JPH10147241A - 鉄道車両の車体曲げ振動低減装置 - Google Patents
鉄道車両の車体曲げ振動低減装置Info
- Publication number
- JPH10147241A JPH10147241A JP30901096A JP30901096A JPH10147241A JP H10147241 A JPH10147241 A JP H10147241A JP 30901096 A JP30901096 A JP 30901096A JP 30901096 A JP30901096 A JP 30901096A JP H10147241 A JPH10147241 A JP H10147241A
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- vibration
- bending
- bending vibration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】車体の軽量化に伴う曲げ剛性低下により悪化す
る曲げ振動を低減する車体曲げ振動低減装置を提供す
る。 【解決手段】車体１の中央部床下にばね４を介して取付
けた可動質量体５を、車体中央部の上下振動検出手段６
の検出結果を制御器８によりゲインおよび位相を補償し
たのち、アクチュエータ７により可動制御することによ
り、車体の１次曲げ振動を低減する。従来比10〜20％程
度の質量の可動質量体で、十分な曲げ振動低減効果をも
たらす。
る曲げ振動を低減する車体曲げ振動低減装置を提供す
る。 【解決手段】車体１の中央部床下にばね４を介して取付
けた可動質量体５を、車体中央部の上下振動検出手段６
の検出結果を制御器８によりゲインおよび位相を補償し
たのち、アクチュエータ７により可動制御することによ
り、車体の１次曲げ振動を低減する。従来比10〜20％程
度の質量の可動質量体で、十分な曲げ振動低減効果をも
たらす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の車体上
下方向１次曲げ振動による振動を効果的に抑制するのに
適した鉄道車両の車体曲げ振動低減装置に関する。
下方向１次曲げ振動による振動を効果的に抑制するのに
適した鉄道車両の車体曲げ振動低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両の高速化のためには軽量化が不
可欠であり、そのため車両の構体の軽量化が必要とな
る。構体の軽量化のためには構成部材の薄肉化が有効で
あるが、それにより一般に曲げ剛性が低下し、その結果
車体の曲げ弾性振動による７〜10Hz近傍の車体１次曲げ
振動数における振動乗心地を害することが顕著となって
きた。この車体の１次曲げ振動を抑制する方法として
は、例えば、特開平３−204369の「車体曲げ振動防止装
置およびその取付け方法」等が知られている。その構成
例を図６に示す。車体１の床下中央部に車体質量ｍｂの
３〜15％のおもり14を、車体１次曲げ振動数に同調させ
た防振ゴム13を介して支持部材12で支持することにより
曲げ振動の低減をねらったものである。
可欠であり、そのため車両の構体の軽量化が必要とな
る。構体の軽量化のためには構成部材の薄肉化が有効で
あるが、それにより一般に曲げ剛性が低下し、その結果
車体の曲げ弾性振動による７〜10Hz近傍の車体１次曲げ
振動数における振動乗心地を害することが顕著となって
きた。この車体の１次曲げ振動を抑制する方法として
は、例えば、特開平３−204369の「車体曲げ振動防止装
置およびその取付け方法」等が知られている。その構成
例を図６に示す。車体１の床下中央部に車体質量ｍｂの
３〜15％のおもり14を、車体１次曲げ振動数に同調させ
た防振ゴム13を介して支持部材12で支持することにより
曲げ振動の低減をねらったものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的に車体質量は25
〜30数ｔ程度であり、車体質量の10％のおもりを用いた
場合、図７に示すように車体中央部上下方向の応答倍率
を8dB程度低減できることを理論解析により得ている
が、この場合、おもりの質量としては２〜３ｔとなる。
〜30数ｔ程度であり、車体質量の10％のおもりを用いた
場合、図７に示すように車体中央部上下方向の応答倍率
を8dB程度低減できることを理論解析により得ている
が、この場合、おもりの質量としては２〜３ｔとなる。
【０００４】この点に鑑み本発明は、軽量でかつ振動低
減効果の大なる鉄道車両の車体曲げ振動低減装置を提供
することを目的としたものである。
減効果の大なる鉄道車両の車体曲げ振動低減装置を提供
することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、車体を台車上にばねを介して支持した車両におい
て、車体中央部床下にばねを介して取付けた可動質量体
と、前記車体中央部の上下方向振動を検出する検出手段
と、前記車体中央部床下と前記可動質量体の間に設け可
動質量体を上下動させるアクチュエータと、上記検出手
段により検出した振動に対応した制御力を上記アクチュ
エータにより発生させる制御器とを設け、車体中央部の
上下方向振動の検出結果に基き、制御信号を制御器で演
算し、制御器からの信号に基きアクチュエータによって
可動質量体を上下方向に可動制御させる手段をこうじた
ものである。
に、車体を台車上にばねを介して支持した車両におい
て、車体中央部床下にばねを介して取付けた可動質量体
と、前記車体中央部の上下方向振動を検出する検出手段
と、前記車体中央部床下と前記可動質量体の間に設け可
動質量体を上下動させるアクチュエータと、上記検出手
段により検出した振動に対応した制御力を上記アクチュ
エータにより発生させる制御器とを設け、車体中央部の
上下方向振動の検出結果に基き、制御信号を制御器で演
算し、制御器からの信号に基きアクチュエータによって
可動質量体を上下方向に可動制御させる手段をこうじた
ものである。
【０００６】さらに、前記制御器の補償回路を１次遅れ
要素とハイパス要素よりなるバンドパスフィルタにより
構成し、該１次遅れ要素とハイパス要素の時定数を車体
１次曲げ振動数相当以上の値として構成したものであ
る。
要素とハイパス要素よりなるバンドパスフィルタにより
構成し、該１次遅れ要素とハイパス要素の時定数を車体
１次曲げ振動数相当以上の値として構成したものであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による鉄道車両の車
体曲げ振動低減装置の第１実施例の構成及び作用を図１
から図５によって説明する。図１において、１は曲げ振
動低減の対象である車体で、空気ばね３ａ、３ｂを介し
て台車２ａ、２ｂに支持されている。ここで、車体の１
次曲げ振動は、空気ばね３ａ、３ｂの支持位置より車体
中央部側を節とし、（数１）で決まる振動数f0で図１中
破線のモードで生じる。
体曲げ振動低減装置の第１実施例の構成及び作用を図１
から図５によって説明する。図１において、１は曲げ振
動低減の対象である車体で、空気ばね３ａ、３ｂを介し
て台車２ａ、２ｂに支持されている。ここで、車体の１
次曲げ振動は、空気ばね３ａ、３ｂの支持位置より車体
中央部側を節とし、（数１）で決まる振動数f0で図１中
破線のモードで生じる。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここで、ｋ’は比例定数、ＥＩは完成車体
の等価曲げ剛性、ｍｂは車体質量であり、ｆ0は一般的
には７〜10Hz近傍の値となる。
の等価曲げ剛性、ｍｂは車体質量であり、ｆ0は一般的
には７〜10Hz近傍の値となる。
【００１０】５は車体１の中央部の床下にばね定数Ｋｄ
のばね４を介して取付けられた質量Ｍｄの可動質量体で
あり、ばね定数Ｋｄは、車体１次曲げ振動数f0に同調さ
せている。６は車体中央部の上下方向振動を検出する検
出手段であり、検出結果は、制御器８で位相及びゲイン
を補償したフィードバック信号により、アクチュエータ
７を作動し、アクチュエータ７により制御力を発生し可
動質量体５を車体１次曲げ振動数f0近傍における車体中
央部の変位Ｚ1とほぼ逆相に加振することにより車体の
曲げ振動を低減する。制御器８は図２のように動アンプ
９、補償回路10、アンプ11よりなり、上下振動検出手段
６の信号を位相及びゲインを補償してアクチュエータ７
を作動するための指令をフィードバック出力する。アク
チュエータ７は、液圧式もしくは、電動式を用いる。こ
こで、補償回路の伝達関数Ｋｆは時定数Ｔ1よりなる１
次遅れ要素と時定数Ｔ2よりなるハイパス要素を組み合
わせて（数２）のように構成する。
のばね４を介して取付けられた質量Ｍｄの可動質量体で
あり、ばね定数Ｋｄは、車体１次曲げ振動数f0に同調さ
せている。６は車体中央部の上下方向振動を検出する検
出手段であり、検出結果は、制御器８で位相及びゲイン
を補償したフィードバック信号により、アクチュエータ
７を作動し、アクチュエータ７により制御力を発生し可
動質量体５を車体１次曲げ振動数f0近傍における車体中
央部の変位Ｚ1とほぼ逆相に加振することにより車体の
曲げ振動を低減する。制御器８は図２のように動アンプ
９、補償回路10、アンプ11よりなり、上下振動検出手段
６の信号を位相及びゲインを補償してアクチュエータ７
を作動するための指令をフィードバック出力する。アク
チュエータ７は、液圧式もしくは、電動式を用いる。こ
こで、補償回路の伝達関数Ｋｆは時定数Ｔ1よりなる１
次遅れ要素と時定数Ｔ2よりなるハイパス要素を組み合
わせて（数２）のように構成する。
【００１１】
【数２】
【００１２】ここでＫはゲイン定数、Ｓはラプラス演算
子である。
子である。
【００１３】図３は（数２）で表わされる伝達関数Ｋｆ
のゲイン及び位相の周波数特性を示したものであり、時
定数Ｔ1及びＴ2をいずれも（数１）で決まる車体曲げ振
動数f0を基により決定した場合であり、これにより車体
曲げ振動数f0より低周波側および高周波側のゲインを低
くすることができ、車体曲げ振動数f0近傍の領域のみを
有効に制御することができる。また、（数２）により時
定数Ｔ1及びＴ2で決まる周波数で位相角をほぼ０に設定
することができ、可動質量体５を車体中央部の上下振動
検出手段６の変位Ｚ1と逆位相に加振することができ
る。図４は、本実施例の効果を軌道からの加振振幅Ｚ0
に対する車体中央部の変位Ｚ1の応答倍率で表わした理
論解析の結果であり、可動質量体５の質量として車体質
量ｍｂの１％の値を用いた場合である。９Hz近辺の車体
曲げ振動数における応答倍率を対策なしの場合の約30％
に低減できることを見い出した。図５は（数２）におけ
る時定数を車体曲げ振動数f0に対する比率で変化させた
場合の低減量を示しており、一般的には10dB程度の効果
が必要であり、１次遅れ要素の時定数Ｔ1および、ハイ
パス要素の時定数Ｔ2を車体曲げ振動数f0相当以上とす
ることが有効であることを見い出した。
のゲイン及び位相の周波数特性を示したものであり、時
定数Ｔ1及びＴ2をいずれも（数１）で決まる車体曲げ振
動数f0を基により決定した場合であり、これにより車体
曲げ振動数f0より低周波側および高周波側のゲインを低
くすることができ、車体曲げ振動数f0近傍の領域のみを
有効に制御することができる。また、（数２）により時
定数Ｔ1及びＴ2で決まる周波数で位相角をほぼ０に設定
することができ、可動質量体５を車体中央部の上下振動
検出手段６の変位Ｚ1と逆位相に加振することができ
る。図４は、本実施例の効果を軌道からの加振振幅Ｚ0
に対する車体中央部の変位Ｚ1の応答倍率で表わした理
論解析の結果であり、可動質量体５の質量として車体質
量ｍｂの１％の値を用いた場合である。９Hz近辺の車体
曲げ振動数における応答倍率を対策なしの場合の約30％
に低減できることを見い出した。図５は（数２）におけ
る時定数を車体曲げ振動数f0に対する比率で変化させた
場合の低減量を示しており、一般的には10dB程度の効果
が必要であり、１次遅れ要素の時定数Ｔ1および、ハイ
パス要素の時定数Ｔ2を車体曲げ振動数f0相当以上とす
ることが有効であることを見い出した。
【００１４】次に本発明による第２実施例を図６と図７
によって説明する。第１実施例とのちがいは、補償回路
Ｋｆの１次遅れ要素及びハイパス要素を（数３）のよう
に複数個ずつで構成し、図６のような特性とした点であ
る。
によって説明する。第１実施例とのちがいは、補償回路
Ｋｆの１次遅れ要素及びハイパス要素を（数３）のよう
に複数個ずつで構成し、図６のような特性とした点であ
る。
【００１５】
【数３】
【００１６】本実施例によれば、車体曲げ振動数におけ
る低減効果は実施例１と同程度であるが、低周波側およ
び高周波側のゲインをさらに低くすることができる。こ
れいより、図７のように、例えば、液圧アクチュエータ
を用いた場合の必要流量Ｑを低周波側の車体共振点にお
いて下げることができ、省エネルギー化の効果がもたら
される。
る低減効果は実施例１と同程度であるが、低周波側およ
び高周波側のゲインをさらに低くすることができる。こ
れいより、図７のように、例えば、液圧アクチュエータ
を用いた場合の必要流量Ｑを低周波側の車体共振点にお
いて下げることができ、省エネルギー化の効果がもたら
される。
【００１７】
【発明の効果】可動質量体５をアクチュエータ７により
可動制御することにより車体質量の１％程度の質量の可
動質量体で、車体の１次曲げ振動を低減することが可能
となる。
可動制御することにより車体質量の１％程度の質量の可
動質量体で、車体の１次曲げ振動を低減することが可能
となる。
【図１】本発明の第１実施例の構成を示した図である。
【図２】本発明の第１実施例の制御器の構成図である。
【図３】本発明の第１実施例の補償回路の周波数特性図
である。
である。
【図４】本発明の第１実施例の効果を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例の低減量を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例の補償回路の周波数特性図
である。
である。
【図７】本発明の第１実施例と第２実施例の必要流量を
示す図である。
示す図である。
【図８】従来例の構造図である。
【図９】従来例の効果を示す図である。
１…車体、２…台車、３…空気ばね、４…ばね、５…可
動質量体、６…上下振動検出手段、７…アクチュエー
タ、８…制御器、９…動アンプ、10…補償回路、11…ア
ンプ。
動質量体、６…上下振動検出手段、７…アクチュエー
タ、８…制御器、９…動アンプ、10…補償回路、11…ア
ンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 掘畑 勝利 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 宮島 歩 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】車体を台車上にばねを介して支持した車両
において、車体中央部床下にばねを介して取付けた可動
質量体と、前記車体中央部床部の上下方向振動を検出す
る検出手段と、前記車体中央部床下と前記可動質量体の
間に設け可動質量体を上下動させるアクチュエータと、
上記検出手段により検出した振動に対応した制御力を上
記アクチュエータにより発生させる制御器とよりなる鉄
道車両の車体曲げ振動低減装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の鉄道車両の車体曲げ振動
低減装置において、該制御器の補償回路を１次遅れ要素
とハイパス要素で構成したことを特徴とする鉄道車両の
車体曲げ振動低減装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の鉄道車両の車体曲げ振動
低減装置において、該１次遅れ要素と該ハイパス要素の
時定数を車体１次曲げ振動数相当以上の値としたことを
特徴とする鉄道車両の車体曲げ振動低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30901096A JP3405098B2 (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | 鉄道車両の車体曲げ振動低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30901096A JP3405098B2 (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | 鉄道車両の車体曲げ振動低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10147241A true JPH10147241A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3405098B2 JP3405098B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17987811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30901096A Expired - Fee Related JP3405098B2 (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | 鉄道車両の車体曲げ振動低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405098B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008094327A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | アクティブ制振装置 |
| JP2011201476A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | 鉄道車両、及び、鉄道車両用車体の振動抑制方法 |
| JP2014109300A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Railway Technical Research Institute | 制振装置及び鉄道車両 |
| WO2017145794A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | サスペンション制御装置 |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP30901096A patent/JP3405098B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008094327A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | アクティブ制振装置 |
| JP2011201476A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | 鉄道車両、及び、鉄道車両用車体の振動抑制方法 |
| JP2014109300A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Railway Technical Research Institute | 制振装置及び鉄道車両 |
| WO2017145794A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | サスペンション制御装置 |
| GB2562676A (en) * | 2016-02-24 | 2018-11-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Suspension control device |
| JPWO2017145794A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2018-12-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | サスペンション制御装置 |
| GB2562676B (en) * | 2016-02-24 | 2021-03-10 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Suspension control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3405098B2 (ja) | 2003-05-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |