JP3689100B2 - 車両動揺抑制方法及び鉄道車両 - Google Patents
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Description
この連結器105は、突起状の頭部106や角形中空の胴部107を備えている。胴部107の内部には連結される相手方の車両の連結器頭部が挿入される凹部107aが形成されている。この凹部107aには回転錠(図示されず)が設けられている。連結時に、相手方の連結器の頭部が凹部107aに挿入され、さらに進んで連結面108同士が密着すると、回転錠同士が相手方の頭部内側に噛み合って連結される。連結された前後の車両の連結器は、ほぼ1本の剛直な棒のようになる。連結器の連結の解除は、解放ハンドル(図示されず)や空圧シリンダ(図示されず)で、手動又は遠隔操作により行われる。
図8の(A)に示すように、矢印X方向に走行している車両Sの前方に障害物Wが存在したとする。この障害物Wを検知して、車両Sが衝突することなく停車した場合は問題ない。しかし、図8の(B)に示すように、車両Sが障害物Wに衝突すると、隣り合う車両が車体の左右方向に相互に折り曲がる列車編成座屈を起こす場合がある。このような列車編成座屈が起こると、脱線(車両S−1〜3)や転覆(車両S−4)を引き起こすことがある。このような列車編成座屈が生じなければ、図8の(C)に示すように、隣り合う車両の端面同士が突き合う形で列車は止まり、車両の脱線や転覆の可能性は低くなる。
図9に示すように、車両が高速(例えば250km/h以上)でトンネル内等を走行している場合、トンネル壁面と車体側面に接する空気流によって車両が左右に動揺して乗り心地が悪くなる。なお、明かり区間においては、この空気流によって後部にカルマン渦を発生し、編成列車後部の車体ほど動揺が顕著になることがわかっている。また、パンタグラフカバー装着車両は他の車両より動揺が大きいこともわかっている。
図10の(A)は図11、12に示す密着式連結器である。この密着式連結器を有する列車では、連結器105が左右方向に首振りするのを抑制する機構はなく、列車編成座屈が生じ易くなる。
連結器に拘束を与えるだけであり、車両間は連結器だけで連結されているため、車両の分離時には連結器のみを分離させればよい。このため、ダンパ等により前後の車両を繋ぐものに比べて編成分離・連結が楽である。連結器の回動首振りを拘束することにより、列車が衝突事故を起こした場合の列車編成の座屈が起きにくくなる。そのため、車両の隣線張り出しや転覆の危険性も減る。なお、既存の車両を改造することも可能であり、その際の重量増加もそれほど影響はない。
特に、連結器の位置を制御する場合には、油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)を用いることが好ましい。油圧ダンパを用いる場合には、内部のオリフィスを閉塞したり、オリフィス径を変化させることで、連続的な拘束力制御が可能になる。
走行時は連結器の回動首振りを拘束せず、必要時(列車の衝突直前又は衝突時)にのみ拘束を行うのである。
大地震発生時には、連結器の拘束を一斉に行うことで、停車までの間の脱線転覆事故を減少させることができる。
車両間の左右動を拘束することにより、前記の車両を繋ぐダンパがない場合にも左右動を抑制でき、車両の乗り心地が良くなる。この場合にも車両間は連結器のみで連結されているので、修理や補修時の編成分離・連結が容易である。左右動の制御はアクティブでもセミアクティブでも対応可能である。なお、アクティブ制御とは、意図的に連結器の位置を制御する方式であり、セミアクティブ制御とは、必要に応じてダンパ定数等を速度条件等により可変する等の方式である。
車速に応じて拘束の態様を変えることで、様々な速度で車両の左右動を抑制できる。
このような鉄道車両は、従来の車体間ダンパ方式で不可能であった、小編成同士の連結編成間(先頭部同士の連結)における左右動抑制や、先頭車両の中間車代用時の左右動抑制も可能となる。もちろん、衝突時の安全確保も中間車・先頭車の区別なく発揮される。
さらに、上記手段を持たない従来車両との連結も可能である。前後一方の車両のみが上記手段を搭載した場合であっても、ある程度の左右動抑制効果がある。
斜めに設けることにより、連結器前後方向の衝撃力吸収効果をも併せ持たせることが可能となる。このため、緩衝装置の補助的役割を分担させることができる。すなわち、引き出し時や運転時において、緩衝装置の緩衝機能を、本来の緩衝装置と本発明のダンパ又はアクチュエータとのそれぞれに分担させるような使用法も可能となる。さらに、衝突時には衝撃吸収ダンパ効果をもたせることも可能となる。
衝突時において流量制御弁を完全に締め切るか、オリフィスを経て内部の作動油が徐々に外部に放出させるようにすれば、連結器の拘束を持続したままで前後衝撃を吸収して、衝撃力を緩和させることも可能となる。
このようにして位置調整を行えば、車両連結時の自動連結にも応用でき、現状の手間を大幅に削減できる。この機構のための大幅な機器追加も不要である。
なお、以下の説明では、通常の鉄道車両の技術におけるのと同様に、レールの長手方向(車両の進行方向)を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
図1は本発明の第1実施例に係る鉄道車両の連結装置周辺の構造を示す底面図である。図2は同実施例に係る鉄道車両に用いられる連結装置を前方から見た斜視図である。図3は第1実施例の連結装置を後方から見た斜視図である。図4は本実施例の鉄道車両における連結器の拘束制御系統のブロック図である。
(1)列車の振動を検知する振動検知センサ。
振動検知センサに検知される振動値に基づき拘束力を調節する。特に、列車の脱線等により振動値が所定値以上となった場合は、流量制御弁17を完全に締め切って回動首振りを拘束強(剛)とする。
(2)列車の衝撃を検知する衝撃検知センサ。
これは、車両先頭部に大きい衝撃を受けると倒れて信号を出力する簡易な検出装置か、潰れて回路を短絡するテープスイッチ等である。この衝撃検知センサで車両後部に瞬時にして伝えて流量制御弁17を完全に締め切り、編成座屈を防止する。
通常時においては、前後の車両は密着連結器10により連結された状態で走行している。このとき、密着連結器10は、相手方の連結器の頭部10aが凹部10cに挿入され、連結面10d同士が密着している。この走行時においては、油圧シリンダ12には流量制御弁17を介して油の流通が行われ、密着連結器10の回動首振りは拘束されていない。但し、密着連結器10は油圧シリンダ12に押さえられているため、回動首振りはある程度抑制されている。この場合、密着連結器10に作用する衝撃力は、油圧シリンダ12により吸収される。
図5は、本発明の第2実施例に係る鉄道車両を示す正面図である。この第2実施例においては、油圧シリンダ12のシリンダ本体13を車体の胴受け3に取り付けている。この場合は、既存の車両の改造が最低限で済むので、特に安価な構成を実現できる。
図6は本発明の第3実施例に係る鉄道車両の連結装置周辺の構造を示す底面図である。この第3実施例では、油圧シリンダ12は、前後方向に対して直交配置することもできる。この場合、油圧シリンダ12を斜めに配置したものに比べて、密着連結器10の左右拘束効果が向上する。
さらに、油圧シリンダ12を持たない従来車両との連結も可能である。前後一方の車両のみが油圧シリンダ12を搭載した場合であっても、ある程度の左右動抑制効果がある。
10 密着連結器 12 油圧シリンダ
13 シリンダ本体 14 シリンダロッド
15 送油管 17 流量制御弁
19 制御装置 20 ゴム緩衝器
Claims (6)
- 連結された前後の車両の連結器がほぼ1本の剛直な棒のようになる密着連結器又は密着自動連結器によって相互に連結された複数の車両からなる列車の動揺を抑制する方法であって;
上記前後の車両間は上記連結器のみで連結しつつ、上記連結器の車体に対する回動を拘束し剛にするか又は拘束の条件を変化させる手段を上記連結器と車体との間に設け、
上記連結器の車体に対する回動を拘束し剛にするか又は拘束の条件を変化させることにより、前後車両の左右動を相互に抑制することを特徴とする車両動揺抑制方法。 - 上記拘束の条件を車両の速度に応じて変化させることを特徴とする請求項1記載の車両動揺抑制方法。
- 上記拘束の条件を車両が進行する線路の曲率に基づき変化させることを特徴とする請求項1記載の車両動揺抑制方法。
- 連結された前後の車両の連結器がほぼ1本の剛直な棒のようになる密着連結器又は密着自動連結器によって相互に連結された複数の車両からなる鉄道車両であって;
上記前後の車両間は上記連結器のみで連結されており、
上記連結器の車体に対する回動を拘束し剛にするか又は拘束の条件を変化させて、前後車両の左右動を相互に抑制する手段を、上記連結器と車体との間に備えることを特徴とする鉄道車両。 - 上記手段が上記連結器と車体間に設けられたダンパ又はアクチュエータを含み、該ダンパ又はアクチュエータが車両前後方向に対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項4記載の鉄道車両。
- 上記ダンパ又はアクチュエータが上記連結器を挟んで一対設けられた油圧シリンダを含み、
これら相互の油圧シリンダ間を送油管で連結し、
この送油管の途中に流量制御弁を設け、
この流量制御弁により上記油圧シリンダ相互間の送油流量を可変にしたことを特徴とする請求項5記載の鉄道車両。
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