JP4245756B2

JP4245756B2 - Friction modifier injection method and apparatus

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Publication number: JP4245756B2
Application number: JP33771299A
Authority: JP
Inventors: 正男留岡; 直治加部; 摩智仲田; 偉織佐藤; 益久谷本; 栄二宮内; 芳久中川; 真人寺嶋
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Metal Technology Inc; Tokyo Metro Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Metal Technology Inc; Tokyo Metro Co Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001151110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両が曲線区間を通過する際に、車輪とレールとの間の摩擦係数をコントロールしてレールの波状摩耗や車輪の空転及びスリップを防止する摩擦調整剤噴射方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両が曲線区間を通過する際に、台車後方における進行方向左右の車輪はレールに対してほぼ中央で接触して走行する状態となる。また、曲線区間における内外軌側レールは長さが多少異なるため、内軌側レールを通過する車輪は、曲線区間では同じレール頭頂面を重複して通過することとなる。
【０００３】
また、台車後方における前記両車輪はレールに対して縦方向に大きな滑りを発生する。その結果、曲線区間通過時の車輪と内軌側レール間の前記滑りによってスチック・スリップ振動が発生し、レールの頭頂面に波状摩耗が発生する。
【０００４】
このように、曲線区間を通過する際、レールの頭頂面に波状摩耗が発生すると、レールの摩耗や車輪のフランジ部の摩耗などが発生すると共に、振動や騒音が発生し、車両の乗り心地も悪くなり、さらにはレールや台車の補修費の増大を招くことになる。
【０００５】
また、車両が駅手前区間を通過する際、ブレーキによって車輪がスリップすると、停止距離が増加し、正しい位置で停止できないことがある。
【０００６】
さらには、車両が急勾配区間を通過する際、例えば雨や落ち葉などが車輪とレール間に介在すると、車輪とレール間とにおける摩擦係数が低下して上り走行時には空転スリップによる登坂不良が生じ、下り走行時にはスリップによる減速不良が発生することがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した曲線区間におけるレール波状摩耗の対策として、車両側においては、旋回性能を向上させるため、車輪の踏面形状を円弧踏面として輪径差を大きくしたり、輪軸を操舵させアタック角を小さくするものがあるが、これらは走行性能が低下するために限界がある。
【０００８】
また、車両側に塗油器を設置して曲線を検知してレール肩部（コーナー部）に噴射するものもあるが、多くはレール頭頂面に潤滑油が噴射されることとなり、ブレーキをかけるとスリップしてしまうことがある。
【０００９】
また、地上側の対策として、一部には内軌側に塗油装置を設け、レール頭頂面に粘度の低い潤滑油を噴射するものがあるが、この方法は、曲線区間毎に装置を設置する必要があるため、設置台数が非常に多くなって、塗油装置や潤滑油の補給などのメンテナンスに人手と時間がかかり効率が悪かった。また潤滑油にブレーキの火花が引火して火事になることも多く危険であった。
【００１０】
また、潤滑油の量が多いと車輪踏面に潤滑油が回って、ブレーキ性能を阻害したり、停止距離の増加やスリップの危険があり、少ないとその効果がなく、塗油量の設定が困難であった。
【００１１】
つまり、曲線区間を走行する際において、レールの波状摩耗を防止するための従来の対策では、車両側の対策には限度があり、また、地上側の対策では塗油装置に多くの台数を要する問題、機構が複雑でメンテナンスが増加する問題、及びレール頭頂面に潤滑油を塗布すると摩擦係数が極端に低下し、ブレーキ性能を阻害して停止距離の増加やスリップの危険があった。
【００１２】
また、駅手前区間及び急勾配区間では、摩擦係数を大きくするために、車両側からレールに向かって砂を撒くといった手法が採用されていたが、この手法では、自然落下に近い状態でレール上に供給されるため、風などで砂がレール上に到達する前に飛散したり、砂がレール頭頂面に止まる率が低く、車輪とレール間で十分な摩擦係数を得るために多量の砂を撒く必要が生じていた。
【００１３】
また、多量の砂を撒いたり、定常的に砂を撒く区間では、軌道内に砂が堆積し、道床の目詰まりが生じ、結果として撒いた砂の除去などの後処理作業が必要となっていた。
【００１４】
また、砂を撒く手法において、上記した問題点を解決するものとして、特許第２９５０６４１号には、粒子又は粉末状のスリップ防止材を、車両側から車輪とレールとの接触部に向けて高速噴射するようにしたものが開示されている。
【００１５】
上記特許によれば、車輪とレールとの接触部に直接スリップ防止材を供給するので、多量のスリップ防止材を必要とせず、また、効率よくブレーキ及び加速性能の向上を図ることができるが、曲線区間においてはレールの波状摩耗を防ぐ効果はなく、また、砂を撒くものと較べて少量ではあるが定常的にスリップ防止材を噴射する区間では、やはりスリップ防止材が堆積するといった問題が生じる。
【００１６】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、曲線区間ではレールの波状摩耗を抑制して、振動や騒音の発生を防止し、かつ車両の乗り心地を良好とし、また、駅手前区間では停止距離の増加を防止することができ、さらに、急勾配区間では上り走行時の車輪の空転による登坂不良や下り走行時のスリップによる減速不良を防止することができる摩擦調整剤噴射方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、潤滑油や粒子又は粉末のスリップ防止材を使用することに代えて、すべり率が増加すると摩擦係数が増加する特性を有する摩擦調整剤を、レール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が、２０％以上、８０％以下となるように均一に噴射し、後続する列車に摩擦調整剤の効果が及ぶようにするのである。
【００１８】
このようにすることで、後続する列車は、曲線区間ではレールの波状摩耗を抑制することができ、また、駅手前区間では停止距離の増加を抑制することができ、また、急勾配区間では上り走行時は車輪の空転による登坂不良を防止し、また下り走行時はスリップによる減速不良を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
曲線区間において、進行方向の台車後方の輪軸の（内軌側）車輪とレール頭頂面との間に、潤滑油を塗布すると極端に摩擦係数が低下してスリップやブレーキ性能低下の危険があり、スリップ防止材を噴射すると極端に摩擦係数が増加して波状摩耗を増長したり脱線係数が高くなるといった可能性がある。
【００２０】
つまり、曲線区間では、車輪とレール頭頂面との間の摩擦係数を大きすぎずかつ小さすぎず適度に保つことが必要となる。その一方で、駅手前区間や急勾配区間では、摩擦係数を大きくすることで適正なブレーキ性能の確保と車輪の空転を防止することができる。すなわち、車両の走行区間毎に車輪とレール頭頂面との間の摩擦係数を適正にすることによって、各走行区間に生じる諸問題が解決されるのである。
【００２１】
ところで、車輪とレールとの摩擦係数は、乾燥時は通常０．３〜０．４程度とされ、この状態で例えば雨などが車輪とレールとの間に介在すると摩擦係数は小さくなり、潤滑油が介在すると０．０６にまで小さくなる。また、車輪の空転やスリップなどのように車輪とレールとに「すべり」が発生するときには摩擦係数は上記した状態からさらに小さくなる。この特性を摩擦係数の負特性とする。
【００２２】
摩擦調整剤は、車輪とレールとの間で生じる、車輪の空転、スリップなどのように「すべり」が発生するときに摩擦係数が大きくなり、上記負特性に対して正特性を呈するものである。本発明において摩擦調整剤としては、例えば、特許第２８７６５５１号（特許権者：ケルサン・テクノロジーズ・コーポレイション）にかかる潤滑剤組成物を使用する。
【００２３】
本発明の摩擦調整剤噴射方法は、鉄道車両の走行中に、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルからレール頭頂面に向けて、すべり率が増加すると摩擦係数が増加する特性を有した上記潤滑剤組成物にかかる摩擦調整剤を、レール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が、２０％以上、８０％以下となるように均一に噴射し、後続する列車に摩擦調整剤の効果が及ぶようにしたのである。
【００２４】
上記方法に使用する摩擦調整剤は、上記特許にかかる潤滑剤組成物の製品であり、すべり率が増加すると摩擦係数が増加するから、例えば曲線区間では、特に台車後方における輪軸の車輪がレールに対して縦方向に大きく滑る際、曲線区間通過時の車輪と内軌側レール間の摩擦係数が増加し、結果としてスチック・スリップ振動の発生が防止され、レールの頭頂面に生じる波状摩耗を抑制する。
【００２５】
また、摩擦調整剤は、急勾配区間では、上り走行時に車輪が空転してすべりが発生するときに、摩擦係数が増加するので、結果として空転が防止され登坂不良が抑制され、一方、下り走行時にレール上を車輪がスリップしてすべりが発生するときに、摩擦係数が増加するので、結果としてスリップが防止され停止距離の増加が抑制される。
【００２６】
また、摩擦調整剤は、駅手前区間では、ブレーキをかけることによりスリップが生じるときに、上記同様に摩擦係数が増加するので、停止距離の増加が抑制される。このように、本発明は、摩擦調整剤を使用することにより、車両の走行区間における車輪とレールとの摩擦による各現象を抑制して適正に後続する車両を走行させることができる。
【００２７】
さらに、摩擦調整剤をレール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が、２０％以上、８０％以下となるように均一に噴射するようにした理由は、次のとおりである。
【００２８】
レール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が２０％未満であると、摩擦調整剤の特性が満足に得られないときがあり、一方、８０％を超えると、噴射直後のレールと車輪間の摩擦係数が低くなり、車輪滑走の虞がある。
【００２９】
本発明方法を実施する本発明の摩擦調整剤噴射装置は、前記鉄道車両の進行方向左右の車輪とそれぞれ接触する各々のレールに対応し、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルを備え、車両側からレール頭頂面に向けて摩擦調整剤を噴射する噴射機構と、車両の現在の走行地点情報を得るための走行地点検知手段と、この走行地点検知手段によって取り込む車両の走行地点情報に摩擦調整剤の噴射位置情報を記憶させた噴射位置記憶手段と、この噴射位置記憶手段の噴射位置情報と走行地点検知手段の走行地点情報とを比較して噴射判定を行う噴射判定手段と、この噴射判定手段の判定に基づいて噴射機構に所定量の選択された摩擦調整剤を噴射する指令を出す噴射制御手段とを備えたものである。
【００３０】
本発明の摩擦調整剤噴射装置において、噴射機構は、進行方向の最後尾の車両に設けられ、同じく最後尾の台車に設けた噴射ノズルからレール頭頂面に向かって摩擦調整剤が噴射される。つまり本発明の摩擦調整剤噴射装置は、当該列車が通過した後、後続する列車に摩擦調整剤の効果が及ぶようにしているのである。
【００３１】
上記構成において、摩擦調整剤の噴射判定は、噴射判定手段が、噴射位置記憶手段における車両の走行地点情報に予め記憶された噴射位置情報と、走行地点検知手段によって得た現在走行中の車両の走行地点情報とを比較し、走行軌道上における噴射位置を車両が走行しているときに摩擦調整剤を噴射する旨判定する。
【００３２】
上記判定に基づいて、噴射制御手段が噴射機構に、所定量の選択された摩擦調整剤を噴射する指令を出すのである。このようにすることによって、確実に噴射位置にて摩擦調整剤を噴射することができる。
【００３３】
また、本発明の摩擦調整剤噴射方法は、上記した方法において、摩擦係数の異なる複数の摩擦調整剤を、走行区間に応じて選択して噴射するようにすれば、より一層、車両を適正に走行させることが可能となる。
【００３４】
まず、このときに用いる摩擦調整剤は、上記特許にかかる潤滑剤組成物の製品で、例えば、摩擦係数が０．４０〜０．５５（車輪とレールの通常の摩擦係数より少し大きい）とされ、液体状で速乾性の摩擦調整剤ＶＨＰＦ(Very High Positive Friction) 、及び摩擦係数が０．１７〜０．３５（車輪とレールの通常の摩擦係数より少し小さい）とされ、液体状で速乾性の摩擦調整剤ＨＰＦ(High Positive Friction)の少なくとも２種類を走行区間に応じて選択してレール頭頂面に噴射する。
【００３５】
例えば、上記した摩擦調整剤ＶＨＰＦは、摩擦係数が高いので急勾配区間に用いて特に好適であり、また、駅手前区間で用いてもよい。ちなみに、駅手前区間では急勾配区間ほど大きな摩擦係数を要しないので、後述する摩擦調整剤ＨＰＦを用いれば足りる。また、曲線区間で用いないのは、摩擦係数が大きすぎて波状摩耗を増長する可能性があると共に脱線係数が高くなるからである。
【００３６】
一方、上記した摩擦調整剤ＨＰＦは、摩擦調整剤ＶＨＰＦに較べて摩擦係数が低いので曲線区間や駅手前区間に用いて特に好適であり、また、急勾配区間に用いてもよい。ちなみに急勾配区間では、上記したように駅手前区間より大きい摩擦係数を要するので、摩擦調整剤ＨＰＦを用いたときは、摩擦調整剤ＶＨＰＦを用いたときの効果に較べて若干劣るが、使用しても効果はある。
【００３７】
例えば単純に大きな摩擦係数を要する急勾配区間では、摩擦調整剤ＶＨＰＦを選択すれば、すべり率が増加するときには摩擦係数が増加するので、下り走行時のスリップが抑制されてブレーキ性能が向上し、また、上り走行時の車輪の空転が抑制され登坂性能が向上する。
【００３８】
一方、例えば摩擦係数が大きすぎても小さすぎても問題が生じる曲線区間では、摩擦調整剤（ＨＰＦ）を用いることで、車輪とレールの通常の摩擦係数より小さくされているにも拘わらず、特に台車後方における輪軸の車輪がレールに対して縦方向に大きく滑る際、曲線区間通過時の車輪と内軌側レール間の摩擦係数が増加し、結果としてスチック・スリップ振動の発生が防止され、レールの頭頂面に生じる波状摩耗を抑制する。
【００３９】
このように、摩擦係数の異なる複数の摩擦調整剤を走行区間に応じて選択して台車側からレール頭頂面に噴射することで、各区間における車輪とレールとの摩擦係数が適正にされるため、上記した方法に較べてさらに最適に走行することができ、曲線区間におけるレールの波状摩耗及びそれに起因する騒音や振動の抑制効果が高く、また、急勾配区間及び駅手前区間におけるスリップや車輪の空転の抑制効果が高くなる。
【００４０】
ちなみに本発明の請求項１に相当する方法で使用する摩擦調整剤は、以上説明したことから、具体的には、摩擦調整剤ＶＨＰＦより摩擦係数が小さく摩擦調整剤ＨＰＦ相当のものを採用すれば、各走行区間に使用することができ、上記に相当する作用効果を得ることができる。
【００４１】
本発明方法を実施する本発明の摩擦調整剤噴射装置は、前記鉄道車両の進行方向左右の車輪とそれぞれ接触する各々のレールに対応し、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルを備え、車両側からレール頭頂面に向けて摩擦調整剤を噴射する噴射機構と、車両の現在の走行地点情報を得るための走行地点検知手段と、この走行地点検知手段によって取り込む車両の走行地点情報に摩擦調整剤の噴射位置情報を記憶させた噴射位置記憶手段と、この噴射位置記憶手段の噴射位置情報と走行地点検知手段の走行地点情報とを比較して噴射判定を行い、かつ噴射する摩擦調整剤を選択する噴射判定手段と、この噴射判定手段の判定に基づいて噴射機構に所定量の選択された摩擦調整剤を噴射する指令を出す噴射制御手段とを備えたものである。
【００４２】
本発明の摩擦調整剤噴射装置は、上記した摩擦調整剤噴射装置と重複するので、相違点のみを説明すると、噴射判定手段が、上記したように噴射位置記憶手段に記憶された噴射すべき走行軌道上における噴射位置を車両が走行しているときに、当該噴射位置で最適な摩擦調整剤を選択し、選択した摩擦調整剤を噴射する旨判定する。
【００４３】
上記判定に基づいて、噴射制御手段が噴射機構に、所定量の選択された摩擦調整剤を噴射する指令を出すのである。このようにすることによって、確実に走行区間に応じて選択的に摩擦調整剤が噴射される。
【００４４】
また、本発明の摩擦調整剤噴射装置は、上記したいずれかの構成に加えて、噴射判定手段が、前記鉄道車両の進行方向左右の車輪とそれぞれ接触する各々のレールに対応し、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルを備えた噴射機構の一方又は両方を選択するようにしてもよい。
【００４５】
すなわち、噴射位置記憶手段における情報には、例えば曲線区間では曲線内軌側に摩擦調整剤を噴射するといった情報が予め記憶されている。そして、上記したように走行区間における噴射位置を車両が走行しているときに噴射判定手段が曲線内軌側に対応した噴射機構から摩擦調整剤を噴射する旨判定し、この判定に基づいて噴射制御手段が噴射機構に、摩擦調整剤を噴射する指令を出す。
【００４６】
このようにすれば、選択された摩擦調整剤は、その曲線区間の曲率に応じて、曲線の内軌側の一方のみから噴射され、また、走行区間によっては両方の噴射機構から噴射されるといったように選択されるので、摩擦調整剤の消費に無駄が無くなる。
【００４７】
また、本発明の摩擦調整剤噴射装置は、上記したいずれかの構成に加えて、噴射位置記憶手段の噴射位置情報と走行地点検知手段の走行地点情報とを比較して得た最新の噴射位置情報を、該噴射位置記憶手段に更新して入力する噴射位置更新手段を備えたものである。
【００４８】
上記構成において、噴射判定手段で、摩擦調整剤を噴射する旨の判定をした位置、すなわち最新の噴射位置は、噴射位置記憶手段に記憶された噴射位置と比較してずれが生じている場合がある。従って、噴射位置更新手段により、最新の噴射位置情報を噴射位置記憶手段に更新して入力するようにすれば、ずれが少なくなり、常に適正な位置で摩擦調整剤を噴射することができる。
【００４９】
【実施例】
以下に、本発明の摩擦調整剤噴射方法及び装置の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の摩擦調整剤噴射方法を実施する本発明の摩擦調整剤噴射装置の概略構成を示す。図２は、本発明の摩擦調整剤噴射装置における摩擦調整剤の噴射機構周辺を示す。図３は、摩擦調整剤の噴射箇所を示す。
【００５０】
図において、１は、鉄道の車両Ｐに搭載され、後続する列車が各走行区間で適正に走行することができるように、走行区間に応じて車両Ｐ側からレールＲの頭頂面に向けて摩擦調整剤を選択的に噴射する摩擦調整剤噴射装置であり、以下のように構成されている。
【００５１】
なお、本実施例で使用する摩擦調整剤は、摩擦係数が０．４０〜０．５５とされ、液体状で速乾性の摩擦調整剤ＶＨＰＦ(Very High Positive Friction) と、摩擦係数が０．１７〜０．３５とされ、液体状で速乾性の摩擦調整剤ＨＰＦ(High Positive Friction)の２種類であり、走行区間に応じて選択的に噴射される。
【００５２】
２は、車両の現在の走行地点を検知する走行地点検知手段である。この走行地点検知手段２には、不図示の動力の回転方向を検知する正逆回転検知部２Ａと、車輪Ｗの回転により発生するパルス信号から車速を検知する車速検知部２Ｂと、停車駅近傍の地上に敷設したＩＤタグＱを読みとるためのＩＤタグ検知部２Ｃとを有している。
【００５３】
走行地点検知手段２において、車速検知部２Ｂには、検知した車速からＦ／Ｖ変換して距離を算出する変換部２Ｂａが接続され、この変換部２Ｂａからの出力には、車輪Ｗの直径データの補正を行う補正部２Ｂｃからの情報が付加されるように構成されている。そして、変換部２Ｂａ及び補正部２Ｂｃから出力された情報は、現在車両Ｐが走行している地点を算出する地点算出部２Ｂｄに出力されるように構成されている。
【００５４】
走行地点検知手段２において、ＩＤタグ検知部２Ｃには、読み出したＩＤタグＱの中の走行地点情報を読み出す読出部２Ｃａが接続され、この読出部２Ｃａには、読み出した情報と走行地点の距離表とを対応させる対応部２Ｃｂが接続されている。そして、前記読出部２Ｃａで読み出されたＩＤタグ情報は、上記した地点算出部２Ｂｄに出力されるように構成されている。地点算出部２Ｂｄでは、これらの情報から、必要があれば走行地点の算出を修正して現在走行中の正確な走行地点が算出される。
【００５５】
３は、車両Ｐの走行軌道情報に摩擦調整剤を噴射すべき地点、例えば本実施例では、大きく分けて急勾配区間、曲線区間、駅手間区間を車両が走行するときに、２種類の摩擦調整剤のうちのどちらの摩擦調整剤を、輪軸の両車輪に対応するレールＲの一方又は両方に噴射するのかといった情報が記憶された噴射位置記憶手段である。
【００５６】
４は、上記した走行地点検知手段２における地点算出部２Ｂａから出力された走行地点情報と、噴射位置記憶手段３から読み出した噴射位置情報とを比較して、摩擦調整剤を噴射するか否かを判定し、かつ２種類の摩擦調整剤から噴射する摩擦調整剤を選択し、後述する噴射制御手段５に信号を出力する噴射判定手段である。
【００５７】
この噴射判定手段４は、本実施例では、上記したように噴射位置記憶手段３に記憶された各種の情報に基づいて、走行区間に応じて例えば曲線区間の内軌側又は内外軌両側のレールＲに対応した後述の噴射機構７Ｒ，７Ｌの一方又は両方を駆動する。
【００５８】
５は、噴射判定手段４の判定に基づいて摩擦調整剤を噴射する際に、上記した走行地点検知手段２における変換部２Ｂａから出力された車速情報に基づき、車両速度に応じて摩擦調整剤の噴射量を、レール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が例えば２０％となるように制御し、かつ選択された噴射機構７を駆動する噴射制御手段である。
【００５９】
６は、上記した噴射判定手段４で噴射する旨の判定をした地点、つまり噴射位置記憶手段３で読み出した噴射位置情報と走行地点検知手段２から出力された現在走行地点情報とを比較して得た最新の噴射位置情報を、該噴射位置記憶手段３に更新して入力する噴射位置更新手段である。
【００６０】
７は、進行方向の最後尾の車両Ｐに、進行方向左右の車輪とそれぞれ接触するレールに対応して各々設けられ、走行区間に応じて、選択された摩擦調整剤を両方又は一方から噴射する噴射機構である。なお、本実施例では、レールＲの右側に対応する噴射機構７を噴射機構７Ｒと、レールＲの左側に対応する噴射機構７を噴射機構７Ｌと、これら噴射機構７Ｒ，７Ｌを総称する又は特定しない一方を称するときは噴射機構７と示すこととする。
【００６１】
噴射機構７は、図２に示すように、進行方向の最後尾の車両Ｐに、２種類の摩擦調整剤が区画されて充填されたタンク７ａと、このタンク７ａにおいて２種類の摩擦調整剤が充填された各区画を切り替えて開閉する不図示の切替弁と、噴射用の圧縮空気が充填されたエアタンク７ｂとを設け、さらに、タンク７ａからの配管途中に摩擦調整剤の送り出し用の例えばトロコイド式のポンプ７ｃを設け、最後尾の台車Ｔの進行方向と反対側の端部には、エアタンク７ｂからの圧縮空気と共に、タンク７ａからの摩擦調整剤を噴射する噴射ノズル７ｄを設けている。
【００６２】
噴射機構７は、レールＲに対してできる限り低い位置に設けることで、車速や風などの影響で流れることなく、レール頭頂面にピンポイントで摩擦調整剤を噴射することが可能となる。
【００６３】
次に、上記構成の摩擦調整剤噴射装置１の動作について説明する。車両Ｐの噴射位置記憶手段３には、予め当該列車の走行軌道情報、噴射位置情報、噴射位置において２種類の摩擦調整剤のどちらを選択するか、及び噴射機構７のどちらか一方又は両方から噴射するかといった情報、が記憶されている。
【００６４】
いま、列車が駅を出発すると、走行地点検知手段２では、正逆回転検知部２Ａで動力の回転方向を検知し、車速検知部２Ｂにおいては、車輪Ｗの回転パルスから車速を検知して、変換部２Ｂａに向けて信号を出力する。変換部２Ｂａから出力された距離情報は、補正部２Ｂｃからの車輪Ｗの補正情報を付加して地点算出部２Ｂｄと噴射制御手段５に出力される。
【００６５】
一方、列車が駅を出発すると、図３に示すように、駅の近傍の地上に敷設されたＩＤタグＱがＩＤタグ検知部２Ｃによって検知され、読出部２Ｃａでどの駅のＩＤかを読み出すと共に、対応部２Ｃｂから距離数を対応させる。そして、これらの情報が地点算出部２Ｂｄに出力される。
【００６６】
地点算出部２Ｂｄでは、列車が駅を出発したときから随時、上記した距離を加算することで走行地点を算出し、また、ＩＤタグＱを検知したときには、読出部２Ｃａからの駅間距離の情報に基づいて距離を補正する。このようにすることで、検出した走行地点の精度を高くすることができる。
【００６７】
図３に示すように、駅を出発した後に例えば曲線区間に入ったとき、噴射位置記憶手段３では噴射位置に車両Ｐが到達した旨を示す信号、噴射区間を示す信号、２種類の摩擦調整剤のうち摩擦調整剤ＨＰＦを選択する旨を示す信号、及び噴射機構７のうち曲線内軌側に相当する側の一方を駆動する旨を示す信号、が噴射判定手段４に出力される。そして、噴射判定手段４は、地点算出部２Ｂｄから出力された走行地点情報が噴射位置となったときに、噴射機構７を駆動するための信号を噴射制御手段５に出力する。
【００６８】
噴射判定手段４から噴射機構７を駆動する旨の信号が噴射制御手段５に出力されたとき、上記した走行地点検知手段２における変換部２Ｂａ及び補正部２Ｂｃから出力された車速情報に基づいて、噴射制御手段５は、摩擦調整剤の噴射量がレール頭頂面の車輪とレールとの接触面積に対して該摩擦調整剤の付着総面積が例えば２０％となるように量を制御しつつ、噴射機構７Ｒ，７Ｌのうち曲線内軌側の噴射機構７から、摩擦調整剤ＨＰＦをレール頭頂面に向けて噴射する。
【００６９】
噴射制御手段５により噴射機構７に向けて駆動信号が出力されたとき、この噴射位置情報は、噴射位置更新手段６により、新たに噴射位置記憶手段３に入力され、常に最新の噴射位置情報が噴射位置記憶手段に記憶される。
【００７０】
例えば図３に示す場合は、予め噴射位置記憶手段３に記憶された情報に基づいて、最初の曲線内軌側の噴射機構７Ｌ、続いて次の曲線内軌側の噴射機構７Ｒを駆動して、所定区間内を噴射制御手段５で判定された量だけ摩擦調整剤をレールＲに向かって噴射する。
【００７１】
また、例えば急勾配区間では、上り走行時では車輪Ｗの空転を防止して登坂性能を向上させるため、及び下り走行時ではスリップを防止してブレーキ性能を向上させるため、大きな摩擦係数が必要となり、摩擦調整剤ＶＨＰＦを、輪軸の両車輪Ｗと接触するレールＲに対応する噴射機構７Ｌ，７Ｒの両方から、車輪とレールとの接触面積に対して例えば２０％だけ付着するようにレール頭頂面に噴射する。なお、勾配区間と曲線区間とが複合する区間では、噴射機構７Ｌ，７Ｒから摩擦調整剤ＨＰＦを噴射する。
【００７２】
また、例えば駅手前区間では、ブレーキをかけたときのスリップを防止して停止距離の適正化を図るため、大きな摩擦係数が必要となるが、駅手前区間が平坦である場合には、輪軸の両車輪Ｗと接触するレールＲに対応する噴射機構７Ｌ，７Ｒの両方から、車輪ＷとレールＲとの接触面積に対して例えば２０％だけ付着するようにレール頭頂面に摩擦調整剤ＨＰＦを噴射する。さらに、駅手前区間が、勾配を有しかつ曲線区間である場合は、摩擦調整剤ＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
【００７３】
ここで、摩擦調整剤ＶＨＰＦと摩擦調整剤ＨＰＦの使い分けについて整理すると、次のようになる。
摩擦調整剤ＶＨＰＦ、
・急勾配区間において噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射して好適。
・駅手前区間において噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射してもよい。
摩擦調整剤ＨＰＦ、
・曲線区間において内軌側の噴射機構７Ｌ，７Ｒの一方から噴射して好適。
・駅手前区間において噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射して好適。
・急勾配区間において噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射してもよい。
【００７４】
また、各区間が複合する場合には、例えば上記したように曲線区間と急勾配区間が複合している区間では、曲線区間に摩擦係数の大きい摩擦調整剤ＶＨＰＦを用いることは、曲線区間におけるレールの波状摩耗の抑制効果が低く、また、急勾配区間の曲線内軌側の噴射機構７Ｌ，７Ｒの一方から噴射しても、急勾配区間における空転あるいはスリップ防止効果が低いので、摩擦調整剤ＨＰＦを、噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射して対処する。
【００７５】
こうしたことから、今度は各区間が複合した走行区間について整理すると、次のようになる。
曲線区間＋急勾配区間
・摩擦調整剤ＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
曲線区間＋駅手前区間
・摩擦調整剤ＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
急勾配区間＋駅手前区間
・勾配が大であれば摩擦調整剤ＶＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
・勾配が小であれば摩擦調整剤ＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
曲線区間＋急勾配区間＋駅手前区間
・摩擦調整剤ＨＰＦを噴射機構７Ｌ，７Ｒから噴射する。
【００７６】
このようにすることで、当該列車が通過した後、後続する列車が各区間を走行する際に、例えば曲線区間ではレールＲの波状摩耗の発生を抑制することができ、この結果、振動や騒音が抑制され、メンテナンスの頻度を低減させることができ、また、急勾配区間では、上り勾配時の車輪の空転が防止され、及び下り勾配時のスリップが防止され、また、駅手前区間では、スリップによる停止距離の増大を抑制することが可能となる。
【００７７】
以上の説明は、本発明の請求項２の方法及び請求項４乃至６の装置を採用した場合についてであるが、請求項１の方法及び請求項３の装置を採用した場合は、摩擦調整剤ＨＰＦの１種のみを用い、噴射位置を車両Ｐが走行するときに噴射機構７から摩擦調整剤ＨＰＦを噴射することとなり、このようにしても上記実施例より作用効果は低いものの、本発明を採用しない状態又は従来の技術に較べては、格段の作用効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施例に限らず各種の変形が可能である。例えば上記した実施例では、噴射制御手段５は、車速に応じて摩擦調整剤の量を判定するが、例えば所定速度以下となったときには噴射する摩擦調整剤の量を０、つまり摩擦調整剤を噴射しないようにすることも可能であり、このようにすることで、不必要な噴射を防止することができる。さらに、走行地点検知手段２における変換部２Ｂａや噴射制御手段５に出力される車速の情報は、運行時に車両速度の計測に供される情報を用いてもよい。また、摩擦調整剤は、摩擦係数の異なるさらに複数種を用いて各区間に対応させるようにしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の摩擦調整剤噴射方法は、鉄道車両の走行中に、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルからレール頭頂面に向けて、すべり率が増加すると摩擦係数が増加する特性を有する摩擦調整剤を、レール頭頂面の車輪が接触する領域の面積に対して、噴射された該摩擦調整剤の付着総面積が、２０％以上、８０％以下となるように均一に噴射し、後続する列車に摩擦調整剤の効果が及ぶようにするので、摩擦調整剤の作用で、車両の走行区間における車輪とレール頭頂面とで生じる、レールの波状摩耗、空転、及びスリップなどの諸問題を解消することができ、また、レール頭頂面から摩擦調整剤が流れることがなく、確実にレール頭頂面と車輪との間で摩擦調整剤を作用させることができる。
【００８０】
また、本発明の摩擦調整剤噴射方法は、摩擦係数の異なる複数の摩擦調整剤を、走行区間に応じて選択して噴射するので、走行区間に応じて必要とされる摩擦係数の摩擦調整剤を確実に噴射して、上記に較べてより一層顕著な作用効果を得ることができる。
【００８１】
本発明の摩擦調整剤噴射装置は、進行方向の最後尾の車両側に、走行地点検知手段、噴射位置記憶手段、噴射判定手段、噴射制御手段、及び噴射機構を備えたので、車両側の対応にて、複数の摩擦調整剤を走行区間に応じて適正に噴射することができるようになり、従って上記したように車両の走行区間における車輪とレール頭頂面とで生じる、レールの波状摩耗、空転、及びスリップなどの諸問題を解消することができる。
【００８２】
本発明の摩擦調整剤噴射装置において、噴射判定手段は、前記鉄道車両の進行方向左右の車輪とそれぞれ接触する各々のレールに対応し、進行方向の最後尾の車両における最後尾の台車に設けた噴射ノズルを備えた噴射機構の一方又は両方を選択するようにすれば、不必要な個所に摩擦調整剤を噴射することがなくなる。
【００８３】
また、本発明の摩擦調整剤噴射装置において、噴射位置記憶手段の噴射位置情報と走行地点検知手段の走行地点情報とを比較して得た最新の噴射位置情報を、該噴射位置記憶手段に更新して入力する噴射位置更新手段を備えたので、噴射位置記憶手段に記憶された噴射位置情報を常に最新の正確な情報に更新して記憶させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摩擦調整剤噴射装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の摩擦調整剤噴射装置における噴射機構周辺を示す図である。
【図３】本発明の摩擦調整剤噴射装置を搭載した列車が走行する状態を説明するための図であり、（ａ）は車両の側面方向から見た図、（ｂ）は車両の上方から見た図、である。
【符号の説明】
１摩擦調整剤噴射装置
２走行地点検知手段
３噴射位置記憶手段
４噴射判定手段
５噴射制御手段
６噴射位置更新手段
７噴射機構
Ｐ車両
Ｒレール
Ｔ台車
Ｗ車輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction modifier injection method and apparatus for controlling the coefficient of friction between a wheel and a rail to prevent wavy wear of the rail, slipping of the wheel, and slip when the vehicle passes through a curved section. is there.
[0002]
[Prior art]
When the vehicle passes through the curved section, Driving direction left and right cars The wheels are in contact with the rail at the center and run. Further, since the inner and outer rails in the curved section are slightly different in length, the wheels passing through the inner rail will pass through the same rail top surface in the curved section.
[0003]
Also, in the rear of the carriage Above Both wheels generate a large slip in the longitudinal direction with respect to the rail. As a result, stick-slip vibration is generated by the slip between the wheel and the inner rail side rail when passing through the curved section, and wavy wear occurs on the top surface of the rail.
[0004]
In this way, when wavy wear occurs on the top surface of the rail when passing through a curved section, rail wear, wheel flange wear, etc., vibration and noise occur, and the ride comfort of the vehicle also increases. It will worsen and further increase the repair costs of rails and carts.
[0005]
Further, when the vehicle passes through the station front section, if the wheel slips due to the brake, the stop distance may increase, and the vehicle may not stop at the correct position.
[0006]
Furthermore, when the vehicle passes through a steep section, for example, if rain or fallen leaves are interposed between the wheels and the rails, the coefficient of friction between the wheels and the rails decreases, and when climbing up, a climbing failure due to idling slip occurs, When traveling down, a deceleration failure due to slip may occur.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to improve the turning performance on the vehicle side as a countermeasure against the wavy rail wear in the curve section described above, the wheel tread shape is made as an arc tread to increase the wheel diameter difference, or the wheel shaft is steered to reduce the attack angle. However, these have limitations due to a decrease in running performance.
[0008]
In addition, there is an oil applicator installed on the vehicle side to detect the curve and inject it to the rail shoulder (corner), but in many cases, lubricating oil will be injected on the rail top surface and brakes will be applied And may slip.
[0009]
In addition, as a countermeasure on the ground side, there is a part where an oiling device is provided on the inner rail side and a low-viscosity lubricating oil is injected on the rail top surface, but this method is installed for each curve section As a result, the number of installations has become very large, and maintenance such as refueling equipment and lubrication has been labor intensive and time consuming. It was also dangerous because the brake sparks ignited in the lubricant and could cause a fire.
[0010]
In addition, if the amount of lubricating oil is large, the lubricating oil will rotate on the wheel treads, hindering braking performance, increasing the stopping distance and slipping. If it is small, there will be no effect and setting the amount of oil will be difficult. Met.
[0011]
In other words, when traveling in a curved section, conventional measures for preventing wavy wear on the rail have limitations on the vehicle side measures, and the ground side measures require a large number of oiling devices. There was a problem, the mechanism was complicated and maintenance was increased, and when lubricating oil was applied to the rail top surface, the friction coefficient was extremely lowered, and the braking performance was hindered, resulting in an increase in stopping distance and a risk of slipping.
[0012]
In addition, in order to increase the coefficient of friction in the section in front of the station and in the steep section, a method of sanding from the vehicle side toward the rail was adopted, but in this method, on the rail in a state close to natural fall. Therefore, sand is scattered before reaching the rails due to wind, etc., and the rate at which the sand stops on the rail top surface is low, and a large amount of sand is used to obtain a sufficient coefficient of friction between the wheels and the rails. There was a need to ask.
[0013]
In addition, in areas where large amounts of sand are sown or sand is constantly sown, sand accumulates in the track, causing clogging of the road bed, resulting in the need for post-processing operations such as removal of the crushed sand. It was.
[0014]
In order to solve the above-mentioned problems in the sanding method, Japanese Patent No. 2950641 discloses that a particle or powdery anti-slip material is injected at high speed from the vehicle side toward the contact portion between the wheel and the rail. What has been made to be disclosed is disclosed.
[0015]
According to the above patent, since the anti-slip material is supplied directly to the contact portion between the wheel and the rail, a large amount of anti-slip material is not required, and the brake and acceleration performance can be improved efficiently. In the curved section, there is no effect of preventing the wavy wear of the rail, and in the section where the anti-slip material is steadily sprayed compared to the sanding type, there is still a problem that the anti-slip material accumulates. .
[0016]
The present invention solves the above-mentioned problem, suppresses the wavy wear of the rail in the curved section, prevents the occurrence of vibration and noise, and makes the ride comfort of the vehicle, and in the section in front of the station. A friction modifier injection method and apparatus that can prevent an increase in stopping distance, and that can prevent a failure in climbing due to idling of a wheel during climbing in a steep slope section and a deceleration failure due to slip in descending traveling. The purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a friction modifier having a characteristic that the coefficient of friction increases as the slip ratio increases, instead of using a lubricant, particles or powder anti-slip material. The total adhesion area of the sprayed friction modifier with respect to the area of the area where the wheel on the top surface contacts. However, 20% or more and 80% or less It is sprayed uniformly so that the effect of the friction modifier is exerted on the following train.
[0018]
By doing this, The following train In curvilinear sections, it is possible to suppress wavy wear on the rails, and in the section in front of the station, it is possible to suppress an increase in stopping distance. In addition, it is possible to prevent poor deceleration due to slip when traveling down.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the curved section, if lubricating oil is applied between the wheel (inner track side) on the wheel axis behind the carriage in the direction of travel and the rail top surface, the friction coefficient decreases drastically and there is a risk of slip and brake performance degradation, When the anti-slip material is injected, the friction coefficient increases extremely, which may increase wavy wear and increase the derailment coefficient.
[0020]
That is, in the curve section, it is necessary to keep the coefficient of friction between the wheel and the rail top surface moderately without being too large and too small. On the other hand, in the section in front of the station and the steep slope section, it is possible to ensure appropriate braking performance and prevent idling of the wheel by increasing the friction coefficient. That is, various problems occurring in each traveling section are solved by making the friction coefficient between the wheel and the rail top surface appropriate for each traveling section of the vehicle.
[0021]
By the way, the friction coefficient between the wheel and the rail is normally set to about 0.3 to 0.4 at the time of drying. In this state, for example, when rain or the like is interposed between the wheel and the rail, the friction coefficient becomes small. When it is interposed, the value is reduced to 0.06. Further, when “slip” occurs between the wheel and the rail, such as idling or slipping of the wheel, the friction coefficient is further reduced from the above state. This characteristic is a negative characteristic of the friction coefficient.
[0022]
The friction modifier increases the coefficient of friction when a “slip” occurs between the wheel and the rail, such as idling or slipping of the wheel, and exhibits a positive characteristic with respect to the negative characteristic. . In the present invention, as the friction modifier, for example, a lubricant composition according to Japanese Patent No. 2876551 (patentee: Kelsan Technologies Corporation) is used.
[0023]
The friction modifier injection method of the present invention is the last vehicle in the traveling direction during traveling of a railway vehicle. Injection nozzle on the last carriage The friction modifier for the lubricant composition having the characteristic that the coefficient of friction increases as the slip ratio increases from the rail head to the rail top surface is injected against the area of the rail top surface where the wheel contacts. The total adhesion area of the applied friction modifier However, 20% or more and 80% or less It was sprayed evenly so that the effect of the friction modifier was exerted on the following train.
[0024]
The friction modifier used in the above method is a product of the lubricant composition according to the above patent, and the friction coefficient increases as the slip ratio increases. On the other hand, when sliding significantly in the vertical direction, the coefficient of friction between the wheel and the inner rail when passing through the curved section increases, resulting in the prevention of stick-slip vibration and suppressing wavy wear on the rail top surface. To do.
[0025]
In the steep slope section, the friction modifier increases the friction coefficient when the wheel slips and slips during uphill travel. As a result, slipping is prevented and climbing failure is suppressed. Sometimes, when the wheel slips on the rail and slip occurs, the friction coefficient increases. As a result, the slip is prevented and the increase in the stopping distance is suppressed.
[0026]
Further, the friction modifier increases the coefficient of friction in the same way as described above when slip occurs due to braking in the section in front of the station, so that an increase in stopping distance is suppressed. Thus, the present invention appropriately suppresses each phenomenon caused by friction between the wheel and the rail in the traveling section of the vehicle by using the friction modifier. Follow The vehicle can be driven.
[0027]
Furthermore, the total area of adhesion of the sprayed friction modifier with respect to the area of the region where the wheel on the rail top surface contacts the friction modifier. However, 20% or more and 80% or less The reason why the spray is uniformly performed is as follows.
[0028]
When the total adhesion area of the sprayed friction modifier is less than 20% with respect to the area of the rail top surface where the wheel contacts, the characteristics of the friction modifier may not be obtained satisfactorily. If it exceeds 80%, the coefficient of friction between the rail and the wheel immediately after injection becomes low, and there is a risk of wheel sliding.
[0029]
The friction modifier injection device of the present invention that implements the method of the present invention corresponds to each rail in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, and is the last vehicle in the traveling direction. Last trolley in Provided in Equipped with a jet nozzle An injection mechanism for injecting the friction modifier from the vehicle side toward the rail top surface, a travel point detection means for obtaining the current travel point information of the vehicle, and the travel point information of the vehicle captured by the travel point detection means An injection position storage means for storing the injection position information of the friction modifier, an injection determination means for making an injection determination by comparing the injection position information of the injection position storage means with the travel point information of the travel point detection means, and Injection control means for issuing a command to inject a predetermined amount of the selected friction modifier to the injection mechanism based on the determination of the injection determination means.
[0030]
In the friction adjusting agent injection device of the present invention, the injection mechanism is provided in the last vehicle in the traveling direction, and the friction adjusting agent is injected from the injection nozzle provided in the last carriage to the rail top surface. That is, the friction modifier injection device of the present invention is configured so that the effect of the friction modifier extends to the following train after the train has passed.
[0031]
In the above-described configuration, the injection determination of the friction modifier is performed by the injection determination unit that includes the injection position information stored in advance in the travel point information of the vehicle in the injection position storage unit and the currently running vehicle obtained by the travel point detection unit. The travel point information is compared, and it is determined that the friction modifier is injected when the vehicle is traveling on the injection position on the travel track.
[0032]
Based on the above determination, the injection control means issues a command to inject a predetermined amount of the selected friction modifier to the injection mechanism. By doing in this way, a friction modifier can be reliably injected in an injection position.
[0033]
Further, the friction modifier injection method of the present invention is more appropriate if the plurality of friction modifiers having different friction coefficients are selected and injected according to the traveling section in the above-described method. It is possible to run.
[0034]
First, the friction modifier used at this time is a product of the lubricant composition according to the above patent, for example, having a friction coefficient of 0.40 to 0.55 (a little larger than the normal friction coefficient of wheels and rails). Liquid, fast-drying friction modifier VHPF (Very High Positive Friction), and a friction coefficient of 0.17 to 0.35 (a little smaller than the normal friction coefficient of wheels and rails). At least two types of friction modifier HPF (High Positive Friction) are selected according to the traveling section and injected onto the rail top surface.
[0035]
For example, the friction modifier VHPF described above is particularly suitable for use in a steep slope section because of its high friction coefficient, and may be used in a section in front of the station. Incidentally, since the friction coefficient larger than the steep slope section is not required in the section in front of the station, it is sufficient to use the friction modifier HPF described later. Also, the reason for not using it in the curve section is that the friction coefficient is too large and the wavy wear may be increased, and the derailment coefficient becomes high.
[0036]
On the other hand, the friction modifier HPF described above has a lower coefficient of friction than the friction modifier VHPF, so it is particularly suitable for use in a curved section or a section in front of a station, and may be used in a steep slope section. By the way, in the steep slope section, the friction coefficient larger than the section in front of the station is required as described above. But there is an effect.
[0037]
For example, in a steep slope section that simply requires a large friction coefficient, if the friction modifier VHPF is selected, the friction coefficient increases when the slip ratio increases, so that slip during downhill traveling is suppressed and braking performance is improved. Further, idling of the wheel during uphill traveling is suppressed, and the climbing performance is improved.
[0038]
On the other hand, for example, in a curve section in which a problem occurs even if the friction coefficient is too large or too small, the friction modifier (HPF) is used to make the friction coefficient smaller than the normal friction coefficient of the wheel and rail. In particular, when the wheel of the axle at the rear of the carriage slides greatly in the vertical direction with respect to the rail, the friction coefficient between the wheel and the inner rail side rail when passing the curved section increases, and as a result, the occurrence of stick-slip vibration is prevented, Suppresses wavy wear on the rail top surface.
[0039]
In this way, by selecting a plurality of friction modifiers having different friction coefficients according to the travel section and injecting the rail top surface from the carriage side, the friction coefficient between the wheel and the rail in each section is made appropriate. It is possible to travel more optimally than the above-mentioned method, and the effect of suppressing the wavy wear of the rail in the curved section and the noise and vibration caused by it is high. Suppression effect of idling increases.
[0040]
Incidentally, since the friction modifier used in the method corresponding to claim 1 of the present invention has been described above, specifically, if a friction coefficient smaller than that of the friction modifier VHPF and corresponding to the friction modifier HPF is employed. It can be used for each traveling section, and the effects equivalent to the above can be obtained.
[0041]
The friction modifier injection device of the present invention that implements the method of the present invention corresponds to each rail in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, and is the last vehicle in the traveling direction. Last trolley in Provided in Equipped with a jet nozzle An injection mechanism for injecting the friction modifier from the vehicle side toward the rail top surface, a travel point detection means for obtaining the current travel point information of the vehicle, and the travel point information of the vehicle captured by the travel point detection means Friction adjustment for making an injection determination by comparing the injection position storage means for storing the injection position information of the friction modifier, the injection position information of the injection position storage means and the travel point information of the travel point detection means, and for injecting Injection determining means for selecting an agent, and injection control means for issuing a command to inject a predetermined amount of the selected friction modifier to the injection mechanism based on the determination of the injection determining means.
[0042]
Since the friction modifier injection device of the present invention overlaps with the friction modifier injection device described above, only the differences will be described. The injection determination unit travels to be injected stored in the injection position storage unit as described above. When the vehicle is traveling on the injection position on the track, an optimum friction adjusting agent is selected at the injection position, and it is determined that the selected friction adjusting agent is to be injected.
[0043]
Based on the above determination, the injection control means issues a command to inject the predetermined amount of the selected friction modifier to the injection mechanism. By doing in this way, a friction modifier is reliably injected selectively according to a driving | running | working area.
[0044]
In addition to any one of the above-described configurations, the friction modifier injection device of the present invention corresponds to each rail in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle. The last vehicle Last trolley in Provided in Equipped with a jet nozzle One or both of the injection mechanisms may be selected.
[0045]
That is, the information in the injection position storage means stores in advance information that, for example, the friction modifier is injected toward the in-curve in the curve section. Then, as described above, when the vehicle is traveling at the injection position in the travel section, the injection determination means determines that the friction adjusting agent is injected from the injection mechanism corresponding to the in-curve gauge side, and the injection is performed based on this determination. The control means issues a command for injecting the friction modifier to the injection mechanism.
[0046]
In this way, the selected friction modifier is injected from only one of the inner track side of the curve according to the curvature of the curve section, and from both injection mechanisms depending on the travel section. Therefore, there is no waste in consumption of the friction modifier.
[0047]
In addition to any one of the above-described configurations, the friction modifier injection device of the present invention is the latest injection position obtained by comparing the injection position information of the injection position storage means and the travel point information of the travel point detection means. An injection position update means for updating and inputting information to the injection position storage means is provided.
[0048]
In the above-described configuration, the position at which the injection determining unit determines that the friction modifier is to be injected, that is, the latest injection position may be different from the injection position stored in the injection position storage unit. is there. Therefore, if the latest injection position information is updated and inputted to the injection position storage means by the injection position update means, the deviation is reduced, and the friction modifier can always be injected at an appropriate position.
[0049]
【Example】
Embodiments of a friction modifier injection method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a friction modifier injection device of the present invention that implements the friction modifier injection method of the present invention. FIG. 2 shows the periphery of the friction adjusting agent injection mechanism in the friction adjusting agent injection apparatus of the present invention. FIG. 3 shows the spray location of the friction modifier.
[0050]
In the figure, 1 is mounted on a railway vehicle P, and friction is applied from the vehicle P side toward the top surface of the rail R according to the traveling section so that the following train can travel properly in each traveling section. This is a friction modifier injection device that selectively injects a regulator, and is configured as follows.
[0051]
The friction modifier used in this example has a friction coefficient of 0.40 to 0.55, a liquid and quick-drying friction modifier VHPF (Very High Positive Friction), and a friction coefficient of 0.17. It is set to ˜0.35, and is a liquid and quick-drying friction modifier HPF (High Positive Friction), and is selectively injected according to the traveling section.
[0052]
Reference numeral 2 denotes travel point detection means for detecting the current travel point of the vehicle. The traveling point detection means 2 includes a forward / reverse rotation detection unit 2A that detects a rotation direction of power (not shown), a vehicle speed detection unit 2B that detects a vehicle speed from a pulse signal generated by the rotation of the wheel W, and a vicinity of the stop station. And an ID tag detection unit 2C for reading the ID tag Q laid on the ground.
[0053]
In the travel point detection means 2, the vehicle speed detection unit 2B is connected to a conversion unit 2Ba that calculates the distance by performing F / V conversion from the detected vehicle speed, and the output from the conversion unit 2Ba includes the diameter data of the wheel W. The information from the correction unit 2Bc that performs the correction is added. And the information output from conversion part 2Ba and correction | amendment part 2Bc is comprised so that it may output to the point calculation part 2Bd which calculates the point where the vehicle P is drive | working now.
[0054]
In the travel point detection means 2, a read unit 2Ca that reads travel point information in the read ID tag Q is connected to the ID tag detection unit 2C, and the distance between the read information and the travel point is connected to the read unit 2Ca. Corresponding part 2Cb that associates with the table is connected. The ID tag information read by the reading unit 2Ca is configured to be output to the spot calculation unit 2Bd. From these pieces of information, the point calculation unit 2Bd corrects the calculation of the travel point, if necessary, and calculates an accurate travel point currently being traveled.
[0055]
3 is a point where the friction modifier is to be injected into the traveling track information of the vehicle P, for example, in this embodiment, when the vehicle travels roughly in a steep slope section, a curved section, and a stationwork section, two types of friction It is an injection position storage means in which information on which of the adjusting agents is injected to one or both of the rails R corresponding to both wheels of the wheel shaft is stored.
[0056]
4 compares whether the travel point information output from the point calculation unit 2Ba in the travel point detection unit 2 described above and the injection position information read from the injection position storage unit 3 to inject the friction modifier. Is an injection determination unit that selects a friction modifier to be injected from two types of friction modifiers and outputs a signal to an injection control unit 5 described later.
[0057]
In the present embodiment, the injection determination means 4 is based on various information stored in the injection position storage means 3 as described above, and, for example, the rails on the inner track side or both the inner and outer track sides of the curve section according to the travel section. One or both of later-described injection mechanisms 7R and 7L corresponding to R are driven.
[0058]
5, when the friction adjusting agent is injected based on the determination of the injection determining means 4, the friction adjusting agent is changed according to the vehicle speed based on the vehicle speed information output from the conversion unit 2Ba in the travel point detecting means 2 described above. The injection amount is controlled such that the total adhesion area of the injected friction modifier is, for example, 20% with respect to the area of the area where the wheel on the rail head surface contacts, and the selected injection mechanism 7 is driven. The injection control means.
[0059]
6 compares the point determined to be injected by the injection determination unit 4 described above, that is, the injection position information read out by the injection position storage unit 3 and the current traveling point information output from the traveling point detection unit 2. It is an injection position update means for updating and inputting the obtained latest injection position information to the injection position storage means 3.
[0060]
7 is the last vehicle P in the traveling direction, Driving direction left and right cars Circle and Respectively It is an injection mechanism that is provided corresponding to the rails that come into contact with each other and injects the selected friction modifier from both or one side according to the travel section. In the present embodiment, the injection mechanism 7 corresponding to the right side of the rail R is referred to as an injection mechanism 7R, the injection mechanism 7 corresponding to the left side of the rail R is referred to as an injection mechanism 7L, and these injection mechanisms 7R and 7L are collectively or specified. When one of the two is not designated, it is indicated as an injection mechanism 7.
[0061]
As shown in FIG. 2, the injection mechanism 7 includes a tank 7a in which two types of friction modifiers are partitioned and filled in the last vehicle P in the traveling direction, and two types of friction modifiers are provided in the tank 7a. For example, a trochoid for feeding a friction modifier in the middle of the piping from the tank 7a is provided with a switching valve (not shown) for switching each filled compartment to open and close and an air tank 7b filled with compressed air for injection. A pump 7c of the type is provided, and an injection nozzle 7d for injecting the friction adjusting agent from the tank 7a is provided at the end opposite to the traveling direction of the last carriage T together with the compressed air from the air tank 7b.
[0062]
By providing the injection mechanism 7 at a position as low as possible with respect to the rail R, it becomes possible to inject the friction modifier at a pinpoint on the rail top surface without flowing under the influence of the vehicle speed or wind.
[0063]
Next, the operation of the friction modifier injection device 1 configured as described above will be described. In the injection position storage means 3 of the vehicle P, from which one or both of the traveling track information, the injection position information, the two types of friction modifiers are selected at the injection position, and the injection mechanism 7 in advance. Information such as whether to inject is stored.
[0064]
Now, when the train leaves the station, the traveling point detection means 2 detects the rotational direction of the power by the forward / reverse rotation detection unit 2A, and the vehicle speed detection unit 2B detects the vehicle speed from the rotation pulse of the wheel W, A signal is output toward the conversion unit 2Ba. The distance information output from the conversion unit 2Ba is output to the point calculation unit 2Bd and the injection control means 5 with the correction information of the wheels W from the correction unit 2Bc added.
[0065]
On the other hand, when the train departs from the station, as shown in FIG. 3, the ID tag Q laid on the ground near the station is detected by the ID tag detection unit 2C, and the reading unit 2Ca reads out the ID of which station. The number of distances is made to correspond from the corresponding unit 2Cb. These pieces of information are output to the point calculation unit 2Bd.
[0066]
In the point calculation unit 2Bd, the travel point is calculated by adding the above-mentioned distance as needed from the time when the train leaves the station, and when the ID tag Q is detected, information on the inter-station distance from the reading unit 2Ca Correct the distance based on. By doing in this way, the precision of the detected traveling point can be made high.
[0067]
As shown in FIG. 3, for example, when the vehicle enters the curve section after leaving the station, the injection position storage means 3 has a signal indicating that the vehicle P has reached the injection position, a signal indicating the injection section, and two types of friction adjustments. A signal indicating that the friction modifier HPF is selected from the agents, and the injection mechanism 7 of A signal indicating that one of the sides corresponding to the in-curve gauge side is driven is output to the injection determining means 4. The injection determination unit 4 outputs a signal for driving the injection mechanism 7 to the injection control unit 5 when the travel point information output from the point calculation unit 2Bd becomes the injection position.
[0068]
When a signal to drive the injection mechanism 7 is output from the injection determination unit 4 to the injection control unit 5, based on the vehicle speed information output from the conversion unit 2Ba and the correction unit 2Bc in the travel point detection unit 2 described above, The injection control means 5 controls the injection so that the injection amount of the friction adjusting agent is controlled so that the total adhesion area of the friction adjusting agent is, for example, 20% with respect to the contact area between the wheel on the rail top surface and the rail. Of the mechanisms 7R and 7L, the friction modifier HPF is injected from the injection mechanism 7 on the in-curve side toward the rail top surface.
[0069]
When a drive signal is output to the injection mechanism 7 by the injection control means 5, this injection position information is newly input to the injection position storage means 3 by the injection position update means 6, and the latest injection position information is always updated. It is stored in the injection position storage means.
[0070]
For example, in the case shown in FIG. 3, based on the information stored in the injection position storage means 3 in advance, the first in-curve gauge injection mechanism 7L and then the next in-curve gauge injection mechanism 7R are driven. The friction modifier is injected toward the rail R by the amount determined by the injection control means 5 in the predetermined section.
[0071]
Also, for example, in a steep slope section, it is possible to improve the climbing performance by preventing idling of the wheel W during uphill traveling, and to prevent slipping during downhill traveling and to improve braking performance. The In order to improve, a large friction coefficient is required, and the friction modifier VHPF is applied to the contact area between the wheels and the rails from both of the injection mechanisms 7L and 7R corresponding to the rails R that are in contact with both wheels W of the wheel shaft. It sprays on the rail head top surface so that only 20% adheres. In the section where the slope section and the curve section are combined, the friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
[0072]
Also, for example, in the section in front of the station, a large friction coefficient is required to prevent slipping when braking and to optimize the stopping distance, but if the section in front of the station is flat, The friction adjusting agent HPF is injected onto the rail top surface from both of the injection mechanisms 7L and 7R corresponding to the rail R in contact with both wheels W so as to adhere to, for example, 20% of the contact area between the wheel W and the rail R. To do. Furthermore, when the section in front of the station has a gradient and is a curved section, the friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
[0073]
Here, the usage of the friction modifier VHPF and the friction modifier HPF is summarized as follows.
Friction modifier VHPF,
-Suitable for injection from the injection mechanisms 7L and 7R in a steep slope section.
-You may inject from the injection mechanisms 7L and 7R in the station front section.
Friction modifier HPF,
-It is preferable to inject from one of the injection mechanisms 7L, 7R on the inner track side in the curved section.
-Suitable for injection from the injection mechanisms 7L and 7R in the section in front of the station.
-You may inject from injection mechanism 7L, 7R in a steep slope section.
[0074]
In addition, when each section is combined, for example, in the section where the curved section and the steep slope section are combined as described above, the friction modifier VHPF having a large friction coefficient is used for the curved section. The friction adjusting agent HPF is low because the effect of suppressing the wavy wear is low, and even if it is injected from one of the injection mechanisms 7L and 7R on the in-curve side of the steep slope section, the idling or slip prevention effect in the steep slope section is low. Is dealt with by jetting from the jetting mechanisms 7L and 7R.
[0075]
For this reason, this time, it is as follows when the traveling section where each section is combined is arranged.
Curve section + steep section
-The friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
Curve section + station section
-The friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
Steep section + station section
If the gradient is large, the friction modifier VHPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
If the gradient is small, the friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
Curve section + steep section + station section
-The friction modifier HPF is injected from the injection mechanisms 7L and 7R.
[0076]
By doing in this way, after the said train passes, when subsequent trains run in each section, for example, in the curved section, it is possible to suppress the occurrence of wavy wear of the rail R. As a result, vibration and noise The frequency of maintenance can be reduced, and in the steep slope section, slipping of the wheel at the time of ascending slope is prevented and slipping at the time of descending slope is prevented. It is possible to suppress an increase in the stop distance due to.
[0077]
The above description is about the case of adopting the method of claim 2 and the apparatus of claims 4 to 6 of the present invention. However, when the method of claim 1 and the apparatus of claim 3 are adopted, the friction modifier is used. Only one type of HPF is used, and when the vehicle P travels at the injection position, the friction adjusting agent HPF is injected from the injection mechanism 7. Compared with the state where it is not employed or the conventional technique, a remarkable effect can be obtained.
[0078]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the injection control means 5 determines the amount of the friction modifier according to the vehicle speed. For example, the amount of the friction modifier to be injected is 0, that is, the friction modifier is set when the speed becomes a predetermined speed or less. It is possible not to inject, and in this way, unnecessary injection can be prevented. Furthermore, the vehicle speed information output to the conversion unit 2Ba and the injection control unit 5 in the travel point detection unit 2 may be information provided for measurement of the vehicle speed during operation. Moreover, you may make it respond | correspond to each area using more than two types of friction modifiers from which a friction coefficient differs.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, the friction modifier injection method of the present invention is the last vehicle in the traveling direction while the railway vehicle is traveling. Injection nozzle on the last carriage The friction modifier having the characteristic that the coefficient of friction increases as the slip ratio increases from the rail head to the rail top surface. Total area However, 20% or more and 80% or less As a result of the friction modifier being applied to the following train, the frictional agent acts to cause the wavy wear of the rail and the rail top surface in the vehicle travel section. , Idling and slipping can be solved, and the friction adjusting agent does not flow from the rail top surface, and the friction adjusting agent can act reliably between the rail top surface and the wheel. it can.
[0080]
Further, since the friction modifier injection method of the present invention selects and injects a plurality of friction modifiers having different friction coefficients according to the traveling section, the friction adjusting agent having a friction coefficient required according to the traveling section. Can be reliably injected, and a more remarkable effect can be obtained as compared with the above.
[0081]
The friction modifier injection device of the present invention, At the end of the direction of travel Since the vehicle side is provided with a travel point detection means, an injection position storage means, an injection determination means, an injection control means, and an injection mechanism, a plurality of friction modifiers can be appropriately used according to the travel section. As a result, it is possible to eliminate the problems such as wavy wear of the rail, idling, and slip that occur between the wheel and the rail top surface in the traveling section of the vehicle as described above.
[0082]
In the friction modifier injection device of the present invention, the injection determination means corresponds to each rail in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, and is the last vehicle in the traveling direction. Last trolley in Provided in Equipped with a jet nozzle If one or both of the jetting mechanisms are selected, the friction modifier is not jetted to unnecessary portions.
[0083]
In the friction modifier injection device of the present invention, the latest injection position information obtained by comparing the injection position information of the injection position storage means and the travel point information of the travel point detection means is updated to the injection position storage means. Thus, the injection position update means for inputting is provided, so that the injection position information stored in the injection position storage means can always be updated and stored with the latest accurate information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a friction modifier injection device of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the periphery of an injection mechanism in the friction modifier injection device of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are views for explaining a state in which a train on which the friction modifier injection device of the present invention is mounted is traveling, where FIG. 3A is a view seen from the side of the vehicle, and FIG. It is the figure seen.
[Explanation of symbols]
1 Friction modifier injection device
2 Running point detection means
3 Injection position storage means
4 Injection determination means
5 Injection control means
6 Injection position update means
7 Injection mechanism
P vehicle
R rail
T cart
W wheel

Claims

While driving a rail car,
From the injection nozzle provided on the last carriage in the last vehicle in the direction of travel, toward the rail top surface,
A friction modifier having the characteristic that the coefficient of friction increases as the slip ratio increases.
Injecting uniformly so that the total adhesion area of the sprayed friction modifier is 20% or more and 80% or less with respect to the area of the area where the wheel on the rail top surface contacts.
A friction modifier injection method characterized in that the effect of the friction modifier extends to the following train.

The friction adjusting agent injection method according to claim 1, wherein a plurality of friction adjusting agents having different friction coefficients are selected and injected according to a traveling section.

An apparatus for performing the method of claim 1, comprising:
Corresponding to each of the rails in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, it is equipped with an injection nozzle provided on the last carriage in the last vehicle in the traveling direction, and friction from the vehicle side toward the rail top surface An injection mechanism for injecting the adjusting agent;
A travel point detection means for obtaining current travel point information of the vehicle;
Injection position storage means for storing the injection position information of the friction modifier in the vehicle travel point information captured by the travel point detection means;
An injection determination unit that performs an injection determination by comparing the injection position information of the injection position storage unit and the travel point information of the travel point detection unit;
Injection control means for issuing a command to inject a predetermined amount of the friction modifier to the injection mechanism based on the determination of the injection determination means;
A friction modifier injection device comprising:

An apparatus for carrying out the method according to claim 2, comprising:
Corresponding to each of the rails in contact with the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, it is equipped with an injection nozzle provided on the last carriage in the last vehicle in the traveling direction, and friction from the vehicle side toward the rail top surface An injection mechanism for injecting the adjusting agent;
A travel point detection means for obtaining current travel point information of the vehicle;
Injection position storage means for storing the injection position information of the friction modifier in the vehicle travel point information captured by the travel point detection means;
An injection determination unit that compares the injection position information of the injection position storage unit with the travel point information of the travel point detection unit to perform injection determination, and selects a friction modifier to be injected;
Injection control means for issuing a command to inject a predetermined amount of the selected friction modifier to the injection mechanism based on the determination of the injection determination means;
A friction modifier injection device comprising:

The injection determining means corresponds to each rail contacting the left and right wheels in the traveling direction of the railway vehicle, and is one of the injection mechanisms provided with the injection nozzle provided in the last carriage in the last vehicle in the traveling direction or Both are selected, The friction modifier injection apparatus of Claim 3 or Claim 4 characterized by the above-mentioned.

There is provided an injection position update means for updating and inputting the latest injection position information obtained by comparing the injection position information of the injection position storage means and the travel point information of the travel point detection means to the injection position storage means. The friction modifier injection device according to any one of claims 3 to 5, wherein: