JP4808507B2 - Axle box assisted steering cart for railway vehicles - Google Patents
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本発明は、鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車に関するものである。 The present invention relates to a rail car axle box assist steering carriage.
現在実用化されている操舵機能付き台車は、車体(操舵梁)−台車枠間のボギー角(台車−車体間のヨー方向まわりの相対回転角)変位を操舵梁、操舵てこ、連結棒を介して軸箱に伝達し、前後輪軸のアタック角を機械的に操舵制御するようにしている。このような機構を用いることにより円曲線中での横圧低減に効果が確認されている。ただし、機械的操舵を行っても、線路の緩和曲線出入口のような曲率の変化点においては、機械的に十分な台車ボギー角が発生していないため、その効果が低くなる傾向がある。 The bogie with a steering function that is currently in practical use uses a steering beam, a steering lever, and a connecting rod to change the bogie angle between the body (steering beam) and the bogie frame (relative rotation angle about the yaw direction between the bogie and the body). Is transmitted to the axle box to mechanically control the attack angle of the front and rear wheel axles. The use of such a mechanism has been confirmed to be effective in reducing lateral pressure in a circular curve. However, even if mechanical steering is performed, at the point of curvature change such as the entrance / exit of the relaxation curve of the track, since the bogie angle is not sufficiently mechanically generated, the effect tends to be low.
そこで、線路の曲率変化点でアクチュエータによって操舵力を与え、緩和曲線での横圧低減を図ったアシスト操舵台車が本発明者らによって提案されている(特許文献1参照)。
図3は従来の鉄道車両用アシスト操舵台車の模式図、図4はそのアシスト操舵台車の側面図である。
In view of this, the present inventors have proposed an assist steering cart in which a steering force is applied by an actuator at the curvature change point of the track to reduce the lateral pressure on the relaxation curve (see Patent Document 1).
FIG. 3 is a schematic view of a conventional assist steering carriage for a railway vehicle, and FIG. 4 is a side view of the assist steering carriage.
これらの図において、51は台車枠、52はその台車枠51に枢支される操舵回動体、53は操舵回動体52の回動軸、54は前側車輪、55は車輪軸、56は軸箱、57は軸箱56と前側車輪用操舵リンク(パッシブ操舵リンク)58間に配置される軸箱前後支持ばね、59は車輪軸55と前側車輪用操舵リンク58間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ(アクティブ操舵制御用アクチュエータ)、60は前側車輪用操舵リンク58の操舵回動体52への取付け部、61は後側車輪、62は軸箱、63は車輪軸、64は軸箱62と後側車輪用操舵リンク(パッシブ操舵リンク)65間に配置される軸箱前後支持ばね、66は車輪軸63と後側車輪用操舵リンク65間に配置される操舵制御用力制御アクチュエータ(アクティブ操舵制御用アクチュエータ)、67は後側車輪用操舵リンク65の操舵回動体52への取付け部である。
In these drawings, 51 is a bogie frame, 52 is a steering rotating body pivotally supported by the
ここでは、アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ59,66と軸箱前後支持ばね57,64は並列に設置する。これは、万一アクティブ操舵を行う操舵制御用力制御アクチュエータ59,66がフェイルした場合にも最低限の軸箱支持剛性を軸箱前後支持ばね57,64が負担できるような構成を取るためである。
しかしながら、上記した従来のアシスト操舵台車では、操舵リンクと車軸との間にアクチュエータを取り付けるようにしているため実際の適用には難があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、簡便な構成で、台車枠と軸箱間に的確に旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストすることができる鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車を提供することを目的とする。
However, the above-described conventional assist steering carriage has difficulty in actual application because an actuator is attached between the steering link and the axle.
In view of the above situation, the present invention provides an axle box assist steering carriage for a railway vehicle that can generate a turning torque accurately between the carriage frame and the axle box and assist the turning operation of the carriage with a simple configuration. The purpose is to do.
〔1〕台車枠(1)と操舵梁(3)との間に側受スリ板(4)を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車において、台車枠(1)と軸箱(7)との間にアクチュエータ(11)を設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車であって、操舵梁(3)に固定される操舵てこ(5)と、この操舵てこ(5)と輪軸(8)の間に配置される操舵リンク(6)を配置し、前記アクチュエータ(11)と併設して車軸の前後支持剛性を保つ前後支持ばね(10)を配置し、曲線通過時に前記操舵梁(3)に対して生じる台車の回転変位を前記操舵てこ(5)、前記操舵リンク(6)を介して一定のてこ比で軸箱(7)に伝え、前記輪軸(8)をハの字に操舵するとともに、曲線の入口緩和曲線、出口緩和曲線の位置情報を車両にデータベースとして予め持たせておき、自車の走行位置を参照しつつ、線路の曲率の変化状況や車両の走行速度に応じて前記アクチュエータ(11)にアシスト操舵力を与えて、前記輪軸(8)を操舵し、曲線に進入し、台車ボギー角が生じた場合、前記操舵リンク(6)は前記前後支持ばね(10)および前記アクチュエータ(11)を同時に変位させることを特徴とする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車。 [1] In a bogie angle-linked steering bogie for a railway vehicle having a side receiving plate (4) between the bogie frame (1) and the steering beam (3) , the bogie frame (1) and the axle box (7) There is provided an actuator (11) in the middle, a turning torque is generated as the carriage turns on the relaxation curve, and the axle box assist steering carriage for the railway vehicle assists the turning operation of the carriage. A steering lever (5) fixed to the steering lever (5) and a steering link (6) disposed between the steering lever (5) and the wheel shaft (8) are disposed, and the front and rear of the axle are supported together with the actuator (11). The front and rear support springs (10) for maintaining rigidity are arranged, and the rotational displacement of the carriage generated with respect to the steering beam (3) when passing through the curve is fixed via the steering lever (5) and the steering link (6). Ratio to the axle box (7) and manipulate the wheel axle (8) In addition, the position information of the curve entrance relaxation curve and the exit relaxation curve is preliminarily stored in the vehicle as a database, referring to the travel position of the own vehicle, and according to the change state of the track curvature and the travel speed of the vehicle When an assist steering force is applied to the actuator (11) to steer the wheel shaft (8) and enter a curve and a bogie bogie angle is generated, the steering link (6) is connected to the front and rear support springs (10) and A rail car axle box assist steering carriage characterized in that the actuator (11) is displaced simultaneously .
本発明によれば、ボギー角連動操舵台車の台車枠と軸箱との間に簡便にアクチュエータを設けることができ、線路の曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により緩和曲線において、台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車の旋回動作をアシストすることにより、台車旋回抵抗を減少させることができ、緩和曲線走行中の発生横圧を低減させることができる。 According to the present invention, an actuator can be easily provided between a bogie frame and a shaft box of a bogie angle-linked steering bogie, and ground data such as track curvature, point detection during vehicle travel, and vehicle speed verification. By generating turning torque as the carriage turns in the relaxation curve, the turning resistance of the carriage can be reduced by assisting the turning operation of the carriage, and the generated lateral pressure during running of the relaxation curve is reduced. Can be made.
本発明の台車枠と操舵梁との間に側受スリ板を有する鉄道車両用ボギー角連動操舵台車は、台車枠と軸箱との間にアクチュエータを設け、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストする鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車であって、操舵梁に固定される操舵てこと、この操舵てこと輪軸の間に配置される操舵リンクを配置し、前記アクチュエータと併設して車軸の前後支持剛性を保つ前後支持ばねを配置し、曲線通過時に前記操舵梁に対して生じる台車の回転変位を前記操舵てこ、前記操舵リンクを介して一定のてこ比で軸箱に伝え、前記輪軸をハの字に操舵するとともに、曲線の入口緩和曲線、出口緩和曲線の位置情報を車両にデータベースとして予め持たせておき、自車の走行位置を参照しつつ、線路の曲率の変化状況や車両の走行速度に応じて前記アクチュエータにアシスト操舵力を与えて、前記輪軸を操舵し、曲線に進入し、台車ボギー角が生じた場合、前記操舵リンクは前記前後支持ばねおよび前記アクチュエータを同時に変位させる。 The bogie angle-linked steering bogie for railcars having a side plate between the bogie frame and the steering beam of the present invention is provided with an actuator between the bogie frame and the axle box, and the bogie turns in a relaxation curve. In addition, it is a rail car axle box assist steering carriage that generates turning torque and assists the turning movement of the carriage, and is a steering link that is arranged between the steering wheel and the steering wheel fixed to the steering beam. And a front / rear support spring that maintains the front / rear support rigidity of the axle in parallel with the actuator, and the rotational displacement of the carriage generated with respect to the steering beam when passing the curve is constant via the steering lever and the steering link. This is transmitted to the axle box with the lever ratio, and the wheel axle is steered into a letter C, and the vehicle has in advance the position information of the entrance relaxation curve and the exit relaxation curve of the curve as a database, and the traveling position of the own vehicle is determined. The steering link is applied to the actuator when an assist steering force is applied to the actuator according to the change state of the curvature of the track and the traveling speed of the vehicle, the wheel shaft is steered, the vehicle enters a curve, and a bogie bogie angle is generated. Simultaneously displaces the front and rear support springs and the actuator .
図1は本発明の実施例を示す鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車の上面図、図2はその鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車のアクチュエータの制御システムの概略構成図である。
これらの図において、1は台車枠、2は台車中心ピン(操舵梁中心ピン)、3は操舵梁、4は側受スリ板、5は操舵てこ、6は操舵リンク、7は軸箱、8は輪軸、9は車輪、10は前後支持ばね、11はアシスト操舵アクチュエータ、12は制御装置、13は線路の曲率変化点の位置情報、14は車両走行位置情報である。
FIG. 1 is a top view of a rail car axle box assist steering cart according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an actuator control system of the rail car axle box assist steering cart.
In these figures, 1 is a bogie frame, 2 is a bogie center pin (steering beam center pin), 3 is a steering beam, 4 is a side receiving plate, 5 is a steering lever, 6 is a steering link, 7 is an axle box, 8 Is a wheel shaft, 9 is a wheel, 10 is a front / rear support spring, 11 is an assist steering actuator, 12 is a control device, 13 is position information of the curvature change point of the track, and 14 is vehicle travel position information.
まず、ベースとなる台車の構造について説明する。
この台車は、台車枠1に対して台車中心ピン(操舵梁中心ピン)2の周りに旋回可能な操舵梁3を持つボギー角操舵台車である。台車枠1と操舵梁3の間には側受スリ板4が配置され、車体重量×摩擦係数の分だけ旋回時に回転抵抗を生じるようにしている。曲線通過時に操舵梁(車体)3に対して生じる台車の回転変位を操舵てこ5、操舵リンク6を介して一定のてこ比で軸箱7に伝え、輪軸8をハの字に操舵するようにしている。つまり、緩和曲線に入り、台車が旋回し始めた後、アシスト操舵アクチュエータ11の発生力により台車旋回抵抗を低減し、先頭軸外軌側の横軸を低減する。
First, the structure of the base truck will be described.
This bogie is a bogie angle steering bogie having a
アシスト操舵アクチュエータ11は台車枠1と軸箱7との間に簡便に配置することができる。
なお、車体ボギー角(台車のヨー方向の回転)が生じた場合、操舵リンク6は前後支持ゴムおよびアシスト操舵アクチュエータ11ごと輪軸8を操舵する。したがって、アシスト操舵アクチュエータ11は力制御を行い、曲線方向に合わせて操舵するため機械的操舵を阻害することはない。
The
When a vehicle body bogie angle (rotation in the yaw direction of the carriage) occurs, the steering link 6 steers the
制御系がフェイルした場合はアクチュエータ発生力が0になるように油圧系を構成するようにしている。したがって、制御系がフェイルした場合でもアシストなしの機械的操舵と同等の特性を確保することができる。
また、図2において、制御装置12は線路の曲率変化点の位置情報13と、車両走行位置情報14とを取り込むようにしている。また、制御装置12からの出力信号はアシスト操舵アクチュエータ11に出力されるように構成されている。
When the control system fails, the hydraulic system is configured so that the actuator generation force becomes zero. Therefore, even when the control system fails, characteristics equivalent to mechanical steering without assistance can be ensured.
In FIG. 2, the control device 12 takes in the position information 13 of the track curvature change point and the vehicle travel position information 14. Further, an output signal from the control device 12 is configured to be output to the
そこで、アシスト操舵アクチュエータ11は発生力を制御装置12からの目標値に近づけるように制御を行う。アシスト操舵アクチュエータ11の動作を力制御とし、最大発生力を制限することにより、何らかの要因で逆操舵をした場合のフェイルセーフ性を向上させるようにしている。操舵制御の動作として、現在の制御付き振子車両と同様の地上データベースを利用したシステムが考えられる。線路の曲率変化点の位置情報13を事前に調査し、自車の走行位置情報14を参照しつつ緩和曲線の入口で曲率の変化率に合わせてアシスト操舵する。緩和曲線中の自車走行位置が進行して、台車ボギー角が次第に大きくなると、アシスト操舵アクチュエータ11によるアシスト操舵量を一定としても輪軸操舵角はボギー角の増加に応じて大きくなる。円曲線中においては、アシスト操舵量をほぼ0に戻しても台車ボギー角による機械的輪軸操舵を行うため適切な輪軸操舵を行うことができる。
Therefore, the
次に、鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車の構成について説明する。
台車枠1と軸箱7の間に台車旋回トルクを発生するアシスト操舵アクチュエータ11を配置する。線路の曲線の入口側、出口側緩和曲線において、曲率の変化に応じて台車が旋回する際に、アシスト操舵アクチュエータ11により旋回トルクを発生させて台車の旋回抵抗を減少させ車輪9とレール(図示なし)との間に生じる横圧を低減する。
Next, the configuration of the rail car axle box assist steering carriage will be described.
An
また、アシスト操舵アクチュエータ11の発生力による旋回トルクは側受摩擦トルク以下とし、発生力のみでは台車は旋回していないため、制御系フェール時でも台車が旋回することはない。アシスト操舵アクチュエータ11の発生力の制御は、予め測定した地上データ(曲率)と地点検知、速度との照合により緩和曲線およびその前後の区間のみを行う。
Further, the turning torque by the generated force of the
上記したように、台車枠1と操舵梁3との間に側受スリ板4を有するボギー角連動操舵台車に対して、台車枠1と軸箱7との間に旋回トルクを発生するアシスト操舵アクチュエータ11を新たに付設するようにした。また、アシスト操舵アクチュエータが発生する旋回トルクを側受摩擦トルク以下の設定としてフェイルセーフを確保するようにしている。
このように、ボギー角連動操舵台車の台車枠と軸箱との間にアシスト操舵アクチュエータを設けるようにしたので、曲率等の地上データと車両走行時の地点検知、車両速度との照合により緩和曲線において、台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させて、台車旋回抵抗を減少させることができる。従って、台車の旋回動作をアシストすることにより、緩和曲線における横圧が低減される。
As described above, with respect to the bogie angle-linked steering cart having the
As described above, since the assist steering actuator is provided between the bogie frame and the axle box of the bogie angle-linked steering bogie, the relaxation curve is obtained by comparing ground data such as curvature, point detection during vehicle travel, and vehicle speed. In this case, the turning torque can be generated in accordance with the turning of the carriage, and the turning resistance of the carriage can be reduced. Therefore, by assisting the turning operation of the carriage, the lateral pressure in the relaxation curve is reduced.
本発明の鉄道車両用軸箱アシスト操舵台車は、緩和曲線において台車が旋回するのに合わせて旋回トルクを発生させ、台車の旋回動作をアシストし、緩和曲線における横圧が低減されるボギー角連動操舵台車として利用可能である。 The axle box assisted steering cart for a railway vehicle according to the present invention is coupled with a bogie angle that generates a turning torque as the cart turns on the relaxation curve, assists the turning operation of the cart, and reduces the lateral pressure on the relaxation curve. It can be used as a steering cart.
1 台車枠
2 台車中心ピン(操舵梁中心ピン)
3 操舵梁
4 側受スリ板
5 操舵てこ
6 操舵リンク
7 軸箱
8 輪軸
9 車輪
10 前後支持ばね
11 アシスト操舵アクチュエータ
12 制御装置
13 線路の曲率変化点の位置情報
14 車両走行位置情報
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