JPH05176417A - 横揺れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気浮上列車の走行安定性のうち、特に横揺れ
を防ぐことを目的としている。 【構成】列車台車７に、車体１の浮上・走行用の超電導
磁石２以外に、補助コイル５を設置する。このコイルに
通電することで励磁，消磁を行ない、これと地上側の浮
上コイル４との間の反発力を発生させ、車体１の姿勢を
変化させる。 【効果】走行中の車体の横揺れを加速度，速度，変位量
を考慮し、アクティブに制御することができ、走行安定
性が確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石の反発力を利用し
て車体を浮上させる磁気浮上列車の横揺れ防止装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁石の反発力を利用して車体を浮上させ
る磁気浮上列車では、車体の両側に浮上力および推進案
内力を受ける電磁コイルが取りつけられる。地上のガイ
ドウェイには浮上用，推進案内用コイルが離散的に配置
されているため、列車が受ける浮上力および推進案内力
は振動的なものになる。特に車体の横揺れ(ヨーイング)
に対してはこれといった対策は講じられてはいない。

【０００３】磁気浮上列車の走行時の安定性を保つ手段
としては、特開昭54−136018号公報がある。これの構成
は、浮上車両の先頭車の前頭部左右に車両の両側に突出
した回転軸を介して、前翼が回転自在に設けられてお
り、前翼を車両の走行速度に応じて調整することによっ
て、浮上車両は常に水平姿勢を保持して走行できるとい
うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる補助翼を用いた
走行時の姿勢安定構造では次のような問題がある。これ
は車体の周りの空気の流れの中に翼を置き、これに発生
する揚力を調整して車体の安定を保つものであるが、空
気の流れが突発的に変化すると翼に発生する力も急激に
変化してしまい、かえって車体の姿勢を乱すことにもな
る。

【０００５】磁気浮上列車は従来の鉄道車両とは違い、
地上から浮上して走行するため、悪天候時の急激な風の
変化の影響を受けやすいと考えられる。風速や風向きに
応じて翼の迎え角を変えて揚力を調整するような姿勢制
御法も考えられるが、システムが複雑になり、また車体
も重くなるた実用的でない。また、車体に翼を取り付け
ることで車体の寸法が変わり、トンネル走行時や車両基
地に格納される際にこれらの翼が邪魔になることも予想
される。さらに、先頭車両にだけ翼を取り付けて安定化
を保とうとしても、連結された車両の中間部に安定化は
計れない。

【０００６】本発明の目的は、揚力を利用せずに走行中
の車両の姿勢を安定化させるための装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の手段
によって達成される。

【０００８】磁気浮上列車の各車両に発生磁場の強さを
変えられる磁場発生装置を取りつけたことを特徴とする
横揺れ防止装置。

【０００９】磁場発生装置として電磁石を用い、コイル
に流す電流の大きさを可変することで発生磁の大きさを
変えられるようになっていることを特徴とする横揺れ防
止装置。

【００１０】磁場発生装置を車体の前後部左右側面に取
り付けたことを特徴とする横揺れ防止装置。

【００１１】磁場発生装置として電磁石を用い、これの
他に、車体とガイドウェイ側壁との距離を測る距離計，
車体の進行方向に対して直交する向きの加速度を測る加
速度計、およびこれら各センサからの信号を入力し、各
種演算を行い、電磁石に流す電流の大きさを変える演算
器より構成される横揺れ防止装置。

【００１２】なお、本願明細書において、磁気浮上列車
とは、車両に取り付けたコイルに電流を流して磁場を発
生させ、このコイルと軌道（ガイドウェイ）上に設置し
たコイルとの間に反発力を発生させて前記車両が浮上す
る列車のことを指す。

【００１３】

【作用】上記の構成によれば、磁気浮上列車がガイドウ
ェイ内を浮上走行中に、何らかの原因で、片方のガイド
ウェイ側壁に寄ったとする。その移動量を距離計で測
る。また、ガイドウェイ側壁に寄る速度・加速度を加速
度センサーで測る。そして、これらセンサからの信号は
演算器に入力される。演算器内部では、列車の走行中の
姿勢を補正するために、車体のどの位置に力を加えれば
よいかが判別される。その後、車体側面に取り付けられ
た電磁石が演算器からの命令で励磁される。励磁強さを
変えるためにコイルに流す電流を、演算器からの命令で
可変できるようにしておく。励磁する時間は、その時の
列車の横方向への偏り量が修正されるまで続けられる。
励磁が行われた磁石は、ガイドウェイ上に設置された地
上コイルとの間で力をおよぼし合い、車体の側面に進行
方向とは直交する向きに力がかかる。この結果、車体の
姿勢が変わる。励磁する磁石の選び方で車体に、ヨーイ
ング（横揺れ），ピッチング（縦揺れ），ローリング
（回転）方向の力を加えることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を
参照して説明する。

【００１５】（第１実施例）本発明の第１の実施例を図
１および図２，図３，図４，図４，図６を用いて説明す
る。車体１には、超電導磁石２が各車両の前部および後
部の左右側面に取りつけられている。超電導磁石２内は
真空断熱構造になっており、超電導線で巻かれたコイル
３が４個組になって収納されている。この超電導磁石２
は、一度励磁すると走行中は、外部から電力を供給しな
くとも発生磁場が弱まることはない。超電導状態を保つ
ためにはコイル３を液体ヘリウム温度（４Ｋ）に保つ必
要があり、このため冷凍機，液体ヘリウムタンク，液体
窒素タンクも一緒に搭載される。軌道（ガイドウェイ）
上には、車体１の浮上を受け持つ浮上コイル４と、推進
案内用の信号が流される案内コイルが取り付けられてい
る。車体１はまず案内コイルに流される電流によって超
電導磁石２が引張られることによって前進し始める。そ
の間車体はガイドローラーによって地面に接地しながら
進む。ある速度になると、浮上コイル４内に超電導磁石
２がもたらす磁束密度の時間変化に比例した誘導電流が
流れ始め、超電導コイル３との間に反発力を生み始め
る。車速が増すに従って、この反発力も大きくなり、時
速１００ｋｍ／ｈ程度で車体１は浮上する。

【００１６】本発明によると、超電導磁石２とは別に、
補助コイル５を各車体１の前後部左右側面に取り付けら
れる。補助コイル収納ケース６は台車７にボルト８によ
って固定されている。超電導磁石外槽９は、台車７に空
気バネ１０，リンク機構１１を介して支持される。補助
コイル５は、超電導線であってもよいし、普通の銅線で
製作されていても良い。収納ケース６内には、コイル５
への通電・非通電を選択するスイッチ１２，給電端子１
３が取り付けられる。台車７には加速度センサ１４が取
り付けられている。

【００１７】図３のように、車体１が直進中に、何らか
の原因で傾いたとする。その傾き量に応じた加速度が測
定される。加速度よりガイドウェイ側壁に直交する向き
の速度，移動量が演算器１５によって計算される。図６
の流れ図に従って各車両のどの補助コイルを励磁すべき
かが決定され、速度，移動量に応じた励磁力が算出され
る。この後、実際の補助コイル５の励磁が行なわれ車体
１の傾きが許容値以下になるまで励消磁が繰り返され
る。

【００１８】また、本実施例を用いると例えば、カーブ
を曲げる際に、図５においてコイル１６，コイル１７を
カーブの曲率に合わせて適当に励磁してやることでスム
ーズに曲がれるという別の効果も生まれる。

【００１９】また、加速度センサ１４を進行方向，ガイ
ドウェイ側壁方向，上下方向の加速度も測れる向きに付
けることで、車体１のヨーイング，ピッチング，ローリ
ングを把握することができる。励磁する補助コイルを適
当に選択することで、これらの車体１の揺れを抑えるこ
とができる。

【００２０】（第２実施例）本発明の第２の実施例を図
７を用いて説明する。

【００２１】本実施例は、補助コイル１８を車体１の左
右側面にある間隔をもって、配置した例である。こうす
ることで、車体１に作用させる力を、より細く与えるこ
とができ、非常の場合には、ブレーキ力として働かせる
こともできる。

【００２２】（第３実施例）本発明の第３の実施例を図
８，図９を用いて説明する。

【００２３】本実施例は、補助コイル１９を台車７に駆
動自在に取り付けた例である。補助コイル収納ケース２
０は、その上下に回転部分２１を持つ。台車７には油圧
シリンダ２２が取り付けられ、そのロッド２３が回転部
分２１に連結される。油圧シリンダ２２の駆動量は、演
算器１５で決められ、地上側の浮上コイル４と間の距離
を変化させる作用をする。距離が変わると、その間に及
ぼされる電磁力が変化し、車体１に働く力の大きさを変
えられる。電磁石のコイルに流す電流を変える方式と併
用すれば、より細かい力の調整が可能となる。

【００２４】（第４実施例）本発明の第４の実施例を図
１０を用いて説明する。

【００２５】図１０は、超電導磁石の内部構造を示した
図である。外槽２４内部には超電導コイルを収めた内槽
２５が４つ収納されている。そして各々のコイル内槽２
５の間には、永久電流スイッチ２６が設けられている。
超電導コイルの励消時は、このスイッチ２６を通して行
なわれる。本実施例では、保護抵抗２７を設け、これに
付いている給電端子２８より電流を、走行中供給しても
らい、スイッチ２６と抵抗２７を用いて、超電導コイル
に流す電流の大きさを可変できるようにした例である。
可変の手順は以下のように行なわれる。車体１が何らか
の原因で傾き、超電導コイルの起磁力を弱めることで姿
勢制御を行なおうとした場合、給電端子２８に現在コイ
ルに流れている電流と同じ大きさの電流を供給する。次
にスイッチ２６をオープンにして、永久電流を、保護抵
抗２７を通して給電端子２８に流れ込むようにする。給
電端子２８に供給している電流値を変化させ、所定の値
となったところで、再び永久電流スイッチ２６をクロー
ズし、超電導磁石内に永久電流を発生させ、給電端子２
８への電流の供給もやめる。

【００２６】本実施例を用いることで、補助コイルなど
の余分なシステムを必要としないで、車体に発生する力
を可変させることができる。

【００２７】（第５実施例）本発明の第５の実施例を図
１１を用いて説明する。図１１は、走行中の磁気浮上列
車１を背面から見た図である。台車７の側面に超電導磁
石２が取り付けられている。そして本発明による補助コ
イル５がその前後部の台車７に取り付けられている。先
の実施例では、補助コイル５の通電量は台車に取り付け
られた加速度センサによる計測値を基に決定されていた
が、本実施例は、加速度センサの代わりに距離センサ２
９でガイドウェイ側壁との距離を測り、その移動量が、
ある許容値以上になった時、補助コイル５を励磁すると
いうものである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気浮上列車の走行中の横揺れを、台車に付加した磁場発
生装置により、能動的に防止することができ、安定走行
を実現することができる。

【００２９】また、横揺れを防止できるだけでなく、縦
揺れ，回転方向の揺れに対しても、本発明による磁場発
生装置は効果を奏する。

【００３０】また、本発明による横揺れ防止装置は、走
行中の車体の各部に電磁力による補助力を加えられるた
め、走行中の車体の姿勢の安定化以外にも、カーブ走行
時等にも車体の向きを積極的にカーブの曲率に合わせて
変えることで、スムーズにカーブを曲がることに利用で
きる。

【００３１】さらに、予備の磁場発生装置を用いなくと
も、車体浮上・走行用の超電導磁石の磁力を調整するこ
とで車体の姿勢を変化させることができ、台車構造を複
雑にせずに済むという利点が生まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】列車側面図である。

【図２】列車台車側面図である。

【図３】列車上面図である。

【図４】列車上面図である。

【図５】カーブ走行時の列車上面図である。

【図６】車体姿勢制御流れ図である。

【図７】列車側面図である。

【図８】列車台車正面図である。

【図９】列車台車側面図である。

【図１０】超電導磁石内部構造図である。

【図１１】先頭列車背面図である。

【符号の説明】

１…車体、２…超電導磁石、５…補助コイル、１４…加
速度センサ、１５…演算器、１８…補助コイル（離散設
置型）、１９…補助コイル（駆動型）、２２…油圧シリ
ンダ、２７…保護抵抗、２９…距離センサ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に取り付けたコイルに電流を流して磁
   場を発生させ、このコイルとガイドウェイ（軌道）上に
   設置したコイルとの間に反発力を発生させて前記車両を
   浮上させる磁気浮上列車において、各車両に、発生磁場
   の強さを変えられる磁場発生装置を取り付けたことを特
   徴とする横揺れ防止装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気浮上列車において、各
   車両に浮上用とは別に複数個の電磁石を設け、そこに流
   す電流の大きさを可変できるようになっていることを特
   徴とする横揺れ防止装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の磁場発生装置が車体の左右
   前後部側面に取りつけられていることを特徴とする横揺
   れ防止装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の磁場発生装置が車体の左右
   側面部にある間隔をもって取りつけられていることを特
   徴とする横揺れ防止装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の磁場発生装置が車体に駆動
   可能に取りつけられていることを特徴とする横揺れ防止
   装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の磁場発生装置として、車体
   浮上用に用いている超電導磁石を利用し、そこに流す電
   流の大きさを変えられることを特徴とした横揺れ防止装
   置。
7. 【請求項７】請求項１記載の磁場発生装置の発生磁場の
   強さが、ガイドウェイ側壁と車体との距離，相対速度，
   相対加速度に応じて変化することを特徴とする横揺れ防
   止装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の磁場発生装置として電磁石
   を用い、これと車体とガイドウェイ側壁との距離を測る
   距離計，車体の進行方向に対して直交する向きの加速度
   を測る加速度計、およびこれら各センサからの信号を入
   力し、各種演算を行い電磁石に流す電流の大きさを変え
   る演算器より構成される横揺れ防止装置。