JP3529539B2 - 車体傾斜制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧シリンダを用い
て車体を台車から支持し、車体の車高や傾斜角度を制御
する車体傾斜制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来一般に、油圧装置を利用した車体傾
斜制御装置の１車両分の構成は図４に示すようなもので
あり、前後の台車１Ｆ，１Ｒそれぞれに油圧装置ＹＴ
Ｆ，ＹＴＲを設置し、これらの油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲ
によって車体２は支持される。設定器ＤＴは走行時の軌
道の曲線データ、制御定数などを設定し、車体傾斜指令
部ＣＴは車両の走行距離、速度情報をもとにして車体の
傾斜角度や車高を演算して出力する。この車体傾斜指令
装置ＣＴの出力する車高指令、傾斜角度指令に基づいて
油圧駆動制御部ＰＴは、油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲそれぞ
れを駆動して車体２を目標とする車高及び傾斜角度に制
御する油圧駆動制御部ＰＴから構成されている。 【０００３】そして１台の台車１に対する油圧装置ＹＴ
は図５に示す構成である。この油圧装置ＹＴは、左右の
傾斜シリンダＳ１，Ｓ２、車体２の左側、右側それぞれ
の変位を検出する変位センサＸ１，Ｘ２、これらの傾斜
シリンダＳ１，Ｓ２に油を分配供給する比例シリンダＳ
３、比例シリンダＳ３を駆動する駆動シリンダＳ４、各
シリンダに対する油量を制御する電磁弁Sol１１，Sol１
２，Sol２１，Sol２２，Sol３ａ，Sol３ｂ、セフティ電
磁弁Sol、及び油圧タンクと油圧ポンプから成る油圧ユ
ニット装置Ｓｙから構成されている。そして比例シリン
ダＳ３と駆動シリンダＳ４はシリンダ軸Ｋで機械的に接
続されていて、駆動シリンダＳ４の動作によってシリン
ダ軸Ｋを駆動し、これによって比例シリンダＳ３のシリ
ンダ室ＳＡ，ＳＢの容積比を制御するようになってい
る。このシリンダ軸Ｋの変位量は変位センサＸ３によっ
て検出する。 【０００４】この油圧装置ＹＴの動作について説明す
る。油圧装置ＹＴは図４に示した油圧駆動制御部ＰＴに
よって制御されるが、そのために油圧駆動制御部ＰＴは
変位センサＸ１〜Ｘ３の検出信号を入力して車体傾斜指
令部ＣＴによって与えられる各々の目標値と比較し、そ
の偏差に応じて電磁弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol
２２，Sol３ａ，Sol３ｂそれぞれに対する駆動信号を与
え、電磁弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol２２，Sol
３ａ，Sol３ｂそれぞれがこの駆動信号に応じて動作す
ることにより車体２の車高及び傾斜角度を制御する。 【０００５】＜＜車高制御＞＞車体２を所望の位置に浮
上させる時には、油圧ユニット装置Ｓｙの油圧タンクか
ら油を次のような経路で供給する。まず駆動シリンダＳ
４を中立位置にしてこれによって制御される比例シリン
ダＳ３の左右両側のシリンダ室ＳＡ，ＳＢを等容積に
し、１つの経路として油圧ユニット装置Ｓｙ→電磁弁So
l１１→比例シリンダＳ３のシリンダ室ＳＡ→傾斜シリ
ンダＳ１で傾斜シリンダＳ１に油を供給し、他方は、油
圧ユニット装置Ｓｙ→電磁弁Sol２１→比例シリンダＳ
３のシリンダ室ＳＢ→傾斜シリンダＳ２となる経路によ
って傾斜シリンダＳ２に油を供給し、傾斜シリンダＳ
１，Ｓ２を等距離だけ駆動させて車体２を浮上させる。 【０００６】車体２の車高を下げる場合には、電磁弁So
l１１，Sol１２を共に開いて傾斜シリンダＳ１，Ｓ２そ
れぞれに供給されている油を油圧ユニット装置Ｓｙの油
圧タンクに戻す。 【０００７】この場合の油圧駆動制御部ＰＴの制御ブロ
ック線図は図６に示すようなもので、比較器ＳＵ１，Ｓ
Ｕ２、増幅器ＫＣ１，ＫＣ２、電磁弁を含めた油圧系の
伝達関数KS1，KS2、傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の可動部の
変位量X1，Y2を検出する変位センサＸ１，Ｘ２の伝達関
数KX1，KX2から構成されている。車高指令値VXrは車体
傾斜指令部ＣＴから入力される。 【０００８】制御動作は、比較器ＳＵ１で指令値VXrと
フィードバック信号VXO1とを比較し、その出力偏差Δer
1の大きさに応じて増幅器ＫＣ１が次の信号を出力し、
電磁弁Sol１１，Sol１２を制御する。 【０００９】Δer1＞０のときに１を出力し、電磁弁Sol
１１をオン、電磁弁Sol１２をオフ、Δer1≦０のときに
０を出力し、電磁弁Sol１１をオフ、電磁弁Sol１２をオ
ンとする。 【００１０】そして電磁弁Sol１１がオンで、電磁弁Sol
１２がオフの場合には油圧ユニット装置Ｓｙから油が比
例シリンダＳ３のシリンダ室ＳＡを通じて傾斜シリンダ
Ｓ１に供給されて車体２の片側（図５では左の山側）を
上昇させる。 【００１１】反対に電磁弁Sol１１がオフで、電磁弁Sol
１２がオンの場合には傾斜シリンダＳ１内の油を油圧ユ
ニット装置Ｓｙに戻すことによって車体の片側を下げ
る。 【００１２】同様に、比較器ＳＵ２で指令値VXrとフィ
ードバック信号VXO2とを比較し、その出力偏差Δer2の
大きさに応じて増幅器KC2が次の信号を出力し、電磁弁S
ol２１，Sol２２を制御する。 【００１３】Δer2＞０のときに１を出力し、電磁弁Sol
２１をオン、電磁弁Sol２２をオフ、Δer2≦０のときに
０を出力し、電磁弁Sol２１をオフ、電磁弁Sol２２をオ
ンとし、電磁弁Sol２１がオンで、電磁弁Sol２２がオフ
の場合には油圧ユニット装置Ｓｙから油が比例シリンダ
Ｓ３のシリンダ室ＳＢを通じて傾斜シリンダＳ２に供給
されて車体２の他側（図５では右の海側）を上昇させ
る。反対に電磁弁Sol２１がオフで、電磁弁Sol２２がオ
ンの場合には傾斜シリンダＳ２内の油を油圧ユニット装
置Ｓｙに戻すことによって車体の他側を下げる。 【００１４】こうして左右両側の傾斜シリンダＳ１，Ｓ
２を同時に同じ指令値VXrに一致するように駆動させる
ことにより車体２を上下に水平移動させて車高の制御を
行うのである。 【００１５】＜＜傾斜角度制御＞＞車体２の傾斜角度を
制御するには次のように山側の傾斜シリンダＳ１、海側
の傾斜シリンダＳ２内の油量を制御する。図５において
山側の傾斜シリンダＳ１を下げ、海側の傾斜シリンダＳ
２を上げる場合（以下、山傾斜と称する）は、油圧ユニ
ット装置Ｓｙの油圧タンクから電磁弁Sol３ａを介して
駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＣ側に油を供給し、
シリンダ室ＳＤ側の油を電磁弁Sol３ｂから抜く。これ
によってシリンダ軸Ｋが図中Ｂ側（海側）に移動し、シ
リンダ軸Ｋが移動すると比例シリンダＳ３内のシリンダ
室ＳＢ側の油圧が上昇してその中の油が傾斜シリンダＳ
２に流れ込み、反対に比例シリンダＳ３内のシリンダ室
ＳＡの油圧が下がって傾斜シリンダＳ１の油がシリンダ
室ＳＡに還流する。この結果、山側の傾斜シリンダＳ１
は下がり、海側の傾斜シリンダＳ２は上昇して車体２は
山側に傾斜する。 【００１６】逆に山側の傾斜シリンダＳ１を上げ、海側
の傾斜シリンダＳ２を下げる場合（以下、海傾斜と称す
る）は、油圧ユニット装置Ｓｙの油圧タンクから電磁弁
Sol３ｂを介して駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＤ
側に油を供給し、シリンダ室ＳＣ側の油を電磁弁Sol３
ａから抜く。これによってシリンダ軸Ｋが図中Ａ側（山
側）に移動し、シリンダ軸Ｋが移動すると比例シリンダ
Ｓ３内のシリンダ室ＳＡ側の油圧が上昇してその中の油
が傾斜シリンダＳ１に流れ込み、反対に比例シリンダＳ
３内のシリンダ室ＳＢの油圧が下がって傾斜シリンダＳ
２の油がシリンダ室ＳＢに還流し、この結果、山側の傾
斜シリンダＳ１は上がり、海側の傾斜シリンダＳ２は下
がって車体２は海側に傾斜する。 【００１７】また車体２を水平に支持する場合は、電磁
弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol２２をオフ状態に
し、シリンダ軸Ｋを中心位置に制御する。 【００１８】油圧駆動制御部ＰＴの制御ブロック線図は
図７のようになり、本装置とは別装置などから検出した
車両速度Ｖ、円曲線部のカントＣ、曲線半径Ｒなどに基
づいて目標傾斜角φrを算出する演算回路Ｃr、比較器Ｓ
Ｕ３、ＰＩＤ回路で構成される制御補償要素H(s)、リミ
ッタKm、電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂとシリンダを含めた油
圧系の制御伝達関数KS、シリンダ軸Ｋの変位量Y3を検出
する変位センサＸ１の伝達関数KX、変位センサＸ１のフ
ィードバック出力VXに基づいて車体２の傾斜角度φoを
計算する演算回路Ｋφから構成される。 【００１９】制御動作を説明する。この制御系は基本的
には実傾斜角度φｏと目標傾斜角φrとの偏差Δerに対
するＰＩＤ制御によるフィードバック制御を構成し、補
償要素H(s)の出力Vsyの大きさにリミッタｋｍを作用さ
せて電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂの弁の開度を制御し、開度
の大きい方の電磁弁はそこを流れる油量が増加し、傾斜
スピードが速くなり、開度の小さい方の電磁弁はそこを
流れる油量が減少し、傾斜スピードが遅くなる。 【００２０】＜＜保護動作＞＞何らかの異常が発生した
場合、油圧駆動制御部ＰＴはセフティ電磁弁Solのみを
動作させ、駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＣ，ＳＤ
の油圧回路を短絡させてこれらの両室間の油の流れを自
由にする。これによって比例シリンダＳ３内の油も自由
になり、車体２が自然振子状態になって走行時の安全を
確保する。 【００２１】＜＜油圧応答不良検出＞＞油圧系統の応答
不良が発生した場合の安全対策が必要であり、従来、油
圧駆動制御部ＰＴの１台の台車１に対する傾斜シリンダ
Ｓ１，Ｓ２の応答不良検出の制御系は図９のブロック線
図に示す構成である。この制御系は比較器ＳＵ４，ＳＵ
５、絶対値回路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２、設定値DXと絶対値
回路の出力との比較回路ＫＨ１，ＫＨ２、これらの比較
回路ＫＨ１，ＫＨ２の出力のアンド回路ＡＮＤから構成
される。 【００２２】制御動作について説明する。指令値VXrと
傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の変位センサX1，X2からのフィ
ードバック信号VX01，VX02（図６参照）を比較器ＳＵ
４，ＳＵ５で比較し、その偏差Δer1，Δer2を絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力する。そしてこの絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２の出力｜Δer1｜，｜Δer2｜を比
較回路ＫＨ１，ＫＨ２で設定値DXと比較する。ここで偏
差の絶対値出力が設定値DXよりも大きい場合にフェール
セーフ信号をアンド回路ＡＮＤに入力し、アンド回路Ａ
ＮＤは比較回路ＫＨ１，ＫＨ２の両方からフェールセー
フ信号を受ける時にセフティ電磁弁Solを作動させる信
号を出力し、セフティ電磁弁Solの動作によって車体２
を自然振子状態にして安全を図る。 【００２３】 【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の車体傾斜制御装置では、次のような問題点があっ
た。 【００２４】まず油圧制御に用いられる電磁弁は時間の
経過と共に油のリークが避けられず、傾斜シリンダＳ
１，Ｓ２によって車体２をある車高に浮上させて支持
し、水平に維持した状態で制御を停止していると、車体
２の自重によって自然に車高が低下してしまい、また場
合によっては、車体２の自重のアンバランスによって車
体２が傾斜する現象も現れる。このため、駆動シリンダ
Ｓ４のシリンダ軸Ｋは常に中心位置に維持されていると
は限らない。このような状態で車高制御と傾斜角度制御
を起動すると両制御間に干渉が発生し、車体２を指令値
どおりに制御できない場合が発生する。例えば、図１０
（ａ）に示すようにはじめに車体２の車高が十分でない
状態で傾斜角度制御を起動すると、同図（ｂ）に示すよ
うに車体２が傾斜シリンダＳ１側に接触したり、逆に傾
斜シリンダＳ２側に接触して損傷が発生する恐れがある
問題点があった。 【００２５】また車体傾斜制御では、カーブ（曲線）を
通過する時に車両速度Ｖ、レールのカントＣ、曲線半径
Ｒをもとにしてふさわしい角度だけ車体を傾斜させ、こ
れによって左右方向に働く遠心加速度を軽減させ、乗り
心地を向上させると共に、カーブ通過速度の向上を図る
ことを目的としている。このため、図４に示した従来の
車体傾斜制御装置では、走行区間のカーブの位置、その
カントＣ及び曲線半径をあらかじめデータとして設定器
ＤＴに登録し、このデータと計測した車両速度Ｖとに基
づいてふさわしい傾斜角度を傾斜角度指令部ＣＴで割出
し、その傾斜角度指令値に一致するように傾斜角度制御
を油圧駆動制御部ＰＴで行っている。 【００２６】図８は走行区間のカーブの一例を示してい
る。同図（ａ）に示す実際のカーブで、地点XAまでは直
線区間、地点XA−地点XBの区間は入口緩和曲線区間、地
点XB−地点XCの区間は円曲線区間、地点XC−地点XDは出
口緩和曲線区間で、地点XD以降はまた直線区間である。
これに対して目標傾斜角度φrは同図（ｂ）に示すよう
にカントを加味した傾斜角速度が制限値を超える区間に
は傾斜角速度制限を超えないように新たな入口緩和曲線
区間（地点XA'−地点XB'）と出口緩和曲線（地点XC'−
地点XD'）を演算する。そしてこのカーブを通過する場
合の目標傾斜角度φrの算出は次のようにして行ってい
る。 【００２７】 【数１】（１）直線制御区間（距離Ｘ≦XA'） φr＝０［°］ 【００２８】（２）入口緩和曲線制御区間（距離XA'≦
Ｘ＜XB'） 【数２】 【００２９】 【数３】（３）円曲線制御区間（距離XB'≦Ｘ＜XC'） φr＝φc［°］ 【００３０】ここで、 【数４】 であり、円曲線区間の超過遠心加速度αuは、次の式で
求められるものである。 【００３１】 【数５】 ここで、 Ｖ：車両速度［km/h］、 Ｃ：円曲線部のカント［mm］、 Ｒ：円曲線部の曲線半径［ｍ］、 ｇ：重力加速度（＝９．８［ｍ／ｓ2］）、 Ｇ：車輪ゲージ（＝１５００［mm］）である。 【００３２】（４）出口緩和曲線制御区間（距離XC'≦
Ｘ＜XD'） 【数６】 【００３３】 【数７】（５）直線制御区間（距離XD'≦Ｘ） φr＝０［°］ 【００３４】また円曲線部の目標傾斜角度φrと、入口
緩和曲線部、出口緩和曲線部それぞれの目標傾斜角度と
の間には次の関係が成立つ。 【００３５】入口緩和曲線部の目標傾斜角度φr'とし
て、 【数８】φr'＝(Ｘ/(XB'-XA'))・φr 【００３６】出口緩和曲線部の目標傾斜角度φr'とし
て、 【数９】φr'＝(Ｘ/(XD'−XC'))・φr 【００３７】このようにして求められる目標傾斜角度φ
rは数５式で示されているように、車両速度Ｖの２乗に
比例しているので、低速度領域ではほとんど０となる。
そこで車体は台車に対してほぼ平行の状態に維持されて
曲線部を通過することになり、曲線部にはカントＣが設
定されているためにカントの角度だけ車体が水平状態か
ら傾斜した状態で走行し、この結果、乗客に不快感を与
える問題点があった。 【００３８】さらに、図９に示したように従来では、車
高制御における油圧応答不良の検出は、指令値VXrと傾
斜シリンダの変位センサからの出力VX01，VX02を比較器
ＳＵ４，ＳＵ５で比較し、その偏差Δer1，Δer2を絶対
値回路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力し、この絶対値回路の
出力｜Δer1｜，｜Δer2｜を比較回路ＫＨ１，ＫＨ２で
設定値DXと比較し、設定値DXよりも偏差の絶対値が大き
い場合に油圧応答不良と判断している。しかしながら、
車高制御は電磁弁Sol１１〜Sol２２のオン／オフ制御に
よって行うために、指令値VXrとしてステップ状にあら
かじめ決められた規定値が与えられるので、特に変位セ
ンサの出力VX01，VX02がほぼ０の時、つまり起動時には
偏差Δer1，Δer2が最大値となり、油圧応答不良の検出
ができない問題点があった。 【００３９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、車両が曲線部を低速で走行する際に曲
線部のカントによって車体が傾斜するのを防止し、乗り
心地を向上させることができる車体傾斜制御装置を提供
することにある。 【００４０】 【課題を解決するための手段】請求項１の発明の車体傾
斜制御装置は、台車の左右各々に設けられ、この台車上
の車体を支持する油圧シリンダと、前記左右の油圧シリ
ンダ各々に油を配分供給する油圧供給系統と、前記油圧
供給系統を制御し、左右の油圧シリンダ各々に均等に油
を供給させることによって前記車体の車高を調整し、前
記左右の油圧シリンダに供給する油量を異ならせること
によって車体の傾斜角度を調整する制御手段と、別装置
の検出した車両速度を入力して低速走行か否か判定し、
低速走行時に制御切替信号を前記制御手段に出力する切
替制御手段と、別装置の検出した車両速度、曲線部のカ
ント、曲線半径に基づいて目標傾斜角を算出し、前記制
御手段に出力する演算手段とを備え、前記演算手段は、
前記切替制御手段から制御切替信号を受けた時に、曲線
部のカント角を演算し、求めたカント角と逆向きの同じ
角度を目標傾斜角にして前記制御手段に出力することを
特徴とするものである。 【００４１】この請求項１の発明の車体傾斜制御装置で
は、軌道の曲線部を低速で通過する時には、演算手段が
当該曲線部に設定されているカント角に対応する角度だ
け車体を反対側に傾斜させる角度を目標傾斜角として算
出して制御手段に与え、制御手段はこの目標傾斜角にて
車体の傾斜制御を行う。これによって低速で曲線部を通
過する時には車体をほぼ水平に制御し、乗り心地を良く
する。 【００４２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の車体
傾斜制御装置を図に基づいて詳説する。本発明の実施の
形態の車体傾斜制御装置の全体的な構成は従来の技術で
も説明したように図４に示す構成であり、前後の台車１
Ｆ，１Ｒそれぞれに油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲを設置し、
これらの油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲによって車体２は支持
される。設定器ＤＴは走行時の軌道の曲線データ、制御
定数などを設定し、車体傾斜指令部ＣＴにおいて車両の
走行距離、速度情報をもとにして車体の傾斜角度や車高
を演算して出力する。この車体傾斜指令装置ＣＴの出力
する車高指令、傾斜角度指令に油圧駆動制御ＰＴは基づ
いて油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲそれぞれを駆動して車体２
を目標とする車高及び傾斜角度に制御する。 【００４３】そして１台の台車１に対する油圧装置ＹＴ
は図５に示す構成であり、油圧駆動制御部ＰＴが図６、
図７に関して従来の技術で説明した制御方式によって＜
＜車高制御＞＞と＜＜車体傾斜角度制御（中立制御を含
む）＞＞を実行する。 【００４４】そしてこの油圧駆動制御部ＰＴが実行する
傾斜角度制御は図１のフローチャートに示す手順で山
側、海側それぞれの傾斜シリンダＳ１，Ｓ２について変
位量制御を実行する。すなわち、車体傾斜角度制御が起
動されると、最初に変位センサＸ１，Ｘ２それぞれの検
出する変位量VX01，VX02それぞれが所定の車高指令値VX
rになるまで車高制御を実行する（ステップＳＴ１）。 【００４５】実車高VX0が指令値VXrに一致すれば、続い
て中立制御を実行する（ステップＳＴ２，ＳＴ３）。こ
の中立制御によってシリンダ軸ＫがそのＡ−Ｂ方向の最
大ストロークVXmaxの半分の位置、つまりVXk＝VXmax/2
の中立位置に一致させる制御を行う（ステップＳＴ
４）。これによってまず車体２を水平状態に制御する。 【００４６】そして再び車高制御に戻り、指令値VXrに
一致させる（ステップＳＴ１）。 【００４７】車体２を水平状態にして所定の車高VXrに
一致するようになれば、次に、当初の目的であった車体
傾斜制御に入り、図７のブロック線図に示した傾斜角度
制御を実行し、傾斜指令角度φrに車体２の実際の傾斜
角度が一致するように駆動シリンダＳ４におけるシリン
ダ軸Ｋの位置制御を行い、これによって比例シリンダＳ
３のシリンダ室ＳＡ，ＳＢの容積比を制御し、車体傾斜
角度を制御する。 【００４８】これにより、車体傾斜角度制御を起動する
際には最初に車高を所定の高さまで浮上がらせてから傾
斜制御に移行するので、起動時に直ちに傾斜角度制御に
入る場合のように、油の抜けによって車高が低下してい
るときに直接傾斜角度制御に入ることによって傾斜シリ
ンダＳ１，Ｓ２と傾斜した車体２とが接触して油圧系統
に損傷が発生するという事態が起きないようにできる。 【００４９】次に、図２を用いて、この実施の形態の車
体傾斜制御装置による軌道の曲線部を通過する際の車体
の傾斜角度制御を車両速度Ｖの高低に応じて切替える制
御について説明する。本実施の形態では、図４に示した
車体傾斜制御装置における油圧駆動制御部ＰＴが傾斜角
度制御を図２のブロック線図に示すようにして実行する
のである。 【００５０】この傾斜角度制御系は車両速度Ｖ、円曲線
部のカントＣ、曲線半径Ｒなどに基づいて目標傾斜角φ
rを算出する演算回路Ｃr、低速走行時の傾斜制御の目標
角度φcrを与える回路Ｃｃと、車両速度Ｖに対して切替
え信号Ｓｖを出力する切替制御回路Ｂｖと、回路Ｂｖか
らの切替信号Ｓｖを受けて通常速度時には回路Ｃr側
に、低速走行時には回路Ｃｃ側に切替えて目標傾斜角度
φr／φcrの切替を行うスイッチＳＷと、比較器ＳＵ
３、ＰＩＤ回路で構成される制御補償要素H(s)、リミッ
タKm、電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂとシリンダを含めた油圧
系の制御伝達関数KS、シリンダ軸Ｋの変位量Y3を検出す
る変位センサＸ３の伝達関数KX、変位センサＸ３のフィ
ードバック出力VXに基づいて車体２の傾斜角度φoを計
算する演算回路Ｋφから構成される。 【００５１】そしてこの傾斜角度制御系は、基本的には
実傾斜角度φoと目標傾斜角φr／φcrとの偏差Δerに対
するＰＩＤ制御によるフィードバック制御を構成し、補
償要素H(s)の出力Vsyの大きさにリミッタkmを作用させ
て電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂの弁の開度を制御し、開度の
大きい方の電磁弁はそこを流れる油量が増加し、開度の
小さい方の電磁弁はそこを流れる油量が減少し、シリン
ダ軸Ｋの両側のシリンダ室ＳＣ，ＳＤにおいてそれらの
流量比に応じた容積比となるようにシリンダ軸Ｋが左右
に移動し、これに応じて比例シリンダＳ３のシリンダ室
ＳＡ，ＳＢの容積比も制御され、山側、海側の傾斜シリ
ンダＳ１，Ｓ２の変位量が変化して所定の傾斜角度が付
くことになる。 【００５２】そこで、図８に示す軌道の曲線部を走行す
る場合、次のようにして目標傾斜角度を演算し、それに
一致するように傾斜角度制御を行う。 【００５３】＜＜低速走行時の傾斜角度制御＞＞演算回
路Ｃｃは曲線部のカント角φcrを次のように求める。 【００５４】 【数１０】 【００５５】切替制御回路Ｂｖは低速走行時には信号Ｓ
ｖ＝０、通常速度時にはＳｖ＝１を出力し、スイッチＳ
Ｗをこの信号Ｓｖによって切替させる。そしてＳｖ＝０
の時には目標傾斜角度φcr（＝φc1，φc2又はφc3；距
離Ｘに応じて選択）を演算回路Ｃｃから出力させ、Ｓｖ
＝１の時には目標傾斜角度φrを演算回路Ｃｒから出力
させる。 【００５６】そして低速走行時であれば、前述の数５式
において速度Ｖを無視すると、 【数１１】αu＝−(C/G) となり、これを数４式に代入すると、 【数１２】 となる。 【００５７】したがって、目標傾斜角度φcはこの場
合、負の値となり、このφcを上記（ａ）〜（ｃ）の演
算においてφc1として用いることにより、曲線部を車両
が走行する時に軌道側に設けられたカントによって車体
２が台車１と共に傾くところを逆側に傾斜させて車体２
を軌道に対してほぼ水平状態に維持することができ、乗
り心地を改善することができる。 【００５８】次に、本実施の形態の車体傾斜制御装置に
おいて、油圧駆動制御部ＰＴが実行する油圧応答不良検
出機能について説明する。この制御系は図３のブロック
線図に示す構成であり、車高指令値VXrと傾斜シリンダ
Ｓ１，Ｓ２の変位量VX01，VX02それぞれとを比較して偏
差Δer1，Δer2を求める比較器ＳＵ４，ＳＵ５、前回制
御サイクルに得られた偏差Δer1/(t-1)，Δer2/(t-1)と
今回制御サイクルに得られた偏差Δer1/t，Δer2/tとの
偏差ΔE1，ΔE2それぞれを求める回路ＳＥ１，ＳＥ２、
この偏差ΔE1，ΔE2それぞれの絶対値を求める絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２、設定値DXと絶対値回路ＡＢＳ
１，ＡＢＳ２それぞれの出力との比較回路ＫＨ１，ＫＨ
２、これらの比較回路ＫＨ１，ＫＨ２の出力のアンド回
路ＡＮＤから構成される。 【００５９】この油圧応答不良検出制御系の動作につい
て説明する。指令値VXrと傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の変
位センサＸ１，Ｘ２のフィードバック信号VX01，VX02
（図６参照）を比較器ＳＵ４，ＳＵ５で比較し、その偏
差Δer1，Δer2の前回制御サイクルでの値Δer1/(t-
1)，Δer2/(t-1)と今回制御サイクルでの値Δer1/t，Δ
er2/tとの偏差ΔE1，ΔE2を回路ＳＥ１，ＳＥ２で求め
る。つまり、 【数１３】 を求めるのである。このΔE1，ΔE2それぞれは変位量の
フィードバック量VX01，VX02それぞれの応答速度に対応
する。 【００６０】続いて偏差ΔE1，ΔE2それぞれを絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力する。そして絶対値回路Ａ
ＢＳ１，ＡＢＳ２の出力｜ΔE1｜，｜ΔE2｜を比較回路
ＫＨ１，ＫＨ２で設定値DXと比較する。そして偏差の絶
対値出力｜ΔE1｜，｜ΔE2｜が共に設定値DXよりも小さ
い場合にはフェールセーフ信号をアンド回路ANDからセ
フティ電磁弁Solに出力して作動させ、セフティ電磁弁S
olの動作によって車体２を自然振子状態にして安全を図
る。 【００６１】これによって車高制御の起動時にも油圧系
統の応答速度が遅ければ応答不良と判断してフェールセ
ーフ動作させることができることになる。 【００６２】 【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
軌道の曲線部を低速で通過する時には、当該曲線部に設
定されているカント角に対応する角度だけ車体を反対側
に傾斜させる制御を行うので、低速で曲線部を通過する
時には車体をほぼ水平に維持することができて乗り心地
を良くすることができる。
て車体を台車から支持し、車体の車高や傾斜角度を制御
する車体傾斜制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来一般に、油圧装置を利用した車体傾
斜制御装置の１車両分の構成は図４に示すようなもので
あり、前後の台車１Ｆ，１Ｒそれぞれに油圧装置ＹＴ
Ｆ，ＹＴＲを設置し、これらの油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲ
によって車体２は支持される。設定器ＤＴは走行時の軌
道の曲線データ、制御定数などを設定し、車体傾斜指令
部ＣＴは車両の走行距離、速度情報をもとにして車体の
傾斜角度や車高を演算して出力する。この車体傾斜指令
装置ＣＴの出力する車高指令、傾斜角度指令に基づいて
油圧駆動制御部ＰＴは、油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲそれぞ
れを駆動して車体２を目標とする車高及び傾斜角度に制
御する油圧駆動制御部ＰＴから構成されている。 【０００３】そして１台の台車１に対する油圧装置ＹＴ
は図５に示す構成である。この油圧装置ＹＴは、左右の
傾斜シリンダＳ１，Ｓ２、車体２の左側、右側それぞれ
の変位を検出する変位センサＸ１，Ｘ２、これらの傾斜
シリンダＳ１，Ｓ２に油を分配供給する比例シリンダＳ
３、比例シリンダＳ３を駆動する駆動シリンダＳ４、各
シリンダに対する油量を制御する電磁弁Sol１１，Sol１
２，Sol２１，Sol２２，Sol３ａ，Sol３ｂ、セフティ電
磁弁Sol、及び油圧タンクと油圧ポンプから成る油圧ユ
ニット装置Ｓｙから構成されている。そして比例シリン
ダＳ３と駆動シリンダＳ４はシリンダ軸Ｋで機械的に接
続されていて、駆動シリンダＳ４の動作によってシリン
ダ軸Ｋを駆動し、これによって比例シリンダＳ３のシリ
ンダ室ＳＡ，ＳＢの容積比を制御するようになってい
る。このシリンダ軸Ｋの変位量は変位センサＸ３によっ
て検出する。 【０００４】この油圧装置ＹＴの動作について説明す
る。油圧装置ＹＴは図４に示した油圧駆動制御部ＰＴに
よって制御されるが、そのために油圧駆動制御部ＰＴは
変位センサＸ１〜Ｘ３の検出信号を入力して車体傾斜指
令部ＣＴによって与えられる各々の目標値と比較し、そ
の偏差に応じて電磁弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol
２２，Sol３ａ，Sol３ｂそれぞれに対する駆動信号を与
え、電磁弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol２２，Sol
３ａ，Sol３ｂそれぞれがこの駆動信号に応じて動作す
ることにより車体２の車高及び傾斜角度を制御する。 【０００５】＜＜車高制御＞＞車体２を所望の位置に浮
上させる時には、油圧ユニット装置Ｓｙの油圧タンクか
ら油を次のような経路で供給する。まず駆動シリンダＳ
４を中立位置にしてこれによって制御される比例シリン
ダＳ３の左右両側のシリンダ室ＳＡ，ＳＢを等容積に
し、１つの経路として油圧ユニット装置Ｓｙ→電磁弁So
l１１→比例シリンダＳ３のシリンダ室ＳＡ→傾斜シリ
ンダＳ１で傾斜シリンダＳ１に油を供給し、他方は、油
圧ユニット装置Ｓｙ→電磁弁Sol２１→比例シリンダＳ
３のシリンダ室ＳＢ→傾斜シリンダＳ２となる経路によ
って傾斜シリンダＳ２に油を供給し、傾斜シリンダＳ
１，Ｓ２を等距離だけ駆動させて車体２を浮上させる。 【０００６】車体２の車高を下げる場合には、電磁弁So
l１１，Sol１２を共に開いて傾斜シリンダＳ１，Ｓ２そ
れぞれに供給されている油を油圧ユニット装置Ｓｙの油
圧タンクに戻す。 【０００７】この場合の油圧駆動制御部ＰＴの制御ブロ
ック線図は図６に示すようなもので、比較器ＳＵ１，Ｓ
Ｕ２、増幅器ＫＣ１，ＫＣ２、電磁弁を含めた油圧系の
伝達関数KS1，KS2、傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の可動部の
変位量X1，Y2を検出する変位センサＸ１，Ｘ２の伝達関
数KX1，KX2から構成されている。車高指令値VXrは車体
傾斜指令部ＣＴから入力される。 【０００８】制御動作は、比較器ＳＵ１で指令値VXrと
フィードバック信号VXO1とを比較し、その出力偏差Δer
1の大きさに応じて増幅器ＫＣ１が次の信号を出力し、
電磁弁Sol１１，Sol１２を制御する。 【０００９】Δer1＞０のときに１を出力し、電磁弁Sol
１１をオン、電磁弁Sol１２をオフ、Δer1≦０のときに
０を出力し、電磁弁Sol１１をオフ、電磁弁Sol１２をオ
ンとする。 【００１０】そして電磁弁Sol１１がオンで、電磁弁Sol
１２がオフの場合には油圧ユニット装置Ｓｙから油が比
例シリンダＳ３のシリンダ室ＳＡを通じて傾斜シリンダ
Ｓ１に供給されて車体２の片側（図５では左の山側）を
上昇させる。 【００１１】反対に電磁弁Sol１１がオフで、電磁弁Sol
１２がオンの場合には傾斜シリンダＳ１内の油を油圧ユ
ニット装置Ｓｙに戻すことによって車体の片側を下げ
る。 【００１２】同様に、比較器ＳＵ２で指令値VXrとフィ
ードバック信号VXO2とを比較し、その出力偏差Δer2の
大きさに応じて増幅器KC2が次の信号を出力し、電磁弁S
ol２１，Sol２２を制御する。 【００１３】Δer2＞０のときに１を出力し、電磁弁Sol
２１をオン、電磁弁Sol２２をオフ、Δer2≦０のときに
０を出力し、電磁弁Sol２１をオフ、電磁弁Sol２２をオ
ンとし、電磁弁Sol２１がオンで、電磁弁Sol２２がオフ
の場合には油圧ユニット装置Ｓｙから油が比例シリンダ
Ｓ３のシリンダ室ＳＢを通じて傾斜シリンダＳ２に供給
されて車体２の他側（図５では右の海側）を上昇させ
る。反対に電磁弁Sol２１がオフで、電磁弁Sol２２がオ
ンの場合には傾斜シリンダＳ２内の油を油圧ユニット装
置Ｓｙに戻すことによって車体の他側を下げる。 【００１４】こうして左右両側の傾斜シリンダＳ１，Ｓ
２を同時に同じ指令値VXrに一致するように駆動させる
ことにより車体２を上下に水平移動させて車高の制御を
行うのである。 【００１５】＜＜傾斜角度制御＞＞車体２の傾斜角度を
制御するには次のように山側の傾斜シリンダＳ１、海側
の傾斜シリンダＳ２内の油量を制御する。図５において
山側の傾斜シリンダＳ１を下げ、海側の傾斜シリンダＳ
２を上げる場合（以下、山傾斜と称する）は、油圧ユニ
ット装置Ｓｙの油圧タンクから電磁弁Sol３ａを介して
駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＣ側に油を供給し、
シリンダ室ＳＤ側の油を電磁弁Sol３ｂから抜く。これ
によってシリンダ軸Ｋが図中Ｂ側（海側）に移動し、シ
リンダ軸Ｋが移動すると比例シリンダＳ３内のシリンダ
室ＳＢ側の油圧が上昇してその中の油が傾斜シリンダＳ
２に流れ込み、反対に比例シリンダＳ３内のシリンダ室
ＳＡの油圧が下がって傾斜シリンダＳ１の油がシリンダ
室ＳＡに還流する。この結果、山側の傾斜シリンダＳ１
は下がり、海側の傾斜シリンダＳ２は上昇して車体２は
山側に傾斜する。 【００１６】逆に山側の傾斜シリンダＳ１を上げ、海側
の傾斜シリンダＳ２を下げる場合（以下、海傾斜と称す
る）は、油圧ユニット装置Ｓｙの油圧タンクから電磁弁
Sol３ｂを介して駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＤ
側に油を供給し、シリンダ室ＳＣ側の油を電磁弁Sol３
ａから抜く。これによってシリンダ軸Ｋが図中Ａ側（山
側）に移動し、シリンダ軸Ｋが移動すると比例シリンダ
Ｓ３内のシリンダ室ＳＡ側の油圧が上昇してその中の油
が傾斜シリンダＳ１に流れ込み、反対に比例シリンダＳ
３内のシリンダ室ＳＢの油圧が下がって傾斜シリンダＳ
２の油がシリンダ室ＳＢに還流し、この結果、山側の傾
斜シリンダＳ１は上がり、海側の傾斜シリンダＳ２は下
がって車体２は海側に傾斜する。 【００１７】また車体２を水平に支持する場合は、電磁
弁Sol１１，Sol１２，Sol２１，Sol２２をオフ状態に
し、シリンダ軸Ｋを中心位置に制御する。 【００１８】油圧駆動制御部ＰＴの制御ブロック線図は
図７のようになり、本装置とは別装置などから検出した
車両速度Ｖ、円曲線部のカントＣ、曲線半径Ｒなどに基
づいて目標傾斜角φrを算出する演算回路Ｃr、比較器Ｓ
Ｕ３、ＰＩＤ回路で構成される制御補償要素H(s)、リミ
ッタKm、電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂとシリンダを含めた油
圧系の制御伝達関数KS、シリンダ軸Ｋの変位量Y3を検出
する変位センサＸ１の伝達関数KX、変位センサＸ１のフ
ィードバック出力VXに基づいて車体２の傾斜角度φoを
計算する演算回路Ｋφから構成される。 【００１９】制御動作を説明する。この制御系は基本的
には実傾斜角度φｏと目標傾斜角φrとの偏差Δerに対
するＰＩＤ制御によるフィードバック制御を構成し、補
償要素H(s)の出力Vsyの大きさにリミッタｋｍを作用さ
せて電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂの弁の開度を制御し、開度
の大きい方の電磁弁はそこを流れる油量が増加し、傾斜
スピードが速くなり、開度の小さい方の電磁弁はそこを
流れる油量が減少し、傾斜スピードが遅くなる。 【００２０】＜＜保護動作＞＞何らかの異常が発生した
場合、油圧駆動制御部ＰＴはセフティ電磁弁Solのみを
動作させ、駆動シリンダＳ４内のシリンダ室ＳＣ，ＳＤ
の油圧回路を短絡させてこれらの両室間の油の流れを自
由にする。これによって比例シリンダＳ３内の油も自由
になり、車体２が自然振子状態になって走行時の安全を
確保する。 【００２１】＜＜油圧応答不良検出＞＞油圧系統の応答
不良が発生した場合の安全対策が必要であり、従来、油
圧駆動制御部ＰＴの１台の台車１に対する傾斜シリンダ
Ｓ１，Ｓ２の応答不良検出の制御系は図９のブロック線
図に示す構成である。この制御系は比較器ＳＵ４，ＳＵ
５、絶対値回路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２、設定値DXと絶対値
回路の出力との比較回路ＫＨ１，ＫＨ２、これらの比較
回路ＫＨ１，ＫＨ２の出力のアンド回路ＡＮＤから構成
される。 【００２２】制御動作について説明する。指令値VXrと
傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の変位センサX1，X2からのフィ
ードバック信号VX01，VX02（図６参照）を比較器ＳＵ
４，ＳＵ５で比較し、その偏差Δer1，Δer2を絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力する。そしてこの絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２の出力｜Δer1｜，｜Δer2｜を比
較回路ＫＨ１，ＫＨ２で設定値DXと比較する。ここで偏
差の絶対値出力が設定値DXよりも大きい場合にフェール
セーフ信号をアンド回路ＡＮＤに入力し、アンド回路Ａ
ＮＤは比較回路ＫＨ１，ＫＨ２の両方からフェールセー
フ信号を受ける時にセフティ電磁弁Solを作動させる信
号を出力し、セフティ電磁弁Solの動作によって車体２
を自然振子状態にして安全を図る。 【００２３】 【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の車体傾斜制御装置では、次のような問題点があっ
た。 【００２４】まず油圧制御に用いられる電磁弁は時間の
経過と共に油のリークが避けられず、傾斜シリンダＳ
１，Ｓ２によって車体２をある車高に浮上させて支持
し、水平に維持した状態で制御を停止していると、車体
２の自重によって自然に車高が低下してしまい、また場
合によっては、車体２の自重のアンバランスによって車
体２が傾斜する現象も現れる。このため、駆動シリンダ
Ｓ４のシリンダ軸Ｋは常に中心位置に維持されていると
は限らない。このような状態で車高制御と傾斜角度制御
を起動すると両制御間に干渉が発生し、車体２を指令値
どおりに制御できない場合が発生する。例えば、図１０
（ａ）に示すようにはじめに車体２の車高が十分でない
状態で傾斜角度制御を起動すると、同図（ｂ）に示すよ
うに車体２が傾斜シリンダＳ１側に接触したり、逆に傾
斜シリンダＳ２側に接触して損傷が発生する恐れがある
問題点があった。 【００２５】また車体傾斜制御では、カーブ（曲線）を
通過する時に車両速度Ｖ、レールのカントＣ、曲線半径
Ｒをもとにしてふさわしい角度だけ車体を傾斜させ、こ
れによって左右方向に働く遠心加速度を軽減させ、乗り
心地を向上させると共に、カーブ通過速度の向上を図る
ことを目的としている。このため、図４に示した従来の
車体傾斜制御装置では、走行区間のカーブの位置、その
カントＣ及び曲線半径をあらかじめデータとして設定器
ＤＴに登録し、このデータと計測した車両速度Ｖとに基
づいてふさわしい傾斜角度を傾斜角度指令部ＣＴで割出
し、その傾斜角度指令値に一致するように傾斜角度制御
を油圧駆動制御部ＰＴで行っている。 【００２６】図８は走行区間のカーブの一例を示してい
る。同図（ａ）に示す実際のカーブで、地点XAまでは直
線区間、地点XA−地点XBの区間は入口緩和曲線区間、地
点XB−地点XCの区間は円曲線区間、地点XC−地点XDは出
口緩和曲線区間で、地点XD以降はまた直線区間である。
これに対して目標傾斜角度φrは同図（ｂ）に示すよう
にカントを加味した傾斜角速度が制限値を超える区間に
は傾斜角速度制限を超えないように新たな入口緩和曲線
区間（地点XA'−地点XB'）と出口緩和曲線（地点XC'−
地点XD'）を演算する。そしてこのカーブを通過する場
合の目標傾斜角度φrの算出は次のようにして行ってい
る。 【００２７】 【数１】（１）直線制御区間（距離Ｘ≦XA'） φr＝０［°］ 【００２８】（２）入口緩和曲線制御区間（距離XA'≦
Ｘ＜XB'） 【数２】 【００２９】 【数３】（３）円曲線制御区間（距離XB'≦Ｘ＜XC'） φr＝φc［°］ 【００３０】ここで、 【数４】 であり、円曲線区間の超過遠心加速度αuは、次の式で
求められるものである。 【００３１】 【数５】 ここで、 Ｖ：車両速度［km/h］、 Ｃ：円曲線部のカント［mm］、 Ｒ：円曲線部の曲線半径［ｍ］、 ｇ：重力加速度（＝９．８［ｍ／ｓ2］）、 Ｇ：車輪ゲージ（＝１５００［mm］）である。 【００３２】（４）出口緩和曲線制御区間（距離XC'≦
Ｘ＜XD'） 【数６】 【００３３】 【数７】（５）直線制御区間（距離XD'≦Ｘ） φr＝０［°］ 【００３４】また円曲線部の目標傾斜角度φrと、入口
緩和曲線部、出口緩和曲線部それぞれの目標傾斜角度と
の間には次の関係が成立つ。 【００３５】入口緩和曲線部の目標傾斜角度φr'とし
て、 【数８】φr'＝(Ｘ/(XB'-XA'))・φr 【００３６】出口緩和曲線部の目標傾斜角度φr'とし
て、 【数９】φr'＝(Ｘ/(XD'−XC'))・φr 【００３７】このようにして求められる目標傾斜角度φ
rは数５式で示されているように、車両速度Ｖの２乗に
比例しているので、低速度領域ではほとんど０となる。
そこで車体は台車に対してほぼ平行の状態に維持されて
曲線部を通過することになり、曲線部にはカントＣが設
定されているためにカントの角度だけ車体が水平状態か
ら傾斜した状態で走行し、この結果、乗客に不快感を与
える問題点があった。 【００３８】さらに、図９に示したように従来では、車
高制御における油圧応答不良の検出は、指令値VXrと傾
斜シリンダの変位センサからの出力VX01，VX02を比較器
ＳＵ４，ＳＵ５で比較し、その偏差Δer1，Δer2を絶対
値回路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力し、この絶対値回路の
出力｜Δer1｜，｜Δer2｜を比較回路ＫＨ１，ＫＨ２で
設定値DXと比較し、設定値DXよりも偏差の絶対値が大き
い場合に油圧応答不良と判断している。しかしながら、
車高制御は電磁弁Sol１１〜Sol２２のオン／オフ制御に
よって行うために、指令値VXrとしてステップ状にあら
かじめ決められた規定値が与えられるので、特に変位セ
ンサの出力VX01，VX02がほぼ０の時、つまり起動時には
偏差Δer1，Δer2が最大値となり、油圧応答不良の検出
ができない問題点があった。 【００３９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、車両が曲線部を低速で走行する際に曲
線部のカントによって車体が傾斜するのを防止し、乗り
心地を向上させることができる車体傾斜制御装置を提供
することにある。 【００４０】 【課題を解決するための手段】請求項１の発明の車体傾
斜制御装置は、台車の左右各々に設けられ、この台車上
の車体を支持する油圧シリンダと、前記左右の油圧シリ
ンダ各々に油を配分供給する油圧供給系統と、前記油圧
供給系統を制御し、左右の油圧シリンダ各々に均等に油
を供給させることによって前記車体の車高を調整し、前
記左右の油圧シリンダに供給する油量を異ならせること
によって車体の傾斜角度を調整する制御手段と、別装置
の検出した車両速度を入力して低速走行か否か判定し、
低速走行時に制御切替信号を前記制御手段に出力する切
替制御手段と、別装置の検出した車両速度、曲線部のカ
ント、曲線半径に基づいて目標傾斜角を算出し、前記制
御手段に出力する演算手段とを備え、前記演算手段は、
前記切替制御手段から制御切替信号を受けた時に、曲線
部のカント角を演算し、求めたカント角と逆向きの同じ
角度を目標傾斜角にして前記制御手段に出力することを
特徴とするものである。 【００４１】この請求項１の発明の車体傾斜制御装置で
は、軌道の曲線部を低速で通過する時には、演算手段が
当該曲線部に設定されているカント角に対応する角度だ
け車体を反対側に傾斜させる角度を目標傾斜角として算
出して制御手段に与え、制御手段はこの目標傾斜角にて
車体の傾斜制御を行う。これによって低速で曲線部を通
過する時には車体をほぼ水平に制御し、乗り心地を良く
する。 【００４２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の車体
傾斜制御装置を図に基づいて詳説する。本発明の実施の
形態の車体傾斜制御装置の全体的な構成は従来の技術で
も説明したように図４に示す構成であり、前後の台車１
Ｆ，１Ｒそれぞれに油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲを設置し、
これらの油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲによって車体２は支持
される。設定器ＤＴは走行時の軌道の曲線データ、制御
定数などを設定し、車体傾斜指令部ＣＴにおいて車両の
走行距離、速度情報をもとにして車体の傾斜角度や車高
を演算して出力する。この車体傾斜指令装置ＣＴの出力
する車高指令、傾斜角度指令に油圧駆動制御ＰＴは基づ
いて油圧装置ＹＴＦ，ＹＴＲそれぞれを駆動して車体２
を目標とする車高及び傾斜角度に制御する。 【００４３】そして１台の台車１に対する油圧装置ＹＴ
は図５に示す構成であり、油圧駆動制御部ＰＴが図６、
図７に関して従来の技術で説明した制御方式によって＜
＜車高制御＞＞と＜＜車体傾斜角度制御（中立制御を含
む）＞＞を実行する。 【００４４】そしてこの油圧駆動制御部ＰＴが実行する
傾斜角度制御は図１のフローチャートに示す手順で山
側、海側それぞれの傾斜シリンダＳ１，Ｓ２について変
位量制御を実行する。すなわち、車体傾斜角度制御が起
動されると、最初に変位センサＸ１，Ｘ２それぞれの検
出する変位量VX01，VX02それぞれが所定の車高指令値VX
rになるまで車高制御を実行する（ステップＳＴ１）。 【００４５】実車高VX0が指令値VXrに一致すれば、続い
て中立制御を実行する（ステップＳＴ２，ＳＴ３）。こ
の中立制御によってシリンダ軸ＫがそのＡ−Ｂ方向の最
大ストロークVXmaxの半分の位置、つまりVXk＝VXmax/2
の中立位置に一致させる制御を行う（ステップＳＴ
４）。これによってまず車体２を水平状態に制御する。 【００４６】そして再び車高制御に戻り、指令値VXrに
一致させる（ステップＳＴ１）。 【００４７】車体２を水平状態にして所定の車高VXrに
一致するようになれば、次に、当初の目的であった車体
傾斜制御に入り、図７のブロック線図に示した傾斜角度
制御を実行し、傾斜指令角度φrに車体２の実際の傾斜
角度が一致するように駆動シリンダＳ４におけるシリン
ダ軸Ｋの位置制御を行い、これによって比例シリンダＳ
３のシリンダ室ＳＡ，ＳＢの容積比を制御し、車体傾斜
角度を制御する。 【００４８】これにより、車体傾斜角度制御を起動する
際には最初に車高を所定の高さまで浮上がらせてから傾
斜制御に移行するので、起動時に直ちに傾斜角度制御に
入る場合のように、油の抜けによって車高が低下してい
るときに直接傾斜角度制御に入ることによって傾斜シリ
ンダＳ１，Ｓ２と傾斜した車体２とが接触して油圧系統
に損傷が発生するという事態が起きないようにできる。 【００４９】次に、図２を用いて、この実施の形態の車
体傾斜制御装置による軌道の曲線部を通過する際の車体
の傾斜角度制御を車両速度Ｖの高低に応じて切替える制
御について説明する。本実施の形態では、図４に示した
車体傾斜制御装置における油圧駆動制御部ＰＴが傾斜角
度制御を図２のブロック線図に示すようにして実行する
のである。 【００５０】この傾斜角度制御系は車両速度Ｖ、円曲線
部のカントＣ、曲線半径Ｒなどに基づいて目標傾斜角φ
rを算出する演算回路Ｃr、低速走行時の傾斜制御の目標
角度φcrを与える回路Ｃｃと、車両速度Ｖに対して切替
え信号Ｓｖを出力する切替制御回路Ｂｖと、回路Ｂｖか
らの切替信号Ｓｖを受けて通常速度時には回路Ｃr側
に、低速走行時には回路Ｃｃ側に切替えて目標傾斜角度
φr／φcrの切替を行うスイッチＳＷと、比較器ＳＵ
３、ＰＩＤ回路で構成される制御補償要素H(s)、リミッ
タKm、電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂとシリンダを含めた油圧
系の制御伝達関数KS、シリンダ軸Ｋの変位量Y3を検出す
る変位センサＸ３の伝達関数KX、変位センサＸ３のフィ
ードバック出力VXに基づいて車体２の傾斜角度φoを計
算する演算回路Ｋφから構成される。 【００５１】そしてこの傾斜角度制御系は、基本的には
実傾斜角度φoと目標傾斜角φr／φcrとの偏差Δerに対
するＰＩＤ制御によるフィードバック制御を構成し、補
償要素H(s)の出力Vsyの大きさにリミッタkmを作用させ
て電磁弁Sol３ａ，Sol３ｂの弁の開度を制御し、開度の
大きい方の電磁弁はそこを流れる油量が増加し、開度の
小さい方の電磁弁はそこを流れる油量が減少し、シリン
ダ軸Ｋの両側のシリンダ室ＳＣ，ＳＤにおいてそれらの
流量比に応じた容積比となるようにシリンダ軸Ｋが左右
に移動し、これに応じて比例シリンダＳ３のシリンダ室
ＳＡ，ＳＢの容積比も制御され、山側、海側の傾斜シリ
ンダＳ１，Ｓ２の変位量が変化して所定の傾斜角度が付
くことになる。 【００５２】そこで、図８に示す軌道の曲線部を走行す
る場合、次のようにして目標傾斜角度を演算し、それに
一致するように傾斜角度制御を行う。 【００５３】＜＜低速走行時の傾斜角度制御＞＞演算回
路Ｃｃは曲線部のカント角φcrを次のように求める。 【００５４】 【数１０】 【００５５】切替制御回路Ｂｖは低速走行時には信号Ｓ
ｖ＝０、通常速度時にはＳｖ＝１を出力し、スイッチＳ
Ｗをこの信号Ｓｖによって切替させる。そしてＳｖ＝０
の時には目標傾斜角度φcr（＝φc1，φc2又はφc3；距
離Ｘに応じて選択）を演算回路Ｃｃから出力させ、Ｓｖ
＝１の時には目標傾斜角度φrを演算回路Ｃｒから出力
させる。 【００５６】そして低速走行時であれば、前述の数５式
において速度Ｖを無視すると、 【数１１】αu＝−(C/G) となり、これを数４式に代入すると、 【数１２】 となる。 【００５７】したがって、目標傾斜角度φcはこの場
合、負の値となり、このφcを上記（ａ）〜（ｃ）の演
算においてφc1として用いることにより、曲線部を車両
が走行する時に軌道側に設けられたカントによって車体
２が台車１と共に傾くところを逆側に傾斜させて車体２
を軌道に対してほぼ水平状態に維持することができ、乗
り心地を改善することができる。 【００５８】次に、本実施の形態の車体傾斜制御装置に
おいて、油圧駆動制御部ＰＴが実行する油圧応答不良検
出機能について説明する。この制御系は図３のブロック
線図に示す構成であり、車高指令値VXrと傾斜シリンダ
Ｓ１，Ｓ２の変位量VX01，VX02それぞれとを比較して偏
差Δer1，Δer2を求める比較器ＳＵ４，ＳＵ５、前回制
御サイクルに得られた偏差Δer1/(t-1)，Δer2/(t-1)と
今回制御サイクルに得られた偏差Δer1/t，Δer2/tとの
偏差ΔE1，ΔE2それぞれを求める回路ＳＥ１，ＳＥ２、
この偏差ΔE1，ΔE2それぞれの絶対値を求める絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２、設定値DXと絶対値回路ＡＢＳ
１，ＡＢＳ２それぞれの出力との比較回路ＫＨ１，ＫＨ
２、これらの比較回路ＫＨ１，ＫＨ２の出力のアンド回
路ＡＮＤから構成される。 【００５９】この油圧応答不良検出制御系の動作につい
て説明する。指令値VXrと傾斜シリンダＳ１，Ｓ２の変
位センサＸ１，Ｘ２のフィードバック信号VX01，VX02
（図６参照）を比較器ＳＵ４，ＳＵ５で比較し、その偏
差Δer1，Δer2の前回制御サイクルでの値Δer1/(t-
1)，Δer2/(t-1)と今回制御サイクルでの値Δer1/t，Δ
er2/tとの偏差ΔE1，ΔE2を回路ＳＥ１，ＳＥ２で求め
る。つまり、 【数１３】 を求めるのである。このΔE1，ΔE2それぞれは変位量の
フィードバック量VX01，VX02それぞれの応答速度に対応
する。 【００６０】続いて偏差ΔE1，ΔE2それぞれを絶対値回
路ＡＢＳ１，ＡＢＳ２に入力する。そして絶対値回路Ａ
ＢＳ１，ＡＢＳ２の出力｜ΔE1｜，｜ΔE2｜を比較回路
ＫＨ１，ＫＨ２で設定値DXと比較する。そして偏差の絶
対値出力｜ΔE1｜，｜ΔE2｜が共に設定値DXよりも小さ
い場合にはフェールセーフ信号をアンド回路ANDからセ
フティ電磁弁Solに出力して作動させ、セフティ電磁弁S
olの動作によって車体２を自然振子状態にして安全を図
る。 【００６１】これによって車高制御の起動時にも油圧系
統の応答速度が遅ければ応答不良と判断してフェールセ
ーフ動作させることができることになる。 【００６２】 【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
軌道の曲線部を低速で通過する時には、当該曲線部に設
定されているカント角に対応する角度だけ車体を反対側
に傾斜させる制御を行うので、低速で曲線部を通過する
時には車体をほぼ水平に維持することができて乗り心地
を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の傾斜角度制御装置
による傾斜角度制御手順を示すフローチャート。 【図２】上記実施の形態における曲線部走行時の傾斜角
度制御系のブロック線図。 【図３】上記実施の形態における油圧応答不良判定制御
系のブロック線図。 【図４】一般的な油圧制御による車体傾斜制御装置のシ
ステム構成を示すブロック図。 【図５】上記の車体傾斜制御装置の油圧系統図。 【図６】従来の車高制御系のブロック線図。 【図７】従来の傾斜角度制御系のブロック線図。 【図８】一般的な軌道の曲線部の区間区分例を示す説明
図。 【図９】従来の油圧応答不良検出系のブロック線図。 【図１０】従来の車体傾斜角度制御系による車体の動き
を示す説明図。 【符号の説明】 １ 台車、２ 車体、ＤＴ 設定器、ＣＴ 車体傾斜指
令部、ＰＴ 油圧駆動制御部、Ｓ１，Ｓ２ 傾斜シリン
ダ、Ｓ３ 比例シリンダ、Ｓ４ 駆動シリンダ、Ｓｙ
油圧ユニット装置、Ｋ シリンダ軸、Sol１１，Sol１
２，Sol２１，Sol２２ 電磁弁、Sol３ａ，Sol３ｂ 電
磁弁、Sol セフティ電磁弁、Ｘ１〜Ｘ３ 変位セン
サ。
による傾斜角度制御手順を示すフローチャート。 【図２】上記実施の形態における曲線部走行時の傾斜角
度制御系のブロック線図。 【図３】上記実施の形態における油圧応答不良判定制御
系のブロック線図。 【図４】一般的な油圧制御による車体傾斜制御装置のシ
ステム構成を示すブロック図。 【図５】上記の車体傾斜制御装置の油圧系統図。 【図６】従来の車高制御系のブロック線図。 【図７】従来の傾斜角度制御系のブロック線図。 【図８】一般的な軌道の曲線部の区間区分例を示す説明
図。 【図９】従来の油圧応答不良検出系のブロック線図。 【図１０】従来の車体傾斜角度制御系による車体の動き
を示す説明図。 【符号の説明】 １ 台車、２ 車体、ＤＴ 設定器、ＣＴ 車体傾斜指
令部、ＰＴ 油圧駆動制御部、Ｓ１，Ｓ２ 傾斜シリン
ダ、Ｓ３ 比例シリンダ、Ｓ４ 駆動シリンダ、Ｓｙ
油圧ユニット装置、Ｋ シリンダ軸、Sol１１，Sol１
２，Sol２１，Sol２２ 電磁弁、Sol３ａ，Sol３ｂ 電
磁弁、Sol セフティ電磁弁、Ｘ１〜Ｘ３ 変位セン
サ。
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フロントページの続き
(72)発明者 三浦 和敏
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(72)発明者 馬田 明彦
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(56)参考文献 特開 平１−231608（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−209956（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−90962（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−191169（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B61F 5/10
B61F 5/22
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 台車の左右各々に設けられ、この台車上
の車体を支持する油圧シリンダと、前記左右の油圧シリ
ンダ各々に油を配分供給する油圧供給系統と、前記油圧
供給系統を制御し、左右の油圧シリンダ各々に均等に油
を供給させることによって前記車体の車高を調整し、前
記左右の油圧シリンダに供給する油量を異ならせること
によって車体の傾斜角度を調整する制御手段と、別装置の検出した車両速度を入力して低速走行か否か判
定し、低速走行時に制御切替信号を前記制御手段に出力
する切替制御手段と、 別装置の検出した車両速度、曲線部のカント、曲線半径
に基づいて目標傾斜角を算出し、前記制御手段に出力す
る演算手段とを備え、 前記演算手段は、前記切替制御手段から制御切替信号を
受けた時に、曲線部のカント角を演算し、求めたカント
角と逆向きの同じ角度を目標傾斜角にして前記制御手段
に出力する ことを特徴とする車体傾斜制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07622496A JP3529539B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 車体傾斜制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07622496A JP3529539B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 車体傾斜制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09263241A JPH09263241A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3529539B2 true JP3529539B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=13599216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07622496A Expired - Fee Related JP3529539B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 車体傾斜制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529539B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9162688B2 (en) | 2010-08-25 | 2015-10-20 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Vibrational component acceleration estimation device and vibrational component acceleration estimation method for railway vehicle |
| KR102606246B1 (ko) * | 2023-06-02 | 2023-11-29 | (주)제이.케이.에스 | 대형 중량물 운반시 자동 수평 이송장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP07622496A patent/JP3529539B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09263241A (ja) | 1997-10-07 |
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