JP4647527B2 - 磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超電導磁気浮上式鉄道車両の走行中の台車運動および車体運動を模擬する連接車両用振動模型装置に関するものである。
超電導磁気浮上式鉄道車両は、車上の超電導磁石と地上の地上コイルが高速で相対運動することにより発生する非接触の磁気ばねにより支持されている（下記特許文献１、２参照）。
特開平５−０２２８０９号公報 特開平５−２８１２８１号公報
上記したように、超電導磁気浮上式鉄道車両の１次支持系（台車〜ガイドウェイ間）は、磁気浮上している走行時は、非接触の磁気ばねで構成されており、この磁気ばねは、車上側の超電導磁石と地上側の地上コイルが高速で相対運動することにより発生するため、定置の試験装置での再現は困難である。
また、この磁気ばねは、前後ｘと上下ｚとｙ軸周りのピッチ、左右ｙとｘ軸回りのロールとｚ軸回りのヨーが連成する特性を有しており、例えば、左右ｙ方向に変位した場合は、左右ｙ方向の力が発生する以外に、ｘ軸回りのロールおよびｚ軸回りのヨーの回転モーメントも発生する。さらに、磁気ばねは、車両重量や超電導磁石の励磁電流や超電導コイル〜地上コイル間空隙等のパラメータが変動することにより、そのばね定数が変化する特性を有している。磁気ばねはこのような特性を有しているため、各種の走行状態を模擬する必要がある試験装置では、コイルばねや空気ばねのような機械ばねを用いてこの磁気ばね特性を再現することは困難である。
そのため、連接構造を有する超電導磁気浮上式鉄道車両の走行中の台車運動および車体運動を模擬する有効な振動模型装置はこれまで存在していないのが現状であった。すなわち、本発明は、上記状況に鑑みて、超電導磁気浮上式鉄道の連接車両の台車運動および車体運動を再現可能な連接車両用振動模型装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、連接構造を有する磁気浮上式鉄道の車体間に配置される台車の運動を再現するとともに、非接触の磁気ばねの連成を模擬するパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構を配置することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の連接構造を有する磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構には、走行速度・台車間隔に応じた位相差を有する外乱を入力することを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の連接構造を有する磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記磁気ばねのパラメータの変更を容易にしたことを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の連接構造を有する磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記台車の運動に伴い、前記台車よりばね・ダンパ機構によって支持された車体の前後ｘ軸方向、左右ｙ軸方向、上下ｚ軸方向、前後ｘ軸回りのロール、左右ｙ軸回りのピッチ、上下ｚ軸回りのヨーが連成する振動を模擬することを特徴とする。
本発明によれば、連接構造を有する超電導磁気浮上式鉄道車両の台車運動および車体運動を再現可能である。それにより、例えば、車体曲げ振動現象の解明や、振動制御適用による乗り心地向上効果の検討に資することができる。
本発明の磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置は、磁気浮上式鉄道車両の車体間に配置される台車の運動を再現する、非接触の磁気ばねを模擬するパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構を配置する。また、車体は現車同様に台車よりばね・ダンパ機構を用いて支持される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置の模式図、図２は磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置のパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構とその制御装置を示す図である。
これらの図において、１は複数車体が連接している磁気浮上式鉄道車両、２はその連接している車体１の間に配置される台車、３は磁気浮上式鉄道車両１と台車２との間に配置される車体支持ばね、４はその台車２に加わる磁気ばねに相当し、台車運動を模擬するパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構であり、ガイドウェイ５と台車２間に配置される。また、パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４にはアクチュエータ１３が配置されており、そのアクチュエータ１３にはアクチュエータ駆動用油圧源６と油圧系統７が接続されるとともに、アクチュエータ１３を制御する制御装置８と制御系統９が接続されている。
そして、図２に示すように、このパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４は、超電導磁気浮上式鉄道車両の台車の運動を模擬するため、６自由度（前後ｘ、左右ｙ、上下ｚ、ｘ軸回りのロール、ｙ軸回りのピッチ、ｚ軸回りのヨー）の動きができる。つまり、台車２の運動を模擬するパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４は、ベース１１と台車２との間に６個のリンク１２を備えており、それらのリンク１２にはそれぞれアクチュエータ１３が配置されており、それらのアクチュエータ１３は伸縮アーム１４を有している。また、油圧サーボバルブ１５が配置されており、これには油圧系統７が接続されいる。さらに、油圧サーボバルブ１５には制御プログラム２２を有する制御装置８が接続されており、制御プログラム２２に従って、油圧サーボバルブ１５が制御されることにより、パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４は、超電導磁気浮上式鉄道車両の台車の運動を模擬した、６自由度（前後ｘ、左右ｙ、上下ｚ、ｘ軸回りのロール、ｙ軸回りのピッチ、ｚ軸回りのヨー）の動きができる。
なお、制御装置８内には制御プログラム２２以外に、ＣＰＵ２２、車体間隔、車体重量、走行速度、磁気パラメータなどが記憶された記憶装置２３、出力インターフェース２４、入力装置２５、表示装置２６などが備えられている。
このように、制御装置８の制御プログラム２２に従ってパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４は駆動され、台車２に走行速度・台車間隔などに応じた位相差を有する外乱情報１０を入力し、走行中の台車運動を再現する。車体〜台車間の２次支持系は、現在の車両と同様に、空気ばね・油圧ダンパ等から構成され、車体運動を再現する。
このように、本発明によれば、パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構４により台車運動を再現できる。その場合に、磁気ばね等のパラメータの変更は入力装置２５から容易に行うことができる。つまり、走行速度の変化や車体重量増加等による磁気ばね定数の変化を模擬することができる。
また、本発明によれば、車体曲げ振動を模擬することができ、振動制御適用による車体振動低減策の検討を行うためのツールとして利用できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置は、高周波領域における乗り心地評価を行う連接車両用振動模型装置に利用可能である。
本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置の模式図である。 本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置のパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構とその制御装置を示す図である。
符号の説明
１ 複数車体が連接している磁気浮上式鉄道車両
２ 磁気浮上式鉄道車両の車体間に配置される台車
３ 車体支持ばね
４ パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構
５ ガイドウェイ
６ アクチュエータ駆動用油圧源
７ 油圧系統
８ 制御装置
９ 制御系統
１０ 外乱情報
１１ ベース
１２ ６個のリンク
１３ アクチュエータ
１４ 伸縮アーム
１５ 油圧サーボバルブ
２１ 制御部
２２ 制御プログラム
２３ 記憶装置
２４ 出力インターフェース
２５ 入力装置
２６ 表示装置

Claims (4)

  1. 連接構造を有する磁気浮上式鉄道の車体間に配置される台車の運動を再現するとともに、非接触の磁気ばねの連成を模擬するパラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構を配置することを特徴とする磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置。
  2. 請求項１記載の磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記パラレルメカニズムによる６自由度閉ループ機構には、走行速度・台車間隔に応じた位相差を有する外乱を入力することを特徴とする磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置。
  3. 請求項１記載の磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記磁気ばねのパラメータの変更を容易にしたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置。
  4. 請求項１記載の磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置において、前記台車の運動に伴い、前記台車よりばね・ダンパ機構によって支持された車体の前後ｘ軸方向、左右ｙ軸方向、上下ｚ軸方向、前後ｘ軸回りのロール、左右ｙ軸回りのピッチ、上下ｚ軸回りのヨーが連成する振動を模擬することを特徴とする磁気浮上式鉄道の連接車両用振動模型装置。
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