JP4195257B2

JP4195257B2 - Railcar bogie

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Publication number: JP4195257B2
Application number: JP2002238812A
Authority: JP
Inventors: 実鈴木; 栄一前橋; 尚志垂水
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP2003341511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車枠と輪軸組立体との間に介装された軸バネを有する鉄道車両用台車に関する。特には、軸バネのバネ定数を適切に調節することができる等の利点を有する鉄道車両用台車等に関する。なお、本明細書における軸バネの「へたり」とは、寸法変化（荷重方向の収縮）が生じることによりバネ特性が悪化する状態をいう。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、鉄道車両の台車は、台車枠と、輪軸組立体と、輪軸組立体と台車枠との間に介装された軸バネ等を備えている。軸バネは、車体積載荷重を受け持つ、あるいは、輪軸を台車枠に対して適正な寸法に保持しつつガイドする、輪軸の台車枠に対する前後・左右支持に適切な剛性を与える等の機能を備えている必要がある。そして、軸バネのこれらの機能をなるべく簡単に実現するために、ゴムバネを主バネとするもの（例えば円錐積層ゴム式のゴムバネ）が知られている。
【０００３】
ゴムバネを主バネとする軸バネは、車両に積載される累積荷重や最大荷重が繰り返し負荷される等によって、ゴムのへたりが進行する。ゴムにへたりが生じると、バネ定数が硬めになり、走行安全性の低下（軌道の平面狂いへの追従性の低下）や、乗り心地低下を引き起こす要因となる。特に、大量の荷重を支える通勤電車等では、最大積載荷重が大きいので、ゴムのへたりが一層引き起こされ易い。一方、荷重変動等の条件に適合させて、軸バネのバネ定数を維持することも困難である。
【０００４】
コイルバネを用いた軸バネは、荷重差があってもバネ定数がそれほど変化しない。一方、円錐ゴムバネ等の軸バネは、負荷される荷重条件によって異なったバネ定数に変化する。このような円錐ゴムバネにへたりが起こると軸バネが硬くなり、前述の走行安定性の低下等の、車両安全面を含めた様々な悪影響が引き起こされるおそれがある。そのため、円錐ゴムバネ等は、頻繁に交換を行なう必要があり、手間を要するとともにコストがかかっている。
【０００５】
本来、前述のようなゴムバネは、中立点付近で使用されるのが好ましい。この観点から、ゴムバネとコイルバネ等を併用して、低荷重領域ではゴムバネを中立点とするような機構（すなわち、通常荷重はコイルバネで受け、変動荷重はゴムバネで受ける機構）も提案されている。しかしながら、コイルバネも変形するような最大荷重領域では、ゴムバネ自体も変形し始めるため、結局ゴムバネの劣化が引き起こされてしまう。
【０００６】
ところで、車両の静止輪重アンバランスが問題となることがある。この静止輪重アンバランスは、車両の低速走行時の脱線を左右する要因となり得ることが解明されつつある。そこで、鉄道事業者は、この静止輪重アンバランスを基準内に収めて安全運行に心掛けるよう、鉄道事故調査検討会によって答申され、行政的に指導されている。
【０００７】
これに対し、現状は、平面狂いのない地上側の計測設備で車両の輪重値を確認し、台車と輪軸組立体の間にライナー（スペーサー・ワッシャ）等を挿入することで、静止輪重アンバランスを調整している。しかしながら、この挿入作業は手作業で行なわれるので非常に手間がかかり、静止輪重アンバランスをより簡単に調整できる対策が求められている。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、軸バネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整をより簡単に行なうことができる等の利点を有する鉄道車両用台車等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するため、本発明のベースとなる鉄道車両用台車は、台車枠と、鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む輪軸組立体と、該輪軸組立体と前記台車枠との間に介装された軸バネと、を備える鉄道車両用台車であって、前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものである。
【００１０】
このような鉄道車両用台車によれば、必要に応じて空気バネの空気圧調整を行なうことで、軸バネ全体としての適切なバネ特性を確保することができる。したがって、ゴムバネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整を車上側で行なうことができる。
なお、このような空気バネは、例えば既存の主バネの内部スペースに装着できるものを用いることができる。さらに、空気バネの圧縮性流体の供給源は既製の空気源等を用いることができる。そのため、追設コストも安く済む。
さらに、空気バネの故障（空気回路やバネパンク等）が発生した場合にも主バネの機能は確保できるので、車両の走行に悪影響はなく、フェールセーフ機能も実現できる。
【００１１】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記弾性部材からなる主バネのへたりを防止するものとすることができる。
弾性部材がゴムである場合は、車両の積載される累積荷重や最大荷重等が繰り返し負荷されること等で、ゴムのへたりが進行する。ゴムにへたりが生じると、バネ定数が硬めになり、走行安全性の低下（軌道の平面狂いへの追従性の低下）や、乗り心地低下を引き起こす要因となる。本発明のこの態様では、主バネのへたりを防止することで、走行安全性や乗り心地の低下を防止でき、車両安全面を含めた様々な悪影響を回避できる。
【００１２】
本発明の鉄道車両用台車においては、静的な荷重は前記空気バネで受け、変動荷重は前記主バネで受けるものとすることができる。
この場合、空気バネの空気圧調整を行なって、車両に積載した荷重にかかわらず、軸バネ全体が常にほぼ中立点になるようにできる。
【００１３】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記軸バネのバネ特性を制御することにより、台車の軸重アンバランスを調整することができる。
主バネのへたりは、一台車内や一車両内で必ずしも均一ではない。そこで、各軸バネ毎に空気バネの空気圧調整を行ない、台車の軸重アンバランスを調整する。
【００１４】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記空気バネ内の流体圧及び／又は流体量を制御することにより、バネ特性の制御を行うことができる。
バネ特性の制御を行うことで防振ゴム性能を維持でき、連続使用においても走行安全性や乗り心地の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記車両の走行速度に応じて、前記バネ特性を、例えば、低速走行時には柔らかく、高速走行時には硬くなるように制御することができる。
主バネのバネ定数は、車両の走行条件や軌道条件に応じて最適な設定値とするのが好ましい。本発明のこの態様では、車両速度を検知したり、地上側の線路情報を照査したりして、最適なバネ定数に制御することができる。
【００１６】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車の前後方向に複数の軸バネを備え、前記車両の加速度又は加速度指令値に応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
車両が起動するとき又はブレーキ動作を行なうときは、台車の慣性により、車両先頭又は後方の車軸の輪重抜けが起こる。この輪重抜けは、車輪の滑走や空転の原因にもなり、場合によっては加速や減速距離を延ばしてしまう。そこで、例えば起動時には先頭側を重くし、ブレーキ時には後方側を重くするようにして台車の傾斜を修正すると、輪重抜けが起こる可能性を低減できる。
なお、輪重抜けの可能性を低減するため、従来より電気的（モータ電圧を絞る）や機械的な輪重移動補償機構が採り入れられているが、この種の機構に本態様を適用することもできる。
【００１７】
また、前記車両の走行する軌道の勾配に応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
急勾配区間においては、従来より車両の勾配上方や台車の勾配上方にアンバランス荷重を搭載して相殺していた事例がある。しかし、これは片勾配の専用車両にのみ有効であって、逆勾配や平坦線を走行する車両には適用できない。これに対し、本発明のこの態様では、運用する線区にかかわらず、車両の走行する軌道の勾配に応じて台車枠の傾斜を修正でき、勾配線の安定走行が実現できる。
【００１８】
さらに、前記台車のピッチングに応じて、前後方向の複数の軸バネの特性を制御して、前記台車枠の傾斜を修正することができる。
ピッチングは、高速走行時に台車が前後に動揺する現象である。ピッチングが発生した際に、軸距離や荷重条件、バネ定数によって特定の固有振動数となった場合は、危険な状況に至るおそれがあるため、従来は軸ダンパ等によって振動を減衰させている。これに対し、本発明のこの態様では、走行時やピッチング発生を検知した場合に、台車前後の軸バネのバネ定数を変える（固有振動数を可変とする）制御を行なうことで、軸ダンパ等を用いずに固有振動数を適切に変化させることができる。
【００１９】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車が、前後・左右の４個の車輪、前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、前記各車輪の輪重を検知するセンサ、を備え、各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することができる。
また、本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車が、前後・左右の４個の車輪、前記台車の左右方向及び前後方向の複数の軸バネ、及び、前記各車輪の軸バネの撓み量を検知するセンサ、を備え、各車輪の輪重を均一化するように、前記軸バネのバネ特性を制御することができる。
本発明のこれらの態様によれば、センサの検知に連携して軸バネのバネ特性を制御し、輪重のアンバランスを是正するよう制御することができる。
【００２０】
本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、円錐積層ゴム式のゴムバネからなり、前記空気バネが、袋状のダイヤフラムからなる本体、及び、前記ゴムバネの上部に接続される接続部を有するものとすることができる。
【００２１】
また、前記接続部が、前記ゴムバネの中心に嵌合可能な楕円形の突起であるものとすることができる。
この場合、車両の前後方向・左右方向でバネ定数を変えることができる。
【００２２】
さらに、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、前記車軸の両側に配置されており、前記空気バネが、前記車軸の上方に配置されているものとすることができる。
【００２３】
また、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、軸はり式のコイルバネからなり、前記空気バネが、前記コイルバネとは別体で前記輪軸組立体と前記台車枠との間に介装されているものとすることができる。
【００２４】
さらに、本発明の鉄道車両用台車のより具体的な態様においては、前記主バネが、ロールゴム式のゴムバネからなり、前記空気バネが、袋状のダイヤフラムからなる本体、及び、前記ゴムバネの上部に接続される接続部を有するものとすることができる。
【００２５】
本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネのへたり防止方法は、台車枠と、鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む輪軸組立体と、該輪軸組立体と前記台車枠との間に介装された軸バネと、を備える鉄道車両用台車の前記軸バネのへたり防止方法であって、前記軸バネとして、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用し、車両を車庫内等に係留中に荷重を前記空気バネで受け、前記主バネのへたりを回復することを特徴とする。
【００２６】
主バネのへたりは、累積積載荷重によっても進行するため、走行終了後に車庫等で車両を係留（留置）している間にも進行する。そこで、係留中に空気バネの空気圧調整を行なって、軸バネが中立位置付近でほぼ無荷重とする（地上側からの空気導入等）、あるいは、予め空気バネに空気を封じ込めておく等によって、係留中の主バネのへたりを回復する。
【００２７】
本発明のベースとなる第２の鉄道車両用台車は、前後２台の車体間に配置された、該２台の車体を水平面内相対回動可能に支える台車であって、台車枠と、鉄道車輪、車軸、軸受け及び軸箱を含む、前後１組ずつの輪軸組立体と、該輪軸組立体と前記台車枠との間に介装された軸バネと、前記台車枠の前後と前記前後２台の車体間に介装された枕バネと、を備える鉄道車両用台車であって、前記軸バネが、弾性部材からなる主バネ、及び、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものであることを特徴とする。
【００２８】
この鉄道車両用台車によれば、いわゆる連接式車両に対しても、必要に応じて空気バネの空気圧調整を行なうことで、軸バネ全体としての適切なバネ特性を確保することができる。したがって、ゴムバネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整を車上側で行なうことができる。
【００２９】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記前後の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスを、前記軸バネのバネ特性を制御することにより調整することができる。
１台車に４個の枕バネを有する方式の台車においては、台車の前後に異なる車体が積載されるため、それぞれの軸バネにかかる荷重条件が異なり、台車の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスが生じる。あるいは、車両設計時に前後の車両で荷重が同一となるように設定しておくことも考えられるが、実際の運行時には前後の車体で乗車率が変わる等、積載条件は同一ではないため、台車の輪軸組立体にかかる荷重（軸重）のアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じると、軸バネの負担荷重も異なるため、荷重の重い側の軸バネのたわみが大きくなって台車が傾き、車両の走行特性に悪影響を及ぼす場合がある。本発明では、軸バネのバネ特性を制御することにより前述のアンバランスを調整することができるので、車両の安定した走行特性を実現できる。
【００３０】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記台車の前後の軸バネ変位又は前後の枕バネ荷重を検知して前記軸重のアンバランスを調整することができる。
本発明の鉄道車両用台車においては、台車の前後軸で前記軸バネの変位の中立点が均等になるように前記軸バネ特性を制御することができる。
例えば、前側の車体が重い場合には、前側の車体を支える枕バネの荷重に応じて前側の軸バネの空気バネの空気圧を上げ、台車の前後軸で軸バネの変位の中立点が均等になるようにする。
【００３１】
本発明の鉄道車両用台車においては、前記軸バネ特性の制御を車両の停止中にのみ行うことができる。
車両の走行中には、動揺による荷重変動があるため、軸バネ特性の制御は行わないようにする。つまり、車両の速度が０ｋｍ／ｈでなければ、制御は無効とする。
【００３２】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両用台車を示す側面図である。
図２は、同鉄道車両用台車の軸バネ付近の拡大図である。
図３は、同鉄道車両用台車の軸バネの拡大断面図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、レールの長手方向（車両の進行方向）を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
【００３３】
図１に示す鉄道車両は、車体１０を備えている。この車体１０は、枕バネ１２を介して台車１１上に搭載されている。台車１１は、台車枠１３を備えている。台車枠１３の下部の前後には、車輪１５と車軸１６からなる輪軸１７が一組ずつ組み込まれている。車輪１５は、車軸１６の両側に圧入されて固定されている。両車輪１５の外側において、車軸１６の両端部には軸箱１８が外嵌されている。台車枠１３と各軸箱１８のアーム１８ａ間には、軸バネ１９が取り付けられている。
【００３４】
図２及び図３に示すように、この軸バネ１９は、積層ゴムを主体とする主バネ２０と、圧縮性流体を封入した空気バネ３０を併用したものである。
主バネ２０は、軸箱１８側に接続される内筒部２１を備えている。内筒部２１は、上端部２１ａが先細り開口となっている有底筒状体である。内筒部２１の下端寄り外周面には、鍔状に張り出したフランジ部２１ｂが形成されている。このフランジ部２１ｂより下側の下端部２１ｃは、軸箱１８のアーム１８ａに嵌め込まれて接続される接続部となる（図２参照）。この下端部２１ｃに形成された孔２１ｄは、嵌合後にピンやボルトが挿通される孔である。
【００３５】
内筒部２１のフランジ部２１ｂより上部外側には、３層の積層ゴム２６ａ、２６ｂ及び２６ｃを有する積層ゴム部２５が設けられている。積層ゴム２６ａ−２６ｂ間、及び、積層ゴム２６ｂ−２６ｃ間には、円錐台枠状（円錐の先端を水平に切って内部をくり貫き、両端面を開放してなる枠状体）をした介装スリーブ２７が一体に設けられている。積層ゴム部２５は、せん断・圧縮変形可能であって、ダンピング機能も有する。この積層ゴム部２５の外側には、外筒部２３が設けられている。外筒部２３の上端は、台車枠１３側に接続される。
なお、この主バネ２０は、図２の左側に分かり易く示すようなケーシング２９内に収納されている。
【００３６】
空気バネ３０は、主バネ２０の上部内側に配置されている。空気バネ３０は、瓢箪状のダイヤフラムからなる本体３１を備えている。この本体３１の下部には、突起３３が設けられている。この突起３３は、主バネ２０の内筒部２１の上端に嵌め込まれている。空気バネ３０の本体３１は、配管３５を介して空気溜３７に接続されている。空気溜３７は、コンプレッサー３９に接続されている。本体３１と空気溜３７間において、配管３５には調圧バルブ３６及び圧力センサ３８が組み込まれている。調圧バルブ３６は、後に詳述するコントローラ６０の指令に応じて開閉する。
【００３７】
このような軸バネ１９を備える台車１１は、コントローラ６０からの指令に基づき調圧バルブ３６を開閉度を変え、状況に応じて空気バネ３０に供給する空気量を調整する。そのため、主バネ２０と空気バネ３０とを併用した軸バネ全体として、適切なバネ特性を確保することができる。これによって、前述のような主バネのへたりを防止でき、走行安全性の低下や乗り心地の低下を低減できる。
【００３８】
次に、軸バネの空気バネの変形例について述べる。なお、次の図４及び図５の変形例において、軸バネの主バネ２０は図２及び図３と同様であるものとする。
図４は、本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は空気バネの斜視図である。
図４の空気バネ４０は、本体４１の下部の突起４３が、中立時（荷重無負荷時）の主バネ２０の上端形状に合わせた段付き形状となっているものである。空気バネ４０の上部には、前述の空気溜３７及びコンプレッサ３９（図３参照）に繋がる配管３５が接続されている。このような段付きの突起４３を有する空気バネ４０は、荷重がかかって変形したとき（図４（Ａ）の状態）にのみ空気圧が主バネ２０にかかり、中立位置以上の変形はしない。
【００３９】
図５は、本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は空気バネの斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の空気バネを下側から見た平面図である。
図５の空気バネ４５は、本体４６の下部の突起４８が、楕円形状に形成されている。前後方向（長軸方向）は固く、左右方向（短軸方向）は柔らかい。このような空気バネ４５は、軸前後・左右方向でバネ定数を変えることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る鉄道車両用台車の他の実施の形態について述べる。
図６は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図６に示す台車５１は、台車枠の側はり５３と軸箱５８両側のアーム５８ａ間に、それぞれ主バネ５５が配置されており、側はり５３と軸箱５８中央間に、空気バネ５６が配置されている。主バネ５５は、前述のような積層ゴムを主体とするものでもよいし、コイルバネでもよい。さらに、台車枠の側はり５３下面と軸箱５８のアーム５８ａ上面間には、これらの間の変位を検知する変位センサ５２が設けられている。
【００４１】
ここで、図７を参照して、変位センサ等の各種センサが接続される制御ブロックについ説明する。
図７は、本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネの制御ブロック図である。
図７のコントローラ６０には、以下の各センサ等が接続されている。
（ａ）勾配センサ６１
このセンサ６１は、車両の走行する軌道の勾配を検出する。このセンサ６１で急勾配区間等を検出し、勾配に応じて前後方向の複数の軸バネの特性を制御することで、台車枠の傾斜を修正することができる。
【００４２】
（ｂ）台車ピッチングセンサ６２
このセンサ６２は、台車のピッチング（高速走行時に台車が前後に動揺する現象）を検出する。このセンサ６２でピッチングを検知した場合は、台車前後の軸バネのバネ定数を変える（固有振動数を可変とする）制御を行なうことで、軸バネの固有振動数を変えることができる。
【００４３】
（ｃ）速度センサ６３
（ｄ）加速度センサ６４
これらのセンサ６３、６４は、車両の速度又は速度又は加速度を検知する。車両が起動するとき又はブレーキ動作を行なうときは、台車の慣性により、車両先頭又は後方の車軸の輪重抜けが起こる可能性があるが、例えば起動時には先頭側を重くし、ブレーキ時には後方側を重くするように制御して台車の傾斜を修正すると、輪重抜けが起こる可能性を低減できる。
【００４４】
（ｅ）加速度指令値（ノッチ）６５
これは、他のセンサとは異なり、車両の運転士の加減速ハンドルに連携した加速度指令値である。この指令値に基づく制御は、前述した（ｄ）の加速度センサ６４の場合と同様である。
【００４５】
（ｆ）輪重センサ６６
このセンサ６６は、台車の輪重を検知する。このセンサ６６で輪重を検知し、各車輪の輪重を均一化するように軸バネのバネ特性を制御することで、輪重のアンバランスを是正することができる。
【００４６】
（ｇ）軸バネたわみ量センサ６７
このセンサ６７は、前述の変位センサ５２と同種のものであって、軸バネのたわみ量を検知する。このセンサ６７で軸バネのたわみ量を検知し、前述の（ｆ）と同様に、各車輪の輪重を均一化するように軸バネのバネ特性を制御することで、輪重のアンバランスを是正することができる。このセンサ６７は、軸バネがどのような状況にあるかを映すモニタに接続することもできる。
【００４７】
以下、さらに本発明に係る鉄道車両用台車の他の実施の形態について述べる。
図８は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図８に示す台車７１は、台車枠の側はり７３端部と軸箱７８間に、軸はり式のコイルバネ（主バネ）７５が設けられている。そして、軸箱７８のアーム７８ａと側はり７３間に、コイルバネ７５とは別体で、空気バネ７６が配置されている。コイルバネ７５の隣り（図の左側）において、側はり７３と軸箱７８とは、ダンパ７９で繋がれている。なお、コイルバネ７５と空気バネ７６の配置を入れ換えてもよい。
【００４８】
図９は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
図９に示す台車８１は、軸箱８８の両アーム８８ａと台車枠８３間に、軸バネ８９が配置されている。この軸バネ８９は、ロールゴム式の主バネ８５と、この主バネ８５の上部に接続された空気バネ８６からなる。ロールゴム式の主バネ８５は、円錐積層ゴム式の円錐ゴム部をドーナッツ状のロールゴムとしたゴムバネである。空気バネ８６は、前述の空気バネ３０とほぼ同じものである。
【００４９】
次に、図１０を参照して、静止輪重測定装置を用いた輪重補正の例について説明する。
図１０は、本発明に係る鉄道車両用台車と静止輪重測定装置とを用いた輪重補正方法説明するための模式図である。
車上側において、車両Ｓの台車には、本発明に係る軸バネ９１が配置されている。軸バネ９１は、コントローラ９０に接続されている。台車上の枕はりには、応荷重センサ９２が取り付けられている。
車庫等の地上側において、各車輪の下には重量計９３が設けられている。この重量計９３は、車両Ｓの各車輪の重量を測定する。各重量計９３は、静止輪重測定装置９５に接続されている。
【００５０】
コントローラ９０は、静止重量測定装置９５の測定データ（各車輪の重量）を受けて、各車軸（左右別）に応じて軸バネ９１の空気バネの空気圧を調整する。コントローラ９０−静止重量測定装置９５間の情報伝達は、無線等を用いることができる。コントローラ９０は、バランスのとれた（基準内の）静止輪重比となるような空気圧を設定した後、この値をメモリする。そして、以後再リセットするまで、各車軸のメモリ値（空気圧）を保持するように制御する。
【００５１】
車両Ｓの走行時において、コントローラ９０は軸バネ９１の空気バネの空気圧調整は行わず、平面狂いのない、駅等のレール（地点）に停車したときのみ、この空気バネの空気圧を再調整し、輪重の補正を行う。なお、コントローラ９０は、停車時の乗客増減分については応荷重センサ９２の検知データを圧力加算し、空気圧の再調整時はメモリの更新はしないものとする。
【００５２】
次に、本発明を連接式の鉄道車両用台車（枕バネ４個のボルスタレス台車）に適用する例について説明する。
図１１は、本発明に係る連接式鉄道車両用台車（ボルスタレス台車）の一例を示す斜視図である。
図１２及び図１３は、本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。
【００５３】
図１２や図１３に示すように、台車１１０は、前側の車両１０１と後側の車両１０２との間に配置される。後車両１０２の前端には、舌片状の連結突片１０３が設けられている。この連結突片１０３の下面には、垂直下方に延び出た中心ピン１０４が設けられている。一方、前車両１０１の後端には、舌片状の連結突片１０５が設けられている。前後の連結突片１０３、１０５は、ジョイント１０６で水平方向回動可能に連結されている。なお、図中においてＴはトロリ線、Ｐはパンタグラフ、Ｒはレールを表す。
【００５４】
図１１に示すように、台車１１０は、この例では中はり１１０Ａと左右の側はり１１０Ｂを有する台車枠１１１を備えている。台車枠１１１の下部には、車輪１１３と車軸１１４からなる輪軸１１５が前後一組ずつ組み込まれている。車輪１１３は、車軸１１４の両側に圧入されて固定されている。両車輪１１３の外側において、車軸１１４の両端部には軸箱１１７が外嵌されている。台車枠１１１と各軸箱１１７上面間には、軸バネ１１９が取り付けられている。この軸バネ１１９は、前述の軸バネと同様に、積層ゴムを主体とする主バネと、圧縮性流体を封入した空気バネを併用したものである（図３及び図４参照）。
【００５５】
中はり１１０Ａの幅方向中央部には、挿通孔１１０ａが形成されている。この挿通孔１１０ａには、前述の中心ピン１０４が回動可能に挿通される。側はり１１０Ｂの上面には、前後左右に計４個の枕バネ１１２が搭載されている。各枕バネ１１２は、この例では低剛性空気バネである。図１２や図１３に示すように、前側の２個の枕バネ１１２Ａは、前車両１０１の床板後端が載せられている。後側の２個の枕バネ１１２Ｂは、後車両１０２の床板前端が載せられている。
【００５６】
このような台車１１０は、前後の連結突片１０３、１０５を連結するジョイント１０６、中心ピン１０４と台車枠１１１との間の牽引装置（図示されず）で前後力を受け止める。そして、前側の２個の枕バネ１１２Ａで前車両１０１の荷重を負担するとともに、後側の２個の枕バネ１１２Ｂで後車両１０２の荷重を負担する。このような台車を備える連接式車両は、例えばＴＧＶや小田急電鉄の旧型ロマンスカー等に採用されている。連接式車両は、通常のボギー式車両と比較して、台車前方のオーバーハングがなく、慣性によるヨーイングやピッチングが少ない等の利点を有している。
【００５７】
このような連接式車両においては、台車１１０の前後の輪軸１１５にかかる荷重（軸重）のアンバランスを、軸バネ１１９のバネ特性を制御することにより調整することができる。すなわち、例えば図１２に示すように後車両１０２に制御機器１２０が吊り下げられている場合は、台車１１０の前側の枕バネ１１２Ａよりも後側の枕バネ１１２Ｂにより多くの重量がかかる。そのため、台車１１０の前後の輪軸１１５にかかる荷重条件も異なり、軸重のアンバランスが生じる。あるいは、車両設計時に前後の車両で荷重が同一となるように設定しておくことも考えられるが、実際の運行時には図１３に示すように前後車両１０１、１０２で乗員Ｈの乗車率が変わるため、この場合も軸重のアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じると、軸バネ１１９の負担荷重も異なるため、荷重の重い側の軸バネ１１９の主バネのたわみが大きくなって台車１１０が傾き、車両の走行特性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００５８】
そこで、前述のように後車両１０２の重量が前車両１０１の重量よりも大きい場合には、後側の軸バネ１１９にかかる荷重に応じて、前側の軸バネ１１９の空気バネの空気圧を上げ、台車１１０の前後軸で軸バネ１１９の変位の中立点が均等になるように制御する。この際、軸バネ１１９の空気バネの空気圧制御は、前述と同様に調圧バルブ３６（図３、図７参照）の開閉制御によって行う。このようにして、軸バネ１１９の適切なバネ特性を確保することができるので、連接式車両の軸重のアンバランスを適切に調整することができる。
【００５９】
さらに、図１２や図１３に示すように、台車１１０に補助空気バネ１３０及び変位計１３１を追設することもできる。変位計１３１は、前述の変位センサ５２（図６参照）や軸バネたわみ量センサ６７（図７参照）と同様のものであって、軸バネ１１９の変位を検知する。これらを設置した場合は、各枕バネ１１２の内圧値と変位計１３１の検出値とから、補助空気バネ１３０の最適空気バネ圧を算出し、その算出値に基づいて補助空気バネ１３０の空気圧を制御する。そして、この補助空気バネ１３０により、軸重のアンバランスを一層適切に調整することができる。
【００６０】
なお、このような軸バネ１１９のバネ特性の制御は、車両の停止中（駅停車時の乗客乗車後（発車直前のドア閉め時）等）に行うものとする。車両の走行中には、動揺による荷重変動があるため、軸バネ特性の制御は行わないようにする。つまり、車両の速度が０ｋｍ／ｈでなければ、バネ特性の制御は無効とする。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両用台車によれば、軸バネのへたりを防止できる、あるいは、静止輪重アンバランスの調整をより簡単に行なうことができるので、走行安全性や乗り心地を積極的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鉄道車両用台車を示す側面図である。
【図２】同鉄道車両用台車の軸バネ付近の拡大図である。
【図３】同鉄道車両用台車の軸バネの拡大断面図である。
【図４】本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は空気バネの斜視図である。
【図５】本発明に係る鉄道車両用台車の軸バネの他の例を示す図である。（Ａ）は空気バネの斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の空気バネを下側から見た平面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図７】本発明に関連する鉄道車両用台車の軸バネの制御ブロック図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両用台車の軸バネ周辺部分を示す側面図である。
【図１０】本発明に係る鉄道車両用台車と静止輪重測定装置とを用いた輪重補正方法説明するための模式図である。
【図１１】本発明に係る連接式鉄道車両用台車（ボルスタレス台車）の一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。
【図１３】本発明に係る連接式鉄道車両用台車及び前後２台の車体を示す側面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a railcar base having a shaft spring interposed between a bogie frame and a wheel shaft assembly.On the carRelated. In particular, the present invention relates to a railcar bogie that has the advantage that the spring constant of the shaft spring can be adjusted appropriately. In the present specification, the “sag” of the shaft spring refers to a state in which the spring characteristics deteriorate due to a change in dimensions (shrinkage in the load direction).
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In general, a bogie of a railway vehicle includes a bogie frame, a wheel shaft assembly, and a shaft spring interposed between the wheel shaft assembly and the bogie frame. The shaft spring has functions such as handling the vehicle body load, guiding the wheel shaft while maintaining the appropriate dimensions with respect to the bogie frame, and providing appropriate rigidity to the front and rear, left and right support of the wheel shaft with respect to the bogie frame. Need to be. In order to realize these functions of the shaft spring as easily as possible, a rubber spring as a main spring (for example, a cone laminated rubber type rubber spring) is known.
[0003]
A shaft spring having a rubber spring as a main spring causes the rubber to sag due to repeated loading of a cumulative load or a maximum load loaded on the vehicle. If the rubber sags, the spring constant becomes stiff, which causes a decrease in running safety (decrease in the ability to follow a track misalignment) and a decrease in ride comfort. In particular, in a commuter train that supports a large amount of load, the maximum load is large, so that rubber sag is more likely to occur. On the other hand, it is difficult to maintain the spring constant of the shaft spring by adapting to conditions such as load fluctuation.
[0004]
A shaft spring using a coil spring does not change so much even if there is a load difference. On the other hand, an axial spring such as a conical rubber spring changes to a different spring constant depending on a load condition applied. When such a conical rubber spring sags, the shaft spring becomes stiff, and various adverse effects including vehicle safety may be caused, such as a decrease in traveling stability. For this reason, the conical rubber spring or the like needs to be frequently replaced, which is troublesome and costly.
[0005]
Originally, the rubber spring as described above is preferably used near the neutral point. From this point of view, a mechanism has been proposed in which a rubber spring and a coil spring are used in combination and the rubber spring is a neutral point in a low load region (that is, a mechanism that receives a normal load with a coil spring and a variable load with a rubber spring). However, in the maximum load region in which the coil spring is also deformed, the rubber spring itself begins to be deformed, which eventually causes deterioration of the rubber spring.
[0006]
By the way, the stationary wheel load imbalance of a vehicle may become a problem. It has been elucidated that this stationary wheel load imbalance can be a factor that affects the derailment of a vehicle at low speeds. Therefore, railway operators are reported and administratively instructed by the Railway Accident Investigation Study Group to keep this stationary wheel load imbalance within the standard and to keep safe operation.
[0007]
On the other hand, at present, the wheel load value of the vehicle is confirmed with ground-side measuring equipment that is free from plane deviation, and a liner (spacer washer) is inserted between the carriage and the wheel shaft assembly, so that The imbalance is adjusted. However, since this insertion operation is performed manually, it is very time-consuming and a countermeasure that can more easily adjust the stationary wheel load imbalance is required.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a merit that it is possible to prevent the shaft spring from being sagged or to adjust the stationary wheel load unbalance more easily. The purpose is to provide trolleys.
[0009]
Means for Solving the Problem and Embodiment of the Invention
  In order to solve the above problems, the present inventionBaseA railcar bogie includes a bogie frame, a wheel assembly including a rail wheel, an axle, a bearing, and a shaft box, and a shaft spring interposed between the wheel assembly and the bogie frame. The shaft spring is a combination of a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressive fluid.The
[0010]
According to such a railway vehicle carriage, appropriate spring characteristics as the whole shaft spring can be ensured by adjusting the air pressure of the air spring as necessary. Therefore, it is possible to prevent the rubber spring from being sagged or to adjust the stationary wheel load imbalance on the vehicle upper side.
In addition, what can be mounted | worn in such an internal space of the main spring can be used for such an air spring, for example. Furthermore, a ready-made air source or the like can be used as a supply source of the compressible fluid of the air spring. Therefore, the additional cost can be reduced.
Furthermore, since the function of the main spring can be ensured even when an air spring failure (air circuit, spring puncture, etc.) occurs, there is no adverse effect on the running of the vehicle, and a fail-safe function can also be realized.
[0011]
In the railcar bogie of the present invention, the main spring made of the elastic member can be prevented from sagging.
In the case where the elastic member is rubber, the sag of the rubber progresses due to repeated loading of a cumulative load or a maximum load on the vehicle. If the rubber sags, the spring constant becomes stiff, which causes a decrease in running safety (decrease in the ability to follow a track misalignment) and a decrease in ride comfort. In this aspect of the present invention, by preventing the main spring from sagging, it is possible to prevent a decrease in running safety and riding comfort, and various adverse effects including vehicle safety can be avoided.
[0012]
In the railway vehicle carriage according to the present invention, the static load is received by the air spring, and the fluctuating load is received by the main spring.
In this case, it is possible to adjust the air pressure of the air spring so that the entire shaft spring is always at a substantially neutral point regardless of the load loaded on the vehicle.
[0013]
In the railway vehicle carriage according to the present invention, the axle load imbalance of the carriage can be adjusted by controlling the spring characteristics of the axle spring.
The sag of the main spring is not necessarily uniform in one vehicle or one vehicle. Therefore, the air pressure of the air spring is adjusted for each shaft spring to adjust the axle load unbalance.
[0014]
In the railway vehicle carriage according to the present invention, the spring characteristics can be controlled by controlling the fluid pressure and / or the fluid amount in the air spring.
By controlling the spring characteristics, it is possible to maintain the anti-vibration rubber performance, and it is possible to prevent a decrease in driving safety and riding comfort even during continuous use.
[0015]
In the railway vehicle bogie of the present invention, the spring characteristics can be controlled to be soft at low speeds and hard at high speeds, for example, according to the travel speed of the vehicle.
The spring constant of the main spring is preferably set to an optimum setting value according to the running condition and track condition of the vehicle. In this aspect of the present invention, the optimal spring constant can be controlled by detecting the vehicle speed or checking the track information on the ground side.
[0016]
In the railway vehicle carriage according to the present invention, the carriage includes a plurality of axial springs in the front-rear direction of the carriage, and controls characteristics of the plurality of axial springs in the front-rear direction according to the acceleration or acceleration command value of the vehicle, The inclination of the bogie frame can be corrected.
When the vehicle is started or brake operation is performed, wheel load loss of the front or rear axle of the vehicle occurs due to the inertia of the carriage. This wheel load loss also causes wheel slipping and slipping, and in some cases extends the acceleration and deceleration distance. Therefore, for example, by correcting the inclination of the carriage so that the head side is heavy at the time of startup and the rear side is heavy at the time of braking, the possibility of wheel load loss can be reduced.
In order to reduce the possibility of wheel load loss, an electrical (throttle motor voltage) or mechanical wheel movement compensation mechanism has been adopted in the past. This mode should be applied to this type of mechanism. You can also.
[0017]
Further, the inclination of the bogie frame can be corrected by controlling the characteristics of a plurality of axial springs in the front-rear direction according to the gradient of the track on which the vehicle travels.
In the steep slope section, there is a case where an unbalanced load is mounted and offset in the upper part of the slope of the vehicle and the slope of the carriage. However, this is effective only for a vehicle with a single gradient, and cannot be applied to a vehicle traveling on a reverse gradient or a flat line. On the other hand, in this aspect of the present invention, the inclination of the bogie frame can be corrected according to the gradient of the track on which the vehicle travels, regardless of the line section to be operated, and stable traveling of the gradient line can be realized.
[0018]
Furthermore, the inclination of the bogie frame can be corrected by controlling the characteristics of a plurality of axial springs in the front-rear direction according to the pitching of the bogie.
Pitching is a phenomenon in which the carriage swings back and forth when traveling at high speed. When pitching occurs, if a specific natural frequency is reached due to the axial distance, load conditions, and spring constant, a dangerous situation may be reached. Conventionally, vibration is damped by a shaft damper or the like. On the other hand, in this aspect of the present invention, when the occurrence of running or pitching is detected, by controlling the spring constant of the shaft springs before and after the carriage (by making the natural frequency variable), the shaft damper, etc. The natural frequency can be appropriately changed without using.
[0019]
In the railcar bogie of the present invention, the bogie includes four wheels in the front-rear / left-right direction, a plurality of axial springs in the left-right direction and the front-rear direction of the bogie, and a sensor that detects the wheel load of each wheel, The spring characteristics of the shaft spring can be controlled so that the wheel weight of each wheel is made uniform.
Moreover, in the bogie for the railway vehicle of the present invention, the bogie includes four wheels in the front / rear / left / right direction, a plurality of axial springs in the left / right and front / rear directions of the carriage, and the amount of deflection of the axial spring of each wheel. And a spring characteristic of the shaft spring can be controlled so as to equalize the wheel load of each wheel.
According to these aspects of the present invention, it is possible to control the spring characteristics of the shaft spring in cooperation with the detection of the sensor so as to correct the imbalance of the wheel load.
[0020]
In a more specific aspect of the railway vehicle carriage according to the present invention, the main spring is formed of a cone laminated rubber type rubber spring, the air spring is formed of a bag-shaped diaphragm, and an upper portion of the rubber spring. It can have a connection part to be connected.
[0021]
Moreover, the said connection part shall be an elliptical protrusion which can be fitted in the center of the said rubber spring.
In this case, the spring constant can be changed in the longitudinal direction and the lateral direction of the vehicle.
[0022]
Furthermore, in a more specific aspect of the railcar bogie of the present invention, the main spring is disposed on both sides of the axle, and the air spring is disposed above the axle. be able to.
[0023]
Further, in a more specific aspect of the railcar bogie of the present invention, the main spring comprises a shaft beam type coil spring, and the air spring is separate from the coil spring and the wheel assembly and the bogie. It can be interposed between the frame.
[0024]
Furthermore, in a more specific aspect of the railcar bogie of the present invention, the main spring is a roll rubber type rubber spring, the air spring is a bag-shaped diaphragm main body, and an upper part of the rubber spring. It can have a connection part to be connected.
[0025]
  The present inventionis connected withA method for preventing the sag of a shaft spring of a railcar bogie includes a bogie frame, a wheel assembly including a rail wheel, an axle, a bearing, and a housing, and the wheel assembly and the bogie frame. A method of preventing a sag of the shaft spring of a railway vehicle carriage including a shaft spring, wherein a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressive fluid are used in combination as the shaft spring. A load is received by the air spring during mooring in a garage or the like, and the sag of the main spring is recovered.
[0026]
Since the sag of the main spring also proceeds due to the accumulated load, it also proceeds while the vehicle is moored (detained) in the garage or the like after the travel is completed. Therefore, by adjusting the air pressure of the air spring during mooring, the shaft spring has almost no load near the neutral position (air introduction from the ground side, etc.), or by enclosing air in the air spring in advance, etc. Recover the mooring of the mooring main spring.
[0027]
  Of the present inventionBaseA second railcar bogie is a bogie that is disposed between two front and rear car bodies and supports the two car bodies so that they can rotate relative to each other in a horizontal plane, and includes a bogie frame, railroad wheels, axles, bearings, and the like. A pair of front and rear wheel shaft assemblies including a shaft box; a shaft spring interposed between the wheel shaft assembly and the carriage frame; and a front and rear of the carriage frame and between the two front and rear vehicle bodies. A railcar bogie comprising a mounted pillow spring, wherein the shaft spring is a combination of a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressible fluid. .
[0028]
According to this railway vehicle carriage, appropriate spring characteristics as a whole shaft spring can be secured by adjusting the air pressure of the air spring as necessary even for a so-called articulated vehicle. Therefore, it is possible to prevent the rubber spring from being sagged or to adjust the stationary wheel load imbalance on the vehicle upper side.
[0029]
In the railway vehicle bogie of the present invention, the unbalance of the load (axial weight) applied to the front and rear wheel axle assemblies can be adjusted by controlling the spring characteristics of the shaft spring.
In a bogie with four pillow springs in one bogie, different car bodies are loaded before and after the bogie, so the load conditions on the axle springs are different, and the load on the wheel assembly of the bogie (shaft weight) ) Occurs. Alternatively, it may be possible to set the load to be the same between the front and rear vehicles when designing the vehicle, but the loading conditions are not the same, such as the occupancy rate changing between the front and rear bodies during actual operation. An imbalance of the load (axial weight) applied to the wheel assembly is generated. When such an imbalance occurs, the load on the shaft spring is also different, so that the deflection of the shaft spring on the heavy load side becomes large and the carriage tilts, which may adversely affect the running characteristics of the vehicle. In the present invention, the aforementioned unbalance can be adjusted by controlling the spring characteristics of the shaft spring, so that stable running characteristics of the vehicle can be realized.
[0030]
In the railway vehicle bogie of the present invention, the unbalance of the axial load can be adjusted by detecting the axial spring displacement or the front and rear pillow spring loads of the bogie.
In the railway vehicle bogie of the present invention, the shaft spring characteristics can be controlled so that the neutral points of the displacement of the shaft spring are equal on the longitudinal axis of the bogie.
For example, when the front body is heavy, the air spring pressure of the front shaft spring is increased according to the load of the pillow spring that supports the front body, and the neutral point of the displacement of the shaft spring is evenly distributed between the front and rear shafts of the carriage. To be.
[0031]
In the railcar bogie of the present invention, the control of the shaft spring characteristic can be performed only while the vehicle is stopped.
During the traveling of the vehicle, there is a load fluctuation due to shaking, so control of the shaft spring characteristic is not performed. That is, if the vehicle speed is not 0 km / h, the control is invalidated.
[0032]
Hereinafter, it demonstrates, referring drawings.
FIG. 1 is a side view showing a railcar bogie according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the shaft spring of the railcar bogie.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a shaft spring of the railcar bogie.
In the following description, unless otherwise specified, the longitudinal direction of the rail (traveling direction of the vehicle) is the front-rear direction, the direction perpendicular to the rail longitudinal direction on the track surface is the left-right direction, and the direction perpendicular to the track surface is the up-down direction. Call.
[0033]
The railcar shown in FIG. 1 includes a vehicle body 10. The vehicle body 10 is mounted on a carriage 11 via a pillow spring 12. The carriage 11 includes a carriage frame 13. A pair of wheel shafts 17 each including a wheel 15 and an axle 16 are incorporated in front and rear of the lower portion of the carriage frame 13. The wheels 15 are fixed by being press-fitted on both sides of the axle 16. On both outer sides of the wheels 15, axle boxes 18 are fitted on both ends of the axle 16. A shaft spring 19 is attached between the carriage frame 13 and the arm 18 a of each axle box 18.
[0034]
As shown in FIGS. 2 and 3, the shaft spring 19 is a combination of a main spring 20 mainly composed of laminated rubber and an air spring 30 enclosing a compressible fluid.
The main spring 20 includes an inner cylinder portion 21 connected to the axle box 18 side. The inner cylinder part 21 is a bottomed cylindrical body in which the upper end part 21a is a tapered opening. On the outer peripheral surface near the lower end of the inner cylinder portion 21, a flange portion 21b projecting in a bowl shape is formed. The lower end portion 21c below the flange portion 21b serves as a connecting portion that is fitted and connected to the arm 18a of the axle box 18 (see FIG. 2). The hole 21d formed in the lower end 21c is a hole through which a pin or bolt is inserted after fitting.
[0035]
A laminated rubber portion 25 having three layers of laminated rubbers 26a, 26b, and 26c is provided on the outer side above the flange portion 21b of the inner cylinder portion 21. Between the laminated rubbers 26a-26b and between the laminated rubbers 26b-26c, a frustum frame-like shape (a frame-like body formed by cutting the tip of the cone horizontally to penetrate the inside and opening both end surfaces) A mounting sleeve 27 is provided integrally. The laminated rubber portion 25 can be sheared and compressed and has a damping function. An outer cylinder portion 23 is provided outside the laminated rubber portion 25. The upper end of the outer cylinder part 23 is connected to the cart frame 13 side.
The main spring 20 is housed in a casing 29 as shown on the left side of FIG.
[0036]
The air spring 30 is disposed inside the upper part of the main spring 20. The air spring 30 includes a main body 31 made of a bowl-shaped diaphragm. A protrusion 33 is provided at the lower portion of the main body 31. The protrusion 33 is fitted into the upper end of the inner cylinder portion 21 of the main spring 20. A main body 31 of the air spring 30 is connected to an air reservoir 37 via a pipe 35. The air reservoir 37 is connected to a compressor 39. A pressure regulating valve 36 and a pressure sensor 38 are incorporated in the pipe 35 between the main body 31 and the air reservoir 37. The pressure regulating valve 36 opens and closes in response to a command from the controller 60 described in detail later.
[0037]
The carriage 11 including the shaft spring 19 changes the degree of opening and closing of the pressure regulating valve 36 based on a command from the controller 60 and adjusts the amount of air supplied to the air spring 30 according to the situation. Therefore, appropriate spring characteristics can be ensured as a whole shaft spring using the main spring 20 and the air spring 30 together. As a result, it is possible to prevent the main spring from sag as described above, and it is possible to reduce a decrease in traveling safety and a decrease in riding comfort.
[0038]
Next, a modification of the air spring of the shaft spring will be described. In the following modified examples of FIGS. 4 and 5, the main spring 20 of the shaft spring is assumed to be the same as in FIGS.
FIG. 4 is a view showing another example of the shaft spring of the railcar bogie according to the present invention. (A) is side sectional drawing, (B) is a perspective view of an air spring.
In the air spring 40 of FIG. 4, the protrusion 43 at the bottom of the main body 41 has a stepped shape that matches the upper end shape of the main spring 20 when neutral (when no load is applied). A pipe 35 connected to the air reservoir 37 and the compressor 39 (see FIG. 3) is connected to the upper portion of the air spring 40. The air spring 40 having such a stepped protrusion 43 is subjected to air pressure only when it is deformed by applying a load (the state shown in FIG. 4A), and is not deformed beyond the neutral position.
[0039]
FIG. 5 is a view showing another example of the shaft spring of the railcar bogie according to the present invention. (A) is the perspective view of an air spring, (B) is the top view which looked at the air spring of (A) from the lower side.
In the air spring 45 of FIG. 5, the protrusion 48 at the bottom of the main body 46 is formed in an elliptical shape. The front-rear direction (long axis direction) is hard, and the left-right direction (short axis direction) is soft. Such an air spring 45 can change the spring constant in the longitudinal and lateral directions of the shaft.
[0040]
Next, another embodiment of the railway vehicle carriage according to the present invention will be described.
FIG. 6 is a side view showing a portion around a shaft spring of a railway vehicle bogie according to another embodiment of the present invention.
In the cart 51 shown in FIG. 6, main springs 55 are respectively arranged between the side beam 53 of the cart frame and the arms 58 a on both sides of the axle box 58, and an air spring 56 is arranged between the side beam 53 and the center of the axle box 58. Has been placed. The main spring 55 may be mainly composed of laminated rubber as described above, or may be a coil spring. Further, a displacement sensor 52 for detecting the displacement between these is provided between the lower surface of the side frame 53 of the carriage frame and the upper surface of the arm 58a of the axle box 58.
[0041]
  Here, a control block to which various sensors such as a displacement sensor are connected will be described with reference to FIG.
  FIG. 7 shows the present invention.is connected withIt is a control block diagram of the shaft spring of the railcar bogie.
  The following sensors and the like are connected to the controller 60 in FIG.
(A) Gradient sensor 61
  This sensor 61 detects the gradient of the track on which the vehicle travels. By detecting a steep slope section or the like with this sensor 61 and controlling the characteristics of a plurality of axial springs in the front-rear direction according to the slope, the inclination of the bogie frame can be corrected.
[0042]
(B) Bogie pitching sensor 62
The sensor 62 detects pitching of the carriage (a phenomenon in which the carriage swings back and forth during high-speed traveling). When pitching is detected by the sensor 62, the natural frequency of the shaft spring can be changed by performing control to change the spring constant of the shaft spring before and after the carriage (making the natural frequency variable).
[0043]
(C) Speed sensor 63
(D) Acceleration sensor 64
These sensors 63 and 64 detect the speed or speed or acceleration of the vehicle. When the vehicle starts or brakes, the wheel may lose its leading or rear axle due to the inertia of the carriage. If the inclination of the carriage is corrected by making it heavy, the possibility of wheel load loss can be reduced.
[0044]
(E) Acceleration command value (notch) 65
Unlike other sensors, this is an acceleration command value linked to the acceleration / deceleration handle of the vehicle driver. Control based on this command value is the same as in the case of the acceleration sensor 64 of (d) described above.
[0045]
(F) Wheel weight sensor 66
This sensor 66 detects the wheel load of the carriage. By detecting the wheel load with this sensor 66 and controlling the spring characteristics of the shaft spring so that the wheel load of each wheel is made uniform, the unbalance of the wheel load can be corrected.
[0046]
(G) Shaft spring deflection sensor 67
This sensor 67 is the same type as the displacement sensor 52 described above, and detects the amount of deflection of the shaft spring. The sensor 67 detects the amount of deflection of the shaft spring, and controls the spring characteristics of the shaft spring so as to equalize the wheel load of each wheel in the same manner as (f) described above, thereby reducing the wheel load unbalance. It can be corrected. The sensor 67 can also be connected to a monitor that reflects the situation of the shaft spring.
[0047]
Hereinafter, other embodiments of the railway vehicle carriage according to the present invention will be described.
FIG. 8 is a side view showing a portion around a shaft spring of a railway vehicle bogie according to another embodiment of the present invention.
The cart 71 shown in FIG. 8 is provided with a shaft beam type coil spring (main spring) 75 between the end of the beam 73 on the side of the cart frame and the axle box 78. An air spring 76 is disposed between the arm 78 a of the axle box 78 and the side beam 73, separately from the coil spring 75. Next to the coil spring 75 (left side in the figure), the side beam 73 and the axle box 78 are connected by a damper 79. The arrangement of the coil spring 75 and the air spring 76 may be interchanged.
[0048]
FIG. 9 is a side view showing the peripheral portion of the shaft spring of the railcar bogie according to another embodiment of the present invention.
In the cart 81 shown in FIG. 9, a shaft spring 89 is disposed between both arms 88 a of the axle box 88 and the cart frame 83. The shaft spring 89 includes a roll rubber type main spring 85 and an air spring 86 connected to the upper portion of the main spring 85. The roll rubber type main spring 85 is a rubber spring in which a cone laminated rubber type conical rubber portion is a donut-shaped roll rubber. The air spring 86 is substantially the same as the air spring 30 described above.
[0049]
Next, an example of wheel load correction using the stationary wheel load measuring device will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a wheel weight correction method using the railway vehicle carriage and the stationary wheel weight measuring apparatus according to the present invention.
On the vehicle upper side, a shaft spring 91 according to the present invention is disposed on the carriage of the vehicle S. The shaft spring 91 is connected to the controller 90. The load sensor 92 is attached to the pillow beam on the carriage.
On the ground side of a garage or the like, a weight scale 93 is provided under each wheel. The weight scale 93 measures the weight of each wheel of the vehicle S. Each weight scale 93 is connected to a stationary wheel weight measuring device 95.
[0050]
The controller 90 receives the measurement data (the weight of each wheel) of the static weight measuring device 95 and adjusts the air pressure of the air spring of the shaft spring 91 according to each axle (separate left and right). The information transmission between the controller 90 and the stationary weight measuring device 95 can be performed by radio or the like. The controller 90 stores the value after setting the air pressure so that a balanced (within standard) stationary wheel weight ratio is achieved. Then, control is performed so that the memory value (pneumatic pressure) of each axle is maintained until resetting is performed thereafter.
[0051]
When the vehicle S is running, the controller 90 does not adjust the air pressure of the air spring of the shaft spring 91, and only adjusts the air pressure of the air spring only when it stops at a rail (point) such as a station where there is no plane error. Correct the wheel load. Note that the controller 90 adds the pressure of the detection data of the variable load sensor 92 for the passenger increase / decrease when the vehicle is stopped, and does not update the memory when the air pressure is readjusted.
[0052]
Next, an example in which the present invention is applied to an articulated railcar bogie (four pillow spring bolsterless carts) will be described.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of an articulated railcar bogie (bolsterless bogie) according to the present invention.
12 and 13 are side views showing the articulated railcar bogie and the two front and rear car bodies according to the present invention.
[0053]
As illustrated in FIGS. 12 and 13, the carriage 110 is disposed between the front vehicle 101 and the rear vehicle 102. At the front end of the rear vehicle 102, a tongue-like connecting protrusion 103 is provided. A center pin 104 extending vertically downward is provided on the lower surface of the connecting protrusion 103. On the other hand, a tongue-like connecting protrusion 105 is provided at the rear end of the front vehicle 101. The front and rear connecting protrusions 103 and 105 are connected by a joint 106 so as to be horizontally rotatable. In the figure, T represents a trolley line, P represents a pantograph, and R represents a rail.
[0054]
As shown in FIG. 11, the cart 110 includes a cart frame 111 having a central beam 110A and left and right side beams 110B in this example. A pair of front and rear wheel axles 115 each including a wheel 113 and an axle 114 are incorporated in the lower portion of the carriage frame 111. The wheels 113 are press-fitted on both sides of the axle 114 and fixed. On both outer sides of the wheels 113, axle boxes 117 are fitted on both ends of the axle 114. A shaft spring 119 is attached between the carriage frame 111 and the upper surface of each axle box 117. The shaft spring 119 is a combination of a main spring mainly composed of laminated rubber and an air spring filled with a compressive fluid, as in the above-described shaft spring (see FIGS. 3 and 4).
[0055]
An insertion hole 110a is formed at the center in the width direction of the intermediate beam 110A. The center pin 104 is rotatably inserted into the insertion hole 110a. On the upper surface of the side beam 110B, a total of four pillow springs 112 are mounted on the front, rear, left and right. Each pillow spring 112 is a low-rigidity air spring in this example. As shown in FIGS. 12 and 13, the rear end of the floor plate of the front vehicle 101 is placed on the two front pillow springs 112 </ b> A. The rear two pillow springs 112 </ b> B are mounted on the front end of the floor plate of the rear vehicle 102.
[0056]
Such a carriage 110 receives a longitudinal force by a traction device (not shown) between the joint 106, the center pin 104, and the carriage frame 111 for connecting the front and rear connecting protrusions 103, 105. The two pillow springs 112A on the front side bear the load on the front vehicle 101, and the two pillow springs 112B on the rear side bear the load on the rear vehicle 102. An articulated vehicle including such a carriage is used in, for example, an old romance car of TGV or Odakyu Electric Railway. The articulated vehicle has advantages over the bogie type vehicle, such as no overhang in front of the carriage and less yawing and pitching due to inertia.
[0057]
In such an articulated vehicle, the unbalance of the load (axial weight) applied to the front and rear wheel shafts 115 of the carriage 110 can be adjusted by controlling the spring characteristics of the shaft spring 119. That is, for example, as shown in FIG. 12, when the control device 120 is suspended from the rear vehicle 102, more weight is applied to the rear pillow spring 112B than to the front pillow spring 112A of the carriage 110. For this reason, the load conditions applied to the front and rear wheel shafts 115 of the carriage 110 are also different, and an unbalance of the shaft weight occurs. Alternatively, it is conceivable that the load is set to be the same between the front and rear vehicles at the time of vehicle design. However, since the occupant H boarding rate changes between the front and rear vehicles 101 and 102 as shown in FIG. Also in this case, an unbalance of the axle load occurs. When such an imbalance occurs, the burden load on the shaft spring 119 is also different, so that the deflection of the main spring of the shaft spring 119 on the heavy load side becomes large and the carriage 110 tilts, which adversely affects the running characteristics of the vehicle. There is.
[0058]
Therefore, when the weight of the rear vehicle 102 is larger than the weight of the front vehicle 101 as described above, the air pressure of the air spring of the front shaft spring 119 is increased according to the load applied to the rear shaft spring 119, Control is performed so that the neutral points of the displacement of the shaft spring 119 are made uniform on the front and rear axes of the carriage 110. At this time, air pressure control of the air spring of the shaft spring 119 is performed by opening / closing control of the pressure regulating valve 36 (see FIGS. 3 and 7) as described above. In this way, appropriate spring characteristics of the shaft spring 119 can be ensured, so that the unbalance of the shaft weight of the articulated vehicle can be adjusted appropriately.
[0059]
Furthermore, as shown in FIGS. 12 and 13, an auxiliary air spring 130 and a displacement meter 131 can be additionally provided on the carriage 110. The displacement meter 131 is the same as the displacement sensor 52 (see FIG. 6) and the shaft spring deflection sensor 67 (see FIG. 7), and detects the displacement of the shaft spring 119. When these are installed, the optimum air spring pressure of the auxiliary air spring 130 is calculated from the internal pressure value of each pillow spring 112 and the detected value of the displacement meter 131, and the air pressure of the auxiliary air spring 130 is calculated based on the calculated value. Control. The auxiliary air spring 130 can adjust the unbalance of the axial load more appropriately.
[0060]
Note that the control of the spring characteristics of the shaft spring 119 is performed while the vehicle is stopped (after the passenger gets on the train at the station stop (when the door is closed just before departure)). During the traveling of the vehicle, there is a load fluctuation due to shaking, so control of the shaft spring characteristic is not performed. That is, if the vehicle speed is not 0 km / h, the control of the spring characteristics is invalid.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the railcar bogie of the present invention, it is possible to prevent the shaft spring from sagging, or to adjust the stationary wheel load unbalance more easily. You can improve your comfort.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a railcar bogie according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a shaft spring of the railcar bogie.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a shaft spring of the railcar bogie.
FIG. 4 is a view showing another example of the shaft spring of the railcar bogie according to the present invention. (A) is side sectional drawing, (B) is a perspective view of an air spring.
FIG. 5 is a view showing another example of the shaft spring of the railcar bogie according to the present invention. (A) is the perspective view of an air spring, (B) is the top view which looked at the air spring of (A) from the lower side.
FIG. 6 is a side view showing a portion around a shaft spring of a railcar bogie according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7is connected withIt is a control block diagram of the shaft spring of the railcar bogie.
FIG. 8 is a side view showing a portion around a shaft spring of a railcar bogie according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing a peripheral portion of a shaft spring of a railway vehicle bogie according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a wheel weight correction method using the railway vehicle carriage and the stationary wheel weight measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of an articulated railcar bogie (bolsterless bogie) according to the present invention.
FIG. 12 is a side view showing an articulated railcar carriage and two front and rear vehicle bodies according to the present invention.
FIG. 13 is a side view showing an articulated railcar bogie and two front and rear vehicle bodies according to the present invention.

Claims

Bogie frame,
An axle assembly including a railway wheel, axle, bearing and axle box;
A shaft spring interposed between the wheel assembly and the carriage frame;
A railway vehicle carriage comprising:
The shaft spring is a combination of a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressive fluid,
A railcar bogie characterized by adjusting the axle load imbalance of the bogie by controlling spring characteristics of the shaft spring.

Bogie frame,
An axle assembly including a railway wheel, axle, bearing and axle box;
A shaft spring interposed between the wheel assembly and the carriage frame;
A railway vehicle carriage comprising:
The shaft spring is a combination of a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressive fluid,
The cart is
4 wheels on the front, back, left and right,
A plurality of axial springs in the left-right direction and the front-rear direction of the carriage, and
A sensor for detecting the wheel weight of each wheel,
A bogie for a railway vehicle, wherein the spring characteristics of the shaft spring are controlled so that the wheel weight of each wheel is uniform.

Bogie frame,
An axle assembly including a railway wheel, axle, bearing and axle box;
A shaft spring interposed between the wheel assembly and the carriage frame;
A railway vehicle carriage comprising:
The shaft spring is a combination of a main spring made of an elastic member and an air spring filled with a compressive fluid,
The cart is
4 wheels on the front, back, left and right,
A plurality of axial springs in the left-right direction and the front-rear direction of the carriage, and
A sensor for detecting the amount of deflection of the shaft spring of each wheel,
A bogie for a railway vehicle, wherein the spring characteristics of the shaft spring are controlled so that the wheel weight of each wheel is uniform.