JP3329112B2 - 編成列車の車体傾斜制御方法 - Google Patents

編成列車の車体傾斜制御方法

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JP3329112B2
JP3329112B2 JP33820394A JP33820394A JP3329112B2 JP 3329112 B2 JP3329112 B2 JP 3329112B2 JP 33820394 A JP33820394 A JP 33820394A JP 33820394 A JP33820394 A JP 33820394A JP 3329112 B2 JP3329112 B2 JP 3329112B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の曲線路通過
時における超過遠心力を抑制し、乗り心地を向上させる
ための編成列車での制御装置を簡略化した車体傾斜制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】曲線路を通過する鉄道車両は、そのカン
ト量に釣り合う速度で走行しなければ、乗客に横方向の
加速度が作用して乗り心地を悪くする。曲線路を乗り心
地良く高速走行するには、この横方向の加速度を相殺す
るように車体を曲線の内側へ傾斜させれば良い。その車
体傾斜制御方法としては、自然振り子式と強制車体傾斜
式がある。
【0003】前者の自然振り子式は、曲線路走行時に車
体に作用する遠心力を利用して車体を内傾させる方法で
あり、曲線位置を検知する必要はないが、曲線出入口で
の振り遅れによる乗り心地の低下がある。
【0004】後者の強制車体傾斜式は、アクチュエータ
を使って空気ばねの給排気を強制的に行ない、車体を内
傾させる方法であり、内傾させるタイミングとして曲線
位置の検知が必要となる。
【0005】この曲線位置の検知方法としては、車両に
設置したジャイロ計や加速度計から検知する方法と、線
路上に設置してある地上子を利用する方法がある。
【0006】前者のジャイロ計や加速度計から検知する
方法では、車両が曲線路に進入する時点で曲線位置を検
知するため、曲線に対する車体傾斜の追従に遅れを生じ
やすい。後者の地上子を利用する方法では、曲線路に進
入する直前の地点を検知できるため、曲線に対する車体
傾斜の追従をさせやすい。
【0007】前記後者の地上子を用いた曲線検知方法
は、車両が走行する線路のデータ(地上子の位置、曲線
路の位置等)を制御装置内に読み込んでおき、車輪の回
転数をカウントして車両の走行距離を算出し、車両が地
上子を通過するごとに走行距離を線路データに基づいて
補正し、走行距離と線路データ内の曲線位置を照合する
ことにより曲線位置を検知する(例えば、特公平3−7
3511号公報参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の車体傾斜制
御方法は、いずれも一車両に一台の制御器を設置して制
御が行なわれている。したがって、例えば16両編成で
は16台の制御器が必要であり、車体傾斜制御設備に要
する設備費が高騰することは避けられない。
【0009】本発明は、前記の現状に鑑み、車体傾斜制
御設備に要する設備費の低減を図る目的で、車体傾斜制
御に必要な種々の機能を専用器に分配することにより、
主制御部が担当できる車両数を増やし、結果的に編成全
体における制御器の数を減らし、かつ一編成における車
両内及び車両間の配線を大幅に減少させることにより、
設備費の低減を図った編成列車における車体傾斜制御方
法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】従来鉄道車両の車体傾斜
制御は、各車両ごとに制御器を設けて行なうことが常識
であった。そこで、本発明者らは制御設備の簡略化によ
り設備費の低減を図るべく種々検討の結果、下記の発明
を完成するに至った。
【0011】(1) 本発明の編成列車の車体傾斜制御
方法は、鉄道車両の曲線通過時の超過遠心力による車体
床面左右定常加速度を減少させるための車体傾斜制御シ
ステムを有する編成列車において、列車の走行地点を検
出する検出装置部分を親局、制御出力を演算する演算装
置部分を子局、各車両の状態を検出する諸センサの検出
値の伝達及び車体傾斜装置部分を孫局とし、一編成中の
一車両に設けた親局で検出した地点データを、一編成中
の複数車両おきに配置した子局に伝送し、各子局で親局
からの地点データと孫局からの諸センサの検出値に基づ
いて、各子局に属する複数車両への制御出力を演算し、
全車両の各台車ごとに配置した孫局に制御出力を伝達
し、この制御出力に基づいて空気ばねに対する給排気弁
を開閉し、車体傾斜を行なうことを特徴とする。
【0012】(2) 本発明の編成列車の車体傾斜制御
方法は、鉄道車両の曲線通過時の超過遠心力による車体
床面左右定常加速度を減少させるための車体傾斜制御シ
ステムを有する編成列車において、列車の走行地点を検
出する検出装置部分を親局、制御出力を演算する演算装
置部分を子局、各車両の状態を検出する諸センサの検出
値の伝達及び車体傾斜装置部分を孫局とし、一編成中の
一車両に設けた親局で検出した地点データを、一編成中
の複数車両おきに配置した子局に伝送し、各子局で親局
からの地点データと孫局からの諸センサの検出値に基づ
いて、各子局に属する複数車両への制御出力を演算し、
全車両の各車両ごとに1局を配置した孫局に制御出力を
伝達し、この制御出力に基づいて空気ばねに対する給排
気弁を開閉し、車体傾斜を行なうことを特徴とする。
【0013】(3) 前記(1)または(2)の編成列
車の車体傾斜制御方法において、親局に制御出力を演算
する演算装置部分を付設し、親局を載置した車両を含む
複数車両への制御出力の演算を、親局の演算装置部分に
より演算することを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の編成列車の車体傾斜制御方法は、例え
ば図1に示すような車体傾斜制御設備により行なわれ
る。すなわち、列車の走行地点を検出する検出装置部分
からなる親局1は、一編成に対し1局とし先頭の1号車
に設置する。なお、この親局1には制御演算機能を持た
せ子局の役割を付設することができる。そして、4車両
ごと(図示の16両編成では1号車、5号車、9号車、
13号車)に、制御出力を演算する演算装置部分からな
る子局2を設け、更に編成の全車両の各台車に諸センサ
の検出値の伝達及び車体傾斜装置部分からなる孫局3を
設置する。そして、親局1と各子局2との間を地点情報
通信ケーブル5で接続し、親局1に付設した速度発電機
4からの信号をカウントして求めた列車の走行位置の検
出信号を各子局2に伝送する。また、1号車の子局2は
2号車〜4号車の各孫局3に、5号車の子局2は6号車
〜8号車の各孫局3に、9号車の子局2は10号車〜1
2号車の各孫局3に、13号車の子局2は14号車〜1
6号車の各孫局3に、それぞれデータ(制御指令、セン
サ値)送受信ケーブル6で接続する。
【0015】前記図1に示す構成において、親局1は速
度発電機4からの信号をカウンターでカウントし列車の
走行位置を検出し、その地点データを地点情報通信ケー
ブル5により各子局2に伝送する。
【0016】子局2は孫局3から伝送される諸センサ値
と親局1から伝送される地点データより、各車両の制御
出力を演算し、各孫局3にデータ送受信ケーブル6によ
り制御指令を伝達する。
【0017】孫局3は、台車制御部と諸センサ値検出部
からなり、諸センサ値は制御周期ごとに、各子局2に伝
送される。また、子局2からの制御指令により、台車制
御部を駆動させ、各車両を曲線路で最適に車体傾斜させ
る。
【0018】なお、図2、図3に示すように、親局1に
制御出力を演算する演算装置部分を付設して単独の子局
に代えることができる。そして、親局1を設置した車両
(図示の場合は先頭車両)を含む複数車両への制御出力
の演算を、親局1の演算装置部分により行なう。
【0019】図4に制御器主制御部のシステム構成を示
す。親局1または子局2は、通信制御CPUを使用する
ことにより、最大8個(4車両分)までの孫局3を制御
することができる。通信制御CPUは、ホストアプリケ
ーションへのデータの送受信及び各孫局3の自動制御C
PUに対してのデータの送受信を行なう。
【0020】次に、孫局1つに1個割当てられる台車制
御CPUは、通信制御CPUから送信されるデータ(子
局で演算した制御指令)を受け取りDO出力を行ない、
給排気弁を開閉し台車を制御すると共に、AD変換され
たセンサ値、高さセンサユニットからの高さデータを通
信制御CPUに返送する役割を担う。
【0021】また、高さ受信CPUは、高さセンサから
のセンサ値を受信し、台車制御CPUにそのデータを受
け渡す制御を行なう。
【0022】通信制御CPUは、送信条件の成立によ
り、全台車制御CPUに対し同時に制御指令データを送
信する。そして、台車制御CPUは、送信されてくるデ
ータの中から自局に対する制御データのみをデータ列か
ら読み込みDO出力を実行し、ADC入力値、高さセン
サ入力値の各データを通信制御CPUに対し返送する。
なお、通信制御CPUは、全台車制御CPUからのデー
タが揃った時点でホストアプリケーションにデータを渡
す。
【0023】前記のシステム構成により、子局または演
算装置部分を付設し親局の1局で複数の孫局を制御する
ことが可能となる。また、図3に示すように、1車両に
1つの孫局を設けた場合も、各台車ごとに設けた場合と
同様に車体傾斜制御を行なうことができる。なお、前記
は先頭車両の1号車に親局1を設け、その1号車を先頭
車両とした場合であるが、その編成のまま逆向き、すな
わち16両編成では16号車を先頭車両として走行する
ことになるため、曲線路の入口側地上子及び出口側地上
子共に逆向き走行時の制御遅れがないように、地上子の
設置位置を考慮する必要がある。
【0024】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、列車の走行地点を検出する検出装置
部分からなる親局1は、一編成(16両編成とする)に
対し1局とし先頭車両の1号車に設置する。そして、4
車両ごと(図示の16両編成では1号車、5号車、9号
車、13号車)に、制御出力を演算する演算装置部分か
らなる子局2を設け、更に編成の全車両の各台車に諸セ
ンサの検出値の伝達及び車体傾斜装置部分からなる孫局
3を設置する。そして、親局1と各子局2との間を地点
情報通信ケーブル5で接続し、親局1に付設した速度発
電機4からの信号をカウントして求めた列車の走行位置
の検出信号を各子局2に伝送する。また、1号車の子局
2は2号車〜4号車の各孫局3に、5号車の子局2は6
号車〜8号車の各孫局3に、9号車の子局2は10号車
〜12号車(10号車〜16号車は図面省略)の各孫局
3に、13号車の子局2は14号車〜16号車の各孫局
3に、それぞれデータ(制御指令、センサ値)送受信ケ
ーブル6で接続する。
【0025】1台車分の制御系イメージを図5に示す。
孫局3は、左右の空気ばね9と元空気溜(図面省略)と
の間を接続した配管途中に電磁弁12を設けてなる給排
気手段13を有し、子局2からの制御指令を受信してD
O出力し給排気手段13を作動させ、左右の空気ばね9
の片方(図面では左側)を排気し、他方の空気ばね9
(図面では右側)を給気して車体7を傾斜させる。
【0026】また、車体7と台車8の車幅方向の両端間
に設けた高さセンサ11により測定された空気ばね9の
高さの値及び左右の空気ばね9に設けた圧力センサ10
により測定された内圧を取り込み、孫局3の台車制御用
通信ボードを介し、子局2の通信制御用ボードに送信す
る。
【0027】子局2は、親局1から送信される地点情報
を各車両位置に応じて補正した走行地点と、各台車から
送信されてくる諸センサ値を使って制御指令値を演算
し、全台車(1子局に属する4車両の8台車)に制御指
令を送信し、車体傾斜制御が行なわれる。
【0028】前記実施例は、孫局3を全車両の各台車に
配置した場合であるが、このように孫局3を各台車に配
置する代わりに、図3に示すように、1車両の前後台車
の制御系を1つの孫局3で操作するように、1車両に1
つの孫局3を配置することができる。この場合の親局1
及び子局2の配置は図1の実施例と同様であり、同じ作
用効果が得られる。
【0029】なお、図2、図3の実施例では、親局1に
制御出力を演算する演算装置部分を付設し、親局1を載
置した車両を含む複数車両(図では1号車〜4号車)へ
の制御出力の演算を、親局1の演算装置部分により演算
するように構成した。この場合の作用・効果は図1の実
施例と同じである。
【0030】前記のごとく、車体傾斜制御に必要な種々
の機能を専用器として分配することにより、主制御部が
負担できる車両数を増やし、結果的に編成全体における
制御器の数を減らし、かつ一編成における車両内及び車
両間の配線を大幅に減少させることにより、設備費は従
来の車体傾斜制御方式に比べ約30%低減し、また配線
量は約1/5に減らすことができ、施工上でも工費の節
減ができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、車体傾斜制御に必要な
走行地点の検出装置部分、制御出力の演算装置部分及び
諸センサの検出値の伝達と傾斜操作を行なう車体傾斜装
置部分の機能を専用器とし、一編成に対し走行地点の検
出を行なう主制御装置を1つとし、複数車両ごとに演算
装置部分と、各台車毎に車体傾斜装置部分を分担させる
ことにより、編成全体における制御装置を簡素化するこ
とができ、設備費及び施工費の節減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の実施による鉄道車両の一
編成における車体傾斜制御システムの概略を示す説明図
である。
【図2】請求項1記載の発明において、演算装置部分を
付設した親局を使用した場合の鉄道車両の一編成におけ
る車体傾斜制御システムの概略を示す説明図である。
【図3】請求項2記載の発明において、演算装置部分を
付設した親局を使用した場合の鉄道車両の一編成におけ
る車体傾斜制御システムの概略を示す説明図である。
【図4】図1における主制御装置の制御システムの構成
を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施による1台車分の制御系を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 親局 2 子局 3 孫局 4 速度発電機 5 地点情報通信ケーブル 6 データ送受信ケーブル 7 車体 8 台車 9 空気ばね 10 圧力センサ 11 高さセンサ 12 電磁弁 13 給排気手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−269666(JP,A) 特開 昭48−2508(JP,A) 特開 昭55−102771(JP,A) 特公 平3−73511(JP,B2) 実公 昭48−27367(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61F 5/22 B61F 5/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄道車両の曲線通過時の超過遠心力によ
    る車体床面左右定常加速度を減少させるための車体傾斜
    制御システムを有する編成列車において、列車の走行地
    点を検出する検出装置部分を親局、制御出力を演算する
    演算装置部分を子局、各車両の状態を検出する諸センサ
    の検出値の取り込み及び車体傾斜装置部分を孫局とし、
    一編成中の一車両に設けた親局で検出した地点データ
    を、一編成中の複数車両おきに配置した子局に伝送し、
    各子局で親局からの地点データと孫局からの諸センサの
    検出値に基づいて、各子局に属する複数車両への制御出
    力を演算し、全車両の各台車ごとに配置した孫局に制御
    出力を伝達し、この制御出力に基づいて空気ばねに対す
    る給排気弁を開閉し、車体傾斜を行なう編成列車の車体
    傾斜制御方法。
  2. 【請求項2】 鉄道車両の曲線通過時の超過遠心力によ
    る車体床面左右定常加速度を減少させるための車体傾斜
    制御システムを有する編成列車において、列車の走行地
    点を検出する検出装置部分を親局、制御出力を演算する
    演算装置部分を子局、各車両の状態を検出する諸センサ
    の検出値の取り込み及び車体傾斜装置部分を孫局とし、
    一編成中の一車両に設けた親局で検出した地点データ
    を、一編成中の複数車両おきに配置した子局に伝送し、
    各子局で親局からの地点データと孫局からの諸センサの
    検出値に基づいて、各子局に属する複数車両への制御出
    力を演算し、全車両の各車両ごとに1局を配置した孫局
    に制御出力を伝達し、この制御出力に基づいて空気ばね
    に対する給排気弁を開閉し、車体傾斜を行なう編成列車
    の車体傾斜制御方法。
  3. 【請求項3】親局に制御出力を演算する演算装置部分を
    付設し、親局を載置した車両を含む複数車両への制御出
    力の演算を、親局の演算装置部分により演算することを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の編成列車の車
    体傾斜制御方法。
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