JP5684013B2

JP5684013B2 - 懸垂型車両の揺動制御装置

Info

Publication number: JP5684013B2
Application number: JP2011058982A
Authority: JP
Inventors: 元幸中村
Original assignee: 日本ケーブル株式会社
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2012192859A

Description

本発明は、懸垂型車両を用いて乗客を輸送する輸送設備において、客車の前後方向の揺動を制御する装置に関する。

従来、懸垂型車両を用いた輸送設備として、空中の所定位置に軌条を高架するとともに、この軌条に沿って索条を張り渡し、客車を懸垂した走行装置を索条で牽引することにより走行装置ないし客車を軌条に沿って運行するようにした輸送設備が知られている（例えば特許文献１参照）。また、地上に敷設した軌道と、この軌道に沿って走行するシャシーを備え、このシャシーにはハンガーアームを設けて客車を懸垂し、シャシーを索条で牽引して運行する輸送設備も知られている（例えば特許文献２参照）。さらには、台車の上部に枠状にフレームを形成し、このフレームに客車を前後方向へ揺動可能に懸垂し、台車を索条によって牽引するようにした輸送設備も提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開平６−２９８０７６号公報特開昭６２−１２２８６１号公報特開２０１１−５９５９号公報

このような懸垂型車両を用いた輸送設備の特徴は、客車が進行方向に対して揺動可能に構成されている点にある。すなわち、このように構成することにより、車両が移動する軌条または索条の勾配が変化しても、客車は自重により垂直に垂下した状態に保たれるので、走行中の客車の床面は常時水平に保たれるという特徴がある。一方、車両の発進、停止時や加速、減速時には、加速度の変化により客車が進行方向前後に揺れてしまうという特性もある。

このように懸垂型車両は、客車が前後方向に揺動する構造であり、線路勾配の変化や制動時または加減速時には客車が揺動してしまうため、これを速やかに且つ客車内の乗客に影響を及ぼさないように揺動を減衰させることが望まれる。また、停留場においては、乗客の乗降による荷重の変化が客車の傾斜や揺動を引き起こすために、これを防止することも望まれる。

本発明の課題は、このような問題を解決するためのものであって、懸垂型車両における客車の揺動を好適に制御することができ、また停留場内に停止した客車の前後方向の揺動を好適に制止することのできる、懸垂型車両の揺動制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１の発明は、レールに沿って走行する台車に走行方向前後へ揺動する客車を懸垂して備えた懸垂式車両において、前記客車の下部に備えた湾曲梁と、前記台車に備えて前記湾曲梁に当接して回転する揺動制御ローラーと、該揺動制御ローラーを回転駆動するモーターと、該モーターの回転変位量を検出するロータリエンコーダと、前記客車に備えて該客車の揺動角度を検出する傾斜センサと、該傾斜センサと前記ロータリエンコーダとからの信号により前記客車の揺動を減衰させるように前記モーターを制御する制御装置と、を備えた。

また、請求項２の発明は、請求項１に懸垂型車両の揺動制御装置において、前記制御装置は、前記懸垂式車両が停留場に停止したときに前記客車を水平に保持するように制御する。

また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の懸垂型車両の揺動制御装置において、前記揺動制御ローラーは、外周部を弾性部材で形成した。

本発明によれば、制御装置がモーターを制御して客車を強制的に駆動することで、客車の揺動を好適に減衰させることができ、速やかに且つ客車内の乗客に影響を及ぼさないように客車の揺動を減衰させることができる。また、懸垂式車両が停留場に停止したときには、制御装置が客車を水平に保持するように制御するので、客車への乗降が安全且つ容易に行える。

懸垂型車両の正面図懸垂型車両の側面図線路縦断面図懸垂型車両の一部を省略した簡略正面図懸垂型車両の一部を省略した簡略側面図揺動角度の経時変化を示すグラフ

以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、懸垂式車両１０を用いた輸送設備の線路の一例を示した線路縦断面である。図に示すように線路は、標高の低い位置にある山麓停留場１８と標高の高い位置にある山頂停留場１９とを結んで形成されており、地形の傾斜に合わせてレール１１が敷設され、また、索条１２もレール１１に沿って延線されており、懸垂式車両１０はレール１１上を索条１２に牽引されて走行する。線路中には、索条１２の位置を保持するために受索誘導ローラー１６及び圧索誘導ローラー１７を配置し、索条１２を支承している。

図１及び図２は、懸垂支持された客車３２を備えた懸垂式車両１０の正面図及び側面図である。懸垂式車両１０は、台車３０と、懸垂フレーム３８と、懸垂機３１と、客車３２とからなっている。台車３０の前後左右の下端部四箇所には、走行輪３３、３４を回転可能に備えており、これらがレール１１に沿って転動する。レール１１は図に示されているように、鉄道等で用いられる普通レール３７をＨ形鋼３６の上部に固設した構成となっており、線路中にはこのように組み合わされたレール１１を二列横方向に平行して敷設している。走行輪３３、３４のうち左右方向いずれかの列の走行輪３３は、外周の中央部が凹状に形成されており、この部分が普通レール３７の上部と係合し、懸垂式車両１０の左右方向の移動を規制する。

台車３０には、前後方向の中央部付近において両側方に突出して握索機３９を備え、この握索機３９により索条１２を握索して台車３０と索条１２が連結される。握索機３９は、例えば索道等で採用されているバネ式の握索機３９であって、握索機３９に内蔵されたバネの変形力を握子に作用又は解除させることにより、握索機３９と索条１２とを連結又は脱離させることが可能になっている。このような構成により索条１２に連結した台車３０は、索条１２が移動することにより台車３０の両側方を牽引されて移動する。

台車３０の上部には、懸垂フレーム３８が固設されている。この懸垂フレーム３８は、左右両側方において門形部材３８ａを側面視で門形状に形成して立設し、この門形部材３８ａの下部間を連結部材３８ｂで連結して枠状に形成したものであり、この懸垂フレーム３８の内側には客車３２を収容する空間を有している。懸垂フレーム３８の前端部および後端部の連結部材３８ｂには、両側端部から内側方向へ離れた位置に接続部材３８ｃを下方に突出して形成しており、これを台車３０の上部に固着して懸垂フレーム３８と台車３０が連結されている。懸垂フレーム３８の横幅は、台車３０の横幅よりも大きく構成されている。

懸垂フレーム３８の上部には、両門形部材３８ａの間に懸垂機３１をピン３５により進行前後方向へ揺動可能に軸支しており、この懸垂機３１にはゴム等の振動吸収材を介して客車３２が吊下されている。この構成により、線路中で懸垂式車両１０の走行傾斜角度が変化した場合には、懸垂機３１ないし客車３２が台車３０ないし懸垂フレーム３８に対して回動し、客車３２の姿勢は常時水平に保たれる。

図４及び図５は、説明を分かり易くするために懸垂式車両１０の一部を省略し、また簡略して示した正面図及び側面図である。客車３２の下部には、左右方向の中央の位置において、進行方向に対して前後方向に延びるとともに下方へ円弧状に湾曲した湾曲梁２０を有しており、この湾曲梁２０の底面外周部は、ピン３５の軸心を中心とする半径の円弧となっている。客車３２の前後方向の中央位置には、台車３０上に固設されたフレーム２１へ回転可能に軸支された揺動制御ローラー２２を備え、この揺動制御ローラー２２が湾曲梁２０の底面に下方から当接している。揺動制御ローラー２２は、外周部にソリッドゴムタイヤや空圧式ゴムタイヤを採用したものであって、湾曲梁２０に圧接することにより湾曲梁２０の揺動にともなって回転する。このように、揺動制御ローラー２２の外周部は、弾性部材で構成されており、湾曲梁２０の底面の軌跡が製作誤差や組み付け誤差等によってピン３５の軸心を中心とする半径の円弧に正確に一致していなくても、揺動制御ローラー２２が湾曲梁２０に密着して転動することができる。

揺動制御ローラー２２の側方にはモーター２３を備え、このモーター２３により揺動制御ローラー２２を回転駆動する。モーター２３は単体の電動機でもよく、また、減速機を内蔵したギヤードモーターであっても良い。そして、このモーター２３の回転は、台車３０に備えた制御装置２５により制御される。モーター２３の他端部には、ロータリエンコーダ２４を連結し、モーター２３の回転方向及び変位量を電気信号で出力する。一方、客車３２には傾斜センサ２６を備え、客車３２の水平に対する揺動角度を連続的に出力する。ロータリエンコーダ２４及び傾斜センサ２６の信号は制御装置２５に入力され、この信号に基づいて制御装置２５がモーター２３ないし揺動制御ローラー２２の回転を以下のように制御する。

まず、制御装置２５においては、入力された傾斜センサ２６の信号により、線路走行中に客車３２が水平となった時点を常時検出し、この時点でのロータリエンコーダ２４の信号値を初期値として常時補正しながら保持する。したがって、線路中において走行勾配が変化し、台車３０と客車３２との相対的な角度が変化しても、制御装置２５では、その変化した時点毎での客車３２が水平状態となる位置信号、つまりロータリエンコーダ２４の初期値が保持されることになる。また、制御装置２５では、このロータリエンコーダ２４の初期値と経時毎のロータリエンコーダ２４の出力値とが連続的に比較される。

次に、制御装置２５には、客車３２の揺動角度に対する許容角度値が設定されている。この許容角度値は、客車３２が揺動しても乗客が不快感や不安感を生じないような比較的小さな揺動角度であり、前記したロータリエンコーダ２４の初期値と経時毎の出力値との比較値がこの許容角度値に達しない場合には、制御装置２５はモーター２３の制御を行わない。したがってこの場合には、客車３２の揺動は客車３２に作用する各部の機械抵抗のみによって減衰する。

ロータリエンコーダ２４の初期値と経時毎の出力値との比較値が前記許容角度値を超えた場合には、以下のようにして客車３２の揺動を減衰させる。図６は、客車３２に対して揺動制御を行った場合と行わない場合の揺動角度の経時変化を示すグラフである。グラフにおいては、縦軸を揺動角度、横軸を時間とし、揺動制御を行った場合の減衰曲線４０を実線で示し、揺動制御を行わない場合を破線４１で示している。

客車３２の揺動角度が許容角度θａを超えてさらに揺動角度が増加した後、客車３２が反対側に揺動を開始するときに、制御装置２５はこのときの最大角度θｘを検知する。そして制御装置２５では、この最大角度θｘの値に基づいて、揺動が一ないし数回で減衰して水平となるような減衰曲線４０を算出し、この減衰曲線４０に基づいてモーター２３の制御を行う。これにより客車３２は、揺動制御ローラー２２によって駆動され、減衰曲線４０に沿って揺動することにより速やかに水平に戻される。グラフにおいて減衰曲線４０は、周期を破線４１の周期とほぼ同一とし、揺動角度をより早く減衰する曲線としているが、この減衰曲線４０の設定においては、より短い周期で減衰するような設定としてもよく、客車３２の重量や大きさ等により懸垂式車両１０の仕様に適した減衰曲線４０を設定することもできる。

次に、減衰曲線４０の終点、つまり制御装置２５の制御により客車３２を水平に戻した時点において制御装置２５は、傾斜センサ２６からの信号により実際の客車３２の傾斜角度を検知する。もしこのときに客車３２が傾いているようであれば、制御装置２５はモーター２３を緩やかに回転させ、客車３２の実際の傾斜角度が水平となるようにモーター２３の制御を行う。この後、制御装置２５は、モーター２３の制御を解除して初期の状態に戻る。

続いて、懸垂式車両１０が停留場に停止した場合には、以下のように制御を行う。懸垂式車両１０が減速して停留場に進入し停止すると、この動作により客車３２には、大きくはないものの少なからず揺動が生じる。このとき制御装置２５は、上記と同様に傾斜センサ２６からの信号により揺動の最大角度を検知する。そして制御装置２５は、この最大角度の位置から緩やかに客車３２が水平となるようにモーター２３の回転を制御し、客車３２が水平となった時点でこの水平位置を保持するように制御する。この場合に位置の保持は、モーター２３を制御して保持するようにしてもよいが、モーター２３または揺動制御ローラー２２にブレーキを備え、これを動作させることによりモーター２３または揺動制御ローラー２２の回転を保持するようにしてもよい。以上のようにすることで、停留場内で客車３２の姿勢が水平に保持され、乗客は客車３２の乗降を安全に且つ容易に行うことができる。

１０懸垂式車両
１１レール
１２索条
１６受索誘導ローラー
１７圧索誘導ローラー
１８山麓停留場
１９山頂停留場
２０湾曲梁
２１フレーム
２２揺動制御ローラー
２３モーター
２４ロータリエンコーダ
２５制御装置
２６傾斜センサ
３０台車
３１懸垂機
３２客車
３３走行輪
３４走行輪
３５ピン
３６Ｈ形鋼
３７普通レール
３８懸垂フレーム
３８ａ門形部材
３８ｂ連結部材
３８ｃ接続部材
３９握索機
４０減衰曲線
４１破線

Claims

レールに沿って走行する台車に走行方向前後へ揺動する客車を懸垂して備えた懸垂式車両において、前記客車の下部に備えた湾曲梁と、前記台車に備えて前記湾曲梁に当接して回転する揺動制御ローラーと、該揺動制御ローラーを回転駆動するモーターと、該モーターの回転変位量を検出するロータリエンコーダと、前記客車に備えて該客車の揺動角度を検出する傾斜センサと、該傾斜センサと前記ロータリエンコーダとからの信号により前記客車の揺動を減衰させるように前記モーターを制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする懸垂型車両の揺動制御装置。
前記制御装置は、前記懸垂式車両が停留場に停止したときに前記客車を水平に保持するように制御することを特徴とする請求項１に記載の懸垂型車両の揺動制御装置。
前記揺動制御ローラーは、外周部を弾性部材で形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の懸垂型車両の揺動制御装置。