JP2635603B2 - 高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防止装置 - Google Patents
高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防止装置Info
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- JP2635603B2 JP2635603B2 JP20417587A JP20417587A JP2635603B2 JP 2635603 B2 JP2635603 B2 JP 2635603B2 JP 20417587 A JP20417587 A JP 20417587A JP 20417587 A JP20417587 A JP 20417587A JP 2635603 B2 JP2635603 B2 JP 2635603B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の関連分野］ この発明は曲線部にカントを設定しその前後に緩和曲
線を設けた高速鉄道用の線路を走行する車両が、カント
不足が生じるような高速で曲線部を走行する際に、遠心
力の作用で車体が傾斜してしまいカントが打ち消されて
しまうのを防止することで、曲線通過速度の向上を図る
ことを目的とした高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防
止装置に関するものである。
線を設けた高速鉄道用の線路を走行する車両が、カント
不足が生じるような高速で曲線部を走行する際に、遠心
力の作用で車体が傾斜してしまいカントが打ち消されて
しまうのを防止することで、曲線通過速度の向上を図る
ことを目的とした高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防
止装置に関するものである。
［従来の技術］ 線路の曲線部では、走行する車両および乗客に遠心力
が作用し、車両が外方へ転倒するおそれが生じたり、乗
客の乗り心地を害するようになる。これを防ぐため、高
速鉄道用の線路には、重力と遠心力の合力の方向に直交
するように線路面を傾斜させる、いわゆるカントを左右
のレール間に設定すると共に、曲線部との進入、進出を
スムーズにするための緩和曲線をその前後に設けてい
る。しかし、安全上カントの設定量には限度がある。
が作用し、車両が外方へ転倒するおそれが生じたり、乗
客の乗り心地を害するようになる。これを防ぐため、高
速鉄道用の線路には、重力と遠心力の合力の方向に直交
するように線路面を傾斜させる、いわゆるカントを左右
のレール間に設定すると共に、曲線部との進入、進出を
スムーズにするための緩和曲線をその前後に設けてい
る。しかし、安全上カントの設定量には限度がある。
また、車両の方では遠心力の影響で車体が傾くのを防
止するため、車体の重心を出来るだけ低くしようとする
と共に、空気ばねの車体の支持点を出来るだけ高くしよ
うとしているが、車両の構造上からそれらには限度があ
った。
止するため、車体の重心を出来るだけ低くしようとする
と共に、空気ばねの車体の支持点を出来るだけ高くしよ
うとしているが、車両の構造上からそれらには限度があ
った。
［発明が解決しようとする問題点］ 列車の曲線通過速度を上げカント不足が生じると、車
体の重心に働く遠心力のため曲線外方の空気ばねと軸ば
ねがたわんで、車体が線路のカントを打ち消す方向の曲
線外方に傾き、乗客に過度の超過遠心力を感じさせ、曲
線での乗り心地がわるくなるので、曲線での高速向上が
制限される問題点があった。
体の重心に働く遠心力のため曲線外方の空気ばねと軸ば
ねがたわんで、車体が線路のカントを打ち消す方向の曲
線外方に傾き、乗客に過度の超過遠心力を感じさせ、曲
線での乗り心地がわるくなるので、曲線での高速向上が
制限される問題点があった。
［問題点を解決するための手段］ この発明は上記欠点を除去するものであり、台車のボ
ルスタの両端に空気ばねを受を持ち、その空気ばね受上
に垂直方向に柔らかく水平方向に硬いばね作用を持つ空
気ばねを配置し、その空気ばね上に車体を載せたボルス
タ付きの空気ばね台車、或は、台車の中ばりの両端に空
気ばね受を持ち、その空気ばね受上に垂直方向に柔らか
く水平方向に適当なばね常数をもつ空気ばねを配置し、
その空気ばね上に車体を載せたボルスタレスの空気ばね
台車において、回転速度と回転回数で流速と流量がほぼ
一義的に定まり、二つの空気口間の気密が保たれ、可逆
可変速回転が可能なルーツ形の空気ポンプを設置し、そ
の二つの空気口をそれぞれ左右の二つの空気ばねにパイ
プでつなぎ、線路の緩和曲線入口から円曲線入口までの
走行の間に、その曲線半径、カント、緩和曲線長および
実際の列車速度から計算した流量、流速、移送時間にな
るよう前記空気ポンプを回転させ、曲線内方の空気ばね
の圧縮空気を曲線外方の空気ばねに移送し、曲線外方の
空気ばねの高さを曲線外方と曲線内方の軸ばねのたわみ
量の差に見合うだけ高くして曲線区間に進入し、線路の
円曲線出口から緩和曲線出口までの走行の間に、その曲
線半径、カント、緩和曲線長および実際の列車速度から
計算した流量、流速、移送時間で前記空気ポンプを逆回
転させ、曲線外方の空気ばねから曲線内方の空気ばねに
圧縮空気を戻し、両方の空気ばねの圧力を等しくなるよ
うにして直線区間に進入することで、曲線通過時に車体
に働く遠心力で曲線外方の空気ばねと軸ばねがたわんで
車体が曲線外方に傾くのを防ぎ、曲線での速度向上を図
ろうとしたものである。
ルスタの両端に空気ばねを受を持ち、その空気ばね受上
に垂直方向に柔らかく水平方向に硬いばね作用を持つ空
気ばねを配置し、その空気ばね上に車体を載せたボルス
タ付きの空気ばね台車、或は、台車の中ばりの両端に空
気ばね受を持ち、その空気ばね受上に垂直方向に柔らか
く水平方向に適当なばね常数をもつ空気ばねを配置し、
その空気ばね上に車体を載せたボルスタレスの空気ばね
台車において、回転速度と回転回数で流速と流量がほぼ
一義的に定まり、二つの空気口間の気密が保たれ、可逆
可変速回転が可能なルーツ形の空気ポンプを設置し、そ
の二つの空気口をそれぞれ左右の二つの空気ばねにパイ
プでつなぎ、線路の緩和曲線入口から円曲線入口までの
走行の間に、その曲線半径、カント、緩和曲線長および
実際の列車速度から計算した流量、流速、移送時間にな
るよう前記空気ポンプを回転させ、曲線内方の空気ばね
の圧縮空気を曲線外方の空気ばねに移送し、曲線外方の
空気ばねの高さを曲線外方と曲線内方の軸ばねのたわみ
量の差に見合うだけ高くして曲線区間に進入し、線路の
円曲線出口から緩和曲線出口までの走行の間に、その曲
線半径、カント、緩和曲線長および実際の列車速度から
計算した流量、流速、移送時間で前記空気ポンプを逆回
転させ、曲線外方の空気ばねから曲線内方の空気ばねに
圧縮空気を戻し、両方の空気ばねの圧力を等しくなるよ
うにして直線区間に進入することで、曲線通過時に車体
に働く遠心力で曲線外方の空気ばねと軸ばねがたわんで
車体が曲線外方に傾くのを防ぎ、曲線での速度向上を図
ろうとしたものである。
［実施例］ 以下、この発明を添付図面により詳細に説明する。
第１図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付けたボ
ルスタ付の空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面図で
あり、第２図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付け
たボルスタレスの空気ばね台車を持つ車両の曲線での断
面図であり、第３図はこの発明の車体傾斜制御装置の制
御ブロック図である。
ルスタ付の空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面図で
あり、第２図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付け
たボルスタレスの空気ばね台車を持つ車両の曲線での断
面図であり、第３図はこの発明の車体傾斜制御装置の制
御ブロック図である。
第１図、第２図において、カントを設定した曲線部を
車両が走行する際、車体９の重心点14には垂直方向の下
向きに車体９の重力ベクトル16が作用し、水平方向の曲
線外向きに車体９の遠心力ベクトル17が作用していると
みなせる。この二つのベクトル和が線路１の横方向の面
に直交するようなカントが適正なカント量であるが、安
全上カントの設定量には限度があり高速時にはカント不
足が生じる。
車両が走行する際、車体９の重心点14には垂直方向の下
向きに車体９の重力ベクトル16が作用し、水平方向の曲
線外向きに車体９の遠心力ベクトル17が作用していると
みなせる。この二つのベクトル和が線路１の横方向の面
に直交するようなカントが適正なカント量であるが、安
全上カントの設定量には限度があり高速時にはカント不
足が生じる。
この場合、大きな遠心力ベクトル17の作用で、ボルス
タ７または台車枠６の両端に配置し車体９の重量を支え
ている二つの空気ばね８の間には、荷重分担のアンバラ
ンスが生じ曲線外方（図の右側）の空気ばね８の荷重は
大きくなり、曲線内方（図の左側）の空気ばね８の荷重
は小さくなる。
タ７または台車枠６の両端に配置し車体９の重量を支え
ている二つの空気ばね８の間には、荷重分担のアンバラ
ンスが生じ曲線外方（図の右側）の空気ばね８の荷重は
大きくなり、曲線内方（図の左側）の空気ばね８の荷重
は小さくなる。
更に、車軸の両端の軸箱４上に配置し台車枠６と車体
９の荷重を支えている二つの軸ばね５の間にも、荷重分
担のアンバランスが生じ曲線外方（図の右側）の軸ばね
５の荷重は大きく、曲線内方（図の左側）の軸ばね５の
荷重は小さくなり、二つの軸ばね５の間のたわみ量に差
がでて台車枠６はカントを打ち消す方向に傾く。
９の荷重を支えている二つの軸ばね５の間にも、荷重分
担のアンバランスが生じ曲線外方（図の右側）の軸ばね
５の荷重は大きく、曲線内方（図の左側）の軸ばね５の
荷重は小さくなり、二つの軸ばね５の間のたわみ量に差
がでて台車枠６はカントを打ち消す方向に傾く。
回転速度と回転回数で流速と流量がほぼ一義的に定ま
り、二つの空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が
可能なルーツ型の空気ポンプ12を車両に設け、その二つ
の空気口18と左右の空気ばね８をそれぞれパイプ13で結
ぶ。
り、二つの空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が
可能なルーツ型の空気ポンプ12を車両に設け、その二つ
の空気口18と左右の空気ばね８をそれぞれパイプ13で結
ぶ。
車両がカント不足になるような条件の曲線部を走行す
るときは、予め空気ポンプ12で曲線内方の空気ばね８内
の圧縮空気を曲線外方の空気ばね８内へ送り込み、左右
の空気ばね８間に荷重分担のアンバランスに見合ったば
ね常数の差をつけるのに加え、さらに左右の軸ばね５間
のたわみ量の差に見合うだけの曲線外方の空気ばね８の
高さを高くし、曲線での遠心力による車体９の傾斜を防
止する。
るときは、予め空気ポンプ12で曲線内方の空気ばね８内
の圧縮空気を曲線外方の空気ばね８内へ送り込み、左右
の空気ばね８間に荷重分担のアンバランスに見合ったば
ね常数の差をつけるのに加え、さらに左右の軸ばね５間
のたわみ量の差に見合うだけの曲線外方の空気ばね８の
高さを高くし、曲線での遠心力による車体９の傾斜を防
止する。
第３図において、曲線位置情報として、緩和曲線入
口、円曲線入口、円曲線出口、緩和曲線出口の位置情報
とその曲線半径、カントのデータをもち、これらのデー
タと地上子からの地点信号および速度発電機からの速度
信号から、左右の空気ばね８間の圧縮空気の移送の流
量、流速、移送時間の演算を行い、空気ポンプ制御装置
24に指令を与える指令制御装置23により、曲線進入時に
は緩和曲線入口で移送を開始し円曲線入口で終了するよ
うに、曲線進出時は円曲線出口で移送を開始し緩和曲線
出口で終了するように、空気ポンプ12を駆動する可逆可
変速モータ15の回転方向と回転数を制御して左右の空気
ばね８間の圧縮空気の移送を行い、曲線での遠心力によ
る車体傾斜を防止する。
口、円曲線入口、円曲線出口、緩和曲線出口の位置情報
とその曲線半径、カントのデータをもち、これらのデー
タと地上子からの地点信号および速度発電機からの速度
信号から、左右の空気ばね８間の圧縮空気の移送の流
量、流速、移送時間の演算を行い、空気ポンプ制御装置
24に指令を与える指令制御装置23により、曲線進入時に
は緩和曲線入口で移送を開始し円曲線入口で終了するよ
うに、曲線進出時は円曲線出口で移送を開始し緩和曲線
出口で終了するように、空気ポンプ12を駆動する可逆可
変速モータ15の回転方向と回転数を制御して左右の空気
ばね８間の圧縮空気の移送を行い、曲線での遠心力によ
る車体傾斜を防止する。
第４図、第５図、第６図はこの発明に使用する回転速
度と回転回数で流速と流量がほぼ一義的に定まり、二つ
の空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が可能なル
ーツ型の空気ポンプの説明図である。そして第４図、第
５図は繭型ロータ式で、第６図は三つ葉型ロータ式のル
ーツ型空気ポンプである。
度と回転回数で流速と流量がほぼ一義的に定まり、二つ
の空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が可能なル
ーツ型の空気ポンプの説明図である。そして第４図、第
５図は繭型ロータ式で、第６図は三つ葉型ロータ式のル
ーツ型空気ポンプである。
第４図、第５図、第６図において、二つの繭型ロータ
10または三つ葉型ロータ20は、等速逆回転させたときお
互いの凸部と凹部が噛み合うような形状をしている。そ
して回転する二つのロータの反噛み合い側の外周を覆う
半割の筒と両端の鏡ぶたからなるケーシング19の中に二
つのロータが入っている。またロータの噛み合い部の両
側のケーシング19上にはそれぞれ空気口18を設けてい
る。
10または三つ葉型ロータ20は、等速逆回転させたときお
互いの凸部と凹部が噛み合うような形状をしている。そ
して回転する二つのロータの反噛み合い側の外周を覆う
半割の筒と両端の鏡ぶたからなるケーシング19の中に二
つのロータが入っている。またロータの噛み合い部の両
側のケーシング19上にはそれぞれ空気口18を設けてい
る。
二つのロータが噛み合いながら等速逆回転すると、ロ
ータの窪みと半割の筒で囲まれた空間22の空気が一方の
空気口18から他方の空気口18へ送られる。そして二つの
空気口18間は二つのロータの噛み合いで気密が保たれ、
空気の流れる方向はロータの回転方向で決まる。
ータの窪みと半割の筒で囲まれた空間22の空気が一方の
空気口18から他方の空気口18へ送られる。そして二つの
空気口18間は二つのロータの噛み合いで気密が保たれ、
空気の流れる方向はロータの回転方向で決まる。
また、流れる空気の流速と流量は空間22の体積とロー
タの回転速度および回転回数の積の、繭型ロータ式では
４倍、三つ葉型ロータ式では６倍の値にほぼ一義的に定
まるので、空気ポンプ制御装置による空気の流量と流速
の制御が容易に行える。従ってこの発明の車体傾斜防止
装置の制御も容易に行える。
タの回転速度および回転回数の積の、繭型ロータ式では
４倍、三つ葉型ロータ式では６倍の値にほぼ一義的に定
まるので、空気ポンプ制御装置による空気の流量と流速
の制御が容易に行える。従ってこの発明の車体傾斜防止
装置の制御も容易に行える。
［発明の効果］ この発明により、曲線部にカントを設定し、曲線部の
前後に緩和曲線を設けた高速鉄道用の線路を走る車両
に、簡単な装置を付加するだけで乗り心地を害すること
なく曲線の通過速度の向上がはかれる。
前後に緩和曲線を設けた高速鉄道用の線路を走る車両
に、簡単な装置を付加するだけで乗り心地を害すること
なく曲線の通過速度の向上がはかれる。
第１図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付けたボル
スタ付の空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面図であ
り、第２図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付けた
ボルスタレスの空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面
図であり、第３図はこの発明の車体傾斜制御装置の制御
ブロック図であり、第４図、第５図、第６図はこの発明
に使用するルーツ型の空気ポンプの説明図である。 １……線路、２……レール、３……車輪、４……軸箱、
５……軸ばね、６……台車枠、７……ボルスタ、８……
空気ばね、９……車体、10……繭型ロータ、11……ロー
タ軸、12……空気ポンプ、13……パイプ、14……重心
点、15……可逆可変速モータ、16……重力ベクトル、17
……遠心力ベクトル、18……空気口、19……ケーシン
グ、20……三つ葉型ロータ、21……半割の筒、22……空
間、23……指令制御装置、24……空気ポンプ制御装置
スタ付の空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面図であ
り、第２図はこの発明の車体傾斜防止装置を取り付けた
ボルスタレスの空気ばね台車を持つ車両の曲線での断面
図であり、第３図はこの発明の車体傾斜制御装置の制御
ブロック図であり、第４図、第５図、第６図はこの発明
に使用するルーツ型の空気ポンプの説明図である。 １……線路、２……レール、３……車輪、４……軸箱、
５……軸ばね、６……台車枠、７……ボルスタ、８……
空気ばね、９……車体、10……繭型ロータ、11……ロー
タ軸、12……空気ポンプ、13……パイプ、14……重心
点、15……可逆可変速モータ、16……重力ベクトル、17
……遠心力ベクトル、18……空気口、19……ケーシン
グ、20……三つ葉型ロータ、21……半割の筒、22……空
間、23……指令制御装置、24……空気ポンプ制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】台車のボルスタの両端に空気ばね受を持
ち、その空気ばね受上に垂直方向に柔らかく水平方向に
硬いばね作用を持つ空気ばねを配置し、その空気ばね上
に車体を載せたボルスタ付きの空気ばね台車において、
回転速度と回転回数で流速と流量がほぼ一義的に定ま
り、二つの空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が
可能なルーツ形の空気ポンプを設置し、その二つの空気
口をそれぞれ左右の二つの空気ばねにパイプでつなぎ、
線路の緩和曲線入口から円曲線入口までの走行の間に、
その曲線半径、カント、緩和曲線長および実際の列車速
度から計算した流量、流速、移送時間になるよう前記空
気ポンプを回転させ、曲線内方の空気ばねの圧縮空気を
曲線外方の空気ばねに移送し、曲線外方の空気ばねの高
さを曲線外方と曲線内方の軸ばねのたわみ量の差に見合
うだけ高くして曲線区間に進入し、線路の円曲線出口か
ら緩和曲線出口までの走行の間に、その曲線半径、カン
ト、緩和曲線長および実際の列車速度から計算した流
量、流速、移送路時間で前記空気ポンプを逆回転させ、
曲線外方の空気ばねから曲線内方の空気ばねに圧縮空気
を戻し、両方の空気ばねの圧力を等しくなるようにして
直線区間に進入することで、曲線通過時に車体に働く遠
心力で曲線外方の空気ばねと軸ばねがたわんで車体が曲
線外方に傾くのを防ぎ、曲線通過速度の向上をはかるこ
とを特徴とする高速車両用ボルスタ付き空気ばね台車の
車体傾斜防止装置。 - 【請求項２】台車の中ばりの両端に空気ばね受をもち、
その空気ばね受上に垂直方向に柔らかく水平方向に任意
のばね乗数をもつ空気ばねを配置し、その空気ばね上に
車体を載せたボルスタレスの空気ばね台車において、回
転速度と回転回数で流速と流量がほぼ一義的に定まり、
二つの空気口間の気密が保たれ、可逆可変速回転が可能
なルーツ形の空気ポンプを設置し、その二つの空気口を
それぞれ左右の二つの空気ばねにパイプでつなぎ、線路
の緩和曲線入口から円曲線入口までの走行の間に、その
曲線半径、カント、緩和曲線長および実際の列車速度か
ら計算した流量、流速、移送時間になるよう前記空気ポ
ンプを回転させ、曲線内方の空気ばねの圧縮空気を曲線
外方の空気ばねに移送し、曲線外方の空気ばねの高さを
曲線外方と曲線内方の軸ばねのたわみ量の差に見合うだ
け高くして曲線区間に進入し、線路の円曲線出口から緩
和曲線出口までの走行の間に、その曲線半径、カント、
緩和曲線長および実際の列車速度から計算した流量、流
速、移送路時間で前記空気ポンプを逆回転させ、曲線外
方の空気ばねから曲線内方の空気ばねに圧縮空気を戻
し、両方の空気ばねの圧力を等しくなるようにして直線
区間に進入することで、曲線通過時に車体に働く遠心力
で曲線外方の空気ばねと軸ばねがたわんで車体が曲線外
方に傾くのを防ぎ、曲線通過速度の向上をはかることを
特徴とする高速車両用ボルスタレス空気ばね台車の車体
傾斜防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20417587A JP2635603B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20417587A JP2635603B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6447672A JPS6447672A (en) | 1989-02-22 |
| JP2635603B2 true JP2635603B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16486080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20417587A Expired - Lifetime JP2635603B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 高速車両用空気ばね台車の車体傾斜防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012049769A1 (ja) | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両の車体傾斜装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5890433A (en) * | 1993-03-25 | 1999-04-06 | Railrunner Systems, Inc. | Intermodal vehicle for forming train of trailers |
| US5291835A (en) * | 1993-03-25 | 1994-03-08 | Railrunner Systems, Inc. | Retractable intermodal vehicle |
| IT1280854B1 (it) * | 1995-04-07 | 1998-02-11 | Fiat Ferroviaria Spa | "veicolo ferroviario con cassa ad assetto variabile" |
| JP3047322B2 (ja) * | 1997-01-07 | 2000-05-29 | 東急車輛製造株式会社 | 車体傾斜角制御方法 |
| US6050197A (en) * | 1998-02-04 | 2000-04-18 | Railrunner Systems, Inc. | Intermodal vehicle for forming a train of highway trailers |
| JP4751745B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2011-08-17 | 北海道旅客鉄道株式会社 | 車体傾斜装置、車体傾斜方法及び鉄道車両 |
| JP5151252B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2013-02-27 | 新日鐵住金株式会社 | 車体の姿勢制御方法及び鉄道車両 |
| JP5040578B2 (ja) * | 2007-10-17 | 2012-10-03 | 住友金属工業株式会社 | 鉄道車両の車体傾斜制御方法 |
-
1987
- 1987-08-19 JP JP20417587A patent/JP2635603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012049769A1 (ja) | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両の車体傾斜装置 |
| US8667900B2 (en) | 2010-10-15 | 2014-03-11 | Nippon Sharyo, Ltd. | Vehicle body tilting device and vehicle body tilting method for rail vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6447672A (en) | 1989-02-22 |
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