JP6873851B2 - Railroad vehicle body tilt control device - Google Patents
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Description
本発明は、台車と車体との間に左右に対となる空気バネと左右に対となるアクチュエータとが介設され、前記空気バネ及びアクチュエータを制御することで前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜制御装置に関する。 In the present invention, an air spring paired to the left and right and an actuator paired to the left and right are interposed between the bogie and the vehicle body, and the vehicle body of the railway vehicle tilts the vehicle body by controlling the air spring and the actuator. Regarding the tilt control device.
従来、鉄道車両が曲線区間を通過する際に、台車と車体との間に介設された左右一対の空気バネの高さを異ならせることで車体を傾斜させて超過遠心力を抑制し、乗り心地を向上させる車体傾斜システムが提案されている。ところが、車体傾斜システムにおいて、空気バネに圧縮空気を供給する給排気系統の能力が大きくない場合には、曲線区間進入時に空気バネの圧力の上昇速度が足りずに車体の目標傾斜角への到達が遅れ、乗り心地を低下させてしまうことがある。この点、特許文献1に開示された装置では、台車と車体との間に介設された左右一対のアクチュエータを利用し、空気バネによる車体傾斜動作を当該アクチュエータでアシストするため、曲線通過時の車体傾斜速度を向上できると共に、空気消費量(空気バネに供給する空気量)も低減できる。 Conventionally, when a railroad vehicle passes through a curved section, the height of a pair of left and right air springs interposed between the bogie and the vehicle body is made different, so that the vehicle body is tilted to suppress excessive centrifugal force and ride. A body tilting system that improves comfort has been proposed. However, in the vehicle body tilting system, if the capacity of the air supply / exhaust system that supplies compressed air to the air spring is not large, the pressure rise speed of the air spring is insufficient when entering the curved section, and the target tilt angle of the vehicle body is reached. May be delayed and the ride quality may be reduced. In this regard, in the device disclosed in Patent Document 1, a pair of left and right actuators interposed between the carriage and the vehicle body are used, and the vehicle body tilting operation by the air spring is assisted by the actuators. The tilting speed of the vehicle body can be improved, and the amount of air consumed (the amount of air supplied to the air spring) can also be reduced.
しかし、特許文献1の構成では、空気バネの制御とアクチュエータの制御とが互いに独立している。アクチュエータがアシスト力を発揮することを前提として空気バネの制御能力を低く設定したにも関わらず、アクチュエータによるアシスト力が弱い場合、図6に示すように、アクチュエータに定格推力を発生させただけでは、アクチュエータによるアシスト力が弱いために車体の目標傾斜角への到達が遅れ、曲線区間の初期段階で乗り心地が悪くなってしまう問題がある。他方、図7に示すように、曲線区間進入時に車体を目標傾斜角に素早く到達させようとしてアクチュエータに大きな推力を発生させると、アクチュエータの温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働き、アクチュエータによるアシストが続行できなくなる問題がある。また、空気バネ制御の能力を高くするために空気タンクや当該空気タンクに空気を充填するためのコンプレッサを増加又は大型化したり、フェールセーフ機能が働かない範囲でアシスト力を強くするためにアクチュエータを増加又は大型化することは、コストや搭載スペースの観点から望ましくないという事情もある。 However, in the configuration of Patent Document 1, the control of the air spring and the control of the actuator are independent of each other. If the assist force of the actuator is weak even though the control capability of the air spring is set low on the premise that the actuator exerts the assist force, as shown in FIG. 6, simply generating the rated thrust in the actuator is sufficient. Since the assist force of the actuator is weak, the vehicle body is delayed in reaching the target inclination angle, and there is a problem that the riding comfort is deteriorated at the initial stage of the curved section. On the other hand, as shown in FIG. 7, when a large thrust is generated in the actuator in an attempt to quickly reach the target inclination angle of the vehicle body when entering a curved section, the temperature of the actuator exceeds the upper limit value and the fail-safe function is activated, depending on the actuator. There is a problem that the assist cannot be continued. In addition, the number of air tanks and compressors for filling the air tanks with air is increased or increased in order to increase the ability of air spring control, and actuators are used to increase the assist force within the range where the fail-safe function does not work. There is also a situation that it is not desirable to increase or increase the size from the viewpoint of cost and mounting space.
そこで本発明は、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図りつつ、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to stably reduce the air consumption when the vehicle body is tilted without falling into fail-safe while aiming to quickly reach the target tilt angle by the actuator.
本発明の一態様に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置は、台車と車体との間に左右に対となる空気バネと左右に対となるアクチュエータとが介設され、前記空気バネ及びアクチュエータを制御することで前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜制御装置であって、前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記空気バネの給排気弁を制御する第1車体傾斜制御を実行する空気バネ制御器と、前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が前記目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータの推力を制御する第2車体傾斜制御を実行するアクチュエータ制御器と、前記空気バネ制御器及び前記アクチュエータ制御器の各制御の重み付けを決定する重み付け決定器と、を備え、前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータの温度が上限値を超えると、前記第2車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行するように構成されており、前記重み付け決定器は、軌道の曲線情報を含む軌道情報と前記車両の走行位置及び走行速度と前記アクチュエータの温度とを含む入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記アクチュエータの温度が前記上限値よりも低い状態が保たれるように、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを決定する。 In the vehicle body tilt control device for a railroad vehicle according to one aspect of the present invention, a pair of left and right air springs and a pair of left and right actuators are interposed between the trolley and the vehicle body to control the air spring and the actuator. This is a vehicle body tilt control device for a railway vehicle that tilts the vehicle body, and the air spring is detected while detecting the height of the air spring so that the vehicle body has a target tilt angle when passing through a curved section of the vehicle. While detecting the height of the air spring controller that executes the first vehicle body tilt control that controls the air supply / exhaust valve of the vehicle and the vehicle body so that the vehicle body has the target tilt angle when passing through the curved section of the vehicle. The actuator controller includes an actuator controller that executes a second vehicle body tilt control that controls the thrust of the actuator, and a weighting determinant that determines the weighting of each control of the air spring controller and the actuator controller. Is configured to shift from the second vehicle body tilt control to the fail-safe control when the temperature of the actuator exceeds the upper limit value, and the weighting determinant includes track information including track curve information and the vehicle. Based on the input data including the traveling position and traveling speed of the actuator and the temperature of the actuator, the temperature of the actuator is kept lower than the upper limit value while passing through the curved section. The weighting between the tilt control and the second vehicle body tilt control is determined.
前記構成によれば、軌道の曲線情報と車両の走行位置及び走行速度とを参照することで、対象となる曲線区間を通過する際のアクチュエータの昇温傾向を事前に把握できるため、現在のアクチュエータの温度を考慮して第1車体傾斜制御と第2車体傾斜制御との重み付けを調節することで、曲線区間通過中にアクチュエータの温度が上限値よりも低い状態に保たれるように車体傾斜制御を実施できる。よって、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。 According to the above configuration, by referring to the curve information of the track and the traveling position and traveling speed of the vehicle, the temperature rise tendency of the actuator when passing through the target curve section can be grasped in advance, so that the current actuator can be grasped. By adjusting the weighting of the first vehicle body tilt control and the second vehicle body tilt control in consideration of the temperature of the vehicle body tilt control, the temperature of the actuator is kept lower than the upper limit value while passing through the curved section. Can be carried out. Therefore, it is possible to quickly reach the target inclination angle by the actuator, and it is possible to stably reduce the air consumption when the vehicle body is inclined without falling into fail-safe.
前記重み付け決定器は、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを前記曲線区間の通過中に変更してもよい。 The weighting determinant may change the weighting between the first vehicle body tilt control and the second vehicle body tilt control while passing through the curved section.
前記構成によれば、曲線区間の全体にわたって重み付けの最適化を図ることができ、目標傾斜角への迅速な到達と空気消費量の低減とを高いレベルで両立できる。 According to the above configuration, the weighting can be optimized over the entire curve section, and the target inclination angle can be quickly reached and the air consumption can be reduced at a high level.
前記重み付け決定器は、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの前記アクチュエータの推力の増加量が、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの前記空気バネの圧力による発生力の増加量よりも大きくなるように前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを決定してもよい。 In the weighting determinant, the amount of increase in the thrust of the actuator from the start of the vehicle entering the curved section until the vehicle body reaches the maximum target inclination angle in the curved section is calculated by the vehicle in the curved section. The first vehicle body tilt control and the second vehicle body tilt so as to be larger than the amount of increase in the generated force due to the pressure of the air spring from the start of approach until the vehicle body reaches the maximum target tilt angle in the curved section. The weighting with the control may be determined.
前記構成によれば、車体傾斜の初期段階において車体傾斜に対するアクチュエータの貢献度が相対的に高く、車体を目標傾斜角に迅速に到達させることできる。 According to the above configuration, the contribution of the actuator to the vehicle body tilt is relatively high in the initial stage of the vehicle body tilt, and the vehicle body can be quickly reached at the target tilt angle.
前記重み付け決定器は、前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達した後に、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら前記第1車体傾斜制御に対して前記第2車体傾斜制御の重みを減少させてもよい。 After the vehicle body reaches the maximum target inclination angle in the curved section, the weighting determinant determines the first vehicle body inclination control with respect to the first vehicle body inclination control while maintaining the state in which the vehicle body reaches the maximum target inclination angle. 2 The weight of the vehicle body tilt control may be reduced.
前記構成によれば、車体が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温を抑制できる。 According to the above configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the actuator while maintaining the state in which the vehicle body reaches the maximum target inclination angle.
前記重み付け決定器は、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した後に、前記空気バネの圧力を増加させると同時に前記アクチュエータの推力を減少させてもよい。 The weighting determinant may increase the pressure of the air spring and at the same time decrease the thrust of the actuator after the vehicle body reaches the maximum target inclination angle.
前記構成によれば、車体が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温を抑制できる。 According to the above configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the actuator while maintaining the state in which the vehicle body reaches the maximum target inclination angle.
前記入力データは、前記空気バネに圧縮空気を供給する空気タンクの圧力を更に含み、前記重み付け決定器は、前記入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記空気タンクの圧力が下限値よりも高い状態が保たれるように、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを決定してもよい。 The input data further includes the pressure of the air tank that supplies compressed air to the air spring, and the weighting determinant is based on the input data that the pressure of the air tank is the lower limit value while passing through the curved section. The weighting of the first vehicle body tilt control and the second vehicle body tilt control may be determined so that the higher state is maintained.
前記構成によれば、曲線区間通過中にアクチュエータの温度を上限値よりも低い状態に保ちながら空気タンクの圧力の過剰な低下も確実に防止できる。 According to the above configuration, it is possible to reliably prevent an excessive drop in the pressure of the air tank while keeping the temperature of the actuator lower than the upper limit value while passing through the curved section.
本発明によれば、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。 According to the present invention, it is possible to quickly reach the target inclination angle by the actuator, and it is possible to stably reduce the air consumption when the vehicle body is inclined without falling into fail-safe.
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる方向が車両長手方向(前後方向)であり、それに直交する横方向が車幅方向(左右方向)である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the direction in which the railroad vehicle travels and the vehicle body extends is the vehicle longitudinal direction (front-rear direction), and the lateral direction orthogonal to the vehicle width direction (horizontal direction).
図1は、実施形態に係る車体傾斜制御装置を含む鉄道車両のシステムの全体図である。図1に示すように、鉄道車両1は、客室を有する車体2と、車体2を支持する台車3と、車体2と台車3との間に介設された一対の第1空気バネ4及び第2空気バネ5(二次サスペンション)とを備える。第1空気バネ4は車体2の右側に配置され、第2空気バネ5は車体2の左側に配置されている。台車3は、台車枠3aと、輪軸3bと、台車枠3aと輪軸3bとの間に介設された一次サスペンション3c(例えば、コイルバネ又は板バネ)とを有する。
FIG. 1 is an overall view of a railroad vehicle system including a vehicle body tilt control device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the railroad vehicle 1 includes a
第1及び第2空気バネ4,5には、空気配管6及び電磁弁装置7を介して空気タンク8が接続されている。空気タンク8は、コンプレッサ9から供給される圧縮空気を貯留する。電磁弁装置7により第1及び第2空気バネ4,5に対する給排気がそれぞれ調節される。即ち、電磁弁装置7の制御により、第1空気バネ4の内部圧力と第2空気バネ5の内部圧力とを異ならせることで、第1空気バネ4の高さと第2空気バネ5の高さとを異ならせることができる。
An air tank 8 is connected to the first and second air springs 4 and 5 via an air pipe 6 and a
車体2と台車3との間には、直動式で推力を発生する一対の第1アクチュエータ11及び第2アクチュエータ12が介設されている。第1アクチュエータ11は車体2の右側に配置され、第2アクチュエータ12は車体2の左側に配置されている。第1及び第2アクチュエータ11,12の推力によって車体2が台車3に対して鉛直方向に相対変位可能である。第1アクチュエータ11の推力と第2アクチュエータ12の推力とを異ならせれば、車体2が台車枠3aに対して車幅方向に傾斜する(ロール方向に回転する)。第1及び第2アクチュエータ11,12には、例えば、電磁式アクチュエータが用いられるが、他の方式(例えば、油圧式又は空気圧式)のアクチュエータが用いられてもよい。
A pair of
第1空気バネ4には、第1空気バネ4の高さH1を検出する第1空気バネ高さセンサ21が設けられている。第2空気バネ5には、第2空気バネ5の高さH2を検出する第2空気バネ高さセンサ22が設けられている。車両1には、車両1の走行位置Dを検出する走行位置センサ23が設けられている。走行位置センサ23は、例えばGPSセンサである。車両1には、車両1の走行速度Vを検出する走行速度センサ24が設けられている。走行速度センサ24は、例えば車輪回転数センサである。
The first air spring 4 is provided with a first air
第1アクチュエータ11には、第1アクチュエータ11の温度T1を検出する第1アクチュエータ温度センサ25が設けられている。第2アクチュエータ12には、第2アクチュエータ12の温度T2を検出する第2アクチュエータ温度センサ26が設けられている。空気タンク8には、空気タンク8の内部圧力Pを検出する空気タンク圧力センサ27が設けられている。車体2の右側部分には、車体2の右側部分の上下加速度A1を検出する第1加速度センサ28が設けられている。車体2の左側部分には、車体2の左側部分の上下加速度A2を検出する第2加速度センサ29が設けられている。
The
車両1には、第1及び第2空気バネ4,5用の電磁弁装置7と第1及び第2アクチュエータ11,12とを制御する統合制御装置30が搭載されている。統合制御装置30は、ハードウェア面において、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びI/Oインターフェース等を備える。統合制御装置30は、機能面において、車体傾斜制御装置31及び振動制御装置32を備える。車体傾斜制御装置31には、軌道の曲線情報を含む軌道情報が記憶された記憶装置33が接続されている。
The vehicle 1 is equipped with an
車体傾斜制御装置31は、図2等を用いて後述する。振動制御装置32は、第1加速度センサ28で検出される上下加速度A1と第2加速度センサ29で検出される上下加速度とを参照し、公知のスカイフック制御によって車体2の上下振動及びロール振動を防止するように第1及び第2アクチュエータ11,12に指令する動揺防止力を演算する。振動制御装置32から出力された動揺防止力の指令値は、車体傾斜制御装置31から出力されるアシスト力の指令値に加算されてアクチュエータ推力指令値として第1及び第2アクチュエータ11,12に送信される。
The vehicle body
図2は、図1に示す車体傾斜制御装置31のブロック図である。図2に示すように、車体傾斜制御装置31は、目標傾斜角演算部41、空気バネ制御部42、アクチュエータ制御部43、及び重み付け決定部44を備える。車体傾斜制御装置31の各部41〜44は、前記不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいて前記プロセッサが前記揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。
FIG. 2 is a block diagram of the vehicle body
目標傾斜角演算部41は、走行位置センサ23で検出される車両1の走行位置Dと、走行速度センサ24で検出される車両1の走行速度Vと、記憶装置33から読み出される軌道情報とに基づいて車体2の目標傾斜角θTを演算する。当該軌道情報は、軌道の曲線区間のロケーション、曲率、カント等の情報を含む。即ち、目標傾斜角演算部41は、走行位置D及び軌道情報により現在時点における曲線情報(曲率及びカント)を把握し、その曲線情報及び走行速度Vにより車体2に生じる超過遠心力を抑制するのに必要な車体傾斜角(目標車体傾斜角θT)を算出する。
The target inclination
空気バネ制御部42は、車両1の曲線区間の通過時に車体2が目標車体傾斜角θTとなるように、第1及び第2空気バネ4,5の高さH1,H2を検出しながら第1及び第2空気バネ4,5の電磁弁装置7を制御する第1車体傾斜制御を実行する。即ち、空気バネ制御部42は、車両1の曲線通過時において、第1空気バネ高さセンサ21で検出された第1空気バネ4の高さH1と第2空気バネ高さセンサ22で検出された第2空気バネ5の高さH2とから車体2の現在の車体傾斜角θを算出し、目標傾斜角演算部41で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように空気バネ給排気指令を求めて電磁弁装置7に指令する。
The air
アクチュエータ制御部43は、車両1の曲線区間の通過時に車体2が目標車体傾斜角θTとなるように、第1及び第2空気バネ4,5の高さH1,H2の高さを検出しながら第1及び第2アクチュエータ11,12の推力を制御する第2車体傾斜制御を実行する。即ち、アクチュエータ制御部43は、車両1の曲線通過時において、第1空気バネ高さセンサ21で検出された第1空気バネ4の高さH1と第2空気バネ高さセンサ22で検出された第2空気バネ5の高さH2とから車体2の現在の車体傾斜角θを算出し、目標傾斜角演算部41で算出された目標車体傾斜角θTと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように第1及び第2アクチュエータ11,12の推力(アシスト力)を算出して出力する。
The
また、アクチュエータ制御部43は、第1及び第2アクチュエータ11,12の何れかの温度T1,T2が上限値TUを超えると、前記第2車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行する。フェールセーフ制御は、前記第2車体傾斜制御で算出される推力よりも第1及び第2アクチュエータ11,12の推力を強制的に小さくする制御である。例えば、フェールセーフ制御は、第1及び第2アクチュエータ11,12の推力を強制的に定格推力未満に低減する制御とすることができる。
The
重み付け決定部44は、空気バネ制御部42及びアクチュエータ制御部43の各制御の重み付けを決定する。重み付け決定部44には、記憶装置33から読み出される軌道情報と、走行位置センサ23で検出される走行位置Dと、走行速度センサ24で検出される走行速度Vと、第1アクチュエータ温度センサ25で検出される第1アクチュエータ11の温度T1と、第2アクチュエータ温度センサ26で検出される第2アクチュエータ12の温度T2と、空気タンク圧力センサ27で検出される空気タンク8の圧力Pとが、入力データとして入力される。
The
重み付け決定部44は、軌道情報、走行位置D、走行速度V、アクチュエータ温度T1,T2及び空気タンク圧力Pを含む入力データに基づいて、第1及び第2アクチュエータ11,12の温度T1,T2が上限値TUよりも低い状態が保たれ且つ空気タンク8の圧力Pが下限値PLよりも高い状態が保たれるように、車両1の曲線区間の通過中に前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを調節(変更)する。
The
即ち、軌道情報(曲線情報)、走行位置D及び走行速度Vが分かれば曲線区間の曲率、カント、通過時間等から第1及び第2アクチュエータ11,12の昇温パターンが予測でき、現在のアクチュエータ温度T1,T2が分かればアクチュエータ温度T1,T2が上限値TUをどの程度超えるかも予測できる。よって、重み付け決定部44は、車両1の曲線通過時における第1及び第2車体傾斜制御の実行中に、アクチュエータ温度T1,T2が上限値TUを超えない範囲で第1及び第2アクチュエータ11,12の推力を有効利用して第1及び第2空気バネ4,5の給排気量を極力低減するように演算する。
That is, if the trajectory information (curve information), the traveling position D, and the traveling speed V are known, the temperature rise patterns of the first and
なお、重み付け決定部44は、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けの最適化演算を曲線通過前に行ってもよいし、曲線通過中に最適化演算を逐次行ってもよい。また、最適化演算は、一つの曲線に対して行ってもよいし、複数の曲線に対して行ってもよいし、営業走行区間全線の曲線に対して行ってもよい。また、重み付け決定部44は、曲線情報、走行位置D、走行速度V及びアクチュエータ温度T1,T2の複数の条件に対応した複数の最適重み付けパターンから最も条件の近い最適重み付けパターンを選択することで各重み付けを決定してもよい。
The
図3は、図2に示す車体傾斜制御装置31による車体傾斜角θ及びその他の経時的変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図3乃至5では、アクチュエータ推力は、第1及び第2アクチュエータ11,12のうち曲線通過時の外軌側のアクチュエータの推力(アシスト力)を示し、空気バネ圧力は、第1及び第2空気バネ4,5のうち曲線通過時の外軌側の空気バネの圧力を示している。なお、図3では、アシスト力の1目盛分のアクチュエータ推力は空気バネ圧力の1目盛分の圧力上昇による空気バネの発生力と等しいものとしてグラフを描画している。よって、アクチュエータ推力と空気バネ発生力とを加算したものが車体を傾斜させる力となるため、図3の例では、アクチュエータ推力と空気バネ発生力とを合計した3目盛分の力で車体が最大目標傾斜角に達する。
FIG. 3 is a timing chart showing an example of the vehicle body tilt angle θ and other changes with time by the vehicle body
図3の例では、車体傾斜制御装置31の重み付け決定部44は、車両1が曲線区間に進入開始してから車体2が曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでのアクチュエータ推力の増加量(即ち、時刻t0から時刻t1までのアクチュエータ推力の増加量)が、車両1が曲線区間に進入開始してから車体2が曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの空気バネ圧力による発生力の増加量(即ち、時刻t0から時刻t1までの空気バネ圧力による発生力の増加量)よりも大きくなるように空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重み付けを決定している。そして、重み付け決定部44は、車両1が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの時間(即ち、時刻t0から時刻t1までの時間)が、車両1が曲線区間に進入開始してから空気バネ圧力がピークに達するまでの時間(即ち、時刻t0から時刻t2までの時間)よりも短くなるように空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重み付けを決定している。このように、車体傾斜制御の初期段階において車体傾斜に対するアクチュエータ推力の貢献度が相対的に高くすることで、空気タンク8の空気消費量を抑えながら車体2が目標傾斜角に迅速に到達できることになる。
In the example of FIG. 3, the
そして、重み付け決定部44は、車体2が最大目標傾斜角に達すると(時刻t1)、車体2が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力に対するアクチュエータ推力の割合を減少させるように空気バネ制御部42及びアクチュエータ制御部43に指令する(時刻t1から時刻t2)。即ち、重み付け決定部44は、車体2が最大目標傾斜角に達すると(時刻t1)、空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御に対してアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御の重みを減少させる。
Then, when the
具体的には、重み付け決定部44は、車体2が最大目標傾斜角に達したら、その車体傾斜角を維持しながら、空気バネ圧力を継続して徐々に増加させると同時にアクチュエータ推力を徐々に減少させる(時刻t1から時刻t2)。こうすることで、車体2が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温が抑制され、アクチュエータ温度が上限値TU未満に保たれる。
Specifically, when the
そして、重み付け決定部44は、減少していたアクチュエータ推力が定格推力に到達したら(時刻t2)、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重みを一定に保つ(時刻t2から時刻t3)。
Then, when the reduced actuator thrust reaches the rated thrust (time t 2 ), the
図4は、図2に示す車体傾斜制御装置31による車体傾斜角及びその他の経時的変化の他例を示すタイミングチャートである。図4の例では、車両1が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの制御は図3の例と同じである(時刻t0から時刻t1)。そして、重み付け決定部44は、車体2が最大目標傾斜角に達すると(時刻t1)、車体2が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力に対するアクチュエータ推力の割合を減少させるが、図3の例よりも当該割合を緩やかに減少させる。
FIG. 4 is a timing chart showing another example of the vehicle body tilt angle and other changes over time by the vehicle body
そして、重み付け決定部44は、減少していたアクチュエータ推力が所定値FPに到達したら(時刻t2)、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重みを一定に保つ(時刻t1から時刻t3)。所定値FPは、定格推力よりも大きい値であり、且つ、アクチュエータ温度が上限値TU未満に継続して維持される値である。このようにすれば、図3の例に比べて、更に空気タンク8の空気消費量が抑えられることになる。なお、重み付け決定部44は、減少していたアクチュエータ推力が所定値FPに到達したら(時刻t2)、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重みを一定に保つ(時刻t2から時刻t3)。
Then,
図5は、図2に示す車体傾斜制御装置31による車体傾斜角及びその他の経時的変化の更に他例を示すタイミングチャートである。図5の例では、図3及び4の例よりも空気バネ制御の能力が高い。そのため、車両1が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの期間において(時刻t0から時刻t1)、重み付け決定部44は、アクチュエータ推力に対する空気バネ圧力による発生力の割合が大きくなるように、空気バネ制御部42の第1車体傾斜制御とアクチュエータ制御部43の第2車体傾斜制御との重みを決定する。そして、重み付け決定部44は、車体2が最大目標傾斜角に達すると(時刻t1)、車体2が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力とアクチュエータ推力とを一定に保つ。
FIG. 5 is a timing chart showing still another example of the vehicle body tilt angle and other changes with time by the vehicle body
以上に説明した車体傾斜制御装置31によれば、軌道の曲線情報と車両1の走行位置D及び走行速度Vとを参照することで、対象となる曲線区間を通過する際の第1及び第2アクチュエータ11,12の昇温傾向を事前に把握できるため、現在の第1及び第2アクチュエータ11,12の温度T1,T2を考慮して第1車体傾斜制御と第2車体傾斜制御との重み付けを調節することで、曲線区間通過中に第1及び第2アクチュエータ11,12の温度T1,T2が上限値TUよりも低い状態に保たれるように車体傾斜制御を実施できる。よって、第1及び第2アクチュエータ11,12による目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。
According to the vehicle body
1 鉄道車両
2 車体
3 台車
4 第1空気バネ
5 第2空気バネ
11 第1アクチュエータ
12 第2アクチュエータ
31 車体傾斜制御装置
42 空気バネ制御部(空気バネ制御器)
43 アクチュエータ制御部(アクチュエータ制御器)
44 重み付け決定部(重み付け決定器)
1
43 Actuator control unit (actuator controller)
44 Weighting determination unit (weighting determination device)
Claims (6)
前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記空気バネの給排気弁を制御する第1車体傾斜制御を実行する空気バネ制御器と、
前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が前記目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータの推力を制御する第2車体傾斜制御を実行するアクチュエータ制御器と、
前記空気バネ制御器及び前記アクチュエータ制御器の各制御の重み付けを決定する重み付け決定器と、を備え、
前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータの温度が上限値を超えると、前記第2車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行するように構成されており、
前記重み付け決定器は、軌道の曲線情報を含む軌道情報と前記車両の走行位置及び走行速度と前記アクチュエータの温度とを含む入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記アクチュエータの温度が前記上限値よりも低い状態が保たれるように、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを決定する、鉄道車両の車体傾斜制御装置。 An air spring paired to the left and right and an actuator paired to the left and right are interposed between the bogie and the vehicle body, and the body tilt control device of the railway vehicle tilts the vehicle body by controlling the air spring and the actuator. There,
An air spring controller that executes a first vehicle body tilt control that controls an air supply / exhaust valve of the air spring while detecting the height of the air spring so that the vehicle body has a target inclination angle when passing through a curved section of the vehicle. When,
An actuator controller that executes a second vehicle body tilt control that controls the thrust of the actuator while detecting the height of the air spring so that the vehicle body reaches the target tilt angle when passing through the curved section of the vehicle.
A weighting determinant that determines the weighting of each control of the air spring controller and the actuator controller is provided.
The actuator controller is configured to shift from the second vehicle body tilt control to the fail-safe control when the temperature of the actuator exceeds the upper limit value.
Based on the track information including the curve information of the track, the traveling position and the traveling speed of the vehicle, and the input data including the temperature of the actuator, the weighting determinant measures the temperature of the actuator while passing through the curve section. A vehicle body tilt control device for a railroad vehicle that determines the weighting of the first vehicle body tilt control and the second vehicle body tilt control so that a state lower than the upper limit value is maintained.
前記重み付け決定器は、前記入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記空気タンクの圧力が下限値よりも高い状態が保たれるように、前記第1車体傾斜制御と前記第2車体傾斜制御との重み付けを決定する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
The input data further includes the pressure of the air tank that supplies compressed air to the air spring.
Based on the input data, the weighting determinant controls the first vehicle body tilt and the second vehicle body so that the pressure of the air tank is maintained higher than the lower limit value while passing through the curved section. The vehicle body tilt control device for a railroad vehicle according to any one of claims 1 to 5, which determines the weighting with the tilt control.
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