JPH0614413A - 磁気浮上車輌及び横揺れ制振システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気浮上車輌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】乗客の乗る車体２と、車輌の浮上，推進案内を
する磁石の収納された外槽１が伸縮する支持リンク６を
介して台車３に取り付けられる。支持リンク６を必要に
応じて伸縮することで外槽１を地上コイルの距離を変え
る。 【効果】磁石がアクティブに地上コイルに近づいたり離
れたりすることで電磁力を可変し、姿勢を制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁石浮上車輌及びその横
揺れ制振システムに係り、特に強気浮上列車に好適な磁
気浮上車輌とその横揺れ制振システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気浮上車輌では、超電導磁石を
取り付けた台車と座席等の入っている車体との間が空気
バネで支持されており、走行中の上下方向の台車の振動
を車体が直接受けないような構造が提案されている。左
右方向の振動については、地上側のガイドウェイ側壁に
取り付けられたコイルが左右側壁間で結線されており、
車体（台車）が片方の壁に寄ると、距離の小さくなった
地上コイルには斥力が、距離が遠くなった地上コイルに
は引力が作用するように電流が誘起される仕組になって
いる。

【０００３】車体の走行中の安定を確保するための手段
としては、特開昭57−26042 号公報の例がある。これ
は、車体につけた翼に発生する流体力を利用して車体を
安定させようとするものである。

【０００４】地上ガイドウェイの推進コイルに流す電流
を制御して、走行中の車体の揺れを防止した特開平3−2
46126 号公報記載の例がある。

【０００５】特開昭64−24901 号公報には、地上ガイド
ウェイに設置する浮上用コイルの取り付け間隔を工夫す
ることで、横揺れを防止した例が開示されている。

【０００６】車上に特定の周波数に共振して、振動エネ
ルギーを熱エネルギーに変換するダイナミックダンパを
搭載した特開昭61−218305号公報記載の例がある。

【０００７】また、車上の案内走行用車輪が案内走行車
輪用路面と、横揺れによって接触したことを感知し、制
御するといった特開昭53−38012 号公報記載の例があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気バネに
よる方式では、上下方向の振動に対しては、空気バネに
よって制振作用が生まれるが、左右方向の振動に対して
は何らの効果も引き起こさない。

【０００９】地上コイルをガイドウェイ側壁の左右で結
線し、受動的（パッシブ）に車体の左右方向の振れを止
めようとする方式においては、車体の左右方向の偏差，
速度，加速度の情報が地上コイルに通電される電流の量
に反映されず、場合によっては、振動を促進してしまう
恐れがある。

【００１０】車体に翼をつけ、これに発生する流体力を
利用する方法は、トンネル突入時や突風が発生した時
に、かえって車体の姿勢を乱してしまうという逆効果を
持っている。

【００１１】地上コイルの特に推進用コイルに流す電流
をコントロールする方法では、地上コイルの数だけコン
トローラが必要となり、地上コイルのコストを著しく高
める恐れがある。

【００１２】地上コイルの特に浮上用コイルの取り付け
間隔を、横揺れしにくいように工夫して取り付ける例で
は、不規則な車体の横揺れに対して、これをアクティブ
に制振することができない。車上にダイナミックダンパ
を搭載する例では、ダイナミックダンパが特定の横揺れ
の周波数に対してしか有効にきかず、走行速度に応じて
変化する横揺の周波数すべてに対応できない。

【００１３】また、車体の横揺れを検知する案内走行用
車輪を利用する方式は、車輪が路面に接触してはじめて
制御がきき始めるため、横揺れし始めた時の加速度，速
度の情報が、制御に使えない。

【００１４】本発明の目的は、流体力や地上コイルによ
る制御法ではなく、車体（台車）側の機構上の工夫で走
行中の車体の横揺れを防ぐことにある。そして更に制御
は、横揺れの状況に応じてアクティブに行えること、ま
た、ガイドウェイとは非接触で行えることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気浮上車輌は
上記目的を達成するため、以下のいずれかの構成を特徴
とする。

【００１６】(1）車体の下方に配置した台車の側部に磁
石を付設してなり、磁石が車輌進行方向に対して車体と
は独立に左右（特に望ましくは水平に）に移動可能とな
るよう、磁石の外槽を台車に支持させる。

【００１７】(2）車体の下方に配置した台車の側部に磁
石を付設してなり、磁石が車輌進行方向に対して車体と
は独立に左右に移動可能となるよう、台車を車体に設置
する。

【００１８】(3）車体の下方に配置した台車の側部に磁
石を付設してなり、磁石の外槽を台車に伸縮性の支持部
材で支持させる。

【００１９】(4）車体の下方に配置した台車の側部に磁
石を付設してなり、磁石が車輌進行方向に対して車体と
は独立して移動可能となるよう、磁石の外槽を台車に支
持させるときにも、台車には地上コイルと台車とのギャ
ップを計測する装置を付設する。

【００２０】(5）車体の下方に配置した台車の側部に磁
石を付設してなり、台車には地上コイルと台車とのギャ
ップを計測する装置を付設する。

【００２１】(6）上記(4）または(5）において、ギャッ
プ計測装置は車体の浮上及び走行案内用の電磁コイルと
は別のコイルとする。

【００２２】尚、本願明細書において、磁気浮上列車と
は、列車側と、地上の軌道側に磁石を配し、両者の間に
発生する磁石の斥力，引力を利用して列車を浮上，走行
させるという推進原理を持つ列車のことである。したが
って、磁石の種類は、超電導，常電導を問わない。ま
た、磁石外槽とは、列車側に取り付けられる磁石コイル
を収納している容器のことを指す。但し、本発明は列車
に限定されず、自動車，物流システムをも含む車輌の概
念を包含している。また台車とは、磁石外槽を支持し、
構つ乗客の乗っている車体を支持する枠組のことを指
す。

【００２３】更に本願は上記の目的を達成するために、
以下のような横揺れ制振システムを提供する。

【００２４】(7）走行中の車体とガイドウェイ側壁の間
隔に応じて上記(1）または(3）乃至(6） のいずれか記
載の磁石外槽が車体に対して移動する機構を具備する。

【００２５】(8）走行中の車体のガイドウェイ側壁に向
かう相対速度若しくは相対加速度に応じて、上記(1）ま
たは(3）乃至(6）のいずれか記載の磁石外槽が車体に対
して移動する機構を具備する。

【００２６】(9）走行中の車体とガイドウェイ側壁の間
隔を計測する装置をガイドウェイ内壁に付設してなる。

【００２７】磁石外槽の台車への取り付け手段として次
の態様が好ましい。

【００２８】(10)磁石外槽が、一つの台車につき、左右
一組ずつ取り付けられ、各々の移動する方向が同方向、
或いは、任意に決められるようにする。

【００２９】(11)一つの台車につき、左右二組以上の磁
石外槽を取り付け、望ましくは各々の移動する方向を任
意に決められるようにする。

【００３０】(12)車体の浮上，走行案内用の電磁コイル
以外に、車体側面に取り付けられたコイルと、それに誘
起される電流に応じて長さの変わる磁石外槽と台車の支
持リングを備える。

【００３１】(13)磁石外槽と台車を連結する支持リン
ク，支持リンクと磁石外槽の連結部の駆動対偶（ジョイ
ント），支持リンクを移動する油圧シリンダ及びバネを
備える。

【００３２】

【作用】本発明による磁気浮上車輌及び横揺れ制振シス
テムは以下のように作用する。

【００３３】磁石外槽と台車とを結ぶ支持リンクの長さ
が変わることにより、磁石外槽と台車の距離が変化し、
したがってガイドウェイ側壁と磁石の距離も変わる。こ
の距離の変化に応じて磁力も変化し、列車が受ける浮上
力，推進案内力が変化する。

【００３４】また、この支持リンクにバネを加えること
で、磁石外槽の台車に対する左右方向の動きに対し、抗
力を持たせることができる。

【００３５】台車に対し、左右側面に取り付けられた磁
石外槽が同方向に動くということは、ガイドウェイ側壁
に近づいた磁石には、より大きな斥力が働くことを意味
する。

【００３６】車体の浮上，走行案内用の電磁コイル以外
に車体側面に取り付けられたコイルは、走行中，地上コ
イルが励磁された際に、地上コイルとこの補助コイルの
距離が変化すると、この補助コイルに電流が誘起される
ように作用する。この作用で、コイルと地上コイルの距
離が測定される。

【００３７】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１を用いて説明す
る。

【００３８】図において磁石外槽１の内部には、電流コ
イルおよびコイルに電流を流すための補機類が取り付け
られている。車体２の内部には、座席，床，天井，照
明，各種信号線が取り付けられている。車体２は台車３
にジョイント４を介して支持される。ジョイント４部に
は上下方向にバネが入っており、走行中の台車２の上下
動を直接車体２に伝えないようにしてある。外槽１には
ピンジョイント５が設けてあり、支持リンク６が駆動可
能なように取り付けてある。支持リンク６は油圧シリン
ダ７につながっており、図中で左右方向に伸縮するよう
になっている。油圧シリンダ７はマウント８により台車
３に固定される。

【００３９】外部からの信号等によって、油圧シリンダ
７内部の油流を調節することで、支持リンク６の腕の長
さが変化する。走行中何らかの原因で、左右の磁石に働
く電磁力を変える必要が生じた際、本機構によって磁石
外槽１と地上コイルの距離を積極的に変えることで、車
体に働く電磁力を変えることができる。

【００４０】本発明の第２の実施例を図２を用いて説明
する。

【００４１】図において磁石外槽１は、台車３にピンジ
ョイント５，支持リンク６，油圧シリンダ７を介して支
持されている。左右の外槽１同士は連結ビーム９により
つながっている。このため、左右の外槽は同方向に動
く。

【００４２】本実施例によれば、油圧シリンダ７の数を
４個から１個に減らすことができ、重量軽減の効果を生
む。また、左右の外槽同士を連結することで、一つの油
圧シリンダ７の移動量を変えるだけで、左右方向の磁石
外槽１を動かせる。

【００４３】走行中に並らかの原因で外槽１が左右に揺
れた時に、油圧シリンダ７に流す油量を調節すること
で、外槽１の揺れる方向と逆向きに台車３を動かすこと
で、車体２の左右方向の揺れを防ぐ。

【００４４】本発明の第３の実施例を図３，図４を用い
て説明する。

【００４５】本例は、一つの台車３に６つの分割された
外槽１０が接続された例である。各外槽１０は、台車３
に対し支持リンク６と油圧シリンダ７によって独立して
支持される。各々の分割外槽１０のガイドウェイ側壁１
１に対する距離は他に独立して決まる。

【００４６】列車がカーブを走行中、ガイドウェイ側壁
１１はある曲率をもっているわけであるが、本実施例に
よる分散型，独立支持外槽方式によれば、カーブの曲率
に合わせて磁石外槽１０とガイドウェイ側壁１１の距離
を一定に保つことができ、台車３に働く電磁力の不均一
を直線部走行時とほぼ同程度にすることができる。

【００４７】図４は１つの台車３に１組の外槽１が組み
合わせられる場合の実施例である。外槽１の前後を支持
するリンク６の長さを前後で図のように変えてやること
でガイドウェイ側壁１１の左右方向への働きに依らず台
車３の向きを一定に保つことができる。

【００４８】磁石外槽１および１０をどの程度移動させ
るかについての情報は、カーブ直前に設けられた無線等
の通信手段によって得るものとする。

【００４９】本発明による第４の実施例を図５を用いて
説明する。

【００５０】本実施例は、磁石外槽１０を空力ブレーキ
として利用した例である。走行中に急な減速が要求され
た場合、図のような外槽１０の移動を行い、列車の断面
積を増やすことによって空気の抵抗を増すことができ、
ブレーキとなる。左右でブレーキ力の大きさを変えるこ
とも可能である。

【００５１】本発明による第５の実施例を図６を用いて
説明する。

【００５２】本実施例は、支持リンク６を図のように移
動することで、磁石外槽１を列車の進行方向に対してロ
ールさせた例である。

【００５３】ガイドウェイが直角ではなく、どちらかに
傾いていた際、磁石外槽１を、これに沿うように傾けて
やることで電磁力の大きさが変わることなく列車が推進
する。また、カーブを走行する際、ガイドウェイをバン
クさせることが考えられるが、この時でも、磁石外槽１
のみを積極的に傾けることで台車３は水平を持ちながら
走行することが可能になる。

【００５４】本発明による第６の実施例を図７，図９を
用いて説明する。

【００５５】台車３には、磁石外槽１の他に、ギャップ
計測用コイル１２が設けられている。走行中、地上コイ
ル１３には電流が発生しており、ある一定の磁場が発生
している。コイル１２と地上コイル１３の距離が変わら
なければ、コイル１２には地上コイル１３の取付けピッ
チに応じた一定振幅の誘起電圧が生じるだけである。台
車３が左右方向に横揺れをするとコイル１２と地上コイ
ル１３の間隔も変化し、コイル１２に誘起される電圧値
を変わる。この電圧変化を増幅器１４で拡大し演算機１
５でどの磁石をどの程度地上コイルに近づけて電磁力の
補正を行えば良いのかが計算される。そして各油圧シリ
ンダ７の移動量の信号が通信され支持リンク６が伸縮す
る。この一連の流れを図９に示す。コイル１２すなわち
台車３と地上コイル１３の距離でフィードバックをかけ
る制御法の他にも、両者の相対速度，相対加速度でフィ
ードバックをかける方法が考えられる。

【００５６】本発明による第７の実施例を図８，図１
０，図１１を用いて説明する。図８は、支持リンク６に
スプリング１６を組み合わせ、磁石外槽１と台車３の左
右方向の支持にバネ効果を持たせた例である。

【００５７】図１０はこのリンク６の内部構造を示した
ものである。台車側リンク１７の先端はネジ部１８を持
っており、シリンダ１９内に切削されたネジ部２０とか
み合っている。シリンダ１９を回転させることで台車側
リンク１７の露出部の長さが変わる。シリンダ１９はカ
バー２１とスプリング１６を介して支持される。カバー
２１は磁石外槽に回転自由なジョイントを介して連結さ
れる。図１１は、これにさらにダッシュポットを加えた
例である。シリンダ１９にロッド２２を取り付け、小シ
リンダ２３内にピストン２４と共に設置される。小シリ
ンダ内にはオイルを充たしておき、ピストン２４の動き
に適当な抵抗力が働くようにする。

【００５８】本実施例によれば、地上コイル１３から浮
ける微小な左右方向の振動を台車側に直接伝えることな
く、乗りごこちの向上が達成される。ピストン２４に穴
を開けておき、その穴の大きさを可変できるような機構
をさらに加えれば、左右方向の振動力に応じてダッシュ
ポットのきき具合いを調節することもできる。

【００５９】本発明の第８の実施例を図１２，図１３を
用いて説明する。

【００６０】図１２において、外槽１は台車３に支持リ
ング６によって等間隔に支持されている。先に述べたス
プリング，ダッシュポットつきリンク２５を縦方向に介
して、外槽１の上下方向の動きに対し、バネ剛性減衰特
性を持たせた例である。この例によって、図１３のよう
に、ピッチング方向の振動に対しても、積極的に磁石を
動かして、制振効果を持たせることができる。

【００６１】また、積極的に外槽１を図１３のように傾
けることで登坂時にも、車体の水平を保ちながら走行で
きるといった効果も生まれる。

【００６２】本発明の第９の実施例を図１４，図１５を
用いて説明する。

【００６３】磁石外槽１は、複数のアクチュエータ２
６，支持リンク６によって台車３に支持されている。ア
クチュエータ２６内部には、スプリングおよびダッシュ
ポットが内蔵され、バネ剛性，減衰率が可変となってい
る。

【００６４】列車が走行を開始すると、その速度に応じ
て外槽は色々な振動モードを示す。その振動モードを予
め演算機にインプットしておき、実走行時に、その振動
モードを打ち消すように支持位置の、バネ剛性，減衰率
を変化させる。

【００６５】これにより、あるゆる速度域において、振
動の発生しない磁石とすることができ、クエンチ（起電
導破壊）に対して信頼性を高めることができる。

【００６６】本発明の第１０の実施例を図１６，図１
７，図１８を用いて説明する。

【００６７】磁石外槽１は、台車３に、支持リンク６を
介して取り付けられる。台車３には、車体取付け用ピン
２７が固定されている。車体２の底部には、車体取付け
用ピン２７と回転自在に連結できるようなジョイント２
８が設けられる。一つの台車３には、二つの車体２が乗
る。この連接台車方式によって、乗客から、磁石が遠ざ
かるという効果が生まれる。図１７は、磁石外槽１を支
持リンク６を伸縮させて、傾けて位置させた例である。
本実施例により、各磁石と地上コイルの距離を別々に変
えることができ、車体２に作用させる電磁力を変化させ
ることができる。

【００６８】本実施例によれば、磁気浮上列車の走行中
の横揺れを、直接磁石外槽を地上コイル側に近づけたり
遠ざけたりすることができるため、アクティブにコント
ロールすることができる。また磁石外槽の姿勢を自由に
変えることでガイドウェイ側壁に磁石を沿わすことがで
き、均一な電磁力を受けることができる。特にカーブ走
行時や登降坂時や側壁が傾いている時に有効である。

【００６９】また、磁石外槽と台車をつないでいるリン
クにバネ効果をもたせることで、外槽の振動モードに合
わせた支持ができ、磁石全体の振動をアクティブに抑え
ることもできる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、磁石がアクティブに地
上コイルに近づいたり離れたりすることで電磁力を可変
とし、姿勢を制御できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る磁石外槽と台車の
正面図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る磁石外槽と台車の
正面図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る台車の上面図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例に係る台車の上面図であ
る。

【図５】本発明の第４の実施例に係る台車の上面図であ
る。

【図６】本発明の第５の実施例に係る台車の正面図であ
る。

【図７】本発明の第６の実施例に係る台車とガイドウェ
イの正面図である。

【図８】本発明の第６の実施例に係る台車の正面図であ
る。

【図９】本発明の第６の実施例に係る制御フロー図であ
る。

【図１０】本発明の第７の実施例に係る支持リンクの内
部構造の説明図である。

【図１１】本発明の第７の実施例に係る支持リンクの内
部構造の説明図である。

【図１２】本発明の第８の実施例に係る台車の正面図で
ある。

【図１３】本発明の第８の実施例に係る台車及び磁石外
槽の側面図である。

【図１４】本発明の第９の実施例に係る台車及び磁石外
槽の側面図である。

【図１５】本発明の第９の実施例に係る制御フロー図で
ある。

【図１６】本発明の第１０の実施例に係る連結した車輌
の側面図である。

【図１７】本発明の第１０の実施例に係る連結した車輌
の底面図である。

【図１８】本発明の第１０の実施例に係る台車及び磁石
の斜視図である。

【符号の説明】

１…磁石外槽、２…車体、３…台車、４…ジョイント、
５…ピンジョイント、６…支持リンク、７…油圧シリン
ダ、８…マウント、９…連結ビーム、１０…分割外槽、
１１…ガイドウェイ側壁、１２…ギヤップ計測用コイ
ル、１３…地上コイル、１４…増幅器、１５…演算器、
１６…スプリング、１７…台車側リンク、１８…ネジ
部、１９…シリンダ、２０…シリンダネジ部、２１…カ
バー、２１…ロッド、２３…小シリンダ、２４…ピスト
ン、２５…ダッシュポット付きリンク、２６…アクチュ
エータ（スプリング，ダッシュポット付き）、２７…車
体取付け用ピン、２８…ジョイント。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体の下方に配置した台車の側部に磁石を
   付設してなる磁気浮上車輌において、前記磁石が車輌進
   行方向に対して車体とは独立に左右に移動可能となるよ
   う、前記磁石の外槽を前記台車に支持させることを特徴
   とする磁気浮上車輌。
2. 【請求項２】車体の下方に配置した台車の側部に磁石を
   付設してなる磁気浮上車輌において、前記磁石が車輌進
   行方向に対して車体とは独立に左右に移動可能となるよ
   う、前記台車を前記車体に設置することを特徴とする磁
   気浮上車輌。
3. 【請求項３】車体の下方に配置した台車の側部に磁石を
   付設してなる磁気浮上車輌において、前記磁石の外槽を
   前記台車に伸縮性の支持部材で支持させることを特徴と
   する磁気浮上車輌。
4. 【請求項４】車体の下方に配置した台車の側部に磁石を
   付設してなる磁気浮上車輌において、前記磁石が車輌進
   行方向に対して車体とは独立して移動可能となるよう、
   前記磁石の外槽を前記台車に支持させるとともに、該台
   車には地上コイルと台車とのギャップを計測する装置を
   付設することを特徴とする磁気浮上車輌。
5. 【請求項５】車体の下方に配置した台車の側部に磁石を
   付設してなる磁気浮上車輌において、前記台車には地上
   コイルと台車とのギャップを計測する装置を付設するこ
   とを特徴とする磁気浮上車輌。
6. 【請求項６】請求項４または５において、前記ギャップ
   計測装置は車体の浮上及び走行案内用の電磁コイルとは
   別のコイルであることを特徴とする磁気浮上車輌。
7. 【請求項７】走行中の車体とガイドウェイ側壁の間隔に
   応じて請求項１乃至６のいずれか記載の磁石外槽が車体
   に対して移動する機構を具備することを特徴とする磁気
   浮上車輌の横揺れ制振システム。
8. 【請求項８】走行中の車体のガイドウェイ側壁に向かう
   相対速度若しくは相対加速度に応じて、請求項１または
   ３乃至６のいずれか記載の磁石外槽が車体に対して移動
   する機構を具備することを特徴とする磁気浮上車輌の横
   揺れ制振システム。
9. 【請求項９】走行中の車体とガイドウェイ側壁の間隔を
   計測する装置をガイドウェイ内壁に付設してなることを
   特徴とする磁気浮上車輌の横揺れ制振システム。