに、後位台車103bに対して車体を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力して後位台車103bの傾斜角度の制御を開始し、次に、前位台車103a及び後位台車103bの2つの台車の間の距離を鉄道車両が走行するだけの時間が経過した後に、前位台車103aに対して車体を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力して前位台車103aの傾斜角度の制御を開始する。
Therefore, in the technique described in
しかしながら、上記特許文献2に記載された技術では、例えば上記特許文献1に記載された技術で算出された車体102のうち進行方向における中央部105の1箇所における傾斜角度の目標値を、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置でのそれぞれの傾斜角度の目標値とするものであり、車体102のうち進行方向における中央部105の1箇所における傾斜角度の目標値を、前位台車103a用及び後位台車103b用として、時間をずらして出力している。このような場合、目標値を算出するための論理演算を行う演算量が少なくなることにより傾斜角度制御装置が簡便になり、鉄道車両に傾斜角度制御装置を容易に搭載することができるという利点はある。しかしながら、上記特許文献2に記載された技術では、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の間での線路のカントの差を反映して目標値を算出しているわけではない。そのため、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の間での線路のカントの差によっては、算出された目標値が正確でないおそれがある。
However, in the technique described in
例えば、線路(軌道)にカントが設けられていない曲線区間においては、前位台車103a及び後位台車103bの2つの位置の間での線路のカントの差はゼロであるため、前位台車103aに対して車体102を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングを、後位台車103bに対して車体102を傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングよりも遅延させる必要はない。しかしながら、上記特許文献2に記載された技術では、線路にカントが設けられていない曲線区間であっても、車体を台車に対して傾斜させる必要があり、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度の目標値は算出されるため、前位台車103aに対して車体102の前方部分102aを傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングを、後位台車103bに対して車体102の後方部分102bを傾斜させる傾斜角度の目標値を出力するタイミングよりも遅延させてしまうことになる。
For example, in a curved section where a cant is not provided on the track (track), the difference in the cant of the track between the two positions of the
そこで、本発明の一実施形態である実施の形態1の傾斜角度制御装置では、前位台車及び後位台車の各々の位置で、車体左右加速度、車体左右ジャーク、車体ロール角速度及び車体ロール角加速度を、線路曲率値、カント、走行速度及び傾斜角度の関数として表現する。次に、前位台車における車両運動の評価関数を、前位台車における乗り心地評価関数と、前位台車における乗り物酔い評価関数とを、重み付け係数を用いて合成したものとして表現する。また、後位台車における車両運動の評価関数を、後位台車における乗り心地評価関数と、後位台車における乗り物酔い評価関数とを、重み付け係数を用いて合成したものとして表現する。 Therefore, in the tilt angle control device of the first embodiment, which is one embodiment of the present invention, the vehicle body left / right acceleration, the vehicle body left / right jerk, the vehicle body roll angular velocity, and the vehicle body roll angular acceleration are performed at the respective positions of the front trolley and the rear trolley. Is expressed as a function of the line curvature value, cant, traveling speed and inclination angle. Next, the evaluation function of the vehicle motion in the front trolley is expressed as a combination of the ride comfort evaluation function in the front trolley and the motion sickness evaluation function in the front trolley using a weighting coefficient. Further, the evaluation function of the vehicle motion in the rear trolley is expressed as a combination of the ride comfort evaluation function in the rear trolley and the motion sickness evaluation function in the rear trolley using a weighting coefficient.
また、本実施の形態1の傾斜角度制御装置では、前位台車の位置での傾斜角度の目標値を目標値φ1とし、後位台車の位置での傾斜角度の目標値を目標値φ2とし、前位台車及び後位台車の各々の位置の間の線路のカント(軌道のカント)の差をΔCとし、線路軌間をGとしたとき、後位台車の位置での傾斜角度の目標値を、φ2=φ1+ΔC/Gにより算出する。また、前位台車の位置での乗り心地評価関数にφ2=φ1+ΔC/Gを代入し、後位台車の位置での傾斜角度の目標値φ2の関数を、前位台車の位置での傾斜角度の目標値φ1の関数に変換することにより、後位台車の位置での乗り心地評価関数を決定する。 Further, an inclination angle control device of the first embodiment, prior to position the target value of the inclination angle at the position of the carriage to the target value phi 1, a target value a target value of the inclination angle at the position of the succeeding truck phi 2 When the difference in track cant (track cant) between the positions of the front trolley and the rear trolley is ΔC and the track spacing is G, the target value of the inclination angle at the position of the rear trolley. Is calculated by φ 2 = φ 1 + ΔC / G. In addition, φ 2 = φ 1 + ΔC / G is substituted for the ride comfort evaluation function at the position of the front trolley, and the function of the target value φ 2 of the inclination angle at the position of the rear trolley is used at the position of the front trolley. by converting the target values phi 1 function of the tilt angle, which determines the riding comfort evaluation function at the position of succeeding carriage.
これにより、後位台車の位置における車両運動の評価関数を、前位台車の位置における傾斜角度の目標値φ1の関数として表現することができる。そのため、前位台車の位置での傾斜角度の目標値、及び、後位台車の位置での傾斜角度の目標値として、「車体をねじらない(ひねらない)」という拘束条件が課された状態で、前位台車の位置における車両運動の評価関数の値と、後位台車の位置における評価関数の値と、の和を最小にする、傾斜角度の目標値を、算出することができる。「車体をねじらない」という拘束条件が課されない場合、「車体をねじらない」という拘束条件が課される場合に比べ、前位台車の位置における車両運動の評価関数と、後位台車の位置における評価関数と、の和を、更に小さくすることができる。しかしながら、「車体をねじらない」という拘束条件が課されない場合には、車体がねじられることになる。そこで、「車体をねじらない」という拘束条件を課すことにより、車体がねじられないようにし、その代償として、前位台車の位置における車両運動の評価関数の値と、後位台車の位置における評価関数の値と、の和自体の最小値が、「車体をねじらない」という拘束条件を課さない場合よりも、若干大きくなることについては、許容することになる。 Thus, the evaluation function of vehicle motion at the position of the succeeding truck, can be expressed as a function of the target value phi 1 of the inclination angle at the position of the front position truck. Therefore, as the target value of the tilt angle at the position of the front trolley and the target value of the tilt angle at the position of the rear trolley, a restraint condition of "do not twist (twist) the vehicle body" was imposed. In the state, the target value of the inclination angle that minimizes the sum of the value of the evaluation function of the vehicle motion at the position of the front trolley and the value of the evaluation function at the position of the rear trolley can be calculated. When the restraint condition of "do not twist the car body" is not imposed, the evaluation function of the vehicle motion at the position of the front bogie and the evaluation function of the rear bogie are compared with the case where the restraint condition of "do not twist the car body" is imposed. The sum of the evaluation function at the position and the evaluation function can be further reduced. However, if the restraint condition of "not twisting the car body" is not imposed, the car body will be twisted. Therefore, by imposing a restraint condition of "not twisting the vehicle body", the vehicle body is prevented from being twisted, and as a compensation, the value of the evaluation function of the vehicle motion at the position of the front bogie and the position of the rear bogie It is permissible that the minimum value of the sum of the value of the evaluation function and the sum itself is slightly larger than the case where the constraint condition of "not twisting the vehicle body" is not imposed.
以下では、実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the tilt angle control device and the tilt angle control method according to the first embodiment will be described.
<傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法>
次に、実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法について説明する。本実施の形態1の傾斜角度制御装置は、車体と、車体のうち進行方向における中央部よりも前方側に配置された部分である前方部分を支持する前位台車と、車体のうち進行方向における中央部よりも後方側に配置された部分である後方部分を支持する後位台車と、車体の前方部分を前位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる前位傾斜機構と、車体の後方部分を後位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる後位傾斜機構と、を備えた鉄道車両、即ち振り子式の鉄道車両に備えられている。
<Inclination angle control device and inclination angle control method>
Next, the tilt angle control device and the tilt angle control method according to the first embodiment will be described. The tilt angle control device of the first embodiment includes a vehicle body, a front bogie that supports a front portion of the vehicle body arranged on the front side of the central portion in the traveling direction, and a vehicle body in the traveling direction. A rear bogie that supports the rear part, which is a part located on the rear side of the central part, a front tilt mechanism that tilts the front part of the car body in the width direction of the car body with respect to the front bogie, and the rear of the car body. It is provided in a railroad vehicle equipped with a rearward tilting mechanism that tilts a portion in the width direction of the vehicle body with respect to a rearward bogie, that is, a pendulum type railroad vehicle.
また、本実施の形態1の傾斜角度制御装置は、このような鉄道車両が線路上を走行する際に、車体の前方部分を前位傾斜機構により前位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる傾斜角度、及び、車体の後方部分を後位傾斜機構により後位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる傾斜角度、を制御する傾斜角度制御装置である。また、本実施の形態1の傾斜角度制御方法は、このような鉄道車両が線路上を走行する際に、車体の前方部分を前位傾斜機構により前位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる傾斜角度、及び、車体の後方部分を後位傾斜機構により後位台車に対して車体の幅方向に傾斜させる傾斜角度を、本実施の形態1の傾斜角度制御装置を用いて制御する傾斜角度制御方法である。 Further, in the tilt angle control device of the first embodiment, when such a railroad vehicle travels on a railroad track, the front portion of the vehicle body is tilted in the width direction of the vehicle body with respect to the front trolley by the front tilt mechanism. It is a tilt angle control device that controls the tilt angle to be tilted and the tilt angle to tilt the rear portion of the vehicle body in the width direction of the vehicle body with respect to the rear trolley by the rear tilt mechanism. Further, in the tilt angle control method of the first embodiment, when such a railroad vehicle travels on a railroad track, the front portion of the vehicle body is tilted in the width direction of the vehicle body with respect to the front trolley by the front tilt mechanism. The tilt angle to be tilted and the tilt angle to tilt the rear portion of the vehicle body in the width direction of the vehicle body with respect to the rear trolley by the rear tilt mechanism are controlled by using the tilt angle control device of the first embodiment. It is a control method.
図2は、実施の形態1の傾斜角度制御装置を備えた鉄道車両の概略構成を模式的に示す斜視図である。図3及び図4は、実施の形態1の傾斜角度制御装置を備えた鉄道車両の概略構成を模式的に示す正面図である。図4は、線路のカント及び車体の傾斜角度を説明するための図である。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a railroad vehicle provided with the tilt angle control device of the first embodiment. 3 and 4 are front views schematically showing a schematic configuration of a railway vehicle provided with the tilt angle control device of the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining a cant of a railroad track and an inclination angle of a vehicle body.
図2及び図3に示すように、本実施の形態1の傾斜角度制御装置を備えた鉄道車両1は、振り子式の鉄道車両であり、車体2と、台車3としての前位台車3aと、台車3としての後位台車3bと、傾斜機構4としての前位傾斜機構4aと、傾斜機構4としての後位傾斜機構4bと、を備えている。前位台車3aは、車体2のうち進行方向における中央部5よりも前方側に配置された前方部分2aを支持する。後位台車3bは、車体2のうち進行方向における中央部5よりも進行方向後方側に配置された後方部分2bを支持する。前位傾斜機構4aは、車体2のうち前方部分2aを前位台車3aに対して傾斜させる。後位傾斜機構4bは、車体2のうち後方部分2bを後位台車3bに対して傾斜させる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
台車3は、複数の車輪11と、複数の車輪11同士を連結した複数の車軸12と、複数の車軸12により支持された台車枠13と、を有する。傾斜機構4は、台車枠13に設けられた振子装置14と、振子梁15と、を有する。振子装置14と振子梁15とにより、車体2は台車3に対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられている。
The bogie 3 has a plurality of wheels 11, a plurality of
前述したように、鉄道車両1は、車体2のうち前方部分2aを支持する台車3としての前位台車3aと、傾斜機構4としての前位傾斜機構4aと、を有する。従って、前位台車3aは、複数の車輪11aと、複数の車輪11a同士を連結した複数の車軸12aと、複数の車軸12aにより支持された台車枠13aと、を有する。また、前位傾斜機構4aは、台車枠13aに設けられた振子装置14aと、振子梁15aと、を有する。振子装置14aと振子梁15aとにより、車体2のうち前方部分2aは、前位台車3aに対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられている。
As described above, the
また、前述したように、鉄道車両1は、車体2のうち後方部分2bを支持する台車3としての後位台車3bと、傾斜機構4としての後位傾斜機構4bと、を有する。従って、後位台車3bは、複数の車輪11bと、複数の車輪11b同士を連結した複数の車軸12bと、複数の車軸12bにより支持された台車枠13bと、を有する。また、後位傾斜機構4bは、台車枠13bに設けられた振子装置14bと、振子梁15bと、を有する。振子装置14bと振子梁15bとにより、車体2のうち後方部分2bは、後位台車3bに対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられている。
Further, as described above, the
図2及び図3に示すように、本実施の形態1の傾斜角度制御装置を傾斜角度制御装置20とすると、傾斜角度制御装置20は、鉄道車両1に備えられ、動作部21と、データベース22と、処理部23と、を有する。処理部23は、データ取得処理部24と、演算処理部25と、を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, assuming that the tilt angle control device 20 of the first embodiment is the tilt angle control device 20, the tilt angle control device 20 is provided in the
動作部21は、台車3に対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられた車体2を、車体2の幅方向に傾斜させる。動作部21は、振子梁15を揺動させることにより、車体2を、車体2の幅方向に傾斜させる。動作部21として、作動流体によるアクチュエータ又は電気モータによるアクチュエータ等を用いることができる。
The operation unit 21 tilts the
前述したように、鉄道車両1は、車体2のうち前方部分2aを支持する台車3としての前位台車3aと、傾斜機構4としての前位傾斜機構4aと、を有する。従って、前位台車3aに設けられた動作部21を動作部21aとすると、動作部21aは、前位台車3aに対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられた車体2を、前位傾斜機構4aにより車体2の幅方向に傾斜させる。また、動作部21aは、前位傾斜機構4aにより振子梁15aを揺動させることで、演算処理にて決定された目標値に合わせて、車体2の前方部分2aを、車体2の幅方向に傾斜させる。
As described above, the
前述したように、鉄道車両1は、車体2のうち後方部分2bを支持する台車3としての後位台車3bと、傾斜機構4としての後位傾斜機構4bと、を有する。従って、後位台車3bに設けられた動作部21を動作部21bとすると、動作部21bは、後位台車3bに対して車体2の幅方向に傾斜可能に設けられた車体2を、後位傾斜機構4bにより車体2の幅方向に傾斜させる。また、動作部21bは、後位傾斜機構4bにより振子梁15bを揺動させることで、演算処理にて決定された目標値に合わせて、車体2の後方部分2bを、車体2の幅方向に傾斜させる。
As described above, the
データベース22は、線路全体の形状に関するデータ、即ち線路の全区間の形状に関するデータとして、線路の曲率半径R(t)と、線路のカントC(t)と、線路の軌間Gと、を記憶している。図4に示すように、線路のカントC(t)とは、左右のレールの高低差であり、軌間Gとは、左右のレール間の長さである。また、データベース22は、線路全体の形状に関するデータ、即ち線路の全区間の形状に関するデータとして、線路のカントC(t)を記憶していてもよいが、後述する形状変数として、線路の曲率半径R(t)に反比例する形状変数を用いる場合には、線路のカントC(t)を記憶していなくてもよい。 The database 22 stores the radius of curvature R (t) of the track, the cant C (t) of the track, and the gauge G of the track as data relating to the shape of the entire track, that is, data relating to the shape of the entire section of the track. ing. As shown in FIG. 4, the cant C (t) of the track is the height difference between the left and right rails, and the gauge G is the length between the left and right rails. Further, the database 22 may store the cant C (t) of the line as data related to the shape of the entire line, that is, data related to the shape of the entire section of the line, but the radius of curvature of the line is used as a shape variable described later. When using a shape variable that is inversely proportional to R (t), it is not necessary to store the cant C (t) of the line.
処理部23は、動作部21及びデータベース22と接続され、処理部23のうちデータ取得処理部24は、データベース22と接続され、処理部23のうち演算処理部25は、動作部21と接続されている。処理部23、データ取得処理部24及び演算処理部25として、例えば以下の動作及び処理を行うためのプログラムを実行するコンピュータを用いることができる。
The processing unit 23 is connected to the operation unit 21 and the database 22, the data
データ取得処理部24は、現時点tcでの前位台車3aの地点Pc及び走行速度vcを検出する。また、データ取得処理部24は、線路全体の形状に関するデータベース22から、未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データη(t)と、未走行区間の線路上における予定走行条件β(t)と、を取得する。なお、本実施の形態1では、予定走行条件β(t)は、現時点tcにおける走行速度vcである。
The data
後述する図6を用いて説明するように、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の前位台車3aの位置については、未走行線路データη(t)は、未走行区間の線路の曲率半径R1(t)と、未走行区間の線路のカントC1(t)に比例するか又は未走行区間の線路の曲率半径R1(t)に反比例する形状変数Cs1(t)と、線路の軌間Gと、を含む。また、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の後位台車3bの位置については、未走行線路データη(t)は、未走行区間の線路の曲率半径R2(t)と、未走行区間の線路のカントC2(t)に比例するか又は未走行区間の線路の曲率半径R2(t)に反比例する形状変数Cs2(t)と、線路の軌間Gと、を含む。
As will be described with reference to FIG. 6 described later, with respect to the position of the front trolley 3a when the
後述する図6を用いて説明するように、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の前位台車3aの位置については、データ取得処理部24は、現時点tcでの前位台車3aの地点Pc及び走行速度vcを検出する。また、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の前位台車3aの位置については、未走行区間の線路とは、現時点tc以降の時点t0から一定時間T0後の時点t1までの時間内に前位台車3aが走行すべき未走行区間の線路である。後位台車3bについても同様である。
As will be described with reference to FIG. 6 to be described later, regarding the position of the front bogie 3a when the
未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の前位台車3aの位置については、演算処理部25は、取得した未走行線路データη(t)と、未走行区間の予定走行条件β(t)である予定走行速度(走行速度)vと、に基づいて、形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)と、形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)の時間変化率Cs1´´(t)と、曲率半径R1(t)の時間変化率R1´(t)と、を決定することができる。また、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の後位台車3bの位置については、演算処理部25は、取得した未走行線路データη(t)と、未走行区間の予定走行条件β(t)である予定走行速度(走行速度)vと、に基づいて、形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)と、形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)の時間変化率Cs2´´(t)と、曲率半径R2(t)の時間変化率R2´(t)と、を決定することができる。
Regarding the position of the front carriage 3a when the
演算処理部25は、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の、車体2の前方部分2aの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F1(φ1(t))を、車体2の前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値φ1(t)を変数として有する関数として決定する第1関数決定処理を行うことができる。具体的には、評価関数F1(φ1(t))を、以下の数式(1)又は数式(2)として決定することができる。
The arithmetic processing unit 25 is an evaluation function F 1 (φ) for estimating an evaluation index of riding comfort including motion sickness in the front portion 2a of the
上記数式(1)及び上記数式(2)において、tは時間、F1(φ1(t))は評価関数、α1は係数、μは係数で1以上の実数、nは正の整数である。 In the above formula (1) and the above formula (2), t is time, F 1 (φ 1 (t)) is an evaluation function, α 1 is a coefficient, μ is a coefficient, a real number of 1 or more, and n is a positive integer. be.
また、演算処理部25は、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行する際の、車体2の後方部分2bの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F2(φ2(t))を、車体2の後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値φ2(t)を変数として有する関数として決定する第2関数決定処理を行うことができる。具体的には、評価関数F2(φ2(t))を、以下の数式(3)又は数式(4)として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 is an evaluation function F 2 for estimating an evaluation index of riding comfort including motion sickness of the rear portion 2b of the
上記数式(3)及び上記数式(4)において、tは時間、F2(φ2(t))は評価関数、α2は係数、μは係数で1以上の実数、nは正の整数である。 In the above formula (3) and the above formula (4), t is the time, F 2 (φ 2 (t)) is the evaluation function, α 2 is the coefficient, μ is the coefficient, which is a real number of 1 or more, and n is a positive integer. be.
なお、評価関数F1(φ1(t))が上記数式(1)で表されるとき、評価関数F2(φ2(t))は、上記数式(3)で表され、評価関数F1(φ1(t))が上記数式(2)で表されるとき、評価関数F2(φ2(t))は、上記数式(4)で表される。 When the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) is expressed by the above mathematical formula (1), the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) is expressed by the above mathematical formula (3), and the evaluation function F When 1 (φ 1 (t)) is expressed by the above mathematical formula (2), the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) is expressed by the above mathematical formula (4).
ここで、上記数式(1)又は上記数式(2)は、乗り心地に関する評価関数であるfJT1(t)の項と、乗り物酔いに関するyf1(t)の項と、から構成されている。具体的には、車体2の前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値φ1(t)を変数として有する以下の数式(24)として決定することができる。なお、以下では、前位台車3aの位置に関し、未走行線路データη(t)、予定走行条件β(t)を、未走行線路データη1(t)、予定走行条件β1(t)と表記する。
Here, the above formula (1) or the above formula (2) is composed of a term of fJT1 (t) which is an evaluation function related to ride comfort and a term of y f1 (t) related to motion sickness. Specifically, it can be determined as the following mathematical formula (24) having the target value φ 1 (t) of the inclination angle of the front portion 2a of the
また、上記数式(3)又は上記数式(4)は、乗り心地に関する評価関数であるfJT2(t)の項と、乗り物酔いに関するyf2(t)の項と、から構成されている。具体的には、車体2の後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値φ2(t)を変数として有する以下の数式(25)として決定することができる。なお、以下では、後位台車3bの位置に関し、未走行線路データη(t)、予定走行条件β(t)を、未走行線路データη2(t)、予定走行条件β2(t)と表記する。
Further, the above mathematical formula (3) or the above mathematical formula (4) is composed of a term of fJT2 (t) which is an evaluation function related to ride comfort and a term of y f2 (t) related to motion sickness. Specifically, it can be determined as the following equation with the target value of the inclination angle with respect to position
以下、それぞれの項に分けて説明する。 Hereinafter, each section will be described separately.
まず、初めに、fJT1(t)の項及びfJT2(t)の項について説明する。 First, it will be described first term of term and f JT2 of f JT1 (t) (t) .
fJT1(t)の項は、車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)を変数として有する評価関数F1(φ1(t),η1(t),β1(t))、具体的には、以下の数式(5)又は数式(6)として決定することができる。
The term of f JT1 (t) is an evaluation function F 1 (φ 1 (t), η 1 (t), β 1 ( t) having a target value φ 1 (t) of the inclination angle of the front portion 2a of the
上記数式(5)及び上記数式(6)において、tは時間、a11,b11,c11,d11,a12,b12,c12,d12,e1は係数、μは係数で1以上の実数、nは正の整数である。また、上記数式(5)において、関数maxについては、tが連続的な範囲内で変化するときのf(t)の絶対値の最大値を、max|f(t)|とする(後述する数式(7)においても同様)。 In the above formula (5) and the above formula (6), t is the time, a 11 , b 11 , c 11 , d 11 , a 12 , b 12 , c 12 , d 12 , e 1 is the coefficient, and μ is the coefficient. A real number greater than or equal to 1 and n is a positive integer. Further, in the above mathematical formula (5), for the function max, the maximum value of the absolute value of f (t) when t changes within a continuous range is set to max | f (t) | (described later). The same applies to formula (7)).
なお、評価関数F1(φ1(t))が上記数式(1)で表されるとき、fJT1(t)は、上記数式(5)で表され、評価関数F1(φ1(t))が上記数式(2)で表されるとき、fJT1(t)は、上記数式(6)で表される。 When the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) is expressed by the above mathematical formula (1), f JT1 (t) is expressed by the above mathematical formula (5), and the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) is expressed. )) Is represented by the above formula (2), f JT1 (t) is represented by the above formula (6).
また、fJT2(t)の項は、車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)を変数として有する評価関数F2(φ2(t),η2(t),β2(t))、具体的には、以下の数式(7)又は数式(8)として決定することができる。
Further, the term f JT2 (t) is an evaluation function F 2 (phi 2 with the target value of the inclination angle of the
上記数式(7)及び上記数式(8)において、tは時間、a21,b21,c21,d21,a22,b22,c22,d22,e2は係数、μは係数で1以上の実数、nは正の整数である。 In the above formula (7) and the above formula (8), t is the time, a 21 , b 21 , c 21 , d 21 , a 22 , b 22 , c 22 , d 22 , and e 2 are coefficients, and μ is a coefficient. A real number greater than or equal to 1 and n is a positive integer.
なお、評価関数F2(φ2(t))が上記数式(3)で表されるとき、fJT2(t)は、上記数式(7)で表され、評価関数F2(φ2(t))が上記数式(4)で表されるとき、fJT2(t)は、上記数式(8)で表される。 When the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) is expressed by the above mathematical formula (3), f JT2 (t) is expressed by the above mathematical formula (7), and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) is expressed. )) Is represented by the above formula (4), f JT2 (t) is represented by the above formula (8).
上記数式(5)乃至上記数式(8)において、yp1(t)、yj1(t)、θp1(t)、θj1(t)は、以下の数式(9)、数式(10)、数式(11)、数式(12)で表される振動特性の近似値であり、具体的にはそれぞれ、図4に示すように、車体2の前方部分2aの左右加速度[m/s2]、車体2の前方部分2aの左右加速度の時間変化率(車体左右ジャーク)[m/s3]、車体2の前方部分2aのロール角速度[°/s]、車体2の前方部分2aのロール角加速度[°/s2]である。
In the above formula (5) to the above formula (8), y p1 (t), y j1 (t), θ p1 (t), θ j1 (t) are the following formulas (9), formulas (10), These are approximate values of the vibration characteristics represented by the mathematical formulas (11) and (12). Specifically, as shown in FIG. 4, the lateral acceleration [m / s 2 ] of the front portion 2a of the
なお、車体2の前方部分2aの左右加速度yp1(t)は、図4に示すように、車体2の前方部分2aが左右方向に並進振動する際の左右方向の加速度である。また、車体2の前方部分2aのロール角速度θp1(t)は、車体2の前方部分2aが垂直面内で回転する際の角度(車体ロール角)θr1(t)[°](図4参照)の時間変化率である。傾斜角度の目標値φ1(t)[°]は、動作部21aの作用により、台車枠13aに対して振子梁15aが回転する際の傾斜角度(以下、振子傾斜角度と称する場合がある)の目標値である。
The left-right acceleration y p1 (t) of the front portion 2a of the
上記数式(9)乃至上記数式(12)において、vは走行速度であり、R1(t)は前位台車3aの位置での線路の曲率半径であり、R1´(t)は前位台車3aの位置での線路の曲率半径の時間変化率であり、Cs1(t)は第1変数であり、Cs1´(t)は第1変数の時間変化率であり、Cs1´´(t)は第1変数の時間変化率の時間変化率であり、Gは線路の軌間である。また、φ1(t)は車体2の前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値であり、φ1´(t)は車体2の前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値の時間変化率であり、φ1´´(t)は車体2の前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値の時間変化率の時間変化率であり、gは重力加速度[m/s2]である。
In the above formulas (9) to (12), v is the traveling speed, R 1 (t) is the radius of curvature of the track at the position of the front carriage 3a, and R 1 '(t) is the front position. The time change rate of the radius of curvature of the track at the position of the trolley 3a, C s1 (t) is the first variable, C s1 ′ (t) is the time change rate of the first variable, and C s1 ″ (T) is the time change rate of the time change rate of the first variable, and G is the track gauge. Further, φ 1 (t) is the target value of the inclination angle of the front portion 2a of the
また、上記数式(5)乃至数式(8)において、yp2(t)、yj2(t)、θp2(t)、θj2(t)は、以下の数式(13)、数式(14)、数式(15)、数式(16)で表される振動特性の近似値であり、具体的にはそれぞれ、図4に示すように、車体2の後方部分2bの左右加速度[m/s2]、車体2の後方部分2bの左右加速度の時間変化率(車体左右ジャーク)[m/s3]、車体2の後方部分2bのロール角速度[°/s]、車体2の後方部分2bのロール角加速度[°/s2]である。
Further, in the above equations (5) to (8), y p2 (t), y j2 (t), θ p2 (t), and θ j2 (t) are the following equations (13) and (14). , The approximate values of the vibration characteristics represented by the mathematical formulas (15) and (16). Specifically, as shown in FIG. 4, the lateral acceleration [m / s 2 ] of the rear portion 2b of the
なお、車体2の後方部分2bの左右加速度yp2(t)は、図4に示すように、車体2の後方部分2bが左右方向に並進振動する際の左右方向の加速度である。また、車体2の後方部分2bのロール角速度θp2(t)は、車体2の後方部分2bが垂直面内で回転する際の角度(車体ロール角)θr2(t)[°](図4参照)の時間変化率である。傾斜角度の目標値φ2(t)[°]は、動作部21bの作用により、台車枠13bに対して振子梁15bが回転する際の傾斜角度の目標値である。
The left-right acceleration y p2 (t) of the rear portion 2b of the
上記数式(13)乃至上記数式(16)において、vは走行速度であり、R2(t)は後位台車3bの位置での線路の曲率半径であり、R2´(t)は後位台車3bの位置での線路の曲率半径の時間変化率であり、Cs2(t)は第2変数であり、Cs2´(t)は第2変数の時間変化率であり、Cs2´´(t)は第2変数の時間変化率の時間変化率であり、Gは線路の軌間である。また、φ2(t)は車体2の後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値であり、φ2´(t)は車体2の後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値の時間変化率であり、φ2´´(t)は車体2の後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値の時間変化率の時間変化率であり、gは重力加速度[m/s2]である。
In the above formulas (13) to (16), v is the traveling speed, R 2 (t) is the radius of curvature of the track at the position of the
これらの評価関数によれば、例えば上記特許文献1に記載されているように、a11,b11,c11,d11,a12,b12,c12,d12,e1,a21,b21,c21,d21,a22,b22,c22,d22,e2の係数の値を設定することにより、乗客による乗り心地の評価を複数段階の尺度で推定することができる。具体的には、例えば評価関数の値が0〜1、1〜2、2〜3、3〜4の範囲内であれば、乗客による乗り心地の評価をそれぞれ「全く問題ない」、「やや気になる程度」、「不快であるが許容範囲内にある」、「不快であり許容できない」と推定することができる。
According to these evaluation functions, for example, as described in
次に、yf1(t)の項及びyf2(t)の項について説明する。 Next, the term y f1 (t) and the term y f2 (t) will be described.
yf1(t)の項は、「乗り物酔い」を防止するための関数であり、具体的には上記数式(9)で表されるyp1(t)に対して、0.3Hz以下の入力を強調する特性を有するフィルタをかけたものである。また、yf2(t)の項は、「乗り物酔い」を防止するための関数であり、具体的には上記数式(13)で表されるyp2(t)に対して、0.3Hz以下の入力を強調する特性を有するフィルタをかけたものである。 The term of y f1 (t) is a function for preventing "motion sickness", and specifically, an input of 0.3 Hz or less with respect to y p1 (t) represented by the above mathematical formula (9). It is filtered with the property of emphasizing. Further, the term y f2 (t) is a function for preventing "motion sickness", and specifically, 0.3 Hz or less with respect to y p2 (t) represented by the above mathematical formula (13). It is filtered with the property of emphasizing the input of.
ここで、0.3Hz以下の入力を強調する理由は、当該周波数領域の左右振動が最も乗り物酔いの原因となると考えられるからである。例えば上記特許文献1の図3に示され、低周波振動と乗り物酔い発生率(MR)との関係を示したグラフからも、0.3Hz以下の左右振動が乗り物酔いの原因となることが分かる。
Here, the reason for emphasizing the input of 0.3 Hz or less is that the left-right vibration in the frequency region is considered to be the most cause of motion sickness. For example, from the graph shown in FIG. 3 of
本実施の形態1においては、0.3Hz以下の入力を強調する特性を有するフィルタについては限定することはなく、種々のフィルタを用いることができ、例えば上記特許文献1の図4に示された、列車酔い評価用の左右振動補正フィルタを利用してもよい。但し、曲線通過時に車両に対して左右方向へ定常的に作用する遠心力は、上記特許文献1の図5の0.3Hz以下の直流成分に近い帯域の周波数に属し、この帯域の車体左右振動加速度信号を減衰させてしまうと、遠心力が考慮されなくなる。即ち、振子車両の本来の目的である定常的な左右振動加速度を打ち消すという本来の目的を達することができなくなる。これを解決するためには、例えば上記特許文献1の図5に示すような、0.3Hz近辺をカットオフ周波数とするローパスフィルタを用いてもよい。
In the first embodiment, the filter having the characteristic of emphasizing the input of 0.3 Hz or less is not limited, and various filters can be used. For example, it is shown in FIG. 4 of
上記特許文献1の図5に示す、0.3Hz以下の入力を強調する特性を有するローパスフィルタをh11(t)及びh12(t)とすると、yf1(t)は、以下の数式(17)で表される。
Assuming that the low-pass filters having the characteristic of emphasizing the input of 0.3 Hz or less shown in FIG. 5 of
上記数式(17)において、τは時間である。 In the above formula (17), τ is time.
また、上記特許文献1の図5に示す、0.3Hz以下の入力を強調する特性を有するローパスフィルタをh21(t)及びh22(t)とすると、yf2(t)は、以下の数式(18)で表される。
Further, assuming that the low-pass filters having the characteristic of emphasizing the input of 0.3 Hz or less shown in FIG. 5 of
上記数式(18)において、τは時間である。 In the above formula (18), τ is time.
車体2のうち前方部分2aの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F1(φ1(t))は、上記した乗り心地に関する評価関数であるfJT1(t)の項と、乗り物酔いに関する評価関数であるyf1(t)の項のそれぞれに、当該各項に対する重み付けをするための(1−α1)、α1を乗じた上で、各項を足し合わせることで、構成されている。具体的には、上記数式(24)に、上記数式(5)又は上記数式(6)を代入したものを用いる。 The evaluation function F 1 (φ 1 (t)) for estimating the evaluation index of the ride comfort including the motion sickness of the front part 2a of the vehicle body 2 is the evaluation function f JT1 (t) related to the above-mentioned ride comfort. And the term y f1 (t), which is an evaluation function for motion sickness , are multiplied by (1-α 1 ) and α 1 for weighting each term, and then each term is added. It is composed by matching. Specifically, the above formula (24) is substituted with the above formula (5) or the above formula (6).
また、車体2のうち後方部分2bの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F2(φ2(t))は、上記した乗り心地に関する評価関数であるfJT2(t)の項と、乗り物酔いに関する評価関数であるyf2(t)の項のそれぞれに、当該各項に対する重み付けをするための(1−α2)、α2を乗じた上で、各項を足し合わせることで、構成されている。具体的には、上記数式(25)に、上記数式(7)又は上記数式(8)を代入したものを用いる。
The evaluation function F 2 to estimate the ride comfort evaluation index including motion sickness of the rear portion 2b of the
当該重み付けをするために必要な係数α1及びα2の各々の値については、0以上1以下の値であれば任意に設定可能である。α1及びα2の各々の値を小さくすれば、乗り心地に関する評価関数fJT1(t)又はfJT2(t)の項が、車体の傾斜角度制御に大きく反映され、一方でα1及びα2の各々の値を大きくすれば、乗り物酔いに関する評価関数であるyf1(t)又はyf2(t)の項が、車体の傾斜角度制御に大きく反映されることとなる。 The values of the coefficients α 1 and α 2 required for the weighting can be arbitrarily set as long as they are 0 or more and 1 or less. by reducing the alpha 1 and alpha 2 of each value, term assessment of ride comfort function f JT1 (t) or f JT2 (t) is greater is reflected in the vehicle body inclination angle control, while the alpha 1 and alpha If each value of 2 is increased, the term y f1 (t) or y f2 (t), which is an evaluation function related to motion sickness, is largely reflected in the tilt angle control of the vehicle body.
例えば上記特許文献1の図6に示され、評価関数が乗り心地に関する評価関数のみで構成されている場合の緩和曲線内での左右振動加速度の発生傾向を示すグラフからも分かるように、重み付けのための係数α1及びα2が0の場合、即ち、乗客の乗り物酔いを考慮せず乗り心地のみを考慮して車体の傾斜角度を制御した場合、緩和曲線の入口側および出口側において左右振動加速度が発生し、この加速度が乗り物酔いの原因となる可能性がある。一方、本実施の形態1では、乗り心地に関する評価関数に加え、乗り物酔いに関する評価関数を考慮することにより、例えば上記特許文献1の図6に示される左右振動加速度を低減することができる。
For example, as shown in FIG. 6 of
ここで、演算処理部25は、以下の数式(26)に示すように、車体2のうち前方部分2aの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F1(φ1(t))を一定区間で積分した第1評価指標と、車体2のうち後方部分2bの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F2(φ2(t))を一定区間で積分した第2評価指標と、を計算し、計算された第1評価指標と第2評価指標との和が一定の範囲内、例えば最小値となる場合における、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として決定する。
Here, as shown in the following mathematical formula (26), the arithmetic processing unit 25 evaluates the evaluation function F 1 (φ 1) for estimating the evaluation index of the riding comfort including the vehicle sickness of the front portion 2a of the
このとき、演算処理部25は、以下の数式(19)で表される条件で、評価関数F1(φ1(t))及び評価関数F2(φ2(t))を決定する。 At this time, the arithmetic processing unit 25 determines the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) under the conditions represented by the following mathematical formula (19).
これにより、前述したように、前位台車の位置での傾斜角度の目標値、及び、後位台車の位置での傾斜角度の目標値として、「車体をねじらない(ひねらない)」という拘束条件が課された状態で、前位台車の位置における車両運動の評価関数の値と、後位台車の位置における評価関数の値と、の和を最小にする、傾斜角度の目標値を、算出することができる。 As a result, as described above, the target value of the tilt angle at the position of the front trolley and the target value of the tilt angle at the position of the rear trolley are said to "do not twist (twist) the vehicle body". With the restraint condition imposed, the target value of the tilt angle that minimizes the sum of the value of the evaluation function of the vehicle motion at the position of the front trolley and the value of the evaluation function at the position of the rear trolley is set. Can be calculated.
また、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)が実現不可能な値となることを防ぐため、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)は、関数g1(φm1(t))及び関数g2(φm2(t))が、g1(φm1(t))≦0及びg2(φm2(t))≦0の条件式を満たすように決定される。このような関数g1(φm1(t))及び関数g2(φm2(t))としては、例えばg1(φm1(t))=|φm1(t)|−γ及びg2(φm2t))=|φm2(t)|−γ(γは実数)等を挙げることができる。これらの条件式によれば、傾斜角度の目標値がγ[°]以上の実現不可能な角度になることを防ぐことができる。 Further, in order to prevent the target value φ m1 (t) of the tilt angle and the target value φ m2 (t) of the tilt angle from becoming unrealizable values, the target value φ m1 (t) and the target value φ m2 In (t), the functions g 1 (φ m1 (t)) and the function g 2 (φ m2 (t)) are g 1 (φ m1 (t)) ≦ 0 and g 2 (φ m2 (t)) ≦. It is determined so as to satisfy the conditional expression of 0. As such a function g 1 (φ m1 (t)) and a function g 2 (φ m2 (t)), for example, g 1 (φ m1 (t)) = | φ m1 (t) | −γ and g 2 (Φ m2 t)) = | φ m2 (t) | −γ (γ is a real number) and the like. According to these conditional expressions, it is possible to prevent the target value of the inclination angle from becoming an unrealizable angle of γ [°] or more.
演算処理部25は、上記数式(26)により決定された目標値φm1(t)と実際の傾斜角度とが互いに等しくなるように、動作部21aを制御する。また、演算処理部25は、上記数式(26)により決定された目標値φm2(t)と実際の傾斜角度とが等しくなるように、動作部21bを制御する。なお、演算処理部25には、実際の傾斜角度がフィードバックされるようになっている。 The arithmetic processing unit 25 controls the operation unit 21a so that the target value φ m1 (t) determined by the above mathematical formula (26) and the actual tilt angle are equal to each other. Further, the arithmetic processing unit 25 controls the operation unit 21b so that the target value φ m2 (t) determined by the above mathematical formula (26) and the actual tilt angle are equal to each other. The actual tilt angle is fed back to the arithmetic processing unit 25.
次に、本実施の形態1の傾斜角度制御装置を用いて車体の傾斜角度を制御する傾斜角度制御方法の手順について説明する。図5は、実施の形態1の傾斜角度制御方法の一部のステップを示すフロー図である。図6は、実施の形態1の傾斜角度制御方法において未走行線路データと予定走行条件から傾斜角度の目標値を決定することを説明するための図である。なお、図6は、前位台車3a及び後位台車3bを代表して、前位台車3aについて示している。また、図6では、未走行線路データη(t)に含まれる曲率半径として、曲率半径R1(t)及び曲率半径R2(t)を代表して曲率半径R1(t)を曲率半径R(t)と表記し、未走行線路データη(t)に含まれる形状変数として、形状変数Cs1(t)に代えたカントC1(t)及び形状変数Cs2(t)に代えたカントC2(t)を代表してカントC1(t)をカントC(t)と表記している。また、図6では、傾斜角度の目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)を代表して目標値φm1(t)を目標値φm(t)と表記している。
Next, the procedure of the tilt angle control method for controlling the tilt angle of the vehicle body by using the tilt angle control device of the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flow chart showing some steps of the tilt angle control method of the first embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining that the target value of the inclination angle is determined from the untraveled track data and the planned traveling condition in the inclination angle control method of the first embodiment. Note that FIG. 6 shows the front bogie 3a on behalf of the front bogie 3a and the
本実施の形態1の傾斜角度制御方法では、走行する当該線区の線路曲率データとカントデータは、生成に必要となるデータを事前の走行により車両に搭載したセンサにより取得し、車両に1m毎に記録されたデータベースとして生成、格納される。また、予め前後台車の相対距離Ltは把握できていることから、各走行地点における前後台車位置の違いによるカントの差ΔCを、予め車上側で把握することができる。 In the inclination angle control method of the first embodiment, the track curvature data and the cant data of the traveling line section are acquired by a sensor mounted on the vehicle by the vehicle in advance by traveling in advance, and the data required for generation is acquired every 1 m in the vehicle. It is generated and stored as a database recorded in. Also, previously relative distance L t before and after the truck since it is possible to grasp the difference ΔC cant due to a difference before and after the carriage position in each travel point, it is possible to grasp in advance the car top.
まず、図6に示すように、データ取得処理部24が、現時点tcでの前位台車3aの地点Pcを検出する(図5のステップS1)。また、ステップS1では、データ取得処理部24は、前位台車3aが時点t0,t1において到達する地点P0,P1を、それぞれP0=PC+vc×Tp、P1=P0+vc×T0から計算する。なお、時間Tpは、演算処理部25における演算時間と動作部21における応答遅れ時間との合計時間よりも長くなっている。
First, as shown in FIG. 6, the data
次に、データ取得処理部24は、線路全体の形状に関するデータベース22から、地点P0から地点P1までの間の未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データη(t)と、未走行区間の線路上における予定走行条件β(t)と、を取得するデータ取得処理を行う(図5のステップS2)。なお、本実施の形態1では、予定走行条件β(t)は、現時点tcにおける走行速度vcである。
Next, the data
次に、演算処理部25は、データ取得処理の結果に基づいて、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)を決定する演算処理を行う(図5のステップS3)。なお、この演算処理は、以下の関数決定処理(図5のステップS4)と、目標値決定処理(図5のステップS5)と、を含むものである。 Next, the arithmetic processing unit 25 performs arithmetic processing for determining the target value φ m1 (t) of the inclination angle and the target value φ m2 (t) of the inclination angle based on the result of the data acquisition processing (FIG. Step S3 of step 5). It should be noted that this arithmetic processing includes the following function determination processing (step S4 in FIG. 5) and target value determination processing (step S5 in FIG. 5).
このステップS3では、まず、演算処理部25は、関数決定処理(図5のステップS4)を行う。なお、関数決定処理は、演算処理部25が行う演算処理に含まれる。 In step S3, first, the arithmetic processing unit 25 performs a function determination process (step S4 in FIG. 5). The function determination process is included in the arithmetic processing performed by the arithmetic processing unit 25.
このステップS4では、演算処理部25は、未走行線路データη(t)と予定走行条件β(t)とを、上記数式(9)乃至上記数式(12)に代入し、前位台車3aの位置での各振動特性を、車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)の関数として決定する第1関数決定処理を行う。
In step S4, the arithmetic processing unit 25 substitutes the untraveled track data η (t) and the planned traveling condition β (t) into the above formulas (9) to (12), and the front trolley 3a The first function determination process is performed to determine each vibration characteristic at the position as a function of the target value φ 1 (t) of the inclination angle of the front portion 2a of the
例えば、演算処理部25は、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)及び形状変数Cs1(t)の時間サンプリングデータを生成する処理を行う(図5のステップS6)。 For example, the arithmetic processing unit 25, the front position performs a process of generating the time sampling data of curvature of the line at the position of the carriage 3a radius R 1 (t) and shape variables C s1 (t) (step S6 in FIG. 5) ..
次に、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの車体2の幅方向の加速度である左右加速度yp1(t)を、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)、鉄道車両1の走行速度v、及び、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS11)。形状変数Cs1(t)は、前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に比例するか、又は、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例する。このステップS11では、左右加速度yp1(t)を、上記数式(9)で表される関数として決定することができる。
Next, the arithmetic processing unit 25 sets the left-right acceleration y p1 (t), which is the acceleration in the width direction of the
また、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)を、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)の時間変化率R1´(t)、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)、鉄道車両1の走行速度v、及び、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)の時間変化率φ1´(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS12)。このステップS12では、左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)を、上記数式(10)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the time change rate y p1 ′ (t) of the lateral acceleration y p1 (t) of the front portion 2a of the
また、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aのロール角速度θp1(t)を、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)、及び、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)の時間変化率φ1´(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS13)。このステップS13では、ロール角速度θp1(t)を、上記数式(11)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the roll angular velocity θ p1 (t) of the front portion 2a of the
また、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aのロール角加速度θj1(t)を、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)の時間変化率Cs1´´(t)、及び、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)の時間変化率φ1´(t)の時間変化率φ1´´(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS14)。このステップS14では、ロール角加速度θj1(t)を、上記数式(12)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the roll angular acceleration θ j1 (t) of the front portion 2a of the
このステップS4では、また、演算処理部25は、未走行線路データη(t)と予定走行条件β(t)とを、上記数式(13)乃至上記数式(16)に代入し、後位台車3bの位置での各振動特性を、車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)の関数として決定する第2関数決定処理を行う。
In step S4, the arithmetic processing unit 25 substitutes the untraveled track data η (t) and the planned traveling condition β (t) into the above formulas (13) to the above formula (16), and the rear trolley each vibration characteristics at the position of the 3b, performs the second function determination processing for determining as a function of the target value phi 2 (t) of the inclination angle of the
例えば、演算処理部25は、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)及び形状変数Cs2(t)の時間サンプリングデータを生成する処理を行う(図5のステップS7)。
For example, the arithmetic processing unit 25 performs a process of generating a time-sampled data in the curvature of the line at the position of the succeeding
次に、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの車体2の幅方向の加速度である左右加速度yp2(t)を、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)、鉄道車両1の走行速度v、及び、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS15)。形状変数Cs1(t)が、前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に比例するとき、形状変数Cs2(t)は、後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)に比例し、形状変数Cs1(t)が、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例するとき、形状変数Cs2(t)は、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)に反比例する。このステップS15では、左右加速度yp2(t)を、上記数式(13)で表される関数として決定することができる。
Next, the arithmetic processing unit 25 sets the left-right acceleration y p2 (t), which is the acceleration in the width direction of the
また、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)を、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)の時間変化率R2´(t)、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)、鉄道車両1の走行速度v、及び、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)の時間変化率φ2´(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS16)。このステップS16では、左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)を、上記数式(14)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the time change rate y p2 ′ (t) of the lateral acceleration y p2 (t) of the rear portion 2b of the
また、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bのロール角速度θp2(t)を、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)、及び、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)の時間変化率φ2´(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS17)。このステップS17では、ロール角速度θp2(t)を、上記数式(15)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the roll angular velocity θ p2 (t) of the rear portion 2b of the
また、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bのロール角加速度θj2(t)を、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)の時間変化率Cs2´´(t)、及び、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)の時間変化率φ2´(t)の時間変化率φ2´´(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS18)。このステップS18では、ロール角加速度θj2(t)を、上記数式(16)で表される関数として決定することができる。
Further, the arithmetic processing unit 25 sets the roll angular acceleration θ j2 (t) of the rear portion 2b of the
このステップS4では、次に、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの乗り心地を評価する評価関数fJT1(t)を、左右加速度yp1(t)、左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)、ロール角速度θp1(t)、ロール角加速度θj1(t)、左右加速度yp2(t)、左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)、ロール角速度θp2(t)、及び、ロール角加速度θj2(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS19)。このステップS19では、評価関数fJT1(t)を、上記数式(5)又は上記数式(6)で表される関数として決定することができる。なお、乗り心地を評価する評価関数fJT1(t)は、緩和曲線における乗り心地評価指標に基づいて設定されることができる。
In this step S4, next, the arithmetic processing unit 25 uses the evaluation function f JT1 (t) for evaluating the riding comfort of the front portion 2a of the
このステップS4では、また、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの乗り心地を評価する評価関数fJT2(t)を、左右加速度yp1(t)、左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)、ロール角速度θp1(t)、ロール角加速度θj1(t)、左右加速度yp2(t)、左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)、ロール角速度θp2(t)、及び、ロール角加速度θj2(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS20)。ステップS19にて評価関数fJT1(t)を上記数式(5)で表される関数として決定するとき、ステップS20では、評価関数fJT2(t)を、上記数式(7)で表される関数として決定し、ステップS19にて評価関数fJT1(t)を上記数式(6)で表される関数として決定するとき、ステップS20では、評価関数fJT2(t)を、上記数式(8)で表される関数として決定することができる。なお、乗り心地を評価する評価関数fJT2(t)は、緩和曲線における乗り心地評価指標に基づいて設定されることができる。
In step S4, the arithmetic processing unit 25 also applies an evaluation function f JT2 (t) for evaluating the riding comfort of the rear portion 2b of the
このステップS4では、次に、演算処理部25は、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの乗り物酔いを評価する評価関数yf1(t)を、左右加速度yp1(t)、及び、左右加速度yp2(t)、の関数として決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS21)。このステップS21では、評価関数yf1(t)を、上記数式(17)で表される関数として決定することができる。
In this step S4, next, the arithmetic processing unit 25 sets the evaluation function y f1 (t) for evaluating the motion sickness of the front portion 2a of the
このステップS4では、また、演算処理部25は、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの乗り物酔いを評価する評価関数yf2(t)を、左右加速度yp1(t)、及び、左右加速度yp2(t)、の関数として決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS22)。このステップS22では、評価関数yf2(t)を、上記数式(18)で表される関数として決定することができる。
In step S4, the arithmetic processing unit 25 also uses the evaluation function y f2 (t) for evaluating the vehicle sickness of the rear portion 2b of the
このステップS4では、次に、演算処理部25は、重み付け係数により重み付けされた評価関数fJT1(t)と、重み付け係数により重み付けされた評価関数yf1(t)と、の和である評価関数F1(φ1(t))を決定する第1関数決定処理を行う(図5のステップS23)。 In this step S4, next, the arithmetic processing unit 25 is an evaluation function that is the sum of the evaluation function f JT1 (t) weighted by the weighting coefficient and the evaluation function y f1 (t) weighted by the weighting coefficient. The first function determination process for determining F 1 (φ 1 (t)) is performed (step S23 in FIG. 5).
このステップS4では、また、演算処理部25は、重み付け係数により重み付けされた評価関数fJT2(t)と、重み付け係数により重み付けされた評価関数yf2(t)と、の和である評価関数F2(φ2(t))を決定する第2関数決定処理を行う(図5のステップS24)。 In step S4, the arithmetic processing unit 25 also uses the evaluation function F, which is the sum of the evaluation function f JT2 (t) weighted by the weighting coefficient and the evaluation function y f2 (t) weighted by the weighting coefficient. 2 a second function determination processing for determining (phi 2 (t)) (step S24 in FIG. 5).
ステップS19にて評価関数fJT1(t)を上記数式(5)で表される関数として決定するとき、演算処理部25は、ステップS23では、上記数式(1)で表される評価関数F1(φ1(t))を決定し、ステップS24では、上記数式(3)で表される評価関数F2(φ2(t))を決定することができる。 When the evaluation function f JT1 (t) is determined as the function represented by the above formula (5) in step S19, the arithmetic processing unit 25 determines in step S23 the evaluation function F 1 represented by the above formula (1). (Φ 1 (t)) is determined, and in step S24, the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) represented by the above mathematical formula (3) can be determined.
また、ステップS19にて評価関数fJT1(t)を上記数式(6)で表される関数として決定するとき、演算処理部25は、ステップS23では、上記数式(2)で表される評価関数F1(φ1(t))を決定し、ステップS24では、上記数式(4)で表される評価関数F2(φ2(t))を決定することができる。 Further, when the evaluation function f JT1 (t) is determined as the function represented by the above mathematical formula (6) in step S19, the arithmetic processing unit 25 determines in step S23 the evaluation function represented by the above mathematical formula (2). F 1 (φ 1 (t)) can be determined, and in step S24, the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) represented by the above mathematical formula (4) can be determined.
また、ステップS3では、次に、演算処理部25は、目標値決定処理(図5のステップS5)を行う。なお、目標値決定処理は、演算処理部25が行う演算処理に含まれる。 Further, in step S3, the arithmetic processing unit 25 then performs a target value determination process (step S5 in FIG. 5). The target value determination process is included in the arithmetic processing performed by the arithmetic processing unit 25.
このステップS5では、演算処理部25は、評価関数F1(φ1(t))と、評価関数F2(φ2(t))と、の和を最小にするときの、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として算出する。具体的には、演算処理部25は、一定時間T0(図6参照)内で評価関数F1(φ1(t))の値を積分した第1評価指標と、一定時間T0(図6参照)内で評価関数F2(φ2(t))の値を積分した第2評価指標と、を計算し、計算された第1評価指標と第2評価指標との和が最小値となる場合における、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、上記数式(26)に基づいて、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として決定する目標値決定処理を行う。即ち、演算処理部25は、上記数式(26)に示すように、評価関数F1(φ1(t))を一定区間で積分した第1評価指標と、評価関数F2(φ2(t))を一定区間で積分した第2評価指標と、を計算し、計算された第1評価指標の値と第2評価指標との和が一定の範囲内、例えば最小値となる場合における、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として決定する目標値決定処理を行う(図6参照)。 In step S5, the arithmetic processing unit 25 targets the inclination angle when the sum of the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) is minimized. The value φ 1 (t) and the target value φ 2 (t) of the inclination angle are calculated as the target value φ m 1 (t) and the target value φ m 2 (t). Specifically, the arithmetic processing unit 25, a predetermined time T 0 and the first evaluation index obtained by integrating the value of the evaluation in (see FIG. 6) function F 1 (phi 1 (t)), a predetermined time T 0 (Fig. 6 see) and a second evaluation index obtained by integrating the value of the evaluation function F 2 (phi 2 (t)) in the calculated first evaluation index is calculated and the minimum value sum is the second evaluation index when made, the target value of the inclination angle phi 1 (t), and the target value phi 2 (t) of the inclination angle, the based on the equation (26), the target value phi m1 (t) and the target value phi m @ 2 The target value determination process for determining as (t) is performed. That is, as shown in the above equation (26), the arithmetic processing unit 25 has a first evaluation index obtained by integrating the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) in a certain interval and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)). )) Is calculated over a certain interval, and the sum of the calculated value of the first evaluation index and the second evaluation index is within a certain range, for example, the minimum value. The target value determination process is performed to determine the target value φ 1 (t) for the angle and the target value φ 2 (t) for the inclination angle as the target value φ m 1 (t) and the target value φ m 2 (t) (FIG. 6).
また、後述する図9を用いて説明するように、好適には、ある時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値が正の場合には、その時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値の絶対値を、前位台車3aの位置での線路のカントが後位台車3bの位置での線路のカントと等しいときの傾斜角度の目標値の上限値から減じた値が、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値の実際の上限値になる。
Further, as will be described with reference to FIG. 9 described later, preferably, at a certain time, the value obtained by subtracting the cant of the track at the position of the front trolley 3a from the cant of the track at the position of the
また、後述する図9を用いて説明するように、好適には、ある時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値が負の場合には、その時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値の絶対値を、前位台車3aの位置での線路のカントが後位台車3bの位置での線路のカントと等しいときの傾斜角度の目標値の下限値に加えた値が、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値の実際の下限値になる。
Further, as will be described with reference to FIG. 9 described later, preferably, at a certain time, the value obtained by subtracting the cant of the track at the position of the front trolley 3a from the cant of the track at the position of the
本実施の形態1の傾斜角度制御方法によれば、車体2のうち前方部分2aの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F1(φ1(t))を、車体2のうち前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値φ1(t)を変数として有する関数として決定する。また、車体2のうち後方部分2bの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F2(φ2(t))を、車体2のうち後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値φ2(t)を変数として有する関数として決定する。そして、評価関数F1(φ1(t))の積分値、つまり第1評価指標の推定値と、評価関数F2(φ2(t))の積分値、つまり第2評価指標の推定値と、の和が一定の範囲内に含まれるように、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、それぞれ目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として事前に決定する。
According to the inclination angle control method of the first embodiment, the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) for estimating the evaluation index of the riding comfort including the motion sickness of the front portion 2a of the
従って、傾斜角度を事前に制御する場合であっても、従来と異なり、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、実際に未走行区間の線路を鉄道車両1が走行した際の乗り心地を確実に向上させることができるとともに、乗客の乗り物酔いの発生を効果的に防止することができる。
Therefore, even when the inclination angle is controlled in advance, unlike the conventional case, in two parts of the vehicle interior space located directly above each of the front bogie 3a and the
また、未走行区間の線路上を鉄道車両1が走行するよりも前に、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)が決定されるので、車体2が傾斜した状態となる時点を遅らせることなく、線路の形状の変化に合わせて確実に車体2を傾斜させ、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、乗り心地を向上させることができる。
Further, since the target value φ m1 (t) of the inclination angle and the target value φ m2 (t) of the inclination angle are determined before the
また、評価関数F1(φ1(t))における車体2の前方部分2aの左右加速度yp1(t)、車体2の前方部分2aの左右加速度yp1(t)の時間変化率yj1(t)、車体2の前方部分2aのロール角速度θp1(t)及び車体2の前方部分2aのロール角加速度θj1(t)を、それぞれ前位台車3aの位置における未走行線路データη1(t)と予定走行条件β1(t)とからなる近似式として用いる。また、評価関数F2(φ2(t))における車体2の後方部分2bの左右加速度yp2(t)、車体2の後方部分2bの左右加速度yp2(t)の時間変化率yj2(t)、車体2の後方部分2bのロール角速度θp2(t)及び車体2の後方部分2bのロール角加速度θj2(t)を、それぞれ後位台車3bの位置における未走行線路データη2(t)と予定走行条件β2(t)とからなる近似式として用いる。
The evaluation function F 1 (φ 1 (t) ) lateral acceleration y p1 of the front portion 2a of the
そのため、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、乗り心地の評価指標の推定値を、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)に応じて事前に決定することができる。従って、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、評価指標の推定値が一定の範囲内に含まれるように、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)を事前に決定することができる。
Therefore, in the two parts of the vehicle interior space located directly above each of the front bogie 3a and the
なお、本実施の形態1においては、一定時間T0内に鉄道車両1が走行すべき区間の線路を未走行区間の線路として演算処理を一定時間T0ごとに行うこととして説明したが、これに限らず、例えば実施の形態2において後述する図7に示すように、時間T0+T1内に鉄道車両1が走行すべき区間の線路を未走行区間の線路とし、演算処理を一定時間T0ごとに行うこととしてもよい。なお、この場合には、前回の演算処理と今回の演算処理とによって目標値φm1(t)が重複して決定される時間T1内においては前回の演算処理による目標値φm1(t)に合わせて車体2を傾斜させることが好ましい。
In the first embodiment, it has been described that the calculation processing is performed every T 0 for a certain period of time by using the track of the section in which the
本実施の形態1の傾斜角度制御装置では、演算処理部25は、ステップS23及びステップS24では、ある時刻における後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の値からその時刻における前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の値を減じて得られる値を線路の軌間Gで除して得られる値を、更にその時刻における車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)に加えて得られる値が、その時刻における後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)に等しくなる条件で、評価関数F1(φ1(t))及び評価関数F2(φ2(t))を決定し、車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)を決定(算出)する。
In the tilt angle control device of the first embodiment, in step S23 and step S24, the arithmetic processing unit 25 starts from the value of the track shape variable C s2 (t) at the position of the rear trolley 3b at a certain time. The value obtained by subtracting the value of the track shape variable C s1 (t) at the position of the front trolley 3a in 1 and dividing the value obtained by dividing the value obtained by dividing the value obtained by dividing the value obtained by dividing the value by the track G of the track, The value obtained in addition to the target value φ 1 (t) of the tilt angle of the above becomes equal to the target value φ 2 (t) of the tilt angle of the rear portion 2b of the
即ち、演算処理部25は、ステップS23及びステップS24では、以下の数式(19)で表される条件で、評価関数F1(φ1(t))及び評価関数F2(φ2(t))を決定する。 That is, in step S23 and step S24, the arithmetic processing unit 25 has the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) under the conditions represented by the following mathematical formula (19). ) Is determined.
上記数式(19)に示すように、本実施の形態1の傾斜角度制御装置では、ある時刻における車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)を、その時刻における車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)と、前位台車3a及び後位台車3bの2つの位置の間での線路の形状変数の差である例えばカントの差ΔCと、を用いて、φ2(t)=φ1(t)+ΔC/Gと表す。これにより、目標値φ1(t)及び目標値φ2(t)として、「車体をねじらない」という拘束条件が課された状態で、評価関数F1(φ1(t))と評価関数F2(φ2(t))との和を最小にする、目標値φ1(t)及び目標値φ2(t)を決定することができる。
As shown in the above formula (19), in the tilt angle control device of the first embodiment, the target value φ 2 (t) of the tilt angle of the rear portion 2b of the
これにより、評価関数F1(φ1(t))を最小にする車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値、及び、評価関数F2(φ2(t))を最小にする車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値、を別々に探索して決定する場合に比べて、計算機の演算負荷を格段に軽減させることができ、傾斜角度及び傾斜角度がそれぞれの目標値になるような傾斜角度制御も短時間で可能となる。更に、決定された前方部分2a及び後方部分2bの傾斜角度の目標値は、前位台車3a及び後位台車3bの2つの位置での乗り物酔い指標及び緩和曲線における乗り心地指標がそれぞれ最良となるように調整された傾斜角度の目標値として、算出される。
As a result, the target value of the inclination angle of the front portion 2a of the
また、本実施の形態1によれば、車体を傾斜させるためのアクチュエータによる不要な発生力を抑制することができるので、アクチュエータを制御するために空気を使用する量を削減することができる。 Further, according to the first embodiment, it is possible to suppress an unnecessary generated force by the actuator for tilting the vehicle body, so that the amount of air used to control the actuator can be reduced.
また、本実施の形態1によれば、車体をねじることなく、車体を傾斜させる傾斜角度を制御することができるので、車体又は台車の各部への不要な負荷を、低減することができる。その結果、車内の乗客の振動乗り心地を改善することができる。 Further, according to the first embodiment, since the inclination angle at which the vehicle body is tilted can be controlled without twisting the vehicle body, unnecessary load on each part of the vehicle body or the bogie can be reduced. As a result, it is possible to improve the vibration riding comfort of passengers in the vehicle.
また、本実施の形態1によれば、鉄道車両が緩和曲線を走行している鉄道車両の車体を傾斜させる際に、一部の車輪の輪重が減少する輪重抜けが発生することを、防止又は抑制することができる。 Further, according to the first embodiment, when the vehicle body of the railway vehicle traveling on the relaxation curve is tilted, the wheel load loss occurs in which the wheel load of some of the wheels is reduced. It can be prevented or suppressed.
また、本実施の形態1によれば、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、乗り物酔い指標及び緩和曲線における乗り心地指標が最良となるように、傾斜角度を制御することができる。
Further, according to the first embodiment, the motion sickness index and the ride comfort index in the relaxation curve are the best in the two portions of the vehicle interior space located directly above each of the front bogie 3a and the
本実施の形態1では、前述したように、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)は、前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に比例するか、又は、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例する。また、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)が前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に比例するとき、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)は、後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)に比例し、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)が前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例するとき、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)は、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)に反比例する。
In the first embodiment, as described above, the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a is proportional to the cant C 1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a. or, inversely proportional to the previous position of the line at the position of the carriage 3a curvature radius R 1 (t). Further, when the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front trolley 3a is proportional to the cant C 1 (t) of the track at the position of the front trolley 3a, the track at the position of the
好適には、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)は、未走行区間の線路のカント、即ち前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に等しい。このような場合、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)は、以下の数式(20)で表される。なお、形状変数Cs1(t)は、カントC1(t)に係数を乗じた値であってもよい。 Preferably, the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a is equal to the cant of the track in the untraveled section, that is, the cant C 1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a. .. In such a case, the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a is expressed by the following mathematical formula (20). The shape variable C s1 (t) may be a value obtained by multiplying a coefficient to cant C 1 (t).
好適には、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)は、未走行区間の線路のカント、即ち後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)に等しい。このような場合、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)は、以下の数式(21)で表される。なお、形状変数Cs2(t)は、カントC2(t)に係数を乗じた値であってもよい。
Preferably, the track shape variable C s2 (t) at the position of the
一方、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)として、前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に代えて、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例した量を、仮想カントとして用いてもよい。仮想カントを用いる場合、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)は、以下の数式(22)で表される。 On the other hand, as the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a, the track at the position of the front bogie 3a is replaced with the cant C 1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a. An amount inversely proportional to the radius of curvature R 1 (t) of may be used as a virtual cant. When the virtual cant is used, the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front bogie 3a is expressed by the following mathematical formula (22).
上記数式(22)において、βは、係数である。 In the above mathematical formula (22), β is a coefficient.
また、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)として、後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)に代えて、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)に反比例した量を、仮想カントとして用いてもよい。仮想カントを用いる場合、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)は、以下の数式(23)で表される。
Further, as the shape variable C s2 (t) of the track at the position of the
上記数式(23)において、βは、係数である。 In the above mathematical formula (23), β is a coefficient.
これにより、前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)が取得できない場合でも、評価関数F1(φ1(t))を最小にする傾斜角度の目標値φ1(t)を決定することができる。また、後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)が取得できない場合でも、評価関数F2(φ2(t))を最小にする傾斜角度の目標値φ2(t)を決定することができる。従って、傾斜角度制御装置のセンサ構成を、より簡便にすることができる。
As a result, even if the cant C 1 (t) of the track at the position of the front carriage 3a cannot be obtained , the target value φ 1 (t) of the inclination angle that minimizes the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) is obtained. Can be determined. Further, even if the cant C 2 (t) of the track at the position of the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法について説明する。本実施の形態2の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法は、データベースが線路の形状に関するデータを離散的に記憶し、データ取得処理及び演算処理を繰り返し、前回の演算処理と今回の演算処理との間で傾斜角度の目標値を重複して決定する点で、実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法と異なる。以下では、実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法と異なる点について詳しく説明し、それ以外の点については、実施の形態1の傾斜角度制御装置及び傾斜角度制御方法と同様であるため、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, the tilt angle control device and the tilt angle control method according to the second embodiment will be described. In the tilt angle control device and the tilt angle control method of the second embodiment, the database discretely stores the data related to the shape of the line, repeats the data acquisition process and the calculation process, and performs the previous calculation process and the current calculation process. It differs from the tilt angle control device and the tilt angle control method of the first embodiment in that the target value of the tilt angle is determined in duplicate between the two. Hereinafter, the points different from the tilt angle control device and the tilt angle control method of the first embodiment will be described in detail, and other points are the same as those of the tilt angle control device and the tilt angle control method of the first embodiment. Therefore, the description thereof will be omitted.
図2及び図3に示すように、本実施の形態2の傾斜角度制御装置20aは、鉄道車両1aに備えられ、動作部21と、データベース22aと、処理部23aと、を有する。処理部23aは、データ取得処理部24aと、演算処理部25aと、を有する。動作部21については、実施の形態1の傾斜角度制御装置20が有する動作部21と同様であるため、その説明を省略する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the inclination angle control device 20a of the second embodiment is provided in the railway vehicle 1a and includes an operation unit 21, a database 22a, and a processing unit 23a. The processing unit 23a includes a data
データベース22aは、線路の形状に関するデータを離散的に記憶しており、より詳細には、後述する図7を用いて説明するように、予定走行速度(走行速度)vで時間T0+T1内に鉄道車両1aが走行する距離[m]ごとの地点に対応する未走行線路データを順番に記憶している。 The database 22a discretely stores data related to the shape of the track, and more specifically, as will be described later with reference to FIG. 7, the planned running speed (running speed) v is within the time T 0 + T 1. The untraveled track data corresponding to the points for each distance [m] traveled by the railway vehicle 1a are stored in order.
演算処理部25aは、傾斜角度の目標値φm1(t)及び傾斜角度の目標値φm2(t)を決定する際に、上記数式(26)の代わりに以下の数式(27)を用いる点において、実施の形態1の演算処理部25と異なる。 The arithmetic processing unit 25a uses the following formula (27) instead of the above formula (26) when determining the target value φ m1 (t) for the tilt angle and the target value φ m2 (t) for the tilt angle. Is different from the arithmetic processing unit 25 of the first embodiment.
また、上記数式(27)に上記数式(17)を代入する際の上記数式(17)のyf1(i)は、h11(i)及びh12(i)の各々を0.3Hz以下の信号を強調する(2n+1)次のFIRフィルタとすると、以下の数式(28)で表される。 Further, when substituting the above formula (17) into the above formula (27), y f1 (i) of the above formula (17) is 0.3 Hz or less for each of h 11 (i) and h 12 (i). The following FIR filter that emphasizes the signal (2n + 1) is expressed by the following mathematical formula (28).
上記数式(28)において、mは、自然数である。 In the above mathematical formula (28), m is a natural number.
また、上記数式(27)に上記数式(18)を代入する際の上記数式(18)のyf2(i)は、h21(i)及びh22(i)の各々を0.3Hz以下の信号を強調する(2n+1)次のFIRフィルタとすると、以下の数式(29)で表される。 Further, when substituting the above formula (18) into the above formula (27), y f2 (i) of the above formula (18) is 0.3 Hz or less for each of h 21 (i) and h 22 (i). The next FIR filter that emphasizes the signal (2n + 1) is expressed by the following mathematical formula (29).
上記数式(29)において、mは、自然数である。 In the above formula (29), m is a natural number.
なお、本実施の形態2においては、n=1とし、且つ、関数g1(φm1(t))及び関数g2(φm2(t))の各々をそれぞれ傾斜角度の目標値φ1(t)及び傾斜角度の目標値φ2(t)の線形関数とした場合には、上記数式(24)及び数式(25)は線形2次計画問題となるため、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)を、容易に算出することができる。 In the second embodiment, n = 1 is set, and each of the function g 1 (φ m1 (t)) and the function g 2 (φ m2 (t)) is set to the target value of the inclination angle φ 1 (φ 1 (t)). in case of a linear function of the target value phi 2 (t) of t) and angle of inclination, since the above equation (24) and equation (25) becomes linear quadratic programming problem, the target value of the inclination angle phi m1 ( t) and the target value φ m2 (t) of the inclination angle can be easily calculated.
また、傾斜角度の目標値φ1(t)の時間変化率φ1´(t)、及び、目標値φ1(t)の時間変化率φ1´(t)の時間変化率φ1´´(t)は、それぞれ以下の数式(30)及び数式(31)で近似される。これにより、評価関数F1(φ1(t))には、傾斜角度の目標値φ1(t)に関する1階差分と2階差分とが含まれた状態となっている。 The time change rate phi 1 of the target value of the inclination angle phi 1 (t) '(t), and the time change rate phi 1 target value phi 1 (t)' time change rate phi 1'' of (t) (T) is approximated by the following mathematical formulas (30) and (31), respectively. As a result, the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) includes the first-order difference and the second-order difference with respect to the target value φ 1 (t) of the inclination angle.
また、傾斜角度の目標値φ2(t)の時間変化率φ2´(t)、及び、目標値φ2(t)の時間変化率φ2´(t)の時間変化率φ2´´(t)は、それぞれ以下の数式(32)及び数式(33)で近似される。これにより、評価関数F2(φ2(t))には、傾斜角度の目標値φ2(t)に関する1階差分と2階差分とが含まれた状態となっている。 The time change rate phi 2 of the target value of the tilt angle phi 2 (t) '(t), and the time change rate phi 2 target values phi 2 (t)' time rate phi 2'' in (t) (T) is approximated by the following mathematical formulas (32) and (33), respectively. As a result, the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) includes the first-order difference and the second-order difference with respect to the target value φ 2 (t) of the inclination angle.
上記数式(30)乃至上記数式(33)において、Δti=Δxi/vであり、Δxiは、i−1番目の未走行線路データによって形状が示される未走行線路の地点とi番目の未走行線路データによって形状が示される未走行線路の地点との間隔[m]である。また、iは正の整数である。 In the above equation (30) to the equation (33), a Δt i = Δx i / v, Δx i is the i-1 th Not running line data of the non-running line shape is shown point and i th It is the distance [m] from the point of the untraveled track whose shape is indicated by the untraveled track data. Also, i is a positive integer.
また、前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)の時間変化率R1´(t)、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)、及び、前位台車3aの位置での線路の形状変数Cs1(t)の時間変化率Cs1´(t)の時間変化率Cs1´´(t)は、それぞれ以下の数式(34)乃至数式(36)で近似される。なお、形状変数Cs1(t)が前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)に比例するか又は前位台車3aの位置での線路の曲率半径R1(t)に反比例することは、実施の形態1と同様である。 Further, the time change rate R 1 ′ (t) of the radius of curvature R 1 (t) of the track at the position of the front trolley 3a, and the time change of the shape variable C s1 (t) of the track at the position of the front trolley 3a. rate C s1 '(t), and, before position time rate of change of shape variables of the line at the position of the carriage 3a C s1 (t) C s1 ' time rate of change C s1'' of (t) (t) is They are approximated by the following mathematical formulas (34) to (36), respectively. The shape variable C s1 (t) is proportional to the cant C 1 (t) of the track at the position of the front carriage 3a, or inversely proportional to the radius of curvature R 1 (t) of the track at the position of the front carriage 3a. This is the same as in the first embodiment.
また、後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)の時間変化率R2´(t)、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)、及び、後位台車3bの位置での線路の形状変数Cs2(t)の時間変化率Cs2´(t)の時間変化率Cs2´´(t)は、それぞれ以下の数式(37)乃至数式(39)で近似される。なお、形状変数Cs2(t)が後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)に比例するか又は後位台車3bの位置での線路の曲率半径R2(t)に反比例することは、実施の形態1と同様である。
The time variation of the
次に、本実施の形態2の傾斜角度制御方法の手順について説明する。図7は、実施の形態2の傾斜角度制御方法において重複して決定された傾斜角度の目標値を示す図である。図8は、実施の形態2の傾斜角度制御方法において線路形状に合わせて傾斜角度の目標値パターンを形成する手順を示す図である。図8(a)は、線路の曲率を示し、図8(b)は、線路のカントを示し、図8(c)乃至図8(g)は、逐次決定される目標値パターンを示す。なお、図7及び図8は、前位台車3a及び後位台車3bを代表して、前位台車3aについて示している。また、本実施の形態2においては、鉄道車両1aは、図8(a)及び図8(b)に示すような形状の未走行区間の線路上を走行するものとする。また、図7では、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)を代表して目標値φm1(t)を傾斜角度の目標φm(t)と表記している。
Next, the procedure of the tilt angle control method of the second embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing target values of tilt angles that are duplicately determined in the tilt angle control method of the second embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a procedure for forming a target value pattern of the inclination angle according to the track shape in the inclination angle control method of the second embodiment. 8 (a) shows the curvature of the line, FIG. 8 (b) shows the cant of the line, and FIGS. 8 (c) to 8 (g) show the target value pattern determined sequentially. Note that FIGS. 7 and 8 show the front bogie 3a on behalf of the front bogie 3a and the
本実施の形態2の傾斜角度制御方法では、図5のステップS1と同様のステップを行った後、データ取得処理部24aは、図5のステップS2に相当するステップとして、図7に示すように、時間T0+T1内に走行予定の未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データη(t)と、未走行区間の線路上における予定走行条件β(t)と、を取得するデータ取得処理を行う。一定時間T0を3[秒]とし、時間T1を1[秒]とすることができる。なお、この場合における予定走行条件β(t)とは、現時点tcにおける走行速度である。
In the tilt angle control method of the second embodiment, after performing the same steps as in step S1 of FIG. 5, the data
次に、演算処理部25aは、図5のステップS3に相当するステップとして、データ取得処理の結果に基づいて、傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、傾斜角度の目標値φm2(t)を決定する演算処理を行う。なお、この演算処理は、以下の関数決定処理(図5のステップS4に相当)と、目標値決定処理(図5のステップS5に相当)と、を含むものである。 Next, as a step corresponding to step S3 in FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a has a target value φ m1 (t) for the tilt angle and a target value φ m2 (t) for the tilt angle based on the result of the data acquisition process. Performs arithmetic processing to determine t). It should be noted that this arithmetic processing includes the following function determination processing (corresponding to step S4 in FIG. 5) and target value determination processing (corresponding to step S5 in FIG. 5).
この図5のステップS3に相当するステップでは、まず、演算処理部25aは、図5のステップS4に相当するステップとして、関数決定処理を行う。 In the step corresponding to step S3 in FIG. 5, first, the arithmetic processing unit 25a performs a function determination process as a step corresponding to step S4 in FIG.
この図5のステップS4に相当するステップでは、演算処理部25aは、図5のステップS11乃至ステップS14に相当するステップを行って、未走行線路データη(t)と予定走行条件β(t)とを、上記数式(9)乃至上記数式(12)に代入し、前位台車3aの位置での各振動特性を、車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φ1(t)の関数として決定する処理を行う。このとき、φ1´(t)、φ1´´(t)、R1´(t)、Cs1´(t)及びCs1´´(t)の値に関しては、上記数式(30)、上記数式(31)、及び、上記数式(34)乃至上記数式(36)による近似値を用いる。
In the step corresponding to step S4 in FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a performs the steps corresponding to steps S11 to S14 in FIG. 5, and the untraveled line data η (t) and the planned traveling condition β (t). Is substituted into the above formulas (9) to (12), and each vibration characteristic at the position of the front carriage 3a is a function of the target value φ 1 (t) of the inclination angle of the front portion 2a of the
また、演算処理部25aは、図5のステップS15乃至ステップS18に相当するステップを行って、未走行線路データη(t)と予定走行条件β(t)とを、上記数式(13)乃至上記数式(16)に代入し、後位台車3bの位置での各振動特性を、車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φ2(t)の関数として決定する処理を行う。このとき、φ2´(t)、φ2´´(t)、R2´(t)、Cs2´(t)及びCs2´´(t)の値に関しては、上記数式(32)、上記数式(33)、及び、上記数式(37)乃至上記数式(39)による近似値を用いる。
Further, the arithmetic processing unit 25a performs steps corresponding to steps S15 to S18 in FIG. 5 to obtain the untraveled track data η (t) and the planned traveling condition β (t) from the above mathematical formula (13) to the above. substituted into equation (16), each vibration characteristics at the position of the succeeding
この図5のステップS4に相当するステップでは、次に、演算処理部25aは、図5のステップS19に相当するステップを行って、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの乗り心地を評価する評価関数fJT1(t)を、左右加速度yp1(t)、左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)、ロール角速度θp1(t)、ロール角加速度θj1(t)、左右加速度yp2(t)、左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)、ロール角速度θp2(t)、及び、ロール角加速度θj2(t)、の関数として決定する処理を行う。
In the step corresponding to step S4 in FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a then performs the step corresponding to step S19 in FIG. 5 to ride the front portion 2a of the
また、演算処理部25aは、図5のステップS20に相当するステップを行って、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの乗り心地を評価する評価関数fJT2(t)を、左右加速度yp1(t)、左右加速度yp1(t)の時間変化率yp1´(t)、ロール角速度θp1(t)、ロール角加速度θj1(t)、左右加速度yp2(t)、左右加速度yp2(t)の時間変化率yp2´(t)、ロール角速度θp2(t)、及び、ロール角加速度θj2(t)、の関数として決定する処理を行う。
Further, the arithmetic processing unit 25a performs a step corresponding to step S20 in FIG. 5 to perform an evaluation function f JT2 (t) for evaluating the riding comfort of the rear portion 2b of the
この図5のステップS4に相当するステップでは、次に、演算処理部25aは、図5のステップS21に相当するステップを行って、前位台車3aの位置での車体2の前方部分2aの乗り物酔いを評価する評価関数yf1(t)を、左右加速度yp1(t)、及び、左右加速度yp2(t)、の関数として決定する処理を行う。
In the step corresponding to step S4 of FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a then performs the step corresponding to step S21 of FIG. 5, and the vehicle of the front portion 2a of the
また、演算処理部25aは、図5のステップS22に相当するステップを行って、後位台車3bの位置での車体2の後方部分2bの乗り物酔いを評価する評価関数yf2(t)を、左右加速度yp1(t)、及び、左右加速度yp2(t)、の関数として決定する処理を行う。
Further, the arithmetic processing unit 25a performs a step corresponding to step S22 in FIG. 5 to perform an evaluation function y f2 (t) for evaluating motion sickness of the rear portion 2b of the
この図5のステップS4に相当するステップでは、次に、演算処理部25aは、図5のステップS23に相当するステップを行って、重み付け係数により重み付けされた評価関数fJT1(t)と、重み付け係数により重み付けされた評価関数yf1(t)と、の和である評価関数F1(φ1(t))を決定する。 In the step corresponding to step S4 of FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a then performs the step corresponding to step S23 of FIG. 5, and the evaluation function f JT1 (t) weighted by the weighting coefficient and the weighting are performed. The evaluation function F 1 (φ 1 (t)), which is the sum of the evaluation function y f1 (t) weighted by the coefficient, is determined.
また、演算処理部25aは、図5のステップS24に相当するステップを行って、重み付け係数により重み付けされた評価関数fJT2(t)と、重み付け係数により重み付けされた評価関数yf2(t)と、の和である評価関数F2(φ2(t))を決定する。 Further, the arithmetic processing unit 25a performs a step corresponding to step S24 in FIG. 5, and obtains an evaluation function f JT2 (t) weighted by a weighting coefficient and an evaluation function y f2 (t) weighted by a weighting coefficient. , determines an evaluation is the sum of the function F 2 (φ 2 (t) ).
また、ステップS3では、次に、演算処理部25aは、図5のステップS5に相当するステップとして、目標値決定処理を行う。 Further, in step S3, the arithmetic processing unit 25a then performs a target value determination process as a step corresponding to step S5 in FIG.
この図5のステップS5に相当するステップでは、演算処理部25aは、一定時間T0(図7参照)内で評価関数F1(φ1(t))の値を積分した第1評価指標と、一定時間T0(図7参照)内で評価関数F2(φ2(t))の値を積分した第2評価指標と、を計算し、計算された第1評価指標と第2評価指標との和が最小値となる場合における、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、上記数式(27)に基づいて、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として決定する目標値決定処理を行う(図7参照)。これにより、各時点での目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)からなる目標値パターンが決定される。 In the step corresponding to step S5 in FIG. 5, the arithmetic processing unit 25a and the first evaluation index obtained by integrating the values of the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) within T 0 (see FIG. 7) for a certain period of time. the first evaluation index and second evaluation index and second evaluation index, was calculated, which is calculated by integrating the value of the predetermined time T 0 rating in (see FIG. 7) in the function F 2 (phi 2 (t)) When the sum of and is the minimum value, the target value φ 1 (t) of the tilt angle and the target value φ 2 (t) of the tilt angle are set to the target value φ m 1 (27) based on the above formula (27). The target value determination process for determining t) and the target value φ m2 (t) is performed (see FIG. 7). As a result, the target value pattern consisting of the target value φ m1 (t) and the target value φ m2 (t) at each time point is determined.
このようにして、図8(c)乃至図8(g)に示すように、傾斜角度制御装置20aは、データ取得処理及び演算処理を一定時間T0ごとに繰り返し、前回の演算処理と今回の演算処理との間で、時間T1内の傾斜角度の目標値φm1(t)を重複して決定し、同様に、傾斜角度の目標値φm2(t)を重複して決定する。なお、各関数決定処理における予定走行条件β(t)は、それぞれ一定の条件として設定されている。 In this way, as shown in FIGS. 8 (c) to 8 (g), the tilt angle control device 20a repeats the data acquisition process and the calculation process at T 0 intervals for a certain period of time, and the previous calculation process and the current calculation process are repeated. between the operation processing to determine duplicate target value φ m1 (t) of the inclination angle of the time T 1, Similarly, the overlapping determines the target value of the inclination angle φ m2 (t). The planned running condition β (t) in each function determination process is set as a fixed condition.
ここで、傾斜角度制御装置20aは、複数回の演算処理のそれぞれにおいては前回の演算処理の結果に基づいて目標値を決定しており、且つ、評価関数F1(φ1(t))には、傾斜角度の目標値φ1(t)に関する1階差分と2階差分とが含まれ、評価関数F2(φ2(t))には、傾斜角度の目標値φ2(t)に関する1階差分と2階差分とが含まれるため、目標値φm1(t)が重複して決定される時間T1内においては、前回の演算処理による目標値と今回の演算処理による目標値とは、異なる値とならずに同一化されることとなる。これにより、各時点での目標値φm1(t)からなる目標値パターンが、全ての走行区間に渡って連続して決定される。なお、目標値φm2(t)についても同様である。 Here, the tilt angle control device 20a determines the target value based on the result of the previous arithmetic processing in each of the plurality of arithmetic processings, and the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) is used. Includes the first-order difference and the second-order difference with respect to the target value φ 1 (t) of the tilt angle, and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)) relates to the target value φ 2 (t) of the tilt angle. Since the first-order difference and the second-order difference are included, within the time T 1 in which the target value φ m1 (t) is determined in duplicate, the target value by the previous arithmetic processing and the target value by the current arithmetic processing Will be the same without being different values. As a result, the target value pattern consisting of the target value φ m1 (t) at each time point is continuously determined over all the traveling sections. The same applies to the target value φ m2 (t).
そして、決定された目標値φm1(t)に合わせて、動作部21が、車体2を傾斜させる傾斜処理を実行する。なお、目標値φm1(t)が重複して決定される時間T1内においては、動作部21は前回の演算処理による目標値φm1(t)に合わせて、車体2を傾斜させる。なお、目標値φm2(t)についても同様である。
Then, the operating unit 21 executes the tilting process of tilting the
本実施の形態2の傾斜角度制御方法によれば、車体2のうち前方部分2aの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F1(φ1(t))を、車体2のうち前方部分2aの前位台車3aに対する傾斜角度の目標値φ1(t)を変数として有する関数として決定する。また、車体2のうち後方部分2bの乗り物酔いを含めた乗り心地の評価指標を推定するための評価関数F2(φ2(t))を、車体2のうち後方部分2bの後位台車3bに対する傾斜角度の目標値φ2(t)を変数として有する関数として決定する。そして、評価関数F1(φ1(t))の積分値、つまり第1評価指標の推定値と、評価関数F2(φ2(t))の積分値、つまり第2評価指標の推定値と、の和が一定の範囲内に含まれるように、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として事前に決定する。従って、本実施の形態2でも、実施の形態1と同様の効果が得られる。
According to the inclination angle control method of the second embodiment, the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) for estimating the evaluation index of the riding comfort including the motion sickness of the front portion 2a of the
それに加えて、本実施の形態2では、データ取得処理及び演算処理を一定時間T0ごとに繰り返し、前回の演算処理と今回の演算処理との間で傾斜角度の目標値を重複して決定する。従って、本実施の形態2では、実施の形態1における効果に加えて、全ての走行区間に渡って目標値パターンが連続して決定されるので、時間T1内において、前回の演算処理による目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)に合わせて動作部21に車体2を傾斜させることにより、例えば複心曲線や反向曲線等の複雑な形状の曲線部を鉄道車両1aが走行する場合でも、傾斜角度を連続して変化させ、乗り心地を向上させることができる。
In addition, in the second embodiment, the data acquisition process and the calculation process are repeated every T 0 for a certain period of time, and the target value of the inclination angle is determined in duplicate between the previous calculation process and the current calculation process. .. Therefore, in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the target value pattern across all of the running section is determined continuously, at time T 1, the target from the previous processing By inclining the
また、上記数式(27)で表される非線型最適化問題を解くことにより、傾斜角度の目標値φm1(t)及び傾斜角度の目標値φm2(t)を決定することができる。従って、線路の形状に関するデータが連続せずに離散化されてデータベース22aに記憶されている場合であっても、車内空間のうち前位台車3a及び後位台車3bの各々の直上にそれぞれ位置する2つの部分において、乗り心地を確実に向上させることができる。
Further, by solving the non-linear optimization problem represented by the above mathematical formula (27), the target value φ m1 (t) of the tilt angle and the target value φ m2 (t) of the tilt angle can be determined. Therefore, even if the data related to the shape of the track is discretized and stored in the database 22a, it is located directly above each of the front bogie 3a and the
なお、上記実施の形態1及び実施の形態2においては、傾斜機構4として図2に示すものを例示して説明したが、車体を傾斜させる機構があれば良く、例えばリンク式や空気ばね伸縮式などであってもよい。
In the first and second embodiments described above, the
また、演算処理部25は、上記数式(1)又は上記数式(2)の値の積分値と、上記数式(3)又は上記数式(4)の値の積分値と、の和が最小値となるように、傾斜角度の目標値φ1(t)、及び、傾斜角度の目標値φ2(t)を、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)として決定することとして説明したが、例えば0〜1等、一定の範囲内に含まれるように決定することとしてもよい。 Further, in the arithmetic processing unit 25, the sum of the integrated value of the value of the mathematical formula (1) or the mathematical formula (2) and the integrated value of the value of the mathematical formula (3) or the mathematical formula (4) is the minimum value. Therefore, it is explained that the target value φ 1 (t) of the inclination angle and the target value φ 2 (t) of the inclination angle are determined as the target value φ m 1 (t) and the target value φ m 2 (t). However, it may be determined so that it is included in a certain range, for example, 0 to 1.
更に、評価関数F1(φ1(t))及び評価関数F2(φ2(t))としては、他の評価関数を用いることとしてもよい。 Further, other evaluation functions may be used as the evaluation function F 1 (φ 1 (t)) and the evaluation function F 2 (φ 2 (t)).
以下、実施例に基づいて本実施の形態を更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on the examples. The present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
図9は、実施例1の傾斜角度制御装置を用いて算出した前位台車及び後位台車の各々の傾斜角度の目標値を示すグラフである。実施例1の傾斜角度制御装置は、実施の形態1の傾斜角度制御装置である。
(Example 1)
FIG. 9 is a graph showing the target values of the inclination angles of the front carriage and the rear carriage calculated by using the inclination angle control device of the first embodiment. The tilt angle control device of the first embodiment is the tilt angle control device of the first embodiment.
図9(a)の縦軸は、前位台車3aの位置での線路の曲率(図9(a)では「前位台車位置での線路の曲率」と表記)を示し、図9(b)の縦軸は、前位台車3aの位置での線路のカント(図9(b)では「前位台車位置での線路のカント」と表記)を示し、図9(c)の縦軸は、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値(図9(c)では「前位台車に対する傾斜角度目標値」と表記)を表す。図9(d)の縦軸は、後位台車3bの位置での線路の曲率(図9(d)では「後位台車位置での線路の曲率」と表記)を示し、図9(e)の縦軸は、後位台車3bの位置での線路のカント(図9(e)では「後位台車位置での線路のカント」と表記)を示し、図9(f)の縦軸は、後位台車3bに対する車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値(図9(f)では「後位台車に対する傾斜角度目標値」と表記)を表す。
The vertical axis of FIG. 9A shows the curvature of the track at the position of the front bogie 3a (in FIG. 9A, it is expressed as “the curvature of the track at the position of the front bogie”), and FIG. 9B shows. The vertical axis of FIG. 9 (c) indicates the cant of the track at the position of the front bogie 3a (in FIG. 9 (b), it is expressed as “the cant of the track at the position of the front bogie”), and the vertical axis of FIG. 9 (c) is It represents a target value of the inclination angle of the front portion 2a of the
図9(g)の縦軸は、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値(図9(g)では「前位後位台車位置間のカントの差)と表記)を示し、図9(h)の縦軸は、車体2のねじれ角(図9(h)では「車体のねじれ角」と表記)を示している。また、図9(a)乃至図9(h)の各々の横軸では、時間を「時刻」と表記している。また、図9では、鉄道車両が、直線区間1、曲線区間1、曲線区間2及び直線区間2を順次走行する場合を示している。
The vertical axis of FIG. 9 (g) is the value obtained by subtracting the cant of the track at the position of the
前位台車3aの位置での線路の曲率及びカントの各々をそれぞれ示す図9(a)及び図9(b)のグラフと、後位台車3bの位置での線路の曲率及びカントの各々をそれぞれ示す図9(d)及び図9(e)のグラフと、を比べると、前位台車3a及び後位台車3bの各々が曲線区間に進入するタイミングが異なることが分かる。特に、前位台車3aの位置での線路のカントを示す図9(b)のグラフと、後位台車3bの位置での線路のカントを示す図9(e)のグラフと、を比べると、図9(g)に示すように、前位台車3aの位置と後位台車3bの位置との間で線路のカントの差、即ち前後台車のカントの差が発生していることが分かる。
The graphs of FIGS. 9 (a) and 9 (b) showing the curvature of the track and the cant at the position of the front bogie 3a, respectively, and the curvature of the track and the cant at the position of the
また、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値を示す図9(c)と、後位台車3bに対する車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値を示す図9(f)と、を比べると、ある時刻における前方部分2aの傾斜角度の目標値が、その時刻における後方部分2bの傾斜角度の目標値と異なっているときがあることが分かる。
Further, FIG. 9C shows a target value of the inclination angle of the front portion 2a of the
前述したように、また、図9(c)に示すように、ある時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値が正の場合には、その時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値の絶対値を、前位台車3aの位置での線路のカントが後位台車3bの位置での線路のカントと等しいときの傾斜角度の目標値の上限値から減じた値が、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値の実際の上限値になる。
As described above, and as shown in FIG. 9 (c), at a certain time, the value obtained by subtracting the cant of the track at the position of the front trolley 3a from the cant of the track at the position of the
前述したように、また、図9(c)に示すように、ある時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値が負の場合には、その時刻において、前位台車3aの位置での線路のカントから後位台車3bの位置での線路のカントを減じた値の絶対値を、前位台車3aの位置での線路のカントが後位台車3bの位置での線路のカントと等しいときの傾斜角度の目標値の下限値に加えた値が、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値の実際の下限値になる。
As described above, and as shown in FIG. 9 (c), at a certain time, the value obtained by subtracting the cant of the track at the position of the front trolley 3a from the cant of the track at the position of the
即ち、図9(c)では、図9(g)に示す前後台車のカントの差を考慮した前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値の上限値以下で且つ下限値以上になるように、前位台車の位置における評価関数F1(φ1(t))と、後位台車の位置における評価関数F2(φ2(t))と、の和を最小にする、前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φm1(t)を算出した。
That is, in FIG. 9 (c), the upper limit value and the lower limit value of the target value of the inclination angle of the front portion 2a of the
このとき、算出された前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φm1(t)については、上記数式(19)で表されるように、後位台車3bの位置での線路のカントC2(t)の値から前位台車3aの位置での線路のカントC1(t)の値を減じた値(C2(t)−C1(t))を線路の軌間Gで除して得られる値((C2(t)−C1(t))/G)を、更に前位台車3aに対する車体2の前方部分2aの傾斜角度の目標値φm1(t)に加えることになる。また、図9(f)に示すように、前位台車の位置における評価関数F1(φ1(t))と、後位台車の位置における評価関数F2(φ2(t))と、の和を最小にする、後位台車3bに対する車体2の後方部分2bの傾斜角度の目標値φm2(t)を算出した。即ち、車体2の前方部分2aの傾斜角度をφ1(t)、車体2の後方部分2bの傾斜角度をφ2(t)、前後台車中心のカントの差をΔC(t)、線路の軌間をGとしたとき、φ2(t)=φ1(t)+ΔC(t)/Gの条件で、目標値φm1(t)及び目標値φm2(t)を算出した。
At this time, the target value φ m1 (t) of the inclination angle of the front portion 2a of the
これにより、図9(h)に示すように、任意の時刻において、車体のねじれ角は、0degに保持され、図9(g)に示す前後台車のカントの差にも関わらず、車体のねじれ角が打ち消された。 As a result, as shown in FIG. 9 (h), the helix angle of the car body is maintained at 0 deg at an arbitrary time, and despite the difference in cant of the front and rear bogies shown in FIG. 9 (g), the helix of the car body is twisted. The horns have been countered.
例えば上記特許文献1に記載された技術では、前位台車及び後位台車の各々に対して車体の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を出力して傾斜角度を制御するだけである。そのため、上記特許文献1に記載された技術を用いた傾斜角度制御方法を前述した比較例1とすると、比較例1の傾斜角度制御方法を用いた場合、車体のねじれ角は、図9(g)に示す前後台車のカントの差に等しくなり、前後台車のカントの差が0degでない時、車体のねじれ角を0degに保持することができない。
For example, in the technique described in
また、上記特許文献2に記載された技術でも、車体の進行方向における中央部1箇所における傾斜角度の目標値を、前位台車用及び後位台車用として、時間をずらして出力するだけである。そのため、上記特許文献2に記載された技術を用いた傾斜角度制御方法を比較例2とすると、比較例2の傾斜角度制御方法を用いた場合でも、車体のねじれ角を0degに保持することができない。
Further, even in the technique described in
一方、実施例1の傾斜角度制御方法を用いた場合、前位台車3aの位置での車両運動の評価関数と、後位台車3bの位置での車両運動の評価関数と、を別々に決定するものの、後位台車3bの位置での乗り心地評価関数に、φ2(t)=φ1(t)+ΔC(t)/Gを代入することにより、後位台車3bの位置での乗り心地評価関数を、後位台車3bの位置での傾斜角度の目標値φ2(t)の関数から、前位台車3aの位置での傾斜角度の目標値φ1(t)の関数に変換する。そのため、車体2のねじれ角を0degに保持しつつ、前位台車3aの位置での傾斜角度の目標値φm1(t)、及び、後位台車3bの位置での傾斜角度の目標値φm2(t)の各々を、精度良く、且つ、演算量を増加させることなく、算出することができる。
On the other hand, when the inclination angle control method of the first embodiment is used, the evaluation function of the vehicle motion at the position of the front trolley 3a and the evaluation function of the vehicle motion at the position of the
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment thereof, the present invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 Within the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can come up with various modified examples and modified examples, and it is understood that these modified examples and modified examples also belong to the scope of the present invention.
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 For example, a person skilled in the art appropriately adds, deletes, or changes the design of each of the above-described embodiments, or adds, omits, or changes the conditions of the process of the present invention. As long as it has a gist, it is included in the scope of the present invention.
本発明は、車体を台車に対して傾斜させる傾斜角度を制御する傾斜角度制御装置、傾斜角度制御方法及びその傾斜角度制御装置を備えた鉄道車両に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a railroad vehicle provided with an inclination angle control device for controlling an inclination angle for inclining a vehicle body with respect to a carriage, an inclination angle control method, and an inclination angle control device thereof.
1、1a 鉄道車両
2 車体
2a 前方部分
2b 後方部分
3 台車
3a 前位台車
3b 後位台車
4 傾斜機構
4a 前位傾斜機構
4b 後位傾斜機構
5 中央部
11、11a、11b 車輪
12、12a、12b 車軸
13、13a、13b 台車枠
14、14a、14b 振子装置
15、15a、15b 振子梁
20、20a 傾斜角度制御装置
21、21a、21b 動作部
22、22a データベース
23、23a 処理部
24、24a データ取得処理部
25、25a 演算処理部
1,
Claims (7)
線路全体の形状に関するデータベースから、未走行区間の線路の形状に関する未走行線路データと、前記未走行区間の線路上における予定走行条件と、を取得するデータ取得処理を行うデータ取得処理部と、
前記車体の前記前方部分の前記前位台車に対する傾斜角度の第1目標値、及び、前記車体の前記後方部分の前記後位台車に対する傾斜角度の第2目標値、を決定する演算処理を行う演算処理部と、
前記演算処理にて決定された前記第1目標値に合わせて前記車体の前記前方部分を傾斜させ、前記演算処理にて決定された前記第2目標値に合わせて前記車体の前記後方部分を傾斜させる動作部と、
を有し、
前記演算処理部は、
前記未走行区間の線路上を前記鉄道車両が走行する際の前記車体の前記前方部分の乗り物酔いを含めた乗り心地の第1評価指標を推定するための第1評価関数を、前記未走行線路データと、前記予定走行条件と、に基づいて、前記車体の前記前方部分の前記第1目標値の関数として決定する第1関数決定処理と、
前記未走行区間の線路上を前記鉄道車両が走行する際の前記車体の前記後方部分の乗り物酔いを含めた乗り心地の第2評価指標を推定するための第2評価関数を、前記未走行線路データと、前記予定走行条件と、に基づいて、前記車体の前記後方部分の前記第2目標値の関数として決定する第2関数決定処理と、
前記第1評価関数により推定される前記第1評価指標の値と、前記第2評価関数により推定される前記第2評価指標の値と、の和が一定の範囲内に含まれるように、前記第1目標値と前記第2目標値とを決定する目標値決定処理と、
を含む前記演算処理を行い、
前記未走行線路データは、前記未走行区間の線路のカントに比例するか又は前記未走行区間の線路の曲率半径に反比例する形状変数を含み、
前記前位台車の位置での前記形状変数を第1変数とし、前記後位台車の位置での前記形状変数を第2変数としたとき、
前記演算処理部は、前記目標値決定処理では、前記第2変数から前記第1変数を減じて得られる第1値を前記線路の軌間で除して得られる第2値を、更に前記第1目標値に加えて得られる第3値が、前記第2目標値に等しくなる条件で、前記第1目標値と前記第2目標値とを決定する、傾斜角度制御装置。 In a railroad vehicle including a vehicle body, a front bogie that supports a front portion of the vehicle body, and a rear bogie that supports a rear portion of the vehicle body, a tilt angle control device that controls the tilt angle of the vehicle body.
A data acquisition processing unit that performs data acquisition processing for acquiring untraveled track data regarding the shape of the track in the untraveled section and planned traveling conditions on the track in the untraveled section from a database relating to the shape of the entire track.
An operation for determining the first target value of the inclination angle of the front portion of the vehicle body with respect to the front bogie and the second target value of the inclination angle of the rear portion of the vehicle body with respect to the rear bogie. Processing unit and
The front portion of the vehicle body is tilted according to the first target value determined by the calculation process, and the rear portion of the vehicle body is tilted according to the second target value determined by the calculation process. The moving part to make
Have,
The arithmetic processing unit
The non-traveling track is a first evaluation function for estimating a first evaluation index of riding comfort including vehicle sickness in the front portion of the vehicle body when the railroad vehicle travels on the track in the non-traveling section. A first function determination process that determines as a function of the first target value of the front portion of the vehicle body based on the data and the planned running conditions.
The non-traveling track is a second evaluation function for estimating a second evaluation index of riding comfort including vehicle sickness in the rear portion of the vehicle body when the railroad vehicle travels on the track in the non-traveling section. A second function determination process that determines as a function of the second target value of the rear portion of the vehicle body based on the data and the planned running conditions.
The sum of the value of the first evaluation index estimated by the first evaluation function and the value of the second evaluation index estimated by the second evaluation function is included in a certain range. The target value determination process for determining the first target value and the second target value, and
Perform the above-mentioned arithmetic processing including
The untraveled track data includes a shape variable that is proportional to the cant of the track in the untraveled section or inversely proportional to the radius of curvature of the track in the untraveled section.
When the shape variable at the position of the front bogie is the first variable and the shape variable at the position of the rear bogie is the second variable.
In the target value determination process, the arithmetic processing unit further obtains a second value obtained by dividing the first value obtained by subtracting the first variable from the second variable by the gauge of the line, and further obtains the first value. An inclination angle control device that determines the first target value and the second target value under the condition that the third value obtained in addition to the target value is equal to the second target value.
前記第1評価関数は、以下の数式(1)又は数式(2)で表され、
前記第2評価関数は、以下の数式(3)又は数式(4)で表され、
前記第1評価関数が前記数式(1)で表されるとき、前記第2評価関数は、前記数式(3)で表され、
前記第1評価関数が前記数式(2)で表されるとき、前記第2評価関数は、前記数式(4)で表され、
前記第1評価関数が前記数式(1)で表されるとき、前記fJT1(t)は、以下の数式(5)で表され、
前記第1評価関数が前記数式(2)で表されるとき、前記fJT1(t)は、以下の数式(6)で表され、
前記第2評価関数が前記数式(3)で表されるとき、前記fJT2(t)は、以下の数式(7)で表され、
前記第2評価関数が前記数式(4)で表されるとき、前記fJT2(t)は、以下の数式(8)で表され、
前記yp1(t)は、以下の数式(9)で表され、
前記yj1(t)は、以下の数式(10)で表され、
前記θp1(t)は、以下の数式(11)で表され、
前記θj1(t)は、以下の数式(12)で表され、
前記yp2(t)は、以下の数式(13)で表され、
前記yj2(t)は、以下の数式(14)で表され、
前記θp2(t)は、以下の数式(15)で表され、
前記θj2(t)は、以下の数式(16)で表され、
前記yf1(t)は、以下の数式(17)で表され、
前記yf2(t)は、以下の数式(18)で表され、
前記h11(τ)、前記h12(τ)、前記h21(τ)及び前記h22(τ)の各々は、0.3Hz以下の入力を強調するフィルタである、傾斜角度制御装置。 In the tilt angle control device according to claim 1,
The first evaluation function is represented by the following mathematical formula (1) or mathematical formula (2).
The second evaluation function is represented by the following mathematical formula (3) or mathematical formula (4).
When the first evaluation function is represented by the mathematical formula (1), the second evaluation function is represented by the mathematical formula (3).
When the first evaluation function is represented by the mathematical formula (2), the second evaluation function is represented by the mathematical formula (4).
When the first evaluation function is represented by the mathematical formula (1), the fJT1 (t) is represented by the following mathematical formula (5).
When the first evaluation function is represented by the mathematical formula (2), the fJT1 (t) is represented by the following mathematical formula (6).
When the second evaluation function is represented by the mathematical formula (3), the fJT2 (t) is represented by the following mathematical formula (7).
When the second evaluation function is represented by the mathematical formula (4), the fJT2 (t) is represented by the following mathematical formula (8).
The y p1 (t) is represented by the following mathematical formula (9).
The y j1 (t) is represented by the following mathematical formula (10).
The θ p1 (t) is expressed by the following mathematical formula (11).
The θ j1 (t) is expressed by the following mathematical formula (12).
The y p2 (t) is represented by the following mathematical formula (13).
The y j2 (t) is expressed by the following mathematical formula (14).
The θ p2 (t) is expressed by the following mathematical formula (15).
The θ j2 (t) is expressed by the following mathematical formula (16).
The y f1 (t) is expressed by the following mathematical formula (17).
The y f2 (t) is expressed by the following mathematical formula (18).
An inclination angle control device, wherein each of the h 11 (τ), the h 12 (τ), the h 21 (τ), and the h 22 (τ) is a filter that emphasizes an input of 0.3 Hz or less.
前記演算処理部は、前記目標値決定処理では、以下の数式(19)で表される条件で、前記第1目標値と前記第2目標値とを決定する、傾斜角度制御装置。
The arithmetic processing unit is an inclination angle control device that determines the first target value and the second target value under the conditions represented by the following mathematical formula (19) in the target value determination process.
前記形状変数は、前記未走行区間の線路のカントに等しく、
前記Cs1(t)は、以下の数式(20)で表され、
前記Cs2(t)は、以下の数式(21)で表される、傾斜角度制御装置。
The shape variable is equal to the cant of the track in the untraveled section.
The C s1 (t) is represented by the following mathematical formula (20).
The C s2 (t) is an inclination angle control device represented by the following mathematical formula (21).
前記形状変数は、前記未走行区間の線路の曲率半径に反比例し、
前記Cs1(t)は、以下の数式(22)で表され、
前記Cs2(t)は、以下の数式(23)で表される、傾斜角度制御装置。
The shape variable is inversely proportional to the radius of curvature of the track in the non-traveling section.
The C s1 (t) is represented by the following mathematical formula (22).
The C s2 (t) is an inclination angle control device represented by the following mathematical formula (23).
A railway vehicle provided with the tilt angle control device according to any one of claims 1 to 5.
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