JPH05238387A - 空気ばね付き鉄道車両の車体傾斜制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気ばね付き鉄道車両の車体を、左右空気ば
ねの高さを制御して乗客が遠心力を受けないように傾斜
させる。 【構成】 各空気ばねに対設した補助空気室を、空気ば
ねに連通する補助空気室Ａと切換弁４を介して接続する
補助空気室Ｂとに分割し、各補助空気室の内圧検出器、
空気ばねの給気弁と排気弁および高さ検出器、曲線検出
器を有し、各検出器の検出信号と設定値とを比較演算し
て車体傾斜を行うように設け、曲線区間の始点を検知し
たとき切換弁４を閉じ給気弁と排気弁を開閉操作して車
体を設定角度で傾斜させ、曲線区間の終点を検知したと
き給気弁と排気弁を開閉操作して車体を水平にもどし、
かつ補助空気室Ａの内圧と補助空気室Ｂの内圧の差が設
定差圧以下になったとき切換弁４を開いて水平状態を維
持する。 【効果】 空気ばねの圧縮空気の消費量を節減して車体
傾斜制御を行うことができる。また、直線路では有効補
助空気量が増大することにより上下方向振動に対し良好
な乗り心地が確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気ばね付き鉄道車
両の車体を曲線区間において遠心力を受けないように傾
斜させるための車体傾斜制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の線路は直線と曲線および両者を結
ぶ緩和曲線さらに勾配部分が地形に応じて用いられ構成
されている。その曲線路では、列車が通過するとき遠心
力により外側に倒れようとする力が作用するので、これ
を防ぐために、あらかじめ曲線路の外側レールを内側よ
り高く敷設し、いわゆるカントが付けられている。

【０００３】曲線路を通過する鉄道車両は、そのカント
量に釣り合う速度で走行しないと、乗客に横方向の加速
度が作用して乗り心地を悪くする。しかし、カントの大
きさには限度があるため、曲線路を通過する列車の速度
は主に乗客の乗り心地を悪くしない程度の速度に制限さ
れており、高速化の障害となっていた。曲線路での乗り
心地を向上させるには、この横方向の加速度を相殺する
ように車体を傾斜させれば良い。その車体傾斜の方法と
しては、ころやリンクを用いて車体の仮想支持点を車体
重心より上にした自然振り子式や制御付振り子式（特開
昭５８−１０１８６７号公報等）や油圧、空気圧を用い
て強制的に車体を傾斜させる方法（特公昭４７−４１１
６５号公報等）が知られている。

【０００４】従来の空気ばねによる鉄道車両の車体傾斜
は、空気源の高圧空気を片側の空気ばねに供給し、他側
の空気ばねの空気を大気中に放出して車体を設定角度に
傾斜させる。そのため、多量の高圧空気が必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
空気ばねによる車体傾斜には多量の高圧空気が消費され
るので、空気溜の大容量化あるいは空気ばね専用の空気
溜とコンプレッサーが必要となり、これらの機器の設置
場所や重量の増加等が問題となる。

【０００６】この発明は、上記従来の空気ばねによる車
体傾斜の装置にみられる欠点を除くことを目的とするも
のであり、補助空気室の容量を可変とすることにより、
車体傾斜を行う際に消費される高圧空気量の削減を図っ
た車体傾斜方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、空気ばねを有する鉄道車両の前後台車
の各空気ばねに対設した補助空気室を、空気ばねに連通
する補助空気室Ａと切替弁を介して上記補助空気室Ａま
たは空気ばねに接続した補助空気室Ｂとに分割して設
け、空気ばねまたは補助空気室Ａと補助空気室Ｂの内圧
検出器、空気ばねの給気弁と排気弁および高さ検出器、
軌道の曲線検出器を有し、各検出器からの検出信号を制
御器に入力し、あらかじめ設定された各設定値と比較演
算して得た制御信号により車体傾斜を行うように設け、
曲線区間の始点を検知した時点で補助空気室Ｂの切替弁
を閉じ、有効補助空気量を補助空気室Ａの容量Ｖａのみ
とし、かつ空気ばねの給気弁と排気弁を開閉操作して車
体を台車に対し設定角度で傾斜させ、曲線区間の終点を
検知したとき空気ばねの給気弁と排気弁を開閉操作し、
かつ補助空気室Ａの内圧または空気ばね内圧と補助空気
室Ｂの内圧との差が設定差圧以下になったとき切替弁を
開き、有効補助空気量を増大して車体を台車に対し水平
に制御する空気ばね付き鉄道車両の車体傾斜制御方法で
ある。

【０００８】

【作用】車体傾斜は、補助空気室Ｂの切替弁を閉じて補
助空気室Ａの容量Ｖａのみを有効補助空気量として行わ
れるから、圧縮側の空気ばねから大気中へ放出される空
気量を節減することができる。また傾斜した車体を台車
に対して水平にもどす場合も、補助空気室Ｂの切替弁を
閉じて補助空気室Ａの容量Ｖａのみを有効補助空気量と
して空気ばねの伸縮が行われるから伸長した空気ばねか
ら大気中へ放出される空気量を節減できる。そして、内
圧検出器により補助空気室Ａの内圧Ｐａと補助空気室Ｂ
の内圧Ｐｂを測定し、両者の内圧差があらかじめ設定さ
れた差圧ΔＰと比べ、｜Ｐａ−Ｐｂ｜＜ΔＰを満足した
とき切替弁を開き、空気を流通させ内圧調整が行われ
る。

【０００９】

【実施例】

実施例１ この発明の一実施例を図１、図２に基づいて説明する。
空気ばねを有する鉄道車両の前後台車の各空気ばね３
ａ、３ｂ、……（以下片側台車のみで示す）に対設した
補助空気室を、空気ばね３ａ、３ｂにオリフィス６を介
して連通した補助空気室Ａと切替弁４を介して上記補助
空気室Ａに接続した補助空気室Ｂとに分割して設け、各
補助空気室Ａ、Ｂに内圧検出器５ａ、５ｂを設ける。そ
して、車体１と台車２の間に左右の空気ばねに対する高
さ検出器７ａ、７ｂを設ける。空気溜１０と各空気ばね
を接続した配管１１途中には給気弁８ａ、８ｂと排気弁
９ａ、９ｂが設置される。また、切替弁４には電磁弁を
使用することができる。図中の１２はコンプレッサーで
ある。なお、車体には曲線検出器および制御器が搭載さ
れ、図１に示すように、曲線検出器１４、内圧検出器
５、空気ばね高さ検出器７からの検出信号を制御器１５
に入力して、ここであらかじめ設定された各設定値と比
較演算して得た制御信号により切替弁４、給気弁８ａ、
８ｂ、排気弁９ａ、９ｂを開閉して車体傾斜を行う制御
系が構成されている。曲線検出器には車体床面左右方向
に設置した加速度計を用いる。

【００１０】曲線検出器１４が曲線区間の始点を検出す
ると、制御器１５からの制御信号により車体傾斜制御が
行われるが、車体を左側へ傾斜させる場合を図２により
説明する。切替弁４を閉じ、空気ばね３ａ、３ｂに通じ
る補助空気室を室Ａのみとし、空気容量をＶａのみに減
少させる。そして、伸長側の空気ばね３ｂの給気弁８ｂ
を開き、排気弁９ｂを閉じて空気溜１０より高圧空気を
供給する。一方圧縮側の空気ばね３ａの給気弁８ａを閉
じ排気弁９ａを開いて空気ばね内の空気を大気中へ放出
する。上記により車体傾斜が始まると、空気ばね高さ検
出器７ａ、７ｂからの検出信号を制御器１５で読取り、
設定した車体傾斜角度から算出された空気ばね高さを満
足すると給気弁８ａ、８ｂおよび排気弁９ａ、９ｂをす
べて閉じて傾斜した状態をそのまま維持する。

【００１１】また、曲線検出器１４が曲線区間の終点を
検出すると、制御器１５からの制御信号により次の要領
により車体を台車に対し水平にもどす。伸長側の空気ば
ね３ｂの排気弁８ｂを開いて空気ばね３ｂ内の空気を排
出し、圧縮側の空気ばね３ａの給気弁８ａを開いて空気
溜１０より高圧空気を供給する。そして、空気ばね高さ
検出器７ａ、７ｂからの検出値がいずれも所定の高さに
なれば、給気弁８ａおよび排気弁９ｂを閉じて車体を水
平に維持する。

【００１２】なお、内圧検出器５ａは補助空気室Ａの内
圧Ｐａを、また内圧検出器５ｂは補助空気室Ｂの内圧Ｐ
ｂをそれぞれ検出し、設定された差圧ΔＰと比較し、そ
の結果が｜Ｐａ−Ｐｂ｜＜ΔＰを満たすとき、切替弁４
を開いて空気ばね３ａ、３ｂに連通する補助空気室Ａの
内圧Ｐａと補助空気室Ｂの内圧Ｐｂが等しくなるように
操作される。

【００１３】実施例２ この発明の他の実施例を図３に示す。この場合は、空気
ばね３ａ、３ｂにオリフィス６を介して連通した補助空
気室Ａに切換弁４を介して接続した補助空気室Ｂを切離
し、補助空気室Ｂは切換弁４を介して直接空気ばね３
ａ、３ｂに接続した点が異なるだけで他の機構は図２の
実施例と同じである。なお、空気ばね高さ検出器として
ロータリーエンコーダ１３を使用した。５ｃ、５ｄは内
圧検出器である。

【００１４】次に、この発明による車体傾斜制御の方法
を図４および図５に示す。図４の場合は、制御器へフィ
ードバックする検出信号に床面左右加速度、空気ばね高
さおよび補助空気室（または空気ばね）の内圧の検出値
を用いた。また、図５に示す場合は、前記図４に示す方
法に、軌道情報と地点情報を用いた予見制御を加えた。

【００１５】図６はシミュレーションによる車体傾斜に
おける空気消費量を示したものである。一般には、上下
方向の乗り心地を良くするため補助空気室の容積は大き
くする傾向にあるが、台車枠を補助空気室に活用すると
空気容量は７０リットル程度とすることができる。従来
の方法で車体傾斜を実施する場合には補助空気室の空気
容量は７０リットルで一定で行なわれ、空気消費量が大
きいが、この発明の実施によれば、車体傾斜制御は補助
空気室Ａのみを使用して行われるため、補助空気室Ａの
空気容量を１０〜４０リットルとすることにより、空気
消費量は大幅に削減される。

【００１６】

【発明の効果】この発明は、空気ばね付き鉄道車両の車
体傾斜制御に補助空気室の空気容量を可変とした機構を
用いることにより、空気消費量を削減して車体傾斜制御
を行うことができる。そのため、空気供給設備の大型化
が防止できる。また、車体傾斜制御を行わない直線路で
は補助空気室の空気容量は大きいから、車体の上下方向
振動に対し十分な乗り心地が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の車体傾斜制御系を示す説明図であ
る。

【図２】この発明の一実施例における車体傾斜制御装置
の概略を示す説明図である。

【図３】この発明の他の実施例における車体傾斜制御装
置の概略を示す説明図である。

【図４】この発明の一実施例における車体傾斜制御方法
を示すブロック図である。

【図５】この発明の他の実施例における車体傾斜制御方
法を示すブロック図である。

【図６】車体傾斜制御における空気消費量を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 台車 ３ａ，３ｂ 空気ばね ４ 切換弁 ５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 内圧検出器 ６ オリフィス ７，７ａ，７ｂ 空気ばね高さ検出器 ８ａ，８ｂ 給気弁 ９ａ，９ｂ 排気弁 １０ 空気溜 １１ 配管 １２ コンプレッサー １３ ロータリーエンコーダ １４ 曲線検出器 １５ 制御器 Ａ，Ｂ 補助空気室 Ｖａ，Ｖｂ 補助空気室の容量 Ｐａ，Ｐｂ 補助空気室の内圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気ばねを有する鉄道車両の前後台車の
   各空気ばねに対設した補助空気室を、空気ばねに連通す
   る補助空気室Ａと切替弁を介して上記補助空気室Ａまた
   は空気ばねに接続した補助空気室Ｂとに分割して設け、
   空気ばねまたは補助空気室Ａと補助空気室Ｂの内圧検出
   器、空気ばねの給気弁と排気弁および高さ検出器、軌道
   の曲線検出器を有し、各検出器からの検出信号を制御器
   に入力し、あらかじめ設定された各設定値と比較演算し
   て得た制御信号により車体傾斜を行うように設け、曲線
   区間の始点を検知した時点で補助空気室Ｂの切替弁を閉
   じ、有効補助空気量を補助空気室Ａの容量Ｖａのみと
   し、かつ空気ばねの給気弁と排気弁を開閉操作して車体
   を台車に対し設定角度で傾斜させ、曲線区間の終点を検
   知したとき空気ばねの給気弁と排気弁を開閉操作し、か
   つ補助空気室Ａの内圧または空気ばね内圧と補助空気室
   Ｂの内圧との差が設定差圧以下になったとき切替弁を開
   き、有効補助空気量を増大して車体を台車に対し水平に
   制御することを特徴とする空気ばね付き鉄道車両の車体
   傾斜制御方法。