JP2006188208A - 鉄道車両の摩擦制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲線レール通過時における車輪と曲線レールとの間の摩擦制御を適正に行う。
【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

本発明は、鉄道車両の摩擦制御装置に関し、具体的には、鉄道車両と曲線レールとの間の摩擦状態を制御するための鉄道車両の摩擦制御装置に関する。

現代の鉄道車両の大多数は、車体の大型化が可能であることやレールへの優れた追従性による良好な乗り心地を確保できることから、通常４つの車輪（２軸）を有するボギー台車２台の上に車体を搭載したボギー車両により構成される。当然のことながら、このボギー車両も、鉄製の車輪が鉄製のレールに案内されてその上を走行する。

ところで、特に大都市部等では、大きな曲線半径の曲線レールを敷設することが難しいために小さな曲線半径の曲線レールを敷設せざるを得ないことが多い。鉄道車両がこの小さな曲線半径で敷設された曲線レールを走行する際、車輪と曲線レールとが強く接触して、大きな摩擦力が不可避的に発生する。この摩擦力はボギー台車の走行抵抗となって騒音や振動の発生、さらには曲線レールの早期摩耗の原因となる。

そこで、例えば特許文献１には、車輪の踏面に潤滑剤を塗布することによって車輪と曲線レールと間の摩擦係数を適切に保ち、これにより、曲線レール通過時における走行抵抗を低減する発明が開示されている。

また、特許文献２には、車輪のフランジの外面に摩擦調整剤を塗布し、車輪の回転により摩擦調整剤を曲線レールの肩部に塗布することによって曲線レールへ摩擦調整剤を最適に塗布し、これにより、曲線レール通過時における走行抵抗を低減する発明が開示されている。
特許第３３８９０３１号 特開２００１−１５１１０５号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された発明は、いずれも、鉄道車両が曲線レールを走行している間に潤滑剤あるいは摩擦調整剤（以下、本明細書では「摩擦調整剤」と総称する）を塗布するものである。つまり、これらの発明では、曲線レールの曲線半径といった曲線条件のみに基づいて摩擦調整剤の塗布タイミングを予め決定しておくものであって、曲線レールを走行している車輪と曲線レールとの間の実際の摩擦状態は一切考慮せずに摩擦調整剤を塗布する。摩擦状態を考慮しない理由は、走行時の鉄道車両における車輪と曲線レールとの間の摩擦状態を定量的に測定することは、技術的に不可能であると考えられてきたからである。

このため、曲線レールを走行している車輪と曲線レールとの間の摩擦状態が適切であって摩擦調整剤を塗布する必要がない場合にも摩擦調整剤を塗布することとなり、摩擦調整剤を無駄に塗布することとなる場合があった。

一方、鉄道車両が曲線レールを通過する際の雰囲気温度、湿度および天候により、曲線レール通過時に車輪と曲線レールとの間に発生する摩擦力が変動するので、摩擦調整剤を予め定めた噴射量よりも多く噴射すべき場合も発生する。しかし、このような場合にも、特許文献１、２に記載された発明では、変動する摩擦力に応じて摩擦調整剤の塗布量を制御することはできなかった。

上述したように、走行時の車輪と曲線レールとの間の摩擦状態を定量的に測定することは技術的に困難であると考えられてきた。しかし、車輪と曲線レールとの間の摩擦状態を定量的に把握することができれば、把握した摩擦状態に基づいて摩擦調整剤を適切に塗布することが可能となる。

一般に、曲線レールを走行している車輪には、上下方向の力Ｐ（本明細書では「上下力Ｐ」という）、台車進行方向と直角の台車幅方向の力Ｑ（本明細書では「左右力Ｑ」という）、及び台車の進行方向の力Ｔ（本明細書では「前後力Ｔ」という）という３つの外力が全て作用する。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、（ａ）走行時の台車に左右力Ｑが作用しない条件下では、車輪と曲線レールとの間の摩擦係数μはＴ／Ｐとして簡易に求めることができること、および（ｂ）文献「営業車の曲線通過特性調査」（社団法人日本鉄道技術協会、２００３年、ＶＯＬ．４６、Ｎｏ．５の図１参照）にも記載されるように、鉄道車両の進行方向後側の輪軸には左右力Ｑが殆ど作用しないことの二点に着目し、さらに検討した結果、台車進行方向後側の車輪に作用する上下力Ｐ及び前後力Ｔを検出し、これらの検出値を用いれば、走行時の車輪と曲線レールとの間の摩擦係数μを、（Ｔ／Ｐ）として求めることが可能となることを知見し、本発明を完成した。

広義には、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Ｐの検出値と、この車輪に作用する前後力Ｔの検出値とに基づいて算出された、この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μ＝（Ｔ／Ｐ）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である。この本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置によれば、摩擦係数μ＝（Ｔ／Ｐ）を用いるため、この車輪とこの車輪が走行する曲線レールとの間の摩擦状態を適切に把握することができる。

また、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である。

具体的には、この本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置では、摩擦係数が（検出された前後力）／（検出された上下力）として求められることが望ましい。
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。

これらの本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置では、塗布制御手段が、摩擦調整剤噴射装置に摩擦調整剤の噴射量の指令を出力することが望ましい。
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。

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、車輪を有する輪軸の軸箱に作用する力、またはこの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、前後力を求めることが例示される。この場合に、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ことが望ましく、一方、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ことが望ましい。

また、これらの本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置では、上下力検出手段が、空気ばねの内圧の測定値に基づいて上下力を求めることが望ましい。
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。

本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置により、鉄道車両が曲線レールを通過する際における車輪と曲線レールとの間の摩擦状態をリアルタイムに把握し、把握した摩擦状態に応じて摩擦調整剤を塗布することができる。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との間の摩擦状態を適正に維持することができる。

以下、本発明にかかる鉄道車両の摩擦制御装置を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以降の実施の形態の説明では、台車が、枕はりが省略されたいわゆるボルスターレス台車である場合を例にとる。
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。

同図に示すように、この鉄道車両用台車１は、走行方向と略平行な方向に設けられる２つの台車枠（側はり）１ａと、走行方向と略直交する水平方向に配置されて左右２つの台車枠１ａを接続する二つの台車枠（横はり、図示しない）と、左右２つの台車枠１ａの長手方向の略中央の上面に配置されて、車体１０の底面に固定される左右２つの空気ばね６と、二つの台車枠（横はり、図示しない）の間の中央部に配置されて台車１が発生する前後方向の力を車体１０に伝達するための牽引装置（図示しない）と、左右２つの台車枠（側はり）１ａそれぞれの長手方向の両端部に配置されて車輪２を軸受けを介して支持する４つの軸箱４と、４つの軸箱４をそれぞれ支持する４つの軸箱支持装置５とを備える。これらの構成要素は、周知慣用の鉄道車両用ボルスターレス式台車と同じであるので、各構成要素についての説明は省略する。

本実施の形態の摩擦制御装置０は、鉄道車両用台車１の進行方向（図１における矢印Ａの指示方向）の後側に位置する車輪２に作用する上下力Ｐを検出する手段９および前後力Ｔを検出するための手段８と、これらの検出手段８、９によって検出された上下力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の演算手段７ａとを備える。

上下力Ｐを検出するための手段９および前後力Ｔを検出するための手段８は、曲線レールを走行時の台車１の進行方向後側に位置する車輪２に作用する上下力Ｐおよび前後力Ｔを検出できるものであれば良い。つまり、上下力Ｐおよび前後力Ｔを直接的に検出できるものでもよいし、またはある検出値に基づいて間接的に検出できるものでもよい。

前後力Ｔは、例えば図１に例示するように、台車１の進行方向後側に位置する輪軸の軸箱４を支持する軸箱支持装置５に歪ゲージ８を貼り付けておき、曲線レールの通過時における軸箱４に作用する力を測定することにより求めてもよいし、図１に例示する場合とは異なり、軸箱支持装置５に変位計を設置しておき、軸箱４と台車枠１ａとの進行方向の相対変位を測定することにより求めてもよい。

この前後力Ｔは、左右の車輪２、２のどちらか一方について検出するようにしてもよいが、両方の車輪２、２について検出した前後力Ｔの差を（１／２）倍したものを用いることが望ましい。曲線レール３の通過中は、通常、車軸の両側の車輪２には異なる向きの前後力Ｔが作用するので、車軸の両側の車輪２についての前後力Ｔを求めてその差をとれば、例えばブレーキをかけた際に検出される前後力Ｔの影響を解消できるからである。

一方、上下力Ｐを検出する手段９としては、例えば図１に示すように、鉄道車両用ボギー台車の台車枠（側はり）１ａと車体１０との間に介在する空気ばね６の内圧を測定できるセンサー９を設けておき、センサー９の測定値から上下力Ｐを求めるもの等を用いればよい。

なお、上下力の検出手段９としては、空気ばね６の内圧の測定値を用いずに、軸箱４と軸ばねと間の変位や、また、台車枠１ａにおける空気ばね６と軸箱４との中間の位置における変位量等を使用することも可能である。

演算手段７ａは、検出手段８から入力される前後力Ｔの検出値と、検出手段９から入力される上下力Ｐの検出値とに基づいて、車輪２と曲線レール３との間の摩擦係数μを算出する。ここで、算出される摩擦係数μは、上述したように左右力Ｑが作用しない車輪２についての摩擦係数であるので、簡易的にμ＝Ｔ／Ｐとして算出される。

さらに、本実施の形態の摩擦制御装置０は塗布制御手段７ｂを有する。本実施の形態の塗布制御手段７ｂの制御フローの例を、図２、３に示す。以下、図２、３を参照しながら、制御フローの２例を説明する。
（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。

Ｓ２では、検出手段８により前後力Ｔを検出するとともに、検出手段９により上下力Ｐを検出する。そして、これらの検出値を演算手段７ａに入力して、Ｓ３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。

Ｓ４では、塗布制御手段７ｂにより、入力された摩擦係数μを、曲線情報に基づいて予め設定された閾値と比較し、摩擦制御、すなわち摩擦調整剤を噴射する要否を判断する。摩擦制御を必要と判断した場合にはＳ５へ移行し、不要と判断した場合にはＳ６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。

Ｓ６では、摩擦制御を行わない場合には何も制御をせずにＳ７へ移行し、曲線レール３を通過する。一方、摩擦制御を行う場合には、さらに摩擦係数μと閾値との差を適宜ランク分けしておき、そのランクに応じて摩擦調整剤の噴射量を決定し、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。すなわち、算出した摩擦係数μが閾値以下であれば、摩擦調整剤を噴射せず、閾値との差が小さければ摩擦調整剤の噴射量を少なく、差が大きければ摩擦調整剤の噴射量を多くする。なお、具体的な摩擦係数μと摩擦調整剤の適用の可否、適用量との関係は、曲線半径、通過速度等、具体的な曲線情報を考慮して適宜設定すればよい。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を通過するので、摩擦調整剤の使用量を必要最低限とすることができる。

（ｉｉ）図３に示すように、ステップ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。

Ｓ２では、検出手段８により前後力Ｔを検出するとともに、検出手段９により上下力Ｐを検出する。そして、これらの検出値を演算手段７ａに入力して、Ｓ３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。そして、Ｓ４に移行する。

Ｓ４では、塗布制御手段７ｂにより、入力された摩擦係数μおよび曲線情報に基づいて、摩擦調整剤の噴射量を決定する。そして、Ｓ５へ移行する。
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。

この本実施の形態の制御を、実際の編成車両に適用する場合を簡単に説明する。図４は、実際の編成車両に本実施の形態の摩擦制御装置０を搭載して、曲線レール３を走行する状況を模式的に示す説明図である。

同図に示すように、先頭車両１１が曲線レール３に進入した場合には、先頭車両１１の先頭台車１１ａの進行方向後側に位置する車輪２に作用する上下力Ｐおよび前後力Ｔを検出し、この検出した上下力Ｐ、前後力Ｔより摩擦係数μを算出する。

先頭車両１１に搭載された塗布制御手段７では、算出した摩擦係数μを、曲線情報に基づいて予め設定された閾値と比較し、予め設定された閾値よりも大きい場合には、摩擦調整剤を噴射する必要が有ると判断する。この場合、摩擦係数μと閾値との差を適宜ランク分けしておき、そのランクに応じて摩擦調整剤の噴射量を決定する。一方、算出した摩擦係数μが閾値よりも小さい場合には、摩擦調整剤の噴射の必要が無いと判断する。

そして、摩擦調整剤の噴射の要否、および、噴射する場合にはその噴射量の制御指令Ｂは、例えば先頭車両１１の摩擦調整剤噴射装置１３あるいは最後尾車両１２の摩擦調整剤噴射装置１３に出力される。その際、この編成車両のために摩擦制御を行ってもよいし、また、次の編成車両のために摩擦制御を行ってもよい。次の編成車両のために摩擦制御を行う場合は、摩擦調整剤の塗布は、図６に示すように、最後尾車両１２にも摩擦調整剤噴射装置１３を設置しておけばよい。

このような摩擦制御を、曲線レール３を通過するまで連続して行う。
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。

さらに、本発明を実施例を参照しながらより具体的に説明する。
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。

なお、前後力Ｔは、台車１の進行方向後側に位置する左右の車輪２、２の軸箱支持装置５、５に歪ゲージ８を貼り付け、左右の軸箱４、４に作用する前後力Ｔを求め、その差の（１／２）を前後力Ｔとして検出した。一方、上下力Ｐは、台車１の台車枠（側はり）１ａと車体１０との間に介在する空気ばね６の内圧をセンサー９により測定して空気ばね６に作用する荷重を求め、これを上下力Ｐとして検出した。

測定結果を表１にまとめて示す。表１には、曲線レール３を走行時における進行方向後側に位置する車輪２の前後力Ｔ（ｋＮ）の最大値、上下力Ｐ（ｋＮ）の最大値およびそれぞれの値より求めた摩擦係数μをまとめて示す。なお、前後力Ｔの最大値および上下力Ｐの最大値とは、曲線レール３を走行中に連続して測定した前後力Ｔおよび上下力Ｐそれぞれの値の最大値である。

図５は、曲線半径が２００ｍの曲線レール３を走行中の前後力Ｔを示すグラフであり、図５（ａ）は車輪２と曲線レール３との間の摩擦制御を行った場合を示し、図５（ｂ）は行わなかった場合を示す。一方、図６は、曲線半径が１３０ｍの曲線レール３を走行中の前後力Ｔを示すグラフであり、図６（ａ）は車輪２と曲線レール３との間の摩擦制御を行った場合を示し、図６（ｂ）は行わなかった場合を示す。

表１、図５、６に示すように、本発明に基づいて車輪２と曲線レール３との間の摩擦制御を行うことにより、摩擦係数を顕著に小さくすることができ、特に曲線レール３の曲線半径が小さくなるほど、摩擦係数の低下効果が大きくなることがわかる。また、本発明に基づいて車輪２と曲線レール３との間の摩擦制御を行うことにより、曲線レール３を通過している際の摩擦係数の変更幅も小さく抑制できることもわかる。

車輪と曲線レールとの間の摩擦係数が高くなると、騒音や振動、さらには曲線レールの摩耗等が大きくなることが知られている。車輪と曲線レールとの間の摩擦状態の評価は、通常、進行方向前側に位置する前軸の輪重Ｑと横圧Ｐとの比（Ｑ／Ｐ）で評価する。比（Ｑ／Ｐ）が０．４を超えると、騒音、振動及び摩耗がいずれも過大となることが知られているため、本発明で制御因子として用いる上述した摩擦係数との相関性を調べた。

図７は、進行方向前側に位置する前軸の輪重Ｑと横圧Ｐとの比（Ｑ／Ｐ）と、摩擦係数（Ｔ／Ｐ）との関係を示すグラフである。
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。

図８は、比（Ｑ／Ｐ）または摩擦係数（Ｔ／Ｐ）と、曲線レールにおける走行距離との関係を示すグラフである。
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。

図９は、本発明による摩擦調整剤の使用量と、従来法（噴射量一定制御）の摩擦調整剤の使用量とを対比して示すグラフである。同図に示すように、摩擦係数（Ｔ／Ｐ）の検出値と定めた閾値との差が大きい場合には、摩擦調整剤の噴射量をそれに応じて増加することになるが、本発明により摩擦調整剤の使用量を略半減させながら、従来よりも最適に摩擦制御を行うことができることがわかる。

上述の実施例では摩擦調整剤を曲線レール上に噴射したが、本発明は、走行時の摩擦係数を常時把握し、それに従った摩擦制御を行なう摩擦制御装置に関するもので、摩擦調整剤の具体的噴射方法は曲線レール上に限らず、車輪に塗布する形態などをとっても良い。

実施の形態における鉄道車両の摩擦制御装置の構成を示す説明図である。 実施の形態の塗布制御手段の制御フローの一例を示す説明図である。 実施の形態の塗布制御手段の制御フローの他の一例を示す説明図である。 実際の編成車両に実施の形態の摩擦制御装置を搭載して、曲線レールを走行する状況を模式的に示す説明図である。 曲線半径が２００ｍの曲線レールを走行中の前後力Ｔを示すグラフであり、図５（ａ）は車輪と曲線レールとの間の摩擦制御を行った場合を示し、図５（ｂ）は行わなかった場合を示す。 曲線半径が１３０ｍの曲線レールを走行中の前後力Ｔを示すグラフであり、図６（ａ）は車輪と曲線レールとの間の摩擦制御を行った場合を示し、図６（ｂ）は行わなかった場合を示す。 進行方向前側に位置する前軸の輪重Ｑと横圧Ｐとの比（Ｑ／Ｐ）と、摩擦係数（Ｔ／Ｐ）との関係を示すグラフである。 比（Ｑ／Ｐ）または摩擦係数（Ｔ／Ｐ）と、曲線レールにおける走行距離との関係を示すグラフである。 本発明による摩擦調整剤の使用量と、従来法（噴射量一定制御）の摩擦調整剤の使用量とを対比して示すグラフである。

符号の説明

０ 摩擦制御装置
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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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