JP3226956B2 - 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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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/10—Acceleration; Deceleration
- B60G2400/104—Acceleration; Deceleration lateral or transversal with regard to vehicle
- B60G2400/1042—Acceleration; Deceleration lateral or transversal with regard to vehicle using at least two sensors
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
車両の車体に発生する上下、左右方向の振動抑制に適し
た鉄道車両の振動制御装置に関する。
する方法としては、車体と台車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のが一般的である。
特開昭56−17754号の「車両の振動制御装置」お
よび特開昭59−156860号の「車両の振動制御装
置」等が知られている。その構成例を図12に示す。車
体1と台車4の間に設置された流体アクチュエータ3
x、3y、3zはそれぞれ制御弁5x、5y、5zで駆
動される。その制御弁への制御入力は、車体1に設置さ
れた加速度検知計6x、6y、6zの出力を用いて、図
13に示す積分器9、位相補償要素10、ゲイン要素1
1から構成される制御器7x、7y、7zにより決定さ
れる。その制御器を伝達関数表現すると数1のようにな
る。なお、式中のsはラプラス演算子である。
れる。初めに制御対象モデルとして、図12における制
御弁5x、5y、5zへの制御入力から加速度検知計6
x、6y、6zの検知出力までの伝達特性を数2に示す
1入力1出力の伝達関数で記述する。
12と制御器7とでループを構成し、加速度目標値13
から加速度検知計出力14までの伝達特性が最適となる
ように制御器7のパラメータ(ゲインK、位相補償要素
の時定数T1〜T4)を調整する。
する上下、左右方向の振動は、図15A、Bに示すよう
に、上下動a、ピッチングb、ヨーイングc、左右動
d、ローリングeの各基本振動が合成されたものであ
る。したがって、制御弁への制御入力から加速度検知計
の検知出力までの伝達特性は、図16、図17に示すよ
うに複数の共振特性を持つ複雑なものとなる。そのた
め、数2で記述される制御対象モデルも高次数のものと
なるため、制御器のパラメータ調整が非常に難しくな
る。
示した車体の弾性振動や信号線へのノイズ等により検知
計の出力は非常に複雑な特性を持つこととなる。そのた
め、制御特性上、上記弾性振動やノイズは制御器に入力
されないことが望ましい。しかし、従来のJIS等で規
定されている振動測定方法による検知計の配置では、ノ
イズの影響が比較的大きく車体弾性振動の影響を受け、
制御効果を低減させる問題があった。
の車体と台車の間に上下、左右方向に設置した流体アク
チュエータにより、車体に発生する上下、左右方向の振
動を基本振動レベルに分割して制御を行うように構成し
た振動制御装置において、より効果的な制御が得られる
ように振動加速度検知計の配置を工夫した鉄道車両の振
動制御装置を提供するものである。
動は、図2A、B、C、Dに示すように、上下動aとピ
ッチングbおよびヨーイングcと左右動dとローリング
eとの基本振動に分解することができる。この事実に着
目すると、図2に示した各振動別に制御器を設計し、各
制御器で得られた制御入力を合成して制御弁に入力する
構成とすることで、各制御器の設計が容易となる。
御を行うには各振動別に振動加速度検知計を設ける必要
があるが、その設置場所は振動の特性に応じてノイズ等
の影響を受けない場所を選定することが肝要である。
れたものであり、鉄道車両の車体とばねを有する台車間
に上下、左右方向に設置した流体アクチュエータ、該流
体アクチュエータを駆動する制御弁、前記車体の上下、
左右方向の振動を検知する振動加速度検知計、該振動加
速度検知計の出力から前記制御弁への制御入力を決定す
る制御器から構成され、前記車体に発生する上下、左右
振動を能動的に制御する機能を有する鉄道車両の振動制
御装置において、左右加速度検知計は車体の長手方向両
端付近に、上下振動加速度計は車体の曲げ振動の影響を
受けにくい台車の長手方向中央付近の車体の曲げ振動の
節の部分に、ロール振動加速度検知計は車体の曲げ振動
の影響を受けにくい台車の長手方向中央付近の車体の曲
げ振動の節の部分の幅方向に左右両側付近にそれぞれ配
置した鉄道車両の振動制御装置である。
には、車体の上下、左右加速度、台車と車体の左右相対
変位などを各振動加速度検知計により検出することが必
要である。これらの検知出力値から車体に発生する各基
本振動の振動状態を特定し、制御器内で制御則に応じて
車体と台車の間に設置した上下・左右方向のアクチュエ
ータを駆動するための出力を行うことにより振動を抑制
することができる。
検知計の配置について説明する。図4に示した左右振動
加速度検知計17f、17rは、ヨーイングc、ローリ
ングe、左右動d等の振動を検知する。ヨーイングcは
車体端部ほど大きい。例えば、前後台車中心間距離Lが
14m、車体端間距離Kが20mであれば、図5に加速
度曲線28で示すように従来の加速度検知計20f、2
0rによる加速度曲線29に比べて約1.4倍のヨーイ
ング振動加速度を検知できる。このとき、信号線等への
ノイズは、検知計の位置により変わることなく、ほぼ一
定であると考えられるので、ヨーイング振動加速度への
ノイズの影響は、検知計を台車中心上付近に配置したと
きに比べ約0.7倍と小さくすることができる。また、
図7に示すように、ロール振動加速度計18x、18y
も、上記と同じ理由により極力車体の外側すなわち側壁
付近に配置することにより、ノイズの影響を小さくする
ことができる。
計19f、19rは、上記ヨーイングcにおける場合と
同様に、車体の長手方向端部の21f、21rに配置す
ると、大きな振動加速度を検知することができる。しか
し、最近の鉄道車両の車体は、軽量化により曲げ剛性、
減衰性能が低下しており、車体の弾性振動が無視できな
いほど大きくなりつつあるため、図8に示すように車体
端部の21f、21rに設けた場合には、曲げ振動の腹
に近い部分で振動を検知し良くないため、上下・ピッチ
ング振動加速度検知計は台車の長手方向中央付近の車体
曲げ振動の節の部分にあたる位置に配置することが望ま
しい。これにより、剛体車体としての振動加速度成分を
有効に検知することができる。
づいて、この発明の詳細を説明する。図1では図12に
おけるばね2の代りに、高周波振動の遮断に優れた空気
ばね25を用いている。流体アクチュエータおよび制御
弁には図12に示す複動形空気圧シリンダ15および比
例流量制御弁ユニット26を用いる。また、左右方向に
作動する流体アクチュエータ15yf、15yrの負担
を軽減するため、該流体アクチュエータに並列してオイ
ルダンパ27f、27rを設置する。図中の16は空気
源、22はA/D変換装置、23はマイクロコンピュー
タ、24はD/A変換装置である。
に、車体1に配設し、上下・左右方向の振動加速度を検
知する。これらの振動加速度検知計は、車体部材の弾性
振動が少ない梁の部分に取り付ける必要がある。なお、
車体の長手方向両端の幅方向中央部に連結器等があり、
配設困難な場合には、17′f、17′rのように車体
の長手方向両端部において対角の位置に取付けることも
できる。左右振動加速度検知計17f、17rは、ヨー
イング振動加速度をノイズに対して大きく検知するた
め、車体1の長手方向両端部中央に各1個を取付ける。
ロール振動加速度検知計18xf、18zf、18x
r、18zrは、車体1の台車4の長手方向中央付近に
ある車体の曲げ振動の節の部分の幅方向両側の車体端部
分に取付ける。なお、ロール振動のみを検知する場合に
は前後台車の内いずれか一方のみに設置する。上下・ピ
ッチング振動加速度検知計19f、19rは、車体1の
前後台車4f、4rの中心付近にある車体曲げ振動の節
の部分に、それぞれ取付ける。
7rは実施例1と同じ配置とし、上下振動加速度検知計
はロール振動加速度検知計18fx、18fz、18r
x、18rzと兼用して前後台車の長手方向中央付近の
車体曲げ振動の節の部分の幅方向左右両側に各一対を設
置した。
7rは実施例1と同じ配置とし、一方の台車側には上下
振動加速度検知計と兼用したロール振動加速度検知計1
8fx、18fzを台車の長手方向中央付近の車体の曲
げ振動の節の部分の幅方向に左右両側付近に設置すると
ともに、他方の台車の中心上に上下振動加速度検知計1
9rを設置した。
の曲げ振動や信号線へのノイズの影響を相対的に小さく
することができ、これらの信号を除去するためのフイル
ター等が不要となり、低コストで優れた制御性能が得ら
れる。
の一例を示す説明図である。
び基本振動の連成振動への分解説明図で、Aは上下動
を、Bはピッチングを、Cはヨーイングを、Dは左右動
とローリングとの連成振動を示す。
配置を示す説明図である。
イング振動加速度の検知量の差を示す説明図である。
る車体曲げ振動加速度の差を示すグラフである。
知計の配置を示す説明図である。
す説明図である。
計の配置を示す説明図である。
知計の配置を示す説明図である。
知計の配置を示す説明図である。
説明図である。
器の一例を示す説明図である。
制御系を示す説明図である。
基本振動を示す説明図で、Aは上下動とピッチングとの
連成振動を、Bはヨーイングと左右動とローリングとの
連成振動を示す。
弁への制御入力から加速度検知計の検知出力までの伝達
特性(上下方向)のゲイン線図である。
弁への制御入力から加速度検知計の検知出力までの伝達
特性(左右方向)のゲイン線図である。
イング振動加速度 29 台車中心付近の左右振動加速度検知計20による
ヨーイング振動加速度 30 車体曲げ振動の節における上下振動加速度検知計
19による上下振動加速度 31 車体端部における上下振動加速度検知計21によ
る上下振動加速度 a 上下動 b ピッチング c ヨーイング d 左右動 e ローリング v 車体曲げ振動 K 車体端間距離 L 台車中心間距離 添字x 左側 添字z 右側 添字f 前台車側 添字r 後台車側
Claims (1)
- 【請求項1】 鉄道車両の車体と台車間に上下、左右方
向に設置した流体アクチュエータ、該流体アクチュエー
タを駆動する制御弁、前記車体の上下、左右方向の振動
を検知する振動加速度検知計、該振動加速度検知計の出
力から前記制御弁への制御入力を決定する制御器から構
成され、前記車体に発生する上下、左右振動を能動的に
制御する機能を有する鉄道車両の振動制御装置におい
て、左右振動加速度検知計は車体の長手方向両端付近
に、上下振動加速度検知計は車体の曲げ振動の影響を受
けにくい台車の長手方向中央付近の車体の曲げ振動の節
の部分に、ロール振動加速度検知計は車体の曲げ振動の
影響を受けにくい台車の長手方向中央付近の車体の曲げ
振動の節の部分の幅方向左右両側付近にそれぞれ配置す
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 |
---|---|---|---|
JP09205592A JP3226956B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09205592A JP3226956B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05262233A JPH05262233A (ja) | 1993-10-12 |
JP3226956B2 true JP3226956B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=14043821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09205592A Expired - Lifetime JP3226956B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3226956B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003320931A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-11 | Kayaba Ind Co Ltd | 鉄道車両振動抑制装置 |
KR101352045B1 (ko) * | 2012-11-29 | 2014-01-24 | 한국철도기술연구원 | 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP09205592A patent/JP3226956B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05262233A (ja) | 1993-10-12 |
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