JP3513974B2 - 制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイフ機構 - Google Patents

制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイフ機構

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JP3513974B2
JP3513974B2 JP11364495A JP11364495A JP3513974B2 JP 3513974 B2 JP3513974 B2 JP 3513974B2 JP 11364495 A JP11364495 A JP 11364495A JP 11364495 A JP11364495 A JP 11364495A JP 3513974 B2 JP3513974 B2 JP 3513974B2
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佳之 丸山
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制御装置付き鉄道車両
用台車において、制御装置に対する作動流体の供給不足
や制御装置の暴走状態が起きた際のフェールセイフ機構
に関する。
【0002】
【従来の技術】制御装置付き鉄道車両において、制御装
置の故障や制御装置に対する作動流体の供給不足等によ
り、車体が傾斜したままの状態を続けたり、あるいは所
定の傾斜が行なわれなくなると、曲線が移行した際に乗
客が不快な横方向加速度を感じ乗り心地が悪くなり、ま
た安全運行上も問題がある。また動揺防止制御の故障や
作動流体の供給不足によっても所定の加速度低減がなさ
れなかったり、逆に加速度の増加による乗心地の悪化が
生じる。
【0003】そのため、従来から制御装置の故障や制御
装置に対する作動流体の供給不足等が生じた場合の対策
が講じられており、作動流体の供給不足等が生じた場合
の対策としては、個別の制御装置ごとにフェールセイフ
モードを設定し、制御系に異常が発生したときも車両運
行上で重大な支障を来たさないようにしていた。
【0004】例えば車体の高さ制御用レベリングバルブ
とは別個の一組の車体傾斜復元用レベリングバルブを左
右空気ばねに近設し、制御系の故障時には前記車体傾斜
復元用レベリングバルブを介して左右空気ばねの給排気
を強制的に行ない車体を中立に復元させるフェールセイ
フの方法(特公昭53−11728号公報)や、車体を
支持するばねに流体作動機構を併設し、振動検出器、制
御回路、サーボ弁を有し、振動検出器の出力を制御回路
で補償してサーボ弁を作動させ、流体作動機構の内圧を
制御する車両の振動制御装置において、上下振動モード
における流体系固有の車体支持系に対する減衰係数比を
0.05〜0.15とすることにより、電気系の異常に
より制御信号が途絶えた場合にも動揺と呼ばれる支持ば
ねのばね定数と車体質量で定まる固有振動を限度内に押
え、動揺に対する乗り心地の悪化を防止した車両の振動
制御装置(特公平1−34824号公報)等がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術における車体
傾斜あるいは動揺防止制御装置のフェールセイフ機構で
は、動力として作動流体の供給を必要としないものも考
えられているが、作動流体の供給中に作動させた場合に
は、かえって作動流体の消費が増大することがある。そ
のため、異なる種類の制御機構を組み合わせると、フェ
ールセイフモードでは単一の機構で作動流体の消費が停
止される場合でも、車両全体としては他機構の影響で消
費が継続してしまい、作動流体の供給がある程度低下し
ても作動可能な機構の動作まで支障を来たすことが考え
られる。
【0006】本発明は、前記の現状に鑑み、車両全体と
して作動流体の有効利用を図り、制御装置のフェール時
における制御の操作時間を延長させるフェールセイフ機
構を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセ
イフ機構は次の(1)〜(4)の機構からなる。
【0008】(1) 体傾斜や振動防止等の制御装置
を有する鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供
給源と、前記各制御装置による各制御系の稼働状態と
作動流体の供給状態を監視する機構と、前記各制御
装置による作動流体の供給をそれぞれ遮断する遮断装置
を設け、前記の監視する機構により前記作動流体の供
給不足を検知した際に、前記各制御装置への前記作動流
体の供給を遮断することを特徴とする。
【0009】(2) 体傾斜や振動防止等の制御装置
を有する鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供
給源と、前記各制御装置による各制御系の稼働状態と作
動流体の供給状態を監視する機構と、各制御装置に通常
の制御状態とは別個に前記作動流体の消費を低減させる
低消費制御モードに移行する装置を設け、前記の監視す
る機構により前記作動流体の供給不足を検知した際に、
前記低消費制御モードに移行する装置により前記各制御
装置を順次低消費制御モードに移行することを特徴とす
る。
【0010】(3) 体傾斜や振動防止等の制御装置
を有する鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供
給源と、前記各制御装置による各制御系の稼働状態
動流体の供給状態とを監視する機構と、前記各制御装置
に通常の制御状態とは別個に前記作動流体の消費を低減
させる低消費制御モードに移行する装置と、前記各制御
装置への前記作動流体の供給をそれぞれ遮断する遮断
とを設け、前記各制御装置は、前記遮断装置を介して
前記供給源と接続され、前記の監視する機構により前記
作動流体の供給不足を検知した際に、前記各制御装置へ
の前記作動流体の供給を、前記作動流体の供給不足の検
知値に応じて段階的に前記各制御装置を前記低消費制御
モードに移行する装置により低消費制御モードに移行
し、前記遮断装置によって遮断することを特徴とする。
【0011】(4) 前記(1)乃至(3)のいずれか
に記載の発明において、加速度計・傾斜角センサ等から
なる制御監視系により、制御系の監視を行い、前記各
御装置の暴走状態(フェール)を検知したとき、当該制
御系の制御装置に対応する作動流体を遮断し、当該制御
を強制停止させることを特徴とする。
【0012】
【作用】図1は、2つの制御機構を有する場合の本発明
の構成を示す図である。作動流体の供給源1は、電磁弁
等からなる遮断装置7,8を介して制御機構2,3にそ
れぞれ配管10により接続され、作動流体が供給される
ように構成されている。そして、制御系の監視機構とし
て、作動流体の供給圧力や流量を検知するセンサ4と各
制御機構2,3の制御効果を顕著に認識するセンサ5,
6、例えば車体傾斜では左右定常加速度や傾斜角度を、
振動防止では左右振動加速度や左右変位を検知するセン
サが設置される。各センサ4,5,6からの検出信号
は、制御指令装置9に入力され、この制御指令装置9か
らの制御出力により、制御機構2,3と遮断装置7,8
の操作が行なわれる。なお、制御機構は、安全性等を考
慮して制御機構3に比べ制御機構2の方が重要なものと
する。
【0013】センサ4により作動流体の状態変化(供給
圧力または流量の低下)あるいはセンサ5,6による加
速度の増大等により各制御の制御効果の低下等を通じて
作動流体の供給不足が検知された場合には、制御指令装
置9において制御機構3への作動流体の供給を停止する
ように遮断機構8が操作される。この操作により、作動
流体の供給不足時に作動流体の消費量を減少させること
により、制御機構の操作時間を延長できる。
【0014】また、各制御装置に通常の制御状態とは別
個に作動流体の消費を低減させる低消費制御モードに移
行する装置を設けた場合には、作動流体の供給不足を検
知した際に、各制御装置を順次低消費制御モードに移行
して制御操作が行なわれる(図1では制御機構3のみを
低消費制御モードに移行する場合を示した)。
【0015】更に、制御装置への作動流体の供給を遮断
する装置及び各制御装置を順次低消費制御モードに移行
する装置を設けた場合には、段階的に低消費制御モード
への移行と供給遮断が行なわれる。
【0016】そして、前記装置において、センサ5また
は6により、例えば車体制御系や振動防止系を備えてい
るのに「左右定常加速度が0.2gを超える」あるいは
「左右振動加速度が0.4gを超える」といった、制御
装置の暴走状態(フェール)が異常として検知されたと
きは、制御指令装置9からの閉鎖指令により遮断装置7
または8を閉鎖して、供給源1から供給される作動流体
を遮断し、制御を強制的に停止させる。
【0017】前記のごとく、作動流体の供給不足を検知
した際に、制御モードを切り換えて作動流体の消費量を
減少させることにより、制御機構の操作時間を延長でき
る。また制御のフェール時にもその制御の強制停止が行
える。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図3に示す、作動流体とし
て圧縮空気を用いた車体傾斜制御機構と振動制御機構を
有する鉄道車両に基づいて説明する。前記車体傾斜制御
機構は、車体11と台車12との間に左右方向に働く流
体アクチュエータ13と、車幅の両側位置で上下方向に
働く流体アクチュエータ14(図には作図上車体と輪軸
の間に設けて示した)を設け、車上の床面幅方向中央に
左右振動加速度計15を、また床面幅方向両端寄りに上
下振動加速度計16を設け、図示しない制御器に速度信
号を入力しして制御が行なわれるように構成する。
【0019】すなわち、左右振動加速度計15と上下振
動加速度計16で検知した左右振動加速度及び上下振動
加速度の加速度検知信号とアクチュエータより検知した
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、一方速度計
からの速度信号を制御器に入力して、制御下限速度と比
較して、該制御下限速度を超えているとき制御出力を出
し制御が行なわれる。
【0020】振動制御機構は、空気溜(図面省略)と各
空気ばね17を接続する給気管に電磁給気弁18を設
け、また各空気ばね17に接続した排気管に電磁排気弁
19を設ける。更に、各空気ばね17には圧力センサ2
0が設置されている。そして、車体11と台車12の両
側側面との間に、リンクと信号発信器からなる高さセン
サ21が設置されている。前記圧力センサ20は、空気
ばね17の内圧を計測して内圧制御を行なう際に使用す
るものである。
【0021】図示しない制御器に各高さセンサ21から
の検出信号を入力し、また各電磁給気弁18及び電磁排
気弁19に操作信号を発信するように設け、ここで空気
ばね高さの情報を目標高さと比較演算し、更に空気ばね
部における車体と台車の間の相対ローリング角を求めて
空気ばねの給排気制御を行なうように構成される。
【0022】本発明の実施において、空気溜からの空気
の供給状態は、監視装置として給気管途中に設けた圧力
センサ(図面省略、図1の圧力センサ4に相当)を設け
る。また、各制御の制御状態には前記左右方向の加速度
センサを用い、車体傾斜、振動防止の両制御とも低消費
制御モードを設けてある。そして、両制御共空気消費量
は同程度であるが、安全性や乗り心地を考慮すると、総
合的には車体傾斜制御の方がより必要とされているもの
とする。
【0023】図3の制御車両において、前記発明(3)
の作動流体の供給不足を検知した際に段階的に低消費制
御モード、供給遮断を行なう場合の制御状態推移を図2
に示す。作動流体として空気を用い、その空気供給量が
通常の供給値から減少し、空気圧の低下として圧力セン
サが空気の供給不足を検知し、図示の所定値に対し供給
不足検知値1に達すると、この時点で制御指令装置9
は、第1段階の処置として振動防止制御を低消費制御モ
ードに移行させる。この処置により振動防止制御によっ
て消費される空気量が減少し、図中に実線で示すよう
に、その分供給不足の進行速度を遅らせることができ
る。
【0024】その後も空気の供給不足が進行し続け、供
給不足検知値2に達すると、第2段階の処置として、車
体傾斜制御の低消費制御モードへの移行と、振動防止制
御への配管途中に設けた電磁弁を閉じて空気の供給を停
止し、車体傾斜制御のみに空気が供給される。このよう
に、本来車体傾斜と振動防止の2系統分の容量に対し、
1系統分の消費となるので、空気の供給不足の進行を遅
らせ、制御の操作可能時間を更に延長させることができ
る。
【0025】また、左右振動加速度の値が異常値として
制御装置のフェールが検知されたときは、その制御系に
対応する電磁弁を閉じることにより、フェール側の作動
のみを停止する。なお、そのフェールが両方の制御系に
生じた場合には、両方共に制御を停止する。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、複数制御系からなり、
いずれの系統にも低消費制御モードを設けた制御機構に
より、作動流体の供給不良時において車両全体として作
動流体の有効利用を図り、制御の操作時間を延長させる
ことができ、車両の安全走行と乗客の乗り心地を向上で
きる。また制御装置にフェール時には制御を作動流体の
供給停止により強制停止させる。これらの結果より快適
で安全な運行を保障できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御付き鉄道車両用台車のフェールセ
イフ機構を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例における制御状態の推移を示
すグラフである。
【図3】本発明を実施するための制御装置を装備した鉄
道車両の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 供給源 2、3 制御機構 4、5、6 センサ 7、8 遮断装置 9 制御指令装置 10 配管 11 車体 12 台車 13 流体アクチュエータ 14 流体アクチュエータ 15 左右振動加速度計 16 上下振動加速度計 17 空気ばね 18 電磁給気弁 19 電磁排気弁 20 圧力センサ 21 高さセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−239232(JP,A) 特開 平4−191169(JP,A) 特開 平6−270805(JP,A) 実公 平1−34824(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61F 5/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体傾斜や振動防止等の制御装置を有す
    る鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供給源
    と、前記各制御装置による各制御系の稼働状態と前記
    動流体の供給状態を監視する機構と、前記各制御装置
    への前記作動流体の供給をそれぞれ遮断する遮断装置と
    を設け、前記各制御装置は、前記遮断装置を介して前記
    供給源と接続され、前記の監視する機構により前記作動
    流体の供給不足を検知した際に、前記各制御装置への
    作動流体の供給を順次前記遮断装置によって遮断する
    ことを特徴とする制御装置付き鉄道車両用台車のフェー
    ルセイフ機構。
  2. 【請求項2】 体傾斜や振動防止等の制御装置を有す
    る鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供給源
    と、前記各制御装置による各制御系の稼働状態と前記
    動流体の供給状態を監視する機構と、前記各制御装置
    に通常の制御状態とは別個に前記作動流体の消費を低減
    させる低消費制御モードに移行する装置を設け、前記の
    監視する機構により前記作動流体の供給不足を検知した
    際に、前記低消費制御モードに移行する装置により前記
    各制御装置を順次低消費制御モードに移行することを特
    徴とする制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイフ
    機構。
  3. 【請求項3】 体傾斜や振動防止等の制御装置を有す
    る鉄道車両用台車あって作動流体の単一の供給源
    、前記各制御装置による各制御系の稼働状態と前記
    動流体の供給状態を監視する機構と、前記各制御装置
    に通常の制御状態とは別個に前記作動流体の消費を低減
    させる低消費制御モードに移行する装置と、前記各制御
    装置への前記作動流体の供給をそれぞれ遮断する遮断
    とを設け、前記各制御装置は、前記遮断装置を介して
    前記供給源と接続され、前記の監視する機構により前記
    作動流体の供給不足を検知した際に、前記各制御装置へ
    の前記作動流体の供給を、前記作動流体の供給不足の検
    知値に応じて段階的に前記各制御装置を前記低消費制御
    モードに移行する装置により低消費制御モードに移行
    し、前記遮断装置によって遮断することを特徴とする制
    御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイフ機構。
  4. 【請求項4】 加速度計・傾斜角センサ等からなる制御
    監視系により、制御系の監視を行い、前記各制御装置の
    暴走状態(フェール)を検知したとき、当該制御系の制
    御装置に対応する前記作動流体を遮断し、当該制御を強
    制停止させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
    かに記載の制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイ
    フ機構。
JP11364495A 1995-04-13 1995-04-13 制御装置付き鉄道車両用台車のフェールセイフ機構 Expired - Lifetime JP3513974B2 (ja)

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