KR20130125397A

KR20130125397A - 철도 차량의 차체 경사 시스템

Info

Publication number: KR20130125397A
Application number: KR1020137025502A
Authority: KR
Inventors: 히로시 신무라; 데츠야 하야시; 노부유키 오카다; 나오히데 가미카와
Original assignee: 니뽄샤료세이조우 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2013-11-18
Also published as: ES2629464T3; CN103502079B; EP2703247B1; US9090267B2; CA2827842A1; WO2012147195A1; AU2011366354A1; KR101447406B1; CA2827842C; US20130319284A1; EP2703247A1; CN103502079A; EP2703247A4; JP5584359B2; JPWO2012147195A1

Abstract

액추에이터의 작동에 의해 공기 스프링에 대한 압축 공기의 급배기를 행하는 높이 제어 밸브(71)와, 공기 스프링에 대해 압축 공기를 급기함으로써 차체를 경사시키기 위한 보조 제어 밸브(72)와, 높이 제어 밸브(71) 및 보조 제어 밸브(72) 중 한쪽과 공기 스프링(53)의 접속을 전환하는 백업 밸브(73)와, 복수의 차량(1, 2)이 연결된 열차의 각 차량마다 탑재된 제어 장치(11, 21)를 갖고, 각 차량마다 설치된 제어 장치(11, 21)는, 정상시에는, 탑재된 차량의 높이 제어 밸브(71)를 제어하고, 관계된 다른 제어 장치(21, 11)의 이상을 감시하고 있고, 관계된 복수의 제어 장치 중 하나에 이상이 발생하였을 때에는, 고장난 제어 장치의 제어를 정지시키고, 다른 정상적인 제어 장치가, 고장난 제어 장치가 있는 차량의 백업 밸브를 제어하도록 한 철도 차량의 차체 경사 시스템.

Description

철도 차량의 차체 경사 시스템 {RAILWAY VEHICLE BODY TILTING SYSTEM}

본 발명은, 급배기 제어에 의해 공기 스프링의 높이를 조정하여 차체를 경사시키는 철도 차량의 차체 경사 시스템에 관한 것으로, 차체마다 설치된 하나의 제어 장치에 이상이 발생한 경우라도, 다른 차량의 제어 장치가 백업함으로써 주행 중의 차체 경사를 가능하게 하는 철도 차량의 차체 경사 시스템에 관한 것이다.

철도 차량이 궤도 상의 곡선 구간을 주행하는 경우, 소위 캔트(cant)에 의해 좌우 방향의 가속도가 저감되는 것 외에, 철도 차량에는, 캔트 부족을 보충하기 위해 차체를 적극적으로 경사시키는 차체 경사 시스템이 구성되어 있다. 차체 경사 시스템에는, 예를 들어 차체를 좌우에서 지지하는 공기 스프링에 대해 압축 공기를 급배기하는 높이 제어 밸브를 갖고, 그 높이 제어 밸브를 제어 장치에 의해 제어하도록 한 것이 있다. 이 차체 경사 시스템에서는, 제어 장치가 주행 중인 지점 정보나 속도 정보, 미리 준비된 궤도 데이터에 기초하여 높이 제어 밸브를 제어하고, 좌우의 공기 스프링에 대한 압축 공기의 급배기를 제어한다. 이에 의해, 커브로 진입하는 데 맞추어 차체를 경사시키고, 커브로부터 나올 때에는 경사를 복귀시켜 차체를 수평하게 한다.

일본 특허 출원 공개 제2005-35321호 공보

전술한 철도 차량의 차체 경사 시스템은, 복수의 차량이 편성된 열차의 각 차체마다 제어 장치가 설치되어 있다. 그리고, 하나의 차량이라도 제어 장치가 고장나 버리면, 그 고장난 제어 장치의 차량에서는 차체의 경사 제어를 할 수 없게 되어 버린다. 그로 인해, 열차 전체를 고장차에 맞추어 주행시켜야 한다. 즉, 승차감의 악화를 방지하기 위해 곡선 주행시의 주행 속도를 대폭 저하시켜야 한다. 그러면, 열차의 도착이 지연되어 버려 운행상의 문제가 발생해 버린다. 또한, 곡선 주행시에 고장이 발생한 경우에는, 감속될 때까지의 동안에는 경사시키지 않은 채 주행시켜야 하기 때문에 승차감은 악화한다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해, 경사 제어 장치에 고장이 발생해도 차체를 경사시킨 주행을 가능하게 하는 철도 차량의 차체 경사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서의 철도 차량의 차체 경사 시스템은, 액추에이터의 작동에 의해 공기 스프링에 대한 압축 공기의 급배기를 행하는 높이 제어 밸브와, 상기 공기 스프링에 대해 압축 공기를 급기함으로써 차체를 경사시키기 위한 보조 제어 밸브와, 상기 높이 제어 밸브 및 보조 제어 밸브 중 한쪽과 상기 공기 스프링의 접속을 전환하는 백업 밸브와, 복수의 차량이 연결된 열차의 각 차량마다 탑재된 제어 장치를 갖고, 각 차량마다 설치된 상기 제어 장치는, 정상시에는, 탑재된 차량의 상기 높이 제어 밸브를 제어하고, 관계된 다른 제어 장치의 이상을 감시하고 있고, 관계된 복수의 상기 제어 장치 중 하나에 이상이 발생하였을 때에는, 고장난 제어 장치의 제어를 정지시키고, 다른 정상적인 제어 장치가, 고장난 제어 장치가 있는 차량의 상기 백업 밸브를 제어하도록 한 것인 것을 특징으로 한다.

상기 철도 차량의 차체 경사 시스템은, 열차에 설치된 복수의 상기 제어 장치가 전후의 차량에 설치된 상기 제어 장치끼리의 이상을 서로 감시하는 것인 것이 바람직하다.

상기 철도 차량의 차체 경사 시스템은, 저압측의 흡입 탱크와 고압측의 토출 탱크가 모터 펌프를 통해 접속되고, 좌우의 상기 공기 스프링과 상기 흡입 탱크 및 토출 탱크가 경사용 제어 밸브를 통해 접속되고, 상기 모터 펌프의 구동에 의해 상기 흡입 탱크와 토출 탱크에 압력차를 발생시켜, 상기 경사용 제어 밸브의 전환에 의해, 상기 토출 탱크로부터 좌우의 상기 공기 스프링 중 한쪽에 압축 공기를 송입하고, 다른 쪽의 상기 공기 스프링으로부터 상기 흡입 탱크에 압축 공기를 인입하도록 한 것이고, 상기 제어 장치는, 정상시에는 상기 경사용 제어 밸브를 제어하고, 이상이 발생한 경우에는 상기 경사용 제어 밸브의 제어를 정지시키도록 한 것인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 예를 들어, 전후로 인접하는 차량의 제어 장치끼리가 이상을 서로 감시하여, 한쪽의 제어 장치가 고장난 경우에 다른 쪽의 제어 장치가 경사 제어한다. 그로 인해, 제어 장치에 고장이 발생하였다고 해도 차체를 경사시킨 주행을 행하여, 주행 속도를 대폭 저하시키지 않고 곡선 구간을 주행하는 것이 가능해진다. 또한, 보조 제어 밸브와 백업 밸브를 설치함으로써, 고장난 제어 장치와 그것을 백업하는 제어 장치가 제어 대상을 달리 하였으므로, 회로를 복잡하게 하는 일 없이 구성할 수 있다.

도 1은 복수의 차량을 연결한 열차를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 차체 경사 기구를 도시한 개략도이다.
도 3은 차량에 설치된 차체 경사 기구를 도시한 회로도이다.
도 4는 차체 경사 시스템의 본 실시 형태를 도시한 회로도이다.

다음에, 본 발명에 관한 철도 차량의 차체 경사 시스템에 대해, 그 실시 형태를 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은, 복수의 차량을 연결한 열차를 개념적으로 도시한 도면이다. 이 열차(10)는 4량의 편성 열차이며, 선두로부터 1호차, 2호차, 3호차 및 4호차의 철도 차량(이하, 단순히 「차량」이라 함)(1, 2, 3, 4)에 의해 구성되어 있다. 각 차량(1∼4)에는 후술하는 차체 경사 기구가 설치되고, 차량(1∼4)의 각각에 제어 장치(11, 21, 31, 41)가 탑재되어 있다.

제어 장치(11, 21, 31, 41)는, 모니터(12, 22, 32, 42)를 통해 모니터 전용 라인(16)에 의해 접속되어 있다. 또한, 1호차에는 지점 정보 검지 센서(15)가 설치되어 있다. 지점 정보 검지 센서(15)는, 궤도를 따라 일정한 간격으로 설치된 지상자(17)로부터의 지점 정보를 수신하는 것이다. 지점 정보 검지 센서(15)에 의해 검출된 지점 정보나 후술하는 속도 센서에 의해 검출된 속도 정보는, 모니터(12, 22, 32, 42)를 통해 각 제어 장치(11, 21, 31, 41)로 송신된다. 또한 본 실시 형태에서는, 모니터(12, 22, 32, 42)에 의한 통신 이상을 고려하여 제어 장치(11, 21, 31, 41)가 리피터(13, 23, 33, 43)를 통해 제어 통신 라인(26)에 의해 접속되어 있다.

다음에, 도 2는, 차체 경사 기구를 도시한 개략도이다. 각 차량(1, 2, 3, 4)에는 마찬가지로 차체 경사 기구(70)가 구성되어 있지만, 여기서는 차량(1)에 대해 설명한다. 차량(1)의 차체(51)는, 전후의 대차(52) 상에 공기 스프링(53)을 통해 탑재되어 있다. 차체 경사 기구(70)는, 높이 조절 막대(54)나 높이 제어 밸브(55) 등에 의해 구성되고, 캔트 부족을 보충하기 위해 차체를 경사시키는 것 외에, 하중 변동에 대해 차고를 일정하게 유지하기 위한 것이다. 즉, 공기 스프링(53)에 대해 압축 공기를 급배기함으로써, 좌우의 공기 스프링(53)에 대해 높이 조절을 행하는 것이다.

좌우의 공기 스프링(53)은 각각에 높이 제어 밸브(55)가 설치되고, 그 높이 제어 밸브(55)를 통해 열차(10)의 공기 원류인 메인 탱크(56)에 접속되어 있다. 또한, 좌우의 공기 스프링(53)은 펌프 경사 기구(57)를 통해 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 좌우의 공기 스프링(53)의 신축을 제어하여 좌우 한쪽으로 차체(51)를 경사시키는 것이다. 펌프 경사 기구(57)는, 차체(51)가 경사지는 경우에, 수축측의 공기 스프링으로부터 반대의 신장측의 공기 스프링으로 압축 공기를 송입하도록 한 것이다.

그런데, 높이 제어 밸브(55)는, 공기 스프링(53), 메인 탱크(56), 대기에 대한 3포트의 연통과 차단을 전환하는 전환 밸브이다. 각 포트의 전환을 조작하는 도시하지 않은 밸브 막대에는 레버(58)가 연결되고, 또한 그 레버(58)에 높이 조절 막대(54)가 연결되고, 링크 기구가 구성되어 있다. 차체(51)측에 설치된 높이 제어 밸브(55)와 대차(52)는, 이러한 링크 기구에 의해 연결되고, 공기 스프링(53)의 신축에 의해 차체(51)와 대차(52)의 거리가 변위됨으로써 높이 제어 밸브(55)의 전환이 행해지도록 되어 있다. 즉, 높이 조절 막대(54)가 상하 방향으로 변위됨으로써 밸브가 전환되어, 메인 탱크(56)로부터 공기 스프링(53)측으로의 압축 공기의 급기가 행해지거나, 혹은 공기 스프링(53)으로부터 대기로의 압축 공기의 방출이 행해진다. 그리고, 링크 기구가 소정의 상태로 복귀되는 위치에서 각 포트가 차단되어, 압축 공기의 급배기가 정지된다.

다음에, 제어 장치(11)는, 차체(51)의 경사를 제어하는 것이며, 정보 검지부(61), 궤도 데이터 기억부(62) 및 경사 지령 연산부(63)를 갖고 있다. 정보 검지부(61)는, 륜축에 설치된 속도 센서(65)로부터의 속도 정보 신호와, 지상자(17)로부터의 지점 정보 신호를 수신하는 것이다. 지점 정보 신호는, 도 1에 도시하는 차량(1)의 지점 정보 검지 센서(15)에 의해 검출된다. 또한, 이 속도 정보 신호나 지점 정보 신호는, 모니터(12)를 통해 후속 차량의 제어 장치(21, 31, 41)로 송신된다. 한편, 궤도 데이터 기억부(62)에는 열차(10)가 주행하는 궤도 상의 곡선 구간 및 그 곡률이나 캔트 등의 궤도 데이터가 기억되어 있다. 경사 지령 연산부(63)는, 속도 정보나 지점 정보 및 궤도 정보를 기초로, 높이 제어 밸브(55) 등을 제어하기 위한 경사 지령값을 연산하는 것이다. 또한, 제어 장치(21, 31, 41)는, 정보 검지부(61)를 제외하고 마찬가지로 구성되어 있다.

계속해서, 도 3은, 각 차량(1∼4)에 설치된 차체 경사 기구(70)를 도시한 회로도이다. 도 2에 도시한 높이 제어 밸브(55)는, 실제로는 도 3에 도시하는 바와 같이 높이 제어 밸브(71)와 보조 제어 밸브(72)의 2개의 3포트 전환 밸브에 의해 구성되어 있다. 높이 제어 밸브(71)와 보조 제어 밸브(72)는, 전술한 바와 같이 차체(51)측에 설치되고, 대차(52)에 대해 링크 기구에 의해 연결되어, 공기 스프링(53)의 신축에 의해 차체(51)와 대차(52)의 거리가 변위됨으로써 높이 제어 밸브(55)의 전환이 행해지는 것이다. 또한, 높이 제어 밸브(71)는, 제어 장치(11)에 의해 제어 가능한 액추에이터를 구비하고, 이에 의해 밸브의 전환이 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 이 높이 제어 밸브(71)를 제어함으로써, 곡선 구간에서 차체(51)를 경사시킬 수 있다.

높이 제어 밸브(71)는, 제어 장치(11)가 고장나 버린 경우에는 곡선 주행에서의 차체 경사를 할 수 없게 되어 버린다. 그로 인해 본 실시 형태에서는, 제어 장치(11)가 고장난 경우에 대비하여 보조 제어 밸브(72)가 설치되어 있다. 보조 제어 밸브(72)는, 차체(51)가 수평한 상태에서 공기 스프링(53)에 압축 공기를 급기하도록 링크 기구가 설정된 것이다. 보조 제어 밸브(72)에 의해 편측의 공기 스프링(53)만을 신장시킨 경우에는, 반대측으로 차체(51)를 예를 들어 2°경사시킬 수 있다. 그리고, 높이 제어 밸브(71)와 보조 제어 밸브(72)는, 정상시와 제어 장치(11)의 고장시에 백업 밸브(73)에 의해 전환되도록 되어 있다. 즉, 높이 제어 밸브(71)는 정상시에 사용되는 것이고, 보조 제어 밸브(72)는 제어 장치(11)가 고장난 경우에 사용되는 것이다.

좌우의 공기 스프링(53)은, 대차(52)의 대차 프레임 내에 구성된 각각의 보조 공기실(521)에 접속되고, 그 보조 공기실(521)끼리가 차압 밸브(522)를 통해 연결되어 있다. 또한, 좌우의 공기 스프링(53)은, 양자 사이에서 압축 공기를 교환함으로써 차체의 경사를 제어하도록 한 펌프 경사 기구(57)가 구성되어 있다. 펌프 경사 기구(57)는, 공기 스프링(53)의 압축 공기를 인입하기 위한 흡입 탱크(75)와, 공기 스프링(53)에 대해 압축 공기를 송입하기 위한 토출 탱크(76)가 설치되어 있다.

흡입 탱크(75)와 토출 탱크(76)는, 경사용 제어 밸브(74)를 통해 좌우의 공기 스프링(53)에 접속되어 있다. 통상시의 경사용 제어 밸브(74)는, 흡입 탱크(75) 및 토출 탱크(76)와 좌우의 공기 스프링(54)이 차단된 상태로 되어 있다. 토출 탱크(76)와 흡입 탱크(75) 사이에는, 모터(78)에 의해 구동되는 경사용 펌프(77)가 접속되고, 양 탱크 사이에 압력차를 발생시키는 구성으로 되어 있다.

경사용 펌프(77)와 토출 탱크(76) 사이에는, 압축 공기의 역류를 방지하여 토출 탱크(76) 내의 압력을 유지하기 위한 역지 밸브(79)가 설치되어 있다. 그 밖에, 경사용 펌프(77)와 흡입 탱크(75) 사이에는 필터가 설치되고, 고압으로 되는 토출 탱크(76)에는 안전 밸브가 설치되고, 경사용 펌프(77)의 하류측에는 이상 검지용 압력 센서나 압력 개폐기가 설치되어 있다. 이러한 펌프 경사 기구(57)는, 흡입 탱크(75) 및 토출 탱크(76)의 설치 스페이스가 필요해지지만, 메인 탱크(56)의 용적이 100리터의 크기인 것에 대해, 15리터 정도의 소형인 것이다.

다음에, 도 4는, 본 실시 형태의 차체 경사 시스템을 도시한 회로도이다. 여기서는, 인접하는 차량(1, 2)에 의해 구성된 것을 도시하고 있다. 차량(1, 2)에는, 각각 2세트의 차체 경사 기구(70)가 설치되어 있지만, 각각을 차체 경사 기구(70A, 70B, 70C, 70D)의 부호를 부여하여 설명한다. 또한, 공기 스프링(53) 등 각 구성 부재의 부호는 모두 동일하므로, 차체 경사 기구(70A, 70D)에만 부여하고, 차체 경사 기구(70B, 70C)의 부호는 생략한다.

차량(1)에는, 차체 경사 기구(70A, 70B)에 대해 제어 장치(11)가 설치되고, 차량(2)에는, 차체 경사 기구(70C, 70D)에 대해 제어 장치(21)가 설치되어 있다. 제어 장치(11, 21)는, 제어 대상인 높이 제어 밸브(71)나 경사용 제어 밸브(74)에 접속되고, 높이 제어 밸브(71)와의 사이에는 구동 앰프(18, 28)가 설치되어 있다.

차량(1)의 제어 장치(11)는, 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 도 1 및 도 2에 도시하는 지점 정보 검지 센서(15)나 속도 센서(65)로부터 주행 위치 정보나 주행 속도 정보를 취득한다. 그러한 정보는 후속의 차량(2, 3, 4)으로 송신하므로, 제어 장치(11)가 모니터 전용 라인(16)을 통해 제어 장치(21), 또한 제어 장치(31, 41)에 접속되어 있다. 또한, 차량 사이에 이상 검지 라인(91) 등이 접속되어 있다. 이것은, 도 1에 기재되는 제어 통신 라인(26)에 상당하다. 이상 검지 라인(91) 등은, 하나의 차량의 제어 장치가 고장난 경우에, 다른 차량의 제어 장치가 대신하여 제어을 행하도록 하기 위함이다. 본 실시 형태에서는, 전후로 인접하는 2량의 차량(1, 2)[차량(3, 4)도 동일]이 서로 제어 장치(11, 21)의 이상을 감시하여, 서로 백업하도록 구성되어 있다.

제어 장치(11, 21)는, 이상을 검지하기 위해 이상 검지 라인(91)에 의해 접속되어 있다. 또한, 차량(1)의 제어 장치(11)는, 차량(2)의 차체 경사 기구(70C, 70D)를 구성하는 백업 밸브(73)에 제어 지령 라인(92)을 통해 접속되고, 차량(2)의 제어 장치(21)는, 차량(1)의 차체 경사 기구(70A, 70B)를 구성하는 백업 밸브(73)에 제어 지령 라인(93)을 통해 접속되어 있다. 따라서, 제어 장치(11, 21) 중 한쪽에 고장이 발생한 경우에는, 이상 검지 라인(91)을 통해 이상 신호를 다른 쪽의 제어 장치(21 또는 11)가 수취하고, 제어 지령 라인(92 또는 93)을 통해, 다른 쪽의 제어 장치(21 또는 11)가 한쪽의 제어 장치(11 또는 21)가 담당하고 있는 차체 경사 기구(70)를 제어하도록 한 것이다.

정상시, 제어 장치(11)는, 차체 경사 기구(70A, 70B)의 높이 제어 밸브(71)와 경사용 제어 밸브(74)를 제어하고, 제어 장치(21)는, 차체 경사 기구(70C, 70D)의 높이 제어 밸브(71)와 경사용 제어 밸브(74)를 제어하고, 각각의 차량(1, 2)마다 차체(51)를 경사시키고 있다. 그로 인해, 예를 들어 제어 장치(21)가 고장나 제어 불가능해진 경우에는, 그 제어 장치(21)의 기능을 정지시켜, 제어 장치(11)가 차체 경사 기구(70C, 70D)를 제어하고, 차량(2)에 관한 차체(2)의 경사 제어를 행한다. 그때, 제어 장치(11)는, 제어 장치(21)가 행하고 있었던 높이 제어 밸브(71) 및 경사용 제어 밸브(74)가 아니라, 백업 밸브(73)에 대한 제어를 행한다. 제어 장치(11)가 고장난 경우도 마찬가지로 제어 장치(21)가 백업 제어를 행한다.

이와 같이, 예를 들어 차체 경사 기구(70C, 70D)에 대해 본 경우, 정상시에 제어 장치(21)가 제어하는 것과, 고장시에 제어 장치(11)가 백업에서 제어하는 대상이 다른 구성으로 되어 있다. 한편, 백업 회로에서는, 제어 장치(11, 21)가 서로의 높이 제어 밸브(71)나 경사용 제어 밸브(74)를 제어하는 2중화된 회로를 구성하는 것도 생각된다. 그러나, 2중화된 회로는, 양자의 전압이 다른 경우에 쇼트되거나, 전류의 역류를 방지하기 위해 회로가 복잡해지는 등의 문제가 있다. 또한, 제어 장치(11, 21)와 높이 제어 밸브(71) 사이에 구동 앰프(18, 28) 등이 있으므로, 제어 신호의 교환을 양방향으로 하면, 이 점에서도 회로가 복잡해져 버린다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 보조 제어 밸브(72)와 백업 밸브(73)를 설치하고, 제어 장치(11, 21)가, 동일 차량의 백업 밸브(73)는 제어하지 않고, 다른 차량의 백업 밸브(73)를 제어하도록 하였다.

계속해서, 차체 경사 시스템의 작용에 대해 설명한다. 우선, 승객의 승하차가 행해지면, 그 하중 변동에 수반하여 차체(51)가 부침(浮沈)하여, 대차(52)와의 거리에 변화가 발생한다. 그로 인해, 높이 조절 막대(54)가 차체(51)와의 사이에서 상하 방향으로 상대 변위하여 높이 제어 밸브(55)[도 3에 도시하는 높이 제어 밸브(71)]가 전환된다. 승객이 적어져 차체(51)가 부상된 경우에는 공기 스프링(53)으로부터 압축 공기가 배기되고, 반대로 승객이 많아져 차체(51)가 가라앉은 경우에는 공기 스프링(53)에 압축 공기가 급기되어, 차체 높이가 일정하게 유지된다. 차체(51)가 소정의 높이로 복귀되면, 높이 조절 막대(54)의 위치도 복귀되고, 그것에 의해 높이 제어 밸브(71)에 의한 급배기가 정지된다. 또한, 제어 장치(11) 등이 정상 상태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 백업 밸브(73)는 높이 제어 밸브(71)를 공기 스프링(53)에 접속시키고 있다.

다음에, 주행 중인 열차(10)는, 선두의 차량(1)에 설치된 지점 정보 검지 센서(15)나 속도 센서(65)로부터 주행 위치 정보나 주행 속도 정보가 얻어진다. 그 지점 정보나 속도 정보는, 모니터(12, 22, 32, 42)를 통해 제어 장치(11, 21, 31, 41)로 송신된다. 제어 장치(11, 21, 31, 41)에서는, 이 지점 정보나 속도 정보 외에, 스스로 갖고 있는 궤도 데이터 기억부(62)의 궤도 정보 중 곡선 구간의 곡률이나 캔트량 등의 곡선부 정보를 기초로 차체 경사 제어가 실행된다. 차체 경사 제어에서는, 펌프 경사 기구(57)에 의한 차체(51)의 경사와, 액추에이터를 사용한 높이 제어 밸브(71)의 미세 조정이 행해진다.

펌프 경사 기구(57)는, 경사가 행해지기 전에, 미리 경사용 펌프(77)에 의해 흡입 탱크(75)로부터 토출 탱크(76)로 압축 공기가 송입되고, 토출 탱크(76)는 메인 탱크(56)와 동일한 약 0.9㎫ 정도로까지 가압되고, 흡입 탱크(75)는 대기압 정도로까지 감압된다. 따라서, 예를 들어 도 2에 도시하는 바와 같이 차체(51)가 좌측으로 경사지는 경우에는, 좌측의 공기 스프링(53)과 흡입 탱크(75)가 접속하고, 우측의 공기 스프링(53)과 토출 탱크(76)가 접속하도록 경사용 제어 밸브(74)가 전환된다.

공기 스프링(53)의 내압은 0.3 내지 0.5㎫ 정도이므로, 좌측의 공기 스프링(53) 내의 압축 공기는 대기압의 흡입 탱크(75)로 인입되고, 반대로 우측의 공기 스프링(53) 내에는 고압의 토출 탱크(76)로부터 압축 공기가 유입된다. 그로 인해, 좌측의 공기 스프링(53)은 압축 공기의 배기에 의해 낮아지고, 우측의 공기 스프링(53)은 압축 공기가 급기되어 높아짐으로써 차체(1)가 좌측으로 기울어진다. 차체(51)가 목표 각도로까지 기울어지기 직전에 경사용 제어 밸브(74)가 전환되어, 흡입 탱크(75) 및 토출 탱크(76)와 좌우의 공기 스프링(53) 사이에서는, 압축 공기의 흐름이 차단된다. 그리고, 차체(51)의 경사 제어가 높이 제어 밸브(71)에 인계된다.

좌우의 높이 제어 밸브(71)에서는, 액추에이터에 의한 밸브의 전환에 의해 차체(51)의 경사 조정이 행해진다. 즉, 좌측의 높이 제어 밸브(71)에서는 공기 스프링(53)의 압축 공기가 대기에 방출되고, 우측의 높이 제어 밸브(71)에서는 메인 탱크(56)로부터 공기 스프링(53)에 압축 공기가 급기된다. 이와 같이 하여 공기 스프링(53)에 대한 압축 공기의 급배기에 의해 차체(1)에 대해 경사의 미세 조정이 행해지고, 소정의 경사로 된 부분에서 높이 제어 밸브(71)가 전환되어, 압축 공기의 흐름이 차단된다.

그 후, 철도 차량은, 주행 궤도의 곡선부의 종료에 수반하여 차체(51)가 수평 상태로 복귀된다. 그 경우에는, 경사용 제어 밸브(74)의 전환에 의해, 좌측의 공기 스프링(53)이 토출 탱크(76)에 접속되고, 우측의 공기 스프링(53)이 흡입 탱크(75)에 접속된다. 따라서, 전술한 경사시와는 반대로, 토출 탱크(76)로부터 좌측의 공기 스프링(53)으로 압축 공기가 급기되고, 우측의 공기 스프링(53) 내의 압축 공기는 흡입 탱크(75)로 배기된다. 또한 이 경우도, 차체(51)의 경사 제어가 높이 제어 밸브(71)에 인계되어 미세 조정이 행해진다. 그리고, 이상과 같은 경사 및 경사 복귀는 우측의 경사의 경우도 마찬가지로 하여 행해진다.

이러한 차체(51)의 경사 제어는, 제어 장치(11, 21, 31, 41)가 각 차량(1, 2, 3, 4)에 있어서 각각 행하고 있다. 그러나, 예를 들어 제어 장치(21)가 고장난 경우에는, 차량(2)의 차체 경사는, 서로 감시하고 있는 차량(1)의 제어 장치(11)의 제어로 전환된다. 주행 중, 제어 장치(21)의 전원이 떨어지거나, 무언가의 고장에 의해 플래그가 서 있는 것을 제어 장치(11)가 확인한다. 제어 장치(11)는, 제어 장치(21)에 그 후의 제어를 정지시켜, 차량(2)의 차체 경사 제어를 받아들인다. 제어 장치(11)는, 자기의 차량(1)에 관해 경사용 제어 밸브(74)나 높이 제어 밸브(71)를 제어하는 동시에, 차량(2)에 관해서는 다음과 같은 제어를 행한다.

예를 들어 좌측으로 경사지는 경우에는, 우측의 백업 밸브(73)가 제어 장치(11)에 의해 제어된다. 백업 밸브(73)의 전환에 의해 우측의 공기 스프링(53)이 보조 제어 밸브(72)와 접속된다. 보조 제어 밸브(72)는, 차체(51)가 수평한 상태로부터 2°의 경사가 발생하도록 구성되어 있다. 즉, 메인 탱크(56)로부터의 압축 공기가 보조 제어 밸브(72)를 통해 우측의 공기 스프링(53)에 공급된다. 그리고, 우측의 공기 스프링(53)이 팽창됨으로써, 차체(51)는 우측이 들어 올려져 좌측으로 경사진다. 보조 제어 밸브(72)는, 차체(51)가 예를 들어 2°경사진 위치, 즉 차체(51)의 우측이 경사를 2°로 하는 만큼 상승한 위치에서 포트가 전환되어, 공기 스프링(53)과의 접속이 차단된다.

한편, 차체(51)를 수평 상태로 복귀시키는 경우에는, 제어 장치(11)에 의해 백업 밸브(73)가 도 3에 도시하는 상태로 전환된다. 그러면, 팽창된 우측의 공기 스프링(53)이 높이 제어 밸브(71)에 접속된다. 높이 제어 밸브(71)는, 액추에이터를 기능시키지 않는 경우에는 차체(51)를 수평 상태로 복귀시키도록 공기 스프링(53)을 대기측에 접속시키도록 되어 있다. 그로 인해, 우측의 공기 스프링(53)의 압축 공기가 대기에 방출된다. 그리고, 차체(51)가 수평 상태로 복귀된 시점에서 높이 제어 밸브(71)가 전환되어, 대기측의 접속이 차단된다. 이상과 같은 경사 및 경사 복귀는 우측의 경사의 경우도 마찬가지로 하여 행해진다. 우측 경사의 경우에는, 좌측의 공기 스프링(53)에 대한 압축 공기의 급기가 행해진다.

이와 같이 제어 장치(21)가 고장난 경우라도 제어 장치(11)가 대신하여 제어를 행하여, 차량(2)의 차체 경사를 실행한다. 그때, 차량(2)은 펌프 경사 기구(57)를 사용하지 않는 경사 동작이므로, 경사 속도는 정상시의 경사 제어에 비해 느려진다. 따라서, 제어 장치(11)는, 차량(2)의 주행 위치 외에 차체 경사 속도를 고려한 연산 처리를 행하여, 차량(2)의 백업 밸브(73)에 제어 지령을 송신한다. 차량(1)이 경사를 개시하는 궤도상의 위치보다도 앞에서 경사를 개시하거나 수평 상태로의 복귀를 개시한다.

따라서, 본 실시 형태의 차체 경사 시스템에서는, 전후로 인접하는 차량(1, 2)이 서로의 제어 장치(11, 21)[차량(3, 4)에서는 제어 장치(31, 41)]의 이상을 감시하여, 한쪽이 고장에 의해 이상이 발생한 경우에는 다른 쪽의 차체(51)를 경사 제어한다. 그로 인해, 제어 장치에 고장이 발생하였다고 해도 주행 속도를 대폭 저하시키지 않고 곡선 구간을 주행하는 것이 가능하다. 또한, 보조 제어 밸브(72)와 백업 밸브(73)를 설치함으로써, 예를 들어 고장난 제어 장치(21)와 그것을 백업하는 제어 장치(11)가 제어 대상을 달리 하였으므로, 회로를 복잡하게 하는 일 없이 구성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 펌프 경사 기구(57)에 의해 좌우의 공기 스프링(53) 사이에서 압축 공기의 교환을 행한다. 그로 인해, 공기 스프링(53)을 수축시키는 경우에 대량의 압축 공기를 대기에 방출하는 일이 없어져, 압축 공기의 소비를 줄이는 것이 가능해진다. 또한, 커브가 연속되는 구간에서 차체(51)의 경사 제어가 반복되었다고 해도, 압축 공기의 소비를 대폭 억제할 수 있다. 이것은, 도시하지 않은 컴프레서나 메인 탱크(56)의 대형화나 복수의 설치를 회피할 수 있다. 그리고, 이니셜 코스트나 메인터넌스 비용을 억제할 수 있고, 또한 컴프레서에 의한 압축 공기의 제작을 줄일 수 있어 에너지 효율이 좋아진다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 서로 감시하는 제어 장치는 3량의 제어 장치끼리여도 된다. 또한, 반드시 인접하는 것일 필요는 없고, 다른 차량의 제어 장치가 감시하는 것이면 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 펌프 경사 기구(57)를 갖는 것을 예로 들어 설명하였지만, 펌프 경사 기구(57)가 없는 것이라도, 높이 제어 밸브(71)만으로 좌우의 공기 스프링(53)에 대한 압축 공기의 급배기를 행하여, 차체(51)를 경사시킬 수 있다. 그로 인해, 펌프 경사 기구(57)는 필수의 구성은 아니다.

1, 2, 3, 4 : 철도 차량
11, 21, 31, 41 : 제어 장치
53 : 공기 스프링
70 : 차체 경사 기구
71 : 높이 제어 밸브
72 : 보조 제어 밸브
73 : 백업 밸브

Claims

액추에이터의 작동에 의해 공기 스프링에 대한 압축 공기의 급배기를 행하는 높이 제어 밸브와, 상기 공기 스프링에 대해 압축 공기를 급기함으로써 차체를 경사시키기 위한 보조 제어 밸브와, 상기 높이 제어 밸브 및 보조 제어 밸브 중 한쪽과 상기 공기 스프링의 접속을 전환하는 백업 밸브와, 복수의 차량이 연결된 열차의 각 차량마다 탑재된 제어 장치를 갖고,
각 차량마다 설치된 상기 제어 장치는, 정상시에는, 탑재된 차량의 상기 높이 제어 밸브를 제어하고, 관계된 다른 제어 장치의 이상을 감시하고 있고, 관계된 복수의 상기 제어 장치 중 하나에 이상이 발생하였을 때에는, 고장난 제어 장치의 제어를 정지시키고, 다른 정상적인 제어 장치가, 고장난 제어 장치가 있는 차량의 상기 백업 밸브를 제어하도록 한 것인 것을 특징으로 하는, 철도 차량의 차체 경사 시스템.
제1항에 있어서, 열차에 설치된 복수의 상기 제어 장치는, 전후의 차량에 설치된 상기 제어 장치끼리의 이상을 서로 감시하는 것인 것을 특징으로 하는, 철도 차량의 차체 경사 시스템.
제1항에 있어서, 저압측의 흡입 탱크와 고압측의 토출 탱크가 모터 펌프를 통해 접속되고, 좌우의 상기 공기 스프링과 상기 흡입 탱크 및 토출 탱크가 경사용 제어 밸브를 통해 접속되고, 상기 모터 펌프의 구동에 의해 상기 흡입 탱크와 토출 탱크에 압력차를 발생시켜, 상기 경사용 제어 밸브의 전환에 의해, 상기 토출 탱크로부터 좌우의 상기 공기 스프링 중 한쪽에 압축 공기를 송입하고, 다른 쪽의 상기 공기 스프링으로부터 상기 흡입 탱크에 압축 공기를 인입하도록 한 것이고,
상기 제어 장치는, 정상시에는 상기 경사용 제어 밸브를 제어하고, 이상이 발생한 경우에는 상기 경사용 제어 밸브의 제어를 정지시키도록 한 것인 것을 특징으로 하는, 철도 차량의 차체 경사 시스템.