JP4391890B2 - 鉄道車両の制振システム - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体に発生する横振れ等を制振する制振システムの改良に関するものである。

従来、この種の鉄道車両の制振システムとして、台車と車体との間にセミアクティブダンパを介装し、車体左右振動検出用の加速度センサを設置し、このセミアクティブダンパの減衰力をこの加速度センサの検出値に応じて制御するものがある（特許文献１参照）。
特開２００１−２７１８７２号公報

ところで、セミアクティブダンパに備えられる電磁比例リリーフ弁、アンロード弁等は耐用作動時間に限界があるため、鉄道車両の横振れが小さい低中速走行時（高速巡航時以外の走行時）にこれら電磁比例リリーフ弁、アンロード弁の作動を停止して、セミアクティブダンパのメンテナンス頻度を減らしたいという要求がある。

しかしながら、車速が設定値以上に上昇するのに応じて作動する車速検知スイッチの信号に応じてセミアクティブダンパの減衰力制御の停止、開始を切り換える制御をした場合、車速が設定値の付近で増減する運転が続けられた場合、車速検知スイッチが繰り返しＯＮ・ＯＦＦするのに伴って減衰力制御停止、開始の切り換えが過敏に行われる可能性があり、制御動作が不安定になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車速に応じた減衰力制御の停止、開始を安定して切り換える鉄道車両の制振システムを提供することを目的とする。

本発明は、台車と車体との間にセミアクティブダンパを介装し、このセミアクティブダンパの減衰力を車体の振れに応じて制御する鉄道車両の制振システムに適用する。

そして、車速が設定値以上に上昇するか否かを判定する車速判定手段と、車速が設定値以上に上昇した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を開始する減衰力制御開始手段と、車速が設定値より低下した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を停止する減衰力制御停止手段とを備えたことを特徴とするものとした。

本発明によると、車速が設定値以上に上昇する走行時に車体の振れが大きい走行時、車速検知スイッチが作動するのに伴ってセミアクティブダンパの減衰力制御を行い、車体の振れを抑制する。車速が設定値より低下した走行時、セミアクティブダンパの減衰力制御を停止し、セミアクティブダンパをパッシブダンパとして機能させる。こうして鉄道車両の振れが小さい低中速走行時等に、セミアクティブダンパの減衰力制御を停止することにより、セミアクティブダンパの減衰力を調節する弁等が劣化することを抑え、セミアクティブダンパのメンテナンス頻度を減らすことができる。

車速が設定値以上に上昇した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を開始するとともに、車速が設定値より低下した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を停止することにより、車速が設定値の付近で増減する運転が続けられた場合に、減衰力制御停止、開始の切り換えが過敏に行われることが回避され、制御動作を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

まず、図１に本発明が適用可能な鉄道車両の制振システムの一例を示す。この鉄道車両の制振システムは車輪が軸支される台車１の上に、エアばね９を介して車体２が支持され、対のセミアクティブダンパ３，４が台車１と車体２との間の左右振動に応じて伸縮するように介装される。このセミアクティブダンパ３，４は、制振コントローラ６からの信号に応じて減衰力の大きさを切り換える電磁比例リリーフ弁、減衰力の発生方向（伸／縮）を切り換えるアンロード弁等を備えている。

制振コントローラ６は車体２に設置された左右振動検出用の加速度センサ５の信号Ｇを入力し、セミアクティブダンパ３、４が発生する減衰力の大きさ及び発生方向（伸／縮）を制御する。

車体２に横方向からの外力（例えばトンネル内ですれちがった対向車両からの風圧）等が作用したときに、制振コントローラ６はこの外力によって車体２が加速される方向に強い減衰力を与える一方で、外力とは反対方向に弱い減衰力を与えるようにセミアクティブダンパ３，４の減衰力を制御することにより、車体２の振動を抑制するようになっている。

ところで、セミアクティブダンパ３，４に備えられる電磁比例リリーフ弁、アンロード弁等は耐用作動時間に限界があるため、鉄道車両の横振れが小さい低中速走行時（高速巡航時以外の走行時）にこれら電磁比例リリーフ弁、アンロード弁の作動を停止して、セミアクティブダンパ３，４のメンテナンス頻度を減らしたいという要求がある。

そこで、例えば鉄道車両の高速巡航が行われているか否かを判定する設定値を例えば２３０Ｋｍ／ｈと設定し、制振コントローラ６は車速が設定値以上でセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を行い、制振コントローラ６は車速がより低い場合にセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を停止し、セミアクティブダンパ３，４をパッシブダンパとして機能させる。

本発明は、車速が設定値以上に上昇するか否かを判定する車速判定手段と、車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）以上に上昇した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を開始する減衰力制御開始手段と、車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）より低下した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を停止する減衰力制御停止手段とを備えたことを要旨とする。

図２のフローチャートは、速度切換信号に応じてセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御の開始、停止を切り換えるルーチンを示しており、ＣＰＵにおいて一定周期毎に実行される。

まず、ステップ１にて、速度切換信号に基づいて車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）以上に上昇した運転状態か否かを判定する。

なお、この速度切換信号は車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）以上でＯＮとなり、速度切換信号は車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）より低いとＯＦＦになるように設定されている。

ここで、ステップ１にて、速度切換信号がＯＮと判定された場合、ステップ２に進み、速度切換信号がＯＮとなった運転状態が続く継続時間ｔを算出し、ステップ３に進み、この算出された継続時間ｔが所定時間（例えば５秒）以上に達したか否かを判定する。ここで継続時間ｔが所定時間（５秒）以上に達したことが判定された場合に、ステップ４に進み、セミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を開始する。一方、ステップ３で継続時間ｔが所定時間（５秒）以上に達したことが判定されない間は、セミアクティブダンパ３，４の減衰力制御停止状態を継続する。

一方、ステップ１にて、速度切換信号がＯＦＦと判定された場合、ステップ５に進み、速度切換信号がＯＦＦとなった運転状態が続く継続時間ｔを算出し、ステップ６に進み、この算出された継続時間ｔが所定時間（例えば５秒）以上に達したか否かを判定する。ここで継続時間ｔが所定時間（５秒）以上に達したことが判定された場合に、ステップ７に進み、セミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を停止する。一方、ステップ６で継続時間ｔが所定時間（５秒）以上に達したことが判定されない間は、セミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を続ける。

図３〜図５のタイミングチャートは、速度切換信号に応じてセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御の開始、停止を切り換える例をそれぞれ示している。

図３は、低中速走行状態から車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）を超えてしばらく上昇した後に低下する例を示している。この場合、速度切換信号がＯＦＦからＯＮになる高速走行状態が５秒以上続くと、加速度信号に応じてセミアクティブダンパ３，４の電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁を駆動して減衰力制御を行う。その後、速度切換信号がＯＮからＯＦＦとなる低中速走行状態が５秒以上続くと、電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁の駆動電流を止めて減衰力制御を停止する。

図４は、低中速走行状態から車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）の付近で頻繁に変動する例を示している。この場合、低中速走行状態において速度切換信号がＯＦＦからＯＮになる高速走行状態が５秒より短いと電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁の駆動電流を止めて減衰力制御を停止した状態を保ち、速度切換信号がＯＦＦからＯＮになる高速走行状態が５秒以上続くと、加速度信号に応じてセミアクティブダンパ３，４の電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁を駆動して減衰力制御を行う。その後、速度切換信号がＯＮからＯＦＦとなる低中速走行状態が５秒より短い時間で介入しても減衰力制御を停止しない。

図５は、高速走行状態から車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）の付近で頻繁に変動する例を示している。この場合、高速走行状態において速度切換信号がＯＮからＯＦＦになる低中速走行状態が５秒より短いと加速度信号に応じて電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁の駆動電流を駆動する減衰力制御を行う状態を保ち、速度切換信号がＯＮからＯＦＦになる低中走行状態が５秒以上続くと、電磁比例リリーフ弁、伸／縮アンロード弁の駆動電流を止めて減衰力制御を停止する。

以上のように、車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）以上に上昇した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を開始するとともに、車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）より低下した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパ３，４の減衰力制御を停止することにより、車速が設定値（２３０Ｋｍ／ｈ）の付近で増減する運転が続けられた場合に、減衰力制御停止、開始の切り換えが過敏に行われることが回避され、制御動作を安定させることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、車速に応じて減衰力制御の停止、開始を切り換えられる鉄道車両の制振システム等に利用できる。

本発明の実施の形態を示す鉄道車両の制振システムの構成図。 同じく制御内容を示すフローチャート。 同じく制御動作を示すタイミングチャート。 同じく制御動作を示すタイミングチャート。 同じく制御動作を示すタイミングチャート。

符号の説明

３，４ セミアクティブダンパ
６ 制振コントローラ
７ 車両コントローラ
８ 車速スイッチ
９ 加速度センサ

Claims (1)

1. 台車と車体との間にセミアクティブダンパを介装し、
   このセミアクティブダンパの減衰力を車体の振れに応じて制御する鉄道車両の制振システムにおいて、
   車速が設定値以上に上昇するか否かを判定する車速判定手段と、
   車速が設定値以上に上昇した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を開始する減衰力制御開始手段と、
   車速が設定値より低下した運転状態が所定時間以上に続いたことを判定してセミアクティブダンパの減衰力制御を停止する減衰力制御停止手段とを備えたことを特徴とする鉄道車両の制振システム。

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