JPS58180371A - 台車の旋回抑制力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は台車の旋回抑制力の制御方法に閃するものであ
る。車両の高速走行時、台車の自励だ行動を防止し、走
行安定性を確保するためには台車心ザラ位置（仮想心ザ
ラ位置を含む）を中心とする台車の旋回運動に対し復元
力や抵抗を与えることにより、いわゆる台車の回転剛性
ｃ以下これを１台車の旋回抑制力“という）を確保する
ことが有効なことは広く知られている。

このため、最近の高速台車では、台車中心部の心ザラの
みで荷重を支持する方式が採られることはほとんどなく
、荷重の大半を側受で支持する方法、心ザラ支持ではあ
ってもいわゆる直径の大きな心ザラで支持する方式、及
びマフラバネの横剛性を利用した支持方式などを採るこ
とによって、台車の旋回抑制力を得る方法が広く用いら
れている。

しかし、かような方法とて全く問題がない訳ではない。

台車のだ行動等を防止し、高速時の走行安定性を確保す
る点からみれば抑制力は大きい程好ましいが反面、曲線
等を通過する際、この値が大きすぎると１２２台車旋回
運動が順調に行われないためいろいろな問題、例えば、
横圧の増大による軌道損傷、及びタイヤ踏面の異常摩耗
（いわゆる直摩）などが生じやすくなる。また、現在の
公知の台車旋回抑制力は車体の荷重を支持する支持点、
すなわち、側受などの摩擦抵抗や、車体装架のマフラバ
ネの横剛性を利用したものが多い力ζこれによる抑制力
は荷重の下では、その値は一定で、しかも、荷重が増大
すると、これにつれ抑制力も時として必要以上に増大し
、曲線通過時の横圧も増大するなどの問題点がある。

台車の旋回抑制力はいわゆる第一次のだ行動の発生する
おそれのある比較的高速域でのみ必要で、低速域ではそ
の必要はあまりなく、むしろこの連載においては台車の
旋回はなるべく滑らかに行われることが望ましい。なぜ
なら、車両が低速で走行する場合は、当然のことながら
、急曲線や分岐当 器の分岐側部分を通過する場合が多いからである。

また、高速で走行する区間では逆に台車が大きな旋回を
必要とする急曲線部分は存在しないので、台車の旋回抑
制力は低速域における曲線通過などのことを考慮する必
要がないならば、走行安定性確保のためより大きな値を
とることが望ましい。

従って、台車旋回抑制力は低速域では小さく、高速域で
は、大きくすれば、車両の走行安定性の上からも、軌道
やタイヤ踏面の損傷防止の上からも極めて好ましい。

本発明の特徴は、このような目的を達成するために、台
車の旋回抑制力を車両の速度に応じ可変制御することに
ある。

台車の旋回抑制力を確保する方法やその力を車両の速度
に応じ、どのように制御すべきかについてはいろいろな
方法が考えられる。以下には、その−例として車両の速
度に比例して台車の旋回に対する抵抗を増加させること
により抑制力を確保する方法を述べてみよう。

第１図はユレマクラが台車側に装備されている公知の台
車に本発明を実施した場合の例を示す制御ブロック図を
含む台車の荷重支持部の構造概念図である、 車体／の荷重の一部はユレマクラ３の上部にある左右７
対の側受コを介して、台車のユレマクラ３により支持さ
れ、さらに、この下部にある左右ｌ対の空気バネＡｓ、
により台車ワクダに伝達される。車体の他の荷重は上部
ザラｔ１及び、これに対応して本発明の実施のために台
車ワクｌに特に抗はきわめて小さいものとする。

かような構成からなる荷重支持部を有する台車で台車の
旋回抑制力すなわち、台車旋回抵抗を可変制御するには
、空気バネＡＳＩの内圧を制御すればよい。空気バネＡ
ｓ、の内圧を増加させれば、車体の荷重のうち、上下の
心ザラｔ、７により負担される割合は減少し、反対にユ
レマクラ３を介して空気バネＡＳ１により支持される割
合が増大し、これにつれて側受コにより支持される荷重
も増大するので、台車か旋回した場合の側受コの摺動抵
抗及び旋回抑制力も増大する。反対に空気バネ内圧を減
少させ、例えば、その圧力を零とした場合は、空気バネ
Ａ’Ｓ１が負担する荷重は零となり、車体全荷重が」１
下ｌ対の心ザラ６．７のみにより支持され台車の旋回抑
制力はほとんど失われる。そして、本実施例においては
台車の旋回抑制力を制御するため空気バネＡｓ１は以下
に述べる方法によってその内部圧力を１ｍ圧制御される
ものとする。車両の速度を検知する公知の速度発電機Ｔ
ＧからｔＢ力される情報は、公知の記憶素子を含むバタ
ン発生器りに出力される。同発生器ＰＩには、車両の速
度に応じて台車に附与すべき旋回抑制力を得るに必要な
空気バネ内圧の設定値が予め記憶素子にメモリされてお
り、速度１′＃報を入力する・二とにより、その速度に
応じた所定の空気バネＡ　Ｓ　１の内圧を空気バネ圧力
設定値情報として空気サーボ弁ＳＶの増７ｊ−”−沙：
２ １Ｊヱご 元空気ダメＭＲから給気される圧縮空気を該情報に応じ
た圧力設定値に調圧し、これを空気バネ管ＡＰを通じ空
気バネＡＳ１内部に供給する。かくして、空気バネＡＳ
Ｉはユレマクラ３、及び、側受コを介し、車体／のうち
の所定の荷重を分担支持し、側受コは台車が旋回する際
、側受λの支持する荷重に応じた摩擦抵抗を得、これに
よって、台車は速度に応じた所定の旋回抑制力を得るこ
とかできる。なお、空気バネＡＳＩが支持しない車体／
の残余の荷重は下心ザラ６から下心ザックへの直接側受
コを介することなく伝達されることになるが、この心ザ
ラのいわゆる有効回転半径は小さく、前述のように＃屑
か行われているので、この部分の負担する荷重により台
車に生する旋回抑制力は、側受コで発生するそれに比べ
、きわめて小さく、特に問題はないものとする。

しかし、この方法では、旋回抑制力を低く保つため空気
バネ内圧が低いときは空気バネＡＳ１はマフラバネとし
ての機能が全く失なわれ、反対に大きい旋回抑制力を得
るため、空気バネ内圧を高圧とし心ザラの支持荷重を零
とした場合は、車体ｌの高さが扛上し、さらに、内圧が
その中間の値をとる場合には、上下心ザラ４，７が車体
ｌの上下連動により離合し、衝撃力が生じ、加えて、台
車と車体との左右方向の変位をＦＩＦ答し得ないなどの
問題がある。また、空気系配管などの破損により、抑制
力の制御が不可能のとき、これに気付かず高速走行した
場合には顕著なだ行動が発生する恐れもある。

このような事態を防ぐためには、空気系の故障などが発
生した時には、低油時においても曲線通過時に脱線が生
じない範囲で抑制力をむしろ高い値に保持する方法が好
ましい。このためには１台車の旋回中心点附近とその外
方の点で例えば−側受や直径の大きな心ザラなどにより
荷重を支持するとともに、中心側の荷重は空気バネ等を
介して支持し、旋回抑制力制御はこの中心側空気バネ、
内圧を制御することにより行えば、万−空気系の故障が
生じた場合、自動的に外方の支持点ｃ側受等）で荷重が
支持され、旋回抑制力も増加するので、最悪の事態は防
止できる。

つぎに、このような考え方で台車の旋回抑制力を速度に
応じ可変制御する一実施例を第一図に基づき述べてみよ
う。第２図は本発明を実施するための制御ブロック図を
含む台車の荷重支持部の構造概念図であって、ユレマク
ラは第１図と同様公知の方式によって台車側に装備され
、また、記号が第７図と同一のものは、それと同一機能
、及び、構成よりなるものとする。

図において、左右ｌ対の空気バネＡｓ２は図示しない公
知の方法により高さ調整装置などを用い空気バネ内圧を
適切に制御することによってその高すヲ一定に保ちつつ
ユレマクラ１３が受ける車体ｌの全荷重を支持し、これ
を台車ワク／４’に伝達する。車体ｌからユ［・マフラ
１３内に垂下する中心ビン／ｌはピン受ｌコに挿入され
、台車は該ピン受ｌコ内に抑大されたこの中心ピン／／
を中心として旋回運動が可能で、その際、台車は側受コ
の摺動抵抗により旋回抑制力が生じ、この力は第１図と
同様側受コの支持する荷重に応じたものとなる。なお、
このビン／／は車体荷重を全く支持しない。車体荷重は
この側受コの他、台車中心部附近のＪＴＬ体ｌどユレマ
クラ１３との間に設けられた左右７対の中空丸バネＡＳ
、によっても支持され、これが分担支持する荷重の割合
は後述のようにこの空気バネの内圧をル制御することに
よって変更可能である。なお、これら一つの中空気バネ
ム８ｍは車体ｌ及びユレマクラ１３の双方に固定されて
おり、台車旋回時に生ずる横方向への変位は、いわゆる
横剛性がきわめて小さいため抵抗なく容易に行えるもの
とし、従って、台車の旋回運動により車体ｌとユレマク
ラ１３との間に中心ピン／／を中心とする罰位が生じて
も、この中空丸バネＡ８ａによる旋回抑制力はほとんど
無視できるものとする。

このような構成において、台車旋回抑制力制御のため実
施される中空丸バネＡＳｓの内圧制御はつぎのように行
われる。第１図で述べたバタン発生器Ｐ１と同一機能を
有するバタン発生器ミは、車両の速度に応じ台車に附与
すべき旋回抑制力が生ずｉ′７ｉ） るに適した車体荷重支持割合となるような中空丸バネ内
圧をバタンとしてメモリしており、車両速度を検知する
速度発電機’ｘａからの速度情報を入力し、内蔵のバタ
ンから速度に応じたバネ内圧設定値を検知し、これをサ
ーボ弁ＳＶの増巾器ＡＭに出力し、サーボ弁ＳＶは第１
図と同一の方法により所定圧力の圧縮空気を空気バネ管
ＡＰを介し中空丸バネＡＳｊに給気し、当バネと側受コ
とは所定の割合で荷重を負担することとなり、しかして
台車に所定の旋回抑制力が発生する。

かような構成によれば、万一空気管ＡＰ等の破損により
中空丸バネＡＳ１の荷重負担が失われても台車の旋回抑
制力は残存するので、最急の事態は防止できる。

なお、第１図、および第２図において、台車の旋回抑制
力の発生を期待しない荷重支持点、すなわち第１図にお
ける上下心ザラ接合部位、及び、第一図の中空丸バネＡ
Ｓ、に旋回抑制力はないものと見做してきた。しかし、
これを全く無視し得な（い場合にはこれを考慮に入れた
荷重支持分担割合り匝］ となるよう例えば、第、２図のバタン発生器への内蔵す
るバタン形状をこれに沿ったものとすればよい。

以上述べた２つの実施方法では、荷重支持分担割合の制
御に空気圧を用いたが、必ずしもこれにとられれるもの
ではなく、他の手段、例えば、油圧等を使用してもよい
。また、旋回抑制力を発生させる荷重支持点についても
、側受によらない他の手段、例えば、直径の大きな心ザ
ラ、あるいは１部の車両で側受に代えて一般に広く用い
られている横剛性を用いたマフラバネを用いることとし
てもよい。

以上の方法によれば車体荷重が一定である限り、台車旋
回抑制力は一定に保つことができる。しかし、荷重が変
化したとき、例えば、第２図で、荷重が所定値より増加
した場合でも、バタン発生器へから出力される中空丸バ
ネＡｓｓの内圧設定値は変らないので当バネの負担する
荷重は変化せず、従って、増加した荷重分については全
て側受λで負担することになり、これによって台車旋回
抑制力が必要以上に増加し、逆に、基準より荷重が減少
した時には、その反対に抑制力は低下するなどの問題が
生ずる。

このような問題を除去するためには車体の荷重状態を検
知するとともに、検知した荷重情報をも参酌して荷重支
持の割合を可変制御すること、具体的には、荷重支持の
割合の制御は、車両の速度を１つの変数とし、荷重情報
を他の変数（可変変数）として行うこととすればよい。

つぎに第２図と同一構造の荷重支持部分を有する台車に
ついてこのような考え方に基づいて荷重支持の割合を制
御する方法を第３図に示すブロック図により述べてみよ
う。公知の車体荷重検知器ＲＤは空気バネＡｓｓの内圧
を入力し公知の方法により車体荷重を検知し、検知した
車体荷重情報を公知の多重バタン群発生器を有するバタ
ン発生器りに出力する。当パタン発生器Ｐｓは、車体荷
重毎に車両の速度に応じ台車に附与すべき旋回抑制力が
生ずるに適した車体荷重支持割合となるような中空丸バ
ネ内圧をメモリした多重バタン群を内蔵しており、これ
らバタン群のうちから入力した荷重情報に応じて唯一の
パタンを公知の方法により選択発生させるとともに、こ
れと併せて速度発電機ＴＧが検知した、車両の速度情報
を入力し、該選択発生させたパタンから車両の速度に応
じた中空丸バネＡｓ、の内圧設定値を検知し、これをサ
ーボ弁ＳＶの増巾器ＡＭに出力し、これを受はサーボ弁
ＳＶは第一図と同様に中空丸バネＡｓｓを所定圧力に維
持する。このような構成によれば、荷重が変動した場合
、その荷重の変動に応じ、中空丸バネＡｓｇの負担する
荷重も変化するので、同一速度域においては側受の負担
する荷重は荷重の変動にかかわらず一定値を確保し、台
車の旋回抑制力も荷重変動の影響を除去できる。

以上述べた台車の旋回抑制力は側受等の摺動摩擦抵抗に
よりこれを得る方法だが、つぎに台車の旋回抑制力を台
車の旋回変位を復元させる力によって得る方法の実施例
を述べよう。台車の旋回変位に対し復元機能を付与する
方法は変化方向に対して復元力を与えるバネ等を設装置
する方法、及び側受の機能を併せ有するマフラバネのバ
ネ横剛性を利用する方法などが考えられるが、以下には
後者を用いた実施例を述べてみよう。

第ダ図はユレマクラが省略され台車旋回時に発生する車
体と台車との荷重支持点の相対変位をマフラバネにより
吸収するユレマクラの省略された公知の台車に、本発明
の一実施例を適用した場合の制御ブロック図を含む台車
荷重支持部の構造概念図である。

図において、車体／の荷重は後述の方法により内圧制御
可能なｌ対のマフラバネＡＳ４及び本発明実施のため新
設された７対の中空丸バネＡｓｓにより並列支持された
のち台車ワタ−３に伝達される。

なお、車体ｌと台車ワクコ３との間は図示しない公知の
引張装置、及び、左右ふれ止めなどがあって、台車中心
を基準とする旋回運動及び左右方向の若干の相対運動の
みが許容されている。

中空丸バネＡｓｓは図示しない高さ調整装置等を用いた
公知の方法によりその内圧を制御して車体ｌと台車ワク
、２３との相対距離をほぼ一定に保持している。

なお、この中空丸バネＡｓｓの横剛性はきわめて小さく
一台車の旋回抑制力に及ぼす影響は無視し得るものとす
る。かく構成において、マクラバネムＢ◆の内圧を可変
制御し、例えば、その内圧を増加させることにより荷重
負担力を増大させると、中空丸バネＡｓｓの有する高さ
一定保持機能により中空丸バネＡｓｍの内圧を自動的に
減少しつつマフラバネＡｓ、及び中空丸バネＡｓｓを一
定高さに保持し〜逆にマフラバネ内圧を減少させても同
様で、かくしてマフラバネＡＳ、の高さを一定に保持し
つつ、その内圧を可変制御できる。なお、一般の空気バ
ネの横剛性は、その高さを一定に保持した条件下では、
ある範囲までは内圧の上昇に応じて増加することが広く
知られている。

以上の構成からなる台車の荷重支持部分で、マフラバネ
ＡＳ４の内圧は以下に述べる方法により制御される。公
知のバタン発生器Ｐ◆は車両の速度に応じ台車に旋回抑
制力を附与させるに適したＹクラバネ内圧値のパタンを
保持記憶しＣおり、車両速度を検知する速度発電機ＴＱ
から速度情報を入力し該パタンを発生させることにより
速度に応じたマフラバネ内圧設定値を検知し、かく検知
したマフラバネ内圧設定値に基づいて、サーボ弁Ｓｖの
増ｒｌＪ器ＡＭは第１図と同じ方法によりマフラバネＡ
Ｓ４を所定圧に保持し、これによって台車は速度に応じ
、荷重のいかんにががゎらずほぼ安定した旋回抑制力を
得ることができる。なお、本実施例で中空丸バネＡＳ、
の横剛性については無視できるものと仮定したが、これ
を無視し得ない場合は、マフラバネＡＳ４の内圧はこれ
を勘案して設定しなければならないことは言うまでもな
い。

以上述べた各種の方法によって、台車の旋回抑制力を車
両に応じ１ｌＴｆ制御することができる。これによって
、車両は曲線通過の容易性と高速時における走行の安定
性を確保することができるが、台車の旋回抑制力を発生
させる方法は、上ご己以外にもいろいろな方法が考えら
れ、また、その抑制力を速度に応じ制御する方法も前述
の方法に特定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第／、コ及び１図は本発明の実施例を示す制御ブロック
図を含む台車荷重支持部の構造概念図、第３図は第コ図
の生空気バネの内圧制御方法を示す制御ブロック図であ
る。 Ｐｌ、Ｐ、、Ｐｌ−・バタン発生器、ＡＭ−・・サーボ
弁の増＋ｉＪ器、ＳＶ・・・サーボ弁、ＴＧ・・・ｉ！
４！匣発電機、ＡＳＩ、　ＡＳＩ−・・空気バネ、ムＳ
すＡＳｌｌ・・・生空気バネ、ＡＳｓ・・・７クラバネ
、／ｒ−車体１．ｚ−ｉＪＭ受、Ｂ１３・・・ニレＹク
ラ、４１．　／４’、　ｊＪ一台車ワク、／ｌ・・・中
心ビン 、１定代理人　日本国有鉄道総裁室法務課民閃場大資 オ　　１　　図 手続補正書（自発） 。、５′１４７・１字　。 特許庁　長官若杉和夫　殿 ｌ事件の表示　　昭和５７年特許願第６１７７６号２発
明の名称　　台車の節回抑制力制御方法３補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　所　　　東京都千代田区丸の内−丁目６番５号名
　称　（４１４）日本国有鉄道 ４指定代理人 住　　所　　　東京都千代田区丸の内−丁目６番５号郵
便番号１００１［話東京（２１２）　３５７６］ ８補正の内容 （１）　　明細書の［特許請求の範囲］を別紙のとおり
訂正する。 （，２）明細書第１！ｉ頁第３行目［応じて］を［応じ
加］に訂正する。 ａ　特許請求の範囲 （１）　　台車の旋回抑制力を、低速域では車両の曲線
通過を容易にするため減少させ、高速域では台車の走行
安定性を確保するため増大させるように車両速度に応じ
て可変制御することを特徴とする台車の旋回抑制力制御
方法。 （２）台車の旋回中心点附近及び、その外方に荷重支持
点のある台車において、台車旋回中心点附近支持点の支
持荷重を車両の速度上昇に応じ減少させることによって
、台車の旋回押作するに際し、車両の荷重状態を検知し
、この検知した荷重情報をも参酌して荷重支持の割合を
可変制御することによって荷重の変動が台車の旋回抑制
力に及ぼす影響を防止することを特徴とする台車の旋回
抑制力制御方法。 （り）　　マフラバネの横剛性を台車の旋回抑制力とし
て用いる台車においてマフラバネの内方に荷重塾 を並列負担する生空気バネを設けるとともに、前記生空
気バネに高さ一定保持させる機能を附与させることによ
り、マフラバネの■力制御を可能ならしめ、該内額を速
度に応じて制御することにより台車の旋回抑制力を可変
制御し、これによって、低速域においては車両の曲線通
過を容易とし、また、高速域においては台車の走行安定
性を確保することを特徴とする台車の旋回抑制力制御方
法。 指定代理人　「１本国有、銖道総裁室沃務課長関場大責 コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）　台車の旋回抑制力を、低速域では車両の曲線通過
   を容易にするため減少させ、高速域では台車の走行安定
   性を確保するため増大させるように車両速度に応じて可
   変制御することを特徴とする台車の旋回抑制力制御方法
   。 コ）　台車の旋回中心点附近及び、その外方に荷重支持
   点のある台車に特許請求の範囲第１項記載の方法を適用
   する場合において、台車旋回中心点附近支持点の支持荷
   重を車両の速度上昇に応じ減少させることによって、台
   車の旋回抑制力を可変制御し、これによって、低速域に
   おいては車両の曲線通過を容易とし、また、高速域にお
   いては台車の走行安定性を確保することを特徴とする台
   車の旋回抑制力制御方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の台車の旋回抑制力制御
   方法において、台車の荷重支持点における荷重分担の割
   合を可変制御することによって車両の速度に応じ台車の
   旋回抑制力を制御するに際し、車両の荷重状態を検知し
   、この検知した荷重情報をも参酌して荷重支持の割合を
   可変制御することによって荷重の変動が台車の旋回抑制
   力に及ぼす影響を防止することを特徴とする台車の旋回
   抑制力制御方法。 ゲ）マフラバネの横剛性を台車の旋回抑制力として用い
   る台車に特許請求の範囲第１項記載の方法を適用する場
   合において、マフラバネの内方に荷重を並列負担する中
   空丸バネを設けるとともに、前記中空丸バネに高さ一定
   保持させる機能を附与させることにより、マフラバネの
   圧力制御を可能ならしめ、該内圧を速度に応じて制御す
   ることにより台車の旋回抑制力を可変制御し、これによ
   って、低速域においては車両の曲線通過を容易とし、ま
   た、高速域においては台車の走行安定性を確保すること
   を特徴とする特車の旋回抑制力制御方法。