JPS60157957A - 振子台車制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、振子台車の振れ角を予め制御し、カーブでの
乗心地を改善するようにした制御装置に係り、特に、そ
のために必要なカーブ位置の検出が正確に行なえるよう
にした装置に関する。

〔発明の背景〕

乗心地を悪化させずに鉄道車両の曲線通過速度を増加さ
せる方法として、振子式台車を採用する方法が知られて
いる。

第１図にこのような振子式台車の一例を示す。

この第１図は、いわゆる自然振子式の台車で、図におい
て、１は車体（客室）、２は揺れ枕、３は回転ぼり、４
は車軸、５はころ、６は側受、７は軸ばねである。

車体１は揺れ枕２の上に支持され、この揺れ枕２は回転
ぼり３０両端に軸支されている左右一対のころ５の上に
乗りでいる。そして、この結果、車体１はこれらのころ
５の回転により左右に動くことができ、その際、揺れ枕
２の下面を所定の形状に形成することにより車体１が所
定の点０を中心として回動し、左右に傾斜し得るように
しである。また、このときの点０は、車体１０重心点Ｇ
に対してその上方に位置するようにしである。

従って、このような台車を備えた車両がカーブを走行し
、車体１に遠心力Ｆ１が掛ると、この遠心力Ｆ１により
第２図に示すように、０点を中心としたトルクが発生し
、車体１はカーブの内側に傾斜する。

一方、このときには、車体ｌの中にいる乗客は、第３図
に示すように、鉛直方向の重力Ｗと遠心力ＦＩＫよる合
成力Ｆ２を受けている。

そこで、遠心力Ｆ１によって生じる車体１の傾斜量が適
当な値となるようにし、乗客が受ける合成力Ｆ２の方向
が車体１０床面に対して鉛直になるようにすれば、カー
ブ通過中に乗客に感じられる遠心力が低減され、或いは
０にすることができ、乗心地を改善することができる。

しかしながら、この自然振子台車を用いた方法でも、カ
ーブの開始点付近及び終了点付近では遠心力の低減が充
分に行なわれず、この付近での乗心地を充分に改善する
ことができないという欠点があった。

これを第４図で説明すると、第４図（α）は成るカーブ
における曲率を、同図（ｈｌはそのカーブを車両が通過
したときの車体１の振れ角を、そして同図（Ｃ１はその
とき車体内にいた乗客が受ける横方向加速度、つまり遠
心力をそれぞれ示したものである。

既に説明したように、振子台車を備文た車両では、それ
がカーブにさしかかり車体に遠心力が働くと、この遠心
力により車体重心が横に押し出され、その結果として車
体がカーブの内側に傾斜させられるよ５になっている。

従って、実際に車体が傾くまでには多少の遅れがあり、
これが第４図（α）のカーブの開始位置と終了位置に対
して同図（ｈ）の振れ角の遅れとなって現われているの
であり、そして、この結果、第４図（Ｃ）に示すような
横方向加速度が車体内に現われ、乗心地を悪化させるこ
とＫなっているのである。

そこで、このような、自然振子台車によっては低減或い
は無くすことができない横方向加速度を打消すため、第
５図に示すような振子台車を用いる方法が知られている
。

この第５図において、８は制御用のシリンダで、その他
は第１図と同じである。

このシリンダ８は空気圧シリンダなどのアクチェエータ
で、通常はほとんど何の抵抗もなく伸縮可能な状ｆｉＫ
あるが、必要なときには空気圧により伸びる方向、或い
は縮む方向に所定の力を発生させることができ、これに
より車体１に横方向の加速度が作用していないときでも
、シリンダ８に空気を送ることにより、車体１を任意の
方向に、任意の角度で傾けることができるようになって
いる。なお、この方式の振子台車は第１図の台車が自然
振子台車と呼ばれるのに対して制御付き振子台車と呼ぶ
。

そこで、この第５図に示すような制御付き振子台車を用
い、カーブの開始点と終了点でシリンダ８を制御し、上
記した自然振子台車による動作遅れを補償してやれば、
車両がカーブを通過するときにもほとんど横方向の加速
度を乗客に与えずに済み１乗心地を大幅に改善すること
ができる。この状態を第６図に示す。即ち、第６図の（
ｇ）に示すようなカーブを車両が通過する際、同図の（
ｈ）に示すタイミングでシリンダ８の制御装置に指令を
与えてやれば、車体ｌの振れ角は同図（Ｃ）に示すよう
なタイミングで現われ、乗客に与えられる横方向加速度
を同図（ｄ）に示すように充分に小暑くすることができ
、乗心地を大幅に改善するこ”とができることになる。

なお、この第６図では、その（ｂ１図から明らかなよう
に、シリンダ８に対する制御指令の立ち上りエツジと立
ち下りエツジがステップ状になっている場合を示したが
、必要に応じて所定の立ち上りと立ち下り特性を与える
ようにしてもよい。

ところで、このような制御付き振子台車を用いる方法で
は、以上の説明から明らかなように、車両がカーブにさ
しかかったことを検出する必要が島る。

そのため、従来から、走行中の車両によって存在検知が
可能な地上子をカーブ地点に設け、地上子の検知により
車両がカーブ位置にさしかかったことを検出する方法が
提案されている。

しかしながら、この方法では、カーブ地点ごとに地上子
の設置を必要とし、振子台車の適用を要するようなカー
ブの多い線路においては、コストアップが著しく、実用
的ではないという欠点があった。

第７図は上記の欠点を改善するために提案されたシステ
ムの例で、図において、９（Ｌ、９ｂは速度発電機、１
０ｃＬ、１０ｂは波形整形回路、１１は高位優先回路、
１２は積算回路、１３は記憶装置、１４は比較回路、１
５は増幅器、１６はサーボ制御装置である。

速度発電機９α、９ｂはそれぞれ別の車輪に取り付けら
れ、その車輪の回転に伴なって、１回転当り所定の数の
パルス信号を発生する働きをする。

波形整形回路１０α、ＩＯｈは速度発電機９α。

９ｈからのパルス信号を所定の波形のパルス信号に整形
する働きをする。

高位優先回路１１は波形整形回路１０α、１０ｂを介し
て供給された速度発電機９α、と９ｈからの２つのパル
ス信号の５ち、単位時間当りパルス数の多い方のパルス
信号を出力する働きをする。

積算回路１２はカウンタなどで構成され、高位優先回路
１１から供給されたパルス信号を所定の期間にわたって
カウントシ、入力されたパルスの個数を算出する働きを
する。

記憶装置１３は予めカーブ地点まで）距離を表わすカー
ブ位置データを記憶させておき、必要に応じてそれを読
出して使用することができるようにしたものである。

比較回路１４は積算回路１２０カウントデータと、記憶
装置１３から読出したデータとを比較し、両者が一致し
たとき制御信号を発生する働きをする。

増幅器１５は比較回路１４から出力される制御信号を所
定のレベルに増幅し、サーボ制御装置１６を動作させる
働きをする。

サーボ制御装置１６は増幅器１５から供給される制御信
号に応じて動作し、シリンダ８に所定の圧力の空気を供
給し、シリンダ８内のピストンを一方又は他方に動かし
て車体１を傾けるようにする働きをする。

なお、実際の車両では、ボギー車形式の車両を連結した
列車編成とする場合がほとんどであり、従って、第７図
の鎖線内の構成をブロック２０で表わせば、実際の車両
では第８図のように構成すればよい。

また、第７図では省略したが、ブロック２０にはマイク
ルコンピュータなどからなる制御装置２１が設けられ、
積算回路１２や記憶装置１３の制御など必要な制御処理
が所定のプログラムで遂行されるようになっている。

次に、このシステムの動作について説明する。

車両が走行すると積算回路１２には車両の走行距離に比
例した個数のパルス信号が入力される。

そこで、いま、第９図に示すように、車両人の出発地点
Ｐｏにおいて積算回路１２をクリアしておくと、その後
、この積算回路１２のカウントデータは、出発点Ｐｏか
ら車両人までの距離を表わすデータとなる。なお、この
とき、複数の速度発電機９α、９ｂを用い、高位優先回
路１１でパルス数の多い方の信号を取り出して積分する
ようになっているのは、車輪の空転による誤差を少くす
るためである。

一方、車両人が走行する線路のカーブの状態が第９図の
下の図のようになっていたとすれば、出発点Ｐｏからそ
れぞれのカーブの曲率が変化し始める地点Ｐ１．Ｐ、、
Ｐ、、Ｐ４．Ｐ、、Ｐ、−。

・・・までの距離Ｊ　１　ｐ　ｊ　＊　ｐ　Ｊ　Ｒｐ　
’　４　＃　’　Ｈｙ１６・・・・・・を測定しておき
、これらの距離１１〜！６″・・・・・・を表わすデー
タをカーブ位置データとして記憶装置１３に配憶してお
く。

こうして車両人が出発点Ｐｏを発車したら、制御装置２
１は記憶装置１３からまず距離１１を表わすカーブ位置
データｔＬ１を読出し、それを比較回路１４の一方の比
較入力に与える。このとき、比較回路１４の他方の比較
入力には積算回路１２０カウントデータが入力されてい
るが、このカウントデータは、上述のとおり、車両人が
出発点Ｐ、からそのときまで走行した距離を表わすデー
タとなっており、これをデータｄαとすれば、比較回路
１４は入力されているデータが（ｄｓ＝ｄａ）となった
ときに出力を出す。

こうして比較回路１４から出力が発生したら、制御装置
２１は次の距離１２を表わすデータｄ２を記憶装置１３
から読出し、それを比較回路１４に与え、これを順次、
それぞれの距離！３〜１６・・・について行なう。

この結果、比較回路１４は、車両人が出発点Ｐｏを出発
し、その走行距離が１．、Ｉｔ、・・・・・・・・・１
６のそれぞれに達するごとに、つまり車両人がそれぞれ
のカーブの曲率が変化し始める地点Ｐ１゜Ｐ２・・・・
・・Ｐ６に到達するととに出力を発生することになる。

そこで、制御装置２１は、比較回路１４が出力を発生し
たら、それがカーブの開始点におけるものか、或いはカ
ーブの終了点におけるものかを判断し、それぞれに対応
した制御信号が増幅器１５に供給されるようにしてやれ
ば、第６図の（ｂｌに示すような指令がサーボ制御装置
１６に与えられ、シリンダ８により第６図（Ｃ１に示す
ような制御が行なわれて同図（ｄ）のように乗心地の良
い横方向加速度状態が得られるととＫなる。

従って、このシステムによれば、予めカーブまでの距離
を測定し、それに従って記憶装置１３に所定のデータを
記憶してお（だけで、車両がカーブの所定の位置に到達
したことを常に正確に検出でき、カーブ通過に際しての
振子台車の制御を適確に行なって乗心地が悪化するのを
効果的に防止することができる。

ところで、以上の説明から明らかなよプに、上記したシ
ステムでは車輪の回転を速度発電機によって検出し、車
両の走行距離を算定するようになっている。

しかして、このようなシステムにおいては、車輪径の誤
差や、走行中における車輪の空転、滑走などの発生が不
可焼であり、従って、上記のシステムでは、車両の走行
距離が増加した場合、つまり第９図のカーブまでの距離
／、、Ｊ、・・・・・・１６が大きくなった場合には誤
差が大きくなり、振子台車のシリンダ８を制御するタイ
ミングがカーブの曲率変化の開始点のタイミングと一致
しなくなって充分な動作が期待できなくなることがある
。

このため、線路上の既存の地上子あるいは専用の地上子
を利用し、これらの地上子毎に車両の走行距離のカウン
トの基点とすることが望ましい。

この場合、鉄橋などで地上子がないにも拘らず誤検出し
たり、検出すべきでない他目的の地上子を検出してしま
う等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、地上子を基点として車両の走行距離デ
ータを算定し、車北に、記憶したカーブ地点を表わすカ
ーブ位置データと比較して、台車の振れ角制御タイミン
グを得るものにおいて、地上子の誤検出が生じても正確
な振子台車の制御を行うことである。

〔発明の概要〕

本発明は、走行距離データに基づいて所定の地上子が設
置しである地点なはｙ中央に含む所定の範囲に車両があ
ることを算定する手段を設け、この所定の範囲内でだけ
、地上子の検出を行うように構成したことを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による振子台車制御装置の実施例を図面に
ついて説明する。

第１０図は、本発明の一実施例である。

この実施例は１周知のＡＴＳ（自動列車停止装置）が設
定しである鉄道線路において−このＡＴＳの地上子を利
用し、その設置地点を車両の走行距離の起算点とするこ
とにより、車両上で算定すべき走行距離が大きくならな
いようにし、これにより正確な動作が得られるよ５にし
たもので、第１θ図において、１７は地上子を検出する
車上受信器、２３は第２の記憶装置、２４は第２の比較
回路、２５はアンドゲートであり、その他は第７図のシ
ステムと同じである。

受信器１７は線路に設置しであるＡ　Ｉ’　Ｓの地上子
の上を車両が通過したときに、その地上子の存在を検出
し、検出信号を発生する働きをする。

記憶装置２３は記憶装置１３と同じように所定の距離デ
ータを記憶し、それを比較回路２４に与える働きをする
。

比較回路２４も比較回路１４と同じようなもので、積算
回路１２のカウントデータｄαと記憶装置２３からの距
離データｄＸなどとを比較するのであるが、このとき、
記憶装置２３から与えられるデータは所定の距離範囲を
表わすデータｉｉ（、ｒ。

ｙ）となっており、このデータｄ（ｘｖ　ｙ　）に対し
てカウントデータｄαが（ｄ、≦ｄ、）で、かつ（ｄｙ
≧ｄα）となっているときだけ出力を発生し、アンドゲ
ート２５を能動化する働きをする。

なお、列車編成した場合は第１１図のようになる。

次に、この実施例の動作につ〜・て説明する。

まず、説明を簡単にするため、比較回路２４が出力を発
生したままで、アンドゲート２５は能動化されたままに
あるものとする。

示すようにカーブが存在し、かつ、ＡＴＳの地上子が設
置されていたとする。つまり、出発点Ｐ。

からカーブ１に到るまでの間に１個の地上子１があり、
その後、カーブ２とカーブ３０間には２個の地上子２，
３があったとする。

そこで、この場合には、記憶装置１３に距離１１　ｓ　
ｌ　２　ｅ　ｌ　Ｍ　ｔノ４ｅｔｓ、Ｉｓを表わすカー
ブ位置データ’　１１　’　２　＠　’　３　ｙ　’　
４　ｅ　ｄｌ　ｙｄ６をそれぞれ記憶しておく。

この状態で、いま、車両人（図示してない）が出発点Ｐ
ｏを発車し、走行を開始した゛ら、制御装置２１はまず
受信器１７からの信号を待ち、その後、車両Ａが地上子
１の設置地点Ｐ１に到達し℃検出信号が現われたときに
データｄ１を記憶装置１３から読出し、それを比較回路
１４に与え、同時に積算回路１２をリセットしてカウン
トデータを０にクリアする。

この結果、車両人が地点Ｐ１から距離１１を走行して地
点Ｐ２に達すると、この地点Ｐ２で比較回路１４から出
力が得られる。

そこで、制御装置２１は、この地点Ｐ２において比較回
路１４から得られた出力に応じて、今度は距離１２を表
わすデータｄ２を記憶装置１３から読出し、それを比較
回路１４に与え、積算回路１２をリセットする。

こうして、制御装置２１は、地上子１を検出したときに
比較回路１４にデータｄ１を与え、その後、この比較回
路１４から出力が得られるごとに順次、データｄ、、ｄ
ｓ、ｃ１４を比較回路１４に与え、同時に積算回路１２
のクリアを行なってゆく。

次に、車両人が地点Ｐ１１を過ぎると、地点Ｐ６で受信
器１７が地上子２を検出するため、検出信号が制御装置
２１に入力されてくる。

しかしながら、このときには、この地上子２による検出
信号を無視するように制御装置２１をプログラムしてお
く（後述）。従って、この地点Ｐ６では何も制御が行な
われない。

やがて車両Ａが地点Ｐ７にさしかかると、ここで地上子
３が受信器１７によって検出される。そこで、制御装置
２１は、この地上子３を検出したタイミングで今度は、
この地上子３の設置地点Ｐ７からカーブ３までの距離７
ＩＩを表わすデータｄ１１を記憶装置１３から読出し、
それを比較回路１４に与え、積算回路１２をクリアする
。

そして、地点Ｐ８で比較回路１４から出力が得られたと
きには、距離ノロを表わすデータｄ６を与え、積算回路
１２のクリアを行なう。

従って、この実施例によれば、それぞれのカーブまでの
車両の走行距離の算定が、ただ１つの出発点Ｐ、からの
距離として行なわれる゛のではなくて、それぞれのカー
ブの前にＡＴＳの地上子が設置されている場合には、そ
の地上子が設置しである地点ごとに新たに起算されたも
のとなるため、算定すべき車両の走行距離があまり長く
ならないようにでき、走行位置の検出誤差が大きくなっ
てしまう虞れをなくすことができる。

なお、比較回路１４から出力が得られた地点ごとにシリ
ンダ８が制御され、車体１の振れ角が制御されて横方向
加速度が大きくならないような制御が行なわれる点は第
７図のシステムと同じである。

次に、本発明の要部をなす第２の記憶装置２３と第２の
比較回路２４、それにアンドゲート２５の動作について
説明する。

いま、車両人が運行される線路が、例えば第１３図に示
すようになっており、地上子１１と地上子１２との間に
は鉄橋Ｂがあり、そして地上子１２と地上子１５との間
には駅があって１番線と２番線に別れ、そのためそれぞ
れ異なった地点に設置された地上子１３，１４があった
とする。

そうすると、この場合には、車両Ａが鉄橋Ｂを通過して
いるときに受信器１７が誤動作し、地上子が設置してな
いにもかかわらず検出信号を発生してしまう虞れがある
。また、車両人が地上子１２を過ぎたあとでは、地上子
１３までの距離と地上子１４までの距離が異なっている
ため、車両人が１番線を通るか２番線を通るかで異なっ
た距離となってしまい不都合である。

そこで、この場合には、地上子１１から距離Ａ’ｌｌの
間と、地上子１２から距離！五３の間は受信器１７によ
る検出動作を無効にし、検出したい地上子１２と１５を
それぞれ含む距離１１１２と１１４の間でだけ受信器１
７による検出動作が有効になるようにするのである。

このため、記憶装置２３に第１３図の距離７１１ν’　
１１１．Ｊ’　１３．　／目　を表わすデータｄ目　―
ｄ　１２　ｙ　ｄ１８　ｓ　ｄ１４を記憶しておき、制
御装置２１は地上子１１を検出したあと記憶装置２３か
らデータを読出し、それを比較回路２４に与え、積算回
路１２の走行距離データｄαが゛データＪｕｌとノ１２
．に対して、 ｌｘｓ＜ｄα＜１１１＋ｌｌ＊ となっているときだけ比較回路２４が出力を発生するよ
うにする。

また、同様に、制御装置２１は地上子１２を検出したあ
とは、 ｌ　ｓｍ　＜’　ａ＜ｌ　＊ｓ　＋ｌ　＊ａとなってい
るときだけ比較回路２４が出力を発生ずるようにする。

こうすれば、アンドゲート２５は車両ＡがＡＩ’１２と
Ｊ１４の区間にあるときだけ比較回路２４の出力によっ
て能動化され、誤動作や不都合な動作を生じる虞れをな
（すことができる。

ところで、この第１３図における地上子１２゜１５が第
１２図における地上子１．３に相当するものであったと
きには、この地上子１２．１５を検出した時点で比較回
路１４が出力を発生し、積算回路１２がリセットされそ
のカウントデータ、つまり走行距離データｄαがクリア
されることになるが、何らかの理由で、これらの区間！
！２　。

１１４を過ぎても地上子１２又は１５が検出されなかっ
たとする。このときには、制御装ｒｉｔ、２１は車両Ａ
が区間７１１１又はＡ’１４を通過した時点を、ｄ（Ｌ
”’　１　ｔ−１−４＊　＊　、又は（Ｌ　ａ＝ｄ　ｓ
　ｓ＋ｄｔ　４の条件によって知り、このときの場合に
は積算回路１２をリセットしてそのカウントデータなり
リアするのではなくて、データ＋又はデータハ±１　Ｉ プリセットしてやるようにし、同時に比較回路１４には
新たなデータを与えるようにしてもよい。

この実施例によれば、地上子の検出に失敗した場合でも
誤動作を発生せず、次の地上子が検出されるまでの振子
台車の制御もかなり正確に行なうことができる。

なお、以上の実：施例では、ＡＴＳの地上子を利用して
いるが、このＡＴＳの地上子の利用が不可能な場合には
、必要な地点にだけ専用の地上子を設置してやるように
してもよい。

また、以上の実施例では特に説明しなかったが。

第１１図のよ−うに列車編成とした場合に、は、各車両
がカーブを通過する時点が順次異な葱から、この遅れ要
素を考慮に入れて制御する必要があるのはい５までもな
く、この遅れ要素を車両の速度で補正してやれば、さら
に正確な動作が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、車両がカーブ位
置の所定の点にさしかかったことを、全てのカーブ位置
に専用の地上子を設けることなく検知することができる
から、従来技術の欠点を除き、ローコストでしかも正確
に振子台車の制御を行なって充分な乗心地の改善が可能
な制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は自然振子台車の説明図、第４
図は自然振子台車の動作を説明する曲線図、第５図は制
御付き振子台車の説明図、第６図は制御付き振子台車の
動作を説明する曲線図、第７図は提案されている振子台
車制御装置の一例を示すブロック図、第８図は列車編成
した場合の説明図、第９図は第７図の動作説明図、第１
θ図は本発明の一実施例を示すブロック図、第１１図は
列車編成した場合の説明図、第１２図及び第１３図は第
１０図の動作説明図である。 ９α、９ｂ・・・・・・速度発電機、１０ｇ、１０ｂ・
・・・・・波形整形回路、１１・・・・・・高位優先回
路、１２・・・・・・積算回路（カウンタ）、１３，２
３・・・・・・記憶装置、１４，２４・・・・・・比較
回路、１５・・・・・・増幅器、１６・・・・・・サー
ボ制御装置、１７・・・・・・車上受信器、２１・・・
・・・制御装置。 第１図 第２図 第３図 ｗ４５図 １１４図 （０） 車− 停 菱 角 １１６図 （０） １１１２園

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　制御付き振子台車を備え、線路のカーブ開始地点
   および終了地点の少くとも一方で予め所定の角度で台車
   の振れ角を制御するようにした車両において、地上子を
   基点として車両の走行距離データを算定する手段と、カ
   ーブ地点を表わすカーブ位置データを記憶しておく手段
   とを設け、上記走行距離データとカーブ位置データの比
   較結果に基づいて車両の位置を検出し、上記台車の振れ
   角制御を行なうとともに１上記走行距離データに基づい
   て上記地上子のうち所定の地上子が設置しである地点を
   ほぼ中央に含むＩ３Ｊ［定の範囲に車両があることを算
   定する手段を設け、この所定の範囲内でだけ地上子の検
   出を行なうように構成したことを特徴とする振子台車制
   御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記所定の範囲を
   車両が通過したとぎ、地上子が検出されなかった場合に
   は、この通過した時点で上記走行距離データの値を上記
   所定の範囲の長さの約２分の１の値にプリセットするよ
   うに構成したことを特徴とする振子台車制御装置。