JP3162863B2 - 鉄道車両の振動制御装置 - Google Patents
鉄道車両の振動制御装置Info
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- JP3162863B2 JP3162863B2 JP05009693A JP5009693A JP3162863B2 JP 3162863 B2 JP3162863 B2 JP 3162863B2 JP 05009693 A JP05009693 A JP 05009693A JP 5009693 A JP5009693 A JP 5009693A JP 3162863 B2 JP3162863 B2 JP 3162863B2
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- Japan
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- vibration
- fluid
- control
- control device
- railway vehicle
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、制御に要するエネル
ギー消費量を節減し得る鉄道車両の振動制御装置に関す
る。
ギー消費量を節減し得る鉄道車両の振動制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両に発生する振動を抑制する方法
としては、車体と台車との間に振動方向に合わせて流体
アクチュエータを設置し、該車体の振動に対し逆位相の
制御力を発生させる方法、例えば、特開昭５６−１７７
５４号の「車両の振動制御装置」等が知られている。
としては、車体と台車との間に振動方向に合わせて流体
アクチュエータを設置し、該車体の振動に対し逆位相の
制御力を発生させる方法、例えば、特開昭５６−１７７
５４号の「車両の振動制御装置」等が知られている。
【０００３】鉄道車両の振動制御装置では、軌道不整→
車輪の接触→一次ばねの運動→台車の運動→二次ばねの
運動→車体の運動・振動→センサという経路で振動加速
度や変位が制御入力として取り込まれる。
車輪の接触→一次ばねの運動→台車の運動→二次ばねの
運動→車体の運動・振動→センサという経路で振動加速
度や変位が制御入力として取り込まれる。
【０００４】鉄道車両の振動制御装置のアクチュエータ
を駆動するためのエネルギー源としては、流体アクチュ
エータの場合は空圧、油圧が使用され、モータ駆動の場
合は電力が使用される。従来、鉄道車両には空気源のコ
ンプレッサが設置されており、その圧力空気は主として
空気ばねの内圧用、ブレーキの操作用および乗降用ドア
の開閉用として使用されている。
を駆動するためのエネルギー源としては、流体アクチュ
エータの場合は空圧、油圧が使用され、モータ駆動の場
合は電力が使用される。従来、鉄道車両には空気源のコ
ンプレッサが設置されており、その圧力空気は主として
空気ばねの内圧用、ブレーキの操作用および乗降用ドア
の開閉用として使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記圧力空気を、車体
の振動制御装置のアクチュエータを駆動するために利用
すると、コンプレッサの容量をオーバーすることがあ
る。このように圧力空気の使用量が増え、空気元溜めの
圧力が低下すると、安全機能が働きブレーキがかかって
しまう機構となっているため、使用する空気量を調整す
る機能と、そのために精度良く、かつ簡便に使用量を算
定する機能が必要である。エネルギー源として油圧が用
いられても事情は同じである。
の振動制御装置のアクチュエータを駆動するために利用
すると、コンプレッサの容量をオーバーすることがあ
る。このように圧力空気の使用量が増え、空気元溜めの
圧力が低下すると、安全機能が働きブレーキがかかって
しまう機構となっているため、使用する空気量を調整す
る機能と、そのために精度良く、かつ簡便に使用量を算
定する機能が必要である。エネルギー源として油圧が用
いられても事情は同じである。
【０００６】この発明は、かかる現状に鑑み、車体の振
動制御装置のアクチュエータを駆動するためのエネルギ
ーの消費量が、エネルギー源の負荷容量を越えて過大と
ならないようにした鉄道車両の振動制御装置を提供する
ものである。
動制御装置のアクチュエータを駆動するためのエネルギ
ーの消費量が、エネルギー源の負荷容量を越えて過大と
ならないようにした鉄道車両の振動制御装置を提供する
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、車体の振
動制御装置のアクチュエータを駆動するためのエネルギ
ーの消費量が、エネルギー源の負荷容量を越えて過大と
ならないようにするには、車体の振動が大きくなる領域
の速度のときのみ制御を行うことが効果的であり、また
流体アクチュエータを使用する場合には消費量を適切に
計測・監視し、過大消費とならないようにすることが必
要で、しかも流量計等の特別の機器を付加することな
く、低コストで実施し得るものであることが望ましいこ
とに気付き、この発明を完成するに至った。
動制御装置のアクチュエータを駆動するためのエネルギ
ーの消費量が、エネルギー源の負荷容量を越えて過大と
ならないようにするには、車体の振動が大きくなる領域
の速度のときのみ制御を行うことが効果的であり、また
流体アクチュエータを使用する場合には消費量を適切に
計測・監視し、過大消費とならないようにすることが必
要で、しかも流量計等の特別の機器を付加することな
く、低コストで実施し得るものであることが望ましいこ
とに気付き、この発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、この発明の鉄道車両の振動制御
装置は、鉄道車両の台車と車体との間に流体アクチュエ
ータを、車体に振動加速度計を設けて車体の振動制御を
行う装置において、制御に用いた流体使用量を求めるた
めに、一定時間の間の流体アクチュエータの弁への電気
的出力信号を蓄積し、予め求めておいた一定時間の間の
流体使用量と電気的出力信号の蓄積との関係から流体消
費量を算定し、一定時間の間の許容流体消費量と比較
し、制御を調整する機能を設けてなる。
装置は、鉄道車両の台車と車体との間に流体アクチュエ
ータを、車体に振動加速度計を設けて車体の振動制御を
行う装置において、制御に用いた流体使用量を求めるた
めに、一定時間の間の流体アクチュエータの弁への電気
的出力信号を蓄積し、予め求めておいた一定時間の間の
流体使用量と電気的出力信号の蓄積との関係から流体消
費量を算定し、一定時間の間の許容流体消費量と比較
し、制御を調整する機能を設けてなる。
【０００９】
【作用】鉄道車両は、比較的良く整備された軌道上を走
行するために、ある一定以上の高速度域にならなければ
大きな車体振動は起こらない。この大きな振動のピーク
は空気ばねの場合には、周波数が１Ｈｚ付近の共振点に
現れる。
行するために、ある一定以上の高速度域にならなければ
大きな車体振動は起こらない。この大きな振動のピーク
は空気ばねの場合には、周波数が１Ｈｚ付近の共振点に
現れる。
【００１０】また、圧力空気の消費量は、配管中にセン
サを設けなくとも、空気溜めの元圧がわかっており、ま
た制御出力の大きさで弁の開口面積を変化させるので、
流体力学的にあるいは実験的に制御出力から流量を算出
することにより流体の消費量を知ることができる。
サを設けなくとも、空気溜めの元圧がわかっており、ま
た制御出力の大きさで弁の開口面積を変化させるので、
流体力学的にあるいは実験的に制御出力から流量を算出
することにより流体の消費量を知ることができる。
【００１１】例えば、空圧による振動制御方式の場合、
制御により効果がある外乱周波数域は、図１に示すよう
に、０．５〜５Ｈｚの領域である。一方、空気ばねを用
いた台車の空気ばねの共振周波数は１Ｈｚ付近にあり、
共振により大きな振幅となる振動を、制御により小さく
押さえることは可能である。しかし、０．５Ｈｚ未満あ
るいは５Ｈｚ超の外乱周波数の振動に対して制御を行な
っても振動を押さえる効果はなく、エネルギーをむだに
消費するだけである。
制御により効果がある外乱周波数域は、図１に示すよう
に、０．５〜５Ｈｚの領域である。一方、空気ばねを用
いた台車の空気ばねの共振周波数は１Ｈｚ付近にあり、
共振により大きな振幅となる振動を、制御により小さく
押さえることは可能である。しかし、０．５Ｈｚ未満あ
るいは５Ｈｚ超の外乱周波数の振動に対して制御を行な
っても振動を押さえる効果はなく、エネルギーをむだに
消費するだけである。
【００１２】上記制御効果が顕著に現れる０．５〜５Ｈ
ｚ領域の外乱振動が起こりやすいのは、通常車両が高速
度で走行する場合で、例えば５０Ｋｍ／ｈ以上の高速域
である。したがって、このような高速域でのみ振動制御
を行えばエネルギーの消費を節減できる。
ｚ領域の外乱振動が起こりやすいのは、通常車両が高速
度で走行する場合で、例えば５０Ｋｍ／ｈ以上の高速域
である。したがって、このような高速域でのみ振動制御
を行えばエネルギーの消費を節減できる。
【００１３】空圧、油圧による流体アクチュエータの動
作は、一例を図３に示すように、制御器からの電圧ある
いは電流の大きさで、比例弁の開口面積を変化させ流量
を変えることにより、アクチュエータに発生する力を調
整している。すなわち、一般に振動制御装置では、大き
な強い外乱振動に対しては、開口面積を広げて流体の流
量を多くし、発生する力を大きくして振動を押さえ、逆
に小さく弱い振動に対しては開口面積を狭めて流体の流
量を少なくし、発生する力を小さくなるように数十ｍｓ
ｅｃの制御周期で調整している。
作は、一例を図３に示すように、制御器からの電圧ある
いは電流の大きさで、比例弁の開口面積を変化させ流量
を変えることにより、アクチュエータに発生する力を調
整している。すなわち、一般に振動制御装置では、大き
な強い外乱振動に対しては、開口面積を広げて流体の流
量を多くし、発生する力を大きくして振動を押さえ、逆
に小さく弱い振動に対しては開口面積を狭めて流体の流
量を少なくし、発生する力を小さくなるように数十ｍｓ
ｅｃの制御周期で調整している。
【００１４】上記流体の流量測定において、流量をセン
サで検知するには、応答性に優れたものでなければなら
ないが、このようなセンサを設置することはコストを増
大するので望ましくない。
サで検知するには、応答性に優れたものでなければなら
ないが、このようなセンサを設置することはコストを増
大するので望ましくない。
【００１５】しかし、流体溜めの元圧は、例えば圧縮空
気の場合は６〜８気圧と、ある範囲内に維持されてお
り、しかもアクチュエータ内の空気室の圧力を圧力計で
みているので、比例弁の開口面積は、絞りとみなすこと
ができベンチュリー管のように流体力学的に流量を算出
できる。また、図２に示すように、予め流量と比例弁の
開口面積（電圧、電流で表す）の関係を求めておき、制
御器内で出力値（電圧、電流値）を積算すれば流体の消
費量を算出できるし、また実験的にも求めることができ
る。したがって、この発明によれば、他に特別の機器を
設けることなく低コストで、アクチュエータを駆動する
ためのエネルギーの消費量が検出でき、エネルギー源の
負荷容量を超えて過大とならないようにして振動制御を
行うことができる。
気の場合は６〜８気圧と、ある範囲内に維持されてお
り、しかもアクチュエータ内の空気室の圧力を圧力計で
みているので、比例弁の開口面積は、絞りとみなすこと
ができベンチュリー管のように流体力学的に流量を算出
できる。また、図２に示すように、予め流量と比例弁の
開口面積（電圧、電流で表す）の関係を求めておき、制
御器内で出力値（電圧、電流値）を積算すれば流体の消
費量を算出できるし、また実験的にも求めることができ
る。したがって、この発明によれば、他に特別の機器を
設けることなく低コストで、アクチュエータを駆動する
ためのエネルギーの消費量が検出でき、エネルギー源の
負荷容量を超えて過大とならないようにして振動制御を
行うことができる。
【００１６】
【実施例】図６は車体１と台車との間に左右方向に働く
流体アクチュエータ４と、車両の両側位置で上下方向に
働く流体アクチュエータ５を設け、車上の床面幅方向中
央に左右振動加速度計２を、また幅方向左右側に上下振
動加速度計３を設置した振動制御装置を有する車両を示
す。
流体アクチュエータ４と、車両の両側位置で上下方向に
働く流体アクチュエータ５を設け、車上の床面幅方向中
央に左右振動加速度計２を、また幅方向左右側に上下振
動加速度計３を設置した振動制御装置を有する車両を示
す。
【００１７】上記図６に示す振動制御装置において、制
御に用いた流体使用量を求めるため、流体アクチュエー
タの弁への出力信号を、一定時間の間の電気的出力信号
として蓄積し、予め求めておいた一定時間の間の流体消
費量と電気的出力信号の蓄積との関係から流体消費量を
算定し、一定時間の間の許容流体消費量と比較し、制御
を調整する機能を有する場合のフローチャートを図４に
示す。
御に用いた流体使用量を求めるため、流体アクチュエー
タの弁への出力信号を、一定時間の間の電気的出力信号
として蓄積し、予め求めておいた一定時間の間の流体消
費量と電気的出力信号の蓄積との関係から流体消費量を
算定し、一定時間の間の許容流体消費量と比較し、制御
を調整する機能を有する場合のフローチャートを図４に
示す。
【００１８】すなわち、左右振動加速度計２と上下振動
加速度計３で検知した左右振動加速度および上下振動加
速度の加速度検知信号と、アクチュエータに設置したセ
ンサにより検知したアクチュエータストローク、内圧を
制御器に入力して振動制御に必要な制御出力を演算によ
り求める。一方、ｔ秒間における空気流量Ｗを図４中に
示す計算式により求め、予め設定したｔ秒間の許容空気
消費量Ｗcと比較してＷ＜Ｗcの条件を判断し、満足して
いるとき（Ｙｅｓ）は制御出力を出し比例弁を開いてア
クチュエータを駆動して振動制御を行う。また、満足し
ていないとき（Ｎｏ）は制御を停止する。なお、上記空
気流量Ｗを求める計算式中のｆiは図２に示す流量〜電
圧の関係を図６に示すように離散化して、ソフト内にデ
ータベースとして持っている関係、Ｎiはその発生回
数、ｕiは制御出力である。
加速度計３で検知した左右振動加速度および上下振動加
速度の加速度検知信号と、アクチュエータに設置したセ
ンサにより検知したアクチュエータストローク、内圧を
制御器に入力して振動制御に必要な制御出力を演算によ
り求める。一方、ｔ秒間における空気流量Ｗを図４中に
示す計算式により求め、予め設定したｔ秒間の許容空気
消費量Ｗcと比較してＷ＜Ｗcの条件を判断し、満足して
いるとき（Ｙｅｓ）は制御出力を出し比例弁を開いてア
クチュエータを駆動して振動制御を行う。また、満足し
ていないとき（Ｎｏ）は制御を停止する。なお、上記空
気流量Ｗを求める計算式中のｆiは図２に示す流量〜電
圧の関係を図６に示すように離散化して、ソフト内にデ
ータベースとして持っている関係、Ｎiはその発生回
数、ｕiは制御出力である。
【００１９】
【発明の効果】この発明の鉄道車両の振動制御装置によ
れば、特別の機器を用いることなく、振動制御の効果が
顕著に現れる特定の周波数範囲のみで制御を行うことが
でき、制御用アクチュエータの駆動エネルギーの大幅な
節減ができる。
れば、特別の機器を用いることなく、振動制御の効果が
顕著に現れる特定の周波数範囲のみで制御を行うことが
でき、制御用アクチュエータの駆動エネルギーの大幅な
節減ができる。
【図１】アクティブ制御による車両の振動制御の効果を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】流体アクチュエータの比例弁における流量と出
力の関係を示すグラフである。
力の関係を示すグラフである。
【図３】流体アクチュエータの比例弁における弁開口面
積と出力の関係を示すグラフである。
積と出力の関係を示すグラフである。
【図４】請求項１の発明にかかわる振動制御装置による
制御のフローチャートである。
制御のフローチャートである。
【図５】流体アクチュエータの比例弁における流量と電
圧の離散化データを示すグラフである。
圧の離散化データを示すグラフである。
【図６】振動制御装置を有する車両の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−279408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−175254（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−50619（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−50620（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−43027（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B61F 5/24 B60G 17/015 B61F 5/10
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄道車両の台車と車体との間に流体アク
チュエータを、車体に振動加速度計を設けて車体の振動
制御を行う装置において、制御に用いた流体使用量を求
めるために、一定時間の間の流体アクチュエータの弁へ
の電気的出力信号を蓄積し、予め求めておいた一定時間
の間の流体消費量と電気的出力信号の蓄積との関係から
流体消費量を算定し、一定時間の間の許容流体消費量と
比較し、制御を調整する機能を有することを特徴とする
鉄道車両の振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05009693A JP3162863B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05009693A JP3162863B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06239232A JPH06239232A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3162863B2 true JP3162863B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=12849539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05009693A Expired - Lifetime JP3162863B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3162863B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6368204B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2018-08-01 | Ｋｙｂ株式会社 | 鉄道用制振装置 |
| JP6868403B2 (ja) * | 2017-01-23 | 2021-05-12 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両 |
| JP2019031145A (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-28 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 鉄道車両制振システム及び鉄道車両制振方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050619A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-20 | Tdk Corp | 磁気デイスク及びその製造方法 |
| JPS6050620A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気記録媒体 |
| JPS6215669A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Hitachi Ltd | 文字間距離の決定方法 |
| JPH02193704A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Mazda Motor Corp | 車両のサスペンション装置 |
| JP2963148B2 (ja) * | 1990-06-08 | 1999-10-12 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム及びアルミニウム合金製プレス成形用複合板 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP05009693A patent/JP3162863B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06239232A (ja) | 1994-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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