JP4070677B2 - Railway vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両に関する。 The present invention relates to a railway vehicle.
新幹線車両等の高速鉄道車両においては、走行時に台車の蛇行動が発生する可能性があるため、これを抑止すべく車体と台車との間に設けられ車体の進行方向に延在するヨーダンパを備えることが多い。そして、このヨーダンパによって台車の回転(ヨー)運動が効率よく減衰されるので、台車が蛇行動を開始する速度である蛇行動限界速度が最高速度よりも十分高くされている。 In high-speed railway vehicles such as Shinkansen vehicles, there is a possibility that the snakes may act when the vehicle is running. Therefore, a yaw damper that extends between the vehicle body and the vehicle body is provided to prevent this. There are many cases. The rotational (yaw) motion of the carriage is efficiently attenuated by the yaw damper, so that the snake action limit speed, which is the speed at which the carriage starts the snake action, is sufficiently higher than the maximum speed.
また、ヨーダンパが一本故障しても蛇行動が起こらないように、ヨーダンパが一つの台車あたりに複数設けられることが多く、例えば、現在の新幹線車両では、一つの台車の両側面に一つづつヨーダンパが設けられている。 Also, in order to prevent snake behavior from occurring even if one of the dampers breaks down, there are many cases where a plurality of yoke dampers are provided per one carriage. For example, in current Shinkansen vehicles, one is provided on each side of one carriage. A yodamper is provided.
さらなる鉄道車両の高速化を実現する場合、ヨーダンパが一本故障してもその高速化された速度において蛇行動が起こらないようにすることが必要である。そして、例えば、ヨーダンパの本数を、4本程度まで増やすことで、ヨーダンパが一本故障した場合でも、蛇行動限界速度が高速化された営業速度より十分高く維持されるようにすることが考えられている。 In order to further increase the speed of a railway vehicle, it is necessary to prevent snake behavior from occurring at the increased speed even if one of the yaw dampers fails. For example, by increasing the number of yo-yo dampers up to about 4, it is conceivable that even if one yam damper breaks down, the snake behavior limit speed is maintained sufficiently higher than the increased operating speed. ing.
しかしながら、ヨーダンパの本数が増えると、ヨーダンパの取り付けが困難となると共に部品点数が増加し、イニシャルコストやメンテナンスコストが高くなり好ましくない。 However, an increase in the number of yo-dampers is not preferable because it becomes difficult to mount the yo-yo damper and the number of parts increases, resulting in an increase in initial cost and maintenance cost.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストで高速走行時の蛇行動を抑制できる鉄道車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a railway vehicle that can suppress snake behavior during high-speed traveling at low cost.
本発明に係る鉄道車両は、車体と、車体を支持する台車と、車体と台車との間に設けられたヨーダンパと、車体と台車との間に設けられた左右動ダンパと、左右動ダンパの減衰係数を調節する減衰係数調節手段と、ヨーダンパの異常を検出する異常検出手段と、自車両が走行する際に、走行に対してあらかじめ定められた最高速度を取得する最高速度取得手段と、ヨーダンパに異常が生じたときの蛇行動開始速度に対応するように設定される速度閾値を格納する速度閾値格納手段と、最高速度取得手段によって取得された最高速度と、速度閾値格納手段に格納された速度閾値とを比較し、左右動ダンパの制御が必要か否かを判定する制御要否判定手段と、制御要否判定手段によって左右動ダンパの制御が必要であると判定され、かつ異常検出手段により前記ヨーダンパの異常が検出された場合に、前記左右動ダンパの減衰係数が増加するように前記減衰係数調節手段を制御する制御手段と、を備える。
A railway vehicle according to the present invention includes a vehicle body, a carriage supporting the vehicle body, a yaw damper provided between the vehicle body and the carriage, a left-right motion damper provided between the vehicle body and the carriage, and a left-right motion damper. An attenuation coefficient adjusting means for adjusting an attenuation coefficient; an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the yaw damper; a maximum speed acquiring means for acquiring a predetermined maximum speed for traveling when the host vehicle travels; and a yaw damper Speed threshold storage means for storing a speed threshold set to correspond to the snake action start speed when an abnormality occurs in the vehicle, the maximum speed acquired by the maximum speed acquisition means, and the speed threshold storage means comparing the speed threshold, is determined and determining control necessity determination means whether it is necessary to control the lateral movement damper, and the control necessity determination means is necessary to control the lateral movement damper, and an abnormality detection If the abnormality of the yaw damper is detected by the stage, and a control means for damping coefficient of the lateral movement damper to control the damping coefficient adjusting means to increase.
これによれば、ヨーダンパの異常が検知されると、左右動ダンパの減衰係数が増加する。このため、左右動ダンパによって台車の蛇行動を抑制する効果が高まり、台車の蛇行動限界速度が向上される。したがって、ヨーダンパの異常が発生した場合でも、台車を高速で走行させることができる。また、ヨーダンパに異常が検出されない場合には、左右動ダンパの減衰係数が不必要に高くなることがないので、通常走行時の乗り心地を悪化させることがない。 According to this, when the abnormality of the yaw damper is detected, the damping coefficient of the left and right dynamic damper increases. For this reason, the effect which suppresses the snake action of a trolley | bogie by a right-and-left motion damper increases, and the snake action limit speed of a trolley | bogie improves. Therefore, even when a yaw damper abnormality occurs, the carriage can be driven at a high speed. Further, when no abnormality is detected in the yaw damper, the damping coefficient of the left and right dynamic damper does not become unnecessarily high, so that the riding comfort during normal running is not deteriorated.
ここで、制御手段は、異常検出手段がヨーダンパの異常を検出した場合に、左右動ダンパの減衰係数が1倍を超えて3.5倍までの範囲内で増加するように減衰係数調節手段を制御することが好ましい。 Here, when the abnormality detecting means detects an abnormality of the yaw damper, the control means adjusts the attenuation coefficient adjusting means so that the attenuation coefficient of the left and right dynamic damper increases within a range of more than 1 to 3.5 times. It is preferable to control.
このような範囲で減衰係数を増加させると、蛇行動限界速度を十分に引き上げることができる。特に、左右動ダンパの減衰係数が1.5倍から3.5倍までの範囲内で増加するように減衰係数調節手段を制御すると、蛇行動限界速度をより一層引き上げることができて好ましい。 Increasing the attenuation coefficient in such a range can sufficiently increase the snake behavior limit speed. In particular, it is preferable to control the damping coefficient adjusting means so that the damping coefficient of the left and right dynamic damper increases within a range from 1.5 times to 3.5 times because the snake action limit speed can be further increased.
また、鉄道車両が走行する際に前記走行に対してあらかじめ定められた最高速度を取得する最高速度取得手段と、前記最高速度に基づいて、制御手段による減衰係数調整手段の制御の要否を判断する制御要否判断手段と、をさらに有することが好ましい。 Further, when the railway vehicle travels, a maximum speed acquisition means for acquiring a predetermined maximum speed for the travel, and whether or not the control of the attenuation coefficient adjustment means by the control means is determined based on the maximum speed. It is preferable to further include a control necessity determination unit.
これによれば、前記最高速度が十分低速であり、ヨーダンパが一本故障しても蛇行動が発生するおそれがない走行を行っている場合には、ヨーダンパが故障した場合でも、左右動ダンパの減衰係数を増加させないようにすることができ、不要な左右動ダンパの減衰係数の増加によって乗り心地が悪化することがない。 According to this, when the maximum speed is sufficiently low and the vehicle does not have a risk of causing snake behavior even if one of the yaw dampers fails, even if the yaw damper breaks down, The damping coefficient can be prevented from increasing, and the ride comfort is not deteriorated by an increase in the damping coefficient of the unnecessary left-right motion damper.
本発明によれば、低コストで高速走行時の蛇行動を抑制できる鉄道車両が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rail vehicle which can suppress the snake action at the time of high speed driving | running at low cost is provided.
本発明の第一実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る鉄道車両の概略側面図、図2は、図1の台車並びに車体の中心ピン及び取り付け部材の上面図、図3は図2のIII−III矢視図である。 A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic side view of a railway vehicle according to the present embodiment, FIG. 2 is a top view of the bogie of FIG. 1, a center pin of a vehicle body, and a mounting member, and FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. .
本実施形態に係る鉄道車両100は、図1に示すように、主として、走行装置である台車10と、台車10上に配設される車体5と、減衰係数制御コンピュータ90と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
台車10は、図2に示すように、上方から見て略H字形状をなす台車枠19を備えている。この台車枠19の進行方向端部には、図1〜図3に示すように、車輪30を固定している輪軸34を回転自在に支持するための軸箱36が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
この軸箱36と台車枠19との間には、図1に示すように、軸ばね24及び軸ダンパ25が配置され、台車枠19の上部には、図1〜3に示すように、車体5を支持する空気ばね12が車体幅方向に一対設けられている。
As shown in FIG. 1, a
また、図2に示すように、輪軸34には歯車装置41が接続され、歯車装置41には主電動機42が接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, a
そして、この台車10は、図3に示すように、車体5に設けられ下方に垂下する中心ピン16に対してリンク20により連結されている。リンク20は、ゴムブッシュ等を備えており、台車10は、中心ピン16すなわち車体5に対して、車体5の幅方向に所定幅移動可能となっており、さらに、台車10は、中心ピン16の軸周りを所定角度回動可能となっている。
As shown in FIG. 3, the
また、台車10の両側面には、図1〜図3に示すように、鉄道車両100の進行方向に延在するヨーダンパ50、50が各々設けられている。ヨーダンパ50,50の一端は、図1及び図3に示すように、台車枠19の側面に連結されている一方、ヨーダンパ50の他端は、図1及び図2に示すように、車体5の底面から垂下する取付部材14と連結されている。このヨーダンパ50は、主として、中心ピン16周りの台車10の回動(ヨー)運動を減衰させる。
Moreover, as shown in FIGS. 1-3, the
さらに、図2に示すように、中心ピン16を挟んで台車10の進行方向両側には、各々車体幅方向に延在すると共に減衰係数調節装置69を有する左右動ダンパ60,60を備えている。
Further, as shown in FIG. 2, left and right
左右動ダンパ60,60は、各々の一端が台車枠19と連結されている共に、各々の他端が車体5の中心ピン16に連結されている(図3参照)。
The left and
この左右動ダンパ60,60は、主として、車体5と台車10との間の車体幅方向の相対運動、すなわち、左右動運動を各々減衰させる。
The left and right motion dampers 60 and 60 mainly attenuate the relative motion in the vehicle body width direction between the
左右動ダンパ60は、図4に示すように、いわゆるオイルダンパであり、オイル(不図示)が封入された円筒状のシリンダ61内に、シリンダ61の軸方向に貫通する小孔63が形成されたピストン62が設けられてなるものである。また、このシリンダ61には、シリンダ61の一端側と他端側とを連通するバイパス経路65が設けられており、このバイパス経路65には、通電時に開となり、非通電時に閉となる電磁弁67が設けられている。ここで、バイパス経路65及び電磁弁67が減衰係数調節装置(減衰係数調節手段)69を構成している。
As shown in FIG. 4, the left-
この減衰係数調節装置69の電磁弁67は、車体5に設けられた減衰係数制御コンピュータ90の制御部97(詳しくは後述)と各々接続されており、通常は、通電によって開とされる一方、所定の条件で閉とされてオイルの流路が狭くなるように制御されている。電磁弁67が閉となる場合、電磁弁67が開となっている場合に比べてオイルの流路が狭くなりピストン62が動いたときのピストン62に対する抵抗が大きくなるので、左右動ダンパ60の減衰係数を増加させることが可能となっている。
The
また、台車10には、図1に示すように、加速度センサ80が設けられている。この加速度センサ80は、台車10の蛇行動の発生を検出するためのものであり、例えば、車体幅方向の加速度を検出する。
Further, the
続いて、減衰係数制御コンピュータ90について図5を用いて、詳しく説明する。図5は、減衰係数制御コンピュータ90の機能を示すブロック図と、この減衰係数制御コンピュータ90と台車10との接続関係とを示す概略図である。ここで、図16中の黒丸は車体5との機械的接続部を示している。
Next, the attenuation
減衰係数制御コンピュータ90は、加速度取得部91、異常検出部(異常検出手段)93、加速度閾値格納部94、制御部(制御手段)97、列車番号設定部101、最高速度取得部(最高速度取得手段)103、最高速度データベース102、制御要否判定部(制御要否判定手段)105、速度閾値格納部104の機能を発揮するコンピュータ装置であり、最高速度に基づいて左右動ダンパ60の制御が必要か否かを判断し、制御が必要な場合には、ヨーダンパ50の故障を検出して左右動ダンパ60,60の減衰係数を制御する。
The attenuation
列車番号設定部101は、あらかじめ、運転手等からの入力により、鉄道運行ダイヤにおける当該鉄道車両の運行に対して割り当てられた列車番号が格納される。
The train
最高速度データベース102は、列車番号と、この列車番号に対応する運行に対して定められている最高速度とがあらかじめ記憶されたデータベースである。ここで、最高速度とは、車両の性能に基づく車両固有の最高速度ではなく、運行の都合によって定められる最高速度である。例えば、新幹線車両であれば、「のぞみ」、「ひかり」、「こだま」のいずれの種別として運転されるか等によって列車番号毎にあらかじめ定められている。
The
最高速度取得部103は、列車番号設定部101に格納された列車番号を取得し、この列車番号に基づいて最高速度データベース102を参照して、この列車番号に対応する鉄道車両の運行における最高速度を取得する。
The maximum
速度閾値格納部104は、左右動ダンパ60の制御が必要か否かの最高速度の閾値が格納されている。この最高速度の閾値は、例えば、ヨーダンパ50が一本故障したときの蛇行動開始速度にほぼ対応するように設定される。ヨーダンパ50が一本故障したとしてもその状態での蛇行動開始速度が、最高速度よりも十分高ければ、左右動ダンパ60の制御は不要だからである。
The speed
そして、制御要否判定部105は、最高速度取得部103が取得した最高速度と、速度閾値格納部104に格納された速度閾値とを比較し、左右動ダンパ60の制御が必要か否かを判断する。具体的には、例えば、取得された最高速度が、速度閾値を超えている場合には、左右動ダンパ60の制御が必要であると判断する一方、最高速度が速度閾値を超えていない場合には、左右動ダンパ60の制御は不要であると判定する。そして、制御要否判定部105は、判断結果を加速度取得部91に通知する。
Then, the control
加速度取得部91は、加速度センサ80と接続されている。そして、加速度取得部91は、制御要否判定部105から左右動ダンパ60の制御を要する旨の通知を受けると台車の車体幅方向の加速度の経時データを加速度センサ80から取得する。これに対して、加速度取得部91は、制御要否判定部105から制御不要の通知を受けた場合、加速度の取得を特に行わない。
The
加速度閾値格納部94は、あらかじめ定められた加速度の閾値が格納されている。この加速度閾値は、何れか一方のヨーダンパ50の減衰係数がほぼ0%程度になるまで低下した場合に生じる最大加速度に対応するように設定されていることが好ましい。ヨーダンパの減衰係数が正常時の50%程度まで低下した程度では、蛇行動限界速度がほとんど低下しない場合が多く、減衰係数の制御が不要となる場合が多いからである。
The acceleration
異常検出部93は、加速度取得部91が取得した加速度データと、加速度閾値格納部94に格納された加速度閾値とに基づいて、ヨーダンパ50の故障を検出する。例えば、検出された加速度が加速度閾値を超えた場合に、ヨーダンパ50が故障したと判定することができる。また、検出された加速度が、定められた時間内に所定回数、加速度閾値を超えた場合にヨーダンパ50の故障と判定しても良い。異常検出部93は、ヨーダンパ50が故障したことを検出すると、制御部97にその旨の情報を送信する。
The
ここで、加速度取得部91、異常検出部93、加速度閾値格納部94、及び加速度センサ80が異常検出装置(異常検出手段)95を構成している。
Here, the
制御部97は、異常検出部93からの情報に基づいて、以下のように減衰係数調節装置69の制御を行う。
The
すなわち、制御部97は、異常検出部93からヨーダンパ50の故障を検知した旨の通知を受けた場合、減衰係数調節装置69への通電を遮断し、電磁弁67を閉状態にさせる。
That is, when the
一方、制御部97は、異常検出部93からヨーダンパ50の故障を検知した旨の通知を受けない限り、減衰係数調節装置69への通電を維持し、電磁弁67を開状態に維持する。
On the other hand, the
続いて、図6のフローチャートを参照して、本実施形態による鉄道車両100の作用について説明する。
Then, with reference to the flowchart of FIG. 6, the effect | action of the
まず、あらかじめステップS101において、減衰係数制御コンピュータ90は、運転手等から今回の運行に関して定められた列車番号の入力を受ける。つづいて、ステップS103において、当該入力された列車番号に基づいて、最高速度を取得する。
First, in step S101, the attenuation
次に、ステップS105において、取得した最高速度に基づいて左右動ダンパ60の制御が必要であるか否かを判断する。ここで、例えば、最高速度が速度閾値を超えていない場合には、一本のヨーダンパ50が故障しても蛇行動を起こす可能性がないとして左右動ダンパに関する制御の動作を終了する。この場合には、左右動ダンパ60の減衰係数が初期状態を維持し、乗り心地等が良好な状態が常に維持される。
Next, in step S105, it is determined whether or not the left and
一方、ステップS105において、例えば、最高速度が速度閾値を超える場合等には、左右動ダンパ60の制御が必要としてステップS201以降の工程に進む。
On the other hand, in step S105, for example, when the maximum speed exceeds the speed threshold, control of the left and right
減衰係数制御コンピュータ90は、ステップS201において、まず、加速度センサ80からの加速度を取り込み、ステップS203において、取り込んだ加速度に基づいてヨーダンパ50が故障したか否かを検出する。そして、ヨーダンパの故障が検出されない場合には、ステップS205へ進んで減衰係数調節装置69への通電を維持する。これにより、減衰係数調節装置69におけるバイパス経路65が開に維持され、好適な左右動ダンパの減衰係数によって、車体5の不要な幅方向の振動等が減衰される。
In step S201, the attenuation
そして、ステップS207において、制御を続けるかどうかを判断し制御終了の信号を受け取った場合には制御を終了する一方、制御終了の信号を受け取らない場合には、再びステップS201に戻って、加速度の取得を行う。 Then, in step S207, it is determined whether or not the control is continued, and when the control end signal is received, the control is ended. On the other hand, when the control end signal is not received, the process returns to step S201 again to determine the acceleration. Acquire.
一方、ステップS203で、ヨーダンパ50の故障が検出された場合には、ステップS215に進んで、減衰係数調節装置69への通電を遮断する。これにより、電磁弁67が閉となり、バイパス経路65が遮断され、左右動ダンパ60の減衰係数が増加する。このため、台車10のヨー運動が抑制されて台車10の蛇行動が抑制され、蛇行動限界速度が高められる。従って、鉄道車両100の高速走行を維持することができる。そして、このようにして、左右動ダンパ60の減衰係数を増加させた後に、減衰係数調節装置69への通電を遮断したまま減衰係数制御コンピュータ90の制御工程を終了する。
On the other hand, if a failure of the
このように、本実施形態によれば、ヨーダンパ50の異常を検出した場合に、左右動ダンパ60の減衰係数が増加するように減衰係数調節装置69を制御している。
As described above, according to the present embodiment, when the abnormality of the
このため、左右動ダンパ60の減衰係数が増加し、台車10の蛇行動限界速度が向上する。従って、ヨーダンパ50が一本故障した場合でも、台車10すなわち鉄道車両100を高速で走行させることができる。また、ヨーダンパ50に異常が検出されない場合には、左右動ダンパ60の減衰係数が初期の低いままに維持されるので、通常走行時の乗り心地を悪化させることがない。
For this reason, the damping coefficient of the left-
ここで、ヨーダンパ50が故障した時の左右動ダンパ60の減衰係数を、1倍を超えて3.5倍までの範囲内で増加させることが好ましく、1.5〜3.5倍までの範囲内で増加させることがより好ましく、2.0〜3.0倍の範囲内で増加させることがより一層好ましい。減衰係数を1.5倍未満となるように増加させた場合、蛇行動限界速度の向上効果が低くなる傾向がある。一方、減衰係数が3.5倍を超える場合も、蛇行動限界速度がそれほど向上せず、さらに、乗り心地が悪化しやすい傾向がある。
Here, it is preferable to increase the damping coefficient of the left and
このような減衰係数の増加割合を設定するためには、例えば、ピストン62の小孔63の径と、バイパス経路65の径や長さを適切な値に設定すればよい。
In order to set such an increase rate of the damping coefficient, for example, the diameter of the
ここで、ヨーダンパ50の故障時に、左右動ダンパ60の減衰係数を高めることにより蛇行動限界速度を十分に高めるためには、幅方向に延在する左右動ダンパ60を、台車10の進行方向において中心ピン16の中心から離れた位置に設けることが好ましい。これにより、台車10の車体5に対する回動運動を好適に抑制することができる。ここで、ヨーダンパ50が、中心ピン16の中心を通る幅方向の線上に配置されていてもヨーダンパ50の故障時に蛇行動限界速度を向上させる効果はある。
Here, in order to sufficiently increase the snake action limit speed by increasing the damping coefficient of the left-
なお、左右動ダンパ60によって、台車10の蛇行動を抑制できる理由は例えば、以下のように考えられる。すなわち、一方のヨーダンパ50が故障すると、台車10の他方側のヨーダンパ50のみが機能するので、台車10の回転運動の中心位置が中心ピン16の中心からずれるためと考えられる。
The reason why the snake behavior of the
また、本実施形態においては、減衰係数制御コンピュータ90は、車両100の最高速度を取得し、最高速度が所定の速度閾値を超える場合に、左右動ダンパ60の減衰係数が増加するように減衰係数調節装置69を制御する一方、最高速度が所定の速度閾値を下まわる場合には、減衰係数調節装置69を制御しない。
In the present embodiment, the damping
このため、鉄道車両100が十分低速でしか営業運転せず、ヨーダンパ50が一本故障しても台車10の蛇行動が発生するおそれがない場合には、ヨーダンパ50が故障しても、左右動ダンパ60の減衰係数が増加されず、左右動ダンパ60の不要な減衰係数の増加によって乗り心地が悪化することがない。
For this reason, when the
続いて、本発明の効果を検証すべく、シミュレーションを行った。 Subsequently, a simulation was performed to verify the effect of the present invention.
シミュレーション対象の車両は、2つの輪軸を有する台車を2台備えた鉄道車両である。 The simulation target vehicle is a railway vehicle including two carriages having two wheel shafts.
ここで、各台車は、進行方向に延在し台車の側面と車体とを連結するヨーダンパを各側面に1本づつ有するものとした。また、各台車は、車体幅方向に延在する左右動ダンパを中心ピンを挟んで2本づつ有することとした。 Here, each cart has one yaw damper on each side surface that extends in the traveling direction and connects the side surface of the cart and the vehicle body. Each cart has two left and right motion dampers extending in the vehicle body width direction, with the center pin interposed therebetween.
ここで、左右動ダンパの中心ピンの中心からの車体前後方向の距離は、200mmとした。 Here, the distance in the longitudinal direction of the vehicle body from the center of the center pin of the left and right dynamic damper was 200 mm.
そして、輪軸(ばね下)と台車(ばね間)とは、軸箱毎に進行方向のバネ及びダンパ、車体幅方向のバネ及びダンパ、垂直方向のバネ及びダンパにより連結されるものとした。 The wheel shaft (unsprung) and the carriage (between the springs) are connected to each other by a spring and a damper in the traveling direction, a spring and a damper in the vehicle body width direction, and a spring and a damper in the vertical direction for each axle box.
また、台車(ばね間)と車体(ばね上)とは、台車毎に車体幅方向に一対設けられた空気バネと、台車毎に設けられたけん引装置と、台車毎に中心ピンを挟んで一対各々幅方向に設けられた左右動ダンパとによって連結されているものとした。ここで、空気バネは、垂直方向のバネ及びダンパ、幅方向のバネ、進行方向のバネを有するものとした。また、けん引装置は、進行方向のバネ、幅方向のバネ、ヨー回転方向のバネを有するものとした。さらに、左右動ダンパは、幅方向のダンパを有するものとした。 Further, the carriage (between the springs) and the vehicle body (on the spring) are a pair of air springs provided for each carriage in the vehicle body width direction, a traction device provided for each carriage, and a center pin for each carriage. It was assumed that each was connected by a left-right motion damper provided in the width direction. Here, the air spring includes a vertical spring and damper, a width direction spring, and a traveling direction spring. Further, the towing device has a spring in the traveling direction, a spring in the width direction, and a spring in the yaw rotation direction. Further, the left-right motion damper has a damper in the width direction.
そして、一車両当たり28自由度でのシミュレーションを行った。 A simulation was performed with 28 degrees of freedom per vehicle.
すなわち、輪軸(ばね下)については、水平方向2自由度と垂直軸回りの回転自由度との3自由度×4本で12自由度を与えた。台車(ばね間)については、水平方向2自由度と垂直軸回りの回転自由度と台車の進行方向の軸回りのロール回転自由度との4自由度×2台で8自由度を与えた。車体(ばね上)については、水平方向2自由度と垂直軸回りの回転自由度と車体の進行方向の軸回りのロール回転自由度との4自由度×1台で4自由度を与えた。さらにヨーダンパについては、バネ(ゴム)とダンパ(減衰要素)との直列結合とし、ヨーダンパのバネとダンパとの結合部に質量のない車体進行方向の1自由度を与え、この1自由度×4本で合計4自由度を与えた。
That is, for the wheel shaft (unsprung), 12 degrees of freedom were given by 3 degrees of
そして、輪軸、台車、車体、ヨーダンパの結合部において、運動方程式を連立させて固有値解析を行うことにより、蛇行動が起き始める速度、すなわち、蛇行動限界速度を取得した。ここでは、運動方程式による数値解析により固有値を求め、減衰比が0.1を下回る速度を蛇行限界速度とした。 Then, the speed at which the snake action begins to occur, that is, the snake action limit speed, was obtained by performing the eigenvalue analysis with simultaneous equations of motion at the coupling part of the wheel shaft, the carriage, the vehicle body, and the yaw damper. Here, the eigenvalue was obtained by numerical analysis using the equation of motion, and the speed at which the damping ratio was less than 0.1 was defined as the meandering limit speed.
まず、ヨーダンパが正常なときの蛇行動限界速度を求めた。続いて、一方の台車の一つのヨーダンパの減衰係数をゼロとし、当該台車の一つの左右動ダンパの減衰係数を通常走行時の減衰係数の0.5倍、1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍として、各々蛇行動限界速度を求めた。 First, the snake behavior limit speed when the yo-yo damper was normal was obtained. Subsequently, the damping coefficient of one yaw damper of one cart is set to zero, and the damping coefficient of one left-right motion damper of the cart is 0.5 times, 1 time, 1.2 times, The snake behavior limit speed was determined as .times.2, 2.times., 2.5.times., 3.times., 3.5.times., And 4.times.
まず、図7に示すように、ヨーダンパがすべて正常な場合には、蛇行動限界速度は680km/hであった。これに対して、ヨーダンパが1本故障して減衰係数がゼロとなった場合に、当該台車の各左右動ダンパの減衰係数を増加させない、すなわち、増加倍率1倍とすると、蛇行動限界速度は400km/h程度にまで、低下した。 First, as shown in FIG. 7, when all the yaw dampers are normal, the snake action limit speed was 680 km / h. On the other hand, if one of the yaw dampers fails and the damping coefficient becomes zero, if the damping coefficient of each of the left and right dynamic dampers of the truck is not increased, that is, if the multiplication factor is 1, the snake action limit speed is It decreased to about 400 km / h.
しかしながら、図8に示すように、各左右動ダンパの減衰係数を、1.2倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3倍、3.5倍と各々増加させていくと、蛇行動限界速度は、500km/h程度にまで回復することが判明した。 However, as shown in FIG. 8, the damping coefficient of each left and right dynamic damper is increased to 1.2 times, 1.5 times, 2.0 times, 2.5 times, 3 times, and 3.5 times, respectively. It was found that the snake behavior limit speed recovered to about 500 km / h.
また、各左右動ダンパの減衰係数を4倍以上にすると、蛇行動限界速度は低下する傾向がある。さらに、各左右動ダンパの減衰係数を通常走行時よりも低下させた場合、蛇行動限界速度は、減衰係数を増加させない場合に比して、さらに低下した。 Further, when the damping coefficient of each left and right dynamic damper is increased by a factor of 4 or more, the snake action limit speed tends to decrease. Furthermore, when the damping coefficient of each left and right dynamic damper is lowered from that during normal running, the snake behavior limit speed is further lowered as compared with the case where the damping coefficient is not increased.
以上、実施形態に基づいて本発明について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。 The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
例えば、上記実施形態では、台車10につきヨーダンパ50を2本備えているが、1本でも、3本以上でも良い。
For example, in the above embodiment, two
また、上記実施形態では、台車10につき左右動ダンパ60を2本備えているが、台車10につき1本でもよく、また3本以上備えていてもよい。台車10が複数の左右動ダンパ60を備える場合には、蛇行動の抑制の観点からすると、制御部97が複数の左右動ダンパ60のすべての減衰係数を同様の倍率となるように制御することが好ましいが、制御部97が一部の左右動ダンパ60の減衰係数を制御するようにしても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the two left-
また、左右動ダンパ60と並列に、アクティブ制御用アクチュエータを設けても良い。アクティブ制御用アクチュエータは、センサによって車体5の車体幅方向の振動を検知し、この振動をうち消すような外力を台車10から車体5に対して与えるものであり、乗り心地をより高めることができる。
Further, an active control actuator may be provided in parallel with the left-
また、減衰係数調節装置69は、左右動ダンパ60につきバイパス経路65と電磁弁67とを一つづつ有しているが、複数のバイパス経路65と、これらのバイパス経路65の各々に対応して設けられた複数の電磁弁67を有してもよい。この場合には、異常検出部93が最初にヨーダンパ50の異常を検出すると、一本のバイパス経路65を閉鎖して幅方向の運動の減衰係数を増加させ、その後、さらにヨーダンパ50の異常を異常検出部93が検出すると、さらに他のバイパス経路65を閉鎖して、減衰係数をさらに増加させてもよく、このように、他段階に減衰係数を増加させるようにすることにより、きめ細かい制御ができる。
Further, the damping
また、減衰係数調節装置69として、バイパス経路65の径を連続的に変化させ、減衰係数を連続的に変化させることが可能なものを用いることもできる。
Further, as the attenuation
また、異常検出部93は、加速度と閾値とを用いてヨーダンパの異常を検出しているが、例えば、加速度の変化から算出されるマハラノビス距離に基づいて、異常を検出しても良い。
Moreover, although the
また、加速度センサ80は、台車10でなく、車体5に設けても良い。
Further, the
また、異常検出装置50は加速度に基づいてヨーダンパ50の異常を検出しているが、例えば、ヨーダンパ50の変位に基づいてヨーダンパ50の異常を検出してもよく、取付部材14にかかる応力に基づいてヨーダンパ50の異常を検出しても良い。
Further, although the
また、上記実施形態では、列車番号に基づいて最高速度を取得しているが、これに代えて現在車両が運行している区間を認識し、この区間に基づいて最高速度を取得しても良い。最高速度は、運行区間毎にあらかじめ定められる場合もあるからである。なお、列車番号と区間とに基づいて最高速度を取得しても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the maximum speed is acquired based on a train number, it replaces with this and the area where the vehicle is operating now may be recognized, and the maximum speed may be acquired based on this area. . This is because the maximum speed may be determined in advance for each operation section. The maximum speed may be acquired based on the train number and the section.
5…車体、10…台車、19…台車枠、50…ヨーダンパ、60…左右動ダンパ、69…減衰係数調節装置、95…異常検出装置(異常検出手段)、97…制御部(制御手段)、100…鉄道車両、103…最高速度取得部(最高速度取得手段)、105…制御要否判定部(制御要否判定手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記車体を支持する台車と、
前記車体と前記台車との間に設けられたヨーダンパと、
前記車体と前記台車との間に設けられた左右動ダンパと、
前記左右動ダンパの減衰係数を調節する減衰係数調節手段と、
前記ヨーダンパの異常を検出する異常検出手段と、
自車両が走行する際に、前記走行に対してあらかじめ定められた最高速度を取得する最高速度取得手段と、
前記ヨーダンパに異常が生じたときの蛇行動開始速度に対応するように設定される速度閾値を格納する速度閾値格納手段と、
前記最高速度取得手段によって取得された最高速度と、前記速度閾値格納手段に格納された速度閾値とを比較し、前記左右動ダンパの制御が必要か否かを判定する制御要否判定手段と、
前記制御要否判定手段によって前記左右動ダンパの制御が必要であると判定され、かつ前記異常検出手段により前記ヨーダンパの異常が検出された場合に、前記左右動ダンパの減衰係数が増加するように前記減衰係数調節手段を制御する制御手段と、
を備える鉄道車両。 The car body,
A carriage that supports the vehicle body;
A yaw damper provided between the vehicle body and the carriage;
A left-right motion damper provided between the vehicle body and the carriage;
Damping coefficient adjusting means for adjusting the damping coefficient of the left and right dynamic damper;
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the yaw damper;
When the host vehicle travels, a maximum speed acquisition means for acquiring a predetermined maximum speed for the travel;
Speed threshold storage means for storing a speed threshold set so as to correspond to the snake action start speed when an abnormality occurs in the yaw damper;
A control necessity determination unit that compares the maximum speed acquired by the maximum speed acquisition unit with the speed threshold value stored in the speed threshold value storage unit and determines whether control of the left and right dynamic damper is necessary;
It is determined that it is necessary to control the lateral movement damper by the control necessity determination unit, and when an abnormality of the yaw damper is detected by the abnormality detecting means, as the damping coefficient of the lateral movement damper is increased Control means for controlling the attenuation coefficient adjusting means;
Railway vehicle equipped with.
前記ヨーダンパの減衰係数が正常時の50%以下に低下した場合に生じる前記加速度の最大値に対応するように設定される加速度閾値を格納する加速度閾値格納手段と、をさらに備え、 An acceleration threshold value storing means for storing an acceleration threshold value set to correspond to the maximum value of the acceleration that occurs when the attenuation coefficient of the yaw damper is reduced to 50% or less than normal;
前記異常検出手段は、前記加速度取得手段によって取得された加速度と、前記加速度閾値格納手段に格納された加速度閾値とを比較し、前記ヨーダンパの異常を検出する The abnormality detection means detects an abnormality of the yaw damper by comparing the acceleration acquired by the acceleration acquisition means with the acceleration threshold value stored in the acceleration threshold value storage means.
請求項1に記載の鉄道車両。The railway vehicle according to claim 1.
The control means adjusts the damping coefficient adjusting means so that when the abnormality detecting means detects an abnormality of the yaw damper, the damping coefficient of the left-right motion damper increases within a range of more than 1 to 3.5 times. railway vehicle according to claim 1 or 2 for controlling.
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