JP2000142396A - Rolling stock - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の車体上
下方向の曲げ振動を低減する制振技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration damping technique for reducing bending vibration in a vertical direction of a vehicle body of a railway vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄道車両の高速化の為には、車両の軽量
化は必須であり、特に、車両重量の大半を占める車体の
構体の軽量化は不可欠である。構体の軽量化の為には、
構成部材の薄肉化が有効であるが、これに伴い、一般に
構体の剛性が低下する。特に、鉄道車両用車体の様な長
尺構造物の場合、構体の曲げ剛性の低下が著しく、曲げ
振動による乗心地の悪化が大きな問題となる。この車体
曲げ振動を抑制する方法が特開平８−３０９０１０号公
報に記載されている。この方法は、車体中央の床下部分
に設けた軽量な可動質量体をアクチュエータによってア
クティブ制御することで振動の低減を狙ったものであ
る。2. Description of the Related Art In order to increase the speed of a railway vehicle, it is essential to reduce the weight of the vehicle. In particular, it is essential to reduce the weight of a vehicle body structure which accounts for the majority of the vehicle weight. In order to reduce the weight of the structure,
Although it is effective to reduce the thickness of the constituent members, the rigidity of the structure generally decreases with this. In particular, in the case of a long structure such as a vehicle body for a railway vehicle, the bending rigidity of the structure is significantly reduced, and the deterioration of riding comfort due to bending vibration is a serious problem. A method for suppressing the bending vibration of the vehicle body is described in JP-A-8-309010. This method aims at reducing vibration by actively controlling a lightweight movable mass body provided in a lower part of the floor in the center of a vehicle body by an actuator.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一般に、車体の１次曲
げ振動数帯域は６〜１５Ｈｚ程度であり、ＩＳＯ２６３
１に定められた人間が最も不快に感じる周波数域は４〜
８Ｈｚ程度である為、車体１次曲げ振動を低減すること
が乗り心地向上には最も重要である。しかるに、アクテ
ィブ制御では、１次曲げ振動以外の高次振動に対するコ
ントローラゲインをゼロにすることは容易ではないた
め、従来技術のごとく、制振装置を車体床下中央に配置
すると、１次曲げ振動と腹が一致する高次振動に対し
て、制振装置のコントローラが不安定であり、１次曲げ
以外の高次振動を励起し、乗り心地を悪化させる可能性
がある。Generally, the primary bending frequency band of a vehicle body is about 6 to 15 Hz,
The frequency range that humans find most uncomfortable is 4 ~
Since the frequency is about 8 Hz, reducing the primary bending vibration of the vehicle body is the most important for improving the riding comfort. However, in active control, it is not easy to set the controller gain to zero for higher-order vibrations other than the primary bending vibration. There is a possibility that the controller of the vibration damping device is unstable with respect to the higher-order vibrations that match, and that higher-order vibrations other than the primary bending are excited, thereby deteriorating the riding comfort.
【０００４】本発明の目的は、鉄道車両の走行中の車体
１次曲げ振動を、他の振動モードを励起することなく、
低減することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce primary bending vibration of a vehicle during running of a railway vehicle without exciting other vibration modes.
Is to reduce it.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、台車上に弾性支持手段を介して支持さ
れた車体に装着されてその走行中の振動を低減する制振
装置を、上下方向に移動可能に配置された可動質量体
と、該可動質量体を駆動して上下方向に移動させる可動
質量体駆動手段と、車体上下方向の振動を検出する車体
振動検出手段と、該車体振動検出手段の出力を入力とし
て前記可動質量体駆動手段を制御する制御器とを含んで
構成し、この制振装置を、車体の前後方向中央位置から
車体の前端側もしくは後端側に離れた位置に配置する。In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration damping device mounted on a vehicle body supported on a bogie via elastic supporting means to reduce vibration during traveling. A movable mass body movably arranged in a vertical direction, a movable mass body driving means for driving the movable mass body to move in a vertical direction, a vehicle body vibration detecting means for detecting a vibration in a vehicle vertical direction, A controller for controlling the movable mass body driving means by using an output of the vehicle body vibration detecting means as an input, and separating the vibration damping device from a center position in the front-rear direction of the vehicle body to a front end side or a rear end side of the vehicle body. Position.
【０００６】前記制振装置の配置位置は、車体上下２次
曲げ振動節部の床下であることが望ましい。It is desirable that the vibration damping device is disposed below the floor of the vertical bending vibration node of the vehicle body.
【０００７】前記可動質量体と可動質量体駆動手段を車
体中央部の床下に設置し、車体振動検出手段を車体上下
２次曲げ振動節部の床下に配置するようにしてもよい。
逆に、前記可動質量体と可動質量体駆動手段を車体上下
２次曲げ振動節部の床下に設置し、車体振動検出手段を
車体前後方向中央部に配置してもよい。[0007] The movable mass body and the movable mass body driving means may be installed under the floor at the center of the vehicle body, and the vehicle body vibration detecting means may be arranged under the floor of the vertical bending vibration node of the vehicle body.
Conversely, the movable mass body and the movable mass body driving means may be installed under the floor of the vertical bending vibration node of the vehicle body, and the vehicle body vibration detecting means may be arranged at the center in the vehicle longitudinal direction.
【０００８】これにより、１次曲げ振動以外の振動モー
ド、特に振動数の近い２次曲げ振動を励起することなく
車体１次曲げ振動を低減することができる。Thus, the primary bending vibration of the vehicle body can be reduced without exciting vibration modes other than the primary bending vibration, particularly, the secondary bending vibration having a close frequency.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明による第１実施例を図１乃
至図５を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係
る鉄道車両を示し、曲げ振動の対象となる車体と車体曲
げ制振装置の側面図である。客室や貨物室を形成する箱
状の構造物である車体１は、車体１の前後両端部２か所
に配置された弾性支持手段である空気ばね３を介して台
車２に支持されている。車体１の１次曲げ振動は、空気
ばね３における支持位置よりも車体中央寄りに節を持
ち、曲線Ｌで示すモード形状で発生し、２次曲げ振動
は、空気ばね３と車体中央部との間の点Ｐ１、Ｐ２で示
す位置に節を持ち、曲線Ｍで示すモード形状で発生す
る。これらの振動は、両端自由の梁の振動でほぼ近似す
ることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a railway vehicle according to an embodiment of the present invention, and is a side view of a vehicle body to be subjected to bending vibration and a vehicle body bending damping device. A vehicle body 1 which is a box-shaped structure forming a passenger compartment or a cargo compartment is supported by a bogie 2 via air springs 3 which are elastic support means disposed at two front and rear ends of the vehicle body 1. The primary bending vibration of the vehicle body 1 has a node closer to the center of the vehicle body than the supporting position of the air spring 3 and occurs in a mode shape indicated by a curve L. The secondary bending vibration is generated between the air spring 3 and the vehicle body central portion. It has a node at a position indicated by points P1 and P2 between the points and occurs in a mode shape indicated by a curve M. These vibrations can be approximately approximated by the vibration of a beam free at both ends.
【００１０】図２は、日本機械学会編 機械工学便覧基
礎編Ａ３力学・機械力学に記載の、車体２次曲げ振動に
相当する梁の振動モード図である。図２の横軸は、車体
の長さ方向に相当し、車体の全長が１で正規化されてい
る。縦軸は、車体長さ方向各位置の上下方向の変位を示
し、車体中心の変形量を１として示されている。図中
で、車体２次曲げ振動の節Ｐ１は、横軸座標位置０．３
５６に相当し、Ｐ２は同じく０．６４４に相当する。FIG. 2 is a vibration mode diagram of a beam corresponding to the secondary bending vibration of a vehicle body described in A3 Mechanics / Mechanical Mechanics, Handbook of Mechanical Engineering, edited by The Japan Society of Mechanical Engineers. The horizontal axis in FIG. 2 corresponds to the length direction of the vehicle body, and the total length of the vehicle body is normalized to 1. The vertical axis indicates the vertical displacement of each position in the longitudinal direction of the vehicle body, and the amount of deformation at the center of the vehicle body is shown as 1. In the figure, the node P1 of the vehicle body secondary bending vibration is represented by a horizontal coordinate position 0.3.
56 and P2 also equals 0.644.
【００１１】図３は、実際の車体曲げ振動の一例であ
る。グラフの横軸は周波数、縦軸は車体加速度／制振力
の伝達関数を示している。この例では、１次曲げ振動は
１３Ｈｚ程度、２次曲げ振動は１７Ｈｚ程度に発生して
いる。FIG. 3 shows an example of actual vehicle body bending vibration. The horizontal axis of the graph indicates the frequency, and the vertical axis indicates the transfer function of vehicle body acceleration / damping force. In this example, the primary bending vibration is generated at about 13 Hz, and the secondary bending vibration is generated at about 17 Hz.
【００１２】前記図１に示す本発明の実施例に係る鉄道
車両は、一対の台車２と、台車２に空気ばね３を介して
支持された車体１と、車体１の床下に配置された可動質
量体駆動手段であるアクチュエータ４と、該アクチュエ
ータ４に駆動されて車体上下方向に移動（振動）するア
クティブマス（可動質量体）５と、車体床面に固定され
車体上下方向の車体振動を検出する振動センサ６と、車
体床下に固定されアクティブマス（可動質量体）５の上
下方向の相対変位を検出する非接触式変位センサ７と、
これら各構成要素を制御する制御器８と、を含んで構成
されている。アクチュエータ４とアクティブマス５と振
動センサ６と非接触式変位センサ７と制御器８とで、車
体曲げ制振装置が構成されている。A railway vehicle according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a pair of trolleys 2, a vehicle body 1 supported on the trolleys 2 via an air spring 3, and a movable vehicle disposed under the floor of the vehicle body 1. An actuator 4 serving as a mass body driving means, an active mass (movable mass body) 5 which is driven by the actuator 4 and moves (vibrates) in the vertical direction of the vehicle body, and detects a vehicle vibration in the vertical direction of the vehicle body fixed to the vehicle floor. A non-contact type displacement sensor 7 fixed below the vehicle body floor and detecting a vertical relative displacement of an active mass (movable mass body) 5;
And a controller 8 for controlling these components. The actuator 4, the active mass 5, the vibration sensor 6, the non-contact displacement sensor 7, and the controller 8 constitute a vehicle body bending vibration damping device.
【００１３】アクチュエータ４は、車体１の前後方向中
央部から長手方向に離れた点Ｐ１あるいは、Ｐ２に示す
車体の２次曲げ節部の床下に配置されており、アクチュ
エータ４の作動部とアクティブマス（可動質量体）５は
結合されている。同じ位置の車体床面に設置された振動
センサ６は、矢印Ｚｂ方向で示す車体上下方向の車体振
動を検出する車体振動検出手段であり、車体床下面に固
定された非接触式変位センサ７は、矢印Ｚｍｂで示す車
体上下方向における車体１とアクティブマス５の相対変
位を検出する可動質量体変位検出手段である。制御器８
は、振動センサ６および非接触式変位センサ７の検出デ
ータから位相およびゲインを補償した制御信号を生成し
てアクチュエータ４を作動させ、アクティブマス５を、
車体の１次曲げ振動数近傍における点Ｐ１あるいは、Ｐ
２部の振動に対してほぼ逆相に加振することにより、車
体の曲げ振動を低減する。The actuator 4 is disposed at a point P1 or P2, which is longitudinally separated from the center of the vehicle body 1 in the front-rear direction, below the floor of the secondary bending node of the vehicle body. The (movable mass) 5 is connected. The vibration sensor 6 installed on the floor of the vehicle body at the same position is a vehicle body vibration detecting means for detecting the vibration of the vehicle body in the vertical direction indicated by the arrow Zb. , Movable mass body displacement detecting means for detecting a relative displacement between the vehicle body 1 and the active mass 5 in the vehicle body vertical direction indicated by the arrow Zmb. Controller 8
Generates a control signal in which the phase and the gain are compensated from the detection data of the vibration sensor 6 and the non-contact type displacement sensor 7 to operate the actuator 4, and
Point P1 or P near the primary bending frequency of the vehicle body
The vibration of the vehicle body is reduced by vibrating in substantially the opposite phase to the vibration of the two parts.
【００１４】図４は、本実施例の車体曲げ制振装置（制
御器除く）の正面断面図である。図４に示した装置にお
いては、アクチュエータとアクティブマス５は軸線を上
下方向にして配置された円筒形の筐体１１に内装され、
非接触式変位センサ７も同じく筐体１１に内装されてい
る。筐体（ケーシング）１１は、軸方向一方の端部（取
付け状態で下側になる側の端部）が底板で塞がれ、他方
の端部（車体へ取り付けられる側の端部）が上板２９で
塞がれており、車体幅方向中央部床下面１０に前記上板
上面を当接させて固定されている。ベース板１６が、筐
体（ケーシング）１１内部を上下方向に２分するように
筐体１１内部に、車体床面とほぼ平行に固定され、該ベ
ース板１６の中心部には、アクチュエータの作動軸が貫
通する孔が形成されている。FIG. 4 is a front sectional view of the vehicle body bending vibration damping device (excluding the controller) of the present embodiment. In the device shown in FIG. 4, the actuator and the active mass 5 are housed in a cylindrical housing 11 arranged with the axis line up and down,
The non-contact displacement sensor 7 is also housed in the housing 11. The casing (casing) 11 has one end in the axial direction (the end on the lower side in the mounted state) closed with a bottom plate, and the other end (the end on the side attached to the vehicle body) has an upper end. The upper plate is closed by a plate 29 and is fixed to the floor lower surface 10 at the center in the vehicle width direction. A base plate 16 is fixed to the inside of the housing 11 so as to divide the inside of the housing (casing) 11 into two vertically and substantially parallel to the floor surface of the vehicle body. A hole through which the shaft passes is formed.
【００１５】なお、上記点Ｐ１、Ｐ２の位置は、車体を
台車位置で支持し、車体の長手方向複数個所に加速度計
を設置しておき、ワイヤカットにより加振し、振動の減
衰波形を測定することにより、実用上必要な精度で設定
することができる。The positions of the points P1 and P2 are determined by supporting the vehicle body at the bogie position, installing accelerometers at a plurality of positions in the longitudinal direction of the vehicle body, applying vibration by wire cutting, and measuring the attenuation waveform of vibration. By doing so, it is possible to set with the accuracy required for practical use.
【００１６】アクチュエータは、ベース板１６下面に取
り付けられたモータブラケット１４と、モータブラケッ
ト１４下側に軸線を上下方向にし、モータ軸を上方に向
けて固定された電動モータ１２と、モータ１２の回転力
を伝達する動力伝達機構であるカップリング１５と、カ
ップリング１５で前記モータ軸に結合され前記作動軸が
貫通する孔を貫通して配置されたボールネジ（すなわち
作動軸）１７と、前記ベース板１６の上方でボールネジ
１７に係合したボールネジナット１８と、ボールネジ１
７を前記上板２９に支持する軸受２２と、ボールネジ１
７を前記ベース板１６に支持する軸受１９と、ベアリン
グナット２０及び押え板２１と、を含んで構成されてい
る。The actuator includes a motor bracket 14 attached to a lower surface of a base plate 16, an electric motor 12 fixed below the motor bracket 14 with an axis extending vertically and a motor shaft directed upward, and a rotation of the motor 12. A coupling 15 as a power transmission mechanism for transmitting a force, a ball screw (that is, an operation shaft) 17 coupled to the motor shaft by the coupling 15 and disposed through a hole through which the operation shaft passes; A ball screw nut 18 engaged with a ball screw 17 above the ball screw 16;
7 supporting the upper plate 29 and the ball screw 1
A bearing 19 that supports the base 7 on the base plate 16, a bearing nut 20 and a holding plate 21 are included.
【００１７】電動モータ１２は、モータブラケット１４
と、モータブラケット１４を固定するベース板１６を介
して、筐体１１に固定されている。カップリング１５
は、電動モータ１２のモータ軸とボールネジ１７を結合
しており、電動モータ１２の回転トルクをボールネジ１
７に伝達する。ボールネジ１７には、ボールネジナット
１８が係合しており、ボールネジ１７の回転により、ボ
ールネジナット１８が上下運動する。The electric motor 12 includes a motor bracket 14
Are fixed to the housing 11 via a base plate 16 to which the motor bracket 14 is fixed. Coupling 15
Is connected to the motor shaft of the electric motor 12 and the ball screw 17, and the rotational torque of the electric motor 12 is
7 A ball screw nut 18 is engaged with the ball screw 17, and the rotation of the ball screw 17 causes the ball screw nut 18 to move up and down.
【００１８】ボールネジナット１８には中央部の孔をボ
ールネジ１７に挿通した円盤状のアクティブマス５が固
定されており、アクティブマス５の外周面には、回転防
止装置２４が固定されている。回転防止装置２４は、筐
体１１内面に軸線を上下方向にして固定された案内レー
ル２５を両側から挟むように配置されたローラを含んで
構成され、ボールネジ１７からボールネジナット１８を
介してアクティブマス５に伝達される回転力によりアク
ティブマス５が筐体１１に対して回転するのを抑止す
る。アクティブマス５の回転が抑止されるため、ボール
ネジナット１８（及びアクティブマス５）は、回転する
ボールネジ１７に対して相対的に回転し、ボールネジナ
ット１８（及びアクティブマス５）は、ボールネジ１７
（及び筐体１１）に対し、相対的に上下動する。A disk-shaped active mass 5 having a central hole inserted into the ball screw 17 is fixed to the ball screw nut 18, and a rotation preventing device 24 is fixed to an outer peripheral surface of the active mass 5. The anti-rotation device 24 is configured to include a roller arranged so as to sandwich a guide rail 25 fixed to the inner surface of the housing 11 with the axis up and down from both sides. The rotation of the active mass 5 with respect to the housing 11 due to the torque transmitted to the housing 5 is suppressed. Since the rotation of the active mass 5 is suppressed, the ball screw nut 18 (and the active mass 5) relatively rotates with respect to the rotating ball screw 17, and the ball screw nut 18 (and the active mass 5)
(And the housing 11).
【００１９】以上の構成により、電動モータ１２の回転
がアクティブマス５の上下方向の直進運動に変換され
る。また、アクティブマス５は、その重量を補償するた
め、コイルバネ２７を介してベース板１６に支持されて
いる。With the above configuration, the rotation of the electric motor 12 is converted into a vertical linear motion of the active mass 5. The active mass 5 is supported on the base plate 16 via a coil spring 27 in order to compensate for its weight.
【００２０】ボールネジ１７の下端部（電動モータ１２
側の端部）は、軸受１９によって支持されている。軸受
１９の内輪は、ベアリングナット２０によってボールネ
ジ１７に結合されている。軸受１９の外輪は、ベース板
１６下面にに固定された押さえ板２１によって固定され
ている。ボールネジ１７の上端部は、軸受２２によって
支持され、軸受２２は筐体１１に固定された上板２９に
固定されている。ボールネジ１７と軸受２２の間には軸
方向の遊間が設けられており、アクティブマス５の上下
方向の慣性力は、ボールネジ１７と軸受１９とベース板
１６と筐体１１を介して車体床面１０へと伝達される。The lower end of the ball screw 17 (the electric motor 12
Side end) is supported by a bearing 19. The inner ring of the bearing 19 is connected to the ball screw 17 by a bearing nut 20. The outer ring of the bearing 19 is fixed by a pressing plate 21 fixed to the lower surface of the base plate 16. The upper end of the ball screw 17 is supported by a bearing 22, and the bearing 22 is fixed to an upper plate 29 fixed to the housing 11. An axial play is provided between the ball screw 17 and the bearing 22, and the inertial force of the active mass 5 in the vertical direction is reduced by the ball screw 17, the bearing 19, the base plate 16, and the housing 11. Is transmitted to.
【００２１】振動センサ６は矢印Ｚｂ方向の車体の振動
加速度を測定するセンサであり、車体床面１０の筐体１
１が固定された位置の上に設置されている。非接触式変
位センサ７は、矢印Ｚｍｂで示す方向における、車体に
対するアクティブマス５の相対変位を測定するセンサで
あり、ベース板１６に固定されている。筐体１１に固定
されているリミットスイッチ２６ａ及び２６ｂは、それ
ぞれ上方向及び下方向の、アクティブマスの過剰な変位
を検知する。The vibration sensor 6 is a sensor for measuring the vibration acceleration of the vehicle body in the direction of the arrow Zb.
1 is installed on a fixed position. The non-contact displacement sensor 7 is a sensor that measures the relative displacement of the active mass 5 with respect to the vehicle body in the direction indicated by the arrow Zmb, and is fixed to the base plate 16. Limit switches 26a and 26b fixed to the housing 11 detect excessive displacement of the active mass in the upward and downward directions, respectively.
【００２２】図５は、制御器の詳細を示すブロック図で
ある。制御器８は、振動センサ６、非接触式変位センサ
７の信号が入力される動アンプ８ａと、動アンプ８ａの
出力側に接続された補償回路８ｂと、補償回路８ｂの出
力側に接続されたアンプ８ｃと、を含んで構成され、振
動センサ６、非接触式変位センサ７の信号を位相及びゲ
インを補償して、アクチュエータ４を作動させるための
指令信号をフィードバック出力する。FIG. 5 is a block diagram showing details of the controller. The controller 8 is connected to a dynamic amplifier 8a to which signals from the vibration sensor 6 and the non-contact type displacement sensor 7 are input, a compensation circuit 8b connected to an output side of the dynamic amplifier 8a, and an output side of the compensation circuit 8b. And an amplifier 8c for compensating the phase and gain of the signals of the vibration sensor 6 and the non-contact displacement sensor 7, and feedback-outputting a command signal for operating the actuator 4.
【００２３】以下、本実施例の動作を説明する。鉄道車
両が走行すると、レールの凹凸により、空気ばね３を介
して台車２に支持されている車体１に曲げ振動が発生す
る。振動センサ６は、車体１の、主として１次曲げ振動
成分を検出し、非接触式変位センサ７は車体１とアクテ
ィブマス５との上下方向の相対変位を検出する。前記２
つのセンサの検出データより、制御器８は、位相および
ゲインを補償した制御信号を生成して、車体中央部の加
速度のほぼ逆相でアクティブマス５を加振するためのト
ルク信号を生成し、モータを回転させる。電動モータ１
２のモータ軸が回転すると、カップリング１５、ボール
ネジ１７が回転し、ボールネジナット１８に固定された
アクティブマス５が上下に移動（振動）する。すなわ
ち、アクティブマス５は、制御器８から出力される制御
信号に応じて車体１に対して上下方向に往復直線運動
（振動）する。アクティブマス５に発生する慣性力は、
ボールネジ１７、軸受１９、ベース板１６、筐体１１を
伝播し、２次曲げ振動を励起することのない車体への制
振力として作用し、車体１の１次曲げ振動が低減され
る。The operation of this embodiment will be described below. When a railroad vehicle travels, bending vibration is generated in the vehicle body 1 supported on the bogie 2 via the air spring 3 due to the unevenness of the rail. The vibration sensor 6 mainly detects a primary bending vibration component of the vehicle body 1, and the non-contact displacement sensor 7 detects a vertical relative displacement between the vehicle body 1 and the active mass 5. 2 above
Based on the detection data of the two sensors, the controller 8 generates a control signal in which the phase and the gain are compensated, and generates a torque signal for exciting the active mass 5 with a phase substantially opposite to the acceleration in the center of the vehicle body. Turn the motor. Electric motor 1
When the second motor shaft rotates, the coupling 15 and the ball screw 17 rotate, and the active mass 5 fixed to the ball screw nut 18 moves up and down (vibrates). That is, the active mass 5 reciprocates linearly (vibrates) up and down with respect to the vehicle body 1 in response to the control signal output from the controller 8. The inertial force generated in the active mass 5 is
It propagates through the ball screw 17, the bearing 19, the base plate 16, and the housing 11, acts as a vibration damping force on the vehicle body that does not excite the secondary bending vibration, and the primary bending vibration of the vehicle body 1 is reduced.
【００２４】制御器８は、常に非接触式変位センサ７に
よりアクティブマス５の変位を検知しており、アクティ
ブマス５の位置フィードバック制御を行う。また、制御
器８は、アクティブマス５の変位が、リミットスイッチ
２６ａによって規定される上限値を超えた際、及びリミ
ットスイッチ２６ｂによって規定される下限値を超えた
際に、電動モータ１２を停止させる。The controller 8 always detects the displacement of the active mass 5 by the non-contact displacement sensor 7 and performs position feedback control of the active mass 5. The controller 8 stops the electric motor 12 when the displacement of the active mass 5 exceeds the upper limit value defined by the limit switch 26a and when the displacement exceeds the lower limit value defined by the limit switch 26b. .
【００２５】この例では、以上の様に２重の安全装置を
持つ場合について説明したが、必ずしも位置フィードバ
ックとリミットスイッチ２６の両方が必ずしも必要とい
うわけではない。また、本例のように、コイルバネ２７
によってアクティブマス５の重量を補償した場合、ばね
自体がアクティブマス５を中立点近傍に引き戻す作用を
持つため、位置フィードバック制御は必ずしも必要では
ない。また、逆に、位置フィードバック制御を行うこと
により、ばねの省略も可能である。但し、ばねを省略し
た場合はアクティブマス５の重量を補償できないので、
電動モータ１２の容量を大きくする必要がある。In this example, the case of having a double safety device as described above has been described. However, both the position feedback and the limit switch 26 are not necessarily required. Also, as in this example, the coil spring 27
When the weight of the active mass 5 is compensated for by the above, the position feedback control is not always necessary because the spring itself has an action of returning the active mass 5 to the vicinity of the neutral point. Conversely, the spring can be omitted by performing the position feedback control. However, if the spring is omitted, the weight of the active mass 5 cannot be compensated.
It is necessary to increase the capacity of the electric motor 12.
【００２６】本実施例では、アクティブマスを回転式電
動モータで駆動する構成としているが、リニアモータで
アクティブマスを上下に駆動する構成としてもよい。In this embodiment, the active mass is driven by a rotary electric motor, but the active mass may be driven up and down by a linear motor.
【００２７】また、本装置は、理想的には２次曲げ振動
節部（前記Ｐ１もしくはＰ２の位置）に設置することが
望ましいが、機器配置の都合等で節部に設置できない場
合には、図２に示す「イ」（車体長を１とした場合０．
３〜０．４の範囲）あるいは、「ロ」（車体長を１とし
た場合０．６〜０．７の範囲）の範囲に取り付けても、
２次曲げの応答倍率は５０％以下程度となって励起され
る度合いが比較的小さいので、実用上問題ない。It is desirable that the present apparatus is ideally installed at the secondary bending vibration node (the position of P1 or P2). However, if the apparatus cannot be installed at the node due to the arrangement of equipment, etc. "A" shown in FIG.
3 to 0.4) or "b" (0.6 to 0.7 when the vehicle length is 1).
Since the response magnification of the secondary bending is about 50% or less and the degree of excitation is relatively small, there is no practical problem.
【００２８】さらに、車体２次曲げ振動節部Ｐ１、Ｐ２
に複数個の制振装置を設けてもよい。これにより、制振
装置単体の小型化が可能であり、さらに、１つの制振装
置が故障しても制振効果を維持することが可能である。Further, the vehicle body secondary bending vibration nodes P1, P2
May be provided with a plurality of vibration damping devices. This makes it possible to reduce the size of the vibration damping device itself, and to maintain the vibration damping effect even if one vibration damping device fails.
【００２９】図６は本発明の他の実施の形態を示す、曲
げ振動の対象となる鉄道車両と車体曲げ制振装置の側面
図である。本実施の形態では、アクチュエータ４、アク
ティブマス５、及び非接触式変位センサ７は車体中央部
の床下に設置され、振動センサ６は、車体２次曲げ振動
節部（前記Ｐ１、Ｐ２の位置）に設置される。ここで、
車体中央部とは、２次曲げの節Ｐ１とＰ２の間のことで
ある。その他の構成は、上述の第１の実施形態の場合と
同様である。FIG. 6 is a side view of a railway vehicle subject to bending vibration and a vehicle body bending vibration damping device according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the actuator 4, the active mass 5, and the non-contact displacement sensor 7 are installed under the floor in the center of the vehicle body, and the vibration sensor 6 is a secondary bending vibration node (the position of the P1, P2). Installed in here,
The central portion of the vehicle body is between the nodes P1 and P2 of the secondary bending. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３０】本実施例では、車体床面の振動加速度を検
知する振動センサ６のみを車体２次曲げ振動の節部に取
り付け、制振力を車体に伝えるアクチュエータ４、アク
ティブマス５を車体中央部に取り付けることで、アクチ
ュエータのパワーを効率的に活用できる為、省電力と装
置の小型化に有効である。そして、振動センサ６を車体
２次曲げ振動の節部に取り付けたので、１次曲げ振動を
効率よく検出できる。In this embodiment, only the vibration sensor 6 for detecting the vibration acceleration of the floor of the vehicle body is attached to the node of the secondary bending vibration of the vehicle body, and the actuator 4 for transmitting the vibration damping force to the vehicle body and the active mass 5 are connected to the central portion of the vehicle body. Since the power of the actuator can be efficiently used by attaching to the device, it is effective for power saving and miniaturization of the device. Since the vibration sensor 6 is attached to the node of the secondary bending vibration of the vehicle body, the primary bending vibration can be detected efficiently.
【００３１】また、本実施例では、車体床面の加速度を
検知する振動センサ６を２次曲げ節部に１個取り付けた
例について説明したが、車体中央、前後節部Ｐ１、Ｐ２
に同様のセンサを配置し、（数１）の演算を行う回路を
設け、１次曲げ振動のみを抽出する事により、更に良好
な制御が可能となる。Further, in this embodiment, an example has been described in which one vibration sensor 6 for detecting the acceleration of the floor of the vehicle body is attached to the secondary bending node, but the center of the vehicle and the front and rear nodes P1, P2 are provided.
Further, by providing a similar sensor and providing a circuit for performing the calculation of (Equation 1) and extracting only the primary bending vibration, it is possible to perform better control.
【００３２】 Ａｏ＝Ａｃ−(Ａｆ＋Ａｂ)／２ （数１） ここで、Ａｃは車体中央部のセンサが検知する上下加速
度、ＡｆはＰ１の位置でセンサが検知する上下加速度、
ＡｂはＰ２の位置でセンサが検知する上下加速度、Ａｏ
は制御動作に使用する加速度である。Ao = Ac− (Af + Ab) / 2 (Equation 1) where Ac is the vertical acceleration detected by the sensor at the center of the vehicle body, Af is the vertical acceleration detected by the sensor at the position of P 1,
Ab is the vertical acceleration detected by the sensor at the position of P2, Ao
Is the acceleration used for the control operation.
【００３３】なお、振動センサ６の位置は、必ずしも前
後節部Ｐ１、Ｐ２の位置でなくともよい。前後節部Ｐ
１、Ｐ２の位置、アクチュエータ、アクティブマスの設
置位置と振動センサ６の取付け位置及び振動センサ６の
出力に基づいて、制御動作に使用する加速度を算出する
演算回路を設ければよい。The position of the vibration sensor 6 does not necessarily have to be the position of the front and rear joints P1 and P2. Front and rear joint P
An arithmetic circuit that calculates the acceleration used for the control operation based on the position of P1, the position of P2, the installation position of the actuator and the active mass, the mounting position of the vibration sensor 6, and the output of the vibration sensor 6 may be provided.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、他
の振動モード、特に２次曲げ振動を励起せずに、車体１
次曲げ振動のみを効果的に低減し、軽量かつ車体曲げ振
動低減効果の大きい鉄道車両を提供することが可能とな
る。As described above, according to the present invention, the vehicle body 1 is not excited without exciting other vibration modes, especially secondary bending vibration.
It is possible to effectively provide only a secondary bending vibration, and to provide a railway vehicle that is lightweight and has a large body vibration reduction effect.
【００３５】また、振動が低減されるので構造体寸法の
節減による車体の軽量化が可能となり、省エネルギーで
かつ低騒音・低振動で運転でき、高速走行に適した鉄道
車両を提供できる。In addition, since the vibration is reduced, the weight of the vehicle body can be reduced by reducing the size of the structure, and the railway vehicle can be operated with low energy consumption and low noise and low vibration, which is suitable for high-speed traveling.
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄道車両を示す側面
図である。FIG. 1 is a side view showing a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
【図２】車体２次曲げに相当する梁の振動モードの例を
示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of a vibration mode of a beam corresponding to secondary bending of a vehicle body.
【図３】実際の車体の１次曲げ振動と２次曲げ振動の例
を示す折れ線グラフである。FIG. 3 is a line graph showing an example of primary bending vibration and secondary bending vibration of an actual vehicle body.
【図４】図１に示す実施の形態の部分の詳細を示す断面
図である。FIG. 4 is a sectional view showing details of a part of the embodiment shown in FIG. 1;
【図５】図１に示す実施の形態の制御器の要部構成を示
すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of a controller according to the embodiment shown in FIG. 1;
【図６】本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両を示す
側面図である。FIG. 6 is a side view showing a railway vehicle according to another embodiment of the present invention.
１ 車体 ２ 台車 ３ 空気ばね ４ アクチュエータ ５ アクティブマス ６ 振動センサ ７ 非接触式変位センサ ８ 制御器 １０ 車体床面 １１ 筐体 １２ 電動モータ １４ モータブラケット １５ カップリング １６ ベース板 １７ ボールネジ １８ ボールネジナット １９ 軸受 ２０ ベアリングナット ２１ 押さえ板 ２２ 軸受 ２４ 回転防止装置 ２５ 案内レール ２６ａ リミットスイッチ ２６ｂ リミットスイッチ ２７ コイルバネ ２９ 上板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body 2 bogie 3 Air spring 4 Actuator 5 Active mass 6 Vibration sensor 7 Non-contact type displacement sensor 8 Controller 10 Body floor 11 Housing 12 Electric motor 14 Motor bracket 15 Coupling 16 Base plate 17 Ball screw 18 Ball screw nut 19 Bearing Reference Signs List 20 bearing nut 21 holding plate 22 bearing 24 anti-rotation device 25 guide rail 26a limit switch 26b limit switch 27 coil spring 29 upper plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 和宏 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 平石 元実 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 戸取 征二郎 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 原 邦芳 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 山地 和文 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 瀬畑 美智夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 Ｆターム(参考） 3J048 AB07 AD03 AD07 BE02 EA36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiro Makino 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. F term in the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. (reference) 3J048 AB07 AD03 AD07 AD07 BE02 EA36
Claims (4)
た車体と、該車体に装着されてその走行中の振動を低減
する制振装置と、を含んでなる鉄道車両において、前記
制振装置は、上下方向に移動可能に配置された可動質量
体と、該可動質量体を駆動して上下方向に移動させる可
動質量体駆動手段と、車体上下方向の振動を検出する車
体振動検出手段と、該車体振動検出手段の出力を入力と
して前記可動質量体駆動手段を制御する制御器とを備え
てなり、前記制振装置が、車体の前後方向中央位置から
車体の前端側もしくは後端側に離れた位置に配置されて
いることを特徴とする鉄道車両。1. A railway vehicle comprising: a vehicle body supported on a bogie via elastic support means; and a vibration damping device mounted on the vehicle body to reduce vibration during traveling. The apparatus includes a movable mass body movably arranged in the vertical direction, a movable mass body driving means for driving the movable mass body to move in the vertical direction, and a vehicle body vibration detecting means for detecting vibration in the vertical direction of the vehicle body. A controller for controlling the movable mass body driving means by using an output of the vehicle body vibration detecting means as an input, wherein the vibration damping device is arranged at a front end side or a rear end side of the vehicle body from a center position in the longitudinal direction of the vehicle body. A railway vehicle, which is arranged at a distant position.
上下２次曲げ振動節部の床下であることを特徴とする請
求項１に記載の鉄道車両。2. The railway vehicle according to claim 1, wherein the position where the vibration damping device is disposed is below the floor of the vehicle body vertical bending vibration node.
た車体と、該車体に装着されてその走行中の振動を低減
する制振装置と、を含んでなる鉄道車両において、前記
制振装置は、上下方向に移動可能に配置された可動質量
体と、該可動質量体を駆動して上下方向に移動させる可
動質量体駆動手段と、車体上下方向の振動を検出する車
体振動検出手段と、該車体振動検出手段の出力を入力と
して前記可動質量体駆動手段を制御する制御器とを備え
てなり、 前記可動質量体と可動質量体駆動手段は車体中央部の床
下に設置され、車体振動検出手段は車体上下２次曲げ振
動節部の床下に配置されていることを特徴とする鉄道車
両。3. A railway vehicle comprising: a vehicle body supported on a bogie via elastic supporting means; and a vibration damping device mounted on the vehicle body to reduce vibration during traveling. The apparatus includes a movable mass body movably arranged in the vertical direction, a movable mass body driving means for driving the movable mass body to move in the vertical direction, and a vehicle body vibration detecting means for detecting vibration in the vertical direction of the vehicle body. A controller for controlling the movable mass driving means by using an output of the vehicle vibration detecting means as an input, wherein the movable mass and the movable mass driving means are installed under the floor in the center of the vehicle, A railway vehicle, wherein the detecting means is arranged below the floor of the vehicle body vertical bending vibration node.
た車体と、該車体に装着されてその走行中の振動を低減
する制振装置と、を含んでなる鉄道車両において、前記
制振装置は、上下方向に移動可能に配置された可動質量
体と、該可動質量体を駆動して上下方向に移動させる可
動質量体駆動手段と、車体上下方向の振動を検出する車
体振動検出手段と、該車体振動検出手段の出力を入力と
して前記可動質量体駆動手段を制御する制御器とを備え
てなり、 前記可動質量体と可動質量体駆動手段は車体上下２次曲
げ振動節部の床下に設置され、車体振動検出手段は車体
前後方向中央部に配置されていることを特徴とする鉄道
車両。4. A railway vehicle comprising: a vehicle body supported on a bogie via elastic supporting means; and a vibration damping device mounted on the vehicle body to reduce vibration during traveling. The apparatus includes a movable mass body movably arranged in the vertical direction, a movable mass body driving means for driving the movable mass body to move in the vertical direction, and a vehicle body vibration detecting means for detecting vibration in the vertical direction of the vehicle body. A controller for controlling the movable mass body driving means using an output of the vehicle body vibration detecting means as an input, wherein the movable mass body and the movable mass body driving means are provided under the floor of the vehicle body vertical bending vibration node. A railway vehicle installed, wherein the vehicle body vibration detecting means is disposed at a central portion in the vehicle longitudinal direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327986A JP2000142396A (en) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | Rolling stock |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008094327A (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Active vibration control device |
| JP2008261431A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Kurashiki Kako Co Ltd | Active vibration eliminating device and vibration control unit used for it |
| JP2011201476A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | Railroad vehicle, and method of suppressing vibration of vehicle body of the same |
| CN110608260A (en) * | 2019-10-16 | 2019-12-24 | 上海工程技术大学 | Mass-adjustable vibration absorber for urban rail vehicle and vibration reduction principle |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10327986A patent/JP2000142396A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008094327A (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Active vibration control device |
| JP2008261431A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Kurashiki Kako Co Ltd | Active vibration eliminating device and vibration control unit used for it |
| JP2011201476A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Railway Technical Research Institute | Railroad vehicle, and method of suppressing vibration of vehicle body of the same |
| CN110608260A (en) * | 2019-10-16 | 2019-12-24 | 上海工程技术大学 | Mass-adjustable vibration absorber for urban rail vehicle and vibration reduction principle |
| CN110608260B (en) * | 2019-10-16 | 2024-05-24 | 上海工程技术大学 | Mass-adjustable vibration absorber for urban rail vehicle and vibration reduction principle |
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