JPH08282488A - 鉄道車両用操舵台車の異常解消方法 - Google Patents

鉄道車両用操舵台車の異常解消方法

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JPH08282488A
JPH08282488A JP11786695A JP11786695A JPH08282488A JP H08282488 A JPH08282488 A JP H08282488A JP 11786695 A JP11786695 A JP 11786695A JP 11786695 A JP11786695 A JP 11786695A JP H08282488 A JPH08282488 A JP H08282488A
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Tomoshi Koizumi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵性を有する鉄道車両用操舵台車の操舵の
異常を診断し、解消する方法を提供する。 【構成】 車体と台車間のボギー角を検出するセンサ6
からの検出信号と、曲線路で車輪をレールの接線方向に
向ける操舵力発生機構内に設けた動作方向を検知するセ
ンサ8からの検出信号を異常診断回路9に入力して比較
し、操舵の異常を診断し、異常と診断したときは異常信
号を制御装置10に入力して演算し、該制御装置10か
らの制御信号を操舵力発生機構4に出力して、操舵の異
常を解消する。 【効果】 車両の異常振動や脱線の危険を未然に防ぎ、
安全走行を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】曲線路通過時に車輪をレールの接
線方向に向ける自己操舵性を有する鉄道車両用操舵台車
の操舵の異常を診断し、解消する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在用いられている鉄道車両用台車の多
くは、台車枠と輪軸の間を結合する軸箱支持装置にゴム
ばね等が使用されている。このばねの前後方向の剛性を
柔らかくすれば、車輪のヨーイング方向の動きを許容
し、曲線路通過時に輪軸のステアリング特性によって車
輪のフランジ当たりがなく横圧の発生も少なくできる。
しかし、直線路走行時には蛇行動の発生を招きやすい。
そのため、実際には用途によって、どちらかに重点をお
いた設計になっており、必ずしも曲線通過性と直線通過
性の両者を満足させることはできない。
【0003】曲線を通過するとき、車輪が転動する方向
とレールの方向が常に一致していれば、踏面勾配による
内外輪の直径差による内外レール通過距離差の補償と合
わせて、非常にスムーズな曲線路通過ができる。そのた
め、車輪フランジやレールの摩耗が防止され、高速で安
定した走行ができるので、近年来自己操舵台車の研究が
進められている。
【0004】車軸をラジアル方向に自己操舵させるに
は、軸箱を前後方向に対し柔支持し、一方蛇行動に対し
ては軸箱を前後方向に剛支持する必要がある。この相矛
盾する特性を両立させるため種々の工夫がなされてい
る。
【0005】例えば、リンク機構によって、車両が曲線
路に進入したときに発生する車体と台車間のなす角度を
台車と車輪間の操舵角に伝達する方法(特開平6−87
446号公報)、軸箱を台車枠に対し前後左右に移動さ
せる移動制御装置をもったアクティブ制御技術を利用し
た操舵台車(特開平1−132463号公報)等が提案
されている。
【0006】前記特開平6−87446号公報に記載さ
れたリンク式操舵台車は、全てを機械的機構によって行
なうので、曲線路での逆方向操舵等の危険性はないもの
の、複雑なリンク機構をもつために重量が増し、また保
守の点で不利なため、広く実用化するに至っていない。
【0007】また、特開平1−132463号公報に記
載されたアクティブ制御技術を利用した操舵台車は、比
較的小さな操舵力発生機構によって曲線路通過性能の向
上が可能となる。しかし、制御装置に異常が発生した場
合には、最悪曲線方向とは逆方向に車輪を操舵すること
によって、フランジが激しくレールに当たり、異常振動
・異常摩擦が発生し、更に過大な横圧の発生を招き、フ
ランジがレールに乗り上げて脱線する危険性がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、機械的
機構によって操舵が行なわれる操舵台車は実用上の問題
があり、アクティブ制御技術によって操舵が行なわれる
操舵台車は、誤って操舵されたとき、異常が発生し、脱
線の危険すら起こる。そのため、操舵台車を使った車両
の安全走行には、誤操舵に基づく異常を速やかに検知し
て、その異常を排除する必要がある。
【0009】本発明は、前記の現状に鑑み、操舵台車を
使った車両に発生する異常を速やかに検知し、かつその
異常を排除する機構により、車両の異常振動や脱線の危
険を未然に防ぐための鉄道車両用操舵台車の操舵の異常
を解消する方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明者は種々と研究の結果、操舵台車を使った車
両を誤操舵した場合には、車体と台車間のボギー角と操
舵力発生機構の動作方向とが食い違い、また車輪が異常
振動するが、これらの事柄を検知することにより操舵の
異常を発見できることに気付いた。これらの知見に基づ
いて、次の二つの発明を完成するに至った。
【0011】(1) 台車枠と車輪との間に、曲線路で
車輪をレールの接線方向に向ける操舵力発生機構を有す
る操舵台車において、車体と台車間のボギー角を検出す
るセンサからの検出信号と、前記操舵力発生機構内に設
けた動作方向を検知するセンサからの検出信号を異常診
断回路に入力して比較し、操舵の異常を診断し、異常と
診断したときは異常信号を制御装置に入力して演算し、
該制御装置からの制御信号を操舵力発生機構に出力し
て、操舵の異常を解消する方法。
【0012】(2) 台車枠と車輪との間に、曲線路で
車輪をレールの接線方向に向ける操舵力発生機構を有す
る操舵台車において、台車または車体に設けた車輪の異
常振動を検出する振動センサからの検出信号を異常診断
回路に入力して操舵の異常を診断し、異常と診断したと
きは異常信号を制御装置に入力して演算し、該制御装置
からの制御信号を操舵力発生機構に出力して、操舵の異
常を解消する方法。
【0013】
【作用】鉄道車両用台車において、車輪を曲線路におけ
るレールの接線方向と同一方向に向ける操舵力発生機構
を有するとき、曲線路での台車と車体間の傾きは、図6
に示すように、台車枠2が線路に沿う方向を向いてい
る。また、台車枠2の前後輪軸3の各車軸は、曲線路の
ラジアル方向を向き、それぞれの車輪はレールに一致し
た向きにある。
【0014】前記のごとく、車両が曲線路上に進入する
ことにより、台車と車体の間には必然的にボギー角が生
じる。一方、輪軸3の操舵角は操舵力発生機構によって
発生するものであり、正常に操舵が行なわれれば前記図
6及び図7(A)に示すように曲線路のラジアル方向を
向いている。しかし、逆方向の操舵が行なわれると、台
車と車体の間のボギー角は前記のようにはならない。
【0015】そこで、車両が曲線路に進入するとき、生
じる台車と車体とのなすボギー角度を検知し、車軸の操
舵角が前記の関係にないとき操舵の異常と判定する。す
なわち、車体と台車間のボギー角を検出するセンサから
の検出信号と、前記操舵力発生機構内に設けた動作方向
を検知するセンサからの検出信号を異常診断回路に入力
して比較し、それぞれの出力が台車・輪軸が共に曲線中
心方向に向くように変位する時に出力される方向に変化
するときに正常・それぞれが逆方向に変化するときに異
常と診断する。
【0016】また、逆方向の操舵が行なわれると、輪軸
3は図7(B)に示すように、曲線路のラジアル方向を
向いておらず、車輪フランジがレールに異常接触しなが
ら転動する。そのため、車輪は異常振動すると同時に騒
音を発する。そこで、台車または車体に設けた車輪の異
常振動を検出する振動センサからの検出信号を異常診断
回路に入力して操舵の異常を診断する。
【0017】前記の如くして検知した操舵の異常は、そ
の異常信号を制御装置に入力して演算し、該制御装置か
らの制御信号を操舵力発生機構に出力することにより、
操舵の異常を解消することができる。
【0018】
【実施例】
実施例1 請求項1に記載した発明の実施例を図1〜図3に基づい
て説明する。輪軸3の両端の軸箱5は、台車枠2との間
に設けた軸ばね13により上下方向に支持されると共
に、更に軸箱と台車枠との前後方向は空圧または油圧シ
リンダ等からなる操舵力発生機構4及びそれに直列また
は並列に設けた軸箱前後支持ばねを介在して伸縮自在に
連結されている。軸箱前後支持剛性は、車両の走行安定
性に大きな影響を与える要素であり、直線走行時は、操
舵力発生機構4を停止し封じ込め状態にすることで特に
油圧シリンダーの場合剛とすることができる。その結
果、図8に示す操舵力発生機構4の両端に設けたゴムブ
ッシュ16等の前後支持ばねのみが作用し、通常の台車
と同一の走行安定性を確保することができる。一方、封
じ込め状態にしても剛とすることができない空気圧アク
チュエータや、油圧シリンダー内の流体を封じ込め状態
にすることができない場合は、図9に示すように操舵力
発生機構4と並列に軸箱前後支持ばね機構14を設ける
ことで同様の効果を得ることができる。更に図10に示
すように操舵力発生機構4の内部に前後支持ばね15を
設けることもできる。また、台車枠2と車体1との間に
は車体と台車との間のボギー角を検知するためのセンサ
6が設けられている。このセンサ6は、例えば差動トラ
ンスや超音波センサ等を利用して、台車と車体との回転
角をその円周方向の変位として検知するものである。な
お、前記操舵力発生機構4の内部には図示しないセンサ
(図3の符号8で示すセンサ)が設置されている。この
センサ8は、操舵力発生機構4のストロークを測定する
センサで、操舵力発生機構4に並列に設けた差動トラン
ス等の変位センサやロッドに埋め込まれた磁気目盛りを
カウントする磁気センサ等がある。図中の7は空気ばね
である。
【0019】そして、図3に示すような、操舵の異常検
知回路と制御回路が組込まれている。すなわち、センサ
6で検知した車体と台車との間のボギー角の検知信号と
操舵力発生機構4内のセンサ8で検知した動作方向の検
知信号を異常診断回路9に入力する。異常診断回路9で
はバンドパスフィルタによって車体と台車との間のボギ
ー角の検知信号及び操舵力発生機構4内のセンサ8で検
知した動作方向の検知信号から、定常オフセット成分及
び振動成分を取り除き、その変位信号の向きがともに台
車・輪軸が曲線中心方法に向くときの動きであるかを変
位信号の符号の組み合わせ等によって判断する。このと
き異常であると診断されると異常信号を制御装置10に
入力し、制御装置10では直ちに操舵力発生機構4のス
トロークを中立位置まで戻し、操舵力発生機構4を封じ
込めとして通常の走行性能を確保する。または、操舵力
発生機構4の内圧を解放し並列に設けた軸箱前後支持ば
ねの働きで通常の走行性能を確保する。
【0020】実施例2 次に、請求項2に記載した発明の実施例を図4、図5に
基づいて説明する。輪軸3の両端の軸箱5は、台車枠2
との間に設けた軸ばね13により支持されると共に、軸
箱と台車枠間の前後支持機構を設け、更に軸箱内側面と
横枠との間は空圧または油圧シリンダ等からなる操舵力
発生機構4を介在して伸縮自在に連結されている。ま
た、1台車の前後輪軸のいずれか一方の輪軸3の軸箱5
に車輪の異常振動を検知するためのセンサ11を設置す
る。
【0021】そして、図5に示すような、操舵の異常検
知回路と制御回路が組込まれている。すなわち、センサ
11で検知した検知信号を異常診断回路12に入力し、
操舵力発生機構4が十分作用しない、または逆方向に作
用したときに、車輪のフランジがレールに押しつけられ
て発生する異常振動を検知する。この振動は、フランジ
接触時の車輪きしり振動に起因するもので輪軸の固有振
動数に関連しており、一般には300〜400Hz・1
kHz付近になるので、例えば、センサ11で検知した
検知信号を、300Hzから400Hzのみを透過する
バンドパスフィルタを通し、その振動レベルが通常発生
する以上のレベルになったときに異常と診断する。この
とき異常であると診断されると異常信号を制御装置10
に入力し、制御装置10では直ちに操舵力発生機構4の
ストロークを中立位置まで戻し、操舵力発生機構4を封
じ込めとして通常の走行性能を確保する。または、操舵
力発生機構4の内圧を解放し並列に設けた軸箱前後支ば
ねの働きで通常の走行性能を確保する。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、操舵台車を有する車
両が曲線路に進入した際、速やかに操舵の正誤を診断
し、かつ輪軸を正しい向きに修正できるから、車両の異
常振動や脱線の危険を未然に防ぎ、安全走行を確保でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明を実施した場合の1台車の概略
を示す平面図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】図1、2の台車における異常検知回路と操舵力
発生装置の制御回路を示すブロック図である。
【図4】請求項2の発明を実施した場合の1台車の概略
を示す側面図である。
【図5】図4の台車における異常診断回路と操舵力発生
装置の制御回路を示すブロック図である。
【図6】操舵台車を有する車両が曲線路に進入した際の
台車と車体との関係を示す説明図である。
【図7】車両が曲線路上にある際の輪軸の状態を示す説
明図で、(A)は車軸がラジアル方向を向いた正常状
態、(B)は逆向きに操舵された場合の異常状態であ
る。
【図8】操舵力発生機構の両端にゴムブッシュを介して
取り付けた状態の説明図である。
【図9】操舵力発生機構を軸箱前後支持機構と並列に取
り付けた状態の説明図である。
【図10】操舵力発生機構内部にばね機構を設けた一例
を示す操舵力発生機構の断面図である。
【符号の説明】
1 車体 2 台車枠 3 輪軸 4 操舵力発生機構 5 軸箱 6、8、11 センサ 7 空気ばね 9、12 異常診断回路 10 制御装置 13 軸ばね 14 軸箱前後支持機構 15 前後支持ばね 16 ゴムブッシュ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 台車枠と車輪との間に、曲線路で車輪を
    レールの接線方向に向ける操舵力発生機構を有する操舵
    台車において、車体と台車間のボギー角を検出するセン
    サからの検出信号と、前記操舵力発生機構内に設けた動
    作方向を検知するセンサからの検出信号を異常診断回路
    に入力して比較し、操舵の異常を診断し、異常と診断し
    たときは異常信号を制御装置に入力して演算し、該制御
    装置からの制御信号を操舵力発生機構に出力して、操舵
    の異常を解消することを特徴とする鉄道車両用操舵台車
    の異常解消方法。
  2. 【請求項2】 台車枠と車輪との間に、曲線路で車輪を
    レールの接線方向に向ける操舵力発生機構を有する操舵
    台車において、台車または車体に設けた車輪の異常振動
    を検出する振動センサからの検出信号を異常診断回路に
    入力して操舵の異常を診断し、異常と診断したときは異
    常信号を制御装置に入力して演算し、該制御装置からの
    制御信号を操舵力発生機構に出力して、操舵の異常を解
    消することを特徴とする鉄道車両用操舵台車の異常解消
    方法。
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