JPWO2014128889A1 - 軌道式車両、および、その車体傾斜制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1〜5には、空気ばねの高さ調整機構を利用して左右一対の空気ばねの長さをそれぞれ異ならせることで車体を内軌側に傾斜させる技術が記載されている。この技術によれば、簡易な構成で、車体を内軌側に傾斜させることが可能となる。
図1〜図3は、第一実施形態の軌道式車両1を示している。第一実施形態における軌道式車両1は、軌道2の幅方向両側部に配されるいわゆるサイドガイド型のガイドレール3によって案内されて走行路4上を走行する。
車体5(図2、図3参照)は、前後方向に長い中空の直方体状に形成されている。この車体5の内部空間は、乗客を収容する空間となっている。
ステアリングアーム17は、走行輪7をキングピン16回りに揺動させるための部材である。ステアリングアーム17は、走行輪7と共に揺動可能とされ、例えば、走行方向に延びるようにして形成されている。
リンク部47は、案内枠19の旋回方向への変位を直線方向、より具体的には上下方向の変位として変位センサ46へ伝達する。
水平ロッド48は、軌道式車両1が軌道2の直線部を走行しているとき(以下、単に直線走行時と呼ぶ)に、案内枠19の横梁20よりも上方で車幅方向に延びるように配される。水平ロッド48の車幅方向外側の端部は、案内枠19の横梁20に結合されている。これにより、水平ロッド48は、横梁20に対して揺動可能とされている。また、水平ロッド48の車幅方向内側の端部は、水平検知リンク49の下端部に結合されている。つまり、水平ロッド48は、水平検知リンク49に対しても揺動可能とされている。
傾斜駆動部53は、検出部12の検出結果に基づいて車体5を傾斜させる動力を発生させる。この傾斜駆動部53は、例えば、動力源として伸縮可能なアクチュエータ54を備えている。
図4に示すように、傾斜制御部13は、走行条件取得部55と、曲線半径算出部56と、定常加速度算出部57と、傾斜角度算出部58と、を備えている。
曲線半径算出部56は、検出部12によって検出された案内枠19の旋回量から軌道2の曲線半径を算出する。ここで、図5に示すように、軌道式車両1のホイールベースを「L」(m)、曲線半径を「R」(m)とした場合、案内枠の旋回量「θ」(deg)は(1)式で表すことができる。
θ=Sin−1(L/2)/R)・・・(1)
よって、曲線半径「R」は、以下の(2)式で求めることができる。
R=(L/2)/Sinθ・・・(2)
αs=(V2)/(127R)・・・(3)
αp=αs+k・・・(4)
ξ−αp=0.0〜0.02
ξ=αp+(0.0〜0.02)・・・(5)
まず、軌道式車両1が曲線部に進入すると、傾斜制御部13が、一対の変位センサ46の検知結果に基づいて、車体5の傾斜角度を求める傾斜制御工程を実施する。
次いで、傾斜制御部13は、曲線半径算出部56によって、案内枠19の旋回量から軌道2の曲線半径を算出する(ステップS03;曲線半径算出工程)。
さらに、傾斜制御部13は、定常加速度算出部57によって、車両速度、および、曲線半径の情報に基づいて、車内の乗客が受ける車幅方向定常加速度を求める(ステップS04;定常加速度算出工程)。
そして、傾斜制御部13は、上記算出された傾斜角度となるように傾斜駆動部53の駆動制御を行う(ステップS06)。
さらに、傾斜制御部13によって傾斜駆動部53のアクチュエータ54を駆動制御して調整弁支持バー42の傾斜角度を変化させることで、車幅方向に離間配置された各空気ばね31の高さ調整弁41の高さ位置を変化させることができる。そのため、車体5の高さを一定に保つための空気ばね31の高さ調整機構を有効利用して、車幅方向に離間配置された各空気ばね31の長さを異ならせることができる。その結果、一つのアクチュエータ54を駆動制御するだけで容易に車体5を傾斜させることが可能となる。
車体上昇下降装置74は、緩衝装置10の空気ばね31を上下方向に移動可能に下方から支持する。車体上昇下降装置74は、アクチュエータ75を備える。アクチュエータ75は、上下方向に伸縮可能な直動機構を備える。アクチュエータ75は、台車枠26の上面と空気ばね31の下面との間に挟み込まれ、台車枠26と空気ばね31との間の距離を変化させることが可能となっている。これらアクチュエータ75は、例えば、流体圧などを用いて駆動されるシリンダーなどを用いることができる。
第一の電磁切換弁76は、空気溜め(図示せず)と高さ調整弁41とを繋ぐ配管66の途中に設けられている。第一の電磁切換弁76は、配管66の流路が遮断される状態と開放される状態との間を、傾斜制御部313によって切り換え可能となっている。
アクチュエータ87は、調整ロッド84にねじり方向の復元力が生じない中立位置を変位させる。具体的には、アクチュエータ87は、上下方向に伸縮可能な直動機構などにより構成され、アーム部83の端部と調整ロッド下受部85の端部との距離を変化可能となっている。
左右ストッパー90は、車体5の床部の車幅方向中央部に配されて、台車6に対する車体5の車幅方向への傾斜を許容しつつ、台車6に対する車体5の車幅方向へのスライドを規制する。左右ストッパー90は、懸架枠横梁92と、ストッパー受93と、ストッパーゴム取付受94と、ストッパーゴム95と、を備えている。
ストッパーゴム取付受94は、車幅方向で上記ストッパー受93の支持面の間に配され、台車枠26又はギヤボックス(図示せず)等、ばね下の構造物に固定されている。
ストッパーゴム95は、上記ストッパーゴム取付受94の車幅方向外側面にそれぞれ取り付けられ、上記ストッパー受93との間にわずかな隙間を介して配される。ストッパーゴム95は、例えば、ゴムや樹脂などストッパー受93よりも軟らかい材料を用いることが好ましい。
アクチュエータ96は、傾斜制御部313の制御指令に基づき車幅方向に伸縮可能とされている。アクチュエータ96は、その車幅方向外側の端部がそれぞれ懸架枠29の下部に結合されている。一方で、アクチュエータ96の車幅方向内側の端部は、旋回軸受支持部97に支持されている。
旋回軸受支持部97は、各台車枠26の下部間を渡るように配されるとともに、走行方向(図11の紙面表裏方向)に延びるように形成される。
記憶部101は、軌道2のカント、および、車両速度の情報を予め記憶する。より具体的には、記憶部101は、軌道式車両が走行する路線線形とランカーブとを予め記憶している。
αs=(V2)/(127R)−C・・・(6)
傾斜角度算出部58は、上述した(5)式により、曲線通過時に車体5を内軌側に傾斜させる最適な傾斜量を算出する。そして、傾斜制御部413は、この傾斜角度算出部58により算出された傾斜角度に基づき、車体傾斜機構11による車体5の傾斜制御を行う。
次いで、傾斜制御部413は、曲線半径算出部56によって、案内枠19の旋回量から軌道2の曲線半径を算出する(ステップS03)。
さらに、傾斜制御部413は、定常加速度算出部457によって、車両速度、カント、および、曲線半径の情報に基づいて、車内の乗客が受ける車幅方向定常加速度を求める(ステップS14)。
そして、傾斜制御部413は、上記算出された傾斜角度となるように傾斜駆動部53の駆動制御を行う(ステップS06)。
図21に示すように、第七実施形態における軌道式車両は、加速度検出部103を備えている。加速度検出部103は、車体5に取り付けられて、車幅方向定常加速度を検出する。
次いで、傾斜制御部513は、曲線半径算出部56によって、案内枠19の旋回量から軌道2の曲線半径を算出する(ステップS03)。
さらに、傾斜制御部513は、定常加速度算出部457によって、車両速度、カント、および、曲線半径の情報に基づいて車内の乗客が受ける車幅方向定常加速度を求める(ステップS14)。
2 軌道
3 ガイドレール
4 走行路
5 車体
6 台車
7 走行輪
8 案内操向装置
9 懸架装置
10 緩衝装置
11,211 車体傾斜機構
12 検出部
13,213,313,413,513 傾斜制御部
14 車軸
15 駆動装置
16 キングピン
17 ステアリングアーム
18 ステアリングロッド
19 案内枠
20 横梁
21 縦梁
22 案内輪
23 案内輪支持部
24 軸受支持部
25 軸受
26 台車枠
27 案内枠結合部27
28 補強材
29 懸架枠
30 平行リンク装置
31 空気ばね
32 固定部
33 平行リンク受部
34 車両床面
35 車体台枠
36 平行リンク
37 上側リンク部材
38 下側リンク部材
39 台車枠
40 高さ調整装置
41 高さ調整弁
42 調整弁支持バー
43 ブラケット
44 レバー
45 調整弁ロッド
46 変位センサ
47 リンク部
48 水平ロッド
49 水平検知リンク
50 垂直ロッド
51 第一アーム部
52 第二アーム部
53 傾斜駆動部
54 アクチュエータ
55 走行条件取得部
56 曲線半径算出部
57 定常加速度算出部
58 傾斜角度算出部
59 速度検出部
60 傾斜量制御装置
61 傾斜調整装置
62 配管
63 第一の3方電磁切換弁
64 第二の3方電磁切換弁
65 迂回配管
66 配管
68 配管
69 配管
70 圧力センサ
71 差圧弁
74 車体上昇下降装置
75 アクチュエータ
76 第一の電磁切換弁
77 第二の電磁切換弁
80 アンチローリング装置
81 トーションバー
82 トーションバー回転支持軸受部
83 アーム部
84 調整ロッド
85 調整ロッド下受部
86 ロッド伸縮装置
87 アクチュエータ
90 左右ストッパー
91 車体傾斜駆動装置
92 懸架枠横梁
93 ストッパー受
94 ストッパーゴム取付受
95 ストッパーゴム
96 アクチュエータ
97 旋回軸受支持部
101 記憶部
103 加速度検出部
さらに、本発明に係る軌道式車両の第十二態様では、上記第一から第十一態様の何れか一つに係る軌道式車両において、前記台車は、前記車両の車幅方向に配置された一対の走行輪と、前記走行輪を回転可能に支持するキングピンを有する台車枠を備え、前記走行輪は、前記案内枠の旋回に伴って操舵されるように構成されていてもよい。
Claims (15)
- 車体と、
前記車体を下方から支持する台車と、を備え、
前記台車は、
前記車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構と、
軌道に沿って設けられたガイドレールに案内されて旋回する案内枠と、
前記案内枠の旋回量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記車体傾斜機構による前記車体の傾斜を制御する傾斜制御部と、
を備える軌道式車両。 - 請求項1に記載した軌道式車両であって、
前記検出部は、
前記案内枠の旋回方向への変位を、直線方向の変位に変換するリンク機構と、
前記リンク機構によって変換された直線方向の変位を検出する変位センサと、を備える軌道式車両。 - 請求項1又は2に記載した軌道式車両であって、
前記台車と前記車体との間に車幅方向に離間して配される緩衝装置と、
前記緩衝装置の高さを個別に調整可能な高さ調整装置と、
前記高さ調整装置を操作して前記緩衝装置の高さを予め設定された高さ範囲内に保持する自動高さ調整機構と、を備え、
前記車体傾斜機構は、
前記高さ調整装置を高さ方向に移動可能な高さ調整装置移動機構と、
前記高さ調整装置移動機構を駆動する駆動装置と、を備え、
前記傾斜制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動装置の駆動制御を行い、前記高さ調整装置移動機構を介して前記高さ調整装置の高さ方向の位置を移動させる軌道式車両。 - 請求項1又は2に記載した軌道式車両であって、
前記台車と前記車体との間に車幅方向に離間して配される緩衝装置と、
前記緩衝装置の高さを個別に調整可能な高さ調整装置と、
前記高さ調整装置を操作して前記緩衝装置の高さを予め設定された高さ範囲内に保持する自動高さ調整機構と、を備え、
前記車体傾斜機構は、
前記車体を傾斜させる際に、前記高さ調整装置を迂回して前記緩衝装置の高さを変化させる傾斜量制御装置と、
前記高さ調整装置による前記緩衝装置の高さ調整を規制する傾斜調整装置と、を備え、
前記傾斜制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記傾斜量制御装置を駆動制御して前記緩衝装置の高さを調整する軌道式車両。 - 請求項1又は2記載した軌道式車両であって、
前記台車と前記車体との間に車幅方向に離間して配される緩衝装置と、
前記緩衝装置の高さを個別に調整可能な高さ調整装置と、
前記高さ調整装置を操作して前記緩衝装置の高さを予め設定された高さ範囲内に保持する自動高さ調整機構と、を備え、
前記車体傾斜機構は、
前記緩衝装置を下方から支持し、前記緩衝装置の位置を上下方向に移動可能な車体上昇下降装置と、
前記高さ調整装置による前記緩衝装置の高さ調整を規制する傾斜調整装置と、を備え、
前記傾斜制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記車体上昇下降装置を介して前記緩衝装置の上下方向の位置を変位させる軌道式車両。 - 請求項1又は2に記載した軌道式車両であって、
前記台車と前記車体との間に車幅方向に離間して配される緩衝装置と、
車幅方向に延びるトーションバーを具備し、前記トーションバーのねじり方向の復元力を利用して前記車体の傾斜を規制するアンチローリング装置と、を備え、
前記車体傾斜機構は、
ねじり方向における前記トーションバーの中立位置を変位させるロッド伸縮装置を備え、
前記傾斜制御部は、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記ロッド伸縮装置を駆動制御して、前記トーションバーの中立位置を変位させる軌道式車両。 - 請求項5又は6に記載した軌道式車両であって、
前記台車と前記車体との間に車幅方向に離間して配される緩衝装置を備え、
前記台車は、
前記車体の床部に固定された懸架枠を備え、
前記車体傾斜機構は、
前記車体の床部の車幅方向中央部に配されて前記車体の車幅方向への傾斜を許容しつつ、前記車体の車幅方向へのスライドを規制する左右ストッパーと、
前記懸架枠に対して車幅方向への力を作用させる車体傾斜駆動装置と、を備え、
前記傾斜制御部は、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記車体傾斜駆動装置を駆動制御して、前記懸架枠に対して車幅方向への力を作用させる軌道式車両。 - 請求項1から7の何れか一項に記載した軌道式車両であって、
前記傾斜制御部は、
走行条件として少なくとも車両速度の情報を取得する走行条件取得部と、
前記検出部によって検出された旋回量から前記軌道の曲線半径を算出する曲線半径算出部と、
前記車両速度の情報、および、前記曲線半径に基づき車内の乗客が受ける車幅方向定常加速度を求める定常加速度算出部と、
前記車幅方向定常加速度に基づき前記車体の車幅方向への傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、を備える軌道式車両。 - 請求項8に記載した軌道式車両であって、
車両速度を検出する速度検出部を備え、
前記走行条件取得部は、前記速度検出部から車両速度の情報を取得し、
前記定常加速度算出部は、前記車両速度の情報、および、前記曲線半径の情報に基づき車幅方向定常加速度を算出する軌道式車両。 - 請求項8に記載した軌道式車両であって、
前記軌道のカント、および、前記車両速度の情報が予め記憶される記憶部を備え、
前記走行条件取得部は、前記記憶部の記憶情報から前記カント、および、車両速度の情報を取得し、
前記定常加速度算出部は、前記カントの情報、および、前記車両速度の情報と、前記曲線半径の情報とに基づき車幅方向定常加速度を算出する軌道式車両。 - 請求項10に記載した軌道式車両であって、
車幅方向定常加速度を検出する加速度検出部を備え
前記走行条件取得部は、前記加速度検出部によって検出された車幅方向定常加速度の情報を取得し、
前記傾斜制御部は、
前記定常加速度算出部により算出された車幅方向定常加速度と、前記加速度検出部により検出された車幅方向定常加速度と、を比較する加速度比較部を備える軌道式車両。 - 軌道に沿って設けられたガイドレールに案内されて旋回する案内枠を備えた軌道式車両の車体傾斜制御方法であって、
前記案内枠の旋回量を検出する検出工程と、
前記案内枠の旋回量に基づいて車体の傾斜を制御する傾斜制御工程と、
を備える軌道式車両の車体傾斜制御方法。 - 請求項12に記載した軌道式車両の車体傾斜制御方法であって、
前記傾斜制御工程は、
走行条件として少なくとも車両速度の情報を取得する走行条件取得工程と、
前記案内枠の旋回量から前記軌道の曲線半径を算出する曲線半径算出工程と、
前記車両速度、および、前記曲線半径に基づき車内の乗客が受ける車幅方向定常加速度を求める定常加速度算出工程と、
前記車幅方向定常加速度に基づき前記車体の車幅方向への傾斜角度を算出する傾斜角度算出工程と、を備え、
算出された前記傾斜角度となるように前記車体の傾斜を制御する軌道式車両の車体傾斜制御方法。 - 請求項13に記載した軌道式車両の車体傾斜制御方法であって、
前記走行条件取得工程では、
カント、および、前記車両速度の情報を取得し、
前記定常加速度算出工程では、
前記カント、および、前記車両速度と、前記曲線半径とに基づき前記車幅方向定常加速度を算出する軌道式車両の車体傾斜制御方法。 - 請求項14に記載した軌道式車両の車体傾斜制御方法であって、
車幅方向定常加速度を検出する加速度検出工程を備え、
前記走行条件取得工程では、
前記加速度検出工程によって検出された車幅方向定常加速度の情報を取得し、
前記傾斜制御工程は、
前記定常加速度算出工程により算出された車幅方向定常加速度と、前記加速度検出工程により検出された車幅方向定常加速度と、を比較する加速度比較工程を備える軌道式車両の車体傾斜制御方法。
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