KR20140093272A - 철도 차량용 제진 장치 - Google Patents

철도 차량용 제진 장치 Download PDF

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Abstract

철도 차량의 대차(T)와 차체(B) 사이에 개재 장착되는 2개 이상의 진동 억제력 발생원(A1, A2)을 구비한 철도 차량용 제진 장치는, 차체의 횡방향 속도 중 차체의 원심 가속도의 주파수 이상의 주파수 성분을 추출하고, 이에 기초하여 고주파 진동 억제력을 산출한다. 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중에는, 일부의 진동 억제력 발생원(A1)에 고주파 진동 억제력을 출력시키고, 나머지의 진동 억제력 발생원(A2)을 패시브 댐퍼로서 기능시킴으로써, 곡선 구간을 주행 중인 차량의 승차감을 향상시킨다.

Description

철도 차량용 제진 장치 {VIBRATION-SUPPRESSION DEVICE FOR RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 철도 차량용의 곡선 주행 중의 진동 억제에 관한 것이다.
철도 차량의 진행 방향에 대해 좌우 방향의 차체의 진동을 억제하는 철도 차량용 제진 장치는, 예를 들어 차체와 대차 사이에 개재 장착된 감쇠력 가변 댐퍼를 구비하고 있다. 차체 중심에 있어서의 차체의 요 방향의 각속도와 차체의 스웨이 방향의 속도로부터 차체 진동을 억제하기 위해 필요한 감쇠력을 구하고, 구한 감쇠력을 발휘할 수 있도록 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력을 조정하고 있다.
보다 구체적으로는, 요 레이트에 차량 중심으로부터 대차 중심까지의 거리와 제어 게인을 곱하여 요 방향의 진동 억제에 필요한 감쇠력을 산출한다. 또한, 스웨이 방향의 속도에 제어 게인을 곱하여 스웨이 방향의 진동을 억제하는 데 필요한 감쇠력을 산출한다. 요 방향 진동 억제용 감쇠력과 스웨이 방향 진동 억제용 감쇠력을 더하여 감쇠력 가변 댐퍼의 발생해야 하는 감쇠력을 산출한다.
일본 특허청이 발행한 JP2003-320931A는, 철도 차량의 차체와 차체 전방부를 지지하는 대차 사이 및 차체와 차체 후방부를 지지하는 대차 사이에, 요 방향 및 스웨이 방향의 진동을 억제하는 감쇠력 가변 댐퍼를 각각 설치하는 것을 제안하고 있다.
철도 차량에 있어서의 차체의 공진 주파수대는 0.5헤르츠(㎐) 내지 2㎐이다. 또한, 철도 차량이 곡선 구간을 주행할 때에는 차체에는 원심 가속도가 작용하는데 이 원심 가속도의 주파수가 차체의 공진 주파수에 매우 가깝다.
차체의 요 레이트나 스웨이 방향의 속도를 얻기 위해서는, 통상 차체의 전후에 설치한 가속도 센서를 사용한다. 요 레이트에 대해서는 가속도 센서에서 얻은 가속도의 차에 기초하여 구하고 있다. 스웨이 방향의 속도에 대해서는 가속도 센서에서 얻은 2개의 가속도를 가산한 값에 기초하여 구하고 있다.
요 레이트에 대해서는, 가속도의 차를 취하기 위해, 철도 차량이 곡선 구간을 주행할 때에 차체에 작용하는 원심 가속도의 영향은 제거된다. 한편, 스웨이 방향의 속도에 대해서는, 가속도를 가산하여 구하므로, 진동의 가속도에 원심 가속도가 중첩되어, 원심 가속도를 제거할 수 없다.
철도 차량의 고속화에 의해 원심 가속도는 무시할 수 없다. 그로 인해, 원심 가속도가 스웨이 방향의 속도에 중첩된 상태에서 감쇠력을 구하면, 감쇠력이 필요 이상으로 커져, 차량의 승차감이 오히려 손상되어 버린다.
스웨이 방향의 차량의 속도를 대역 통과 필터나 고역 통과 필터에서 여파(濾波)하여, 차체의 공진 주파수대의 진동만을 추출하려고 해도, 상술한 바와 같이, 원심 가속도의 주파수가 차체의 공진 주파수에 가까우므로, 원심 가속도를 제거하는 것은 어렵다. 한편, 곡선 구간에서는 차체의 공진 주파수대에 있어서의 게인을 낮춤으로써, 원심 가속도의 영향을 받지 않도록 하는 것이 생각된다. 이 경우에는, 차체의 공진 주파수대의 진동을 억제하는 감쇠력이 부족하고, 차량의 승차감은 역시 손상되어 버린다.
본 발명의 목적은, 곡선 구간에 있어서의 철도 차량의 승차감을 향상시키는 것이다.
이상의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 철도 차량용 제진 장치는, 철도 차량의 대차와 차체 사이에 개재 장착되는 2개 이상의 진동 억제력 발생원과, 차체의 횡방향의 속도를 검출하는 센서와, 진동 억제력 발생원을 제어하는 프로그래머블 컨트롤러를 구비하고 있다.
컨트롤러는, 차체의 횡방향의 속도로부터, 철도 차량이 곡선 구간 주행 시에 차체에 작용하는 원심 가속도의 주파수 이상의 주파수 성분을 추출하고, 추출한 횡방향 속도의 주파수 성분에 기초하여 고주파 진동 억제력을 산출하고, 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중에, 진동 억제력 발생원의 적어도 일부에 고주파 진동 억제력을 출력시키고, 진동 억제력 발생원의 나머지의 전부를 패시브 댐퍼로서 기능시키도록 프로그램된다.
본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은, 명세서의 이하의 기재 중에서 설명됨과 함께, 첨부된 도면에 도시된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 철도 차량용 제진 장치를 탑재한 철도 차량 주요부의 개략 평면도이다.
도 2는 철도 차량용 제진 장치가 구비하는 액추에이터의 유압 회로도이다.
도 3은 철도 차량용 제진 장치가 구비하는 제어 장치의 제어 기능의 일부를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 4는 제어 장치의 제어 기능의 나머지의 부분을 나타내는 블록 다이어그램이다.
도면의 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 의한 철도 차량용 제진 장치(1)는 철도 차량의 차체(B)의 제진 장치로서 사용된다.
철도 차량용 제진 장치(1)는 철도 차량의 대차(T)와 차체(B) 사이에 개재 장착되는 유압식의 액추에이터(A1과 A2)와, 액추에이터(A1과 A2)를 액티브 제어하는 제어 장치(C)를 구비한다. 각 액추에이터(A1과 A2)의 일단부는 차체(B)로부터 전후 방향으로 돌출되는 핀(P)에 연결되고, 다른 일단부가 대차(T)에 연결된다.
제어 장치(C)는, 액추에이터(A1과 A2)를 액티브 제어함으로써, 바꿔 말하면 액추에이터(A1과 A2)를 액티브 댐퍼로서 기능시킴으로써, 차체(B)의 차량 횡단 방향의 수평 진동을 억제한다.
제어 장치(C)는, 차체(B)의 차량 횡단 방향의 수평 가속도 α를 검출하고, 수평 가속도 α에 기초하여 차체(B)의 진동 억제에 필요한 저주파 진동 억제력 FL과 고주파 진동 억제력 FH를 산출한다.
제어 장치(C)는, 철도 차량이 주행하고 있는 구간이 곡선 구간인지 곡선 구간 이외인지를 판정한다.
그리고, 곡선 구간 이외를 주행 중에는, 제어 장치(C)는 액추에이터(A1)에 고주파 진동 억제력 FH를 발휘시키고, 액추에이터(A2)에 저주파 진동 억제력 FS를 발휘시킨다.
한편, 곡선 구간을 주행 중에는, 제어 장치(C)는 액추에이터(A1)에 고주파 진동 억제력 FH를 발휘시키고, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시킨다.
액추에이터(A1과 A2)의 구체적인 구성을 이하에 설명한다. 이들 액추에이터(A1과 A2)는, 동일 구성이므로, 설명의 중복을 피하기 위해, 편의상, 액추에이터(A1)의 구성만을 설명하고, 다른 액추에이터(A2)에 관한 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 액추에이터(A1)는 편 로드형의 액추에이터로 구성된다. 액추에이터(A1)는, 철도 차량의 대차(T)와 차체(B)의 한쪽에 연결되는 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납 장착되는 피스톤(3)과, 일단부를 피스톤(3)에 결합하고, 다른 일단부를 대차(T)와 차체(B)의 다른 쪽에 연결되는 로드(4)를 구비한다.
실린더(2) 내는 피스톤(3)에 의해 로드측실(5) 및 피스톤측실(6)로 구획된다. 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는 작동유가 봉입된다. 액추에이터(A1)의 외측에는 작동유의 탱크(7)가 설치된다. 탱크(7)에는 작동유 이외에 기체가 충전된다. 단, 탱크(7)는 기체를 압축하여 충전함으로써 가압 상태로 할 필요는 없다.
로드측실(5)과 피스톤측실(6)은 제1 통로(8)로 접속된다. 제1 통로(8)에는 제1 개폐 밸브(9)가 설치된다. 피스톤측실(6)과 탱크(7)는 제2 통로(10)로 접속된다. 제2 통로(10)에는 제2 개폐 밸브(11)가 설치된다. 로드측실(5)에는 펌프(12)로부터 작동유가 공급된다. 또한, 제1 통로(8)는 실린더(2) 밖에서 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하고 있지만, 제1 통로(8)를 피스톤(3)에 설치하는 것도 가능하다.
액추에이터(A1)는, 제1 개폐 밸브(9)를 개방하여 제1 통로(8)를 연통 상태로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 폐쇄하여 제2 통로를 차단 상태로 하여, 펌프(12)를 운전함으로써 신장 작동한다. 한편, 액추에이터(A1)는, 제2 개폐 밸브(11)를 개방하여 제2 통로(10)를 연통 상태로 하고, 제1 개폐 밸브(9)를 폐쇄하여 제1 통로(8)를 차단 상태로 하여, 펌프(12)를 운전함으로써 수축 작동한다.
이하, 액추에이터(A1)의 각 부에 대해 상세하게 설명한다. 실린더(2)는 통 형상을 이루고, 도면의 우측의 단부는 덮개(13)에 의해 폐색되고, 도면의 좌측의 단부에는 환상의 로드 가이드(14)가 고정된다. 로드 가이드(14)는 실린더(2)에 삽입되는 로드(4)를 미끄럼 이동 가능하게 지지한다. 로드(4)의 일단부는 실린더(2)로부터 축 방향 외측으로 돌출되고, 로드(4)의 다른 일단부는 실린더(2) 내에 있어서 피스톤(3)에 결합된다.
로드(4)의 외주와 실린더(2) 사이는 시일 부재에 의해 시일되고, 실린더(2) 내는 밀폐 상태로 유지된다. 실린더(2) 내에 피스톤(3)에 의해 구획되는 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는, 상술한 바와 같이 작동유가 충전된다. 작동유 이외에, 액추에이터에 적합한 어떠한 액체를 사용해도 된다.
이 액추에이터(A1)에 있어서, 로드(4)의 단면적은 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1로 설정된다. 이에 의해, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적은 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 된다. 액추에이터(A1)의 신장 작동 시와 수축 작동 시에서 로드측실(5)의 압력을 동등하게 하면, 신축의 양쪽에 대해 발생 추력이 동등해진다. 또한, 액추에이터(A1)의 변위량에 대한 작동유의 공급량도 신축 양방향에 대해 동등해진다.
구체적으로는, 액추에이터(A1)를 신장 작동시키는 경우에는, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통시킨 상태로 한다. 그 결과, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 압력이 동등해지고, 피스톤(3)의 로드측실(5)에 있어서의 수압 면적과 피스톤측실(6)측에 있어서의 수압 면적의 차에 압력을 곱한 신장측 추력이 발생한다. 반대로, 액추에이터(A1)를 수축 작동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통을 차단하고, 피스톤측실(6)을 탱크(7)에 개방한다. 그 결과, 로드측실(5)의 압력과 피스톤(3)의 로드측실(5)의 수압 면적을 곱한 수축측 추력이 발생한다. 이와 같이 하여, 액추에이터(A1)의 발생 추력은 신축의 양쪽에서 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1에 로드측실(5)의 압력을 곱한 값으로 된다.
따라서, 제어 장치(C)가 액추에이터(A1)의 추력을 제어하는 경우, 신장 작동과 수축 작동 모두에 있어서, 로드측실(5)의 압력만을 제어하면 된다. 이와 같이, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적을 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 설정하면, 신축 양방향에서 동등한 추력을 발생시키기 위한 로드측실(5)의 압력이 신축 양방향에서 동등해지므로 제어가 용이해진다. 또한, 피스톤(3)의 변위량에 대한 작동유의 공급량도 변위의 방향에 상관없이 동등해진다. 따라서, 신축 양방향의 작동에 대해 동등한 응답성을 얻을 수 있다. 피스톤(3)의 로드측실(5) 내의 수압 면적을 피스톤측실(6) 내의 수압 면적의 2분의 1로 설정하지 않는 경우라도, 로드측실(5)의 압력으로 액추에이터(A1)의 신축 양측의 추력의 제어를 하는 것에 변함은 없다.
로드(4)의 선단과, 실린더(2)의 기단부를 폐색하는 덮개(13)는, 도시하지 않은 장착부를 구비한다. 액추에이터(A1)는 장착부를 통해 철도 차량의 차체(B)와 대차(T) 사이에 개재 장착된다.
제1 개폐 밸브(9)는 전자 개폐 밸브로 구성된다. 제1 개폐 밸브(9)는 밸브체(9a)와, 스프링(9d)과, 솔레노이드(9e)를 구비한다. 밸브체(9a)는 제1 통로(8)를 개방하여 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 연통 포지션(9b)과 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통을 차단하는 차단 포지션(9c)을 구비한다. 스프링(9d)은 차단 포지션(9c)을 향해 밸브체(9a)를 작동한다. 솔레노이드(9e)는 여자에 의해 밸브체(9a)를 스프링(9d)에 저항하여 연통 포지션(9b)으로 구동한다.
제2 개폐 밸브(11)는 전자 개폐 밸브로 구성된다. 제2 개폐 밸브(11)는 밸브체(11a)와, 스프링(11d)과, 솔레노이드(11e)를 구비한다. 밸브체(11a)는 제2 통로(10)를 통해 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 연통 포지션(11b)과, 피스톤측실(6)과 탱크(7)의 연통을 차단하는 차단 포지션(11c)을 구비한다. 스프링(11d)은 차단 포지션(11c)을 향해 밸브체(11a)를 작동한다. 솔레노이드(11e)는 여자에 의해 밸브체(11a)를 스프링(11d)에 저항하여 연통 포지션(11b)으로 구동한다.
펌프(12)는 전동 모터(15)에 의해 회전 구동된다. 펌프(12)는 일 방향으로만 작동유를 토출한다. 펌프(12)의 토출구는 공급 통로(16)를 통해 로드측실(5)에 연통된다. 펌프(12)의 흡입구는 탱크(7)에 연통된다. 펌프(12)는 전동 모터(15)에 의해 회전 구동되고, 탱크(7)로부터 작동유를 흡입하고, 가압한 작동유를 로드측실(5)에 공급한다.
펌프(12)는 일 방향으로만 작동유를 토출하고, 회전 방향의 전환 동작을 필요로 하지 않는다. 따라서, 회전 전환 시에 토출량이 변화하는 것과 같은 문제는 전무하며, 저렴한 기어 펌프 등을 사용할 수 있다. 또한, 펌프(12)의 회전 방향이 항상 동일한 방향이므로, 펌프(12)를 구동하는 전동 모터(15)도 회전 전환에 관한 응답성이 요구되지 않고, 전동 모터(15)에도 저렴한 것을 사용할 수 있다. 공급 통로(16)의 도중에는, 로드측실(5)로부터 펌프(12)로의 작동유의 역류를 저지하는 역지 밸브(17)가 설치된다.
펌프(12)로부터 소정의 토출 유량을 로드측실(5)에 공급하여, 액추에이터(A1)를 신장 작동시킬 때에는, 제1 개폐 밸브(9)를 개방하는 한편, 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 제어에 의해 로드측실(5)의 압력을 조절한다. 액추에이터(A1)를 수축 작동시킬 때에는, 제2 개폐 밸브(11)를 개방하는 한편, 제1 개폐 밸브(9)의 개폐 제어에 의해 로드측실(5) 내의 압력을 조절한다. 이와 같이 하여, 제어 장치(C)가 산출한 억제력에 대응하는 추력을 얻는다.
액추에이터(A1)의 신장 작동 시에는, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통되고, 피스톤측실(6) 내의 압력은 로드측실(5)의 압력과 동등해진다. 그 결과, 신장 작동 시에도 수축 작동 시에도 로드측실(5)의 압력을 컨트롤함으로써 추력을 컨트롤할 수 있다. 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를, 릴리프압의 조절 기능을 구비한 개폐 기능이 구비된 가변 릴리프 밸브로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 제1 개폐 밸브(9) 혹은 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 동작으로, 액추에이터(A1)를 신축시키는 것이 아니라, 제1 개폐 밸브(9) 혹은 제2 개폐 밸브(11)의 밸브 개방압을 조절함으로써 액추에이터(A1)의 추력을 제어한다.
가변 릴리프 밸브(22)는 비례 전자 릴리프 밸브로 구성된다. 가변 릴리프 밸브(22)는 배출 통로(21)에 설치한 밸브체(22a)와, 배출 통로(21)를 차단하는 방향으로 밸브체(22a)를 작동하는 스프링(22b)과, 여자에 따라 스프링(22b)에 저항하여 밸브체(22a)에 추력을 미치는 비례 솔레노이드(22c)를 구비한다. 제어 장치(C)는, 비례 솔레노이드(22c)에 흐르는 전류량을 제어함으로써 릴리프압을 제어한다.
가변 릴리프 밸브(22)에 있어서, 로드측실(5)의 압력이 릴리프압을 초과하면, 밸브체(22a)에 가해지는 로드측실(5)의 압력과 비례 솔레노이드(22c)에 의한 추력의 합력이, 스프링(22b)의 작동력을 극복하여 밸브체(22a)를 개방 위치로 구동하고, 배출 통로(21)를 연통시킨다.
가변 릴리프 밸브(22)에 있어서는, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류량을 증대시키면, 비례 솔레노이드(22c)가 발생시키는 추력을 증대시킬 수 있다. 즉, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류량을 최대로 하면 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압은 최소로 된다. 비례 솔레노이드(22c)에 전혀 전류를 공급하지 않으면 릴리프압은 최대로 된다.
배출 통로(21)와 가변 릴리프 밸브(22)를 설치함으로써, 액추에이터(A1)를 신축 작동시킬 때에, 로드측실(5) 내의 압력은 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압으로 조절된다. 이와 같이, 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압의 설정에 의해, 로드측실(5)의 압력을 용이하게 조절할 수 있다. 배출 통로(21)와 가변 릴리프 밸브(22)를 설치함으로써, 액추에이터(A1)의 추력을 조절하기 위한 센서류가 불필요해진다. 또한, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를 고속으로 개폐하거나, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를 개폐 기능이 구비된 가변 릴리프 밸브로 구성할 필요도 없어진다. 결과적으로, 철도 차량용 제진 장치(1)의 제조 비용을 저감할 수 있고, 하드웨어적으로도 소프트웨어적으로도 견고한 제진 시스템을 구축할 수 있다.
가변 릴리프 밸브(22)를, 부여하는 전류량에 따라 릴리프압을 비례 제어 가능한 비례 전자 릴리프 밸브로 구성함으로써, 릴리프압의 제어를 용이하게 행할 수 있다. 릴리프압을 조절 가능한 한, 가변 릴리프 밸브(22)에 비례 전자 릴리프 밸브 이외의 밸브체를 사용하는 것도 가능하다.
가변 릴리프 밸브(22)는 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 상태에 관계없이, 로드측실(5)의 압력이 릴리프압을 초과하면, 배출 통로(21)를 개방하여 로드측실(5)을 탱크(7)에 연통한다. 이에 의해, 로드측실(5) 내의 과대 압력이 탱크(7)에 개방된다. 배출 통로(21)와 가변 릴리프 밸브(22)를 설치하는 것은, 예를 들어 액추에이터(A1)에의 과대한 입력에 대해 시스템 전체를 보호하는 데 도움이 된다.
액추에이터(A1)는 댐퍼 회로(D)를 구비한다. 댐퍼 회로(D)는, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)가 폐쇄된 상태에서, 액추에이터(A1)를 댐퍼로서 기능시킨다. 댐퍼 회로(D)는, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 정류 통로(18)와, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 흡입 통로(19)를 구비한다. 또한, 배출 통로(21)에 설치한 가변 릴리프 밸브(22)가 감쇠 밸브로서 기능한다.
보다 상세하게는, 정류 통로(18)는 도중에 설치된 역지 밸브(18a)에 의해, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용한다. 흡입 통로(19)는 도중에 설치된 역지 밸브(19a)에 의해, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용한다. 제1 개폐 밸브(9)의 차단 포지션(9c)을 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 역지 밸브로 함으로써, 정류 통로(18)를 불필요하게 할 수 있다. 또한, 제2 개폐 밸브의 차단 포지션(11c)을 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)로 향하는 작동유의 흐름만을 허용하는 역지 밸브로 함으로써 흡입 통로(19)를 불필요하게 할 수 있다.
액추에이터(A1)에 설치된 댐퍼 회로(D)는, 제1 개폐 밸브(9)가 차단 포지션(9c)에 있고, 제2 개폐 밸브(11)가 차단 포지션(11c)에 있는 경우에, 정류 통로(18)와 배출 통로(21)와 흡입 통로(19)에 의해, 피스톤측실(6)과 로드측실(5)과 탱크(7)를 둘러싸는 순환 통로를 구성한다. 여기서, 정류 통로(18), 흡입 통로(19) 및 배출 통로(21)는 모두 일방 통행이다. 따라서, 액추에이터(A1)가 외력에 의해 신축하면, 반드시 실린더(2)로부터의 작동유가 배출 통로(21)를 통해 탱크(7)에 배출된다.
한편, 실린더(2) 내에서 부족한 작동유는 탱크(7)로부터 흡입 통로(19)를 통해 실린더(2) 내에 공급된다. 이 작동유의 흐름에 대해 가변 릴리프 밸브(22)가 저항으로 됨으로써, 실린더(2)의 압력을 릴리프압으로 조절한다. 즉, 가변 릴리프 밸브(22)가 압력 제어 밸브로서 기능하고, 액추에이터(A1)는, 유니 플로우형의 패시브 댐퍼로서 기능한다.
이상과 같이, 액추에이터(A1)는, 액추에이터로서도 패시브 댐퍼로서도 기능하도록 구성된다. 또한, 가변 릴리프 밸브(22)와 배출 통로(21)를 설치하지 않고, 별도, 로드측실(5)과 탱크(7)를 접속하는 통로를 설치하고, 이 통로에 감쇠 밸브를 설치하여 댐퍼 회로(D)를 구성하도록 해도 된다.
액추에이터(A1)의 각 컴포넌트에의 통전이 불가능해지는 페일 상태에서는, 제1 개폐 밸브(9)의 밸브체(9a)는 스프링(9d)에 압박되어 차단 포지션(9c)에 유지되고, 제2 개폐 밸브(11)의 밸브체(11a)는 스프링(11d)에 압박되어 차단 포지션(11c)에 유지된다. 한편, 가변 릴리프 밸브(22)는 릴리프압이 최대로 고정된 압력 제어 밸브로서 기능한다. 따라서, 액추에이터(A1)는 패시브 댐퍼로서 기능한다. 액추에이터(A1)가 패시브 댐퍼로서 기능하는 경우에는, 가변 릴리프 밸브(22)가 감쇠 밸브로서 기능한다. 따라서, 전류량이 제로인 경우의 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압의 설정에 의해, 액추에이터(A1)를 패시브 댐퍼로서 기능시킬 때의 감쇠 특성을 임의로 설정할 수 있다.
이상과 같이 구성된 액추에이터(A1과 A2)에 신장 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 제어 장치(C)는, 각 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15)를 회전시키고, 펌프(12)로부터 실린더(2) 내에 작동유를 공급하면서, 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 한다. 이 조작에 의해, 액추에이터(A1과 A2)에 있어서는, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통된 상태에서, 펌프(12)로부터 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에 작동유가 공급된다. 그 결과, 수압 면적차에 의해 피스톤(3)이 도 2의 좌측으로 압박됨으로써 액추에이터(A1과 A2)는 신장 방향의 추력을 발휘한다.
로드측실(5) 및 피스톤측실(6)의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압을 상회하면, 가변 릴리프 밸브(22)가 개방되어 작동유가 배출 통로(21)를 통해 탱크(7)에 유출된다. 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력은, 이에 의해 가변 릴리프 밸브(22)에 부여하는 전류량으로 결정되는 가변 릴리프 밸브(22)의 릴리프압으로 유지된다. 액추에이터(A1과 A2)가 발휘하는 추력은, 피스톤측실(6)과 로드측실(5)에 있어서의 피스톤(3)의 수압 면적차에 로드측실(5)의 압력을 곱한 값과 동등하다.
이에 반해, 액추에이터(A1과 A2)에 수축 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 제어 장치(C)는, 각 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15)를 회전시키고, 펌프(12)로부터 로드측실(5) 내에 작동유를 공급하면서, 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 한다. 이와 같이 함으로써, 피스톤측실(6)과 탱크(7)가 연통된 상태에서, 로드측실(5)에 펌프(12)로부터 작동유가 공급되므로, 피스톤(3)은 도 2의 우측 방향으로 압박되고, 액추에이터(A1과 A2)는 수축 방향의 추력을 발휘한다. 액추에이터(A1과 A2)가 발휘하는 추력은, 로드측실(5)측의 피스톤 수압 면적에 로드측실(5) 내의 압력을 곱한 값과 동등하다.
또한, 이 액추에이터(A1과 A2)는, 액추에이터, 즉 액티브 댐퍼로서 기능할 뿐만 아니라, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 조작만으로, 전동 모터(15)의 구동 상황에 관계없이, 패시브 댐퍼로서도 기능한다. 액추에이터와 패시브 댐퍼의 전환이 용이한 것은, 철도 차량용 제진 장치(1)의 응답성과 신뢰성을 높이는 데 있어서 바람직하다.
액추에이터(A1과 A2)는 편 로드형이므로, 양 로드형의 액추에이터에 비해 스트로크 길이를 확보하기 쉽고, 액추에이터의 전체 길이를 짧게 억제할 수 있다. 이것은, 철도 차량에의 탑재성을 향상시키는 데 있어서 바람직하다.
액추에이터(A1과 A2)에 있어서, 펌프(12)로부터 로드측실(5)에 유입된 작동유는, 피스톤측실(6)을 경유하여 최종적으로 탱크(7)로 환류한다. 그로 인해, 로드측실(5) 또는 피스톤측실(6)에 기체가 혼입되어도, 액추에이터(A1과 A2)의 신축 작동에 의해 기체는 탱크(7)에 배출된다. 이것은, 추력 발생에 관계되는 응답성의 악화 방지에 바람직한 효과를 초래한다. 또한, 액추에이터(A1과 A2)의 성능 유지를 위한 유지 보수를 빈번히 행할 필요도 없고, 보수면에 있어서의 노동력과 비용 부담을 경감할 수 있다.
또한, 액추에이터(A1과 A2)는 제조에 있어서, 번거로운 오일 중에서의 조립이나 진공 환경하에서의 조립을 필요로 하지 않고, 작동유의 고도의 탈기도 불필요하다. 따라서, 액추에이터(A1과 A2)는 고생산성하에서 제조 가능하고, 제조 비용도 낮게 억제할 수 있다.
제어 장치(C)는, 대차(T)의 상방에 있어서의 차체(B)의 차량 횡단 방향의 수평 가속도 α를 검출하는 전방측 가속도 센서(40)와, 철도 차량의 주행 위치를 검출하는 지점 정보 취득부(41)를 구비한다.
지점 정보 취득부(41)는, 연결된 차량의 어느 특정한 차량에 설치되는 중앙 차량 모니터 혹은 이것에 접속되는 차량 모니터 단말기로 구성되고, 실시간으로 철도 차량의 주행 위치 정보를 얻는다. 차량 모니터에 한정하지 않고, 지점 정보 취득부(41)를 GPS(Global Positioning System) 등을 사용하여 구성하는 것도 가능하다.
제어 장치(C)는, 지점 정보 취득부(41)가 검출한 주행 위치에 기초하여 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인지 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 제어 지령을 각각 출력하는 컨트롤러(42)를 구비한다.
컨트롤러(42)는 중앙 연산 장치(CPU), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 구비한 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(42)를 복수의 마이크로 컴퓨터로 구성하는 것도 가능하다.
컨트롤러(42)는, 차량 횡단 방향의 수평 가속도 α를 처리함과 함께, 지점 정보 취득부(41)가 검출한 철도 차량의 주행 위치에 기초하여 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인지 여부를 판정한다. 컨트롤러(42)는 판정 결과에 따라 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 제어 지령을 각각 출력한다.
도 3과 4를 참조하면, 컨트롤러(42)는 적분기(43)와, 제1 필터(44)와, 제2 필터(45)와, 승산기(46)와, 승산기(47)와, 주행 구간 인식부(48)와, 지령 생성부(49)와, 구동부(50)를 구비한다.
적분기(43)는 가속도 센서(40)가 검출한 차량 횡단 방향의 수평 가속도 α를 적분하여 횡방향 속도 v를 산출한다.
제1 필터(44)와 제2 필터(45)는 각각 횡방향 속도 v를 여파한다.
승산기(46)는 제1 필터(44)가 여파한 횡방향 속도 v에 스카이훅 게인을 승산하여 고주파 억제력 FH를 산출한다.
승산기(47)는 제2 필터(45)가 여파한 횡방향 속도 v에 스카이훅 게인을 승산하여 저주파 억제력 FL을 산출한다.
주행 구간 인식부(48)는 지점 정보 취득부(41)가 검출한 주행 위치에 기초하여 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인지 여부를 판정한다.
지령 생성부(49)는 저주파 진동 억제력 FL 및 고주파 진동 억제력 FH로부터, 액추에이터(A1)에 부여하는 제어 지령 F1과, 액추에이터(A2)에 부여하는 제어 지령 F2를 산출한다.
구동부(50)는 제어 지령 F1과 F2에 기초하여, 각 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 대응하는 전류를 공급한다.
제어 장치(C)는 하드웨어 자원으로서, 도시는 하지 않지만, 가속도 센서(40)가 출력하는 신호를 도입하기 위한 A/D 변환기를 구비한다. 제1 필터(44)와 제2 필터(45)를, 컨트롤러(42)의 프로그램 상에서 실현하는 것도 가능하고, 컨트롤러(42)로부터 독립한 제1 필터(44)와 제2 필터(45)를 별도로 설치하는 것도 가능하다.
수평 가속도 α는 예를 들어 도 1의 상향을 정(正), 하향을 부(負)로 하여 설정된다. 가속도 센서(40)의 설치 개소는, 차체(B)의 대차(T)의 바로 위쪽이 바람직하다. 그러나, 대차(T)의 바로 위쪽에 있어서의 차체(B)의 수평 가속도 α의 산출에 출력 데이터를 이용할 수 있는 것이면, 가속도 센서(40)를 다른 장소에 설치하는 것도 가능하다.
제1 필터(44)는 횡방향 속도 v 중, 철도 차량이 곡선 구간을 주행할 때에 차체(B)에 작용하는 원심 가속도의 주파수 이상의 주파수 성분을 추출하는 고역 통과 필터로 구성된다. 철도 차량이 곡선 구간을 주행함으로써 차체(B)에 작용하는 원심 가속도의 주파수는, 실제의 철도 차량의 주행 속도 등에도 의존하지만, 대략 0.5㎐ 이하이다. 따라서, 제1 필터(44)의 컷오프 주파수는, 예를 들어 1㎐ 이상으로 하면 된다. 여기에서는, 고주파 진동 억제력 FH가 원심 가속도의 영향을 받지 않고 원심 가속도에 무반응으로 되도록 하기 위해, 컷오프 주파수를 2㎐로 설정한다.
제2 필터(45)는 횡방향 속도 v 중, 차체(B)의 공진 주파수 이상의 주파수 성분을 추출하는 고역 통과 필터로 구성된다. 일반적으로, 대차(T)에 스프링으로 지지된 차체(B)의 공진 주파수는 1㎐ 전후이다. 여기에서는, 제2 필터(45)의 컷오프 주파수를, 0.3㎐ 정도로 설정한다.
제1 필터(44) 및 제2 필터(45)의 컷오프 주파수보다 낮은 주파수 대역은 위상이 진행되므로 위상 보상기를 별도 설치하도록 해도 된다. 또한, 제2 필터(45)에, 차체(B)의 공진 주파수대 성분만을 추출하는 대역 통과 필터를 사용하는 것도 가능하다. 혹은, 차체(B)의 공진 주파수대 이하의 성분을 추출하는 저역 통과 필터로 구성하는 것도 가능하다.
제1 필터(44)가 여파한 횡방향 속도 v는 승산기(46)에 입력된다. 제2 필터(45)가 여파한 횡방향 속도 v는 승산기(47)에 입력된다. 승산기(46)는, 원심 가속도의 주파수 이하의 주파수 성분을 제1 필터(44)에서 제거한 후의 횡방향 속도 v의 주파수 성분에 스카이훅 게인을 곱하여 고주파 진동 억제력 FH를 산출한다. 승산기(47)는, 제2 필터(45)가 추출한, 차체(B)의 공진 주파수 성분을 포함하는 횡방향 속도 v의 주파수 성분에 스카이훅 게인을 곱하여 저주파 진동 억제력 FL을 산출한다.
주행 구간 인식부(48)는 지점 정보 취득부(41)로부터 얻은 주행 위치 정보로부터 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인지 여부를 판정하고, 판정 결과를 지령 생성부(49)에 출력한다.
구체적으로는, 예를 들어 주행 구간 인식부(48)는 주행 지점에 주행 구간 정보를 관련지은 맵을 갖고 있으며, 철도 차량의 주행 지점으로부터 맵을 참조하고, 곡선 구간인지 여부를 판정한다.
혹은, 곡선 구간과 그 이외의 구간의 경계나 곡선 구간의 전후에 신호를 발하는 발신기를 설치하고, 철도 차량측에 발신기의 신호를 수신하는 수신기를 지점 정보 취득부로서 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 주행 구간 인식부(48)는 곡선 구간 입구측의 발신기의 신호의 수신을 가지고 곡선 구간에 들어갔다고 판정하고, 곡선 구간 출구측의 발신기의 신호의 수신을 가지고 곡선 구간 이외로 벗어났다고 판정한다. 요컨대, 주행 구간 인식부(48)는 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인 것을 판정할 수 있으면 된다. 또한, 곡선 구간 주행 시의 승차감을 양호하게 유지하기 위해, 철도 차량용 제진 장치(1)는 철도 차량이 노선을 주행 중에 곡선 구간 이외에서의 제어로부터 곡선 구간에서의 제어로 전환하는 사정상, 실제로는, 철도 차량이 곡선 구간에 진입하기 전에 제어의 전환을 행하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 차량이 곡선 구간에 진입할 때에 그 사실을 판정하는 지점을 실제의 곡선 진입 지점보다 앞의 직선 구간 중으로 설정하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 차량이 곡선 구간으로부터 곡선 이외의 구간으로 벗어나는 경우에는, 그 사실을 판정하는 지점을 실제의 곡선 종료 지점보다도 앞의 직선 구간 중으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 주행 지점에 관련지어지는 주행 구간의 정보로서, 곡선 구간과 그 이외의 구간의 판별에 더하여, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시킬 때의 감쇠 계수를 설정하기 위한 정보를 포함시키는 것도 바람직하다. 구체적으로는, 곡선 구간의 칸트량, 곡률, 완화 곡선인지 정상 곡선 구간의 판별, 완화 곡선인 경우의 완화 곡선의 패턴, 슬랙 등과 같은 곡선 구간의 특성에 관한 정보가 이것에 해당한다.
지령 생성부(49)는 주행 구간 인식부(48)의 판정 결과와, 저주파 진동 억제력 FL과, 고주파 진동 억제력 FH로부터 액추에이터(A1)에의 제어 지령 F1과 액추에이터(A2)에의 제어 지령 F2를 산출한다.
구체적으로는, 주행 구간 인식부(48)가 철도 차량은 곡선 구간 이외를 주행 중이라고 판정한 경우에, 지령 생성부(49)는 고주파 진동 억제력 FH를 액추에이터(A1)에 출력시키는 제어 지령 F1을 생성하고, 저주파 진동 억제력 FL을 액추에이터(A2)에 출력시키는 제어 지령 F2를 생성한다.
한편, 주행 구간 인식부(48)가 철도 차량은 곡선 구간을 주행 중이라고 판정한 경우에, 지령 생성부(49)는 고주파 진동 억제력 FH를 액추에이터(A1)에 출력시키는 제어 지령 F1을 생성하고, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시키는 제어 지령 F2를 생성한다.
구동부(50)는 제어 지령 F1과 F2에 따라, 액추에이터(A1과 A2)에 추력을 발휘시키거나, 혹은, 패시브 댐퍼로서 기능시킨다. 이를 위해, 구동부(50)는 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 대응하는 전류를 출력한다.
보다 상세하게는, 제어 지령 F1과 F2가 액추에이터(A1과 A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시키는 지령이 아닌 경우에, 구동부(50)는 제어 지령 F1과 F2로부터 각 액추에이터(A1과 A2)에 발휘시키는 추력의 방향과 크기에 따라, 각 액추에이터(A1과 A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 대응하는 전류를 출력한다. 비례 솔레노이드(22c)에 부여하는 전류 지령에 대해서는, 액추에이터(A1과 A2)가 출력하고 있는 추력을 피드백함으로써 제어 정밀도를 확보하는 것도 바람직하다.
또한, 제어 지령 F2가 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시키는 지령인 경우에, 구동부(50)는 액추에이터(A2)에 대해, 전동 모터(15), 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 출력하는 전류를 제로로 한다. 액추에이터(A2)는, 신축 어느 동작에 있어서도, 반드시 실린더(2)로부터 작동유를 배출한다. 배출된 작동유는 배출 통로(21)를 통해 탱크(7)로 환류한다. 이 흐름에 가변 릴리프 밸브(22)가 저항을 부여함으로써, 액추에이터(A2)는 패시브 댐퍼로서 기능한다.
전동 모터(15)에 대해서는, 전류를 완전히 제로로 하지 않고, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시키는 데 있어서 폐해가 없는 정도로 회전수를 낮추도록 해도 된다. 철도 차량이 곡선 구간을 주행한 후에 곡선 구간 이외의 구간에 진입하면, 저주파 진동 억제력 FL을 액추에이터(A2)에 출력시키는 제어 지령 F2가 생성된다. 그 결과, 액추에이터(A2)는 패시브 댐퍼 상태로부터 저주파 진동 억제력 FL에 상당하는 추력을 발휘하는 액추에이터로 복귀한다.
곡선 구간의 칸트량, 곡률 등의 정보가 얻어지는 경우에는, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시킬 때에, 이들 정보로부터 액추에이터(A2)의 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 부여하는 전류량을 결정하고, 액추에이터(A2)의 감쇠 계수를 철도 차량이 주행 중인 곡선 구간에 최적으로 되도록 설정하는 것도 바람직하다. 이 경우, 미리 곡선 구간에 감쇠 계수를 관련지어 둔다.
혹은, 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)에 부여하는 전류량을, 미리 곡선 구간에 관련지어 둔다. 이에 의해, 액추에이터(A2)의 감쇠 계수를 철도 노선의 각 곡선 구간에 대해 최적화할 수 있다.
이상과 같이, 이 철도 차량용 제진 장치(1)에 따르면, 철도 차량이 곡선 구간 이외를 주행 중에는, 일부의 액추에이터(A1)가 고주파 진동 억제력 FH를 출력하고, 나머지의 액추에이터(A2)가 저주파 진동 억제력 FL을 출력한다. 이에 의해, 차체(B)의 광범위한 주파수 영역의 진동에 대해 적절한 억제력을 발휘할 수 있어, 차체(B)의 진동을 저감하여 철도 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 이 철도 차량용 제진 장치(1)에 따르면, 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중에는, 전후의 일부의 액추에이터(A1)가 고주파 진동 억제력 FH를 출력하고, 나머지의 액추에이터(A2)가 패시브 댐퍼로서 기능한다. 그로 인해, 철도 차량용 제진 장치(1)는 곡선 구간 주행 시에 있어서의 차체(B)의 원심 가속도의 주파수보다도 고주파의 진동을 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 저주파 진동에 대해서도, 패시브 댐퍼가 발휘하는 감쇠력으로 원심 가속도의 영향을 받지 않고 효과적으로 제진할 수 있다. 따라서, 곡선 구간 주행 시의 철도 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.
곡선 구간 주행 중에 가속도 센서(40)가 검출하는 가속도에는, 차체(B)의 공진 주파수대에 매우 가까운 주파수대의 원심 가속도 성분이 포함된다. 이 원심 가속도 성분은 필터 처리해도 완전히는 제거할 수 없다. 그로 인해, 곡선 구간 주행 시에 곡선 구간 이외를 주행 시와 마찬가지로 액추에이터(A1과 A2)를 액추에이터로서 제어하면, 액추에이터(A1과 A2)의 추력이 과대해져 버린다.
반대로, 가속도 센서(40)에서 검출하는 가속도로부터 원심 가속도의 진동 성분을 제거하려고 하면, 차체(B)의 차량 횡단 방향의 수평 방향 속도의 원심 가속도의 주파수대에 가까운, 차체(B)의 공진 주파수대의 성분도 제거되어 버린다. 그 결과, 액추에이터(A1과 A2)의 추력이 부족하고, 승차감의 악화에 연결된다.
철도 차량용 제진 장치(1)는 곡선 구간에 있어서 원심 가속도의 주파수대 및 차체(B)의 공진 주파수대의 저주파 진동에 대해 액추에이터(A2)가 패시브 댐퍼로서 기능하고, 원심 가속도의 주파수 이상의 주파수대의 진동에 대해서는 액추에이터(A1)가 억제력을 발휘하여 진동을 억제한다. 따라서, 차체(B)의 공진 주파수대의 진동을 충분히 억제할 수 있음과 함께 고주파 진동에 대해서도 효과적으로 억제할 수 있어, 곡선 구간 주행 중이라도 양호한 승차감을 유지할 수 있다. 이것은 곡선 구간이 완화 곡선이라도 정상원 곡선이라도 유효하다.
이상 설명한 철도 차량용 제진 장치(1)에 있어서, 액추에이터(A1과 A2)가 진동 억제력 발생원을 구성한다. 더욱 상세하게는, 액추에이터(A1)가 일부의 진동 억제력 발생원에 상당하고, 액추에이터(A2)가 나머지의 전부의 진동 억제력 발생원에 상당한다.
이상의 설명에 관해 2012년 3월 14일을 출원일로 하는 일본에 있어서의 일본 특허 출원 제2012-56849호의 내용을 여기에 인용에 의해 합체한다.
이상, 본 발명을 몇 개의 특정한 실시예를 통해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기한 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자에게 있어서는, 클레임의 기술 범위에서 이들 실시예에 다양한 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다. 이하에 수정이나 변경의 예를 나타낸다.
곡선 구간 이외의 구간에서 액추에이터(A1과 A2)의 각각에 저주파 진동 억제력 FL과 고주파 진동 억제력 FH의 합력을 발휘시키는 것도 가능하다. 그런 후에, 곡선 구간에서는 액추에이터(A1)에 고주파 진동 억제력 FH를 출력시키고, 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시킨다. 혹은, 곡선 구간에서는 액추에이터(A1)를 패시브 댐퍼로서 기능시키고, 액추에이터(A2)에 고주파 진동 억제력 FH를 출력시킨다. 그런 후에, 곡선 구간 이외에서는 액추에이터(A1)에 고주파 진동 억제력 FH를 출력시키고, 액추에이터(A2)에 저주파 진동 억제력 FL을 출력시킨다.
단, 액추에이터(A1과 A2) 중 일부의 액추에이터(A1)를 항상 고주파 진동의 억제로 충당하고, 나머지의 액추에이터(A2)를 저주파 진동의 억제로 충당하는 것은 다음의 이점을 갖는다. 즉, 액추에이터(A1)가 상시 고주파 진동의 억제를 행함으로써, 액추에이터(A1)의 제어를 전환할 필요가 없다. 따라서, 컨트롤러(42)는 제어 지령의 급변을 회피하여 곡선 구간에 있어서의 모드와 곡선 구간 이외에 있어서의 모드의 전환을 원활하게 행할 수 있다. 결과적으로, 모드 전환에 수반하는 차체(B)의 거동도 안정되고, 철도 차량의 승차감을 한층 더 향상시킬 수 있다.
진동 억제력 발생원에 감쇠력 가변 댐퍼를 사용할 수도 있다. 그 경우에는, 스카이훅 댐퍼를 실현하기 위해 칼노프 제어를 이용할 수도 있다. 그 경우에는, 차체(B)의 횡방향 속도 v와, 감쇠력 가변 댐퍼의 스트로크 방향과, 스카이훅 게인으로부터 저주파 진동 억제력 FL 및 고주파 진동 억제력 FH를 산출하도록 해도 된다.
본 발명의 최저의 요건은, 곡선 구간에 있어서 액추에이터(A2)를 패시브 댐퍼로서 기능시키는 것이다. 따라서, 액추에이터(A1)에 대해서는 패시브 댐퍼 기능을 갖지 않는 액추에이터 전용의 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 액추에이터의 개수는 2개에 한정하지 않는다. 2개 이상 몇 개 설치되어 있어도, 곡선 구간에서는 액추에이터의 일부에 고주파 진동 억제력 FH를 발휘시키고, 나머지의 모든 액추에이터를 패시브 댐퍼로서 기능시키면 된다.
본 발명은 철도 차량의 승차감의 향상에 바람직한 효과를 초래한다.
본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 혹은 특징은 이하와 같이 클레임된다.

Claims (6)

  1. 철도 차량의 대차와 차체 사이에 개재 장착되는 2개 이상의 진동 억제력 발생원과,
    차체의 횡방향의 속도를 검출하는 센서와,
    차체의 횡방향의 속도로부터, 철도 차량이 곡선 구간 주행 시에 차체에 작용하는 원심 가속도의 주파수 이상의 주파수 성분을 추출하고,
    추출한 횡방향 속도의 주파수 성분에 기초하여 고주파 진동 억제력을 산출하고,
    철도 차량이 곡선 구간을 주행 중에, 진동 억제력 발생원의 적어도 일부에 고주파 진동 억제력을 출력시키고, 진동 억제력 발생원의 나머지의 전부를 패시브 댐퍼로서 기능시키도록 프로그램된 프로그래머블 컨트롤러를 구비하는, 철도 차량용 제진 장치.
  2. 제1항에 있어서, 차체의 횡방향 속도의 차체 공진 주파수 성분을 추출하고, 차체의 횡방향 속도의 차체 공진 주파수 성분에 기초하여 저주파 진동 억제력을 산출하고, 철도 차량이 곡선 구간 이외를 주행 중에는, 진동 억제력 발생원의 적어도 일부에 고주파 진동 억제력을 출력시키고, 진동 억제력 발생원의 나머지의 전부에 저주파 진동 억제력을 출력시키도록, 더 프로그램되는, 철도 차량용 제진 장치.
  3. 제1항에 있어서, 진동 억제력 발생원은, 통전 불가능 시에 패시브 댐퍼 기능을 발휘하는 액추에이터인, 철도 차량용 제진 장치.
  4. 제1항에 있어서, 철도 차량의 주행 위치 정보인 지점 정보를 취득하는 지점 정보 취득부를 더 구비하고, 컨트롤러는 철도 차량의 주행 위치에 기초하여 철도 차량이 곡선 구간을 주행 중인지 여부를 판정하도록, 더 프로그램되는, 철도 차량용 제진 장치.
  5. 제4항에 있어서, 지점 정보 취득부는 주행 위치 정보를 취득하는 모니터로 구성되고, 컨트롤러는 주행 위치 정보에 기초하여, 철도 차량이 주행 중인 구간이 곡선 구간인지 여부를 판단하도록, 더 프로그램되는, 철도 차량용 제진 장치.
  6. 제1항에 있어서, 진동 억제력 발생원은, 유체를 충전한 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 삽입되어 피스톤에 연결되는 로드와, 실린더 내에 피스톤에 의해 구획된 로드측실과 피스톤측실과, 유체의 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로에 설치한 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로에 설치한 제2 개폐 밸브와, 탱크로부터 로드측실에 유체를 공급하는 펌프와, 로드측실을 탱크에 접속하는 배출 통로와, 배출 통로에 설치된 릴리프압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브와, 탱크로부터 피스톤측실로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 통로와, 피스톤측실로부터 로드측실로 향하는 유체의 흐름만을 허용하는 정류 통로를 구비하는, 철도 차량용 제진 장치.
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