JPH0781558A - 車両の傾斜制御方法および傾斜制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の重量を殆ど増加させることなく、しか
も低コストで実現できる超過遠心加速度を補償できる車
両の傾斜制御方法および制御装置を提供する。 【構成】 車両に備えられている、例えば各台車の車軸
に対称に一対の空気バネからなる空気式車体支持装置２
０に車体傾斜用の傾斜制御用空気圧回路を付加し、この
空気圧回路を利用して一方の空気バネ２３を膨張させて
車体３０が、例えば超過遠心加速度が零となるまで傾斜
させられるものである。このため、車両の重量を殆ど増
加させることなく、超過遠心加速度による乗り心地不具
合を解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の傾斜制御方法およ
び傾斜制御装置に関する。さらに詳しくは、レールのカ
ント量の過不足に基づく超過遠心加速度が補償される車
両の傾斜制御方法および傾斜制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道を用いた交通機関では、曲線区間に
おいて曲率の内側および外側のレールに高低差、いわゆ
るカントを設けて超過遠心加速度の補償がなされてい
る。

【０００３】しかるに、近年鉄道車両は輸送力強化のた
めに高速化がなされている。例えば、東海道新幹線にお
いては、開業当初の平均時速は２００ｋｍ／時程度であ
ったものが、のぞみにおいては３００ｋｍ／時程度にま
で達している。しかしながら、レールのカント量は、高
速車両と低速車両とが混在して走行しているなどの理由
により従来のままとされている。そのため、高速車両に
おいてはレールのカント量の不足による超過遠心力のた
めに乗り心地が悪くなっている。

【０００４】このため、車体を振子機構を介して台車に
取付け、車両がレールの曲線区間を走行するときに発生
する超過遠心力を利用して車両を傾斜させて超過遠心加
速度を補償する、いわゆる自然振子式車両が開発、実用
化されている。あるいは、前記振子機構を空気圧や油圧
によるサーボ機構を用いて駆動する、いわゆる強制式振
子車両が開発、実用化されている。この振子機構は、従
来の車両に新たに付加されることになるので、略その機
構分の重量増加を招来する。また、サーボ機構を採用し
た場合には、サーボ機構が高価であるため、車体の価格
上昇をも招来する。

【０００５】一方、前述の車両の高速化にともない、所
要動力の低減やレールの損耗速度の低減のために、車両
の軽量化も併せて要求されるようになってきている。こ
のため、従来の振子機構に代わる機構の開発が望まれて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、車両の重量を
殆ど増加させることなく、しかも低コストで実現できる
超過遠心加速度を補償する車両の傾斜制御方法および制
御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】車両の台車と車体との間
には、台車の振動を減衰させるために空気バネが設けら
れている。この空気バネの伸縮量は、乗客数が変化して
も台車と車体の床面との間を一定にして、ホームと車体
床面との段差に変化が生じないように、例えば図９に示
すような空気圧制御回路により調整されている。

【０００８】本発明者等は、種々研究した結果、この空
気バネの伸縮量を適当に制御することにより、車両の重
量を殆ど増加させることなく、レールのカント量の過不
足により生ずる超過遠心加速度が補償されるとの知見を
得た。本発明はかかる知見に基づいてなされたものであ
る。すなわち、

【０００９】本発明は空気式車体支持装置を備えてなる
車両の傾斜制御方法であって、前記車両の走行距離を算
出する手順と、前記算出された走行距離に基づいて、予
め指定されている基準点に関する前記車両の路線上の現
在位置を算出する手順と、前記車両が曲線区間に到達し
たか否かを、予め記憶されている路線地図により判定す
る手順と、前記車両が曲線区間に到達したと判定された
場合、該曲線区間における前記車両の超過遠心加速度を
算出する手順と、前記超過遠心加速度に基づいてレール
のカント量の過不足を算出する手順と、車体を前記カン
ト量の過不足が解消される傾斜角に対して所定範囲内で
傾斜させる手順とを含んでなることを特徴とする。

【００１０】ここで前記所定範囲は、車両の走行中に前
記空気式車体支持装置が膨張、収縮を繰り返しても疲労
等で破損せず、かつ走行中に車体が動揺しても車体屋根
部に装着された集電装置の集電部が給電線からはずれな
い範囲とされる。

【００１１】本発明の車両の傾斜制御方法においては、
前記空気式車体支持装置が、台車と車体との間に車軸と
対称に配設された一対の空気バネと該空気バネに給気す
る制御用空気圧回路と、空気バネの伸縮量を計測する伸
縮量計測器とからなり、前記車体を前記カント量の過不
足が解消される傾斜角に対して所定範囲内で車体を傾斜
させる手順が、 前記所定範囲内で車体を傾斜するために必要な空気バ
ネの伸縮量指令値を算出する手順と、 空気バネの伸縮量を計測する手順と、 空気バネの伸縮量指令値と伸縮量計測値との差を算出
する手順と、 前記差を零にするように前記空気バネの一方に給気
し、または前記空気バネの一方から排気する手順と、 前記差が零になると前記空気バネへの給排気を停止す
る手順とを含んでなるのが好ましい。

【００１２】また、本発明の車両の傾斜制御方法におい
ては、前記空気バネの伸縮量が上限値または下限値を超
えた場合、該空気バネの空気を排出し、または該空気バ
ネに給気する手順が付加されてなるのが好ましい。

【００１３】さらに、本発明の車両の傾斜制御方法にお
いては、前記車両がレールに直交する平面方向に感度を
有するレートジャイロを備えてなり、前記車両のヨーイ
ング方向を検出する手順と、前記ヨーイング方向により
曲線区間の曲がり方向を検出する手順と、前記曲がり方
向が、路線地図の曲がり方向と一致するか否か判定する
手順と、前記両者の曲がり方向が一致しない場合、前記
空気式車体支持装置による車体の傾斜を留保する手順と
が付加されてなるのが好ましい。

【００１４】一方、本発明の車両の傾斜制御装置は、走
向距離算出手段と車両の路線上の位置算出手段と曲線区
間判定手段と超過遠心加速度算出手段とレールのカント
量過不足算出手段と制御量算出手段と空気式車体支持手
段とを備えてなり、前記走行距離算出手段により車両の
走行距離が算出され、前記車両の路線上の位置算出手段
により、前記算出された走向距離に基づいて、予め指定
されている基準点に関する前記車両の路線上の現在位置
が算出され、前記曲線区間判定手段により、前記車両が
曲線区間に到達したか否かが、予め記憶されている路線
地図により判定され、前記超過遠心加速度算出手段によ
り、前記曲線区間における超過遠心加速度の大きさと方
向が算出され、前記レールのカント量過不足算出手段に
より、前記超過遠心加速度を補償するレールのカント量
が算出され、前記制御量算出手段により、前記カント量
の過不足が解消される傾斜角に対して所定範囲内で車体
を傾斜させるための制御量が算出され、前記空気式車体
支持手段により、前記制御量により車体が傾斜させられ
てなることを特徴とする。

【００１５】ここで、前記所定範囲は、車両の走行中に
前記空気式車体支持手段が膨張、収縮を繰り返しても疲
労等で破損せず、かつ走行中に車体が動揺しても車体屋
根部に装着された集電装置の集電部が給電線からはずれ
ない範囲とされる。

【００１６】本発明の車両の傾斜制御装置においては、
前記空気式車体支持手段が、台車と車体との間に車軸に
対して対称に配設された一対の空気バネと該空気バネに
給気する傾斜制御用空気圧回路と、前記空気バネの伸縮
量計測器とからなり、前記制御量算出手段により、 前記所定範囲内で車体を傾斜するために必要な空気バ
ネの伸縮量指令値の算出がされ、 前記伸縮量計測器からの計測値により空気バネの伸縮
量が算出され、 空気バネの伸縮量指令値と伸縮量計測値との差が算出
され、 前記差を零にするように前記空気バネの一方に給気、
または排気の指示がなされ、 前記差が零になると前記空気バネへの給排気の停止が
指示されるのが好ましい。

【００１７】また、本発明の車両の傾斜制御装置におい
ては、前記傾斜制御用空気圧回路のレベル調整器に空気
バネの伸縮量の上限値に対応して設けらけている上限値
部材と下限値に対応して設けられている下限値部材と、
該上限値または下限値部材に応答して前記空気バネの給
排気を行うピストン弁とが設けられてなり、該上限値ま
たは下限値部材がレベル調整器に設けられているレバー
により操作されると、空気バネからの排気または空気バ
ネへ給気がなされるのが好ましい。

【００１８】さらに、本発明の車両の傾斜制御装置にお
いては、前記車両がレールに直交する平面方向に感度を
有するレートジャイロを備えてなり、前記制御量算出手
段により 前記車両のヨーイング方向の検出がされ、 前記ヨーイング方向により曲線区間の曲がり方向の検
出がされ、 前記曲がり方向が路線地図の曲がり方向と一致するか
否か判定され、 前記両者の曲がり方向が一致しない場合、前記空気式
車体支持手段による車体の傾斜が留保されるのが好まし
い。

【００１９】

【作用】本発明においては、まず車両の走行距離が算出
され、その算出された走行距離に基づいて、予め指定さ
れている基準点に関する前記車両の路線上における現在
位置が算出され、その現在位置から車両が曲線区間に到
達したか否かを、予め記憶されている路線地図により判
定がなされ、車両が曲線区間に到達したと判定された場
合、その曲線区間における前記車両の超過遠心加速度が
算出され、その超過遠心加速度に基づいてレールのカン
ト量の過不足が算出され、そのカント量の過不足を解消
するよう空気式車体支持装置の制御量が算出され、その
制御量にしたがって空気式車体支持装置が作動させられ
て、車体が所望角度に傾斜させられる。そのため、曲線
区間におけるレールのカント量の過不足により生ずる超
過遠心力が補償される。

【００２０】前記空気式車体支持装置が、台車と車体と
の間に配設された一対の空気バネと該空気バネに給気す
る制御用空気圧回路と、空気バネの伸縮量を計測する伸
縮量計測器とからなる本発明の車両の傾斜制御方法の好
ましい実施例においては、カント量の過不足を解消する
ために必要な空気バネの伸縮量指令値が算出され、空気
バネの伸縮量が計測され、空気バネの伸縮量指令値と伸
縮量計測値との差が算出され、前記差を零にするように
空気バネに給気され、または空気バネから排気され、前
記差が零になると前記空気バネへの給排気が停止される
ことにより、車体が前記カント量の過不足が解消される
傾斜角に対して所定範囲内で傾斜させられる。

【００２１】また、空気バネの伸縮量が一定値を超えた
場合、その空気バネ内の空気を排出する手順が付加され
てなる好ましい実施例においては、車体の異常傾斜が防
止される。

【００２２】さらに、前記車両がレールに直交する平面
方向に感度を有するレートジャイロを備えてなる本発明
の好ましい実施例においては、前記車両のヨーイング方
向が検出され、前記ヨーイング方向により曲線区間の曲
がり方向が検出され、前記曲がり方向が、路線地図の曲
がり方向と一致するか否かが判定され、前記両者の曲が
り方向が一致しない場合、前記空気バネの伸縮量の調整
が留保されて、車輪の滑走あるいは空転により計算上の
車両の現在位置と実際の現在位置とに大きな差が生じ
て、曲がり方向が逆になったときにおける車体の逆方向
の傾斜が防止される。

【００２３】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００２４】図１は本発明の車両の傾斜制御方法に用い
る制御装置の一実施例の機能ブロック図、図２本発明が
適用される車両の平面図、図３は同側面図、図４は図１
に示す実施例の電気的構成の概略図、図５〜７は本発明
の一実施例のフローチャート、図８は本発明の一実施例
に用いられる傾斜制御用空気圧回路の一例の回路図、図
９は従来のレベル調整装置に用いられる制御用空気圧回
路図である。

【００２５】本発明の車両の傾斜制御装置は、図１に示
すように、走行距離算出手段と、車両の路線上の位置算
出手段と、曲線区間判定手段と、超過遠心加速度算出手
段と、レールのカント量過不足算出手段と、制御量算出
手段と、空気式車体支持手段とを主要構成要素としてい
る。

【００２６】走行距離算出手段は、走行開始点（出発
駅）から走行距離を算出するものである。この走行距離
は、車輪に速度発電機を設け、その速度発電機からの電
力波形を波形成形器により矩形波に成形し、その矩形波
の波数をパルスカウンターにより積算し、この積算値を
適宜演算処理装置により演算処理することにより算出さ
れる。このときの走行距離の算出式は下記の通りとな
る。 ＬＳ＝Ｐ１／Ｎｘ２πｒ ここで、 ＬＳ：走行距離 Ｐ１：積算値 Ｎ：車輪１回転当りの速度発電機の出力パルス数 ｒ：車輪の半径

【００２７】なお、速度発電機に代えてパルス発生器を
用いてもよい。その場合には、波形成形器を省略するこ
とができる。

【００２８】車両の路線上の位置算出手段は、基準駅を
起点とした車両の路線上の現在位置を算出するものであ
る。例えば、東海道新幹線であれば、東京駅からの車両
の路線上の現在位置が算出される。この位置は、走行距
離算出手段により得られた走行距離に基準駅から出発駅
までの距離を演算処理装置により加算することにより得
られる。この場合、車両が下り列車のときは車両が基準
駅から遠ざかるので、走行距離と基準駅から出発駅まで
の距離は単純に加算される。しかしながら、車両が上り
列車のときは車両が基準駅に近づくので、走行距離が基
準駅と出発駅までの距離から減算される。このときの算
出式は下記の通りとなる。 ＬＰ＝ηＬＳ＋ＬＢ ここで、 ＬＰ：基準駅を起点とした車両の路線上の現在位置 η：車両の運行方向による係数であって、 下り：＋１ 上り：−１ ＬＢ：基準駅から車両の出発駅までの距離

【００２９】曲線区間判定手段は、算出された路線上の
位置を、メモリに記憶している基準駅を起点する曲線区
間の始点の位置と照合することにより、車両が現在曲線
区間に到達したか否か判定するものである。

【００３０】超過遠心加速度算出手段は、所定の演算式
にメモリに記憶している曲線区間の長さ、曲線パター
ン、レールのカント量、曲率などの値を演算処理装置に
より適宜演算処理することにより超過遠心加速度の大き
さおよび方向を算出するものである。この超過遠心加速
度の大きさおよびその方向を算出するための演算式は当
業者によく知られているので、ここではその説明は省略
する。

【００３１】レールのカント量過不足算出手段は、超過
遠心加速度算出手段により算出された超過遠心加速度に
基づいてレールの所望カント量を算出し、それをメモリ
に記憶している実際のレールのカント量と比較して、そ
の過不足を算出するものである。このレールの所望カン
ト量の算出に関する演算式も当業者によく知られている
ので、ここではその詳細な説明も省略する。ここで算出
されるカント量の過不足値は、超過遠心加速度を零とす
るものであってもよく、また超過遠心加速度をある限度
以下に抑えるものであってもよい。例えば、その限度は
車両の走行中に前記空気式車体支持手段（装置）が膨
張、収縮を繰り返しても疲労等で破損せず、かつ走行中
に車体が動揺しても車体屋根部に装着された集電装置の
集電部が給電線からはずれない範囲とされる。本明細書
では、この超過遠心加速度をある限度以下に抑えること
を含めて、超過遠心加速度を補償するということにす
る。

【００３２】制御量算出手段は、後述する空気式車体支
持手段が、車体をレールのカント量の過不足による超過
遠心加速度を補償するだけ車体を傾斜させることができ
るように動作するために必要な制御量を算出し、かつ空
気式車体支持手段に出力するものである。この制御量の
算出に必要な演算式は、空気式車体支持手段に用いられ
る作動素子の種類等に応じて適宜選択される。

【００３３】空気式車体支持手段は、制御量算出手段か
ら入力される制御量に応じて動作し、車体を所望角度に
傾斜させるものである。この空気式車体支持手段として
は、例えば車体と台車の間に配設された一対の空気バネ
とそれ用の制御空気圧回路とからなるものがあげられ
る。そして、この空気バネを用いた場合には、その伸縮
量を調整することにより車体の傾斜を調整するものであ
る。図２〜３に示す例においては、この空気バネは、前
輪および後輪にそれぞれ２個の空気バネが、左右対称に
設けられている。この空気バネの伸縮量を調整すること
により車体を傾斜させる場合、右側あるいは左側の一方
のみの伸縮量を調整することにより車体を傾斜させても
よく、また左右両方の空気バネの伸縮量を調整すること
により車体を傾斜させてもよい。ただし、供給空気量の
制御が容易である点から、一方のみの空気バネの伸縮量
を調整するのが好ましい。

【００３４】図４はかかる車体傾斜制御装置Ｃの電気的
構成の概略図で、制御演算処理部１０を主要構成要素と
し、この制御演算処理部１０に、波形成形器２により矩
形波に変換された速度発電機１からの電力波形が入力さ
れて、後述する演算処理がなされて、空気式車体支持装
置２０の制御量が算出され、その制御量により空気式車
体支持装置２０の動作が制御される。そのため図４に示
す車体傾斜制御装置Ｃにおいては、ＲＯＭに走行距離算
出に必要なプログラム、基準駅を起点とする曲線区間の
始点の位置、曲線区間の長さ、曲線パターン、レールの
カント量、曲率、超過遠心加速度の大きさおよび方向の
算出に必要なプログラム、供給空気量算出に必要なプロ
グラム、供給空気量調節手段等の制御に必要なプラグラ
ムなどが予め格納されている。また、ＲＡＭに走行距離
算出手段等により算出された値などが一時的に格納され
る。

【００３５】次に、このように構成された車体傾斜制御
装置Ｃによる車体の傾斜制御について、図５〜７に示す
フローチャートに基づいて説明する。

【００３６】ステップ１：列車が始発駅を出発する。

【００３７】ステップ２：車輪の回転とともに速度発電
機１により電力が生成される。

【００３８】ステップ３：この速度発電機１により生成
された電力は信号線を介して波形成形器２に送られる。

【００３９】ステップ４：波形成形器２は速度発電機１
から入力されたサインカーブ状の曲線を矩形波に成形す
る。

【００４０】ステップ５：波形成形器２は得られた矩形
波を入出力インターフェースを介して制御演算処理部１
０のパルスカウンターに入力する。

【００４１】ステップ６：パルスカウンターは入力され
たパルスを積算する。

【００４２】ステップ７：制御演算処理部１０の演算処
理部は積算されたパルス数より、車両の走行距離を算出
する。

【００４３】ステップ８：演算処理部はついでその算出
された走行距離より基準駅からのその列車の路線上の現
在位置を算出する。当然のことながら、この現在位置の
算出は車両が走行中絶えずなされている。

【００４４】ステップ９：演算処理部は車両の路線上の
位置をＲＯＭに記憶されている路線地図と照合して列車
が曲線区間に到達したか否か判定する。

【００４５】ステップ１０：演算処理部は車両が曲線区
間に到達したと判定すると、ＲＯＭに記憶されている曲
線区間の長さ、曲線パターン、レールのカント量および
曲率を利用して、同じくＲＯＭに記憶されている超過遠
心加速度の算出式により、その曲線区間の超過遠心加速
度の大きさおよび方向を算出する。

【００４６】ステップ１１：演算処理部は算出された超
過遠心加速度の大きさおよび方向より所望カント量を算
出する。

【００４７】ステップ１２：演算処理部は算出された所
望カント量と実際のカント量を比較してカント量の過不
足を算出する。

【００４８】ステップ１３：演算処理部は算出されたカ
ント量の過不足に応じた車体の所望傾斜角あるいは車高
を算出する。

【００４９】ステップ１４：演算処理部は算出された傾
斜角に車体を傾斜させるためあるいは車高とするために
必要な制御量を算出する。

【００５０】ステップ１５：演算処理部は算出された制
御量により空気式車体支持装置２０を作動させ車体を所
望角度に傾斜させる。

【００５１】ステップ１６：演算処理部は空気式車体支
持装置２０に設けられている傾斜検出センサー２２から
の回動角信号を演算処理して車体の傾斜角を算出する。

【００５２】ステップ１７：演算処理部は、この算出さ
れた車体の傾斜角と所望傾斜角を比較し、車体が望要角
度傾斜したか否か判定する。

【００５３】ステップ１８：演算処理部は車体が所望角
度傾斜したと判定すると、空気式車体支持装置２０への
給気停止を指示する。

【００５４】なお、前記の例においては車輪に空転や滑
走がないとして車両の路線上の位置を算出したが、車輪
に空転や滑走が生じた場合には、算出された車両の路線
上の位置が実際の位置と異なることになる。したがっ
て、路線上に地点信号機を所定間隔をおいて配置して、
この信号機からの信号により算出された車両の路線上の
位置を定期的に補正するようにしてもよい。

【００５５】また、算出された車両の路線上の位置と実
際の位置とが大幅に異なると、ＲＯＭに予め記憶させて
いる路線地図により判定した曲線区間と実際の曲線区間
が異なり左右の曲がり方向が逆に認識され、そのため車
体を逆の方向に傾斜させてしまう恐れもある。かかる事
態を避けるために、レールに直交する平面方向に感度を
有するレートジャイロを列車に装備してその角速度の極
性を判定し、それにより得られた曲がり方向と、路線地
図により得られた曲がり方向とが一致しない場合には、
車体の傾斜を留保するようにしてもよい。

【００５６】次に、図８を参照しながら、空気式車体支
持装置２０について説明する。なお、図８は１台車分に
ついて示してあり、右側構成要素と左側構成要素とが連
通管を介して接続されてなるものである。

【００５７】この空気式車体支持装置２０は、図９に示
す従来より車体床面のレベルを一定に保持するために用
いられている車体床面のレベル調整装置に車体傾斜制御
のための空気配管およびそれに必要な配管素子を付加し
てなるものである。

【００５８】この車体床面のレベル調整装置は、乗客の
増減などで車体の重量が変化しても台車に対して車体床
面が常に一定の位置にあるように制御するものである。
この原理を、図１０を参照しながら説明する。例えば、
乗客数が増加して車体が沈むとレベル調整器２１のレバ
ー２１ａが左回動して、圧縮空気を空気バネ２３に供給
して車体を上昇させる。その逆に、乗客数が減少して車
体が上昇するとレベル調整器２１のレバー２１ａが右回
動して、空気バネ２３から空気を排気することによって
車体を降下させる。このようにして、このレベル調整装
置によれば、車体の積載重量が変化しても台車からの車
体床面のレベルが一定に維持される。ここで右側構成要
素と左側構成要素の空気バネ２３、２３の伸縮量が大き
く異なると車体床面が傾斜するので、両空気バネの差圧
がある限度以上にならないように、両空気バネ２３，２
３は差圧弁２４を介して連通されている。なお、レベル
調整器２１のレバー２１ａの回動角はそれに取り付けら
れている回動角検出センサー（エンコーダー）２２によ
り制御装置（図示せず）に入力されている。

【００５９】そして、この空気式車体支持装置２０を構
成するために、このレベル調整装置に付加されているの
は、右側構成要素および左側構成要素における、空気母
管から分岐され空気バネ２３，２３の近傍でレベル装置
の空気配管に接続されている傾斜制御用空気圧配管、こ
の傾斜制御用空気圧配管の接続点とレベル調整器２１と
の間の配管に介装されている遮断弁（電磁弁）Ｖ７，Ｖ
１７、この傾斜制御用空気圧配管のレベル装置の空気配
管との接続点近傍から分岐されレベル調整器２１に接続
されている非常排気管Ｐ１，Ｐ１１および連通管に介装
されている遮断弁（電磁弁）Ｖ０である。

【００６０】この傾斜制御用空気圧回路には、空気母管
の分岐点の近くに締切弁Ｖ１，Ｖ１１および遮断弁（電
磁弁）Ｖ２，Ｖ１２がこの順で直列に設けられ、この遮
断弁Ｖ２，Ｖ１２の下流側に小口径の給気弁（電磁弁）
Ｖ３，Ｖ１３および大口径の給気弁（電磁弁）Ｖ４，Ｖ
１４が並列に設けられ、この並列部分の下流側に遮断弁
（電磁弁）Ｖ５，Ｖ１５および締切弁Ｖ６，Ｖ１６がこ
の順で直列に設けられている。この締切弁Ｖ６，Ｖ１６
の下流側から前述の非常排気管Ｐ１，Ｐ１１が分岐され
ている。この非常用排気管Ｐ１、Ｐ１１は空気バネの破
損を防止するためのものである。次に、このように構成
された車体傾斜制御装置Ｃによる車体の傾斜動作につい
て説明する。なお、この動作は演算処理部よりの指令に
基づいてなされる。

【００６１】演算処理制御部は算出されたレールのカ
ント量の過不足による超過遠心力を補償するための空気
バネ高さの指令値を、下記式にしたがって算出する。 Ｚ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）／ＡＩＲｍａｘ）×Ｋｎ ここで ｆ（ｘ）：曲線区間入口から円曲線部までの距離に対す
る空気バネ高さの指令値パターン（例えば、ｓｉｎ関数
など） ＡＩＲｍａｘ：空気バネ高さ制限値 Ｋｎ：定数（０≦Ｋｎ≦ＡＩＲｍａｘ） なお、この指令値は曲線区間以外では零とされている。

【００６２】Ｚ（ｘ）の極性が正の場合は曲率の外側
の空気バネ２３に対する上昇指令値として、外側の空気
バネ２３を上昇させる。また、Ｚ（ｘ）の極性が負の場
合は曲率の内側の空気バネ２３に対する上昇指令値とし
て、内側の空気バネ２３を上昇させる。

【００６３】台車に対する車体の高さＺ（ｒ）を、レ
ベル調整器２１の回動軸のエンコーダ２２からの回動
角、回動軸の長さに基づいて算出する。

【００６４】Ｚ（ｘ）とＺ（ｒ）との差Ｚ（ｄ）を算
出する。

【００６５】Ｚ（ｄ）を零にするように、所定の給気
弁を作動させる。この場合、車体の急激な上昇を回避す
るため、小口径の給気弁が先に作動させられ、それから
所定時間経過後に、大口径の給気弁も作動させられる。
例えば、図８の左側の空気バネ２３を伸長させる場合を
例にとり説明すれば次のようになる。 ａ）遮断弁Ｖ０，Ｖ７をオンし弁を閉として従来のレベ
ル装置の回路系および連通系を遮断する。 ｂ）遮断弁Ｖ２，Ｖ５をオフし弁を開として傾斜制御用
空気圧系を起動させる。 ｃ）小口径給気弁Ｖ３をオフし弁を開として空気バネに
給気を開始する。 ｄ）所定時間経過後、大口径給気弁Ｖ４をもオフし弁を
開として空気バネへの給気を加速する。

【００６６】Ｚ（ｄ）が零になれば、空気バネ２３へ
の給気を停止する。すなわち、大口径給気弁Ｖ４，小口
径給気弁Ｖ３をオンして遮断する。なお、本実施例にお
いては、小口径給気弁Ｖ３と大口径給気弁Ｖ４とを併用
しているので、いずれか一方が故障等により作動しなく
なっても空気バネ２３に給気することができる。

【００６７】ところで図８に示す傾斜制御用空気圧回路
において、何らかの原因により電磁弁の励磁を解除して
も電磁弁が開閉しないことも起こりうる。かかる場合、
空気バネへの給気あるいは電磁弁からの排気が継続さ
れ、車体が必要以上に傾斜したりすることになる。そこ
で、図１１〜１２に示すように、レベル調整器２１に強
制給排気用ピストン弁Ｖ８，Ｖ１８および上限値部材２
１ｂならびに下限値部材，２１ｃを設けて、車体の傾斜
が制限値以下あるいは以上になると、レベル調整器２１
のレバー２１ａにより上限値部材２１ｂ（または下限値
部材２１ｃ）を作動させ、ピストン弁Ｖ８，Ｖ１８を起
動させて、強制的に空気バネへの給気あるいは空気バネ
から排気するようにしてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば従
来の車体のレベル調製装置に傾斜制御用空気圧回路を付
加するのみで、車体に生ずる超過遠心加速度を車両重量
を殆ど増加させることなく補償することができ、乗り心
地を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両の傾斜制御方法に用いる制御装置
の一実施例の機能ブロック図である。

【図２】本発明が適用される車両の平面図である。

【図３】同側面図である。

【図４】図１に示す実施例の電気的構成の概略図であ
る。

【図５】本発明の一実施例のフロチャートの一部であ
る。

【図６】本発明の一実施例のフロチャートの一部であ
る。

【図７】本発明の一実施例のフロチャートの一部であ
る。

【図８】本発明の一実施例に用いられる傾斜制御用空気
圧回路の一例の回路図である。

【図９】従来のレベル調整に用いられる制御用空気圧回
路図である。

【図１０】レベル調整器による車両のレベル調整の原理
説明図である。

【図１１】上限値部材および下限値部材付レベル調整器
の説明図である。

【図１２】上限値部材および下限値部材付レベル調整器
を有する傾斜制御用空気圧回路の回路図である。

【符号の説明】

１ 速度発電機 ２ 波形成形器 １０ 制御演算処理部 ２０ 空気式車体支持手段（装置） ２１ レベル調整器 ２２ 回動角検出センサー（エンコーダ） ２３ 空気バネ ２４ 差圧弁 ３０ 車体 Ｃ 車体傾斜制御装置 Ｖ 弁（電磁弁を含む）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 邦彦 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号 川 崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 松木 信哉 神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18号 川 崎重工業株式会社兵庫工場内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気式車体支持装置を備えてなる車両の
   傾斜制御方法であって、前記車両の走行距離を算出する
   手順と、前記算出された走行距離に基づいて、予め指定
   されている基準点に関する前記車両の路線上の現在位置
   を算出する手順と、前記車両が曲線区間に到達したか否
   かを、予め記憶されている路線地図により判定する手順
   と、前記車両が曲線区間に到達したと判定された場合、
   該曲線区間における前記車両の超過遠心加速度を算出す
   る手順と、前記超過遠心加速度に基づいてレールのカン
   ト量の過不足を算出する手順と、車体を前記カント量の
   過不足が解消される傾斜角に対して所定範囲内で傾斜さ
   せる手順とを含んでなることを特徴とする車両の傾斜制
   御方法。
2. 【請求項２】 前記所定範囲が、車両の走行中に前記空
   気式車体支持装置が膨張、収縮を繰り返しても疲労等で
   破損せず、かつ走行中に車体が動揺しても車体屋根部に
   装着された集電装置の集電部が給電線からずれない範囲
   であることを特徴とする請求項１記載の車両の傾斜制御
   方法。
3. 【請求項３】 前記空気式車体支持装置が、台車と車体
   との間に車軸と対称に配設された一対の空気バネと該空
   気バネに給気する傾斜制御用空気圧回路と、前記空気バ
   ネの伸縮量を計測する伸縮量計測器とからなり、前記車
   体を前記カント量の過不足が解消される傾斜角に対して
   所定範囲で傾斜させる手順が、 前記所定範囲で車体を傾斜するために必要な空気バネ
   の伸縮量指令値を算出する手順と、 前記伸縮量計測器からの計測値により空気バネの伸縮
   量を計測する手順と、 空気バネの伸縮量指令値と伸縮量計測値との差を算出
   する手順と、 前記差を零にするように前記空気バネの一方に給気
   し、または前記空気バネの一方から排気する手順と、 前記差が零になると前記空気バネへの給排気を停止す
   る手順とを含んでなることを特徴とする請求項１または
   ２記載の車両の傾斜制御方法。
4. 【請求項４】 前記空気バネの伸縮量が上限値または下
   限値を超えた場合、該空気バネの空気を排出し、または
   該空気バネに給気する手順が付加されてなることを特徴
   とする請求項３記載の車両の傾斜制御方法。
5. 【請求項５】 前記車両がレールに直交する平面方向に
   感度を有するレートジャイロを備えてなり、前記車両の
   ヨーイング方向を検出する手順と、前記ヨーイング方向
   により曲線区間の曲がり方向を検出する手順と、前記曲
   がり方向が、路線地図の曲がり方向と一致するか否か判
   定する手順と、前記両者の曲がり方向が一致しない場
   合、前記空気式車体支持装置による車体のの傾斜を留保
   する手順とが付加されてなることを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載の車両の傾斜制御方法。
6. 【請求項６】 走向距離算出手段と車両の路線上の位置
   算出手段と曲線区間判定手段と超過遠心加速度算出手段
   とレールのカント量過不足算出手段と制御量算出手段と
   空気式車体支持手段とを備えてなり、前記走行距離算出
   手段により車両の走行距離が算出され、前記車両の路線
   上の位置算出手段により、前記算出された走向距離に基
   づいて、予め指定されている基準点に関する前記車両の
   路線上の現在位置が算出され、前記曲線区間判定手段に
   より、前記車両が曲線区間に到達したか否かが、予め記
   憶されている路線地図により判定され、前記超過遠心加
   速度算出手段により、前記曲線区間における超過遠心加
   速度の大きさと方向が算出され、前記レールのカント量
   過不足算出手段により、前記超過遠心加速度を補償する
   レールのカント量が算出され、前記制御量算出手段によ
   り、前記カント量の過不足が解消される傾斜角に対して
   所定範囲内で車体を傾斜させるための制御量が算出さ
   れ、前記空気式車体支持手段により、前記制御量により
   車体が傾斜させられてなることを特徴とする車両の傾斜
   制御装置。
7. 【請求項７】 前記所定範囲が、車両の走行中に前記空
   気式車体支持手段が膨張、収縮を繰り返しても疲労等で
   破損せず、かつ走行中に車体が動揺しても車体屋根部に
   装着された集電装置の集電部が給電線からずれない範囲
   であることを特徴とする請求項６記載の車両の傾斜制御
   装置。
8. 【請求項８】 前記空気式車体支持手段が、台車と車体
   との間に車軸に対して対称に配設された一対の空気バネ
   と、該空気バネに給気する傾斜制御用空気圧回路と、前
   記空気バネの伸縮量計測器とからなり、前記制御量算出
   手段により、 前記所定範囲内で車体を傾斜するために必要な空気バ
   ネの伸縮量指令値の算出がされ、 前記伸縮量計測器からの計測値により空気バネの伸縮
   量が算出され、 空気バネの伸縮量指令値と伸縮量計測値との差が算出
   され、 前記差を零にするように前記空気バネの一方に給気、
   または排気の指示がなされ、 前記差が零になると前記空気バネへの給排気の停止が
   指示されることを特徴とする請求項６または７記載の車
   体の傾斜制御装置。
9. 【請求項９】 前記傾斜制御用空気圧回路のレベル調整
   器に空気バネの伸縮量の上限値に対応して設けられてい
   る上限値部材と、下限値に対応して設けられている下限
   値部材と、該上限値部材および下限値部材の作動に応答
   して前記空気バネの給排気を行うピストン弁とが設けら
   れてなり、該上限値部材または下限値部材がレベル調整
   器に設けられているレバーにより操作されると、空気バ
   ネからの排気または空気バネへ給気がなされることを特
   徴とする請求項８記載の車両の傾斜制御装置。
10. 【請求項１０】 前記車両がレールに直交する平面方向
    に感度を有するレートジャイロを備えてなり、前記制御
    量算出手段により 前記車両のヨーイング方向の検出がされ、 前記ヨーイング方向により曲線区間の曲がり方向の検
    出がされ、 前記曲がり方向が路線地図の曲がり方向と一致するか
    否か判定され、 前記両者の曲がり方向が一致しない場合、前記空気式
    車体支持手段による車体の傾斜が留保されることを特徴
    とする請求項５、６、７、８、または９記載の車両の傾
    斜制御装置。
11. 【請求項１１】 空気バネを備えてなる車体のレベル調
    整装置に用いられるレベル調整器であって、前記レベル
    調整器が、空気バネの伸縮量の上限値に対応して設けら
    れている上限値部材と下限値に対応して設けられている
    下限値部材と、該上限値部材および下限値部材の作動に
    応答して前記空気バネの給排気を行うピストン弁とが設
    けられてなり、該上限値部材または下限値部材が空気バ
    ネの伸縮量の上限値または下限値にてレベル調整器に設
    けられているレバーにより操作されると、空気バネから
    の排気または空気バネへ給気がなされることを特徴とす
    るレベル調整器。