JP4676783B2 - 鉄道車両 - Google Patents
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Description
高さ調節は、高さ調節棒が車体の上下変位を制御弁に伝達し、その制御弁の切り換えによって空気バネ内の圧縮エアを給排気して高さを調節するように構成されている。これは、乗客の乗り降りや走行中の傾きによる荷重の変動が生じた場合に、その変動に伴って車体と台車との距離が変化するため、高さ制御弁を動作させて空気バネの高さ、すなわち車体の高さを調節するようにしたものである。
また、本発明の鉄道車両は、前記車高制御手段が、前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えている場合に加え、車体を傾斜戻し動作させるため現走行地点の後方で前回求めた前記予測位置における均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値以上であること、及び、前記均衡傾斜角が前記しきい値のうち車体の傾斜を戻すために設定した 傾斜OFFしきい値を下回るとして現走行位置の後方で前回求めた予測位置より、前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えるとして現走行位置で求めた次の予測位置が、走行方向に見て先の地点となっていることをそれぞれ確認し、いずれか一方を満たしている場合に前記傾斜動作を開始させるものであることが望ましい。
また、本発明の鉄道車両は、前記車高制御手段が、前記均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値を下回っている場合に加え、車体を傾斜動作させるため現走行地点の後方で前回求めた前記予測位置における均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値以下であること、及び、前記均衡傾斜角が前記しきい値のうち車体を傾斜させるために設定した傾斜ONしきい値を超えるとして現走行位置の後方で前回求めた予測位置より、前記均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値を下回るとして現走行位置で求めた次の予測位置が、走行方向に見て先の地点となっていることをそれぞれ確認し、いずれか一方を満たしている場合に前記傾斜戻し動作を開始させるものであることが望ましい。
更に、本発明の鉄道車両は、 前記傾斜OFFしきい値が前記傾斜ONしきい値より小さいことが望ましい。
鉄道車両は、図示するように、車体1が台車2の上に左右の空気バネ3L,3Rを挟んで載せられている。このように、車体をレール方向に見た場合、空気バネによる高さ制御部分は左右対称に構成されているため、以下、左右対称の構成については数字の後に「L」を付けた場合は左側に配置されたものを、同じく「R」を付けた場合は右側に配置されたものを示すこととする。
先ず、乗客の乗り降りが行われた場合には、その荷重変動に伴って車体1が浮き沈みして台車2との距離に変化が生じる。すると、車体1と台車2とに連結された高さ調節棒4L,4Rが車体1に対して相対的に軸方向に変位し、その高さ調節棒4L,4Rと一体の空気シリンダ6L,6Rの先端位置が変動する。
一方、乗客が降りて軽くなると、空気バネ3L,3Rにかかる荷重が軽減されて車体1が上がるため、高さ調節棒4L,4Rが相対的に下降する。そして、高さ制御弁5L,5Rが切り換えられ、空気バネ3L,3R内の圧縮エアが高さ制御弁5L,5Rの排気ポートから放出される。そして、梃子9L,9Rが水平状態に戻ると、各ポートが遮断されて圧縮エアの給排気が止められ、車体1の高さが一定に保たれる。
このように本実施形態の鉄道車両では、高さ調節棒4L,4Rが上下に変動して車体の傾斜が行われる他、空気シリンダ6L,6Rが伸縮することにより、その高さ調節棒4L,4Rが上下に変動したと同じように車体が傾斜する。
一方、前述したように曲線部走行時にカント不足を補うため、空気バネ3L,3Rの高さを変えて車体を傾斜させる。例えば、カント不足量が30mmの位置で車体が最大傾斜したとすると、床面左右定常加速度(G)は、黒丸を繋げたグラフBで示すようにその位置で一旦ゼロになり、傾斜しない場合のグラフAより低い値をとりながら同じ割合で増加することになる。
カント不足量が30mm程度生じるのは主に曲線部への入口や出口などで起きるが、本実施形態では、車体傾斜制御プログラムに基づき次のような傾斜指令を算出して行い、所定のタイミングで車体傾斜を開始し、また車体傾斜を終了するようにした。
そして、本実施形態では、算出した予測位置での均衡傾斜角が 傾斜OFFしきい値を下回った場合に傾斜戻し動作を行う。このタイミングで傾斜を終了するのは、第1に均衡傾斜角が 傾斜OFFしきい値を下回っている場合には、車体傾斜が必要無いと判断できるからである。第2に最大の傾斜動作と傾斜戻し動作の切換え指令のみであるため、車体傾斜角が所望の傾斜角に達するまでの時間を考慮して、早めに傾斜動作を終了することにより、傾斜動作遅れを防止するためである。
∫(傾斜角速度(固定値)×演算サイクル)dt …(1)
(条件A)前回予測位置(= 傾斜OFFしきい値到達地点)の均衡傾斜角が、傾斜ONしきい値以上の場合である。
(条件B)予測位置が前回予測位置を超えている場合である。
(条件C)予測位置での均衡傾斜角が傾斜ONしきい値を超えている場合である。
(条件E)予測位置が前回予測位置を超えている場合である。
(条件F)予測位置での均衡傾斜角が 傾斜OFFしきい値を下回っている場合である。
(条件G)予測位置の均衡傾斜角がゼロの場合である。
こうして床面左右定常加速度を一旦僅かにマイナスの状態にして徐々にプラス方向に作用するようにするため、車体傾斜不足状態から車体を傾斜させて急激に床面左右定常加速度を破線のようにプラスだけで変化させる場合に比べ、乗客が体感する加速度の絶対値を小さくして乗り心地を向上させている。
2 台車
3L,3R 空気バネ
4L,4R 高さ調節棒
5L,5R 高さ制御弁
6L,6R 空気シリンダ
7L,7R 空気シリンダのピストンロッド
8L.8R 弁棒
9L,9R 梃子
12 空気タンク
18 電磁切換弁
20 制御装置
21 車高制御部
25 プラットフォーム高さ検知センサ
26 車速・デポ信号センサ
Claims (6)
- 車体と台車との間に設けられた空気バネに対する圧縮エアの給排気を制御する高さ制御弁を備え、その高さ制御弁は、台車との間に連結された高さ調節棒が上下方向に変位することによって切り換えられるものであり、その高さ調節棒は、一体に設けられたアクチュエータの伸縮によって見かけ上、上下方向に変位して前記高さ制御弁を切り換えるものであって、アクチュエータは、車高制御手段によって伸縮が切り換えられるようにした鉄道車両において、
前記車高制御手段は、鉄道車両の現在の走行位置から車体の傾斜が開始したとして走行方向前方における車体の予測傾斜角を算出し、車体最大傾斜角より小さい所定の傾斜角をしきい値とし、車体床面左右定常加速度を0Gとするために必要な傾斜角を軌道の曲線情報から均衡傾斜角として求め、前記予測傾斜角が前記しきい値を示す予測位置での前記均衡傾斜角と前記しきい値とを比較し、その比較結果に従って前記アクチュエータの伸縮を切り換え、前記空気バネの高さを変化させて前記車体の傾きを調整するようにしたものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項1に記載する鉄道車両において、
前記車高制御手段は、車体の傾斜を戻すための傾斜戻し動作状態に移った後に、前記予測傾斜角が前記しきい値のうち車体を傾斜させるために設定した傾斜ONしきい値を示す走行先の位置を予測位置として求め、その予測位置で前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えているか否かの確認を行い、前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えている場合に、前記アクチュエータの伸縮を切り換えて前記空気バネの高さを変化させ、前記車体の傾斜動作を開始させるものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項2に記載する鉄道車両において、
前記車高制御手段は、前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えている場合に加え、車体を傾斜戻し動作させるため現走行地点の後方で前回求めた前記予測位置における均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値以上であること、及び、前記均衡傾斜角が前記しきい値のうち車体の傾斜を戻すために設定した 傾斜OFFしきい値を下回るとして現走行位置の後方で前回求めた予測位置より、前記均衡傾斜角が前記傾斜ONしきい値を超えるとして現走行位置で求めた次の予測位置が、走行方向に見て先の地点となっていることをそれぞれ確認し、いずれか一方を満たしている場合に前記傾斜動作を開始させるものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項1に記載する鉄道車両において、
前記車高制御手段は、車体を傾斜させるための傾斜動作状態に移った後に、前記予測傾斜角が前記しきい値のうち車体の傾斜を戻すために設定した 傾斜OFFしきい値を示す走行先の位置を予測位置として求め、その予測位置で前記均衡傾斜角が前記 傾斜OFFしきい値を下回っているか否かの確認を行い、前記均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値を下回っている場合に前記アクチュエータの伸縮を切り換えて前記空気バネの高さを変化させ、前記車体の傾斜を戻すための傾斜戻し動作を開始させるものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項4に記載する鉄道車両において、
前記車高制御手段は、前記均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値を下回っている場合に加え、車体を傾斜動作させるため現走行地点の後方で前回求めた前記予測位置における均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値以下であること、及び、前記均衡傾斜角が前記しきい値のうち車体を傾斜させるために設定した傾斜ONしきい値を超えるとして現走行位置の後方で前回求めた予測位置より、前記均衡傾斜角が 前記傾斜OFFしきい値を下回るとして現走行位置で求めた次の予測位置が、走行方向に見て先の地点となっていることをそれぞれ確認し、いずれか一方を満たしている場合に前記傾斜戻し動作を開始させるものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項2乃至請求項5のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記傾斜OFFしきい値が前記傾斜ONしきい値より小さいことを特徴とする鉄道車両。
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