JPH0557942B2 - - Google Patents

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JPH0557942B2
JPH0557942B2 JP22777784A JP22777784A JPH0557942B2 JP H0557942 B2 JPH0557942 B2 JP H0557942B2 JP 22777784 A JP22777784 A JP 22777784A JP 22777784 A JP22777784 A JP 22777784A JP H0557942 B2 JPH0557942 B2 JP H0557942B2
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JP
Japan
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curve
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pendulum
vehicle body
control command
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JP22777784A
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Isao Okamoto
Shiro Koyanagi
Soji Fujimori
Katsuyuki Terada
Hiroshi Higaki
Michio Sehata
Shinichiro Ishikawa
Motosane Hiraishi
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Railway Technical Research Institute
Hitachi Ltd
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Railway Technical Research Institute
Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鉄道車両において曲線走行時に車体
を傾斜させ乗心地を向上させる車体傾斜制御装置
に係り、特に曲像路を高速で走行する車両におい
て乗心地を向上させるのに好適な車両の車体傾斜
制御装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の車体傾斜装置を第1図ないし第4図によ
つて説明する。同図において、台車1上に装置し
たころあるいはリンク等から成る振子装置2の振
子動作部材間に流体圧作動機構3を設け、車速を
検出する走行速度検出器4によつて得た走行速度
Vと走行する路線におけるる曲線の各種情報を記
憶し必要により出力する曲線情報出力装置5から
の曲線情報によつて、演算器6により前記流体圧
作動機構3を動作させるための制御指令値iを演
算出力し、該制御指令値iにより制御器7を介し
て流体圧作動機構3を制御して車体8を傾斜させ
る構成となつている。このような構成において、
曲線のカントCと曲線半径Rの逆数1/Rが第2
図のように与えられると、前記カントCおよび曲
線半径Rの逆数1/Rの最大値をそれぞれC0
1/R0とするとき、振子装置2による車体8の
必要な傾斜角すなわち必要車体傾斜φ(rad)を
その大小に拘わらず第2図に示す超過遠心加速度
(遠心力と自重の比、すなわち遠心加速度とカン
トによる軌道傾斜角(rad)の差)αとし、式
(1A),(1B)のように設定していた。
超過遠心加速度αは、緩和曲線A1,A2上の場
合は(1A)で示され、円曲線B上の場合は式
(1B)で示される。この説明から明らかなよう
に、式(1A)の添字のAは緩和曲線A1,A2上の
場合を示し、式(1B)の添字のBは円曲線B上
の場合を示している。以下同様である。
φ=α α=V2/gR0−C/G=α0V/SLit ……(1A) α=V2/gR0−C/G=α0 ……(1B) ここに、 α0=V2/gR0−C0/G g:重力加速度、G:軌間、SLi:緩和曲線長、
t:時間 上記から制御指令値iは、必要車体傾斜角φの
微分値に比例したものとして式(2A),(2B)で
与えていた。
制御指令値iは、緩和曲線A1,A2上の場合は
式(2A)で示され、円曲線B上の場合は式
(2B)で示される。
i=kV/SLiα0=kφ′ ……(2A) i=0 ……(2B) ここに、 k:比例ゲイン(入口緩和曲線A1>0 出口緩和曲線A2:k<0) しかし、実車においては、振子装置2の振れに
対して安全のため、振子ストツパ9(振子の変位
角で5程度の位置に設置されている)を設けざる
を得ない。一方、最大超過遠心加速度α0がばね系
の撓みなども考慮した振子限度角(0.087rad前
後)αC0より小さいとき(α<αC0)には、第3図
に示すように式(2A),(2B)によつて導かれる
制御指令値iが制御器7に与えられると、実際の
車体傾斜角すなわち実車体傾斜角φrは超遠心加速
度αよりややずれた応答を示す。したがつて、乗
客の感じる車体左右加速度β(β=α−φr)は緩
和曲線上で比較的滑らかな変化を示し乗心地は良
好である。また、最大超過遠心加速度α0が振子限
度角αC0より大きいとき(α0>αC0)、第4図に示
すように制御指令値iは前記の場合と同様に式
(2A),(2B)によつて与えられる。しかし、実
車体傾斜角φrは入口緩和曲線A1の終点附近aに
おいて、振子装置2が振子ストツパ9に当るため
に急激に変化し、また、出口緩和曲線A2では振
子ストツパ9への車体左右加速度β(β=α−φr
による押付力のために、該振子ストツパ9の位置
からの振れ始めがb点にずれ、その後C点から逆
方向にオーバシユートする。このため、車体左右
加速度β(β=α−φr)は入口緩和曲線A1の終点
付近のa点において衝撃的な変化を生じ、出口緩
和曲線A2の終点付近C点から逆方向へ作用する
ことになる。したがつて、前述の構成により車体
8の傾斜を制御しても前記のように車体左右加速
度βが急激に変化するため、依然として乗心地が
悪いという欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的とするところは、振子装置を介し
て車体を支持し、かつ、流体圧作動機構によつて
車体傾斜量を制御する構成において、超過遠心加
速度が振子限度角よりも大きい場合に発生する車
体左右加速度βの急激な変化を防止して乗心地の
向上を図り得る車体傾斜制御装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明は、走行速度および曲線情報を入力とし
た演算器により制御指令値を演算し、該制御指令
値により制御器を介して流体圧作動機構を制御し
て車体を傾斜させる際に、超過遠心加速度αの最
大値α0が振子限度角αC0より小さい場合には、前
述の式(1A),(1B),(2A),(2B)と同様に式
(3−1A),(3−1B),(3−2A),(3−2B)に
より制御指令値iを与ええ制御を行う。
超過遠心加速度αの最大値α0は、緩和曲線A1
A2上の場合は式(3−1A)で示され、円曲線B
上の場合は式(3−1B)で示される。
α0<αC0 φ=α i=kV/SLiα0 ……(3−1A) i=0 ……(3−1B) ここに、 k:比例ゲイン (入口緩和曲線A1:k>0 出口緩和曲線A2:k<0) 一方、超過遠心加速度αの最大値α0が振子限度
角αC0より大きい場合には必要車体傾斜角φを式
(3−2A),(3−2B)のように、緩和曲線A0
A2上では振子限度角αC0に比例した値、円曲線上
では振子限度角αC0とする。
超過遠心加速度αの最大値α0は、緩和曲線A1
A2上の場合は式(3−2A)で示され、円曲線B
上の場合は式(3−2B)で示される。
α0>αC0 φ=αC0V/SLit ……(3−2A) φ=αC0 ……(3−2B) 制御指令値iは必要車体傾斜角の微分値に比例
した式(3−3A),(3−4A),(3−5B)に示す
値とする。
制御指令値iは、緩和曲線A1,A2上の場合は
式(3−3A),(3−4A)で示され、円曲線B上
の場合は式(3−5B)で示される。
i=k1・φ′=k1・(V/SLi)αC0 ……(3−3A) i=−k2・φ′=−k2・(V/SLi)αC0 ……(3−4A) i=0 ……(3−5B) K1,K2:比例ゲイン (入口緩和曲線A1前端部:K1>0、出口緩和
曲線A2前端部:K1<0、入口緩和曲線A1後端
部:K2>0、出口緩和曲線A2後端部:K2<0) したがつて、前記のα0>αC0の場合には制御指
令値iは従来よりも小さくなるとともに、緩和曲
線A1,A2の後端部で比例ゲインK2を該緩和曲線
A1,A2の前端部の比例ゲインK1よりも小さく
し、かつ、逆符号として制御指令値iを演算す
る。これによつて、緩和曲線A1,A2の後端部に
おける振子装置の動きを減速させる。前記の二つ
の作用によつて、入口緩和曲線A1の終点付近a
点での振子装置における振子ストツパ当りをなく
し、出口緩和曲線A2の終点付近C点からの振子
装置の逆振れを減少させて乗心地の向上を図るこ
とを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第5図ないし第8図に
よつて説明する。第5図は本発明による傾斜制御
方法の一実施例における制御内容を示す図であ
る。車両が曲線を走行する際、最大超過遠心加速
度α0<振子限度角αC0の場合には、従来と同様に
前記(1A),(1B),(3−1A),(3−1B)によ
つて制御指令値iが与えられ、車体左右加速度β
は第3図に示すように緩和曲線A1,A2上で滑ら
かに変化して乗心地は良好である。一方、最大超
過遠心加速度α0>振子限度角αC0の場合には、制
御指令値iは第5図に示すとおり、入口緩和曲線
前端部l11(入口緩和曲線A1の手前5m程度から入
口緩和曲線距離SL1の約75%の長さ)においては
式(3−3A)によつて与えられ、該制御指令値
iは式(2A)によつて与えられる制御指令値i
よりも(α0−αC0)に比例して小さい。また、入
口線緩和曲線後端部l12(前記入口緩和曲線前端部
l11の終りから入口緩和曲線距離SL1の約50%の長
さ)においては式(3−4A)によつて制御指令
値iは与えられる。すなわち、比例ゲインK2
比例ゲインK1よりも小さくし(K2/K1は約0.5)
し、かつ、該K1とは逆の符号で与える。次に、
円曲線B部では式(3−5B)により制御指令i
は0で与えられ、出口緩和曲線A2においては、
制御指令値iは入口緩和曲線A1と同様に、出口
緩和曲線前端部l11(出口緩和曲線A2の手前5m程
度から出口緩和曲線距離SL2の約75%の長さ)で
は式(3−3A)の逆符号の値として与えられ、
その値は前述の式(2A)と比べて絶対値が小さ
い。出口緩和曲線後端部l22(前記出口緩和曲線前
端部l21の終りから出口緩和曲線距離SL2の約50%
の長さ)では式(3−4A)の逆符号の値として
与えられる。すなわち、比例ゲインK2は比例ゲ
インK1より小さく(K2/K1は約0.5)、かつ、該
K1とは逆符号で与えられる。
前述のように制御指令値iを与えると、超過遠
心加速度αの曲線路を走行する場合、実車体傾斜
角φrは入口緩和曲線A1において該制御指令値i
が従来のものよりその値がやや小さいため、制御
力がやや減少して第4図中の実車体傾斜角φrより
も勾配が減少し、かつ、緩和曲線後端部l12にお
いて緩和曲線前端部l11よりも制御指令値iの比
例ゲインK2を前述のように比例ゲインK1よりも
小さく、かつ、逆符号にするため、流体圧作動機
構の制御力が車体傾斜方向の逆方向に作用し車体
の動作が減速され、第5図に示すように実車体傾
斜角φrはa点で接続的につながることになる。と
ころで、車体左右加速度βは超過遠心加速度α−
実車体傾斜角φrであり、入口緩和曲線前端部l11
で従来の第4図に示す値よりやや大きくなる。し
かし、入口緩和曲線後端部l12に入ると車体左右
加速度βの勾配が減少し、振子限度角αC0に達す
る終点付近のa点における振子ストツパとの接触
による衝撃は殆んどなくなる。円曲線B部におい
ては、車体左右加速度βの変化はなく一定値を保
つ。出口緩和曲線A2では、実車体傾斜角φrは第
5図中のb点で減少し始め、車体左右加速度βは
僅かに負の値となる。そして、C点では従来が正
方向に逆振れを生じているのに比較して、第5図
に示すように0に近づくのみであり、該逆振れに
よる乗心地の低下を防止できる。
次に、第6図は本発明による傾斜制御方法の他
の実施例における制御内容を示す図、第7図は前
記傾斜制御方法の他の実施例における制御系を示
すブロツク図である。同図において、本実施例の
前記一実施例と異なる点は、変位制御とするため
に第5図に示した制御指令値iに振子装置2にお
ける理想変位に比例した理想変位比例値γを加え
て制御信号jとし、さらに、第7図に示すように
実車体傾斜角φrに比例した値を検出し、フイード
バツクする変位フイードバツク回路10を設けた
ことである。ところで、前記理想変位比例値γ
は、緩和曲線の入口から振子装置の変位が直線的
に増加して緩和曲線の終りで振子限度角に達する
ものをいう。前記変位フイードバツク回路10の
出力は、理想変位比例値γにかなり近い値で、か
つ、逆符号であるから、演算器からの出力は制御
指令値iに近い形となる。したがつて、実車体傾
斜角φrおよび車体左右加速度βは、第5図の一実
施例のものとほぼ同じ結果となり、乗心地を向上
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、超過遠心
加速度の値によつて必要車体傾斜角の設定を変
え、かつ、緩和曲線の前端部と後端部において制
御指令値の比例ゲインの最大値の大きさ等を変え
て出力することにより、振子装置における振子ス
トツパ当りあるいはオーバシユートを防止でき、
曲線の高速走行時における乗心地の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の傾斜制御装置の制御系を示すブ
ロツク図、第2図は曲線におけるカントCおよび
曲線半径の逆数1/R、該曲線走行時の車両にお
ける超過遠心加速度αの変化を示す図、第3図は
第1図の傾斜制御装置における最大超過遠心加速
度α0<振子限度角αC0の場合の制御内容を示す図、
第4図は第1図の傾斜制御装置における最大超過
遠心加速度α0>振子限度角αC0の場合の制御内容
を示す図、第5図は本発明による傾斜制御方法の
一実施例における最大超過遠心加速度α0>振子限
度角αC0の場合の制御内容を示す図、第6図は本
発明による傾斜制御方法の他の実施の制御内容を
示す図、第7図は第6図の実施例における制御系
を示すブロツク図である。 2……振子装置、3……流体圧作動機構、4…
…走行速度検出器、5……曲線情報出力装置、6
……演算器、7……制御器、α……超過遠心加速
度、αC0……振子限度角、l11……緩和曲線前端部、
l12……緩和曲線後端部、K,K2……比例ゲイン、
i,m……制御指令値、j……制御信号、γ……
理想変位比例値。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 台車上に振子装置を介して支持した車体と、
    該振子装置の振子動作部に併設される流体圧作動
    機構と、走行速度を検出する走行速度検出器と、
    曲線情報を必要により出力する曲線情報出力装置
    と、前走行速度検出器の検出結果と曲線情報出力
    装置からの曲線情報を制御入力とし制御指令値を
    演算出力する演算器と、該演算器からの制御指令
    値により前記流体圧作動機構を制御する制御器と
    から成る車体傾斜制御装置において、 前記演算器は必要車体傾斜角に基づく値を前記
    制御指令値とするものであり、 前記必要車体傾斜角は、超過遠心加速度が振子
    限度角よりも大きい場合に、緩和曲線上では振子
    限度角に比例した値としており、円曲線上では振
    子限度角としており、 前記制御指令値は前記必要車体傾斜角の微分値
    に比例した値であつて、その値は緩和曲線後端部
    で負で、かつ比例ゲインの絶対値が緩和曲線前端
    部の正の比例ゲインよりも小さい値にしているこ
    と、 を特徴とする車両の車体傾斜制御装置。
JP22777784A 1984-10-31 1984-10-31 車両の車体傾斜制御装置 Granted JPS61108052A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10315965A (ja) * 1997-05-16 1998-12-02 Tokico Ltd 鉄道車両用振動制御装置

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JP5624942B2 (ja) 2011-05-27 2014-11-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機およびその製造方法

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