JPH03135871A - 鉄道車両の空気ばね制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、空気ばね付き台車を有する鉄道車両の空気
ばねの内圧変動を抑制した制御方法に関する。

従来の技術 空気ばね付き台車を有する鉄道車両は、個々の空気ばね
高かを連結棒を用いて機械的に検知し、その動きを高さ
調整弁のレバーに伝えて弁の開閉を行ない、高さの修正
、内圧の調整を行なっていた。

この高さ調整弁は、空気ばね高さを個々に調整するもの
であり、車両がカント逓減区間で停車した場合は、高さ
調整弁が自動的に働き、各空気ばね高さを一定に保とう
とするため、次のようなメカニズムにより内圧の低下が
生じ、輪重抜けが発生することがあった。

すなわち、カント逓減区間では内軟側と外軌側のレール
高さが異なり軌道ねじれを生じているため、車両がカン
ト逓減区間に停車すれば、前後台車は異なる傾斜角で傾
くので、高さ調整弁の作動により、第７図に示すように
、前台車（９）と後台車（１０）では反対方向のモーメ
ントが働き、両者が釣合う角度に車体は傾斜する。その
ため、前後台車の片方の対角線上に位置する空気ばねの
内圧が低下し、他方の対角線上に位置する空気ばねの内
圧との間に不均一が生じ（第４図参照）、各車輪の負担
する荷重に不均一が生じる。その結果、輪重変動が大き
く、荷重分担の少ない車輪は、いわゆる輪重抜けを生じ
、車両の再起動時に脱線する危険がある。

従来の空気ばね制御においても、輪重変動を少しでもす
くなくするために、左右空気ばねの間を差圧弁で接続し
ているが、設定差圧値を超える左右空気ばねの内圧差が
生じた場合には差圧弁が連通ずるが、カント区間でのカ
ント負けを防止する観点から、この設定差圧をあまり小
さくできず、また前後台車間では設定差圧値の２倍の圧
力差を許容しているため、輪重変動を十分に小さくでき
なかった。

発明が解決しようとする課題 上記のごとく、従来の空気ばね付き台車を有する鉄道車
両は、機械的な方法で各空気ばねごとに高さ調整を行う
とともに、左右空気ばねの間を差圧弁で接続して内圧の
不均一を防止してはいるが、十分な制御はできなかった
。

また、カント逓減区間では空気ばねの内圧変動に起因す
る輪重抜けが発生するので、車両の脱線を防止し、安全
を確保するため空気ばねの内圧変動を小さく押える必要
がある。

この発明は、上記問題点を排除し、空気ばねの内圧変動
、輪重変動を小さく押える制御を安定して行いうる鉄道
車両の空気ばね制御方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 空気ばね台車を有する鉄道車両において、前後台車の各
空気ばねに、連続的に計測する高さ検出器、圧力計およ
び給気弁と排気弁を設け、各高さ検出器および圧力計の
検出信号を制御器に入力し、前後台車の同じ側の前後空
気ばね内圧間の設定差圧、左右空気ばね間の設定平均高
さと比較演算して、制御器からの制御信号により各給気
弁および排気弁を開閉操作するように構成し、前後台車
の各空気ばねの内圧と高さを検知して、車両がどのよう
な軌道上にあるかを判断し、前台車と後台車の同じ側に
ある前後空気ばね内圧の差が、左右いずれも設定差圧内
に納まり、かつ車両がカント逓減区間にある場合は前台
車と後台車の左右空気ばね高さの平均が設定高さ内に納
まり、平坦部およびカント区間にある場合は各空気ばね
の高さが個々に設定高さ内に納まるように答弁の給排気
を行うことにある。

作　　用 第２図に示すように、前台車（９）の空気ばね（１）　
（２）と後台車（１０）の空気ばね（３）（４）のそれ
ぞれの内圧をＰ＋　、Ｐｇ　、Ｐｓ　、Ｐ４　とし、ま
たばね高さをｈ＋　、ｈ＊　、ｈ−、ｈ４とし、前後台
車の空気ばねの内圧の差が設定差圧ΔＰ、より小さい、
すなわち、 Ｐｌ−Ｐｓｉ＜ΔＰ。

Ｐｌ　　Ｐ４　＜ΔＰ。

を満足するように空気ばねの内圧制御を行えば、空気ば
ねの内圧変動を小さく押えることができる。

また、カント区間においては、左右空気ばねの内圧に差
がなければ、第６図に示すように、前台車（９）、後台
車（１０）ともに内軟側に向けてモーメントが発生しカ
ント負けが起る。

しかし、例えば第６図の状態で第５図に示すように外軌
側の空気ばね（２）　（４）の内圧Ｐ＊、Ｐ＋が低く、
内軟側の空気ばね（１）　（３）の内圧Ｐ＋　、Ｐ−が
高いカント区間では、十分に左右空気ばね内圧の間に差
を発生させ、カント負は現象の発生を防止することがで
きる。

空気ばね高さ制御は、連続的に計測できる高さ検出器、
例えば第３図に示すロータリエンコーダ（５）を車体側
に取着し、そのロークリエンコーダ回動角を計るレバー
（１６）を台車側に取着した装置により、高さを角度に
変換しデジタル信号として制御器に入力することにより
、ばね高さを連続的に検知し、車両が軌道の平坦部、カ
ント区間あるいはカント逓減区間のいずれにあるかを迅
速に判断することができ、その車体位置に応じて微妙な
高さ制御が行われる。すなわち、車両がカント逓減区間
にある場合は、 上記２式を満足していないとき、制御器からの出力によ
り弁が開閉操作され高さ制御が行われる。

上記のごとく、カント逓減区間では、空気ばねの左右平
均高さを所定範囲内に納める制御を行うことにより、車
体を安定状態に保つことができる。

また、平坦部、カント区間では、各空気ばねの高さがΔ
ｈｅ内に納まるように個々に制御することにより、車体
のかだむきをより正確に制御することができる。

実施例 この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、鉄道車両の前台車（９）　　と後
台車（１０）の左右側に設けた空気ばね（１）　（２）
および（３）（４）の夫々に、高さ検出器として第３図
に示す要領でロータリエンコーダ（５）を設置し、また
圧力計（１７）を設ける。

また、元空気溜（６）と各空気ばね（１）〜（４）　の
間を接続した配管（７）の途中に、給気弁（１１）　（
１２）（１３）　（１４）を設けるとともに、他に設け
た排気管に排気弁（２１）　（２２）　（２３）　（２
４）を設ける。そして、各ロークリエンコーダ（５）　
の検出信号を制御器（８）に入力するように配線し、ま
た各給気弁および各排気弁を開閉する制御器（８）　か
らの出力（を圧あるいは電流）を伝えるための配線をす
る。

この発明による空気ばねの電子制御は、先に記載したと
おり、前後台車の各空気ばねの内圧と高さを連続して検
知し、車両がどのような軌道上にあるかを判断し、前台
車（９）と後台車（１０）の同じ側にある前後空気ばね
（１）　（３）および（２）（４）の内圧のの差ＩＰ、
−ｐｓ　　＋およびＩＰ、−Ｐ、ｌが設定差圧ΔＰ、を
超えているときは、制御器（８）　から答弁へ制御信号
全流して答弁の開閉を行ない、前後空気ばねの内圧の差
が左右いずれの側も設定差圧内に納まるように制御し、
かつ車両がカント逓減区間にあれば、前台車後台車の左
右空気ばね（１）（２）および（３）（４）の高さの平
均が設定高さ内に納まるように制御する。

また、車両がカント区間にあれば、各空気ばねの高さを
Δｈｅ内に納まるように個々に制御するので自然に内航
側空気ばねの内圧が外軌側空気ばねの内圧より高くなり
左右空気ばねの内圧の間に差が発生し、カント負は現象
の発生を防止する。

次に、この発明の空気ばね電子制御方法を鉄道車両（長
さ２０ｍ）に実施し、カント１０５ｍｍ　を有する曲率
半径１５０ｍの曲線路（カント逓減率γ＝１／２７５　
）で試験を行なった。

試験は、１０Ｋｍ／ｈ走行中、５Ｋｍ／ｈ走行中および
カント区間、カント逓減区間における代表地点に車両を
停止して行なった。また、内圧制御によって車両が安定
するまでの時間も測定した。なお、比較のため、従来の
高さ調整弁を用いた方法（左右差圧弁の差圧設定値１．
２Ｋｇ／　ｃｍ″）でも試験をした。その結果を第１表
に示す。

この結果より、この発明の実施によれば、空気ばねの内
圧変動を低く押えることができ、また制。

御の収束が速く、安定した制御ができることがわかる。

（以下余白） 第５図は車両がカント区間にある際の空気ばね内圧の高
低を示す説明図、第６図は車両がカント区間にある際の
前台車（３図）および後台車（ｂ図）に作用するモーメ
ントを示す説明図、第７図は車両がカント逓減区間にあ
る際、車体の前部と後部に発生するモーメントを示す説
明図であり、３区はカント逓減区間と車体との関係を、
Ｂ図は車体前部のモーメントを、０図は車体後部のモー
メントを、それぞれ示す。

１〜４・・・空気ばね ５・・・ロータリエンコーダ ６・・・元空気溜　　　　　　７・・・配管８・・・制
御器　　　　　　　９・・・前台車１０・・・後台車 １１〜１４・・・給気弁　　　　　１５・・・車体１７
・・・圧力計 ２１〜２４・・・排気弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　空気ばね台車を有する鉄道車両において、前後台車
   の各空気ばねに、連続的に計測する高さ検出器、圧力計
   および給気弁と排気弁を設け、各高さ検出器および圧力
   計の検出信号を制御器に入力し、前後台車の同じ側の前
   後空気ばね内圧間の設定差圧、左右空気ばね間の設定平
   均高さと比較演算して、制御器からの制御信号により各
   給気弁および排気弁を開閉操作するように構成し、前後
   台車の各空気ばねの内圧と高さを検知して、車両がどの
   ような軌道上にあるかを判断し、前台車と後台車の同じ
   側にある前後空気ばね内圧の差が、左右いずれも設定差
   圧内に納まり、かつ車両がカント逓減区間にある場合は
   前台車と後台車の左右空気ばね高さの平均が設定高さ内
   に納まり、平坦部およびカント区間にある場合は各空気
   ばねの高さが個々に設定高さ内に納まるように各弁の給
   排気を行ない、空気ばね内圧変動、輪重変動を抑制した
   ことを特徴とする鉄道車両の空気ばね制御方法。