JP6956663B2 - Vibration damping device for railway vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両用制振装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a vibration damping device for a railway vehicle.
従来、この種の鉄道車両用制振装置にあっては、たとえば、鉄道車両の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。 Conventionally, this type of vibration damping device for railway vehicles is used, for example, by being interposed between a vehicle body and a trolley in order to suppress vibration in the left-right direction with respect to the traveling direction of the railway vehicle. It has been known.
より詳しくは、この鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車の一方に連結されるシリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンと車体と台車の他方に連結されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室へ作動油を供給するポンプと、ロッド側室を前記タンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられ開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁とを備えており、前記したポンプ、第一開閉弁、第二開閉弁および可変リリーフ弁を駆動することで、伸縮双方へ推力を発揮することができ、この推力で車体の振動を抑制するようになっている(たとえば、特許文献1参照)。 More specifically, this vibration damping device for a railway vehicle includes a cylinder connected to one of the vehicle body and the carriage of the railway vehicle, a piston slidably inserted into the cylinder, and a piston inserted into the cylinder. A first on-off valve provided in the middle of the first passage connecting the rod connected to the other side of the vehicle body and the trolley, the rod side chamber and the piston side chamber partitioned by the piston in the cylinder, the tank, and the rod side chamber and the piston side chamber. A second on-off valve provided in the middle of the second passage connecting the piston side chamber and the tank, a pump for supplying hydraulic oil to the rod side chamber, a discharge passage connecting the rod side chamber to the tank, and the discharge passage. It is equipped with a variable relief valve that is provided in the middle of the cylinder and can change the valve opening pressure. This thrust force suppresses the vibration of the vehicle body (see, for example, Patent Document 1).
前述の鉄道車両用制振装置では、可変リリーフ弁を用いて推力を調節しているが、アクチュエータ内の作動油の温度が低温となって粘度が上昇すると、可変リリーフ弁での圧力損失が大きくなる。すると、アクチュエータに極低い推力を発揮させようとしても、図8に示すように、アクチュエータが車体の振動を抑制するための目標となる推力よりも高い推力を発揮してしまって、却って車体に振動を与えてしまう。鉄道車両用制振装置は車体の加速度を検知して目標推力を求めている関係上、このように車体を振動させてしまうと目標推力を大きくするような制御が行われて車体の振動を励起してしまう現象が起こる。 In the above-mentioned vibration damping device for rolling stock, the thrust is adjusted by using a variable relief valve, but when the temperature of the hydraulic oil in the actuator becomes low and the viscosity increases, the pressure loss in the variable relief valve becomes large. Become. Then, even if the actuator tries to exert an extremely low thrust, as shown in FIG. 8, the actuator exerts a thrust higher than the target thrust for suppressing the vibration of the vehicle body, and the vehicle body vibrates instead. Will be given. Since the vibration damping device for railroad vehicles detects the acceleration of the vehicle body and obtains the target thrust, if the vehicle body is vibrated in this way, control is performed to increase the target thrust and the vibration of the vehicle body is excited. A phenomenon occurs.
また、車体の振動を自励する原因は、作動油の温度低下だけではなく、可変リリーフ弁の弁体を附勢するばねの初期荷重が設定荷重よりも大きくなる場合も同様にアクチュエータの推力が大きくなる。さらに、可変リリーフ弁を駆動するドライバと可変リリーフ弁との相性が悪く、可変リリーフ弁の開弁圧が目標推力が指示する開弁圧よりも高くなってしまう場合も同様に、アクチュエータの推力が大きくなる。 In addition, the cause of self-exciting the vibration of the vehicle body is not only the temperature drop of the hydraulic oil, but also the thrust of the actuator when the initial load of the spring that attaches the valve body of the variable relief valve becomes larger than the set load. growing. Further, when the driver for driving the variable relief valve and the variable relief valve are incompatible with each other and the valve opening pressure of the variable relief valve becomes higher than the valve opening pressure indicated by the target thrust, the thrust of the actuator is similarly increased. growing.
そこで、本発明は、車体の振動の励起を抑制できる鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。 Accordingly, the present invention is that intended to provide a vibration damping system for a railway vehicle capable of suppressing the excitation of the vehicle body vibration.
本発明の鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に介装されるとともにアンロード可能なアクチュエータと、アクチュエータを制御するコントローラとを備え、アクチュエータは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室およびピストン側室と、タンクと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路に設けた第二開閉弁と、ロッド側室へ液体を供給可能なポンプと、ポンプを駆動するモータと、ロッド側室とタンクとを連通する排出通路と、排出通路に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁とを有し、コントローラは、車体の横方向の加速度を検知する加速度センサを有し、前記加速度センサが検知した加速度に基づいて目標制御力を求め、前記目標制御力に応じて前記可変リリーフ弁、前記第一開閉弁および前記第二開閉弁を制御して前記アクチュエータの推力を前記目標制御力となるように制御するとともに、0を含む範囲で設定される不感帯に前記目標制御力があると、前記第一開閉弁と前記第二開閉弁とを開弁させて前記アクチュエータをアンロードする。このようにアクチュエータがアンロードされるとアクチュエータは不感帯では推力を発揮しなくなる。また、このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、アンロード時にロッド側室とピストン側室をタンクに連通してロッド側室とピストン側室の内部をタンク圧にしてアクチュエータの推力を略0にできるから、車体の振動の励起を効果的に抑制できる。 The vibration damping device for a railroad vehicle of the present invention includes an actuator that is interposed and unloadable between the vehicle body and the carriage of the railroad vehicle, and a controller that controls the actuator. A piston that is slidably inserted into the cylinder, a rod that is inserted into the cylinder and connected to the piston, a rod side chamber and a piston side chamber partitioned by the piston in the cylinder, a tank, a rod side chamber, and a piston side chamber. A first on-off valve provided in the first passage that communicates, a second on-off valve provided in the second passage that communicates the piston side chamber and the tank, a pump that can supply liquid to the rod side chamber, and a motor that drives the pump. It has a discharge passage that communicates the rod side chamber and the tank, and a variable relief valve that can change the valve opening pressure provided in the discharge passage, and the controller has an acceleration sensor that detects the lateral acceleration of the vehicle body. Then, a target control force is obtained based on the acceleration detected by the acceleration sensor, and the variable relief valve, the first on-off valve, and the second on-off valve are controlled according to the target control force to obtain the thrust of the actuator. the controls so that the target control force, if there is pre-Symbol objectives control force dead band which is set in a range including 0, wherein by opening and said first on-off valve the second on-off valve Unload the actuator. When the actuator is unloaded in this way, the actuator does not exert thrust in the dead zone. Further, according to the vibration damping device for railroad vehicles configured in this way, the rod side chamber and the piston side chamber are communicated with the tank at the time of unloading, and the inside of the rod side chamber and the piston side chamber is set to the tank pressure to reduce the thrust of the actuator to approximately 0. Therefore, the excitation of vibration of the vehicle body can be effectively suppressed.
また、鉄道車両用制振装置は、不感帯を目標制御力に対して±400N以上の範囲で設定してもよく、そうすれば、車体の振動の励起を抑制できる効果的に抑制できる。 Further, the vibration damping device for a railway vehicle may set the dead zone in a range of ± 400 N or more with respect to the target control force, so that the excitation of the vibration of the vehicle body can be effectively suppressed.
さらに、鉄道車両用制振装置は、コントローラが車体の振動が閾値以上となると不感帯の範囲を大きくするように変更してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、アクチュエータ内の液体温度の低下やアクチュエータの推力を調節するバルブの初期荷重の設定不良があっても、不感帯の範囲を最適化して車体B振動の励起を確実に阻止できる。 Further, the vibration damping device for railway vehicles may be changed so that the controller increases the range of the dead zone when the vibration of the vehicle body exceeds the threshold value. According to the vibration damping device for railroad vehicles configured in this way, the range of the dead zone is optimized and the vehicle body is optimized even if the liquid temperature in the actuator drops or the initial load of the valve that adjusts the thrust of the actuator is improperly set. The excitation of B vibration can be reliably blocked.
また、鉄道車両用制振装置は、日付や外気温に応じて不感帯の範囲を変更してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、日付や気温によって不感帯の範囲を変更するので、温度条件に適した不感帯の範囲を設定して車体の振動の励起を自動的に抑制できる。 Further, the vibration damping device for railway vehicles may change the range of the dead zone according to the date and the outside air temperature. According to the vibration damping device for railway vehicles configured in this way, the range of the dead zone is changed according to the date and temperature, so the range of the dead zone suitable for the temperature condition is set to automatically suppress the excitation of the vibration of the vehicle body. can.
鉄道車両用制振装置は、アクチュエータがピストン側室からロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、タンクからピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路とを有していてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、アクチュエータとしてだけではなく、セミアクティブダンパやパッシブダンパとしても機能できる。 Railcar damping device have a rectifying passage for allowing only flow of liquid directed from the actuator Gapi piston side chamber to the rod side chamber and a suction passage for allowing only flow of liquid directed from the tank to the piston side chamber May be good . According to the thus constructed vibration damping system for a railway vehicle as this, not only as an actuator, can also function as a semi-active damper or a passive damper.
そして、鉄道車両用制振装置は、アクチュエータが鉄道車両の車体と台車との間に鉄道車両の進行方向に対して横向きに介装され、コントローラが車体の前後における鉄道車両の進行方向に対して横方向の加速度から車体のヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力とスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力を求め、前記ヨー抑制力と前記スエー抑制力に基づいて目標制御力を求めるようになっている。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、前記ヨー抑制力と前記スエー抑制力に基づいて目標制御力を求めるから、車体の全体の振動をとらえて車体Bの振動を効果的に抑制できる。 Then, in the railroad vehicle vibration damping device, an actuator is interposed between the vehicle body and the carriage of the railway vehicle sideways with respect to the traveling direction of the railway vehicle, and the controller is provided with respect to the traveling direction of the railway vehicle before and after the vehicle body. The yaw suppression force that suppresses the vibration in the yaw direction of the vehicle body and the sway suppression force that suppresses the vibration in the sway direction are obtained from the lateral acceleration, and the target control force is obtained based on the yaw suppression force and the sway suppression force. It has become. According to the vibration damping device for railway vehicles configured in this way, the target control force is obtained based on the yaw suppression force and the sway suppression force, so that the vibration of the vehicle body B is effectively captured by capturing the vibration of the entire vehicle body. Can be suppressed.
本発明の鉄道車両用制振装置によれば、車体の振動の励起を抑制できる。 According to the vibration damping device for railway vehicles of the present invention, the excitation of vibration of the vehicle body can be suppressed.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における鉄道車両用制振装置1は、本例では、鉄道車両の車体Bの制振装置として使用され、図1に示すように、車両前後の台車T1,T2と車体Bとの間にそれぞれ設置されたアクチュエータA1,A2と、コントローラCとを備えて構成されている。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the figure. In this example, the vibration damping device 1 for a railway vehicle in one embodiment is used as a vibration damping device for the vehicle body B of the railway vehicle, and as shown in FIG. 1, the carriages T1 and T2 before and after the vehicle and the vehicle body B It is configured to include actuators A1 and A2 installed between them and a controller C, respectively.
そして、図1に示すように、アクチュエータA1,A2は、ともにシリンダ2が鉄道車両の車体Bの下方に垂下されるピンPに連結され、ロッド4が前後の台車T1,T2に連結されて、車体Bと前後の台車T1,T2との間に設置される。鉄道車両用制振装置1は、鉄道車両の前後にそれぞれ設置されるアクチュエータA1,A2が発揮する推力で車体Bの鉄道車両の進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。
Then, as shown in FIG. 1, in both actuators A1 and A2, the
アクチュエータA1,A2は、本例では図2に示すように、車体Bに連結されるシリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3と、シリンダ2内に挿入されて一端がピストン3に連結されるとともに他端が鉄道車両の台車T1,T2に連結されるロッド4と、シリンダ2内にピストン3で区画したロッド側室5とピストン側室6とを備えるシリンダ本体Cyに加え、作動油を貯留するタンク7と、タンク7から作動油を吸い上げてロッド側室5へ作動油を供給可能なポンプ12と、ポンプ12を駆動するモータ15と、シリンダ本体Cyの伸縮の切換と推力を制御するための液圧回路HCとを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the actuators A1 and A2 have a
また、前記ロッド側室5と前記ピストン側室6には、本例では、液体として作動油が充填されるとともに、タンク7には、作動油の他に気体が充填されている。なお、タンク7内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、液体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。
Further, the
液圧回路HCは、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路8の途中に設けた第一開閉弁9と、ピストン側室6とタンク7とを連通する第二通路10の途中に設けた第二開閉弁11とを備えている。
The hydraulic circuit HC is provided in the middle of the first on-off
そして、基本的には、第一開閉弁9で第一通路8を連通状態とし、第二開閉弁11を閉じてポンプ12を駆動すると、シリンダ本体Cyが伸長し、第二開閉弁11で第二通路10を連通状態とし、第一開閉弁9を閉じてポンプ12を駆動すると、シリンダ本体Cyが収縮する。
Then, basically, when the first on-off
以下、アクチュエータA1,A2の各部について詳細に説明する。シリンダ2は筒状であって、その図2中右端は蓋13によって閉塞され、図2中左端には環状のロッドガイド14が取り付けられている。また、前記ロッドガイド14内には、シリンダ2内に移動自在に挿入されるロッド4が摺動自在に挿入されている。このロッド4は、一端をシリンダ2外へ突出させており、シリンダ2内の他端をシリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3に連結している。
Hereinafter, each part of the actuators A1 and A2 will be described in detail. The
なお、ロッドガイド14の外周とシリンダ2との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ2内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ2内にピストン3によって区画されるロッド側室5とピストン側室6には、前述のように作動油が充填されている。
The outer circumference of the
また、このシリンダ本体Cyの場合、ロッド4の断面積をピストン3の断面積の二分の一にして、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積がピストン側室6側の受圧面積の二分の一となるようになっている。よって、伸長作動時と収縮作動時とでロッド側室5の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなり、シリンダ本体Cyの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。
Further, in the case of this cylinder body Cy, the cross-sectional area of the rod 4 is halved from the cross-sectional area of the
詳しくは、シリンダ本体Cyを伸長作動させる場合、ロッド側室5とピストン側室6を連通させた状態とする。すると、ロッド側室5内とピストン側室6内の圧力が等しくなり、アクチュエータA1,A2は、ピストン3におけるロッド側室5側とピストン側室6側の受圧面積差に前記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、シリンダ本体Cyを収縮作動させる場合、ロッド側室5とピストン側室6との連通を断ちピストン側室6をタンク7に連通させた状態とする。すると、アクチュエータA1,A2は、ロッド側室5内の圧力とピストン3におけるロッド側室5側の受圧面積を乗じた推力を発生する。
Specifically, when the cylinder body Cy is extended, the
要するに、アクチュエータA1,A2の発生推力は伸縮の双方でピストン3の断面積の二分の一にロッド側室5の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このアクチュエータA1,A2の推力を制御する場合、伸長作動、収縮作動共に、ロッド側室5の圧力を制御すればよい。また、本例のアクチュエータA1,A2では、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積をピストン側室6側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室5の圧力が同じとなるので制御が簡素となる。加えて、変位量に対する作動油量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積をピストン側室6側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室5の圧力でアクチュエータA1,A2の伸縮両側の推力を制御できる点は変わらない。
In short, the generated thrust of the actuators A1 and A2 is a value obtained by multiplying half of the cross-sectional area of the
戻って、ロッド4の図2中左端とシリンダ2の右端を閉塞する蓋13とには、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータA1,A2を鉄道車両における車体Bと台車T1,T2との間に介装できるようになっている。
Returning, the
そして、ロッド側室5とピストン側室6とは、第一通路8によって連通されており、この第一通路8の途中には、第一開閉弁9が設けられている。この第一通路8は、シリンダ2外でロッド側室5とピストン側室6とを連通しているが、ピストン3に設けられてもよい。
The
第一開閉弁9は、電磁開閉弁とされており、第一通路8を開放してロッド側室5とピストン側室6とを連通する連通ポジションと、第一通路8を遮断してロッド側室5とピストン側室6との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第一開閉弁9は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。
The first on-off
つづいて、ピストン側室6とタンク7とは、第二通路10によって連通されており、この第二通路10の途中には、第二開閉弁11が設けられている。第二開閉弁11は、電磁開閉弁とされており、第二通路10を開放してピストン側室6とタンク7とを連通する連通ポジションと、第二通路10を遮断してピストン側室6とタンク7との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第二開閉弁11は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。
Subsequently, the
ポンプ12は、モータ15によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するポンプとされている。そして、ポンプ12の吐出口は供給通路16によってロッド側室5へ連通されるとともに吸込口はタンク7に通じていて、ポンプ12は、モータ15によって駆動されるとタンク7から作動油を吸込んでロッド側室5へ作動油を供給する。
The
前述のようにポンプ12は、一方向のみに作動油を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用できる。さらに、ポンプ12の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ12を駆動する駆動源であるモータ15にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ15も安価なものを使用できる。なお、供給通路16の途中には、ロッド側室5からポンプ12への作動油の逆流を阻止する逆止弁17が設けられている。
As described above, since the
さらに、本例の液圧回路HCは、前述の構成に加えて、ロッド側室5とタンク7とを接続する排出通路21と、排出通路21の途中に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁22を備えている。
Further, in the hydraulic circuit HC of this example, in addition to the above-described configuration, the discharge passage 21 connecting the
可変リリーフ弁22は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、供給する電流量に応じて開弁圧を調節でき、電流量を最大とすると開弁圧を最小とし、電流を供給しないと開弁圧を最大とするようになっている。
In this example, the
このように、排出通路21と可変リリーフ弁22とを設けると、シリンダ本体Cyを伸縮作動させる際に、ロッド側室5内の圧力を可変リリーフ弁22の開弁圧に調節でき、アクチュエータA1,A2の推力を可変リリーフ弁22へ供給する電流量で制御できる。排出通路21と可変リリーフ弁22とを設けると、アクチュエータA1,A2の推力を調節するために必要なセンサ類が不要となり、ポンプ12の吐出流量の調節のためにモータ15を高度に制御する必要もなくなる。よって、鉄道車両用制振装置1が安価となり、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢なシステムを構築できる。
When the discharge passage 21 and the
なお、第一開閉弁9を連通ポジションとし第二開閉弁11を遮断ポジションとする場合或いは第一開閉弁9を遮断ポジションとし第二開閉弁11を連通ポジションとする場合、ポンプ12の駆動状況に関わらず、伸長或いは収縮のいずれか一方に対してのみアクチュエータA1,A2が減衰力を発揮できる。よって、たとえば、減衰力を発揮する方向が鉄道車両の台車T1,T2の振動により車体Bを加振する方向である場合、そのような方向には減衰力を出さないようにアクチュエータA1,A2を片効きのダンパとすることができる。よって、このアクチュエータA1,A2は、カルノップ理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。
When the first on-off
なお、可変リリーフ弁22に与える電流量で開弁圧を比例的に変化させる比例電磁リリーフ弁を用いると開弁圧の制御が簡単となるが、可変リリーフ弁22は、開弁圧を調節できる可変リリーフ弁であれば比例電磁リリーフ弁に限定されない。
If a proportional electromagnetic relief valve that changes the valve opening pressure proportionally with the amount of current applied to the
そして、可変リリーフ弁22は、第一開閉弁9および第二開閉弁11の開閉状態に関わらず、シリンダ本体Cyに伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室5の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路21を開放する。このように、可変リリーフ弁22は、ロッド側室5の圧力が開弁圧以上となると、ロッド側室5内の圧力をタンク7へ排出するので、シリンダ2内の圧力が過大となるのを防止してアクチュエータA1,A2のシステム全体を保護する。よって、排出通路21と可変リリーフ弁22とを設けると、システムの保護も可能となる。
Then, in the
さらに、本例のアクチュエータA1,A2における液圧回路HCは、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路18と、タンク7からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路19を備えている。よって、本例のアクチュエータA1,A2では、第一開閉弁9および第二開閉弁11が閉弁する状態でシリンダ本体Cyが伸縮すると、シリンダ2内から作動油が押し出される。シリンダ2内から排出された作動油の流れに対して可変リリーフ弁22が抵抗を与えるので、第一開閉弁9および第二開閉弁11が閉弁する状態では、本例のアクチュエータA1,A2はユニフロー型のダンパとして機能する。
Further, the hydraulic circuit HC in the actuators A1 and A2 of this example has a
より詳細には、整流通路18は、ピストン側室6とロッド側室5とを連通しており、途中に逆止弁18aが設けられ、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路19は、タンク7とピストン側室6とを連通しており、途中に逆止弁19aが設けられ、タンク7からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、整流通路18は、第一開閉弁9の遮断ポジションを逆止弁とすると第一通路8に集約でき、吸込通路19についても、第二開閉弁11の遮断ポジションを逆止弁とすると第二通路10に集約できる。
More specifically, the rectifying
このように構成されたアクチュエータA1,A2では、第一開閉弁9と第二開閉弁11とがともに遮断ポジションを採っても、整流通路18、吸込通路19および排出通路21で、ロッド側室5、ピストン側室6およびタンク7を数珠繋ぎに連通させる。また、整流通路18、吸込通路19および排出通路21は、一方通行の通路に設定されている。よって、シリンダ本体Cyが外力によって伸縮すると、シリンダ2から必ず作動油が排出されて排出通路21を介してタンク7へ戻され、シリンダ2で足りなくなる作動油は吸込通路19を介してタンク7からシリンダ2内へ供給される。この作動油の流れに対して前記可変リリーフ弁22が抵抗となってシリンダ2内の圧力を開弁圧に調節するので、アクチュエータA1,A2は、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能する。
In the actuators A1 and A2 configured in this way, even if both the first on-off
また、アクチュエータA1,A2の各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一開閉弁9と第二開閉弁11のそれぞれが遮断ポジションを採り、可変リリーフ弁22は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能する。よって、このようなフェール時には、アクチュエータA1,A2は、自動的に、パッシブダンパモードへ移行してパッシブダンパとして機能する。
Further, at the time of failure in which the actuators A1 and A2 cannot be energized, the first on-off
つづいて、アクチュエータA1,A2に所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、コントローラCは、基本的には、モータ15を回転させてポンプ12からシリンダ2内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁9を連通ポジションとし、第二開閉弁11を遮断ポジションとする。このようにすると、ロッド側室5とピストン側室6とが連通状態におかれて両者にポンプ12から作動油が供給され、ピストン3が図2中左方へ押されアクチュエータA1,A2は伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力が可変リリーフ弁22の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁22が開弁して作動油が排出通路21を介してタンク7へ排出される。よって、ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力は、可変リリーフ弁22に与える電流量で決まる可変リリーフ弁22の開弁圧にコントロールされる。そして、アクチュエータA1,A2は、ピストン3におけるピストン側室6側とロッド側室5側の受圧面積差に可変リリーフ弁22によってコントロールされるロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。
Subsequently, when the actuators A1 and A2 exert a thrust in a desired extension direction, the controller C basically rotates the
これに対して、アクチュエータA1,A2に所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、コントローラCは、モータ15を回転させてポンプ12からロッド側室5内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁9を遮断ポジションとし、第二開閉弁11を連通ポジションとする。このようにすると、ピストン側室6とタンク7が連通状態におかれるとともにロッド側室5にポンプ12から作動油が供給されるので、ピストン3が図2中右方へ押されアクチュエータA1,A2は収縮方向の推力を発揮する。そして、前述と同様に、可変リリーフ弁22の電流量を調節すると、アクチュエータA1,A2は、ピストン3におけるロッド側室5側の受圧面積と可変リリーフ弁22にコントロールされるロッド側室5内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。
On the other hand, when the actuators A1 and A2 exert a thrust in a desired contraction direction, the controller C rotates the
さらに、アクチュエータA1,A2に何ら推力を発揮させたくない場合、コントローラCは、第一開閉弁9と第二開閉弁11とを連通ポジションとしてアクチュエータA1,A2をアンロードする。このアンロード状態では、ロッド側室5、ピストン側室6およびタンク7が第一通路8と第二通路10によって互いに連通されてロッド側室5とピストン側室6との内部圧力がタンク圧となる。そのため、ポンプ12が駆動中であるか否か、可変リリーフ弁22の開弁圧の如何によらず、アクチュエータA1,A2は何ら推力を発揮しない。
Further, when the actuators A1 and A2 do not want to exert any thrust, the controller C unloads the actuators A1 and A2 with the first on-off
また、アクチュエータA1,A2にあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ15の駆動状況に関わらず、第一開閉弁9と第二開閉弁11の開閉のみでダンパとしても機能できる。また、アクチュエータA1,A2をアクチュエータからダンパへ切換る際に、面倒かつ急峻な第一開閉弁9と第二開閉弁11の切換動作を伴わないので、応答性および信頼性が高いシステムを提供できる。
Further, the actuators A1 and A2 can function not only as actuators but also as dampers only by opening and closing the first on-off
なお、本例のアクチュエータA1,A2にあっては、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のアクチュエータと比較してストローク長を確保しやすく、アクチュエータの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。 Since the actuators A1 and A2 of this example are set to the single rod type, it is easier to secure the stroke length as compared with the double rod type actuator, the total length of the actuator is shortened, and the railroad vehicle. The mountability to the vehicle is improved.
また、本例のアクチュエータA1,A2におけるポンプ12からの作動油供給および伸縮作動による作動油の流れは、ロッド側室5、ピストン側室6を順に通過して最終的にタンク7へ還流するようになっている。そのため、ロッド側室5あるいはピストン側室6内に気体が混入しても、シリンダ本体Cyの伸縮作動によって自立的にタンク7へ排出されるので、推力発生の応答性の悪化を阻止できる。したがって、アクチュエータA1,A2の製造にあたって、面倒な油中での組立や真空環境下での組立を強いられず、作動油の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減できる。さらに、ロッド側室5あるいはピストン側室6内に気体が混入しても、気体は、シリンダ本体Cyの伸縮作動によって自立的にタンク7へ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減できる。
Further, the hydraulic oil supply from the
つづいて、コントローラCは、図3に示すように、車体前側としての車体前部Bfの横方向の加速度α1を検知する前側加速度センサ41fと、車体後側としての車体後部Brの横方向の加速度α2を検知する後側加速度センサ41rと、前後のアクチュエータA1,A2が出力すべき目標制御力F1L,F2Lを求める制御演算部44と、不感帯設定部45と、目標制御力F1L,F2Lに基づいてモータ15、第一開閉弁9、第二開閉弁11、可変リリーフ弁22を駆動する駆動部46とを備えている。
Subsequently, as shown in FIG. 3, the controller C has a front
制御演算部44は、本実施の形態では、図3に示すように、加速度α1,α2に基づいて各アクチュエータA1,A2で個々に発生すべき目標制御力F1,F2を求める制御器44aと、目標制御力F1,F2を不感帯処理する不感帯処理部44bとを備えている。
In the present embodiment, the
制御器44aは、H∞制御器とされており、加速度α1,α2に基づいて、車体Bの中心である車体中心Gの水平横方向の加速度であるスエー加速度βと前後の台車T1,T2の直上における車体中心G周りの角加速度であるヨー加速度ωとを求める。そして、制御器44aは、スエー加速度βおよびヨー加速度ωに基づいて、各アクチュエータA1,A2で個々に発生すべき目標制御力F1,F2を求める。具体的には、制御器44aは、スエー加速度βおよびヨー加速度ωから車体Bのスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力fsと車体Bのヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力fωとを求める。さらに、制御演算部44は、スエー加速度βとヨー加速度ωとを加算した値を2で割って前側アクチュエータA1の目標制御力F1を求め、スエー抑制力fsからヨー抑制力fωを差し引いた値を2で割って後側アクチュエータA2の目標制御力F2を求める。
The
さらに、不感帯処理部44bは、目標制御力F1,F2の絶対値が不感帯設定値γ未満であると不感帯処理して最終的な目標制御力F1L,F2Lを0とする。また、最終的な目標制御力F1L,F2Lは、図示しないリミッタによって上限値を超える場合には上限値に制限されて、駆動部46に入力される。
Further, the dead
駆動部46は、モータ15、第一開閉弁9、第二開閉弁11および可変リリーフ弁22を駆動するドライバ回路を備えている。駆動部47は、目標制御力F1L,F2Lに応じて、各アクチュエータA1,A2におけるモータ15、第一開閉弁9、第二開閉弁11および可変リリーフ弁22へ供給する電流量を制御して、目標制御力F1L,F2L通りに各アクチュエータA1,A2に推力を発揮させる。
The
前述したように、アクチュエータA1,A2の推力の調節は、可変リリーフ弁22によって行われるので、駆動部46は、最終的な目標制御力F1L,F2Lが指示する推力の大きさによって、可変リリーフ弁22に与える目標電流を求めて、可変リリーフ弁22に流れる電流量を目標電流となるように調節する。駆動部46は、最終的な目標制御力F1L,F2Lから目標電流を求める際に最終的な目標制御力F1L,F2Lが指示する推力に制御ゲインを乗じて目標電流を求める。駆動部46は、最終的な目標制御力F1L,F2Lが0である場合、第一開閉弁9および第二開閉弁11を連通ポジションとしてアクチュエータA1,A2をアンロードする。つまり、駆動部46は、不感帯処理部44bが目標制御力F1,F2の不感帯処理を行って最終的な目標制御力F1L,F2Lが0となるとアクチュエータA1,A2をアンロードする。
As described above, the thrust of the actuators A1 and A2 is adjusted by the
このように鉄道車両用制振装置1では、鉄道車両の走行区間に最適な最終的な目標制御力F1L,F2Lを求めるようになっており、アクチュエータA1,A2が目標制御力F1L,F2Lを発揮して車体Bの振動を抑制する。 In this way, in the vibration damping device 1 for a railroad vehicle, the final target control forces F1L and F2L that are optimal for the traveling section of the railroad vehicle are obtained, and the actuators A1 and A2 exert the target control forces F1L and F2L. Then, the vibration of the vehicle body B is suppressed.
つづいて、不感帯設定部45は、不感帯処理部44bにおける不感帯処理に利用される不感帯設定値γの値を設定する。以下、図4に示したフローチャートに即して不感帯設定部45の処理について説明する。
Subsequently, the dead
不感帯設定値γの値の設定には、異なるいくつかの処理の仕方がある。ここでは、車体BをアクチュエータA1,A2で加振して不感帯設定値γを設定する処理について説明する。 There are several different processing methods for setting the value of the dead zone setting value γ. Here, a process of vibrating the vehicle body B with the actuators A1 and A2 to set the dead zone set value γ will be described.
この場合、コントローラCは、アクチュエータA1,A2を駆動させて平坦な直線軌道上に停車中であって車体Bに外力が作用しない状態の鉄道車両の車体Bを予め決められた値の推力で加振する。なお、発明者は、アクチュエータA1,A2にある程度大きな推力を発揮させる場合、車体Bの振動を励起してしまうモードが発生しないことを知見している。したがって、不感帯設定値γの設定のための車体Bの前記加振にあたっては、アクチュエータA1,A2に車体Bの振動を励起する可能性がある推力を発揮させるようにする。その際の推力は、実際に振動試験を行って決定すればよく、本実施の形態では、実際に車体Bの振動の励起が生じなくなるのが500Nを超える推力であったので、500N以下に設定される。そして、アクチュエータA1,A2の最大推力を500N以下の予め決められた推力値にして伸縮させて車体Bにスエー加速度βのみが作用するように車体Bをスエー加振する(ステップS1)。 In this case, the controller C drives the actuators A1 and A2 to apply a predetermined value of thrust to the vehicle body B of the railway vehicle in a state where the vehicle is stopped on a flat straight track and no external force acts on the vehicle body B. Shake. The inventor has found that when the actuators A1 and A2 exert a large thrust to some extent, a mode that excites the vibration of the vehicle body B does not occur. Therefore, in the vibration of the vehicle body B for setting the dead zone set value γ, the actuators A1 and A2 are made to exert a thrust that may excite the vibration of the vehicle body B. The thrust at that time may be determined by actually performing a vibration test. In the present embodiment, the thrust that does not actually cause the vibration of the vehicle body B to exceed 500 N is set to 500 N or less. Will be done. Then, the maximum thrust of the actuators A1 and A2 is set to a predetermined thrust value of 500 N or less, and the vehicle body B is sway-vibrated so that only the sway acceleration β acts on the vehicle body B (step S1).
コントローラCは、前側加速度センサ41fが検知する加速度α1と閾値αrefとを比較するとともに、後側加速度センサ41rが検知する加速度α2と閾値αrefとを比較する。具体的には、α1≧αref、または、α2≧αrefであるか否かを判断する(ステップS2)。
The controller C compares the acceleration α1 detected by the
そして、ステップS2の判断で、α1≧αref、または、α2≧αrefでない場合、コントローラCは、不感帯設定値γの値を変更せずに処理を終了する。他方、α1≧αref、または、α2≧αrefである場合、不感帯設定部45は、不感帯設定値γの値を変更する(ステップS3)。具体的には、不感帯設定部45は、α1≧αrefである場合、前側アクチュエータA1の目標制御力F1の不感帯処理に利用する不感帯設定値γの値を現在の値よりも大きな値に変更する。また、不感帯設定部45は、α2≧αrefである場合、後側アクチュエータA1の目標制御力F1の不感帯処理に利用する不感帯設定値γを現在の値よりも大きな値に変更する。不感帯設定値γの単位はN(ニュートン)であって、不感帯設定値γの現在値をγ1とし、変更後の値をγ2とすると、不感帯設定部45は、γ2=γ1+100を演算して、不感帯設定値γの値を更新する。つまり、本実施の形態では、不感帯設定部45は、不感帯設定値γを変更する場合、現在値よりも100Nだけ大きくするように変更するが、どの程度大きくするかは任意に設定できる。また、本実施の形態では、不感帯設定値γの変更の要否判断において、車体Bの加速度α1,α2を用いているが、車体Bの振動を把握可能な情報を用いて前記要否判断を行えばよいので、車体Bの変位や速度といった他のパラメータで前記要否判断を行ってもよい。
Then, if α1 ≧ αref or α2 ≧ αref is not determined in step S2, the controller C ends the process without changing the value of the dead zone set value γ. On the other hand, when α1 ≧ αref or α2 ≧ αref, the dead
この不感帯設定部45における不感帯設定値γの値の変更が終了すると、ステップS1の処理に戻って、コントローラCは、アクチュエータA1,A2を駆動して車体Bを再度加振し、ステップS2の判断を行って、加速度α1,α2が閾値αref以上か否かを判断し、不感帯設定値γの変更が必要であれば値を変更する。このようにコントローラCは、加速度α1,α2が閾値αref未満となるまで、不感帯設定値γの値を100Nずつ大きくする変更処理を繰り返し、加速度α1,α2が閾値αref未満となると処理を終了する。
When the change of the dead zone set value γ in the dead
このように不感帯設定部45は、車体Bの振動の励起が収まるように不感帯設定値γを変更し、最終的に、不感帯設定値γの値を車体Bの振動の励起が生じない値に設定する。したがって、不感帯設定部45の不感帯設定値γの変更によって不感帯が広がって制御演算部44が求める最終的な目標制御力F1L,F2Lが車体Bの振動を励起するような指令となるのを防止できる。なお、外気温が−3度の条件で車体Bを加振させた際のグラフを図5から図7に示す。図5(a)は、不感帯設定値γの値を300Nとした場合の加速度α1の推移のグラフであり、図5(b)は、不感帯設定値γの値を300Nとした場合の加速度α2の推移のグラフである。図6(a)は、不感帯設定値γの値を400Nとした場合の加速度α1の推移のグラフであり、図6(b)は、不感帯設定値γの値を400Nとした場合の加速度α2の推移のグラフである。図7(a)は、不感帯設定値γの値を500Nとした場合の加速度α1の推移のグラフであり、図7(b)は、不感帯設定値γの値を500Nとした場合の加速度α2の推移のグラフである。この条件では、これらの各図から理解できるように、不感帯設定値γの値を400Nとすると車体Bの振動の励起が抑制されるのが分かる。
In this way, the dead
なお、不感帯設定値γの変更による不感帯の範囲の設定は、毎日行ってもよいし、定期点検時に行ってもよい。また、車体Bの振動の励起の一因は、アクチュエータA1,A2内の作動油の温度の低下であるから、不感帯設定値γの変更による不感帯の範囲の設定は、季節の変わり目に行ってもよいし、鉄道車両の走行線区の変更があった場合に行うようにしてもよい。 The range of the dead zone may be set by changing the dead zone set value γ every day or at the time of periodic inspection. Further, since one of the causes of the excitation of the vibration of the vehicle body B is the decrease in the temperature of the hydraulic oil in the actuators A1 and A2, the range of the dead zone can be set by changing the dead zone set value γ even if the range of the dead zone is set at the turn of the season. Alternatively, it may be performed when there is a change in the traveling line section of the railroad vehicle.
以上の通り、本発明の鉄道車両用制振装置1は、鉄道車両の車体Bと台車T1,T2との間に介装されるとともにアンロード可能なアクチュエータA1,A2と、アクチュエータA1,A2を制御するコントローラCとを備え、コントローラCがアクチュエータA1,A2の目標制御力F1,F2が0を含む範囲で設定される不感帯にあるとアクチュエータA1,A2をアンロードする。 As described above, the vibration damping device 1 for a railroad vehicle of the present invention includes actuators A1 and A2 that are interposed between the vehicle body B of the railroad vehicle and the carriages T1 and T2 and that can be unloaded, and actuators A1 and A2. It includes a controller C to control, and unloads the actuators A1 and A2 when the controller C is in a dead zone in which the target control forces F1 and F2 of the actuators A1 and A2 are set in a range including 0.
このようにアクチュエータA1,A2がアンロードされるとアクチュエータA1,A2は不感帯では推力を発揮しなくなる。よって、本発明の鉄道車両用制振装置1によれば、アクチュエータA1,A2内の作動油の温度が極低温となったり、アクチュエータA1,A2の推力を調節するバルブ(可変リリーフ弁22)の初期荷重の設定不良があったりしても、車体Bの振動の励起を抑制できる。 When the actuators A1 and A2 are unloaded in this way, the actuators A1 and A2 do not exert thrust in the dead zone. Therefore, according to the vibration damping device 1 for railway vehicles of the present invention, the temperature of the hydraulic oil in the actuators A1 and A2 becomes extremely low, and the valve (variable relief valve 22) that adjusts the thrust of the actuators A1 and A2. Even if the initial load is improperly set, the vibration excitation of the vehicle body B can be suppressed.
また、不感帯を±400N以上の範囲で設定すれば、車体Bの振動の励起を効果的に抑制できる。なお、作動油の温度によって車体Bの振動の励起を抑制できる不感帯設定値γは変化するが、不感帯を±400N以上の範囲で設定すれば車体Bの振動の励起を概ね抑制できる。 Further, by setting a range of more than ± 400 N dead band can be suppressed excitation of vibrations of the vehicle body B so effectively. The dead zone setting value γ that can suppress the vibration excitation of the vehicle body B changes depending on the temperature of the hydraulic oil, but if the dead zone is set in the range of ± 400 N or more, the vibration excitation of the vehicle body B can be substantially suppressed.
さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、コントローラCが車体Bの振動が閾値αref以上となると不感帯の範囲を大きくするように変更する。このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、本実施の形態のアクチュエータA1,A2内の作動油温度の低下やアクチュエータA1,A2の推力を調節するバルブ(可変リリーフ弁22)の初期荷重の設定不良があっても、不感帯の範囲を最適化して車体Bの振動の励起を確実に阻止できる。なお、不感帯の範囲の変更は、前述したところでは、車体Bを実際に加振して振動が励起されないように不感帯設定値γをして行っているが、前述したように、車体Bの振動の励起の一因は、アクチュエータA1,A2内の作動油の温度の低下である。よって、車体Bの加振による不感帯の範囲の設定に代えて、或いは、これに加えて、日付や外気温に応じて不感帯設定値γを変更してもよい。走行線区がある地域の当日の平均気温からアクチュエータA1,A2内の作動油の温度を推定できる。すると、日付に応じて不感帯設定値γを変更すれば、車体Bの振動の励起が生じないように不感帯の範囲を設定できる。また、同様に、アクチュエータA1,A2を取り囲む外気の温度が分かればアクチュエータA1,A2内の作動油の温度が推定できる。よって、鉄道車両用制振装置1に温度センサを設けて、温度センサで検知した実際の外気温をコントローラCで読み込んで、不感帯設定部45が外気温に応じて不感帯設定値γを変更すれば、車体Bの振動の励起が生じないように不感帯の範囲を設定できる。気温が低下すればするほど、可変リリーフ弁22での圧力損失が大きくなるから、不感帯設定値γを大きくすればよく、このようにして車体Bの振動の励起を抑制できる。このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、日付や気温によって不感帯の範囲を変更するので、温度条件に適した不感帯の範囲を設定して車体の振動の励起を自動的に抑制できる。
Further, the vibration damping device 1 for a railway vehicle of the present embodiment is changed so that the controller C increases the range of the dead zone when the vibration of the vehicle body B becomes equal to or more than the threshold value αref. According to the vibration damping device 1 for railway vehicles configured in this way, a valve (variable relief valve 22) that adjusts the decrease in the hydraulic oil temperature in the actuators A1 and A2 and the thrust of the actuators A1 and A2 according to the present embodiment. Even if there is an improper setting of the initial load, the range of the dead zone can be optimized to reliably prevent the excitation of the vibration of the vehicle body B. The range of the dead zone is changed by actually exciting the vehicle body B and setting the dead zone set value γ so that the vibration is not excited. However, as described above, the vibration of the vehicle body B is changed. One of the causes of the excitation of is a decrease in the temperature of the hydraulic oil in the actuators A1 and A2. Therefore, instead of setting the range of the dead zone due to the vibration of the vehicle body B, or in addition to this, the dead zone set value γ may be changed according to the date and the outside air temperature. Temperature of the hydraulic oil in the actuator A1, A2 from the mean temperature on the day of the region where there is a traveling track section can be estimated. Then, by changing the dead zone setting value γ according to the date, the range of the dead zone can be set so that the vibration of the vehicle body B is not excited. Similarly, if the temperature of the outside air surrounding the actuators A1 and A2 is known, the temperature of the hydraulic oil in the actuators A1 and A2 can be estimated. Therefore, if a temperature sensor is provided in the vibration damping device 1 for a railroad vehicle, the actual outside air temperature detected by the temperature sensor is read by the controller C, and the dead
さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータA1,A2がシリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3と、シリンダ2内に挿入されてピストン3に連結されるロッド4と、シリンダ2内にピストン3で区画したロッド側室5およびピストン側室6と、タンク7とを有し、アンロード時にロッド側室5とピストン側室6をタンク7に連通する。このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、アンロード時にロッド側室5とピストン側室6をタンク7に連通してロッド側室5とピストン側室6の内部をタンク圧にしてアクチュエータA1,A2の推力を略0にできるから、車体Bの振動の励起を効果的に抑制できる。
Further, in the vibration damping device 1 for a railroad vehicle of the present embodiment, the actuators A1 and A2 are inserted into the
また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータA1,A2がシリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3と、シリンダ2内に挿入されてピストン3に連結されるロッド4と、シリンダ2内にピストン3で区画したロッド側室5およびピストン側室6と、タンク7と、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路8に設けた第一開閉弁9と、ピストン側室6とタンク7とを連通する第二通路10に設けた第二開閉弁11と、ロッド側室5へ液体を供給するポンプ12と、ポンプ12を駆動するモータ15と、ロッド側室5とタンク7とを連通する排出通路21と、排出通路21に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁22と、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路18と、タンク7からピストン側室6へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路19とを有している。このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、アンロード時にロッド側室5とピストン側室6をタンク7に連通してロッド側室5とピストン側室6の内部をタンク圧にしてアクチュエータA1,A2の推力を略0にできるから、車体Bの振動の励起を効果的に抑制できる。また、このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、アクチュエータとしてだけではなく、セミアクティブダンパやパッシブダンパとしても機能できる。
Further, in the vibration damping device 1 for a railroad vehicle of the present embodiment, the actuators A1 and A2 are inserted into the
そして、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータA1,A2が鉄道車両の車体Bと台車T1,T2との間に鉄道車両の進行方向に対して横向きに介装され、コントローラCが車体Bの前後における鉄道車両の進行方向に対して横方向の加速度α1,α2から車体Bのヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力fωとスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力fsを求め、前記ヨー抑制力fωと前記スエー抑制力fsに基づいて目標制御力F1,F2を求めるようになっている。このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、前記ヨー抑制力fωと前記スエー抑制力fsに基づいて目標制御力F1,F2を求めるから、車体Bの全体の振動をとらえて車体Bの振動を効果的に抑制できる。 In the railroad vehicle vibration damping device 1 of the present embodiment, the actuators A1 and A2 are interposed between the vehicle body B of the railroad vehicle and the carriages T1 and T2 sideways with respect to the traveling direction of the railroad vehicle, and the controller From the lateral accelerations α1 and α2 with respect to the traveling direction of the railcar before and after the vehicle body B, C obtains the yaw suppression force fω that suppresses the vibration in the yaw direction of the vehicle body B and the sway suppression force fs that suppresses the vibration in the sway direction. The target control forces F1 and F2 are obtained based on the yaw suppression force fω and the sway suppression force fs. According to the vibration damping device 1 for a railway vehicle configured in this way, the target control forces F1 and F2 are obtained based on the yaw suppression force fω and the sway suppression force fs, so that the vibration of the entire vehicle body B can be captured. The vibration of the vehicle body B can be effectively suppressed.
なお、本実施の形態では、車体Bの前後のアクチュエータA1,A2をコントローラCが前述のように制御しているが、アクチュエータA1とアクチュエータA2とを独立して制御するようにしてもよい。つまり、アクチュエータA1を車体Bの前側の振動のみに基づいて制御し、アクチュエータA2を車体Bの後側の振動のみに基づいて制御してもよい。本実施の形態では、コントローラCの制御に際して、車体Bの加速度α1,α2に基づいて目標制御力F1,F2を求めているが、車体Bの振動を車体Bの変位や速度といった他のパラメータで把握して制御してもよい。 In the present embodiment, the controller C controls the actuators A1 and A2 in the front and rear of the vehicle body B as described above, but the actuator A1 and the actuator A2 may be controlled independently. That is, the actuator A1 may be controlled based only on the vibration on the front side of the vehicle body B, and the actuator A2 may be controlled based only on the vibration on the rear side of the vehicle body B. In the present embodiment, when controlling the controller C, the target control forces F1 and F2 are obtained based on the accelerations α1 and α2 of the vehicle body B, but the vibration of the vehicle body B is determined by other parameters such as the displacement and speed of the vehicle body B. You may grasp and control it.
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, they can be modified, modified, and modified as long as they do not deviate from the claims.
1・・・鉄道車両用制振装置、2・・・シリンダ、3・・・ピストン、4・・・ロッド、5・・・ロッド側室、6・・・ピストン側室、7・・・タンク、8・・・第一通路、9・・・第一開閉弁、10・・・第二通路、11・・・第二開閉弁、12・・・ポンプ、15・・・モータ、18・・・整流通路、19・・・吸込通路、21・・・排出通路、22・・・可変リリーフ弁、A1,A2・・・アクチュエータ、B・・・車体、C・・・コントローラ、T1,T2・・・台車 1 ... Vibration damping device for railway vehicles, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Rod, 5 ... Rod side chamber, 6 ... Piston side chamber, 7 ... Tank, 8 ... 1st passage, 9 ... 1st on-off valve, 10 ... 2nd passage, 11 ... 2nd on-off valve, 12 ... pump, 15 ... motor, 18 ... rectification Passage, 19 ... Suction passage, 21 ... Discharge passage, 22 ... Variable relief valve, A1, A2 ... Actuator, B ... Body, C ... Controller, T1, T2 ... Cart
Claims (6)
前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、
前記アクチュエータは、
シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、前記シリンダ内に前記ピストンで区画したロッド側室およびピストン側室と、タンクと、前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路に設けた第一開閉弁と、前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路に設けた第二開閉弁と、前記ロッド側室へ液体を供給可能なポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記ロッド側室と前記タンクとを連通する排出通路と、前記排出通路に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁とを有し、
前記コントローラは、
前記車体の横方向の加速度を検知する加速度センサを有し、前記加速度センサが検知した加速度に基づいて目標制御力を求め、前記目標制御力に応じて前記可変リリーフ弁、前記第一開閉弁および前記第二開閉弁を制御して前記アクチュエータの推力を前記目標制御力となるように制御するとともに、
0を含む範囲で設定される不感帯に前記目標制御力があると、前記第一開閉弁と前記第二開閉弁とを開弁させて前記アクチュエータをアンロードする
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。 An actuator that is intervened between the body and bogie of a railroad vehicle and can be unloaded,
A controller for controlling the actuator is provided.
The actuator
A cylinder, a piston slidably inserted into the cylinder, a rod inserted into the cylinder and connected to the piston, a rod side chamber and a piston side chamber partitioned by the piston in the cylinder, and a tank. A first on-off valve provided in the first passage that communicates the rod side chamber and the piston side chamber, a second on-off valve provided in the second passage that communicates the piston side chamber and the tank, and the rod side chamber. It has a pump capable of supplying liquid to the pump, a motor for driving the pump, a discharge passage for communicating the rod side chamber and the tank, and a variable relief valve provided in the discharge passage for changing the valve opening pressure. death,
The controller
It has an acceleration sensor that detects the lateral acceleration of the vehicle body, obtains a target control force based on the acceleration detected by the acceleration sensor, and according to the target control force, the variable relief valve, the first on-off valve, and the like. The second on-off valve is controlled to control the thrust of the actuator so as to be the target control force.
0 If there is a previous Symbol objectives control force dead band which is set in a range including the railway vehicle, characterized in that unloading the actuator is opened and said first on-off valve the second on-off valve Vibration damping device.
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 The vibration damping device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the dead zone is set in a range of ± 400 N or more with respect to the target control force.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の鉄道車両用制振装置。 The vibration damping device for a railway vehicle according to claim 1 or 2, wherein the controller is changed so as to increase the range of the dead zone when the vibration of the vehicle body exceeds a threshold value.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の鉄道車両用制振装置。 The vibration damping device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller changes the range of the dead zone according to a date or an air temperature.
前記ピストン側室から前記ロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路と、
前記タンクから前記ピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路とを有する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。 The actuator
A rectifying passage that allows only the flow of liquid from the piston side chamber to the rod side chamber,
The vibration damping device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 4, further comprising a suction passage that allows only the flow of liquid from the tank to the piston side chamber.
前記コントローラは、前記車体の前後における前記鉄道車両の進行方向に対して横方向の加速度から前記車体のヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力とスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力を求め、前記ヨー抑制力と前記スエー抑制力に基づいて前記目標制御力を求める
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。 The actuator is interposed between the vehicle body and the bogie of the railway vehicle sideways with respect to the traveling direction of the railway vehicle.
The controller obtains a yaw suppressing force that suppresses vibration in the yaw direction of the car body and a sway suppressing force that suppresses vibration in the sway direction from lateral acceleration with respect to the traveling direction of the railroad vehicle in front of and behind the car body. The vibration damping device for a railroad vehicle according to any one of claims 1 to 5 , wherein the target control force is obtained based on the yaw suppressing force and the sway suppressing force.
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