JP3231377B2 - 列車姿勢制御装置 - Google Patents
列車姿勢制御装置Info
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- JP3231377B2 JP3231377B2 JP1368292A JP1368292A JP3231377B2 JP 3231377 B2 JP3231377 B2 JP 3231377B2 JP 1368292 A JP1368292 A JP 1368292A JP 1368292 A JP1368292 A JP 1368292A JP 3231377 B2 JP3231377 B2 JP 3231377B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両の制御に係り、
特に、カーブ通過時の車体の姿勢制御に関する。
特に、カーブ通過時の車体の姿勢制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】列車がカーブを通過する際に遠心力によ
って乗り心地が悪くなる。路盤にはカーブ内側に向かう
傾斜がつけてあり、傾斜の大きさは外側レールの内側レ
ールに対する高さ（カントと呼ばれる）で表わす。これ
によって遠心力と重力の合成力が床面方向に働くように
しているが速度が高くなれば超過遠心力が大きくなり合
成力はカーブ外側に向く。在来線では超過遠心力が０.
０８Ｇ を超えないように、曲率に合わせて最高速度
（本則と呼ばれる）を定めている。
って乗り心地が悪くなる。路盤にはカーブ内側に向かう
傾斜がつけてあり、傾斜の大きさは外側レールの内側レ
ールに対する高さ（カントと呼ばれる）で表わす。これ
によって遠心力と重力の合成力が床面方向に働くように
しているが速度が高くなれば超過遠心力が大きくなり合
成力はカーブ外側に向く。在来線では超過遠心力が０.
０８Ｇ を超えないように、曲率に合わせて最高速度
（本則と呼ばれる）を定めている。
【０００３】しかし、近年在来線においても高速度化，
到着時間短縮という要求が高まっており、本則を超える
速度での走行を行なう必要がでてきた。これを実現する
手段が列車姿勢制御装置である。
到着時間短縮という要求が高まっており、本則を超える
速度での走行を行なう必要がでてきた。これを実現する
手段が列車姿勢制御装置である。
【０００４】姿勢制御力の発生方式は大別すると、自然
振子式と強制振子式に分けられる。自然振子式は客車部
分をその重心より高い位置で台車上に釣るか、もしくは
等価的にこの釣り位置に回転中心を持つような弧を描く
客室底面をコロで台車上に支え、カーブ通過中の遠心力
で客室を傾ける。この方式は構造がシンプルであるが、
線路の直線部分とカーブ部分のつなぎにあたる、「緩和
曲線」と呼ばれる部分の通過の際に不要な搖れが生ずる
ことや、遠心力が小さい場合には機械的摩擦力で円滑な
動作ができない等の欠点がある。
振子式と強制振子式に分けられる。自然振子式は客車部
分をその重心より高い位置で台車上に釣るか、もしくは
等価的にこの釣り位置に回転中心を持つような弧を描く
客室底面をコロで台車上に支え、カーブ通過中の遠心力
で客室を傾ける。この方式は構造がシンプルであるが、
線路の直線部分とカーブ部分のつなぎにあたる、「緩和
曲線」と呼ばれる部分の通過の際に不要な搖れが生ずる
ことや、遠心力が小さい場合には機械的摩擦力で円滑な
動作ができない等の欠点がある。
【０００５】強制振子式はその機械構造は自然振子式と
同様で、客室に傾き角を与える電動式，油圧式または空
気圧式アクチュエータと、これに指令を与える角度指令
装置からなる。機械構造については既に多くの文献によ
り公知であるため図は省略する。
同様で、客室に傾き角を与える電動式，油圧式または空
気圧式アクチュエータと、これに指令を与える角度指令
装置からなる。機械構造については既に多くの文献によ
り公知であるため図は省略する。
【０００６】図２に強制振子式における従来の列車姿勢
制御装置の構成例を示す。図２において１は地上子検出
部、２は速度発電機、３は走行距離カウンタ、４は路線
条件記憶部、５は姿勢制御角演算部、６はアクチュエー
タである。
制御装置の構成例を示す。図２において１は地上子検出
部、２は速度発電機、３は走行距離カウンタ、４は路線
条件記憶部、５は姿勢制御角演算部、６はアクチュエー
タである。
【０００７】地上子検出部１は列車の先頭に設けられて
おり、カーブ進入手前の地上の定位置におかれた姿勢制
御用地上子から、その地上子の基準点からの距離情報を
受け取る。走行距離カウンタ３はその距離情報を初期値
として、車軸に取り付けた速度発電機２の出力パルスカ
ウント値を加算し列車の現在位置を求める。路線条件記
憶部４は当該地上子から実際のカーブの緩和曲線開始地
点までの距離や、そのカーブ内でのカント値の推移を姿
勢制御角演算部５に与える。姿勢制御角演算部５は各自
点における列車位置，速度及び路線条件から、各号車毎
に客室を台車に対して傾ける角度を決定しアクチュエー
タ６に指令を発する。
おり、カーブ進入手前の地上の定位置におかれた姿勢制
御用地上子から、その地上子の基準点からの距離情報を
受け取る。走行距離カウンタ３はその距離情報を初期値
として、車軸に取り付けた速度発電機２の出力パルスカ
ウント値を加算し列車の現在位置を求める。路線条件記
憶部４は当該地上子から実際のカーブの緩和曲線開始地
点までの距離や、そのカーブ内でのカント値の推移を姿
勢制御角演算部５に与える。姿勢制御角演算部５は各自
点における列車位置，速度及び路線条件から、各号車毎
に客室を台車に対して傾ける角度を決定しアクチュエー
タ６に指令を発する。
【０００８】この角度の変化のさせ方と乗り心地には強
い関連がある。（参考文献：安井ほか６：鉄道における
振子制御車両；交通・電気鉄道，道路交通合同研究会資
料ＴＥＲ−９１−３，ＲＴＡ−９１−３：電気学会（１
９９１．２．５））この文献によれば、緩和曲線部に進
入する少し手前から客室を傾け始めることが効果的であ
るとされている。
い関連がある。（参考文献：安井ほか６：鉄道における
振子制御車両；交通・電気鉄道，道路交通合同研究会資
料ＴＥＲ−９１−３，ＲＴＡ−９１−３：電気学会（１
９９１．２．５））この文献によれば、緩和曲線部に進
入する少し手前から客室を傾け始めることが効果的であ
るとされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】列車姿勢制御装置を使
用する列車は、本則＋２０Ｋｍ／ｈ以上の高速度でカー
ブを通過する運用が行なわれるため万一、装置に故障が
発生したり地上子の見落としが生じた場合には乗客に相
当の遠心力を与える恐れがある。このため装置の信頼性
が重要である。
用する列車は、本則＋２０Ｋｍ／ｈ以上の高速度でカー
ブを通過する運用が行なわれるため万一、装置に故障が
発生したり地上子の見落としが生じた場合には乗客に相
当の遠心力を与える恐れがある。このため装置の信頼性
が重要である。
【００１０】本発明の目的はこの点を改良することであ
る。つまり、カーブを列車が通過する際に乗客に横方向
の力が作用しないようにする列車姿勢制御システムを高
信頼化する。特に、高速度の列車で、地上子やその他の
地上系の信号システムとの連絡が途絶しても姿勢制御機
能がダウンしないようにすることである。
る。つまり、カーブを列車が通過する際に乗客に横方向
の力が作用しないようにする列車姿勢制御システムを高
信頼化する。特に、高速度の列車で、地上子やその他の
地上系の信号システムとの連絡が途絶しても姿勢制御機
能がダウンしないようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そのため本発明では列車
の速度，位置，方向変化の角速度およびカントを、ジャ
イロスコープと加速度計を用いて計測するようにしたも
のである。
の速度，位置，方向変化の角速度およびカントを、ジャ
イロスコープと加速度計を用いて計測するようにしたも
のである。
【００１２】
【作用】正常時は基準点からの距離，速度，路線条件の
記憶データに基づいてアクチュエータに先行的な指令を
発生する。路線条件記憶部などに故障が発生した場合に
は、カーブ進入後、速度と角速度から当該カーブの曲率
を、また台車の傾きからカントを計算し姿勢制御を続行
する。
記憶データに基づいてアクチュエータに先行的な指令を
発生する。路線条件記憶部などに故障が発生した場合に
は、カーブ進入後、速度と角速度から当該カーブの曲率
を、また台車の傾きからカントを計算し姿勢制御を続行
する。
【００１３】これによって、見落とす恐れのあるカーブ
進入直前の地上子や、スリップの可能性のある速度発電
機が不要となり、路線条件の記憶データが故障すること
があってもカントの計測によって姿勢制御を続行するこ
とが可能となる。
進入直前の地上子や、スリップの可能性のある速度発電
機が不要となり、路線条件の記憶データが故障すること
があってもカントの計測によって姿勢制御を続行するこ
とが可能となる。
【００１４】
【実施例】図１に本発明になる列車姿勢制御装置の一実
施例を示す。
施例を示す。
【００１５】図１において７はジャイロスコープ、８は
加速度計、９は速度演算部、１０は走行距離演算部、１
１は角速度信号、１２は台車傾斜信号である。
加速度計、９は速度演算部、１０は走行距離演算部、１
１は角速度信号、１２は台車傾斜信号である。
【００１６】地上子検出部１が停車駅に於て、基準点を
表わす地上子を検出し、走行距離演算部１０は距離値の
原点を定める。ジャイロスコープと加速度計によって速
度演算、移動距離演算を行なうことは航空機その他で広
く用いられている。
表わす地上子を検出し、走行距離演算部１０は距離値の
原点を定める。ジャイロスコープと加速度計によって速
度演算、移動距離演算を行なうことは航空機その他で広
く用いられている。
【００１７】ジャイロスコープ７により列車位置検出を
行い、地図情報に基づき姿勢制御装置に指令を発する。
行い、地図情報に基づき姿勢制御装置に指令を発する。
【００１８】この装置では正常時は図２に示したと同様
に、路線条件記憶部のデータに従って、実際の地形に先
行してアクチュエータ６に指令を送る。ここで仮に路線
条件記憶部４や走行距離演算部１０に故障が発生したも
のとする。この場合、姿勢制御角演算部５は路線条件記
憶データが得られない為、先行的な制御を行なうことは
できなくなるが、速度演算部９による速度信号と角速度
信号１１からカーブの曲率を計算することができる。こ
れと台車傾斜信号１２からカントを知り、本則と実速度
の差に対応した制御角度を決定することができる。
に、路線条件記憶部のデータに従って、実際の地形に先
行してアクチュエータ６に指令を送る。ここで仮に路線
条件記憶部４や走行距離演算部１０に故障が発生したも
のとする。この場合、姿勢制御角演算部５は路線条件記
憶データが得られない為、先行的な制御を行なうことは
できなくなるが、速度演算部９による速度信号と角速度
信号１１からカーブの曲率を計算することができる。こ
れと台車傾斜信号１２からカントを知り、本則と実速度
の差に対応した制御角度を決定することができる。
【００１９】次に速度演算部９が故障した場合について
述べる。この場合には路線条件記憶部４や走行距離演算
部１０はそれ自体正常であってもやはり路線条件記憶部
４を駆動できない。姿勢制御角演算部５は速度も不明と
なるが、ジャイロスコープ７からの角速度信号１１は得
られているから、故障発生直前のカーブ曲率がそのまま
続いているものと仮定すれば、仮に速度を計算すること
ができ、やはり上記の場合と同様に制御角度を決定する
ことができる。左右のカーブが連続するような区間で、
角速度信号極性が反転した場合には姿勢制御角を中立に
戻すかまたは反転させる。但し、このような状態では姿
勢制御角の誤差が大きくなる可能性があるため、別途、
列車駆動システムに対して減速あるいは停車要求信号を
姿勢制御角演算部５から発生するものとする。
述べる。この場合には路線条件記憶部４や走行距離演算
部１０はそれ自体正常であってもやはり路線条件記憶部
４を駆動できない。姿勢制御角演算部５は速度も不明と
なるが、ジャイロスコープ７からの角速度信号１１は得
られているから、故障発生直前のカーブ曲率がそのまま
続いているものと仮定すれば、仮に速度を計算すること
ができ、やはり上記の場合と同様に制御角度を決定する
ことができる。左右のカーブが連続するような区間で、
角速度信号極性が反転した場合には姿勢制御角を中立に
戻すかまたは反転させる。但し、このような状態では姿
勢制御角の誤差が大きくなる可能性があるため、別途、
列車駆動システムに対して減速あるいは停車要求信号を
姿勢制御角演算部５から発生するものとする。
【００２０】
【発明の効果】車輪に取り付けた速度発電機を利用でき
ない浮上走行列車で、地上からの連絡経路が途絶えた場
合にも、しばらくの間はカーブにおける姿勢制御を行な
わないと乗客に不要な遠心力を与えるに十分な速度が続
くものに有効である。
ない浮上走行列車で、地上からの連絡経路が途絶えた場
合にも、しばらくの間はカーブにおける姿勢制御を行な
わないと乗客に不要な遠心力を与えるに十分な速度が続
くものに有効である。
【００２１】また、一般の列車でも機械的部分をなくす
ことによる耐久性向上の効果がある。
ことによる耐久性向上の効果がある。
【００２２】さらに、車輪が空転し、移動距離が正確に
測定できない場合においても、有効に姿勢制御を動作さ
せることができる。
測定できない場合においても、有効に姿勢制御を動作さ
せることができる。
【００２３】以上の様に本発明によれば、列車姿勢制御
装置における故障に対する耐久性、いわゆるフォルトト
レランスを高めることができる。
装置における故障に対する耐久性、いわゆるフォルトト
レランスを高めることができる。
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】従来の方式の姿勢制御装置を説明するための図
である。
である。
１…地上子検出部、２…速度発電機、３…走行距離カウ
ンタ、４…路線条件記憶部、５…姿勢制御角演算部、６
…アクチュエータ、７…ジャイロスコープ、８…加速度
計、９…速度演算部、１０…走行距離演算部、１１…角
速度信号、１２…台車傾斜信号。
ンタ、４…路線条件記憶部、５…姿勢制御角演算部、６
…アクチュエータ、７…ジャイロスコープ、８…加速度
計、９…速度演算部、１０…走行距離演算部、１１…角
速度信号、１２…台車傾斜信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡松 茂俊 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社 日立製作所 水戸工場内 (72)発明者 澤野 英二 千葉県習志野市谷津６−19−４−206 (72)発明者 田中 秀幸 静岡県浜松市篠原町4061−１ (56)参考文献 特開 平３−107303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77802（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−16264（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 3/00 B61F 5/00
Claims (1)
- 【請求項１】列車の角速度と列車の台車傾斜角を出力す
るジャイロスコープと、 列車の加速度を出力する加速度計と、 加速度計から出力される列車の加速度及びジャイロスコ
ープにより出力される列車の角速度から列車の速度を演
算する速度演算部と、 列車の制御角度を決定する姿勢制御角演算部と、 を有し、 前記姿勢制御角演算部は、速度演算部から出力される列
車の速度及びジャイロスコープにより出力される列車の
角速度からカーブの曲率を計算し、ジャイロスコープに
より出力される台車傾斜及び計算したカーブ曲率から列
車の制御角度を決定する機能を有し、線路条件を記憶する線路条件記憶部からのデータが異常
である場合には前記機能により決定した制御角度を列車
の姿勢制御に用いることを特徴とする列車姿勢制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1368292A JP3231377B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 列車姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1368292A JP3231377B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 列車姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211701A JPH05211701A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3231377B2 true JP3231377B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=11839959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1368292A Expired - Fee Related JP3231377B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 列車姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231377B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3744641B2 (ja) * | 1997-03-25 | 2006-02-15 | 西日本旅客鉄道株式会社 | 事故検知装置 |
| KR101297388B1 (ko) | 2006-06-16 | 2013-08-19 | 삼성전자주식회사 | 위치 보정 기능을 제공하는 이동 장치 및 위치 보정 방법 |
| KR101173361B1 (ko) | 2010-05-10 | 2012-08-20 | 엘에스산전 주식회사 | 철도차량 하중 측정장치 및 방법 |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP1368292A patent/JP3231377B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05211701A (ja) | 1993-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |