JP2004009895A

JP2004009895A - Fail detecting device of vehicle body inclination control and railway vehicle

Info

Publication number: JP2004009895A
Application number: JP2002166163A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Matsui; 松井　敏明; Hisashi Negoro; 根来　尚志; Jun Kosakata; 小坂田　潤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a fail of vehicle body inclination control, especially reverse inclination, with high reliability. <P>SOLUTION: This device comprises an acceleration detector 1 for detecting steady acceleration in left and right directions acting on the vehicle body, a height sensor 2 for detecting a height in upper and lower directions on both left and right sides of the vehicle body, and a determining means 3 for comparing coincidence of both of operated steady lateral acceleration and the steady acceleration detected by the acceleration detector after operating the steady lateral acceleration from the height of the vehicle body detected by the height sensor, and determining whether the vehicle body inclination control is normal or not. Reliability is improved as compared with fail detection of a conventional single system because a detector for detecting a curved line is provided other than the detector as a control object and results of both are compared to detect the control fail and reverse inclination. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両における車体傾斜制御装置のフェール特に逆傾斜を高い信頼性で検知する装置及びこの装置を備えた鉄道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両が曲線路を通過するに際し、高速での通過と乗客の乗り心地の向上を図るため、軌道の曲線部分にはカントが施され、遠心力と重力との合力が車体床面に垂直に作用するようになされている。
【０００３】
この曲線路での走行速度を速くするには、カント量を大きくすれば良いが、カント量を大きくし過ぎると、曲線路を低速で走行したり、あるいは、この曲線路で停車した場合には、車体の傾きが大きくなって曲線路の内軌側に転倒する危険性がある。従って、安全上、カント量には上限が設定されている。
【０００４】
ところで、最大カント量から算出される均衡速度を超えた速度で曲線路を通過すると、カントで相殺できない超過遠心力が発生し、乗り心地を悪くすると共に脱線の危険も生じる。
【０００５】
そこで、超過遠心力が作用した場合、超過遠心力と重力との合力が車体床面に垂直に働くように、台車はそのままで車体だけが更に傾くようにし、乗客に不快感を与えずにカント均衡速度以上の速度で曲線路を通過できるようにした振子車両が採用されている。
【０００６】
しかしながら、振子車両では、車体傾斜中心である振子中心が車体重心より上方にあり、車体を傾斜させると車体重心が反傾斜側に移動するため、曲線走行時に外輪荷重が増加する一方、内輪荷重が減少することになる。
【０００７】
従って、振子車両では、乗客に不快な遠心力を感じさせることなく、より高速で走行するためには、車体をより内側に傾斜させる必要があるが、車体の内側傾斜度合に伴って前記の輪重移動も多くなり、離心率が増して転覆の危険性も増大し、曲線路走行速度の更なる向上が図れないという問題があった。
【０００８】
そこで、振子車両に代えて、乗客に不快な遠心力を感じさせることなく、曲線路の更なる高速走行を可能とするべく、車体傾斜制御について種々の提案がなされているが、このような車体傾斜制御においては、フェールしたときに逆傾斜しないようにすることが最も重要な点であり、各種のフェール検知方法が提案されている。
【０００９】
例えば特公昭５６−２３８２３号では、ある限度以上の傾斜を制限するリミッタ装置が動作し、かつ、一定値以上の横方向加速度がある時間継続している場合にはフェール検出としている。
【００１０】
また、特公昭６２−３５９４２号では、演算機内で設定値と検出した制御対象を比較することで異常を検出したり、先頭の車体に設けたチェック回路からの異常指令又は前記演算機からの異常指令のどちらか一方が働いた場合にフェール検出としている。
【００１１】
また、特開平７−８１５５８号では、ヨーイングジャイロによりヨーイング方向の検出を行い、曲線区間の曲がり方向を検出した場合に、路線地図の曲がり方向と一致するか否かを判断することで、フェールを検出している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭５６−２３８２３号で提案されたフェール検知方法では、傾斜がある限度未満の場合には当然にフェールの検知が行えない。
また、特公昭６２−３５９４２号で提案されたフェール検知方法のうち、前者の方法では、制御対象のみでフェール検知の判断を行う１重系の検知システムであるため、また、後者の方法でも、先頭車以外は１重系の検知システムであるため、中間車ではフェール検知の信頼性に乏しい。
【００１３】
また、特開平７−８１５５８号で提案されたフェール検知方法でも、ヨーイング方向のみの検出によりフェール検知を行う１重系の検知システムであるため信頼性に乏しい。
【００１４】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、車体傾斜制御のフェール特に逆傾斜の検知を高い信頼性で行うことができるフェール検知装置、及び、このフェール検知装置を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、例えば車体に作用する左右方向の定常加速度を検出する加速度検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから定常的横加速度αを演算した後、演算された定常的横加速度と前記加速度検出器により検知された定常加速度の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたこととしている。そして、このようにすることで、車体傾斜制御のフェール検知を高い信頼性で行うことが可能になる。
なお、定常加速度とは、振動成分を含まない定常的な加速度の事をいう（例えばＪＩＳ　Ｅ　４０２３等参照）。
【００１６】
そして、上記の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置を搭載した鉄道車両にあっては、曲線路の更なる高速走行が安全にかつ乗客に不快な遠心力を感じさせることなく行えることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、逆傾斜が発生する場所は必ず曲線区間であることから、車体傾斜制御のフェール特に逆傾斜を高精度に検出するためには、
▲１▼　曲線を検知すること、
▲２▼　検知した曲線の傾斜方向と車体の傾斜する方向を検知し、この曲線の傾斜方向と車体の傾斜する方向が一致するか否かを判定すればよいこと、
の２点が必要であると考えた。
【００１８】
そして、曲線の検知は、
１）　左右方向の加速度検出器により車体に作用する左右方向の定常加速度を検知する。
２）　レートジャイロによりロール方向、或いは、ロール方向とヨーイング方向の信号を検知する。
３）　傾斜角検出器により車体の絶対傾斜角を検知する。
４）　曲線区間の手前に設置された地上子から曲線情報を読み取る。
５）　ボギー角検出器により曲線を検知する。
ことによって可能である。
【００１９】
また、前記検出には、
▲３▼　検出の判定は１重系より２重系としたほうが信頼性が高くなること、
▲４▼　必ずしも、先頭車両が一番危険性が高いということはないこと、
ということも考慮し、以下の本発明を成立させた。
【００２０】
すなわち、第１の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、車体に作用する左右方向の定常加速度α’を検出する加速度検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から定常的横加速度αを演算した後、演算された定常的横加速度αと前記加速度検出器により検知された定常加速度α’の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたものである。
【００２１】
また、第２の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、台車に取付けられ車両の少なくともロール方向の信号を検出するレートジャイロと、車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から車体の傾斜角θを、また、レートジャイロで検出した前記信号からカント量を夫々演算した後、この演算した傾斜角θの方向と前記レートジャイロにより検知した曲線入口での出力信号より判断した曲線の傾斜方向の両者の符号を比較し、この比較と前記演算したカント量により車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたものである。
【００２２】
また、第３の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、車体の絶対傾斜角θ’を検出する傾斜角検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から車体の傾斜角θを演算した後、この演算した傾斜角θの方向と前記傾斜角検出器により検知された絶対傾斜角θ’の方向の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたものである。
【００２３】
また、第４の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、曲線区間の手前に設置された地上子から曲線情報を読み取る曲線情報読み取り装置と、車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から車体の傾斜角θを演算した後、この演算した傾斜角θの方向と前記曲線情報読み取り装置に読み取られた曲線情報中の傾斜方向の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたものである。
【００２４】
また、第５の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置は、車体と台車間のボギー角θｂを検出するボギー角検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から車体の傾斜角θを、また、ボギー角検出器で検出した前記ボギー角θｂから曲線半径を夫々演算した後、この演算した傾斜角θの方向と前記ボギー角検出器により検知されたボギー角θｂより判断する傾斜方向の両者の符合を比較し、この比較と、計算により求めた曲線半径と、予め保有している曲線情報により車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたものである。
【００２５】
上記の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置では、制御対象となる高さセンサー以外に、曲線を検知する検出器、例えば加速度検出器、レートジャイロ、傾斜角検出器、ボギー角検出器等を設けたり、また、地上子からの曲線情報を読み取ったりして、これら両者の結果を比較することで、制御フェールや逆傾斜を検知するので、従来の１重系のフェール検知に比べて信頼性が向上することになる。
【００２６】
そして、上記の第１から第５の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置を２つ以上組み合わせた場合には、更なる信頼性の向上が図れることになる。これが、第６の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置である。
【００２７】
上記の第１〜第６の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置において、高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２からの車体の傾斜角θの検出は、高さセンサーの左右の取付け間隔をＬとした場合（図２，３の（ｄ）参照）、
θ＝（ｈ_１−ｈ_２）／Ｌ　…▲１▼
の計算式によって得ることができる。
【００２８】
また、上記の第１の本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置において、高さセンサーにより検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２からの定常的横加速度α（ｇ単位で表される無次元数）の演算は、走行速度をＶ（ｍ／秒）、曲線半径をＲ（ｍ）、重力加速度をｇ（ｍ／秒^２）、軌間をＧ（ｍ）、超過遠心力に対する車体の傾斜角をθ（ｒａｄ）とすると、
α＝（Ｖ^２／Ｒ・ｇ）−（Ｃ／Ｇ）−θ　…▲２▼
の計算式によって得ることができる。
【００２９】
上記の第１〜第６の何れかの本発明に係る車体傾斜制御のフェール検知装置を搭載した鉄道車両にあっては、曲線路の更なる高速走行が、乗客に不快な遠心力を感じさせることなく、安全に行えることになる。これが本発明に係る鉄道車両である。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明に係るを図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。
図１〜図５は請求項１〜請求項５に対応する本発明の説明図である。
【００３１】
Ａ．請求項１に対応する実施例
図１（ａ）において、１は例えば車体に取付けられ、車体に作用する左右方向の定常加速度α’を検出する加速度検出器、２は例えば車体の左右両側での上下方向の高さｈ_１、ｈ_２を検出する空気ばね高さセンサー（以下、単に「高さセンサー」という。）、３は判定手段を示す。
【００３２】
そして、前記判定手段３では、図１（ｂ）のフロー図に示したように、先ず高さセンサー２により検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から、前述の▲１▼▲２▼式を用いて定常的横加速度αを演算するのである。その後、この演算した定常的横加速度αと前記加速度検出器１によって検知された定常加速度α’（図１（ｃ）参照）の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定するのである。
【００３３】
この請求項１に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、前述の▲１▼▲２▼式を利用することで、判定手段３においても定常的横加速度αの検出が容易に行えることになって、従来のフェール検知と比べてより確実なフェール検知が可能になる。
【００３４】
Ｂ．請求項２に対応する実施例
図２（ａ）において、４は車両の例えばロール方向の信号を検出するレートジャイロであり、台車に取付けられている。
【００３５】
そして、請求項２に対応する実施例にあっては、判定手段３は、図２（ｂ）のフロー図に示したように、先ず前記の高さセンサー２により検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から前述の▲１▼式より車体の傾斜角θを（図２（ｄ）参照）、また、レートジャイロ４で検出した前記信号からカント量を夫々演算するのである。
【００３６】
その後、この演算した傾斜角θの方向と前記レートジャイロ４により検知した曲線入口での出力信号より判断した曲線の傾斜方向の両者の符号を比較し、この比較と前記演算したカント量により車体傾斜制御が正常か否かを判定するのである。
【００３７】
なお、カント量は図２（ｃ）に示したように、ロール方向の傾斜角速度における斜線部（入口の緩和曲線部）の面積を演算することで求めることができる。
【００３８】
この請求項２に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、レートジャイロ４による方向の検出以外に、カント量を演算し、車両側の曲線情報と照合するので、請求項１に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置に比べ、信頼性がさらに向上することになる。
【００３９】
なお、本実施例では、レートジャイロ４によって車両のロール方向の信号のみを検出するものについて説明したが、ロール方向の信号に加えてヨーイング方向の信号も加味すればさらに信頼性が向上することは言うまでもない。
【００４０】
Ｃ．請求項３に対応する実施例
図３（ａ）において、５は車体に取付けられ、車体の絶対傾斜角θ’を検出する傾斜角検出器である。
【００４１】
そして、請求項３に対応する実施例にあっては、判定手段３は、図３（ｂ）のフロー図に示したように、先ず前記高さセンサー２により検出された車体の左右高さｈ_１、ｈ_２から前述の▲１▼式により車体の傾斜角θを演算するのである。
【００４２】
その後、前記演算した傾斜角θの方向と前記傾斜角検出器５により検知された絶対傾斜角θ’の方向（図３（ｃ）参照）の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定するのである。
【００４３】
この請求項３に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、車体の実際の傾斜角度（絶対傾斜角θ’）を検出するので、高い信頼性を得るに際しての比較が容易に行えることになる。
【００４４】
Ｄ．請求項４に対応する実施例
図４（ａ）において、６は曲線区間の手前に設置された地上子から図４（ｃ）に示したような曲線情報を読み取る曲線情報読み取り装置であり、例えば先頭車両の運転席に設けられている。本装置にはマイクロコンピュータが搭載され、読み取られたデータの処理を行っている。
【００４５】
そして、請求項４に対応する実施例にあっては、判定手段３は、図４（ｂ）のフロー図に示したように、先ず前記高さセンサー２により検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から、前述の▲１▼式により車体の傾斜角θを演算するのである。
【００４６】
その後、前記演算した傾斜角θの方向と前記曲線情報読み取り装置６に読み取られた曲線情報中の傾斜方向の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定するのである。
【００４７】
この請求項４に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、最も容易に信頼性の高いフェール検知が可能になる。
【００４８】
Ｅ．請求項５に対応する実施例
図５（ａ）において、７は例えば前台車に取り付けられ、車体のボギー角θｂ（図５（ｄ）参照）を検出するボギー角検出器である。
【００４９】
そして、請求項５に対応する実施例にあっては、判定手段３は、図５（ｂ）のフロー図に示したように、前記高さセンサー２により検出された車体の高さｈ_１、ｈ_２から前述の▲１▼式により車体の傾斜角θを、また、ボギー角検出器７で検出した前記ボギー角θｂ（図５（ｃ）参照）から曲線半径を夫々演算するのである。
【００５０】
その後、前記演算した傾斜角θの方向と前記ボギー角検出器７により検知されたボギー角θｂより判断する傾斜方向の両者の符合を比較し、この比較と、計算により求めた曲線半径ｒと、例えば車両が持っている曲線情報により車体傾斜制御が正常か否かを判定するのである。
【００５１】
前記曲線半径ｒは、例えば台車のボギーによる車体と台車間の相対回転変位を検知する変位計の変位量をｘ、前記変位計の取付け位置（車体中心からの距離）をａ、台車中心間距離の半分をＬとした場合、
ｒ＝ａ・Ｌ／ｘ
で求めることができる（特許第２８９７５７６号の段落００１３，００１４及び図３、図３参照）。
【００５２】
この請求項５に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、方向の検出以外に、曲線半径を計算し、車両側の曲線情報と照合するので、更なる信頼性の向上が図れる。
【００５３】
Ｆ．請求項６に対応する実施例
前記Ａ．〜Ｅ．で説明した請求項１〜５の何れかに対応するフェール検知装置を２つ以上組み合わせたものが請求項６に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置である。この請求項６に対応する車体傾斜制御のフェール検知装置では、上記のフェール検知装置が有する効果が組み合わされ、信頼性の更なる向上が期待できることになる。
【００５４】
そして、上記の請求項１〜請求項６の何れかに対応する車体傾斜制御のフェール検知装置を搭載した本発明に係る鉄道車両にあっては、曲線路の更なる高速走行が、乗客に不快な遠心力を感じさせることなく、安全に行えることになる。
【００５５】
上記の実施例では、判定手段３は、演算装置、比較装置、判定装置のうちの少なくとも何れか１つを含み、適宜それらが組み合わされる事により、場合に応じて最適なものとして構成されている。そして、最も好ましくは、演算、比較、判定装置が組み込まれたもので、これにより本発明のすべてが対応可能となる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御対象となる検出器以外に、曲線を検知する検出器を設け、これら両者の結果を比較することで、制御フェールや逆傾斜を検知するので、従来の１重系のフェール検知に比べて信頼性が向上することになって、曲線路の更なる高速走行が、乗客に不快な遠心力を感じさせることなく、安全に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に対応する本発明の説明図で、（ａ）はフェール検知装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）はフェール検知のフロー図、（ｃ）は曲線区間における加速度を示した図である。
【図２】請求項２に対応する本発明の説明図で、（ａ）はフェール検知装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）はフェール検知のフロー図、（ｃ）は曲線区間における傾斜角速度とカント量の算出方法を示した図、（ｄ）は曲線区間における車体傾斜を説明した図である。
【図３】請求項３に対応する本発明の説明図で、（ａ）はフェール検知装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）はフェール検知のフロー図、（ｃ）は曲線区間における傾斜角を示した図、（ｄ）は曲線区間における車体傾斜を説明した図である。
【図４】請求項４に対応する本発明の説明図で、（ａ）はフェール検知装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）はフェール検知のフロー図、（ｃ）は曲線の曲率を地上子との関係において示した図である。
【図５】請求項５に対応する本発明の説明図で、（ａ）はフェール検知装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）はフェール検知のフロー図、（ｃ）は曲線区間におけるボギー角を示した図、（ｄ）は曲線区間における車体とボギー角の関係を説明した図である。
【符号の説明】
１　　加速度検出器
２　　高さセンサー
３　　判定手段
４　　レートジャイロ
５　　傾斜角検出器
６　　曲線情報読み取り装置
７　　ボギー角検出器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for detecting a failure of a vehicle body inclination control device in a railway vehicle, particularly, a reverse inclination with high reliability, and a railway vehicle including the device.
[0002]
[Prior art]
When a railway car passes on a curved road, the track is curved to allow for high-speed passage and improved passenger comfort, and the combined force of centrifugal force and gravity is perpendicular to the vehicle body floor. It is made to work.
[0003]
To increase the traveling speed on this curved road, the cant amount should be increased, but if the cant amount is too large, if you drive at a low speed on a curved road or stop on this curved road, However, there is a risk that the inclination of the vehicle body increases and the vehicle body falls down on the inner rail side of the curved road. Therefore, an upper limit is set for the cant amount for safety.
[0004]
By the way, if the vehicle travels on a curved road at a speed exceeding the equilibrium speed calculated from the maximum cant amount, an excessive centrifugal force which cannot be canceled by the cant will be generated, thereby deteriorating the riding comfort and causing a risk of derailment.
[0005]
Therefore, when excessive centrifugal force is applied, the bogie remains intact and only the vehicle body is tilted further so that the combined force of the excessive centrifugal force and gravity acts perpendicular to the vehicle body floor, and can not be disturbed by passengers. A pendulum vehicle has been adopted that can pass on a curved road at a speed equal to or higher than the equilibrium speed.
[0006]
However, in a pendulum vehicle, the center of the pendulum, which is the vehicle body tilt center, is above the vehicle center of gravity, and when the vehicle body is tilted, the vehicle center of gravity moves to the anti-inclination side. Will decrease.
[0007]
Therefore, in the pendulum vehicle, in order to travel at a higher speed without causing the passenger to feel uncomfortable centrifugal force, it is necessary to incline the vehicle body more inwardly. The number of heavy movements also increases, the eccentricity increases, and the danger of overturning increases. Therefore, there is a problem that the traveling speed on a curved road cannot be further improved.
[0008]
Therefore, instead of a pendulum vehicle, various proposals have been made regarding vehicle body tilt control in order to enable further high-speed traveling on curved roads without causing passengers to feel uncomfortable centrifugal force. In the inclination control, it is the most important point to prevent reverse inclination when a failure occurs, and various failure detection methods have been proposed.
[0009]
For example, in Japanese Patent Publication No. 56-23823, a failure is detected when a limiter device for restricting an inclination exceeding a certain limit operates and a lateral acceleration exceeding a certain value continues for a certain time.
[0010]
In Japanese Patent Publication No. 62-35942, an abnormality is detected by comparing a set value and a detected control target in an arithmetic unit, or an abnormality command from a check circuit provided in a head body or an abnormality from the arithmetic unit. If either one of the commands works, a failure is detected.
[0011]
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-81558, a yawing direction is detected by a yawing gyro, and when a turning direction of a curved section is detected, it is determined whether or not the turning direction coincides with a turning direction of a route map. Detected.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fail detection method proposed in Japanese Patent Publication No. 56-23823 cannot naturally detect a failure when the inclination is less than a certain limit.
Further, among the fail detection methods proposed in Japanese Patent Publication No. 62-35942, the former method is a single detection system in which the failure detection is determined only by the control target, and the latter method also requires: Since the detection system other than the leading vehicle is a single detection system, the reliability of failure detection is poor for intermediate vehicles.
[0013]
Also, the fail detection method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-81558 is poor in reliability because it is a single detection system that performs fail detection by detecting only the yawing direction.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and includes a fail detection device capable of highly reliably detecting a failure in vehicle body inclination control, particularly, a reverse inclination, and including the failure detection device. The purpose is to provide railway vehicles.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a failure detection device for vehicle body inclination control according to the present invention includes, for example, an acceleration detector that detects a steady lateral acceleration acting on the vehicle body, and a vertical height on both left and right sides of the vehicle body. A height sensor for detecting the height and a constant lateral acceleration α calculated from the height of the vehicle body detected by the height sensor, and then the calculated constant lateral acceleration and the constant acceleration detected by the acceleration detector And a determination means for comparing the signs of the two to determine whether or not the vehicle body tilt control is normal. By doing so, the failure detection of the vehicle body tilt control can be performed with high reliability.
The steady acceleration refers to a steady acceleration that does not include a vibration component (for example, see JIS E 4023).
[0016]
In the railway vehicle equipped with the fail detection device for controlling the vehicle body inclination according to the present invention, further high-speed traveling on a curved road can be performed safely and without causing passengers to feel uncomfortable centrifugal force. Become.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have found that the place where the reverse inclination occurs is always a curved section, so in order to detect the failure of the vehicle body inclination control, particularly the reverse inclination with high accuracy,
(1) detecting a curve;
(2) detecting the inclination direction of the detected curve and the inclination direction of the vehicle body, and determining whether the inclination direction of the curve coincides with the inclination direction of the vehicle body;
We thought that two points were necessary.
[0018]
And the detection of the curve
1) A left-right steady-state acceleration acting on the vehicle body is detected by a left-right acceleration detector.
2) A signal in the roll direction or a signal in the roll direction and the yawing direction is detected by the rate gyro.
3) The absolute tilt angle of the vehicle body is detected by the tilt angle detector.
4) Read the curve information from the ground stand installed before the curve section.
5) Detect the curve with the bogie angle detector.
This is possible.
[0019]
Further, in the detection,
{Circle around (3)} The determination of detection is more reliable when a double system is used than a single system.
(4) That the leading vehicle is not necessarily the most dangerous,
In consideration of this, the present invention described below has been established.
[0020]
That is, the fail detecting apparatus for controlling the vehicle body tilt according to the first aspect of the present invention includes an acceleration detector that detects a steady lateral acceleration α ′ acting on the vehicle body, and a height h ₁ in the vertical direction on both the left and right sides of the vehicle body. , the height sensor for detecting a h _2, after calculating a steady lateral acceleration α from the height h _1, h ₂ of the vehicle body detected by the height sensor, the calculated steady lateral acceleration α and the acceleration A determination means is provided for comparing the sign of both the steady acceleration α ′ detected by the detector and determining whether the vehicle body tilt control is normal.
[0021]
Further, the fail detecting apparatus for controlling the inclination of the vehicle body according to the second aspect of the present invention includes a rate gyro attached to the bogie to detect at least a signal in a roll direction of the vehicle, and a height h ₁ in a vertical direction on both left and right sides of the vehicle body. the height sensor for detecting a h _2, have been the vehicle of the height h _1, h ₂ from the tilt angle of the vehicle body θ detected by the height sensor, also respectively calculating a cant amount from the signal detected by rate gyro After that, the sign of the calculated inclination angle θ and the sign of the inclination direction of the curve determined from the output signal at the curve entrance detected by the rate gyro are compared, and the comparison and the calculated cant amount are used to calculate the body inclination. A determination means for determining whether the control is normal is provided.
[0022]
The third aspect of the present invention relates to a failure detection apparatus for controlling the inclination of a vehicle body, comprising: an inclination angle detector for detecting an absolute inclination angle θ ′ of the vehicle body; and heights h ₁ and h ₂ in the vertical direction on both left and right sides of the vehicle body. And a height sensor for detecting the inclination angle θ of the vehicle body detected from the heights h ₁ and h ₂ of the vehicle body detected by the height sensor. Then, the direction of the calculated inclination angle θ and the inclination angle detector are calculated. A determination means is provided for comparing the sign of the absolute inclination angle θ ′ detected by the above and determining whether or not the vehicle body inclination control is normal.
[0023]
A fourth aspect of the present invention relates to a failure detection device for vehicle body tilt control, comprising: a curve information reading device that reads curve information from a ground member installed before a curved section; and a vertical height on both left and right sides of the vehicle body. the height sensor for detecting the h _1, h _2, after calculating the inclination angle θ of the vehicle body from the height h _1, h ₂ of the vehicle body detected by the height sensor, the direction of the inclination angle θ that this operation A determination means is provided for comparing the signs of both the inclination directions in the curve information read by the curve information reading device to determine whether the vehicle body inclination control is normal.
[0024]
Further, a fifth aspect of the present invention relates to a failure detection device for vehicle body tilt control, comprising: a bogie angle detector for detecting a bogie angle θb between a vehicle body and a bogie; and vertical heights h ₁ and h on both left and right sides of the vehicle body. ₂ , a tilt angle θ of the vehicle body from the heights h ₁ and h ₂ of the vehicle body detected by the height sensors, and a curve radius from the bogie angle θb detected by the bogie angle detector. Are respectively calculated, and the sign of both the direction of the calculated inclination angle θ and the inclination direction determined from the bogie angle θb detected by the bogie angle detector are compared, and the comparison and the calculated curve radius are performed. And determination means for determining whether or not the vehicle body inclination control is normal based on curve information stored in advance.
[0025]
In the fail detecting device for controlling the vehicle body inclination according to the present invention, in addition to the height sensor to be controlled, a detector for detecting a curve, such as an acceleration detector, a rate gyro, a tilt angle detector, a bogie angle detector, and the like. The control failure and the reverse inclination are detected by comparing the results of the two by reading the curve information from the grounding element and by reading the curve information from the ground child, so it is more reliable than the conventional single-system failure detection. Performance will be improved.
[0026]
When two or more fail detection devices for controlling the vehicle body inclination according to the first to fifth aspects of the present invention are combined, the reliability can be further improved. This is the sixth embodiment of the vehicle body tilt control fail detecting apparatus according to the present invention.
[0027]
In the above-described first to sixth fail detection devices for controlling the inclination of the vehicle body according to the present invention, the detection of the inclination angle θ of the vehicle body from the heights h ₁ and h ₂ of the vehicle body detected by the height sensor is performed using the height If the left and right mounting intervals of the sensor are L (see (d) of FIGS. 2 and 3),
θ = (h ₁ −h ₂ ) / L ( ₁ )
Can be obtained by the following equation.
[0028]
Further, in the fail detecting apparatus for controlling the inclination of the vehicle body according to the first aspect of the present invention, the stationary lateral acceleration α (expressed in g units) from the vehicle body heights h ₁ and h ₂ detected by the height sensor. the calculation of the dimensionless number), the running speed V (m / sec), the curve radius R (m), the gravitational acceleration g (m / sec ^2), gauge the G (m), of the vehicle body against excessive centrifugal force If the inclination angle is θ (rad),
α = (V ² / R · g) − (C / G) −θ (2)
Can be obtained by the following equation.
[0029]
In the railway vehicle equipped with any one of the first to sixth aspects of the present invention, the further high-speed running on a curved road causes the passenger to feel uncomfortable centrifugal force. And can be done safely. This is the railway vehicle according to the present invention.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS.
1 to 5 are explanatory diagrams of the present invention corresponding to claims 1 to 5.
[0031]
A. In FIG. 1 (a), an acceleration detector 1 is attached to, for example, a vehicle body and detects a left-right steady acceleration α ′ acting on the vehicle body. An air spring height sensor (hereinafter, simply referred to as a “height sensor”) that detects the heights h ₁ and h ₂ in the vertical direction, and 3 denotes a determination unit.
[0032]
Then, as shown in the flowchart of FIG. 1B, the determination means 3 first calculates the above-mentioned (1) and (2) from the vehicle body heights h ₁ and h ₂ detected by the height sensor 2. The stationary lateral acceleration α is calculated using the equation. Thereafter, the sign of the calculated steady lateral acceleration α and the sign of the steady acceleration α ′ detected by the acceleration detector 1 (see FIG. 1C) are compared to determine whether the vehicle body tilt control is normal. You do it.
[0033]
In the vehicle inclination control fail detecting device according to the first aspect, the determination means 3 can easily detect the steady lateral acceleration α by using the above formulas (1) and (2). As a result, more reliable failure detection can be performed as compared with the conventional failure detection.
[0034]
B. In FIG. 2A, reference numeral 4 denotes a rate gyro for detecting a signal, for example, in a roll direction of a vehicle, which is mounted on a bogie.
[0035]
Then, in the embodiment corresponding to claim 2, as shown in the flow chart of FIG. 2B, the determining means 3 first detects the height h of the vehicle body detected by the height sensor 2. _1, from h ₂ of the aforementioned ▲ 1 ▼ vehicle body inclination angle θ from equation (see FIG. 2 (d)), also is to respectively calculating a cant amount from the signal detected by the rate gyro 4.
[0036]
Then, the sign of the calculated inclination angle θ and the sign of the inclination direction of the curve determined from the output signal at the curve entrance detected by the rate gyro 4 are compared, and the vehicle inclination is calculated based on the comparison and the calculated cant amount. It is determined whether the control is normal.
[0037]
In addition, as shown in FIG. 2C, the cant amount can be obtained by calculating the area of a hatched portion (a transition curve portion at the entrance) at an inclination angular velocity in the roll direction.
[0038]
In the vehicle inclination control fail detecting device according to the second aspect, in addition to detecting the direction by the rate gyro 4, the cant amount is calculated and collated with the curve information on the vehicle side. The reliability is further improved as compared with the control failure detection device.
[0039]
In the present embodiment, the case where only the signal in the roll direction of the vehicle is detected by the rate gyro 4 has been described. However, if the signal in the yawing direction is added to the signal in the roll direction, the reliability can be further improved. Needless to say.
[0040]
C. In FIG. 3A, reference numeral 5 denotes an inclination angle detector attached to a vehicle body and detecting an absolute inclination angle θ 'of the vehicle body.
[0041]
Then, in an embodiment corresponding to claim 3, as shown in the flowchart of FIG. 3 (b), the judging means 3 first detects the left and right height h of the vehicle body detected by the height sensor 2. _1, from h ₂ of the aforementioned ▲ 1 ▼ is to compute the inclination angle θ of the vehicle body by the equation.
[0042]
Thereafter, the sign of both the calculated direction of the inclination angle θ and the direction of the absolute inclination angle θ ′ detected by the inclination angle detector 5 (see FIG. 3C) is compared to determine whether the vehicle body inclination control is normal. It is determined whether or not.
[0043]
In the fail detecting apparatus for controlling the inclination of the vehicle body according to the third aspect, the actual inclination angle (absolute inclination angle θ ') of the vehicle body is detected, so that a comparison for obtaining high reliability can be easily performed.
[0044]
D. In FIG. 4A, reference numeral 6 denotes a curve information reading device for reading curve information as shown in FIG. 4C from a ground member installed in front of a curve section. It is provided in the driver's seat of the leading vehicle. The apparatus is equipped with a microcomputer and processes read data.
[0045]
Then, in the embodiment corresponding to claim 4, as shown in the flowchart of FIG. 4B, the determination means 3 firstly detects the height h _{1 of the} vehicle body detected by the height sensor 2. from h _2, it is to compute the inclination angle θ of the vehicle body by ▲ 1 ▼ equation above.
[0046]
Thereafter, the sign of the calculated inclination angle θ and the sign of the inclination direction in the curve information read by the curve information reading device 6 are compared to determine whether or not the vehicle body inclination control is normal.
[0047]
In the failure detection device for vehicle body tilt control according to the fourth aspect, highly reliable failure detection can be performed most easily.
[0048]
E. FIG. In FIG. 5A, reference numeral 7 denotes a bogie angle detector which is attached to, for example, a front bogie and detects a bogie angle θb of the vehicle body (see FIG. 5D).
[0049]
Then, in an embodiment corresponding to claim 5, as shown in the flowchart of FIG. 5B, the determination means 3 determines the height h _{1 of the} vehicle body detected by the height sensor 2, the ▲ 1 ▼ preceding formulas from h ₂ the inclination angle θ of the vehicle body, also, is to respectively calculating a curve radius from the bogie angle θb detected by the bogie angle detector 7 (see FIG. 5 (c)).
[0050]
Thereafter, the sign of the calculated inclination angle θ and the sign of the inclination direction determined from the bogie angle θb detected by the bogie angle detector 7 are compared, and the comparison and the calculated curve radius r are performed. For example, it is determined whether or not the vehicle body tilt control is normal based on curve information possessed by the vehicle.
[0051]
The curve radius r is, for example, x the displacement amount of a displacement meter that detects a relative rotational displacement between the vehicle body and the bogie due to the bogie of the bogie, a the mounting position of the displacement meter (distance from the center of the vehicle body), and the bogie center distance. When L is half of
r = a · L / x
(See paragraphs 0013 and 0014 of Japanese Patent No. 2897576 and FIGS. 3 and 3).
[0052]
In the vehicle body tilt control fail detecting device according to the fifth aspect, besides detecting the direction, the radius of the curve is calculated and compared with the curve information on the vehicle side, so that the reliability can be further improved.
[0053]
F. An embodiment corresponding to claim 6. ~ E. A combination of two or more fail detection devices according to any one of claims 1 to 5 described above is a failure detection device for vehicle body tilt control according to claim 6. In the failure detection device for vehicle body tilt control according to the sixth aspect, the effects of the failure detection device described above are combined, and further improvement in reliability can be expected.
[0054]
Further, in the railway vehicle according to the present invention, which is equipped with the vehicle body tilt control fail detecting device according to any one of claims 1 to 6, further high-speed traveling on a curved road is uncomfortable for passengers. It can be done safely without feeling a great centrifugal force.
[0055]
In the above embodiment, the determination unit 3 includes at least one of an arithmetic device, a comparison device, and a determination device, and is appropriately combined with each other as appropriate to be configured as appropriate. . Most preferably, a calculation, comparison, and determination device is incorporated, and thereby all of the present invention can be handled.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in addition to the detector to be controlled, a detector that detects a curve is provided, and by comparing the results of these two, a control failure or a reverse inclination is detected. The reliability is improved as compared with the conventional single-system failure detection, so that a further high-speed traveling on a curved road can be performed safely without causing passengers to feel uncomfortable centrifugal force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of the present invention corresponding to claim 1, wherein (a) is a block diagram showing a schematic configuration of a fail detecting device, (b) is a flowchart of fail detection, and (c) is acceleration in a curved section. FIG.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of the present invention corresponding to claim 2, wherein FIG. 2A is a block diagram showing a schematic configuration of a fail detecting device, FIG. 2B is a flowchart of fail detection, and FIG. FIG. 8D is a diagram illustrating a method of calculating an angular velocity and a cant amount, and FIG. 9D is a diagram illustrating a vehicle body inclination in a curved section.
3A and 3B are explanatory diagrams of the present invention corresponding to claim 3, wherein FIG. 3A is a block diagram showing a schematic configuration of a fail detecting device, FIG. 3B is a flowchart of fail detection, and FIG. FIG. 4D is a diagram illustrating a corner, and FIG. 4D is a diagram illustrating a vehicle body inclination in a curved section.
4A and 4B are explanatory diagrams of the present invention corresponding to claim 4, wherein FIG. 4A is a block diagram showing a schematic configuration of a fail detecting device, FIG. 4B is a flowchart of fail detection, and FIG. It is the figure shown in relation to the ground child.
5A and 5B are explanatory diagrams of the present invention corresponding to claim 5, wherein FIG. 5A is a block diagram showing a schematic configuration of a failure detection device, FIG. 5B is a flowchart of failure detection, and FIG. FIG. 7D is a diagram illustrating the relationship between the vehicle body and the bogie angle in a curved section.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration detector 2 Height sensor 3 Judgment means 4 Rate gyro 5 Inclination angle detector 6 Curve information reading device 7 Bogie angle detector

Claims

車体に作用する左右方向の定常加速度を検出する加速度検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから定常的横加速度を演算した後、演算された定常的横加速度と前記加速度検出器により検知された定常加速度の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。An acceleration detector that detects the steady acceleration in the left and right direction acting on the car body, a height sensor that detects the height in the vertical direction on both the left and right sides of the car body, and a steady state based on the height of the car body detected by this height sensor After calculating the target lateral acceleration, comparing the sign of both the calculated steady-state lateral acceleration with the sign of the steady-state acceleration detected by the acceleration detector to determine whether the vehicle body tilt control is normal or not. A fail detection device for vehicle body inclination control.

台車に取付けられ車両の少なくともロール方向の信号を検出するレートジャイロと、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから車体の傾斜角を、また、レートジャイロで検出した前記信号からカント量を夫々演算した後、この演算した傾斜角の方向と前記レートジャイロにより検知した曲線入口での出力信号より判断した曲線の傾斜方向の両者の符号を比較し、この比較と前記演算したカント量により車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。A rate gyro attached to the bogie to detect at least the signal in the roll direction of the vehicle, a height sensor to detect the vertical height on both the left and right sides of the vehicle, and a height of the vehicle detected by this height sensor After calculating the tilt angle of the vehicle body and the cant amount from the signal detected by the rate gyro, respectively, the direction of the calculated tilt angle and the slope of the curve determined from the output signal at the curve entrance detected by the rate gyro A failure detection device for vehicle body tilt control, comprising: a determination unit that compares signs of both directions and determines whether the vehicle body tilt control is normal based on the comparison and the calculated cant amount.

車体の絶対傾斜角を検出する傾斜角検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから車体の傾斜角を演算した後、この演算した傾斜角の方向と前記傾斜角検出器により検知された絶対傾斜角の方向の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。An inclination angle detector that detects the absolute inclination angle of the vehicle body, a height sensor that detects the vertical height on both the left and right sides of the vehicle body, and the inclination angle of the vehicle body based on the height of the vehicle body detected by this height sensor After calculating the above, the sign of both the direction of the calculated inclination angle and the direction of the absolute inclination angle detected by the inclination angle detector are compared to determine whether or not the vehicle body inclination control is normal. A failure detection device for vehicle body tilt control.

曲線区間の手前に設置された地上子から曲線情報を読み取る曲線情報読み取り装置と、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから車体の傾斜角を演算した後、この演算した傾斜角の方向と前記曲線情報読み取り装置に読み取られた曲線情報中の傾斜方向の両者の符合を比較し、車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。A curve information reading device that reads curve information from the ground element installed in front of the curved section, a height sensor that detects the vertical height on both the left and right sides of the vehicle body, and a vehicle body detected by this height sensor After calculating the inclination angle of the vehicle body from the height, the sign of both the direction of the calculated inclination angle and the inclination direction in the curve information read by the curve information reader is compared to determine whether the vehicle body inclination control is normal. A failure detection device for vehicle body tilt control, comprising a determination unit for determining whether the failure has occurred.

車体と台車間のボギー角を検出するボギー角検出器と、車体の左右両側での上下方向の高さを検出する高さセンサーと、この高さセンサーにより検出された車体の高さから車体の傾斜角を、また、ボギー角検出器で検出した前記ボギー角から曲線半径を夫々演算した後、この演算した傾斜角の方向と前記ボギー角検出器により検知されたボギー角より判断する傾斜方向の両者の符合を比較し、この比較と、計算により求めた曲線半径と、予め保有している曲線情報により車体傾斜制御が正常か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。A bogie angle detector that detects the bogie angle between the car body and the bogie, a height sensor that detects the vertical height on both the left and right sides of the car body, and a car body based on the height of the car body detected by this height sensor After calculating the slope angle and the radius of the curve from the bogie angle detected by the bogie angle detector, respectively, the direction of the calculated tilt angle and the tilt direction determined from the bogie angle detected by the bogie angle detector are calculated. The vehicle body inclination is characterized by comparing the signs of the two, and determining means for determining whether the vehicle body inclination control is normal based on the comparison, the calculated curve radius, and the previously stored curve information. Control fail detection device.

請求項１〜５の何れか記載のフェール検知装置を２つ以上組み合わせたことを特徴とする車体傾斜制御のフェール検知装置。A fail detecting device for vehicle body tilt control, wherein two or more fail detecting devices according to any one of claims 1 to 5 are combined.

請求項１〜６の何れか記載の車体傾斜制御のフェール検知装置を搭載したことを特徴とする鉄道車両。A railway vehicle equipped with the fail detection device for vehicle body inclination control according to claim 1.