JPH03164366A - 鉄道車両の空気ばね電子制御方法 - 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が緩和
曲線で発生する輪重変動を防止するための空気ばね電子
制御方法に関する。

従来技術 空気ばねを有する鉄道車両は、その時々の荷重に対応し
て圧縮空気量を自動的に調整して、車体の高さを一定に
保つためにリンクとレベリングバルプを組合せた自動高
さ調整機構を備えている。

また、左右の空気ばね内圧に大幅の差が生じた際に、左
右空気ばねの内圧を均等に保つための差圧調整弁が、左
右空気ばねの間に設けられている。

しかし、鉄道車両が曲線路の緩和曲線、すなわち力冫ト
逓減区間で停車した場合は、自動高さ調整機構の機能に
より、空気ばね高さを一定に保持しようとする。

このとき、第１０図に示すように、車体（１７）の前部
はカント小の位置にいる後台車（１２）の影響を受けて
時計方向のモーメントが生じる。また、車体の後部は、
カント大の位置にいる前台車（１１）の影響を受けて反
時計方向のモーメントが生じる。このように、前後の台
車は、車体を逆方向に回転させようとするが、車体のね
じり剛性が大きいため、前後台車で発生するモーメント
のつり合う位置で車体は停止する。

この状態では、前台車と後台車の空気ばね高さは、いず
れも制御目標値からずれているため、自動高さ調整機構
の弁の給排気は続いており、それによって車体の対角線
上にある空気ばねの内圧に差が生じる。

この対角線上にある空気ばね内圧の差により、各車輪が
負担する荷重が不均一となる。その結果一方の対角線上
にある空気ばねの内圧は高く、他方の対角線上にある空
気ばねの内圧は低くなる。

そのため、輪重変動が発生し、内圧の低い空気ばね側に
ある車輪には、輪重抜け現象が起こる。この論重変動が
大きいと、車両の再起動時に脱線する恐れがある。

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、台車に自動高さ調整機構と左右空気ばねの内圧を
均等に保つ差圧調整弁を有しており、各台車個別に左右
空気ばねの内圧を調整することはできるが、前後台車間
での内圧は調整できず、緩和曲線では車体の対角線上の
内圧差が発生するため、輪重変動を防止することはでき
なかった。

この発明は、緩和曲線における輪重変動を防止し、緩和
曲線に停車した車両が再起動する際の脱線防止を目的と
した鉄道車両の空気ばね電子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 上記目的を達或するため、この発明の鉄道車両の空気ば
ね電子制御方法は、前後台車の左右空気ばねの間を、制
御器からの信号により開閉する制御弁を有する配管で接
続し、各空気ばねに設けた圧力センサが検出した内圧を
上記制御器に入力し、あらかじめ入力された左右空気ば
ねの設定差圧および前後台車の同じ側にある空気ばね内
圧の差の設定差圧と比較演算し、左右空気ばね内圧の差
の絶対値および前後台車の同じ側にある空気ばね内圧の
差の絶対値が設定差圧より高いとき、制御弁を開いて前
後台車それぞれの左右空気ばね内圧差を解消するのであ
る。

そして、上記制御弁には、電磁弁を使用するか、または
流量調整弁を使用する。なお、電磁弁を使用するときは
、絞りを併用して配管中を流通する圧縮空気の流量を調
整することが望ましい。電磁弁を使った他の手段として
、電磁弁と逆止弁および絞りを設けた配管の２組を逆止
弁の向きを互いに逆向きにして並列して左右空気ばねの
間を接続することができる。

作　　　用 この発明による空気ばね電子制御装置を設けた鉄道車両
は、緩和曲線に停車して、車体の前部と後部に逆向きの
モーメントが働き、左右空気ばねの一方の内圧および前
後台車の同じ側にある空気ばね内圧が高い場合には、制
御器からの制御信号により制御弁が開き、左右空気ばね
間が連通し内圧の高い空気ばね側から内圧の低い空気ば
ね側へ圧力空気が流れ、左右空気ばね間の内圧差が解消
する。その結果、前後台車の各空気ばねの内圧は均等と
なり、輪重変動は防止される。

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〜第３図は、この発明の実施による空気ばね電子
制御装置を装備した前後台車の空気ばね装置を示したも
ので、第１図は制御弁として、前後台車それぞれに１個
の電磁弁を設けた場合、第２図は前後台車それぞれに２
個の電磁弁を設けた場合、第３図は制御弁として、流量
調整弁を用いた場合である。

なお、前台車（１ｌ）の空気ばね（１）　（２）および
後台車（１２）の空気ばね（３）（４）は、いずれも元
空気溜に配管で接続された給気弁（図面省略）と、他に
排気管に設けた排気弁（図面省略）および高さ調整装置
（１４）と内圧を測定する圧力センサ（１５）が設けら
れている。

そして、第１図の実施例は、左右空気ばね（１）（２）
と（３）（４）を、それぞれ絞り（１３）を付設した電
磁弁（５−１）　（５−２）を有する配管（８−１）　
（８−２）で接続する。また、各空気ばねの圧力センサ
（１５）からの検出信号を制御器（１０）に入力するよ
うに配線し、電磁弁（５−１）　（５−２）を開閉する
制御器（１０）からの出力（電圧または電流）を伝える
ための配線をする。

第２図の実施例は、空気ばね（２）から空気ばね（１）
へ向けて開く逆止弁（ｌ８）と絞り（１３）および電磁
弁（６−１）を有する配管（９−１）　と、上記とは逆
に空気ばね（２）へ向けて開く逆止弁（ｌ８）と絞り（
ｌ３）および電磁弁（６−２）　を有する配管（９−２
）　　を並設して空気ばね（１）と（２）の間を接続し
、また上記と同様に互いに逆向きに開く逆止弁（１８）
と絞り（１３）および電磁弁（６−３）　（６−４）を
有する配管（９−３）　（９−４）を並設して空気ばね
（３）と（４）の間を接続してなる。

上記第１図、第２図に示す実施例のように制御弁に電磁
弁を使用した場合、操作による電磁弁の開きは全開のみ
であるから、流量を調整する必要のあるときは配管中に
絞りを設ける。

第３図の実施例は、制御弁として流量調整弁（７−１）
　を有する配管（８−３）で空気ばね（１）と〈２）の
間を接続し、同じく流量調整弁（７−２）　を有する配
管（８−４）で空気ばね（３）と（４）の間を接続して
なる。

流量調整弁は、例えば第９図に示すような特性があり、
電圧に対し開口面積がほぼ比例する領域がある。この比
例する領域を利用して制御器から弁への出力を、内圧の
制御目標値からのずれの大きさに応じて調整する。

なお、図には、左右空気ばねの間を従来装置に用いられ
ている差圧調整弁（１６）で接続した場合を示している
が、この弁は省略しても、この発明の作用、効果には影
響がない。

第７図に示すように、前台−車（１１）の空気ばね（１
）　（２）と後台車（１２）の空気ばね（３）（４）の
それぞれの内圧をＰ＋　，Ｐ嵩、Ｐ３、Ｐ４　としたと
き、第１０図に示すように、カント逓減区間おいて、前
台車（１１）と後台車（１２）に互いに逆向きのモーメ
ントが働けば、その際の各空気ばねの内圧は、例えば第
８図に示すように、Ｐ＋　　とＰ４が低く、Ｐ！　とＰ
３が高い。

この内圧変動は、各圧力センサ（１５）により検出され
制御器（１０）に入力されている。制御器（１０）には
、左右空気ばね内圧の差の許容される設定差圧△Ｐ＋　
　と、前後台車の同じ側にある空気ばね内圧の差（絶対
値）として許容される設定差圧の値ΔＰ２が入力されて
おり、内圧の検出信号と設定差圧とが制御器（１０）で
比較演算され、Ｐ＋　　Ｐｔｌ＞△Ｐ＋　のとき電磁弁
（５−１）、流量調整弁（７−１）を開く。また、Ｐｒ
　　Ｐｔ＞△Ｐ＋のとき電磁弁（６−１）か（６−２）
　を開き、ＩＰ＝−Ｐ４１＞△Ｐ，のとき電磁弁（５−
２）、流量調整弁（７−２）を開く。また、Ｐｓ　　Ｐ
４＞ΔＰ＋のとき電磁弁（６−３）か（６−４）を開い
て、左右空気ばねの差圧を設定差圧内に納めるように調
整する。

ついで、 Ｐ＋Ｐ−１＞ΔＰ２　または ＰＩＰ４１＞ΔＰ！ となったとき、制御器（１０）からの出力により各制御
弁が開き左右空気ばねの間の差圧が小さくなるよう押え
られ、設定差圧ΔＰｌ内に納まったとき弁は閉じる。　
なお、第３図に示す流量調整弁を使用した場合は、弁へ
の出力ｙは、 左右空気ばね内圧の差の絶対値がΔＰ▲を超え．ている
とき、 ’／’　−ａｔ　　Ｃ　（Ｉｐ＋　　Ｐ＊　　ｌ）一Δ
Ｐ＋３＋β１ｙｓ”α．（（ＩＰツーＰ４　１）一ΔＰ
，）＋β五前後台車の同じ側にある空気ばね内圧の差の
絶対値がΔＰ，を超えているとき、 ｙ＋＝ｙ＊＝旧（　（ｌ　Ｐ＋　　Ｐｓｌ）一ΔＰ冨〕
＋β冨ｙ＋冨ｙ２ＷＲ旧（（ＩＰ！−Ｐ◆１）一ΔＰｇ
）＋β冨（ただし、α車，α２は係数、β五、β２はオ
フセット量） 上記のごとく第１〜３図の各実施例で行なわれる制御の
７ローシートを第４〜６図に示す。

発明の効果 この発明は、鉄道車両の各空気ばねの内圧を連続的に検
出し電気信号化して制御器に入力し、鉄道車両がカント
逓減区間にあるとき、左右空気ばねの差圧が設定差圧内
に納まるように制御するとともに、前後台車の同じ側に
ある空気ばねの差圧が設定差圧内に納まるように制御し
、前後台車の各空気ばねの内圧を均一に保つことができ
るから、輪重変動を防止することができる。

そのため、緩和曲線上に停車した鉄道車両が再起動する
際に脱線する恐れはない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の電子制御方法を実施するた
めの装置を設けた鉄道車両用空気ばね装置を示す説明図
、第４図〜第６図はこの発明の実施による制御手順を示
すフローシートで、第４図は第１図の実施例の場合、第
５図は第２図の実施例の場合、第６図は第３図の実施例
の場合である、第７図は鉄道車両の前後台車の各空気ば
ねの内圧（Ｐ，〜Ｐ番）および高さ　（ｈ，−ｈ．）を
示した説明図、第８図は鉄道車両がカント逓減区間にあ
る際の空気ばね内圧の高低を示す説明図、第９図は流量
調整弁の開口面積と印加する電圧との関係を示すグラフ
、第１０図は鉄道車両がカント逓減区間内にある際、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、ａ図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、Ｃ図は車体後部のモーメントを
、それぞれ示．す。 ！、２、３、４・・・空気ばね ５−１、５−２・・・電磁弁 ６−１，　　６−２、６−３、６−４・・・電磁弁７−
１、７−２・・・流量調整弁 ８−１、８−２、８−３、８−４・・・配管９−１，　
　９−２、９−３、９−４・・・配管１０・・・制御器 １１・・・前台車　　　　　　１２・・後台車１３・・
・絞り　　　　　　　１４・・・高さ調整装置１５・・
・圧力七ンサ １６・・・差圧調整弁 １７・・・車体 １８・・・逆止弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　前後台車の左右空気ばねの間を制御器からの信号に
   より開閉する制御弁を有する配管で接続し、各空気ばね
   に設けた圧力センサが検出した内圧を上記制御器に入力
   して、あらかじめ入力された左右空気ばねの設定差圧お
   よび前後台車の同じ側にある空気ばね内圧の差の設定差
   圧と比較演算。 し、左右空気ばね内圧の差の絶対値および前後台車の同
   じ側にある空気ばね内圧の差の絶対値が設定差圧より高
   いとき、制御器からの出力により制御弁を開いて、前後
   台車それぞれの左右空気ばねの内圧差を解消する鉄道車
   両の空気ばね電子制御方法。 ２　電磁弁からなる制御弁と絞りを配管に設置してなる
   請求項１記載の鉄道車両の空気ばね電子制御方法。 ３　制御弁が、電磁弁と逆止弁および絞りを設けた配管
   の２組を逆止弁の向きを互いに逆向きにして並列して左
   右空気ばねの間を接続してなる請求項１記載の鉄道車両
   の空気ばね電子制御方法。 ４　制御弁が流量調整弁からなる請求項１記載の鉄道車
   両の空気ばね電子制御方法。