WO2014188712A1 - 連結器システム及び鉄道車両 - Google Patents

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WO2014188712A1
WO2014188712A1 PCT/JP2014/002649 JP2014002649W WO2014188712A1 WO 2014188712 A1 WO2014188712 A1 WO 2014188712A1 JP 2014002649 W JP2014002649 W JP 2014002649W WO 2014188712 A1 WO2014188712 A1 WO 2014188712A1
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WO
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vehicle
railway vehicle
rotation angle
main body
curvature information
Prior art date
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PCT/JP2014/002649
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English (en)
French (fr)
Inventor
上田　徹
久貴 玉木
晃一 角田
博紀 日下部
善之 安藤
善和 小倉
和田　直樹
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/42—Adjustment controlled by buffer or coupling gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/10—Mounting of the couplings on the vehicle
    • B61G7/12—Adjustable coupling bars, e.g. for centralisation purposes

Definitions

  • the present invention relates to a railway vehicle coupler system and a railway vehicle including the same, and more particularly to a coupler system and a railway vehicle that can be easily coupled on a curved track.
  • a connecting device for transmitting a tensile force or a compressive force between the vehicles is provided at the end of each railway vehicle.
  • the direction and position of adjacent connecting devices are shifted, so the operator can rotate the coupler in the yaw direction (vehicle width direction) according to the curvature of the track. Needed to be connected.
  • Patent Document 1 proposes a mechanism for rotating a coupler main body to the left and right in conjunction with steering of a steering mechanism in a new transportation system vehicle equipped with rubber tires. It is described that the connection can be performed automatically even when the vehicle is located on a curved track.
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and can be automatically connected even when the railway vehicle is located on a curved track.
  • the purpose of the present invention is to provide a coupler system that has little influence on running performance.
  • a coupler system includes a coupler main body that is pivotally attached to one end in a longitudinal direction of a vehicle body of a railway vehicle in a yaw direction (vehicle width direction), and a track on which the railway vehicle is positioned.
  • a curvature information acquisition unit that acquires the curvature information of the controller, and a control unit that determines a target rotation angle of the coupler main body according to the acquired curvature information and outputs a rotation signal related to the determined target rotation angle
  • a rotation angle changing unit that rotates the coupler main body to the target rotation angle based on the output rotation signal, and the control unit is configured to stop or stop the railway vehicle or When the connection speed is reached, the rotation signal is output to start the rotation of the connector body.
  • the coupler main body rotates according to the curvature information of the track on which the railway vehicle is located, so that the coupler main body can be set to an appropriate rotation angle.
  • the railway vehicles can be automatically connected to each other.
  • the force received from the railway vehicle of a connection other party is not transmitted directly to a trolley
  • FIG. 1 is an overall view of a coupler system.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the control contents of the coupler system.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a cart according to another embodiment. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 1 is an overall view of the coupler system 100.
  • the left-right direction on the paper surface is the longitudinal direction of the railway vehicle 101
  • the up-down direction on the paper surface is the vehicle width direction.
  • the connector system 100 is a system for connecting the railway vehicles 101 to each other, and includes a connector main body 10, a curvature information acquisition unit 20, a rotation angle change unit 30, and a control unit 40. .
  • a connector main body 10 includes a connector main body 10
  • a curvature information acquisition unit 20 a rotation angle change unit 30, and a control unit 40.
  • the coupler main body 10 is provided at one end of the vehicle body 102 in the longitudinal direction, and is a portion that is coupled to the coupler main body 10 of the counterpart vehicle when the rail vehicle 101 is coupled.
  • a support shaft member 103 extending in a vertical direction (a direction orthogonal to the paper surface) is provided at the distal end portion of the underframe of the vehicle body 102, and the base end portion of the coupler main body 10 is the support shaft member 103. It is supported by.
  • the connector main body 10 can be rotated in the yaw direction (vehicle width direction) of the railway vehicle 101.
  • the connector main body 10 has a coupling mechanism 11 at the tip portion so that it can be coupled to each other.
  • the configuration of the coupling mechanism 11 is not particularly limited, but the coupling mechanism 11 of the present embodiment has an insertion protrusion 12 and an insertion hole 13.
  • the insertion protrusion 12 is inserted into the insertion hole 13 of the coupling partner. Since the insertion protrusion 12 has a tapered shape, the insertion protrusion 12 can be inserted into the insertion hole if the distal end of the insertion protrusion 12 can be inserted into the insertion hole 13 even if the central axes of the coupling body 10 to be coupled are slightly shifted from each other. In the process of inserting into 13, the central axes coincide.
  • the range of the center axis deviation that can be corrected by the coupler main body 10 is referred to as an “automatic alignment range”.
  • the curvature information acquisition unit 20 is a part that acquires curvature information of the track on which the railway vehicle 101 is located.
  • the “curvature information” here refers to information related to the shape of the curved track (for example, the curve bending direction) such as the curve radius and curvature of the track.
  • the curvature information acquisition unit 20 of the present embodiment acquires the curvature information of the track on which the railway vehicle 101 is located by detecting the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 of the carriage 104.
  • the vehicle body 102 is rotatably supported by a carriage frame 110, and the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 varies according to the curvature of the track on which the railway vehicle 101 is located.
  • the cart 104 of this embodiment may be a bolsterless cart that directly connects the cart frame 110 and the vehicle body 102 with an air spring, or may be a cart with a bolster as shown in the second embodiment.
  • the curvature information acquisition unit 20 is provided on the front side of the carriage frame 110 and has a plate-like or bar-like indicator member 21 extending in the vertical direction, and a plurality of optical axis sensors attached side by side in the vehicle width direction on the lower surface of the vehicle body 102. 22. Further, each optical axis sensor 22 includes a light emitting unit 23 that emits light in the vehicle longitudinal direction and a light receiving unit 24 that receives the light emitted from the light emitting unit 23. The indicator member 21 moves between the light emitting unit 23 and the light receiving unit 24 of each optical axis sensor 22 as the carriage frame 110 rotates.
  • the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 can be detected.
  • the vehicle body 102 is normally supported by two front and rear carriages 104. However, when acquiring curvature information, only the carriage frame 110 of the carriage 104 closer to the coupler body 10 is connected to the vehicle body 102. A relative rotation angle may be detected, and a relative rotation angle between the bogie frame 110 of both the front and rear bogies 104 and the vehicle body 102 may be detected.
  • Each optical axis sensor 22 is supplied with power from a battery 105 mounted on the railway vehicle 101.
  • the relative rotation angle between the carriage frame 110 and the vehicle body 102 is detected using a transmissive photoelectric sensor.
  • a reflective photoelectric sensor may be used. It is not limited to this.
  • the detection device is not limited to a photoelectric sensor, and curvature information including a rotation angle may be acquired using various devices such as an ultrasonic sensor, a magnetic sensor, and an imaging device.
  • the index member 21 serving as the detected portion is provided in the carriage frame 110 and the optical axis sensor 22 serving as the detecting portion is provided in the vehicle body 102.
  • the detected portion is provided in the vehicle body 102. It may be provided on the carriage frame 110.
  • curvature information acquisition part 20 is not restricted to what detects the relative rotation angle of the vehicle body 102 and the bogie frame 110.
  • the curvature information acquisition unit 20 may acquire curvature information of the track on which the railcar 101 is located based on the image information of the track acquired by a camera provided in the driver's seat.
  • the curvature information acquisition part 20 may acquire the curvature information of the track in which the rail vehicle 101 is located based on the current position information of the rail vehicle 101 and the curvature data of all tracks stored in advance.
  • the curvature data of all tracks may be stored in the railway vehicle 101, or may be stored in a server outside the railway vehicle and acquired by wireless or other communication means.
  • the current position information of the railway vehicle 101 is acquired from, for example, a point signal on the ground side and a travel distance based on the number of rotations of the wheels of the railway vehicle 101, but the current position is acquired by other methods. Also good.
  • Rotation angle changing unit 30 is a part that rotates connector body 10.
  • the rotation angle changing unit 30 of the present embodiment includes a pair of air cylinders 31 that connect the connector main body 10 and the vehicle body 102, and a valve adjusting unit 32 that adjusts the amount of air supplied to both air cylinders 31. ing.
  • the valve adjustment unit 32 is supplied with compressed air from the air supply unit 33, and adjusts the amount of compressed air supplied to each air cylinder 31 based on a control signal (rotation signal) described later.
  • the air cylinders 31 are disposed on both sides of the connector main body 10 in the vehicle width direction, and expand and contract in accordance with the amount of compressed air supplied from the valve adjustment unit 32.
  • the connector body 10 is rotated to the right side (upper side of the paper surface).
  • the valve adjusting unit 32 is supplied with power from a battery 105 mounted on the railway vehicle 101.
  • the rotation angle changing unit 30 described above has a structure for rotating the coupler main body 10 using the air cylinder 31, the coupler main body 10 is in a free state by removing the air in both the air cylinders 31. Can be.
  • the rotation angle change part 30 of this embodiment rotates the connector main body 10 with the two air cylinders 31 arrange
  • the air cylinder 31 is set to either one of the vehicle width direction.
  • the connector main body 10 may be rotated by one air cylinder 31.
  • the rotation angle changing unit 30 may have a structure in which the connector main body 10 is rotated by three or more air cylinders 31.
  • the rotation angle changing unit 30 is not limited to the configuration using the air cylinder 31, and may be configured using a mechanical or hydraulic actuator, and the base end portion of the coupler main body 10 is stepped.
  • the structure which supports with a motor and rotates the connector main body 10 by rotation of a stepping motor may be sufficient.
  • the control unit 40 is a part that controls the rotation angle changing unit 30 to rotate the coupler main body 10.
  • the control unit 40 includes a CPU, a ROM, a RAM, a relay, and the like, and is electrically connected to the speed sensor 107, the mode setting unit 108, and the optical axis sensor 22 of the curvature information acquisition unit 20. Based on the input signals from these devices, the control unit 40 provides various information such as the speed of the railway vehicle 101, the operation mode, and the curvature of the track on which the railway vehicle 101 is located (hereinafter referred to as “track curvature”). To get.
  • the control unit 40 performs calculations based on the input signals from the respective devices, and controls the rotation angle changing unit 30.
  • the control unit 40 is electrically connected to the valve adjustment unit 32 of the rotation angle changing unit 30 and transmits (outputs) a control signal (rotation signal) to the valve adjustment unit 32. Note that power is supplied to the control unit 40 from a battery 105 mounted on the railway vehicle 101.
  • the operation mode can be selected by an operation in the cab, and includes a travel mode, a connection mode, and the like.
  • the connection mode is a mode that is selected when the railway vehicle 101 is connected.
  • This connection speed is a speed at which the railway vehicle 101 approaches the connection partner when performing the connection operation, and is set to, for example, 3 km / h or less (hereinafter also simply referred to as “connection speed”).
  • connection speed is a speed at which the railway vehicle 101 approaches the connection partner when performing the connection operation, and is set to, for example, 3 km / h or less (hereinafter also simply referred to as “connection speed”). Even when the connection mode cannot be selected, if the railway vehicle 101 is moved at the above connection speed by a normal driving operation, the railway vehicle 101 can be connected without any problem.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the control contents of the coupler system 100.
  • the control content shown in FIG. 2 is performed by the control unit 40.
  • the control part 40 acquires various information (step S1). Specifically, the control unit 40 acquires the speed of the railway vehicle 101 based on the input signal from the speed sensor 107, acquires the operation mode based on the input signal from the mode setting unit 108, and the curvature information acquisition unit. The trajectory curvature is acquired based on the input signal from 20.
  • step S2 determines whether or not the railway vehicle 101 is stopped. That is, it is determined whether or not the speed of the railway vehicle 101 is zero. If it is determined that the railway vehicle 101 is stopped (YES in step S2), the process proceeds to step S4. On the other hand, if it is determined that the railway vehicle 101 has not stopped (NO in step S2), the process proceeds to step S3.
  • the control unit 40 determines whether or not the railway vehicle 101 is moving at the connection speed (step S3).
  • the operation mode is the connection mode
  • whether or not the railway vehicle 101 is moving at the connection speed may be determined based on the actually measured speed of the railway vehicle 101. If it is determined that the railway vehicle 101 is moving at the connection speed (YES in step S3), the process proceeds to step S4. If it is determined that the railway vehicle 101 is not moving at the connection speed, that is, if it is determined that the railway vehicle 101 is traveling at a speed other than the connection speed (NO in step S3), the control is terminated.
  • step S4 the control unit 40 determines a target rotation angle.
  • the target rotation angle is a value corresponding to the track curvature, and is stored in the control unit 40 in advance for each track curvature.
  • the shift of the central axis of the coupler body 10 to be connected is the above-mentioned “automatic”.
  • the optimum target rotation angle is set so as to fall within the “alignment range”.
  • the specific value of the target rotation angle to be stored is set in consideration of the track on which traveling is planned, the configuration of the coupler main body 10, and the like. However, at least when the railway vehicle 101 is on a track that curves to the right, the coupler body 10 is rotated to the right, and when it is on a track that curves to the left, the coupler body 10 is rotated to the left. Then, as the curvature of the track on which the railway vehicle 101 is located increases, the rotation angle of the coupler main body 10 increases.
  • the control unit 40 transmits a control signal corresponding to the target rotation angle determined in step S4 to the rotation angle changing unit 30 (valve adjusting unit 32) (step S5).
  • the rotation angle changing unit 30 rotates the connector main body 10 to the target rotation angle based on the rotation signal output from the control unit 40.
  • the control of the coupler system 100 is not limited to that described above.
  • any one of the above-described step S2 and step S3 may be omitted.
  • the coupler system 100 is not limited to rotating the coupler main body 10 when the railway vehicle 101 stops and when the railway vehicle 101 reaches the coupling speed, but when the railway vehicle 101 stops. Only the connector main body 10 may be rotated, or the connector main body 10 may be rotated only when the railway vehicle 101 reaches the connection speed. That is, the control unit 40 may output a rotation signal when the railway vehicle 101 stops or reaches a connection speed, and starts rotation of the coupler main body 10.
  • the control unit 40 of the failed rail vehicle 101 determines that the rail vehicle 101 has stopped, and controls the rotation angle changing unit 30 to rotate the coupler main body 10 to the target rotation angle.
  • the curvature information acquisition unit 20 and the control unit 40 receive power supply from the battery 105, and the valve adjustment unit 32 receives air supply from the battery 105 and supplies air to the air cylinder 31. The amount can be adjusted. As a result, since the connector main body 10 is rotated to the target rotation angle, the connector main body 10 can be reliably rotated even when power is not supplied from the overhead wire.
  • the rescue vehicle control unit 40 detects that it has stopped and controls the rotation angle changing unit 30 to move the coupler main body 10 to the target rotation. Rotate to the moving angle.
  • the rescue vehicle maintains the control of the rotation angle of the connector main body 10 set at the time of stop, and the connection speed toward the failed railway vehicle 101 is increased. Moving. Thereafter, the rescue vehicle and the railway vehicle 101 are connected in a state where each connector main body 10 is controlled to an optimum target rotation angle.
  • the coupler main body 10 when the coupler main body 10 is rotated to the target rotation angle in the railway vehicle 101, the deviation of the central axis of the coupler main body 10 of the railway vehicle 101 falls within the automatic alignment range. In this state, when the rescue vehicle is further moved toward the failed railway vehicle 101, the central axes of the coupler main body 10 finally coincide with each other, and the coupler main bodies 10 of the railway vehicle 101 are coupled to each other. Therefore, according to this embodiment, a crew member and a worker can connect automatically, without getting out of a car. In addition, after the coupler main body 10 is couple
  • bogie 104 is a trolley
  • the structure of the curvature information acquisition part 20 differs from the thing of 1st Embodiment. Except for these points, the first embodiment and the second embodiment are basically the same.
  • bogie 104 and the curvature information acquisition part 20 of this embodiment is demonstrated.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the carriage 104 of the present embodiment
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG.
  • the cart 104 of this embodiment is a cart with a bolster that employs a so-called direct mount method.
  • the cart 104 has a cart frame 110 and a pillow beam 111 supported by the cart frame 110.
  • the vehicle body 102 is supported by a pillow beam 111 via an air spring 112, and the pillow beam 111 is supported by a carriage frame 110 so as to be rotatable about a center pin 106.
  • the pillow beam 111 is interlocked with the vehicle body 102 (rotates integrally or substantially integrally with the vehicle body 102), and when the vehicle frame 110 rotates with respect to the vehicle body 102, the vehicle frame 110 is It will also rotate with respect to the pillow beam 111. That is, if the relative rotation angle between the pillow beam 111 and the bogie frame 110 can be detected, the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the bogie frame 110 can be acquired, and thus the curvature information of the track on which the railcar 101 is located is acquired. can do.
  • the curvature information acquisition unit 20 of the present embodiment includes an index member 25 provided on the lower surface of the pillow beam 111 and a magnetic sensor 26 provided on the upper surface of the carriage frame 110 so as to face the index member 25. is doing.
  • a magnetic tape 27 is attached to the surface of the index member 25 facing the magnetic sensor 26.
  • the magnetic sensor 26 detects the magnetic field formed by the magnetic tape 27, that is, detects the relative position of the index member 25 that is the detected portion and the magnetic sensor 26 that is the detecting portion, thereby
  • the relative rotation angle of the bogie frame 110 can be acquired, and as a result, the relative rotation angle of the vehicle body 102 and the bogie frame 110 can be acquired.
  • the curvature information acquisition unit 20 can acquire the curvature information of the track on which the railway vehicle 101 is located.
  • the magnetic sensor 26 is electrically connected to the control unit 40 and transmits a signal related to the curvature information to the control unit 40.
  • the index member 25 that is a detected portion is provided in the pillow beam 111 and the magnetic sensor 26 that is a detecting portion is provided in the carriage frame 110.
  • the detected portion is provided in the carriage frame 110. It may be provided on the pillow beam 111.
  • the curvature information acquisition part 20 of this embodiment used the magnetic sensor 26 as a detection part, you may use the other sensor which can detect a relative position with a to-be-detected part.
  • the coupler system 100 includes the coupler main body 10 that is rotatably attached to the yaw direction at one end in the longitudinal direction of the vehicle body 102 of the railway vehicle 101, and the track on which the railway vehicle 101 is located.
  • the curvature information acquisition unit 20 that acquires the curvature information of the controller 10 and the control unit 40 that determines the target rotation angle of the coupler main body 10 according to the acquired curvature information and outputs a rotation signal related to the determined target rotation angle.
  • a rotation angle changing unit 30 that rotates the connector main body 10 to the target rotation angle based on the output rotation signal, and the control unit 40 is connected when the railway vehicle 101 stops or is connected. When the speed is reached, a rotation signal is output, and rotation of the coupler main body 10 is started.
  • the coupler body 10 can be set to an appropriate rotation angle for coupling, and the railway vehicles 101 can be automatically coupled to each other. If the connection can be performed automatically, it is not necessary for the operator to get out of the vehicle. This is particularly effective for the railway vehicle 101 adopting the third rail system in which the overhead wire is arranged at a low position. Further, during traveling, the force received from the railway vehicle 101 of the connection partner is not transmitted directly to the carriage 104 but is transmitted to the carriage 104 via the vehicle body 102. Therefore, there is little influence on the running performance received by the railway vehicle 101, and generation of squeal noise can be suppressed. Furthermore, according to the embodiment, when the railway vehicle 101 is not connected, the coupler main body 10 does not rotate, so that unnecessary movement of the coupler main body 10 can be suppressed.
  • the curvature information acquisition unit 20 acquires the curvature information of the track on which the railcar 101 is located by detecting the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 of the carriage 104. It is configured. According to such a configuration, curvature information can be acquired with a very simple configuration. In addition, curvature information can be reliably acquired even in a vehicle base where it is difficult to grasp the current position of the railway vehicle 101, such as when a point signal on the ground side is not installed.
  • the curvature information acquisition part 20 of 1st Embodiment is the to-be-detected part (index member) 21 provided in one of the vehicle body 102 and the bogie frame 110, and the detection part (optical axis sensor) provided in the other. 22, and the detection unit 22 detects the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 by detecting the relative position with respect to the detected unit 21.
  • the coupler system 100 having such a configuration is highly versatile because it can be employed regardless of whether the carriage 104 is a bolsterless carriage.
  • the carriage 104 includes a pillow beam 111 that rotates relative to the carriage frame 110 in conjunction with the vehicle body 102, and the curvature information acquisition unit 20 includes the pillow beam 111 and the carriage frame 110.
  • the detecting part 26 detects a relative position with respect to the detected part 25, A relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 110 is detected.
  • the coupler system 100 having such a configuration does not require the detection unit 26 or the detected unit 25 to be attached to the vehicle body 102, and the system can be constructed within the carriage 104. Therefore, setting and the like can be easily performed, and detection accuracy can be improved.
  • the detected portion 21 is provided at the end of the carriage frame 11 in the longitudinal direction of the vehicle, extends in the vertical direction, and the detection portion 22 is attached to the lower surface of the vehicle body 102 side by side in the vehicle width direction.
  • the curvature information acquisition unit 20 includes a plurality of light emitting units 23 and a light receiving unit 24, and the curvature information acquiring unit 20 is configured so that the detected unit 21 is connected By moving between them, the relative position between the detected portion 21 and the optical axis sensor 22 is detected, and the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 11 is detected. According to this configuration, it is possible to detect the relative rotation angle between the vehicle body 102 and the carriage frame 11 without using a special sensor.
  • the rotation angle changing unit 30 of the embodiment includes an air cylinder 31 that connects the connector main body 10 and the vehicle body 102, and expands and contracts the air cylinder 31 based on the rotation signal to target the connector main body 10. It is comprised so that it may rotate to a rotation angle.
  • the coupler main body 10 can be easily brought into a free state by removing the air in the air cylinder 31. By setting the coupler main body 10 in a free state, it is possible to further reduce the influence on the traveling performance that the railway vehicle 101 receives by the coupling.
  • the coupler main body 10 is rotated by a target. It is configured to rotate to the corner. Therefore, in the connection of the railway vehicle 101 at the time of failure, the connector main body 10 can be reliably rotated to the target rotation angle even when the current cannot be collected from the overhead wire for some reason.
  • the coupler system according to the present invention can automatically perform the coupling even when the railway vehicle is located on a curved track, and can suppress the influence on the running performance of the railway vehicle. . Therefore, it is useful in the technical field of railway vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

　連結器システム（１００）は、鉄道車両（１０１）の車体（１０２）の長手方向の一端に、ヨー方向に回動可能に取り付けられた連結器本体（１０）と、鉄道車両（１０１）が位置する軌道の曲率情報を取得する曲率情報取得部（２０）と、取得した曲率情報に応じて、連結器本体（１０）の目標回動角を決定し、決定した目標回動角に関する回動信号を出力する制御部（４０）と、出力された回動信号に基づいて、連結器本体（１０）を目標回動角まで回動させる回動角変更部（３０）と、を備え、制御部（４０）は、鉄道車両（１０１）が停止したとき又は連結速度となったときに回動信号を出力し、連結器本体（１０）の回動を開始する。

Description

連結器システム及び鉄道車両
　本発明は、鉄道車両の連結器システム及びこれを備えた鉄道車両に関し、特に曲線軌道上において容易に連結可能な連結器システム及び鉄道車両に関する。
　一般に、各鉄道車両の端部には、車両同士の引張力や圧縮力を伝えるための連結装置が設けられている。従来、鉄道車両を曲線の軌道上で連結する場合、隣接する連結装置の向きや位置がずれるため、作業員等により、軌道の曲率に合わせて連結器をヨー方向（車幅方向）に回動させて、連結する必要があった。これに対して、特許文献１では、ゴムタイヤを備えた新交通システム車両において、連結器本体をステアリング機構の操舵に連動して左右に回動させる機構が提案されており、かかる構成により、車両が曲線の軌道上に位置している場合であっても自動で連結が行えると説明されている。
特開２０１１－１１６５３号公報
　特許文献１に記載の連結器は、連結器本体と台車がリンクアームを介して固定されているため、連結相手の車両から台車に力が直接加わり、自車台車回転抵抗や脱線係数等の走行性能に大きく影響しうる。そのため、特許文献１に記載の連結器を鉄輪方式の鉄道車両に採用すると、例えば車輪とレールの摩擦によって発生するスキール音が大きくなる等の問題が生じうる。さらに、特許文献１に記載の連結器によれば、車両が曲線の軌道を通過するたびに連結器本体が車幅方向に回動することになり、各部品に摩耗等が生じる可能性があり、メンテナンスコストも増大する。
　本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、鉄道車両が曲線の軌道上に位置している場合であっても自動で連結を行うことができ、かつ、鉄道車両の走行性能に与える影響が少ない連結器システムを提供することを目的としている。
　本発明の一形態に係る連結器システムは、鉄道車両の車体の長手方向の一端に、ヨー方向（車幅方向）に回動可能に取り付けられた連結器本体と、前記鉄道車両が位置する軌道の曲率情報を取得する曲率情報取得部と、取得した前記曲率情報に応じて、前記連結器本体の目標回動角を決定し、決定した前記目標回動角に関する回動信号を出力する制御部と、出力された前記回動信号に基づいて、前記連結器本体を前記目標回動角まで回動させる回動角変更部と、を備え、前記制御部は、前記鉄道車両が停止したとき又は連結速度となったときに前記回動信号を出力し、前記連結器本体の回動を開始する。
　かかる構成によれば、鉄道車両が位置する軌道の曲率情報に応じて連結器本体が回動するため、連結器本体を適切な回動角とすることができる。その結果、鉄道車両同士の連結を自動で行うことができる。また、上記の構成によれば、連結相手の鉄道車両から受けた力が台車に直接伝わらず、車体を介して台車に伝わる。そのため、鉄道車両の走行性能に与える影響を抑えることができる。
　以上のとおり、上記の連結器システムによれば、鉄道車両が曲線の軌道上に位置している場合であっても自動で連結が行え、かつ、鉄道車両の走行性能に与える影響を抑えることができる。
図１は、連結器システムの全体図である。 図２は、連結器システムの制御内容を示すフローチャートである。 図３は、他の形態に係る台車の概略平面図である。 図４は、図３におけるIV-IV矢視概略断面図である。
　以下、連結器システムの一実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
　（第１実施形態）
　はじめに、第１実施形態について説明する。
　＜連結器システムの全体構成＞
　まず、連結器システム１００の全体構成について説明する。図１は、連結器システム１００の全体図である。図１において、紙面左右方向が鉄道車両１０１の長手方向であり、紙面上下方向が車幅方向である。便宜上、紙面の左側を「前方」と称して説明する。連結器システム１００は、鉄道車両１０１同士を連結するためのシステムであって、連結器本体１０と、曲率情報取得部２０と、回動角変更部３０と、制御部４０と、を備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。
　連結器本体１０は、車体１０２の長手方向の一端に設けられており、鉄道車両１０１を連結する際に相手方車両の連結器本体１０と結合する部分である。具体的には、車体１０２の台枠の先端部分には鉛直方向（紙面に直交する方向）に延びる支持軸部材１０３が設けられており、連結器本体１０の基端部分がこの支持軸部材１０３に支持されている。これにより、連結器本体１０は、鉄道車両１０１のヨー方向（車幅方向）に回動することができる。また、連結器本体１０は互いに結合ができるように先端部分に結合機構１１を有している。
　結合機構１１の構成は特に限定されないが、本実施形態の結合機構１１は、挿入突起１２と挿入穴１３を有している。結合時においては、挿入突起１２は結合相手の挿入穴１３に挿入される。挿入突起１２は先細りの形状を有しているため、結合する連結器本体１０の中心軸が互いに多少ずれていても、挿入突起１２の先端が挿入穴１３に挿入できれば、挿入突起１２を挿入穴１３に挿入する過程で中心軸は一致する。このように、連結器本体１０による修正可能な中心軸のずれの範囲を「自動調心範囲」と呼ぶ。
　曲率情報取得部２０は、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得する部分である。ここでいう「曲率情報」とは、軌道の曲線半径や曲率等、曲線軌道の形状（例えば、曲線の曲り方向）に関する情報をいう。本実施形態の曲率情報取得部２０は、車体１０２と台車１０４の台車枠１１０との相対的な回動角を検出することで、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得する。車体１０２は台車枠１１０によって回動可能に支持されており、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率に応じて車体１０２と台車枠１１０の相対的な回動角が変動する。そのため、車体１０２と台車枠１１０の相対的な回動角を検出できれば、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得することができる。なお、本実施形態の台車１０４は、台車枠１１０と車体１０２を空気ばねにより直結するボルスタレス台車であってもよく、第２実施形態で示すようなボルスタ付き台車であってもよい。
　曲率情報取得部２０は、台車枠１１０の前方側に設けられており鉛直方向に延びる板状または棒状の指標部材２１と、車体１０２の下面において車両幅方向に並べて取り付けられた複数の光軸センサ２２と、を有している。さらに、各光軸センサ２２は、車両長手方向に光を発する発光部２３と、発光部２３が発した光を受ける受光部２４によって構成されている。指標部材２１は、台車枠１１０の回動に伴って各光軸センサ２２の発光部２３と受光部２４の間を移動する。そのため、指標部材２１がいずれの光軸センサ２２の光を遮っているかを検知することで（すなわち被検出部である指標部材２１と検出部である光軸センサ２２の相対位置を検出することで）、車体１０２と台車枠１１０との相対的な回動角を検出することができる。なお、車体１０２は、通常、前後２台の台車１０４によって支持されているが、曲率情報を取得する際には、連結器本体１０に近い方の台車１０４の台車枠１１０についてのみ車体１０２との相対的な回動角を検出してもよく、前後２台の両方の台車１０４の台車枠１１０について車体１０２との相対的な回動角を検出してもよい。また、各光軸センサ２２には、鉄道車両１０１に搭載されたバッテリー１０５から電源が供給される。
　なお、本実施の形態として、台車枠１１０と車体１０２の相対的な回動角は、透過型の光電センサを用いて検出されたが、反射型の光電センサを用いてもよく、検出方式はこれに限られない。またさらに、検出装置は光電センサに限られず、超音波センサや磁気センサ、撮像装置等の各種装置を用いて、回動角を含む曲率情報を取得してもよい。なお、以上では、被検出部である指標部材２１を台車枠１１０に設け、検出部である光軸センサ２２を車体１０２に設ける場合について説明したが、被検出部を車体１０２に設け検出部を台車枠１１０に設けてもよい。
　車体１０２と台車枠１１０との相対的な回動角を検出する他の構成として、例えば車体１０２を支持する台車１０４の中心ピン１０６にポテンショメータを設けたものなど他の構成であってもよい。さらに、曲率情報取得部２０は、車体１０２と台車枠１１０の相対的な回動角を検出するものに限らない。例えば、曲率情報取得部２０は、運転席に設けたカメラによって取得した軌道の画像情報に基づいて、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得するものであってもよい。また、曲率情報取得部２０は、鉄道車両１０１の現在位置情報と予め記憶している全軌道の曲率データに基づいて、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得するものであってもよい。なお、全軌道の曲率データは鉄道車両１０１内に格納されてもよいし、鉄道車両外のサーバに格納されて無線等の通信手段により当該データを取得してもよい。ここで、鉄道車両１０１の現在位置情報は、例えば、地上側の地点信号と鉄道車両１０１の車輪の回転数に基づく走行距離とから取得されるが、これ以外の方法によって現在位置を取得してもよい。
　回動角変更部３０は、連結器本体１０を回動させる部分である。本実施形態の回動角変更部３０は、連結器本体１０と車体１０２をつなぐ一対のエアシリンダ３１と、両エアシリンダ３１に供給する空気の量を調整するバルブ調整部３２と、を有している。バルブ調整部３２には、空気供給部３３から圧縮空気が供給されており、後述する制御信号（回動信号）に基づいて、各エアシリンダ３１に供給する圧縮空気の量を調整する。エアシリンダ３１は、連結器本体１０の車幅方向両側に配置されており、バルブ調整部３２から供給される圧縮空気の量に応じて伸縮する。例えば、連結器本体１０の左側（紙面下側）に配置されたエアシリンダ３１に圧縮空気を供給し、そのエアシリンダ３１を伸長させることで、連結器本体１０を右側（紙面上側）に回動させることができる。なお、バルブ調整部３２には、鉄道車両１０１に搭載されたバッテリー１０５から電源が供給される。
　上述した回動角変更部３０は、エアシリンダ３１を用いて連結器本体１０を回動させる構造であるため、両方のエアシリンダ３１内の空気を抜くことで、連結器本体１０をフリーの状態にすることができる。また、本実施形態の回動角変更部３０は、車幅方向に配置された２つのエアシリンダ３１で連結器本体１０を回動させているが、車幅方向のいずれか一方にエアシリンダ３１を配置し、１つのエアシリンダ３１で連結器本体１０を回動させる構造であってもよい。また、回動角変更部３０は、３以上のエアシリンダ３１で連結器本体１０を回動させる構造であってもよい。さらに、回動角変更部３０は、エアシリンダ３１を用いた構成に限らず、機械式や油圧式のアクチュエータを用いた構成であってもよく、また、連結器本体１０の基端部分をステッピングモータで支持し、ステッピングモータの回転によって連結器本体１０を回動させる構成であってもよい。
　制御部４０は、回動角変更部３０を制御して連結器本体１０を回動させる部分である。制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、リレー等によって構成されており、速度センサ１０７、モード設定部１０８、及び、曲率情報取得部２０の光軸センサ２２と電気的に接続されている。制御部４０は、これら各機器からの入力信号に基づいて、鉄道車両１０１の速度、運転モード、鉄道車両１０１が位置している軌道の曲率（以下、「軌道曲率」と称す）といった種々の情報を取得する。制御部４０は、上記の各機器からの入力信号に基づいて演算を行い、回動角変更部３０を制御する。また、制御部４０は、回動角変更部３０のバルブ調整部３２と電気的に接続されており、バルブ調整部３２へ制御信号（回動信号）を送信（出力）する。なお、制御部４０には、鉄道車両１０１に搭載されたバッテリー１０５から電源が供給される。
　ここで、上記の「運転モード」について簡単に説明する。運転モードは、運転室での操作により選択することができ、走行モード、連結モードなどが含まれる。このうち、連結モードは、鉄道車両１０１を連結する際に選択されるモードであり、連結モードが選択されると、鉄道車両１０１は所定の連結速度で移動する。この連結速度は、連結作業を行う際において鉄道車両１０１が連結相手に接近する速度であって、例えば時速３キロメートル以下（以下、単に「連結速度」ともいう）に設定される。なお、連結モードを選択できない場合であっても、通常の運転操作によって鉄道車両１０１を上記の連結速度で移動させれば、鉄道車両１０１を問題なく連結することができる。
　＜連結器システムの制御＞
　次に、図２を参照して連結器システム１００の制御について説明する。図２は、連結器システム１００の制御内容を示すフローチャートである。図２に示す制御内容は、制御部４０によって遂行される。まず、制御部４０は、各種情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、制御部４０は、速度センサ１０７からの入力信号に基づいて鉄道車両１０１の速度を取得し、モード設定部１０８からの入力信号に基づいて運転モードを取得し、曲率情報取得部２０からの入力信号に基づいて軌道曲率を取得する。
　続いて、制御部４０は、鉄道車両１０１が停止しているか否かを判定する（ステップＳ２）。つまり、鉄道車両１０１の速度がゼロであるか否かを判定する。鉄道車両１０１が停止していると判定した場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４へ進む。一方、鉄道車両１０１が停止していないと判定した場合には（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ３へ進む。
　続いて、鉄道車両１０１が停止していないと判定した場合、制御部４０は、鉄道車両１０１が連結速度で移動しているか否かを判定する（ステップＳ３）。本実施形態の場合、運転モードが連結モードであれば、鉄道車両１０１が連結速度で移動していると判定する。ただし、実際に測定された鉄道車両１０１の速度によって、鉄道車両１０１が連結速度で移動しているか否かを判定してもよい。鉄道車両１０１が連結速度で移動していると判定した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４へ進む。また、鉄道車両１０１が連結速度で移動していないと判定した場合、つまり鉄道車両１０１が連結速度以外で走行していると判定した場合には（ステップＳ３でＮＯ）、制御を終了する。
　続いて、ステップＳ４では、制御部４０は目標回動角を決定する。目標回動角は軌道曲率に応じた値であって、軌道曲率ごとに予め制御部４０に記憶されている。ここで、単純な曲線軌道だけでなく、Ｓ字曲線や緩和曲線等の軌道のいずれにおいても適切に連結可能とするために、連結される連結器本体１０の中心軸のずれが前述した「自動調心範囲」に入るように最適な目標回動角が設定されている。
　上記のとおり、記憶する目標回動角の具体的な値は、走行が予定される軌道や連結器本体１０の構成等を考慮して設定される。ただし、少なくとも、鉄道車両１０１が右側にカーブする軌道上にあるとき連結器本体１０は右側に回動され、左側にカーブする軌道上にあるとき連結器本体１０は左側に回動される。そして、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率が大きくなるに従って、連結器本体１０の回動角度が大きくなる。
　続いて、制御部４０は、ステップＳ４で決定した目標回動角度に対応する制御信号を回動角変更部３０（バルブ調整部３２）に送信する（ステップＳ５）。これにより、回動角変更部３０は、制御部４０から出力された回動信号に基づいて、連結器本体１０を目標回動角まで回動させる。このように、本実施形態によれば、鉄道車両１０１を連結する状況にある場合には、連結器本体１０は連結作業に適切な回動角にまで回動される。換言すれば、鉄道車両１０１が連結する状況にない場合、つまり鉄道車両１０１が通常の運行速度で走行する場合には、鉄道車両１０１が曲線を通過するたびに、連結器本体１０を回動することがないので、走行性能に影響を与えることなく、また各種部品の摩耗等を抑制することができる。
　なお、連結器システム１００の制御は、上述したものに限られない。例えば、連結器システム１００の制御において、上述したステップＳ２及びステップＳ３のいずれか一方を省略してもよい。つまり、連結器システム１００は、鉄道車両１０１が停止したとき及び鉄道車両１０１が連結速度となったときのいずれも連結器本体１０を回動させるものに限らず、鉄道車両１０１が停止したときにのみ連結器本体１０を回動させるものであってもよく、鉄道車両１０１が連結速度となったときにのみ連結器本体１０を回動させるものであってもよい。すなわち、制御部４０は、鉄道車両１０１が停止したとき又は連結速度となったときに回動信号を出力し、連結器本体１０の回動を開始すればよい。
　＜連結作業時の動作＞
　次に、鉄道車両１０１の連結作業時における鉄道車両１０１及び連結器システム１００の動作について説明する。ここでは、故障により停止した鉄道車両１０１を救援用の鉄道車両（以下、単に「救援車両」という）に連結し、牽引または推進運動により移動する場合について説明する。なお、故障した鉄道車両１０１及び救援車両は、いずれも前述の連結器システム１００を備えている。
　まず、鉄道車両１０１が故障により、曲線の軌道上で停止したとする。このとき、故障した鉄道車両１０１の制御部４０は、当該鉄道車両１０１が停止したと判断し、回動角変更部３０を制御して、連結器本体１０を目標回動角度にまで回動させる。鉄道車両１０１が故障により停止する場合は、何らかの原因で架線から電力を集電できない場合も考えられる。そのような場合であっても、曲率情報取得部２０及び制御部４０はバッテリー１０５から電源供給を受けるとともに、バルブ調整部３２は、バッテリー１０５から電源供給を受けて、エアシリンダ３１に供給する空気量を調整することができる。その結果、連結器本体１０を目標回動角まで回動するため、架線から電源供給が行われない場合も確実に連結器本体１０を回動することができる。
　続いて、救援車両が故障した鉄道車両１０１の近くに停止すると、救援車両の制御部４０は、停止したことを検知し、回動角変更部３０を制御して、連結器本体１０を目標回動角まで回動させる。その後、救援車両の運転モードが連結モードに選択されると、救援車両は停止時に設定された連結器本体１０の回動角の制御を保持しつつ、故障した鉄道車両１０１に向かって連結速度で移動する。その後、救援車両及び鉄道車両１０１は、各連結器本体１０が最適な目標回動角に制御された状態で、連結される。
　以上のように、鉄道車両１０１において連結器本体１０が目標回動角まで回動されることにより、鉄道車両１０１の連結器本体１０の中心軸のずれは自動調心範囲内に入る。この状態において、救援車両を故障した鉄道車両１０１に向かってさらに移動させると、最終的に連結器本体１０の中心軸が一致し、鉄道車両１０１の連結器本体１０が互いに結合される。よって、本実施形態によれば、乗務員や作業員が車外に降りることなく、自動で連結を行うことができる。なお、連結器本体１０が結合された後は、回動角変更部３０の全てのエアシリンダ３１内の空気が抜かれ、連結器本体１０はフリーの状態となる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、台車１０４がボルスタ付きの台車であり、曲率情報取得部２０の構成が第１実施形態のものと異なる。これらの点以外は、第１実施形態と第２実施形態は基本的に同じである。以下、本実施形態の台車１０４及び曲率情報取得部２０の構成について説明する。
　図３は、本実施形態の台車１０４の概略平面図であり、図４は、図３におけるIV-IV矢視概略断面図である。図４に示すように、本実施形態の台車１０４は、いわゆるダイレクトマウント方式を採用したボルスタ付き台車である。台車１０４は、台車枠１１０と、この台車枠１１０に支持される枕ばり１１１を有している。車体１０２は空気ばね１１２を介して枕ばり１１１に支持されており、枕ばり１１１は中心ピン１０６を中心にして回動可能に台車枠１１０に支持されている。そのため、枕ばり１１１は車体１０２と連動（車体１０２と一体となって又は実質的に一体となって回動）することとなり、台車枠１１０が車体１０２に対して回動すると、台車枠１１０は枕ばり１１１に対しても回動することになる。つまり、枕ばり１１１と台車枠１１０の相対的な回動角を検出できれば、車体１０２と台車枠１１０の相対的な回動角を取得でき、ひいては鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得することができる。
　本実施形態の曲率情報取得部２０は、枕ばり１１１の下面に設けられた指標部材２５と、台車枠１１０の上面であって指標部材２５に対向するように設けられた磁気センサ２６とを有している。指標部材２５の磁気センサ２６に対向する面には磁気テープ２７が貼られている。磁気センサ２６は、この磁気テープ２７によって形成される磁界を検出することで、すなわち被検出部である指標部材２５と検出部である磁気センサ２６の相対位置を検出することで、枕ばり１１１と台車枠１１０の相対的な回動角を取得することができ、ひいては車体１０２と台車枠１１０の相対的な回動角を取得することができる。その結果、曲率情報取得部２０は、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得することができる。磁気センサ２６は制御部４０と電気的に接続されており、上記の曲率情報に関する信号を制御部４０に送信する。
　なお、本実施形態では、被検出部である指標部材２５を枕ばり１１１に設け、検出部である磁気センサ２６を台車枠１１０に設けたが、被検出部を台車枠１１０に設け検出部を枕ばり１１１に設けてもよい。また、本実施形態の曲率情報取得部２０は、検出部として磁気センサ２６を用いたが、被検出部との相対位置を検出できる他のセンサを用いてもよい。
　（作用効果等）
　以上のとおり、実施形態に係る連結器システム１００は、鉄道車両１０１の車体１０２の長手方向の一端に、ヨー方向に回動可能に取り付けられた連結器本体１０と、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得する曲率情報取得部２０と、取得した曲率情報に応じて、連結器本体１０の目標回動角を決定し、決定した目標回動角に関する回動信号を出力する制御部４０と、出力された回動信号に基づいて、連結器本体１０を目標回動角まで回動させる回動角変更部３０と、を備え、制御部４０は、鉄道車両１０１が停止したとき又は連結速度となったときに回動信号を出力し、連結器本体１０の回動を開始するように構成されている。
　そのため、実施形態に係る連結器システム１００によれば、連結器本体１０を連結に適切な回動角とすることができ、鉄道車両１０１同士の連結を自動で行うことも可能である。連結を自動で行うことができれば、作業者が車外に降りる必要もないため、特に、低い位置に架線が配置される第三軌条方式を採用した鉄道車両１０１にとっては非常に有効である。また、走行時において、連結相手の鉄道車両１０１から受けた力は、台車１０４へ直接伝わるのではなく、車体１０２を介して台車１０４へ伝わることになる。そのため、鉄道車両１０１が受ける走行性能への影響が少なく、スキール音の発生等も抑えることができる。さらに、実施形態によれば、鉄道車両１０１が連結する状況にない場合には、連結器本体１０は回動しないため、連結器本体１０の不要な動きを抑えることができる。
　また、実施形態の曲率情報取得部２０は、車体１０２と台車１０４の台車枠１１０との相対的な回動角を検出することで、鉄道車両１０１が位置する軌道の曲率情報を取得するように構成されている。かかる構成によれば、非常に単純な構成により曲率情報を取得することができる。また、地上側の地点信号が設置されていない等、鉄道車両１０１の現在位置を把握しにくい車両基地内においても、確実に曲率情報を取得することができる。
　また、第１実施形態の曲率情報取得部２０は、車体１０２及び台車枠１１０のうちの一方に設けられた被検出部（指標部材）２１と、他方に設けられた検出部（光軸センサ）２２とを有し、検出部２２が被検出部２１との相対位置を検出することで、車体１０２と台車枠１１０との相対的な回動角を検出するように構成されている。かかる構成を備えた連結器システム１００は、台車１０４がボルスタレス台車であるか否かに関わらず採用できるため汎用性が高い。
　一方、第２実施形態では、台車１０４は、車体１０２に連動し台車枠１１０に対して回動する枕ばり１１１を有し、曲率情報取得部２０は、枕ばり１１１及び台車枠１１０のうちの一方に設けられた被検出部（指標部材）２５と、他方に設けられた検出部（磁気センサ）２６とを有し、検出部２６が被検出部２５との相対位置を検出することで、車体１０２と台車枠１１０との相対的な回動角を検出するように構成されている。かかる構成を備えた連結器システム１００は、検出部２６又は被検出部２５を車体１０２に取り付ける必要がなく、台車１０４内でシステムを構築することができる。そのため、セッティング等を容易に行うことができ、検出精度も向上させることができる。
　また、第１実施形態では、被検出部２１は、台車枠１１の車両長手方向端部に設けられ、鉛直方向に延び、検出部２２は、車体１０２の下面に、車両幅方向に並べて取り付けられた複数の発光部２３及び受光部２４を含む光軸センサ２２を有し、曲率情報取得部２０は、被検出部２１が台車枠１１の回動に伴って発光部２３と受光部２４との間を移動することにより、被検出部２１と光軸センサ２２の相対位置を検出して、車体１０２と台車枠１１との相対的な回動角を検出している。かかる構成によれば、特別なセンサを用いることなく車体１０２と台車枠１１との相対的な回動角を検出することができる。
　また、実施形態の回動角変更部３０は、連結器本体１０と車体１０２をつなぐエアシリンダ３１を有し、回動信号に基づいて、エアシリンダ３１を伸縮させて、連結器本体１０を目標回動角にまで回動させるように構成されている。このように、エアシリンダ３１を用いた構成では、エアシリンダ３１内の空気を抜くことで容易に連結器本体１０をフリーの状態にすることができる。連結器本体１０をフリーの状態にすることで、連結によって鉄道車両１０１が受ける走行性能への影響をより低減することができる。
　また、実施形態の曲率情報取得部２０、制御部４０及び調整バルブ部３２は、鉄道車両１０１に搭載されたバッテリー１０５から電源供給を受けて動作可能であるため、連結器本体１０を目標回動角にまで回動させるように構成されている。そのため、故障時における鉄道車両１０１の連結において、何らかの原因で架線から集電できない場合であっても、連結器本体１０を目標回動角まで確実に回動させることができる。
　以上、本発明に係る実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
　本発明に係る連結器システムは、鉄道車両が曲線の軌道上に位置している場合であっても自動で連結を行うことができ、かつ、鉄道車両の走行性能に与える影響を抑えることができる。そのため、鉄道車両の技術分野において有益である。
１０　連結器本体
１１　結合機構
１２　挿入突起
１３　挿入穴
２０　曲率情報取得部
２１　指標部材（被検出部）
２２　光軸センサ（検出部）
２５　指標部材（被検出部）
２６　磁気センサ（検出部）
３０　回動角変更部
３１　エアシリンダ
３２　バルブ調整部
３３　空気供給部
４０　制御部
１００　連結器システム
１０１　鉄道車両
１０２　車体
１０４　台車
１０５　バッテリー
１０６　支持軸
１０７　速度センサ
１０８　モード設定部
１１０　台車枠
１１１　枕ばり

Claims (8)

  1. 　鉄道車両の車体の長手方向の一端に、ヨー方向に回動可能に取り付けられた連結器本体と、
    　前記鉄道車両が位置する軌道の曲率情報を取得する曲率情報取得部と、
    　取得した前記曲率情報に応じて、前記連結器本体の目標回動角を決定し、決定した前記目標回動角に関する回動信号を出力する制御部と、
    　出力された前記回動信号に基づいて、前記連結器本体を前記目標回動角まで回動させる回動角変更部と、を備え、
    　前記制御部は、前記鉄道車両が停止したとき又は連結速度となったときに前記回動信号を出力し、前記連結器本体の回動を開始する、鉄道車両の連結器システム。
  2. 　前記曲率情報取得部は、前記車体と台車の台車枠との相対的な回動角を検出することで、前記鉄道車両が位置する軌道の曲率情報を取得する、請求項１に記載の鉄道車両の連結器システム。
  3. 　前記曲率情報取得部は、前記車体及び前記台車枠のうちの一方に設けられた被検出部と、他方に設けられた検出部とを有し、前記検出部が前記被検出部との相対位置を検出することで、前記車体と前記台車枠との相対的な回動角を検出する、請求項２に記載の鉄道車両の連結器システム。
  4. 　前記台車は、前記車体に連動し前記台車枠に対して回動する枕ばりを有し、
    　前記曲率情報取得部は、前記枕ばり及び前記台車枠のうちの一方に設けられた被検出部と、他方に設けられた検出部とを有し、前記検出部が前記被検出部との相対位置を検出することで、前記車体と前記台車枠との相対的な回動角を検出する、請求項２に記載の鉄道車両の連結器システム。
  5. 　前記被検出部は、前記台車枠の車両長手方向端部に設けられ、鉛直方向に延び、
    　前記検出部は、前記車体の下面に、車両幅方向に並べて取り付けられた複数の発光部及び受光部を含む光軸センサを有し、
    　前記曲率情報取得部は、前記被検出部が前記台車枠の回動に伴って前記発光部と前記受光部との間を移動することにより、前記被検出部と前記光軸センサの相対位置を検出して、前記車体と前記台車枠との相対的な回動角を検出する、請求項３に記載の鉄道車両の連結器システム。
  6. 　前記回動角変更部は、前記連結器本体と前記車体をつなぐアクチュエータを有し、前記回動信号に基づいて、該アクチュエータを伸縮させて、前記連結器本体を前記目標回動角にまで回動させる、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の鉄道車両の連結器システム。
  7. 　前記回動角変更部は、前記鉄道車両に搭載されたバッテリーから電源供給を受けて前記連結器本体を前記目標回動角にまで回動させる、請求項１乃至６のうちいずれか一の項に記載の鉄道車両の連結器システム。
  8. 　請求項１乃至７のうちいずれか一の項に記載の連結器システムを備えた鉄道車両。
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