JP2006188208A - 鉄道車両の摩擦制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄道車両用台車1の進行方向後側の車輪2に作用する上下力Pを検出する手段9と、車輪2に作用する前後力Tを検出する手段8と、これらの検出された上下力Pおよび前後力Tより車輪2と曲線レール3との間の摩擦係数μを算出する演算手段7aと、算出された摩擦係数μを曲線情報に基づいて予め設定された閾値と比較し、摩擦調整剤の噴射の要否を判断し、摩擦調整剤噴射装置13に指令する塗布制御手段7bとを備える摩擦制御装置0である。
【効果】車輪とレール間の摩擦状態をリアルタイムに推定して把握でき、摩擦状態を適切に制御できる。
【選択図】図1
Description
これらの本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置では、塗布制御手段は、算出された摩擦係数が、曲線レールに関する曲線情報に基づいて予め設定された閾値以上である場合に、摩擦調整剤噴射装置に摩擦調整剤を噴射する指令を出力することが望ましい。この場合に、閾値が0.3であることがさらに望ましい。
別の観点からは、本発明は、走行時の鉄道車両用ボギー台車の進行方向後側の車輪に作用する上下力を検出するための上下力検出手段と、この車輪に作用する前後力を検出するための前後力検出手段と、上下力検出手段により検出された上下力、及び前後力検出手段により検出された前後力に基づいて車輪とこの車輪が走行する曲線レールとの間の摩擦係数を算出するための演算手段と、この演算手段により算出された摩擦係数と曲線レールの曲線情報とに基づいて、摩擦調整剤の噴射量を算出し、摩擦調整剤噴射装置に噴射を指令する塗布制御手段とを備えることを特徴とする鉄道車両の摩擦制御装置である。
さらに、これらの本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置では、前後力検出手段が、前後力を、進行方向後側に位置する左右二つの車輪に作用する前後力それぞれの差を(1/2)倍した値として、求めることが望ましい。
図1は、本実施の形態における鉄道車両の摩擦制御装置0の構成を説明するための説明図である。
(i)図2に示すように、ステップ(以下「S」と記載する)1において台車1が曲線レール3に進入したことを適宜手段により検知してS2に移行する。
S3では、演算手段7aにより摩擦係数μをT/Pとして算出して塗布制御手段7bに入力されるとともに、図示しない記憶装置により記憶された、例えば半径、旋回方向、曲線の長さおよび制限通過速度等といった曲線情報が塗布制御手段7bに入力される。なお、この「曲線情報」は、走行中に適宜取り込むものでもよいし、あるいは予め記憶させておくものでもよい。そして、S4に移行する。
S5では、塗布制御手段7bが、摩擦調整剤噴射装置(図示しない)に噴射すべき旨を決定し、S6へ移行する。
S3では、演算手段7aにより摩擦係数μをT/Pとして算出して塗布制御手段7bに入力されるとともに、図示しない記憶装置により記憶された、例えば半径、旋回方向、曲線の長さおよび制限通過速度等といった曲線情報が塗布制御手段7bに入力される。そして、S4に移行する。
S5では、決定された噴射量で摩擦調整剤を噴射すべき指令を摩擦調整剤噴射装置に出力する。これにより、摩擦調整剤噴射装置から指示された量の摩擦調整剤を噴射しながら、曲線レール3を通過する。
このように、本実施の形態によれば、鉄道車両が曲線レール3を通過する際における車輪2と曲線レール3との間の摩擦状態を、摩擦係数μを算出することによってリアルタイムに適切に把握し、算出した摩擦係数の大小に応じて摩擦調整剤を塗布することができるようになる。このため、摩擦調整剤を無駄に塗布することを防止できるとともに、小さな曲線半径の曲線レールを通過する場合においても車輪と曲線レール3との間の摩擦状態を常に適正に維持することが可能になる。
図1に示す本発明にかかる摩擦制御装置0を搭載したモノリンク式の鉄道車両用台車1を備える鉄道車両を、半径200m、130mの曲線レール3をそれぞれ走行させた。そして、曲線レールに摩擦調整剤を噴射することにより車輪2と曲線レール3との間の摩擦制御を行った場合、および行わなかった場合のそれぞれについて、進行方向後側に位置する車輪2に作用する前後力Tおよび上下力Pと摩擦係数μとの関係を調べた。
同図に示すように、比(Q/P)=0.52(T/P)+0.18の関係にあり、摩擦係数(T/P)と比(Q/P)には明確な相関性が見られる。特に、摩擦係数(T/P)=0.42が比(Q/P)=0.4に相当する。そこで、測定データのばらつきも考慮して摩擦係数(T/P)の閾値を0.3((Q/P)=0.34)に設定し、曲線レール通過時に検出される摩擦係数(T/P)が0.30を超過した場合に、本発明の摩擦制御を行うフィードバック制御を行い、このフィードバック制御を行わない場合と比較した。なお、摩擦制御は、摩擦調整剤を曲線レールに噴射することにより行なった。
同図に示すように、摩擦制御を行わない場合(図8における摩擦制御無し)では、比(Q/P)がおおよそ0.4以上の高い値で推移するが、摩擦係数(T/P)の閾値を0.3に設定して摩擦制御を行った場合(図8におけるフィードバック摩擦制御)には、摩擦係数が閾値の0.3で略一定に推移するとともに、その変動幅も小さくなった。さらに、比(Q/P)も常に0.4を下回る低い値で推移しており、騒音や振動に悪影響が出ないレベルに保たれていた。
1 台車
2 車輪
3 曲線レール
4 軸箱
5 軸箱支持装置
6 空気ばね
7a 演算手段
7b 塗布制御手段
8 歪ゲージ
9 センサー
10 車体
11 先頭車両
11a 先頭台車
12 最後尾車両
13 摩擦調整剤噴射装置
Claims (12)
- 走行時の鉄道車両用ボギー台車の進行方向後側に位置する車輪に作用する上下力の検出値と、前記車輪に作用する前後力の検出値とに基づいて算出された、前記車輪と曲線レールとの間の摩擦係数に基づいて、摩擦調整剤噴射装置による摩擦調整剤の噴射を制御するための塗布制御手段を備えることを特徴とする鉄道車両の摩擦制御装置。
- 走行時の鉄道車両用ボギー台車の進行方向後側に位置する車輪に作用する上下力を検出するための上下力検出手段と、
前記車輪に作用する前後力を検出するための前後力検出手段と、
前記上下力検出手段により検出された上下力、及び前記前後力検出手段により検出された前後力に基づいて前記車輪と曲線レールとの間の摩擦係数を算出するための演算手段と、
該演算手段により算出された摩擦係数に基づいて、摩擦調整剤を噴射する摩擦調整剤噴射装置を制御する塗布制御手段と
を備えることを特徴とする鉄道車両の摩擦制御装置。 - 前記摩擦係数は、(検出された前後力)/(検出された上下力)として求められる請求項1または請求項2に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記塗布制御手段は、前記摩擦係数が、前記曲線レールに関する曲線情報に基づいて予め設定された閾値を超える場合に、前記摩擦調整剤噴射装置に前記摩擦調整剤を噴射する指令を出力する請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記閾値は0.3である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記塗布制御手段は、前記摩擦調整剤噴射装置に前記摩擦調整剤の噴射量の指令を出力する請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 走行時の鉄道車両用ボギー台車の進行方向後側に位置する車輪に作用する上下力を検出するための上下力検出手段と、
前記車輪に作用する前後力を検出するための前後力検出手段と、
前記上下力検出手段により検出された上下力、及び前記前後力検出手段により検出された前後力に基づいて前記車輪と曲線レールとの間の摩擦係数を算出するための演算手段と、
該演算手段により算出された摩擦係数と前記曲線レールの曲線情報とに基づいて、摩擦調整剤の噴射量を算出し、前記摩擦調整剤噴射装置に噴射を指令する塗布制御手段と
を備えることを特徴とする鉄道車両の摩擦制御装置。 - 前記前後力検出手段は、前記車輪を有する輪軸の軸箱に作用する力、または該軸箱と台車枠との車両進行方向前後の相対変位に基づいて前記前後力を求める請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記軸箱に作用する力は、軸箱支持装置に貼り付けられた歪ゲージを用いて測定される請求項8に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記軸箱と台車枠との車両進行方向前後の相対変位は、軸箱支持装置に設置された変位計を用いて測定される請求項8に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記上下力検出手段は、鉄道車両用ボギー台車の台車枠と車体との間に介在する空気ばねの内圧の測定値に基づいて前記上下力を求める請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
- 前記前後力検出手段は、前記前後力を、前記進行方向後側に位置する二つの車輪に作用する前後力それぞれの差を(1/2)倍した値として、求めることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された鉄道車両の摩擦制御装置。
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