JP3760797B2 - 輪重差低減方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道車両においては、より安定した走行が可能となるよう開発が進められている。空気ばねを有する鉄道車両においては、静止状態における鉄道車両の左右の輪重差が大きくなるに従い、走行安定性が悪化する。走行安定性に悪影響を与える原因となる輪重差は、車両各部に要因があるがその中でも特に車体剛体のねじれ及び偏心が大きな要因となっている。
【０００３】
車体剛体のねじれ及び偏心を除去するためには、車体剛体のねじれ及び偏心を完全になくすか、台車と車体剛体との間にライナー（シム）を挿入する、または空気ばねへ適量の圧縮空気を給排気することにより擬似的にねじれをなくす方法が考えられる。しかし、鉄道車両の様な大型構造物をねじれ又は偏心なしに製作することは困難であることから、ライナーを挿入する方法等が一般的に用いられている。
【０００４】
従来、空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を使用して、輪重差を低減する装置として特開２０００−３４４０９９公報が開示されている。図８は従来の輪重差低減方法を示す模式図である。図８に示すように前台車Ｆ及び後台車Ｒの左右それぞれには、図示しない車体剛体の間に空気ばね１Ａ〜４Ａ（以下場合によりＡで代表する）が設けられている。各空気ばねＡには自動高さ調整機構１Ｍ〜４Ｍ（２Ｍおよび４Ｍは図示せず）がそれぞれ設けられており、前台車Ｆまたは後台車Ｒと車体剛体との間の高さ（以下、空気ばね高さという）に応じて各空気ばねＡに圧縮空気を給排気する。
【０００５】
以下に自動高さ調整機構１Ｍの動作について説明する。自動高さ調整機構１Ｍは、前台車Ｆ上にその一端が立設される支持柱１ＭＶと、支持柱１ＭＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１ＭＨとにより構成され、空気ばね１Ａが上昇した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に上昇した場合は、空気ばね１Ａの図示しない排気口から圧縮空気を排気して、高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、空気ばね１Ａが下降した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから圧縮空気を給気して空気ばね１Ａの高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
なお、自動高さ調整機構は上述した構成の他、空気ばねの高さを検出する高さセンサ（図示せず）からの出力が、予め定めた基準高さとなるようフィードバック制御、つまり各空気ばねに圧縮空気を適宜給排気することにより、自動的に高さを調整する構成も存在する。
【０００６】
従来の輪重差低減方法では、以上の構成に加え前台車Ｆの空気ばね１Ａ及び２Ａを連通する配管Ｐが設けられており、配管Ｐにより各空気ばね１Ａ及び２Ａ内の圧縮空気が自由に行き来できるよう構成されている。また配管Ｐの適宜の位置に、圧縮空気の自由な移動を制限するための開閉弁Ｖが設けられている。なお、同様に後台車Ｒにも配管Ｐ及び開閉弁Ｖが設けられている。
【０００７】
以上のような構成において、輪重差を低減する調整を行う場合は、まず空気ばね１Ａの自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶを取り外す。そして開閉弁Ｖを開いて空気ばね１Ａと２Ａとを連通する。この場合、後台車Ｒの自動高さ調整機構３Ｍ、４Ｍ、前台車Ｆの自動高さ調整機構２Ｍが動作し、空気ばね２Ａ〜４Ａの空気ばね高さが予め定められた基準高さに変化する。その後、開閉弁Ｖを閉じ、空気ばね高さが基準高さとなるように支持柱１ＭＶ〜４ＭＶの長さを調整する。このようにして製作公差による車体剛体のねじりを吸収して左右の輪重差を少なくすることとしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−３４４０９９公報に開示された輪重差低減方法は、車体剛体にねじれのみが生じている場合は、特に問題は発生しないが、車体剛体に偏心が生じている場合は、左右の輪重差が発生し、走行安定性に悪影響を与えることとなっていた。
【０００９】
また、自動高さ調整機構は水平レバーが多少上下しても動作しないよう一定の不感帯（遊び）が存在する。この不感帯は自動高さ調整機構毎に異なるにも拘わらず、従来は特に不感帯の影響を考慮していなかったため、輪重差が十分に低減されてなかった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前台車及び後台車それぞれで調整した結果の平均値を用いることにより、車体剛体にねじれが発生している場合の他、偏心が生じている場合でも正確に、左右の輪重差を低減することが可能な輪重差低減方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、自動高さ調整機構固有に存在する不感帯を考慮することにより、さらに的確に輪重差を低減することが可能な輪重差低減方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る輪重差低減方法は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、前記第１の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、前記第４の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整することを特徴とする。
【００１３】
第１発明にあっては、従来と同じく、第１の空気ばねの支持柱を取り外し、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通する。そして、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を作動させて、第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整する。次いで、第１の空気ばねに係る空気ばね高さと基準高さとの差を求めておく。
【００１４】
本発明ではさらに、この後、第４の空気ばねの支持柱を取り外し、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間をも連通する。そして、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を作動させて、第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整する。次いで、第４の空気ばねに係る空気ばね高さと基準高さとの差を求める。そして求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整するようにした。つまり前台車及び後台車のそれぞれで求めた調整値の平均値に基づき調整するようにしたので、車体剛体にねじれが発生している場合はもちろん、偏心が生じている場合でも、従来と比較して大幅に左右の輪重差を低減することが可能となる。
【００１５】
第２発明に係る輪重差低減方法は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整することを特徴とする。
【００１６】
第２発明にあっては、第１発明と同様に、第１の空気ばねの支持柱を取り外し、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通する。そして、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。例えば、対角位置に設けられる第１及び第４の空気ばね高さの合計値から、他の対角位置に設けられる第２及び第３の空気ばね高さの合計値を減じその値を求めておく。
【００１７】
同様に、第４の空気ばねの支持柱を取り外し、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。そして、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する。つまり、自動高さ調整機構には不感帯が存在することから、厳密に基準高さに調整することは困難である。そこで、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値の差を求め、その平均値を調整すべき値として適用することにしたので、自動高さ調整機構に不可避的に存在する不感帯を考慮した、的確な輪重差低減を達成することが可能となる。
【００１８】
第３発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じたライナーを、前記台車と前記空気ばねとの間、または前記空気ばねと前記車体剛体との間に挿入または除去することにより行うことを特徴とする。
【００１９】
第３発明にあっては、算出した平均値に応じたライナーを、台車と空気ばねとの間、または空気ばねと車体剛体との間に挿入または除去することとした。このように最適な厚みのライナーを挿入または除去することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２０】
第４発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じた圧縮空気を、空気ばねに対して給排気することにより行うことを特徴とする。
【００２１】
第４発明にあっては、算出した平均値に応じた圧縮空気を空気ばねに対して給排気することとした。このように最適な圧縮空気を給排気することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２２】
第５発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じた、前記台車に立設される前記自動高さ調整機構を構成する支持柱の長さを、調整することにより行うことを特徴とする。
【００２３】
第５発明にあっては、算出した平均値に応じて、台車に立設される自動高さ調整機構の支持柱の長さを調整することとした。このように最適な長さの支持柱を用意することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は鉄道車両の構成を示す模式図である。図に示すように前台車Ｆ及び後台車Ｒ（以下場合により台車ＦＲで代表する）上の左右それぞれには、空気ばね１Ａ〜４Ａ（以下場合によりＡで代表する）が、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間に介在させて設けられている。各空気ばねＡには自動高さ調整機構１Ｍ〜４Ｍ（２Ｍおよび４Ｍは図示せず）がそれぞれ設けられており、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さ（以下、空気ばね高さという）に応じて各空気ばねＡに圧縮空気を給排気する。
【００２５】
自動高さ調整機構１Ｍは、前台車Ｆ上にその一端が立設される支持柱１ＭＶと、支持柱１ＭＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１ＭＨとにより構成され、空気ばね１Ａが上昇した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に上昇した場合は、空気ばね１Ａの図示しない排気口から圧縮空気を排気して、高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、空気ばね１Ａが下降した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから圧縮空気を給気して空気ばね１Ａの高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
【００２６】
さらに、各空気ばねＡには空気ばね内の圧縮空気を排気する排気弁１Ｅ〜４Ｅ（以下場合によりＥで代表する）が設けられている。各空気ばねＡを連通する場合は、ホース等の配管Ｐを排気弁Ｅ、Ｅに差し込み、圧縮空気を自由に移動させる場合は排気弁Ｅを開き、圧縮空気の移動を制限する場合は排気弁Ｅを閉じる。
【００２７】
以上のような構成において、本発明の輪重差低減方法の処理手順を図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３は輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。まず、空気ばね１Ａに付設される自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り外す（ステップＳ２１）等して自動高さ調整機構１Ｍの動作を不能にする。
【００２８】
そして、空気ばね１Ａと２Ａとを連通する（ステップＳ２２）。具体的には排気弁Ｅにホース等の配管Ｐを差し込み、その後排気弁Ｅを開いて空気ばね１Ａと２Ａとの間の圧縮空気の移動を自由にする。その後、自動高さ調整機構２Ｍ〜４Ｍを作動させ、予め定められた基準高さ（例えば３０ｍｍ）に空気ばね２Ａ〜４Ａの高さを調整する（ステップＳ２３）。このときの空気ばね１Ａの空気ばね高さと基準高さとの差を求める（ステップＳ２４）。なお、この後排気弁Ｅを閉じ配管Ｐを取り外し、また取り外された自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り付ける。
【００２９】
続いて以上の処理と同じように、自動高さ調整機構４Ｍの支持柱４ＭＶまたは水平レバー４ＭＨを取り外し（ステップＳ２５）、空気ばね３Ａと４Ａとを連通する（ステップＳ２６）。連通後自動高さ調整機構１Ｍ〜３Ｍを作動させ、空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整する（ステップＳ２７）。空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整した後、空気ばね４Ａの空気ばね高さと基準高さとの差を求める（ステップＳ３１）。
【００３０】
そして、ステップＳ２４で求めた差とステップＳ３１で求めた差との平均値を算出する（ステップＳ３２）。最後に算出した平均値に基づいて空気ばねＡの高さを調整する（ステップＳ３３）。空気ばねＡの高さの調整は以下の３とおりの方法がある。
【００３１】
第１の方法として、求めた平均値に応じたライナー（図示せず）を台車ＦＲと空気ばねＡとの間、または空気ばねＡと車体剛体Ｂとの間に挿入または除去することにより行う。すなわち台車ＦＲと空気ばねＡとの間等に、ライナー（シム）を介在させることにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３２】
第２の方法として、求めた平均値に応じた、圧縮空気を空気ばねＡに対して給排気することにより行う。すなわち適宜の量の圧縮空気を給排気して擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３３】
第３の方法として、求めた平均値に応じて自動高さ調整機構Ｍを構成する支持柱ＭＶの長さを調整することにより行う。すなわち、支持柱ＭＶの長さを適宜変更することで、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１は求めた平均値をＸとした場合に、各空気ばね１Ａ〜４Ａの空気ばね高さを調整すべき調整量を一覧表示したものである。表１に示す、（１）平均値に応じたライナーを挿入または除去し、（２）平均値に応じた圧縮空気を給排気し、または（３）平均値に応じた長さに支持柱ＭＶを調整することで輪重差を低減することが可能となる。
【００３６】
例えば、第１の方法であるライナーを挿入または除去する場合であって、空気ばね１Ａ〜４Ａの全部位にライナー調整を行う場合は（表１の（ａ））、１位空気ばね１Ａ及び４位空気ばね４ＡにＸ／４のライナーを挿入し、２位空気ばね２Ａ及び３位空気ばね３ＡにはＸ／４のライナーを除去することにより調整する。なお、平均値Ｘが負の場合は、これとは逆に１位空気ばね１Ａ及び４位空気ばね４ＡからＸ／４のライナーを除去し、２位空気ばね２Ａ及び３位空気ばね３ＡにはＸ／４のライナーを挿入することにより調整する。
【００３７】
一部位の空気ばねＡのみを調整する場合（表１の（ｃ）の場合）であって、平均値Ｘが正の場合、１位空気ばね１Ａまたは４位空気ばね４Ａのみについて平均値Ｘのライナーを挿入する、或いは２位空気ばね２Ａまたは３位空気ばね３Ａのみについて平均値Ｘのライナーを除去するようにすればよい。
【００３８】
空気ばねＡへの圧縮空気の給排気により空気ばねの高さを調整する場合も同様に表１を参照して適量の圧縮空気を給排気し空気ばねＡの高さを調整する。また、支持柱ＭＶの長さも同様に、表１に基づいて適宜の長さに調整するようにすればよい。
【００３９】
なお、以上の説明においては、空気ばね１Ａと空気ばね２Ａ、及び空気ばね３Ａと空気ばね４Ａとを連通することとしたが、空気ばね１Ａと空気ばね３Ａ、及び空気ばね２Ａと空気ばね４Ａとを連通する等して、本発明の輪重差低減方法を実施するようにしても良い。
【００４０】
実施の形態２
実施の形態２は、自動高さ調整機構Ｍ固有に存在する不感帯の影響を低減する輪重差低減方法に関する。
【００４１】
図４及び図５は実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１と同様に、まず、空気ばね１Ａに付設される自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り外す（ステップＳ４１）等して自動高さ調整機構１Ｍの動作を不能にする。
【００４２】
そして、空気ばね１Ａと２Ａとを連通する（ステップＳ４２）。その後、自動高さ調整機構２Ｍ〜４Ｍを作動させ、予め定められた基準高さに空気ばね２Ａ〜４Ａの高さを調整する（ステップＳ４３）。このときの対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね１Ａの高さと空気ばね４Ａの高さとの合計値）から、他の対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね２Ａの高さと空気ばね３Ａの高さとの合計値）を減じて差を求める（ステップＳ４４）。なお、この後、排気弁Ｅを閉じ配管Ｐを取り外し、また取り外された自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り付ける。
【００４３】
続いて以上の処理と同じように、自動高さ調整機構４Ｍの支持柱４ＭＶまたは水平レバー４ＭＨを取り外し（ステップＳ４５）、空気ばね３Ａと４Ａとを連通する（ステップＳ４６）。連通後自動高さ調整機構１Ｍ〜３Ｍを作動させ、空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整する（ステップＳ４７）。空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整した後、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね１Ａの高さと空気ばね４Ａとの合計値）から、他の対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね２Ａの高さと空気ばね３Ａの高さとの合計値）を減じて差を求める（ステップＳ５１）。
【００４４】
そして、ステップＳ４４で求めた差とステップＳ５１で求めた差との平均値を算出する（ステップＳ５２）。最後に算出した平均値に基づいて空気ばねＡの高さを調整する（ステップＳ５３）。その後の手順は実施の形態１と同様であるので省略する。
【００４５】
最後に実施の形態２に係る本発明の輪重差低減方法による効果を検証する。図６は任意の車体剛体Ｂのねじれまたは偏心の特性を示すグラフである。図のグラフは縦軸に各空気ばねＡの内圧を、横軸に対角位置に設けられる空気ばねＡの高さの合計値から他の対角位置に設けられる空気ばねＡの高さの合計値を減じた値（以下、対角高さ差という）を用意したものである。そして、対角高さ差が変動するように各空気ばねＡの高さを変更し、そのときの各空気ばねＡの内圧を測定して図６のグラフ上にプロットしたものである。
【００４６】
車体剛体Ｂにねじれも、偏心もない場合は、４本の線はそれぞれ基準点（対角高さ差０ｍｍ、内圧１６０ｋＰａ）の１点で交差し、車体剛体Ｂにねじれのみが存在する場合は、ねじれの大きさに応じて４本の線は基準点からずれた位置で交差する。この実験に用いた、車体剛体Ｂはねじれ及び偏心も存在するため４本の線は一点で交差しない形態となっている。
【００４７】
図６からも明らかなように、１位空気ばね１Ａと２位空気ばね２Ａとを連通して対角高さ差３．５ｍｍを求め、また３位空気ばね３Ａと４位空気ばね４Ａとを連通して対角高さ差１３．５ｍｍを求める。そして、その平均である８．５ｍｍを平均値Ｘとして求める。この求めた平均値Ｘを表１に従って各空気ばねＡの高さ調整を行い、そのときの走行安定性の是非について検証した。結果は表２に示すとおりである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
なお、評価値は以下の式１に従い算出した。
前台車評価値（％）＝｜１位空気ばね１Ａの内圧―２位空気ばね２Ａの内圧｜÷（１位空気ばね１Ａの内圧＋２位空気ばね２Ａの内圧）×１００
後台車評価値（％）＝｜３位空気ばね３Ａの内圧―４位空気ばね４Ａの内圧｜÷（３位空気ばね３Ａの内圧＋４位空気ばね４Ａの内圧）×１００
…式１
【００５０】
高さ調整を全く行わない場合（表２（ａ））は、特に後台車Ｒで圧力差が生じておりその結果輪重に大きな影響を与えていることになり、緩和曲線通過時には走行安定性が低いといえる。
【００５１】
従来の方法により高さ調整を行った場合（表２（ｂ））、改善の効果が見られるが、特に前台車Ｆにおいて圧力差が発生しており走行安定性は低いといえる。なお、従来の手法では３位線と４位線の交点である１３．５ｍｍを調整量としたものである。
【００５２】
本発明の方法により高さ調整を行った場合（表２（ｃ））、１位が４．８％、２位が−４．８％、３位が７．１％、４位が−７．１％となり、圧力差が低く押さえられ、走行安定性は極めて高いといえる。
【００５３】
このように対角高さ差の平均値Ｘをもって調整量とすることの利点について以下に述べておく。図７は車体剛体Ｂのねじれ及び偏心の特性を示す模式図である。図７（ａ）は車体剛体Ｂにねじれも偏心もない場合の特性を示したものである。図７（ａ）に示すように４本の線は基準点で交差する。また、図７（ｂ）は車体剛体Ｂにねじれのみが存在し偏心がない場合の特性を示したものである。図７（ｂ）に示すように、基準点からずれた位置に４本の線が交差する。
【００５４】
このような場合は、それぞれの交点の対角高さ差（１位と４位との交点、または２位と３位との交点）を調整量とすれば十分である。しかしながら実際の車体剛体Ｂは図６に示すように、ねじれ及び偏心が存在し、１位と２位との交点の対角高さ差（図６では３．５ｍｍ）または３位と４位との交点の対角高さ差（図６では１３．５ｍｍ）を調整量とした場合は、表２で示した結果からも明らかなように、改善は見られるが輪重差を低減することには一定の限界がある。本願出願人は４本の線で囲まれる図形の図芯座標の、対角高さ差の座標値、換言すれば対角高さ差の平均値の値が、理想的な調整量であることを知見し、平均値を調整量として採用することとしたのである。これにより、車体剛体Ｂにねじれ及び偏心が存在する場合でも、輪重差を低減して走行安定性を高めることが可能となる。
【００５５】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、第１発明にあっては、空気ばねを前台車及び後台車でそれぞれ連通させ、自動高さ調整機構で調整した後、基準高さからの差を求める。そして求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整するようにした。つまり前台車及び後台車のそれぞれで求めた調整値の平均値に基づき調整するようにしたので、車体剛体にねじれが発生している場合はもちろん、偏心が生じている場合でも、従来と比較して大幅に左右の輪重差を低減することが可能となる。
【００５７】
第２発明にあっては、第１発明と同様に、空気ばねを前台車及び後台車でそれぞれ連通させ、自動高さ調整機構で調整した後、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。そして、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する。つまり、自動高さ調整機構には不感帯が存在することから、厳密に基準高さに調整することは困難である。そこで、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値の差を求め、その平均値を調整すべき値として適用することにしたので、自動高さ調整機構に不可避的に存在する不感帯を考慮した、的確な輪重差低減を達成することが可能となる。さらにその平均値を採用することとしたので、車体剛体にねじれ及び偏心が発生している場合でも輪重差を低減することが可能となる。
【００５８】
第３発明にあっては、算出した平均値に応じたライナーを、台車と空気ばねとの間、または空気ばねと車体剛体との間に挿入または除去することとした。このように最適な厚みのライナーを挿入または除去することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００５９】
第４発明にあっては、算出した平均値に応じた圧縮空気を空気ばねに対して給排気することとした。このように最適な圧縮空気を給排気することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００６０】
第５発明にあっては、算出した平均値に応じて、台車に立設される自動高さ調整機構の支持柱の長さを調整することとした。このように最適な長さの支持柱を用意することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の構成を示す模式図である。
【図２】輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】任意の車体剛体のねじれまたは偏心の特性を示すグラフである。
【図７】車体剛体のねじれ及び偏心の特性を示す模式図である。
【図８】従来の輪重差低減方法を示す模式図である。
【符号の説明】
Ａ（１Ａ〜４Ａ） 空気ばね
Ｆ 前台車
Ｒ 後台車
Ｐ 配管
Ｅ（１Ｅ〜４Ｅ） 排気弁
Ｍ（１Ｍ〜４Ｍ） 自動高さ調整機構
ＭＨ（１ＭＨ〜４ＭＨ） 水平レバー
ＭＶ（１ＭＶ〜４ＭＶ） 支持柱
Ｂ 車体剛体
Ｖ 開閉弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道車両においては、より安定した走行が可能となるよう開発が進められている。空気ばねを有する鉄道車両においては、静止状態における鉄道車両の左右の輪重差が大きくなるに従い、走行安定性が悪化する。走行安定性に悪影響を与える原因となる輪重差は、車両各部に要因があるがその中でも特に車体剛体のねじれ及び偏心が大きな要因となっている。
【０００３】
車体剛体のねじれ及び偏心を除去するためには、車体剛体のねじれ及び偏心を完全になくすか、台車と車体剛体との間にライナー（シム）を挿入する、または空気ばねへ適量の圧縮空気を給排気することにより擬似的にねじれをなくす方法が考えられる。しかし、鉄道車両の様な大型構造物をねじれ又は偏心なしに製作することは困難であることから、ライナーを挿入する方法等が一般的に用いられている。
【０００４】
従来、空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を使用して、輪重差を低減する装置として特開２０００−３４４０９９公報が開示されている。図８は従来の輪重差低減方法を示す模式図である。図８に示すように前台車Ｆ及び後台車Ｒの左右それぞれには、図示しない車体剛体の間に空気ばね１Ａ〜４Ａ（以下場合によりＡで代表する）が設けられている。各空気ばねＡには自動高さ調整機構１Ｍ〜４Ｍ（２Ｍおよび４Ｍは図示せず）がそれぞれ設けられており、前台車Ｆまたは後台車Ｒと車体剛体との間の高さ（以下、空気ばね高さという）に応じて各空気ばねＡに圧縮空気を給排気する。
【０００５】
以下に自動高さ調整機構１Ｍの動作について説明する。自動高さ調整機構１Ｍは、前台車Ｆ上にその一端が立設される支持柱１ＭＶと、支持柱１ＭＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１ＭＨとにより構成され、空気ばね１Ａが上昇した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に上昇した場合は、空気ばね１Ａの図示しない排気口から圧縮空気を排気して、高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、空気ばね１Ａが下降した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから圧縮空気を給気して空気ばね１Ａの高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
なお、自動高さ調整機構は上述した構成の他、空気ばねの高さを検出する高さセンサ（図示せず）からの出力が、予め定めた基準高さとなるようフィードバック制御、つまり各空気ばねに圧縮空気を適宜給排気することにより、自動的に高さを調整する構成も存在する。
【０００６】
従来の輪重差低減方法では、以上の構成に加え前台車Ｆの空気ばね１Ａ及び２Ａを連通する配管Ｐが設けられており、配管Ｐにより各空気ばね１Ａ及び２Ａ内の圧縮空気が自由に行き来できるよう構成されている。また配管Ｐの適宜の位置に、圧縮空気の自由な移動を制限するための開閉弁Ｖが設けられている。なお、同様に後台車Ｒにも配管Ｐ及び開閉弁Ｖが設けられている。
【０００７】
以上のような構成において、輪重差を低減する調整を行う場合は、まず空気ばね１Ａの自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶを取り外す。そして開閉弁Ｖを開いて空気ばね１Ａと２Ａとを連通する。この場合、後台車Ｒの自動高さ調整機構３Ｍ、４Ｍ、前台車Ｆの自動高さ調整機構２Ｍが動作し、空気ばね２Ａ〜４Ａの空気ばね高さが予め定められた基準高さに変化する。その後、開閉弁Ｖを閉じ、空気ばね高さが基準高さとなるように支持柱１ＭＶ〜４ＭＶの長さを調整する。このようにして製作公差による車体剛体のねじりを吸収して左右の輪重差を少なくすることとしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−３４４０９９公報に開示された輪重差低減方法は、車体剛体にねじれのみが生じている場合は、特に問題は発生しないが、車体剛体に偏心が生じている場合は、左右の輪重差が発生し、走行安定性に悪影響を与えることとなっていた。
【０００９】
また、自動高さ調整機構は水平レバーが多少上下しても動作しないよう一定の不感帯（遊び）が存在する。この不感帯は自動高さ調整機構毎に異なるにも拘わらず、従来は特に不感帯の影響を考慮していなかったため、輪重差が十分に低減されてなかった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前台車及び後台車それぞれで調整した結果の平均値を用いることにより、車体剛体にねじれが発生している場合の他、偏心が生じている場合でも正確に、左右の輪重差を低減することが可能な輪重差低減方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、自動高さ調整機構固有に存在する不感帯を考慮することにより、さらに的確に輪重差を低減することが可能な輪重差低減方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る輪重差低減方法は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、前記第１の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、前記第４の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整することを特徴とする。
【００１３】
第１発明にあっては、従来と同じく、第１の空気ばねの支持柱を取り外し、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通する。そして、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を作動させて、第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整する。次いで、第１の空気ばねに係る空気ばね高さと基準高さとの差を求めておく。
【００１４】
本発明ではさらに、この後、第４の空気ばねの支持柱を取り外し、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間をも連通する。そして、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構を作動させて、第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整する。次いで、第４の空気ばねに係る空気ばね高さと基準高さとの差を求める。そして求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整するようにした。つまり前台車及び後台車のそれぞれで求めた調整値の平均値に基づき調整するようにしたので、車体剛体にねじれが発生している場合はもちろん、偏心が生じている場合でも、従来と比較して大幅に左右の輪重差を低減することが可能となる。
【００１５】
第２発明に係る輪重差低減方法は、前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整することを特徴とする。
【００１６】
第２発明にあっては、第１発明と同様に、第１の空気ばねの支持柱を取り外し、第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通する。そして、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。例えば、対角位置に設けられる第１及び第４の空気ばね高さの合計値から、他の対角位置に設けられる第２及び第３の空気ばね高さの合計値を減じその値を求めておく。
【００１７】
同様に、第４の空気ばねの支持柱を取り外し、第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。そして、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する。つまり、自動高さ調整機構には不感帯が存在することから、厳密に基準高さに調整することは困難である。そこで、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値の差を求め、その平均値を調整すべき値として適用することにしたので、自動高さ調整機構に不可避的に存在する不感帯を考慮した、的確な輪重差低減を達成することが可能となる。
【００１８】
第３発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じたライナーを、前記台車と前記空気ばねとの間、または前記空気ばねと前記車体剛体との間に挿入または除去することにより行うことを特徴とする。
【００１９】
第３発明にあっては、算出した平均値に応じたライナーを、台車と空気ばねとの間、または空気ばねと車体剛体との間に挿入または除去することとした。このように最適な厚みのライナーを挿入または除去することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２０】
第４発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じた圧縮空気を、空気ばねに対して給排気することにより行うことを特徴とする。
【００２１】
第４発明にあっては、算出した平均値に応じた圧縮空気を空気ばねに対して給排気することとした。このように最適な圧縮空気を給排気することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２２】
第５発明に係る輪重差低減方法は、第１発明または第２発明において、前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、算出した平均値に応じた、前記台車に立設される前記自動高さ調整機構を構成する支持柱の長さを、調整することにより行うことを特徴とする。
【００２３】
第５発明にあっては、算出した平均値に応じて、台車に立設される自動高さ調整機構の支持柱の長さを調整することとした。このように最適な長さの支持柱を用意することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は鉄道車両の構成を示す模式図である。図に示すように前台車Ｆ及び後台車Ｒ（以下場合により台車ＦＲで代表する）上の左右それぞれには、空気ばね１Ａ〜４Ａ（以下場合によりＡで代表する）が、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間に介在させて設けられている。各空気ばねＡには自動高さ調整機構１Ｍ〜４Ｍ（２Ｍおよび４Ｍは図示せず）がそれぞれ設けられており、台車ＦＲと車体剛体Ｂとの間の高さ（以下、空気ばね高さという）に応じて各空気ばねＡに圧縮空気を給排気する。
【００２５】
自動高さ調整機構１Ｍは、前台車Ｆ上にその一端が立設される支持柱１ＭＶと、支持柱１ＭＶの他端と回転可能に連結される水平レバー１ＭＨとにより構成され、空気ばね１Ａが上昇した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に上昇した場合は、空気ばね１Ａの図示しない排気口から圧縮空気を排気して、高さを機械的に低下させるよう構成されている。一方、空気ばね１Ａが下降した場合、すなわち水平レバー１ＭＨが支持柱１ＭＶとの接合部を中心に下降した場合は、図示しない空気だめから圧縮空気を給気して空気ばね１Ａの高さを機械的に上昇させるよう構成されている。
【００２６】
さらに、各空気ばねＡには空気ばね内の圧縮空気を排気する排気弁１Ｅ〜４Ｅ（以下場合によりＥで代表する）が設けられている。各空気ばねＡを連通する場合は、ホース等の配管Ｐを排気弁Ｅ、Ｅに差し込み、圧縮空気を自由に移動させる場合は排気弁Ｅを開き、圧縮空気の移動を制限する場合は排気弁Ｅを閉じる。
【００２７】
以上のような構成において、本発明の輪重差低減方法の処理手順を図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３は輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。まず、空気ばね１Ａに付設される自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り外す（ステップＳ２１）等して自動高さ調整機構１Ｍの動作を不能にする。
【００２８】
そして、空気ばね１Ａと２Ａとを連通する（ステップＳ２２）。具体的には排気弁Ｅにホース等の配管Ｐを差し込み、その後排気弁Ｅを開いて空気ばね１Ａと２Ａとの間の圧縮空気の移動を自由にする。その後、自動高さ調整機構２Ｍ〜４Ｍを作動させ、予め定められた基準高さ（例えば３０ｍｍ）に空気ばね２Ａ〜４Ａの高さを調整する（ステップＳ２３）。このときの空気ばね１Ａの空気ばね高さと基準高さとの差を求める（ステップＳ２４）。なお、この後排気弁Ｅを閉じ配管Ｐを取り外し、また取り外された自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り付ける。
【００２９】
続いて以上の処理と同じように、自動高さ調整機構４Ｍの支持柱４ＭＶまたは水平レバー４ＭＨを取り外し（ステップＳ２５）、空気ばね３Ａと４Ａとを連通する（ステップＳ２６）。連通後自動高さ調整機構１Ｍ〜３Ｍを作動させ、空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整する（ステップＳ２７）。空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整した後、空気ばね４Ａの空気ばね高さと基準高さとの差を求める（ステップＳ３１）。
【００３０】
そして、ステップＳ２４で求めた差とステップＳ３１で求めた差との平均値を算出する（ステップＳ３２）。最後に算出した平均値に基づいて空気ばねＡの高さを調整する（ステップＳ３３）。空気ばねＡの高さの調整は以下の３とおりの方法がある。
【００３１】
第１の方法として、求めた平均値に応じたライナー（図示せず）を台車ＦＲと空気ばねＡとの間、または空気ばねＡと車体剛体Ｂとの間に挿入または除去することにより行う。すなわち台車ＦＲと空気ばねＡとの間等に、ライナー（シム）を介在させることにより、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３２】
第２の方法として、求めた平均値に応じた、圧縮空気を空気ばねＡに対して給排気することにより行う。すなわち適宜の量の圧縮空気を給排気して擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３３】
第３の方法として、求めた平均値に応じて自動高さ調整機構Ｍを構成する支持柱ＭＶの長さを調整することにより行う。すなわち、支持柱ＭＶの長さを適宜変更することで、擬似的に車体剛体Ｂのねじれ及び偏心を無くし、左右の輪重差を低減する。
【００３４】
【表１】
表１は求めた平均値をＸとした場合に、各空気ばね１Ａ〜４Ａの空気ばね高さを調整すべき調整量を一覧表示したものである。表１に示す、（１）平均値に応じたライナーを挿入または除去し、（２）平均値に応じた圧縮空気を給排気し、または（３）平均値に応じた長さに支持柱ＭＶを調整することで輪重差を低減することが可能となる。
【００３６】
例えば、第１の方法であるライナーを挿入または除去する場合であって、空気ばね１Ａ〜４Ａの全部位にライナー調整を行う場合は（表１の（ａ））、１位空気ばね１Ａ及び４位空気ばね４ＡにＸ／４のライナーを挿入し、２位空気ばね２Ａ及び３位空気ばね３ＡにはＸ／４のライナーを除去することにより調整する。なお、平均値Ｘが負の場合は、これとは逆に１位空気ばね１Ａ及び４位空気ばね４ＡからＸ／４のライナーを除去し、２位空気ばね２Ａ及び３位空気ばね３ＡにはＸ／４のライナーを挿入することにより調整する。
【００３７】
一部位の空気ばねＡのみを調整する場合（表１の（ｃ）の場合）であって、平均値Ｘが正の場合、１位空気ばね１Ａまたは４位空気ばね４Ａのみについて平均値Ｘのライナーを挿入する、或いは２位空気ばね２Ａまたは３位空気ばね３Ａのみについて平均値Ｘのライナーを除去するようにすればよい。
【００３８】
空気ばねＡへの圧縮空気の給排気により空気ばねの高さを調整する場合も同様に表１を参照して適量の圧縮空気を給排気し空気ばねＡの高さを調整する。また、支持柱ＭＶの長さも同様に、表１に基づいて適宜の長さに調整するようにすればよい。
【００３９】
なお、以上の説明においては、空気ばね１Ａと空気ばね２Ａ、及び空気ばね３Ａと空気ばね４Ａとを連通することとしたが、空気ばね１Ａと空気ばね３Ａ、及び空気ばね２Ａと空気ばね４Ａとを連通する等して、本発明の輪重差低減方法を実施するようにしても良い。
【００４０】
実施の形態２
実施の形態２は、自動高さ調整機構Ｍ固有に存在する不感帯の影響を低減する輪重差低減方法に関する。
【００４１】
図４及び図５は実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１と同様に、まず、空気ばね１Ａに付設される自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り外す（ステップＳ４１）等して自動高さ調整機構１Ｍの動作を不能にする。
【００４２】
そして、空気ばね１Ａと２Ａとを連通する（ステップＳ４２）。その後、自動高さ調整機構２Ｍ〜４Ｍを作動させ、予め定められた基準高さに空気ばね２Ａ〜４Ａの高さを調整する（ステップＳ４３）。このときの対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね１Ａの高さと空気ばね４Ａの高さとの合計値）から、他の対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね２Ａの高さと空気ばね３Ａの高さとの合計値）を減じて差を求める（ステップＳ４４）。なお、この後、排気弁Ｅを閉じ配管Ｐを取り外し、また取り外された自動高さ調整機構１Ｍの支持柱１ＭＶまたは水平レバー１ＭＨを取り付ける。
【００４３】
続いて以上の処理と同じように、自動高さ調整機構４Ｍの支持柱４ＭＶまたは水平レバー４ＭＨを取り外し（ステップＳ４５）、空気ばね３Ａと４Ａとを連通する（ステップＳ４６）。連通後自動高さ調整機構１Ｍ〜３Ｍを作動させ、空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整する（ステップＳ４７）。空気ばね１Ａ〜３Ａの空気ばね高さを基準高さに調整した後、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね１Ａの高さと空気ばね４Ａとの合計値）から、他の対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値（空気ばね２Ａの高さと空気ばね３Ａの高さとの合計値）を減じて差を求める（ステップＳ５１）。
【００４４】
そして、ステップＳ４４で求めた差とステップＳ５１で求めた差との平均値を算出する（ステップＳ５２）。最後に算出した平均値に基づいて空気ばねＡの高さを調整する（ステップＳ５３）。その後の手順は実施の形態１と同様であるので省略する。
【００４５】
最後に実施の形態２に係る本発明の輪重差低減方法による効果を検証する。図６は任意の車体剛体Ｂのねじれまたは偏心の特性を示すグラフである。図のグラフは縦軸に各空気ばねＡの内圧を、横軸に対角位置に設けられる空気ばねＡの高さの合計値から他の対角位置に設けられる空気ばねＡの高さの合計値を減じた値（以下、対角高さ差という）を用意したものである。そして、対角高さ差が変動するように各空気ばねＡの高さを変更し、そのときの各空気ばねＡの内圧を測定して図６のグラフ上にプロットしたものである。
【００４６】
車体剛体Ｂにねじれも、偏心もない場合は、４本の線はそれぞれ基準点（対角高さ差０ｍｍ、内圧１６０ｋＰａ）の１点で交差し、車体剛体Ｂにねじれのみが存在する場合は、ねじれの大きさに応じて４本の線は基準点からずれた位置で交差する。この実験に用いた、車体剛体Ｂはねじれ及び偏心も存在するため４本の線は一点で交差しない形態となっている。
【００４７】
図６からも明らかなように、１位空気ばね１Ａと２位空気ばね２Ａとを連通して対角高さ差３．５ｍｍを求め、また３位空気ばね３Ａと４位空気ばね４Ａとを連通して対角高さ差１３．５ｍｍを求める。そして、その平均である８．５ｍｍを平均値Ｘとして求める。この求めた平均値Ｘを表１に従って各空気ばねＡの高さ調整を行い、そのときの走行安定性の是非について検証した。結果は表２に示すとおりである。
【００４８】
【表２】
なお、評価値は以下の式１に従い算出した。
前台車評価値（％）＝｜１位空気ばね１Ａの内圧―２位空気ばね２Ａの内圧｜÷（１位空気ばね１Ａの内圧＋２位空気ばね２Ａの内圧）×１００
後台車評価値（％）＝｜３位空気ばね３Ａの内圧―４位空気ばね４Ａの内圧｜÷（３位空気ばね３Ａの内圧＋４位空気ばね４Ａの内圧）×１００
…式１
【００５０】
高さ調整を全く行わない場合（表２（ａ））は、特に後台車Ｒで圧力差が生じておりその結果輪重に大きな影響を与えていることになり、緩和曲線通過時には走行安定性が低いといえる。
【００５１】
従来の方法により高さ調整を行った場合（表２（ｂ））、改善の効果が見られるが、特に前台車Ｆにおいて圧力差が発生しており走行安定性は低いといえる。なお、従来の手法では３位線と４位線の交点である１３．５ｍｍを調整量としたものである。
【００５２】
本発明の方法により高さ調整を行った場合（表２（ｃ））、１位が４．８％、２位が−４．８％、３位が７．１％、４位が−７．１％となり、圧力差が低く押さえられ、走行安定性は極めて高いといえる。
【００５３】
このように対角高さ差の平均値Ｘをもって調整量とすることの利点について以下に述べておく。図７は車体剛体Ｂのねじれ及び偏心の特性を示す模式図である。図７（ａ）は車体剛体Ｂにねじれも偏心もない場合の特性を示したものである。図７（ａ）に示すように４本の線は基準点で交差する。また、図７（ｂ）は車体剛体Ｂにねじれのみが存在し偏心がない場合の特性を示したものである。図７（ｂ）に示すように、基準点からずれた位置に４本の線が交差する。
【００５４】
このような場合は、それぞれの交点の対角高さ差（１位と４位との交点、または２位と３位との交点）を調整量とすれば十分である。しかしながら実際の車体剛体Ｂは図６に示すように、ねじれ及び偏心が存在し、１位と２位との交点の対角高さ差（図６では３．５ｍｍ）または３位と４位との交点の対角高さ差（図６では１３．５ｍｍ）を調整量とした場合は、表２で示した結果からも明らかなように、改善は見られるが輪重差を低減することには一定の限界がある。本願出願人は４本の線で囲まれる図形の図芯座標の、対角高さ差の座標値、換言すれば対角高さ差の平均値の値が、理想的な調整量であることを知見し、平均値を調整量として採用することとしたのである。これにより、車体剛体Ｂにねじれ及び偏心が存在する場合でも、輪重差を低減して走行安定性を高めることが可能となる。
【００５５】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、第１発明にあっては、空気ばねを前台車及び後台車でそれぞれ連通させ、自動高さ調整機構で調整した後、基準高さからの差を求める。そして求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整するようにした。つまり前台車及び後台車のそれぞれで求めた調整値の平均値に基づき調整するようにしたので、車体剛体にねじれが発生している場合はもちろん、偏心が生じている場合でも、従来と比較して大幅に左右の輪重差を低減することが可能となる。
【００５７】
第２発明にあっては、第１発明と同様に、空気ばねを前台車及び後台車でそれぞれ連通させ、自動高さ調整機構で調整した後、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求める。そして、求めた２つの差の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する。つまり、自動高さ調整機構には不感帯が存在することから、厳密に基準高さに調整することは困難である。そこで、対角位置に設けられる空気ばね高さの合計値の差を求め、その平均値を調整すべき値として適用することにしたので、自動高さ調整機構に不可避的に存在する不感帯を考慮した、的確な輪重差低減を達成することが可能となる。さらにその平均値を採用することとしたので、車体剛体にねじれ及び偏心が発生している場合でも輪重差を低減することが可能となる。
【００５８】
第３発明にあっては、算出した平均値に応じたライナーを、台車と空気ばねとの間、または空気ばねと車体剛体との間に挿入または除去することとした。このように最適な厚みのライナーを挿入または除去することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００５９】
第４発明にあっては、算出した平均値に応じた圧縮空気を空気ばねに対して給排気することとした。このように最適な圧縮空気を給排気することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる。
【００６０】
第５発明にあっては、算出した平均値に応じて、台車に立設される自動高さ調整機構の支持柱の長さを調整することとした。このように最適な長さの支持柱を用意することで、車体剛体のねじれ及び偏心の影響を低減でき、結果として走行安定性を高めることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の構成を示す模式図である。
【図２】輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る輪重差低減方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】任意の車体剛体のねじれまたは偏心の特性を示すグラフである。
【図７】車体剛体のねじれ及び偏心の特性を示す模式図である。
【図８】従来の輪重差低減方法を示す模式図である。
【符号の説明】
Ａ（１Ａ〜４Ａ） 空気ばね
Ｆ 前台車
Ｒ 後台車
Ｐ 配管
Ｅ（１Ｅ〜４Ｅ） 排気弁
Ｍ（１Ｍ〜４Ｍ） 自動高さ調整機構
ＭＨ（１ＭＨ〜４ＭＨ） 水平レバー
ＭＶ（１ＭＶ〜４ＭＶ） 支持柱
Ｂ 車体剛体
Ｖ 開閉弁
Claims (5)
- 前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、
第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、
前記第１の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、
第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整し、
前記第４の空気ばねに係る空気ばね高さと前記基準高さとの差を求め、
求めた２つの差の平均値を算出し、
算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する
ことを特徴とする輪重差低減方法。 - 前台車及び後台車上の左右それぞれに、第１乃至第４の空気ばねを介在させて車体剛体を載置してある鉄道車両の輪重差を、前記台車及び前記車体剛体間の空気ばね高さに応じて前記空気ばねに給排気を行う自動高さ調整機構を使用して低減する輪重差低減方法において、
第１の空気ばね及び第２の空気ばねの間を連通して、第２乃至第４の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第２乃至第４の空気ばねに係る空気ばね高さを調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、
第３の空気ばね及び第４の空気ばねの間を連通して、第１乃至第３の空気ばねに設けられる自動高さ調整機構により、前記第１乃至第３の空気ばねに係る空気ばね高さを予め定められた基準高さに調整した状態で、対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値から、他の対角位置にそれぞれ設けられる空気ばねの空気ばね高さの合計値を減じて差を求め、
求めた２つの差の平均値を算出し、
算出した平均値に基づいて空気ばねの高さを調整する
ことを特徴とする輪重差低減方法。 - 前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、
算出した平均値に応じたライナーを、前記台車と前記空気ばねとの間、または前記空気ばねと前記車体剛体との間に挿入または除去することにより行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の輪重差低減方法。 - 前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、
算出した平均値に応じた圧縮空気を、空気ばねに対して給排気することにより行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の輪重差低減方法。 - 前記算出した平均値に基づく空気ばね高さの調整は、
算出した平均値に応じた、前記台車に立設される前記自動高さ調整機構を構成する支持柱の長さを、調整することにより行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の輪重差低減方法。
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