JP4788923B2 - Railway vehicle vibration control system - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の左右方向の振動(横揺れ)を抑制する鉄道車両用振動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle vibration control device that suppresses vibration (rolling) in the left-right direction of the railway vehicle.
鉄道車両は、軌道の不整、空気力加振による外乱等によって車体の上下、左右に様々な振動を生じるが、近年、高速運行化に伴い、これらの振動の抑制の要求が高まっており、特に、車体の左右方向の振動の抑制は、乗り心地及び走行安定性の両面から重要な課題の1つとなっている。 Railcars generate various vibrations in the vertical and lateral directions of the car body due to irregularities in the track, disturbances caused by aerodynamic vibration, etc., but in recent years, the demand for suppression of these vibrations has increased along with the high-speed operation. In addition, suppression of left-right vibration of the vehicle body is one of the important issues from the aspects of ride comfort and running stability.
車体の左右方向の振動を抑制する一般的な鉄道車両用振動制御装置の一例について説明する。鉄道車両用振動制御装置は、輪軸が装着された台車によって車体が左右方向に変位可能に支持され、車体と台車との間に減衰係数が調整可能な減衰力可変ダンパ及びアクチュエータが連結されている。また、車体の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ及び台車と車体との変位を検出する変位センサ等の走行中の車両状態を検出する各種センサを設け、これらのセンサの検出に基づいて、コントローラによって減衰力可変ダンパの減衰力及びアクチュエータの推力を制御することによって車体の振動を抑制する。 An example of a general railway vehicle vibration control device that suppresses left-right vibration of the vehicle body will be described. In a railway vehicle vibration control device, a vehicle body is supported so as to be displaceable in the left-right direction by a carriage on which a wheel shaft is mounted, and a damping force variable damper and an actuator capable of adjusting a damping coefficient are connected between the vehicle body and the carriage. . In addition, various sensors for detecting a running vehicle state such as a lateral acceleration sensor for detecting lateral acceleration of the vehicle body and a displacement sensor for detecting displacement between the carriage and the vehicle body are provided, and based on the detection of these sensors, The vibration of the vehicle body is suppressed by controlling the damping force of the damping force variable damper and the thrust of the actuator by the controller.
また、鉄道車両用振動制御装置は、車両運行上、アクチュエータ、減衰力可変ダンパ、加速度センサ、変位センサ等のシステム構成要素の健全性すなわち正常な作動を随時診断可能な自己診断機能を備えることが望まれている。そこで、従来、例えば特許文献1には、車両停止状態において、コントローラによってアクチュエータを作動させて車体を強制的に変位させ、これによって車体に生じる加速度を加速度センサによって検出し、アクチュエータの作動と、加速度センサによる検出を比較することにより、これらの健全性を診断する技術が開示されている。
しかしながら、従来の鉄道車両用振動制御装置では、システム構成要素の健全性の診断を実行する場合、車体の周囲の構造物との干渉を避けるために、車体の変位を充分大きくとれない等の制約があり、診断の精度及び信頼性の面で必ずしも充分なものではない。 However, in the conventional railway vehicle vibration control device, when executing the diagnosis of the soundness of the system components, there is a restriction that the displacement of the vehicle body cannot be sufficiently large in order to avoid interference with structures around the vehicle body. However, the accuracy and reliability of diagnosis are not always sufficient.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、システム構成要素の健全性の自己診断の精度及び信頼性を高めることができる鉄道車両用振動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a railway vehicle vibration control device that can improve the accuracy and reliability of the soundness diagnosis of system components.
上記の課題を解決するために、本発明は、車体と、該車体の前部及び後部に配置されて該車体を左右方向に変位可能に支持する第1及び第2台車と、前記車体と前記第1及び第2台車との間にそれぞれ連結された第1及び第2アクチュエータと、前記車体と前記第1及び第2台車との変位をそれぞれ検出する第1及び第2変位検出手段と、前記第1及び第2アクチュエータの作動により前記車体の前部及び後部の左右方向の振動を抑制する振動制御を実行するコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、
前記コントローラは、停車中に、前記第1及び第2アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、他方によって前記振動制御を実行及び停止し、該振動制御の実行中及び停止中におけるその前記車体と前記第1又は第2台車との変位を前記第1又は第2変位検出手段によって検出し、その検出値を前記振動制御の実行中と停止中とで比較して前記振動制御の極性の健全性を診断する自己診断モードを有していることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vehicle body, first and second carts that are disposed at a front portion and a rear portion of the vehicle body so as to be displaceable in the left-right direction, the vehicle body, a first and a second actuator coupled respectively between the first and second carriage, and the first and second displacement detection means for detecting respective displacement of the said body first and second carriage, said In a railway vehicle vibration control device, comprising: a controller that executes vibration control that suppresses left and right vibrations of the front and rear parts of the vehicle body by operating the first and second actuators ;
The controller executes and stops the vibration control by one of the first and second actuators while the vehicle is stopped, and executes and stops the vibration control by the other. The displacement between the vehicle body and the first or second carriage is detected by the first or second displacement detecting means, and the detected value is compared between when the vibration control is being executed and when the vibration control is being stopped. It has a self-diagnosis mode for diagnosing the soundness .
本発明に係る鉄道車両用振動制御装置によれば、自己診断モードにおいて、健全性の診断精度及び信頼性を高めることができる。 According to the vibration control system for a railway vehicle according to the present invention, Oite the self-diagnosis mode, it is possible to improve the diagnostic accuracy and reliability of health.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、本発明に係る鉄道車両用振動制御装置が適用された鉄道車両1は、車体2の前部及び後部に、輪軸3が装着された台車4(第1及び第2台車)が取付けられている。なお、図2において、車体2の前部に設けられた各要素については、その符号の末尾に符号Fを付し、車体2の後部に設けられた各要素については、その符号を末尾にRを付して、適宜これらを区別して説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, a
台車4は、車体2に対して、鉛直軸回りに回動可能であり、また、上下方向及び左右方向に一定の変位が可能なように連結されており、空気バネ5によって車体2を支持している。車体2と台車4との間には、アクチュエータ6(第1及び第2アクチュエータ)及び減衰力可変ダンパ7(第1及び第2減衰力可変ダンパ)が連結されている。アクチュエータ6及び減衰力可変ダンパ7は、車体2に固定された中心ピン8と台車4に固定された支柱9、10との間にそれぞれ結合されており、車体2と台車4との左右方向の変位に対して、アクチュエータ6の推力及び減衰力可変ダンパ7の減衰力が作用するようになっている。アクチュエータ6には、車体2と台車4間の左右方向の変位を検出するストロークセンサ11(第1及び第2変位検出手段)が設けられている。更に、車体2には、車体2の前部及び後部それぞれの左右方向の加速度を検出する加速度センサ12(第1及び第2加速度検出手段)が設けられ、また、ストロークセンサ11及び加速度センサ12からの入力信号に基づいてアクチュエータ6及び減衰力可変ダンパ7を制御するコントローラ13が設けられている。
The carriage 4 is rotatable about a vertical axis with respect to the
アクチュエータ6は、通電電流に応じて推力を発生する電磁アクチュエータであり、コントローラ13からの駆動信号に応じて推力を発生する。また、減衰力可変ダンパ7は、ソレノイドバルブ等の減衰力切換弁を有し、通電電流によって減衰力を少なくとも2段階に切換可能な油圧ダンパであり、コントローラ13からの制御信号によって減衰力を切換えることができる。なお、アクチュエータ6は、油圧、空気圧等の他の形式のアクチュエータとしてもよく、また、減衰力可変ダンパ7は、油圧ダンパ以外の形式のダンパとしてもよい。
The
コントローラ13は、車載の車速センサ(図示せず)及び加速度センサ12、その他の車両の走行状態を検出する各種センサの検出に基づいて、アクチュエータ6及び減衰力可変ダンパ7の作動を制御する。低速走行時には、いわゆるパッシブ(制御なし)とし、すなわち、アクチュエータ6を作動させず、減衰力可変ダンパ7の減衰力を高減衰力側に切換え、減衰力可変ダンパ7の減衰力によって車体2の左右方向の振動を減衰する。
The
高速走行時には、いわゆるアクティブ制御を実行し、すなわち、減衰力可変ダンパ7の減衰力を低減衰力側に切換え、車体2の前後の台車4F、4Rに対して、加速度センサ12F、12Rが検出する左右方向の加速度に基づいて、台車4F、4Rの左右方向の振動を吸収し、また、車体2の左右方向の振動を抑制するようにアクチュエータ6F、6Rの推力を制御する。これにより、軌道の不整による台車4F、4Rへの外乱の入力及び空気力加振による車体2への外乱の入力に対して、車体2の左右方向の振動を抑制して、乗り心地及び走行安定性を高め、高速走行を可能にする。
During high speed traveling, so-called active control is executed, that is, the damping force of the damping
また、コントローラ13は、アクチュエータ6、減衰力可変ダンパ7、ストロークセンサ11及び加速度センサ12を含む制御システムの各要素の健全性を診断する自己診断モードを備えている。自己診断モードは、車両の停止状態において、(1)アクチュエータ6の駆動信号に対する推力極性(推力の方向)の健全性を診断するアクチュエータ推力極性診断、(2)アクチュエータ6の駆動信号に対する動作状態(推力等)の健全性を診断するアクチュエータ動作診断、(3)減衰力可変ダンパ7の発生減衰力の健全性を診断する減衰力診断及び(4)コントローラ13によるアクティブ制御の健全性を診断する振動制御極性診断を実行する。
The
自己診断モードの全体フローについて図3を参照して説明する。車両が停止状態であり、かつ、アクチュエータ6によって車体2を加振可能な状態(加振によって車体2が周囲の構造物に接触することがない状態等)にあるとき、ステップS1で(1)アクチュエータ推力極性診断の実行の指令の有無を判断し、ステップS2で(2)アクチュエータ動作診断の実行の指令の有無を判断し、ステップS3で(3)減衰力可変ダンパ減衰力診断の実行の指令の有無を判断し、ステップS4で(4)振動制御極性診断の指令の有無を判断し、これらの実行の指令に従って(1)〜(4)の診断を実行する。
The overall flow of the self-diagnosis mode will be described with reference to FIG. When the vehicle is in a stopped state and is in a state where the
(1)アクチュエータ推力極性診断
アクチュエータ推力極性診断は、車体2の前後の台車4F、4Rの一方に対して、アクチュエータ6を停止し、減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、減衰力可変ダンパ7を低減衰力側に切換え、アクチュエータ6に駆動信号を供給してアクチュエータ6を一定の方向(ここでは+方向とする)に作動させて車体2を加振し、ストロークセンサ11によって、その車体2と台車4との相対変位を検出し、相対変位を所定の基準値と比較することにより、アクチュエータ6の駆動信号に対する推力極性(推力の方向)の健全性を診断する。そして、この診断を車体2の前後の台車4F、4Rについて順次実行する。
(1) Actuator thrust polarity diagnosis Actuator thrust polarity diagnosis is performed in a state in which the
次に、アクチュエータ推力極性診断の処理フローについて図4を参照して説明する。図4を参照して、ステップS1で、車体2の前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを高減衰力側に切換える。ステップS2で、車体前部の台車4F側のアクチュエータ6F及び減衰力可変ダンパ7Fへの制御信号の供給を選択する。ステップS3でタイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS4で、ストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値StAを計算する。ステップS5で平均ストローク値StAを所定の基準値と比較して、平均ストローク値StAが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS6でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップS3に戻ってタイマのカウントを続行する。
Next, the processing flow of the actuator thrust polarity diagnosis will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 4, in step S1, the damping
ステップS3でのタイマのカウントアップ後、ステップS7で前部の減衰力可変ダンパ7Fを低減衰力側に切換える。ステップS8で、アクチュエータ6Fに一定方向(+方向)への推力を指令して、車体2を一定方向に加振する。このとき、アクチュエータ6Fの推力が急激に立ち上がると衝撃を伴うので、駆動信号を台形波、正弦波等として推力が急激に立ち上がらないようにするとよい。ステップS9で、タイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS10でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップ11で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS13でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップS12で相対ストロークStBを平均化して平均ストローク値StCを計算し、ステップS9に戻ってタイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S3, the front damping
ステップS9でのタイマのカウントアップ後、ステップS14で、アクチュエータ6Fの作動を停止し、ステップS15で減衰力可変ダンパ7Fを高減衰力側に切換える。ステップ16で、平均ストローク値StCを所定の基準値と比較し、基準値以内であれば、ステップS17で、アクチュエータ推力極性(+方向)正常とし、基準値外であれば、アクチュエータ推力極性(+方向)異常とする。
After the timer counts up in step S9, the operation of the
その後、ステップS19でタイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS20で、ストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値StAを計算する。
Thereafter, a timer is counted in step S19 (for 1 second), and in the meantime, in step S20, the
ステップS19でのタイマのカウントアップ後、ステップS21で減衰力可変ダンパ7Fを低減衰力側に切換える。ステップS22で、アクチュエータ6FにステップS8とは反対方向(−方向)への推力を指令して、車体2を一定方向に加振する。ステップS23で、タイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS24でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS25で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS27でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップS26で相対ストロークStBを平均化して平均ストローク値StCを計算し、ステップS23に戻ってタイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S19, the damping force
ステップS23でのタイマのカウントアップ後、ステップS28で、アクチュエータ6Fの作動を停止し、ステップS29で減衰力可変ダンパ7Fを高減衰力側に切換える。ステップ30で、平均ストローク値StCを所定の基準値と比較し、基準値以内であれば、ステップS31で、アクチュエータ推力極性(−方向)正常とし、基準値外であれば、ステップS32でアクチュエータ推力極性(−方向)異常とする。
After the timer counts up in step S23, the operation of the
そして、ステップS33で、後部のアクチュエータ6Rの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップS34で、車体後部の台車4R側のアクチュエータ6R及び減衰力可変ダンパ7Rへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ6Rについて、上述のステップS3からステップS33と同様の処理を実行する。
In step S33, it is determined whether or not the diagnosis of the
このようにして、車体前後のアクチュエータ6F、6Rについて、アクチュエータ推力極性の健全性を診断することができる。このとき、一方のアクチュエータ6によって車体2の一方を加振し、他方をほぼ停止した状態とすることにより、変位及び加速度の検出を効率よく行うことができ、診断の精度及び信頼性を高めることができる。そして、加振しない側の減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換えて車体2の変位を抑制することにより、車体2をより効率的に加振することができる。減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換える代りに、加振しない側のアクチュエータ6によって車体2を左右方向に固定してもよい。
In this way, the soundness of the actuator thrust polarity can be diagnosed for the
なお、上記の処理フローにおいて、車体2と台車4との左右方向の相対変位に加えて、加速度センサ12による車体2の左右方向の加速度を所定の基準値と比較することによって、健全性を診断するようにしてもよい。
In the above processing flow, in addition to the horizontal displacement of the
(2)アクチュエータ動作診断
アクチュエータ動作診断は、車体2の前後の台車4F、4Rの一方に対して、アクチュエータ6を停止し、減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、減衰力可変ダンパ7を低減衰力側に切換え、アクチュエータ6に正弦波状の駆動信号を供給して、車体2を加振し、ストロークセンサ11によって、その車体2と台車4との相対ストロークを検出し、加速度センサ12によって車体2の左右方向の加速度を検出し、最大相対ストローク及び最大加速度を所定の基準値と比較することにより、アクチュエータ6の駆動信号に対する動作状態(推力等)の健全性を診断する。そして、この診断を車体2の前後の台車4F、4Rについて順次実行する。
(2) Actuator operation diagnosis Actuator operation diagnosis is performed for one of the
次に、アクチュエータ動作診断の処理フローについて図5を参照して説明する。図5を参照して、ステップS1で、車体2の前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを高減衰力側に切換える。ステップS2で、車体前部の台車4F側のアクチュエータ6F及び減衰力可変ダンパ7Fへの制御信号の供給を選択する。ステップS3でタイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS4で、ストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値StAを計算する。ステップS5で平均ストローク値StAを所定の基準値と比較して、平均ストローク値StAが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS7でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS6で、加速度センサ12Fによって車体2の左右方向の加速度検出し、これを平均化して平均加速度値AccAを計算し、ステップS3へ戻ってタイマのカウントを続行する。
Next, the processing flow of the actuator operation diagnosis will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 5, in step S1, the front and rear damping force
ステップS3でのタイマのカウントアップ後、ステップS8で前部の減衰力可変ダンパ7Fを低減衰力側に切換える。ステップS9で、アクチュエータ6Fに正弦波状の駆動信号を供給して車体2を加振する。ステップS10で、タイマをカウントし(5秒間)、その間、ステップS11でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS12で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS15でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS13で相対ストロークStBの最大ストローク値StCを更新し、ステップS14で、加速度センサ12Fによって車体2の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値AccBを更新して、ステップ10へ戻ってタイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S3, the front damping force
ステップS10でのタイマのカウントアップ後、ステップS16で、アクチュエータ6Fによる加振を停止し、ステップS17で減衰力可変ダンパ7Fを高減衰力側に切換える。ステップS18で、加振時の最大ストローク値StCと加振前の平均ストローク値StAとの差の絶対値|StC−StA|を所定の基準値と比較し、絶対値|StC−StA|が基準値以下であれば、ステップS21でアクチュエータ動作異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップS19で、加振時の最大加速度値AccBと加振前の平均加速度値AccAとの差の絶対値|AccB−AccA|と所定の基準値とを比較し、絶対値|AccB−AccA|が基準値以下であれば、ステップS21でアクチュエータ動作異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップS20でアクチュエータ動作正常と診断する。
After the timer counts up in step S10, the excitation by the
そして、ステップS22で、後部のアクチュエータ6Rの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップS23で、車体後部の台車4R側のアクチュエータ6R及び減衰力可変ダンパ7Rへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ6Rについて、上述のステップS3からステップS22と同様の処理を実行する。
In step S22, it is determined whether or not the diagnosis of the
このようにして、車体前後のアクチュエータ6F、6Rについて、アクチュエータ動作の健全性を診断することができる。このとき、一方のアクチュエータ6によって車体2の一方を加振し、他方をほぼ停止した状態とすることにより、変位及び加速度の検出を効率よく行うことができ、診断の精度及び信頼性を高めることができる。そして、加振しない側の減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換えて車体2の変位を抑制することにより、車体2をより効率的に加振することができる。減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換える代りに、加振しない側のアクチュエータ6によって車体2を左右方向に固定してもよい。なお、上記のアクチュエータ動作診断において、アクチュエータ6に供給する正弦波状の駆動信号による加振周波数を車体2のヨーの固有振動数付近とすることにより、車体2の振幅及び横加速度が増幅されるので、診断精度を高めることができる。
In this way, the soundness of the actuator operation can be diagnosed for the
(3)減衰力診断
減衰力診断は、車体2の前後の台車4F、4Rの一方に対して、アクチュエータ6を停止し、減衰力可変ダンパ7を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、アクチュエータ6に正弦波状の駆動信号を供給して、車体2を加振し、この状態で減衰力可変ダンパ7の減衰力を切換え、ストロークセンサ11によって、その車体2と台車4との相対ストロークを検出し、減衰力可変ダンパ7の減衰力の切換え前後の最大相対ストロークを比較することにより、減衰力可変ダンパの減衰力の健全性を診断する。そして、この診断を車体2の前後の台車4F、4Rについて順次実行する。
(3) Damping force diagnosis In the damping force diagnosis, the
減衰力可変ダンパ減衰力診断の処理フローについて図6を参照して説明する。図6を参照して、ステップS1で、車体2の前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを高減衰力側に切換える。ステップS2で、車体前部の台車4F側のアクチュエータ6F及び減衰力可変ダンパ7Fへの制御信号の供給を選択する。ステップS3でタイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS4で、ストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値StAを計算する。ステップS5で平均ストローク値StAを所定の基準値と比較して、平均ストローク値StAが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS6でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS3に戻り、タイマのカウントを続行する。
A processing flow of the damping force variable damping force diagnosis will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 6, in step S1, the damping force
ステップS3でのタイマのカウントアップ後、ステップS7で、アクチュエータ6Fに正弦波状の駆動信号を供給して車体2を加振する。ステップS8で、タイマをカウントし(5秒間)、その間、ステップS9でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS10で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS12でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS11で相対ストロークStBの最大ストローク値StCを更新し、ステップS8に戻ってタイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S3, a sinusoidal drive signal is supplied to the
ステップS8でのタイマのカウントアップ後、ステップS13で、減衰力可変ダンパ7Fを低減衰力側に切換える。ステップS14で、タイマをカウントし(5秒間)、その間、ステップS15でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS16で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS18でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS17で相対ストロークStBの最大ストローク値StDを更新し、ステップS14に戻ってタイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S8, the damping force
ステップS14でのタイマのカウントアップ後、ステップS19でアクチュエータ6Fの加振を停止し、ステップS20で減衰力可変ダンパ7Fを高減衰力に切換える。ステップS21で、減衰力可変ダンパ7Fの低減衰力時における最大ストローク値StDと高減衰力時における最大ストローク値StCとの差の絶対値|StD−StC|を所定の基準値と比較し、絶対値|StD−StC|が基準値以下であれば、ステップS23で減衰力可変ダンパ減衰力異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップS22で、減衰力可変ダンパ減衰力正常と診断する。
After the timer counts up in step S14, the excitation of the
そして、ステップS24で、後部のアクチュエータ6Rの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップS25で、車体後部の台車4R側のアクチュエータ6R及び減衰力可変ダンパ7Rへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ6R及び減衰力可変ダンパ7Rについて、上述のステップS3からステップS24と同様の処理を実行する。
In step S24, it is determined whether or not the diagnosis of the
このようにして、車体前後の減衰力可変ダンパクチュエータ7F、7Rについて、減衰力の健全性を診断することができる。上記の減衰力診断において、アクチュエータ6に供給する正弦波状の駆動信号による加振周波数を車体2のヨーの固有振動数付近とすることにより、車体2の振幅及び横加速度が増幅されるので、診断精度高めることができる。なお、上記の減衰力診断処理において、車体と台車との相対ストロークに加えて、減衰力切換前後の加速度センサ12による車体の加速度を比較することによって、健全性を診断してもよい。
In this way, the soundness of the damping force can be diagnosed for the damping force
(4)振動制御極性診断
制振制御極性診断は、車体2の前後の台車4F、4Rの一方に対して、減衰力可変ダンパ7を低減衰力に切換え、アクチュエータ6に正弦波状の駆動信号を供給して、車体2を加振し、他方に対して、減衰力可変ダンパ7を低減衰力側に切換え、加速度センサ12の検出等に基づいてアクチュエータ6に制御信号を供給してアクティブ制御を実行した場合と、実行しない場合とで、ストロークセンサ11によって、その車体2と台車4との相対ストロークを検出し、それぞれの場合の最大相対ストロークを比較することにより、振動制御極性の健全性を診断する。そして、この診断を車体2の前後の台車4F、4Rについて順次実行する。
(4) Vibration control polarity diagnosis In the vibration control polarity diagnosis, the damping force
振動制御極性診断の処理フローについて図7を参照して説明する。図7は、後部のアクチュエータ7Rによって車体2を加振して、車体前部の振動制御極性診断を行う場合の処理フローを示している。図7を参照して、ステップS1で、車体2の前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを高減衰力側に切換える。ステップS2で、タイマをカウントし(1秒間)、その間、ステップS3で、ストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値StAを計算する。ステップS4で平均ストローク値StAを所定の基準値と比較して、平均ストローク値StAが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS6でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS5で、加速度センサ12Fによって車体の横加速度検出し、これを平均化して平均横加速度値AccAを計算し、ステップS2へ戻り、タイマのカウントを続行する。
A processing flow of the vibration control polarity diagnosis will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a processing flow when the
ステップS2でのタイマのカウントアップ後、ステップS7で車体前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを低減衰力側に切換える。ステップS8で、車体前部のアクチュエータ7Fの制御(アクティブ制御)を停止した状態とし、ステップS9で、車体後部のアクチュエータ6Rに正弦波状の駆動信号を供給して車体2を加振する。ステップS10で、タイマをカウントし(5秒間)、その間、ステップS11でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS12で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS15でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS13で相対ストロークStBの最大ストローク値StCを更新し、ステップS14で、加速度センサ12Fによって車体2の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値AccBを更新して、ステップS10へ戻り、タイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S2, the damping force
ステップS10でのタイマのカウントアップ後、ステップS16で、車体前部のアクティブ制御を開始して、加速度センサ12の検出に基づいてアクチュエータ7Fに駆動信号を供給する。ステップS17で、タイマをカウントし(5秒間)、その間、ステップS18でストロークセンサ11Fによって車体前部の台車4Fと車体2との相対ストロークStBを検出する。ステップS19で、相対ストロークStBを所定の基準値と比較して、相対ストロークStBが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップS22でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップS20で相対ストロークStBの最大ストローク値StCを更新し、ステップS21で、加速度センサ12Fによって車体2の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値AccCを更新して、ステップS17へ戻り、タイマのカウントを続行する。
After the timer counts up in step S10, active control of the front part of the vehicle body is started in step S16, and a drive signal is supplied to the
ステップS17でのタイマのカウントアップ後、ステップS23で車体後部のアクチュエータ6Rによる加振を停止し、ステップS24で車体前後の減衰力可変ダンパ7F、7Rを高減衰力側に切換える。ステップ25で、車体前部のアクティブ制御を停止して、アクチュエータ6Fへの制御信号の供給を停止する。ステップS26で、アクティブ制御停止時の最大加速度値AccBとアクティブ制御実行時の最大加速度値AccCとの差の絶対値|AccB−AccC|を所定の基準値とを比較し、絶対値|AccB−AccC|が基準値以下であれば、ステップS29で振動制御極性異常と診断する。基準値よりも大きければ、アクティブ制御停止時の最大ストローク値StCとアクティブ制御実行時の最大ストローク値StDとの差の絶対値|StC−StD|を所定の基準値と比較し、絶対値|StC−StD|が基準値以下であれば、ステップS29で振動制御極性異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップ28で振動制御極性正常と診断する。
After the timer counts up in step S17, the excitation by the
このようにして、車体前部について、振動制御極性の健全性を診断することができる。そして、同様に、車体後部について、振動制御極性の健全性の診断を実行する。 In this way, the soundness of the vibration control polarity can be diagnosed for the front part of the vehicle body. Similarly, the soundness of the vibration control polarity is diagnosed for the rear part of the vehicle body.
1 鉄道車両、2 車体、 4 台車(第1及び第2台車)、6 アクチュエータ(第1及び第2アクチュエータ)、7 減衰力可変ダンパ(第1及び第2減衰力可変ダンパ)、11 ストロークセンサ(第1及び第2変位検出手段)、12 加速度センサ(第1及び第2加速度検出手段)、13 コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コントローラは、停車中に、前記第1及び第2アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、他方によって前記振動制御を実行及び停止し、該振動制御の実行中及び停止中におけるその前記車体と前記第1又は第2台車との変位を前記第1又は第2変位検出手段によって検出し、その検出値を前記振動制御の実行中と停止中とで比較して前記振動制御の極性の健全性を診断する自己診断モードを有していることを特徴とする鉄道車両用振動制御装置。 A vehicle body, first and second carriages disposed at the front and rear parts of the vehicle body to support the vehicle body so as to be displaceable in the left-right direction, and the vehicle body and the first and second carriages, respectively. The first and second actuators, first and second displacement detecting means for detecting displacement of the vehicle body and the first and second carriages, respectively, and the front of the vehicle body by the operation of the first and second actuators. In a railway vehicle vibration control device comprising a controller that executes vibration control to suppress left and right vibrations of the left and right parts,
The controller executes and stops the vibration control by one of the first and second actuators while the vehicle is stopped, and executes and stops the vibration control by the other. The displacement between the vehicle body and the first or second carriage is detected by the first or second displacement detecting means, and the detected value is compared between when the vibration control is being executed and when the vibration control is being stopped. A railway vehicle vibration control device having a self-diagnosis mode for diagnosing the soundness of the vehicle.
前記コントローラは、前記第1及び第2アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、前記第1及び第2減衰力可変ダンパを低減衰力に切換えることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用振動制御装置。2. The controller according to claim 1, wherein the controller switches the first and second damping force variable dampers to a low damping force while the vehicle body is vibrated by one of the first and second actuators. Vibration control device for railway vehicles.
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