JP4673079B2 - 過荷重検知装置を備えた鉄道車両 - Google Patents

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Description

本発明は、過荷重に伴う車両および軌道への悪影響を防止するための過荷重検知装置を備えた鉄道車両に関する。
通常の鉄道車両は、空気ばねを介して車体を台車上に支持している。乗車人員の変動による車両重量を検出する例として特許文献1が挙げられる。この例は、複数の空気ばねから供給される空気圧力をそれぞれ空電変換器により電気信号に変換して、応荷重信号として出力する鉄道車両用応荷重装置である。複数の車体を連結した編成車両の場合、全ての空気ばねの内部圧力を検出する圧力検出装置であった。
特開平5−199604号公報
鉄道車両において、車両および土木施設のコストダウンの観点から、2つの車体間に跨って連接台車を配設した連接台車方式の鉄道車両が知られている。前記連接台車方式の鉄道車両においては、車両重量の制限が他の車両に比較して非常に厳しくなっている。前記連接台車方式の鉄道車両を運行する際には、車両および軌道に掛かる荷重の制限を超えることのないように、各台車単位での確実な荷重管理が必須となっている。乗車人員の変動による車体重量を検出することを目的として、前記従来の荷重検出器を採用した場合、全ての空気ばねの空気圧力を検出することになる。したがって圧力検出器を全ての空気ばねに設置しなければならず、各空気ばねから圧力検出器までを接続する空気配管を構成しなければならない。これらは、車両のコストアップとなる上に、車両重量の増加にも繋がる。
本発明は、連接台車方式の鉄道車両において、過荷重検知装置の簡略化を図ることを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明は、2両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第1両目と第2両目の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第1両目および第2両目の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、3台車のうち任意の2台車に取付けられた空気ばねの内部圧力値を測定することで、すべての空気ばねの内部圧力値が予測できるシステムを構成している。さらに、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力するシステムを構成している。
または、3両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第1両目と第2両目の車体および第2両目と第3両目の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第1両目および第3両目の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、4台車のうち、任意の3台車に取付けられた空気ばねの内部圧力値を測定することで、すべての空気ばねの内部圧力値が予測できるシステムを構成している。さらに、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力するシステムを構成している。
本発明は、連接台車方式の鉄道車両において、過荷重検知装置の簡略化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
図2は本発明に係る連接台車方式の車両における過荷重検知装置の一実施例の形態である、連接台車を配設した2両編成の連接台車方式の鉄道車両を示す説明図、図3は図2のA−A線矢視図である。
図2、図3に示すように、第1両目と第2両目の車体C,Cに跨って前後車輪52C、52Dを有する連接台車52(2軸台車)が配設される。この連接台車52によって、前後の車体C,Cが空気ばね52A、52Bを介して支持されている。車体Cは他方を空気ばね51A、51Bを介して、前後車輪51C、51Dを有する台車51(2軸台車)によって支持されている。また車体Cは他方を空気ばね53A、53Bを介して、前後車輪53C、53Dを有する台車53(2軸台車)によって支持されている。車体Cの重量は空気ばね51A、51B、52A、52Bに掛り、車体Cの重量は空気ばね52A、52B、53A、53Bに掛る構造となっている。
台車51、台車52、台車53の左右両側に取り付けられた空気ばね51A、51B、空気ばね52A、52Bは、空気配管21、22によって接続されている。前記空気配管21の経路内には差圧弁31が、空気配管22の経路内には差圧弁32が設置されている。空気ばね51A、51Bの内部圧力は前記差圧弁31によって、空気ばね52A、52Bの内部圧力は差圧弁32によって、それぞれが同一に保たれている。
前記空気配管21、22の経路内に空電変換器41、42を設け、空気ばね51A、51Bの内部圧力値を内部圧力信号AS1に、空気ばね52A、52Bの内部圧力値PAS2を内部圧力信号AS2にそれぞれ変換する。前記空電変換器41、42から出力される内部圧力信号AS1、AS2を演算処理器3に入力する構成とする。
図1は演算処理器3をマイクロコンピュータ等で構成した一実施例の機能ブロック図である。空気ばね51A、51Bの内部圧力値PAS1および、空気ばね52A、52Bの内部圧力値PAS2は空電変換器41、42により内部圧力信号AS1、AS2に空電変換され、演算処理器3に入力される。演算処理器3は前記内部圧力信号AS1、AS2が入力される入力部101と、入力された内部圧力信号AS1、AS2と以下に詳述する前後バランス比106、空気ばね53A、53Bの内部圧力値PAS3を予測する演算部102と、得られた3つの内部圧力信号AS1、AS2、AS3が与えられた規定値103内にあるか否かを判断する判定部104(比較手段)と、前記判定部104での結果を受け、表示回路10、戸閉回路11および自動放送回路12に指令信号を発信する出力部105を有している。
前記演算部102は内部圧力信号AS1、AS2と、以下に詳述する前後バランス比106から、実際には測定していない空気ばね53A、53Bの内部圧力PAS3を算出するものである。例えば、図2〜4の車体C,Cの重量をW、Wとし、重量Wが台車51、52に前後バランス比a:bで、重量Wが台車52,53に前後バランス比a:bの割合でそれぞれ掛っている場合、空気ばねの有効断面積をSとすれば、空気ばね51A、51Bの内部圧力値PAS1、および空気ばね52A、52Bの内部圧力値PAS2、および空気ばね53A、53Bの内部圧力値PAS3はそれぞれ、
Figure 0004673079
Figure 0004673079
Figure 0004673079
で示される。
前記計算式(1)、(2)、(3)において、前後バランス比106a、b、a、bは設計値である。前記演算部102は、空気ばね51A、51Bの内部圧力値PAS1を空電変換した内部圧力信号AS1、および、空気ばね52A、52Bの内部圧力値PAS2を空電変換した内部圧力信号AS2が得られれば、空気ばね53A、53Bの内部圧力値PAS3を算出することができる。
前記判定部104は予め、空気ばね51A、51Bおよび空気ばね52A、52Bおよび空気ばね53A、53Bに対して設定された規定値103と、演算部102で算出された内部圧力信号AS1、AS2、AS3を比較するものである。
全台車に取付けられた空気ばねの内部圧力を検出するためには、各台車の空気ばねに空電変換器を設け、得られた電気信号を演算処理する必要がある。しかし、前記実施例によれば、第1両目のみに空電変換器41、42および演算処理器3を設置するだけで、第2両目に設置されている空気ばね53A、53Bの内部圧力PAS3を予測することができる。
前記実施例と同様、第2両目のみに空電変換器および演算処理器を設置した場合でも、第1両目に設置されている空気ばねの内部圧力が予測可能である。
同様の過荷重検知方法を、3両編成の連結方式の鉄道車両に適用した実施例について以下に説明する。図4に示すとおり、車体Cの重量は空気ばね51A、51B、52A、52Bに掛り、車体Cの重量は空気ばね52A、52B、53A、53Bに掛り、車体Cの重量は空気ばね53A、53B、54A、54Bに掛る構造となっている。前記空気ばね51A、51Bを接続する空気配管21の経路内に空電変換器41を設け、空気ばね51A、51Bの内部圧力値PAS1を内部圧力信号AS1に変換する。また、前記空気ばね52A、52Bを接続する空気配管22の経路内に空電変換器42を設け、空気ばね52A、52Bの内部圧力値PAS2を内部圧力信号AS2に変換する。また、前記空気ばね53A、53Bを接続する空気配管23の経路内に空電変換器43を設け空気ばね53A、53Bの内部圧力値PAS3を内部圧力信号AS3に変換する、前記内部圧力信号AS1、AS2、AS3を演算処理器3に入力することで、前記2両編成の実施例と同様に、空気ばね54A、54Bの内部圧力PAS4を予測できる。
4両編成以上の連接台車方式の鉄道車両においては、前記2両編成と3両編成の検知方式の組み合わせで構成可能である。
本発明の演算処理器の機能ブロック図。 2両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。 2両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。 3両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。
符号の説明
,C ,C 車体
21,22,23 空気配管
3 演算処理器
31,32 差圧弁
41,42,43 空電変換器
51,52,53 台車
51A,51B,52A,52B,53A,53B 空気ばね
51C,51D,52C,52D,53C,53D 車輪
11 戸閉回路
12 表示回路
13 自動放送回路
101 入力部
102 演算部
103 規定値
104 判定部
105 出力部
106 前後バランス比

Claims (3)

  1. 2両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第1の車両と第2の車両の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第1の車両および第2の車両の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、一方の車体に配置される過荷重検知装置を備え、過荷重検知装置は、連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第1の電気信号と、一方の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第2の電気信号と、第1の車両及び第2の車両の車体重量の台車にかかるバランス比に基いて、他方の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力値を予測し、過荷重を検知することを特徴とする鉄道車両。
  2. 3両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第1の車両と第2の車両の車体および第2の車両と第3の車両の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第1の車両および第3の車両の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、3つの車両のうちの1つの車体に配置される過荷重検知手段を備え、過荷重検知装置は、第1の連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第1の空気信号と、第2の連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第2の電気信号と、第1の車両の連接台車とは反対側の台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第3の電気信号と、第1の車両、第2の車両及び第3の車両の車体重量の台車にかかるバランス比に基いて、第3の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力値を予測し、過荷重を検知することを特徴とする鉄道車両。
  3. 請求項1又は2記載の車両であって、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力する過荷重検知装置を備えることを特徴とする鉄道車両。
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Jha et al. Validation of longitudinal dynamics of Gatimaan Express model in Matlab/Simulink®

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