JP3814237B2

JP3814237B2 - Railway car body tilt method

Info

Publication number: JP3814237B2
Application number: JP2002249874A
Authority: JP
Inventors: 浩新村; 信之岡田; 安彦谷川
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004082964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの作動により車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両が走行する曲線軌道には、曲線の内側と外側の軌道に高低差、いわゆるカントが設けられ、曲線通過時に発生する車体床面での左右方向の加速度を低減している。しかし、鉄道車両の高速化に伴い、カントのみでは車体床面左右定常加速度の低減が充分ではなく、いわゆるカント不足が生じる。このため、車体を曲線内側に傾斜させて超過遠心力と重力の合力が車体床面に垂直に働くようにした車体傾斜装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、振り子式車両の車体傾斜装置は、台車上にコロ装置を設けるとともに車体にバネ装置を介して曲面形状の振り子梁をコロ装置に結合させて設け、振り子梁と台車の間に設けたシリンダを作動制御器からの信号で作動させて強制的に車体を傾斜させるようにしている。車体傾斜方法は、速度検出器で検知した速度と、予め収集して記憶されている走行路線の曲線半径やカント量等の曲線形状情報とから演算器が、車体床面左右定常加速度を０とするために最適な傾斜角度を演算し、センサ等で車体傾斜角度を検出して、必要な車体傾斜角度に実際の車体傾斜角度が追随するよう作動制御器がシリンダのストローク量を連続的に制御する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、車体と台車との間に左右離間して配置された各空気バネに、各空気バネに対応して設けられた高さ調整棒を介して車体と台車間の上下変位量を高さ制御弁に伝達して空気バネ高さを調整可能な高さ調整機構を備えた鉄道車両でも、各空気バネの高さを強制的に変更して車体を傾斜させることが可能である。この種の車体傾斜装置は、左右の空気バネそれぞれに対応して設けられた高さ調整棒の設定長さに基づいて開閉タイミングが決定される高さ制御弁により、上記空気バネの高さを調整可能な高さ調整機構と、車体左右方向に設けられたトーションバーの両端にリンクを介して連設されたロッドを上記車体に取り付けて構成されたアンチローリング機構とを備え、アンチローリング機構のトーションバーとロッドとの間の油圧アクチュエータを駆動して車体を傾斜させるとともに、左右の高さ調整棒を連結するプッシュプルケーブルをリニアモータで長手方向に移動して、調整棒の設定長さを左右で逆方向に増減させ、高さ制御弁の弁棒を回動することにより、外軌側の空気バネに圧力空気を供給して、外軌側の空気バネを高くして車体を傾斜させる。この場合も、速度計が検出した走行速度、横加速度計が検出した走行方向と垂直に作用する横加速度、地点検知手段が検知した地点情報等を入力されたコントローラが、変位計が検出した油圧アクチュエータのピストンロッドの移動量をフィードバックしながら、最適な傾斜角度になるよう油圧アクチュエータを連続的に制御する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−６７９４４号公報（第２頁、第９図）
【０００６】
【特許文献２】
特許第３１９３４６９号公報（第３〜４頁、第１図、第３図、第４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のいずれの構成では、曲線半径やカント量等の曲線形状情報に対して最適な傾斜角度になるように各種の機器を搭載しなければならないので、構成が複雑でコストやメンテナンス上の問題がある。しかも、実際の運用では、多くの曲線においては、機構上の最大傾斜を行っても、車体床面左右定常加速度がある程度発生するような走行速度で走行している場合が多く、曲線軌道走行中の車体傾斜角度を曲線半径やカント量等の曲線形状に合わせて連続的に制御する必要性は少ない。
【０００８】
そこで本発明は、曲線半径やカント量等の曲線形状に拘わらず車体傾斜角度を固定とすることにより、構成を簡略化して信頼性向上とコスト低減が図れる車体傾斜方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、本発明は、台車上に空気バネをそれぞれ左右離間して配置して車体を傾斜可能に支持するとともに、各空気バネ内の圧力空気を吸排する高さ調整機構を車体と台車との間にそれぞれ備え、該高さ調整機構の作動により左右の空気バネの圧力空気を吸排させて前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜方法において、その第１は、前記高さ調整機構として、高さ調整棒と高さ制御弁とを設け、前記高さ調整棒の上部にバネ復帰単動空気シリンダを設け、該空気シリンダを、空気シリンダと空気源との間の回路に設けられた電磁弁の作動により、シリンダ室へ供給される圧力空気でピストンロッドを伸張し、シリンダ室の圧力空気を排気されると戻しバネの付勢力でピストンロッドを縮小して初期状態に復帰させ、前記電磁弁を車高制御部からの指令により作動させ、前記ピストンロッドの先端を、前記高さ制御弁を開閉操作する弁棒を回動する梃子に連結し、前記弁棒に該弁棒と一体回転する回転部材を設け、前記弁棒に固設された円盤とケースとの間に、前記円盤に形成された円弧状の長孔に係合するボールを配置して前記回転部材を前記長孔の長さ分回転可能とし、車体傾斜時に、外軌側の空気シリンダのピストンロッドを常に最大限伸張させ、該ピストンロッドの伸張に伴い前記梃子を介して前記弁棒を回動して高さ制御弁を開いて外軌側の空気バネに前記空気源から空気を供給し、外軌側の空気バネを膨らませて車体を最大角度に傾斜させ、前記回転部材に前記弁棒の回転位置を検出するリミットスイッチを設け、該リミットスイッチにより、前記空気シリンダの作動状態及び前記空気バネの伸縮状態を監視することを特徴とし、その第２は、前記高さ調整機構として、高さ調整棒と高さ制御弁とを設け、前記高さ調整棒の先端に連結された梃子をロータリーソレノイドに接続し、該ロータリーソレノイドを、防水ケースに複列円筒コロ軸受を介して回動可能に支持されたベースと、該ベースに固設されたコイルと、該コイルの励磁によって回転するアーマチュアと、該アーマチュアと一体回転するシャフトと、アーマチュアの回転範囲を規制するボールと、回転したアーマチュアを初期状態に復帰させる戻しバネとで構成し、前記シャフトを高さ制御弁の弁棒にリンク梃子を介して連結し、車高制御部からの電気信号により作動して、前記弁棒を回動することにより高さ制御弁を操作して、空気バネの高さを変更して車体を昇降又は傾斜させ、車体傾斜時に、外軌側のロータリーソレノイドのアーマチュアを常に最大変位量回転駆動させて前記弁棒を回動して高さ制御弁を開いて外軌側の空気バネに空気源から空気を供給し、外軌側の空気バネを膨らませて車体を最大角度に傾斜させ、前記シャフトに固設した回転部材に、前記弁棒の回転位置を検出するリミットスイッチを設け、該リミットスイッチにより、前記ロータリーソレノイドの作動状態及び前記空気バネの伸縮状態を監視することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される各実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図９は本発明の第１実施形態例を示すもので、車体１と台車２との間には、空気バネ３Ｌ，３Ｒが左右に離間して配置されている。以下、数字の後の「Ｌ」は左側に、「Ｒ」は右側に配置されたものを示す。各空気バネ３Ｌ，３Ｒには、乗客の乗り降りによる荷重の変動及び走行中の荷重の変動により空気バネ３Ｌ，３Ｒの高さが変化するのに対して車高を一定にするために、各空気バネ３Ｌ，３Ｒ内の圧力空気を給排する高さ調整機構として、高さ調整棒４Ｌ，４Ｒと高さ制御弁５Ｌ，５Ｒとが設けられている。
【００１１】
前記高さ調整棒４Ｌ，４Ｒには、その上部にバネ力にて初期状態に復帰可能なアクチュエータとして空気シリンダ６Ｌ，６Ｒがそれぞれ設けられており、各空気シリンダ６Ｌ，６Ｒのピストンロッド７Ｌ，７Ｒの先端は、前記高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの開閉操作部である弁棒８を回動する梃子９Ｌ，９Ｒに連結されている。弁棒８には、弁棒８と一体回転する回転部材１０に、弁棒８の回転位置を検出するリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。弁棒８には円盤１１が固設され、該円盤１１とケース１２との間には、円盤１１に形成された円弧状の長孔１１ａ，１１ａに係合するボール１３が配置され、回転部材１０は、長孔１１ａ，１１ａの長さ分回転する。
【００１２】
この高さ調整機構は、荷重の変動に伴う車体１と台車２の距離の変化によって、高さ調整棒４Ｌ，４Ｒの先端位置、すなわち、空気シリンダ６Ｌ，６Ｒのピストンロッド７Ｌ，７Ｒの先端位置が変動することにより梃子９Ｌ，９Ｒを介して高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの弁棒８を回動し、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを操作して空気源１４から空気バネ３Ｌ，３Ｒへの空気の給排を制御する。
【００１３】
前記各空気シリンダ６Ｌ，６Ｒは、バネ復帰単動シリンダで、空気源１４との間の回路に設けられた電磁弁１５の作動により、シリンダ室へ供給される圧力空気でピストンロッド７Ｌ，７Ｒを伸張し、シリンダ室の圧力空気が排気されると戻しバネの付勢力でピストンロッド７Ｌ，７Ｒを縮小して初期状態に復帰する。電磁弁１５は、車体１に搭載された制御装置１７からの指令により作動する。
【００１４】
制御装置１７は、車体１の昇降と車体１の傾斜を制御するもので、車高制御部１８と、異常診断部１９と、線路データ記憶部２０と、地点情報検知部２１とを有している。地点情報検知部２１には、車速の検出及び走行路線の曲線部の手前に設置されたＡＴＳ地上子からの地点情報信号を受信する車速・Ｐ点信号センサ２２が接続されている。
【００１５】
走行路線の曲線部走行時における車体１の傾斜は、車速・Ｐ点信号センサ２２が受信したＡＴＳ地上子からの地点情報信号及び検出した車速と、線路データ記憶部２０に記憶された線路データとから車高制御部１８が車体傾斜を行うか否かを判断し、車体傾斜を行うのであれば、曲線半径やカント量等の曲線形状情報に拘わらず、前後の台車２の傾斜させる側の空気シリンダ、例えば、本実施形態例では空気シリンダ６Ｒのピストンロッド７Ｒを常に最大限に伸張する。
【００１６】
ピストンロッド７Ｒの伸張に伴い梃子９Ｒを介して高さ制御弁５Ｒの弁棒８が回動し、高さ制御弁５Ｒが開いて空気バネ３Ｒに空気源１４から空気が供給され、空気バネ３Ｒが上方へ膨らんで車体１が設定された最大角度に傾斜する。
【００１７】
走行路線の曲線部の終了に伴って車体１を水平に戻すには、曲線部終了位置の手前に設置されたＡＴＳ地上子からの地点情報信号及び台車２に設けた車速・Ｐ点信号センサ２２により検出される車速と、線路データ記憶部２０に記憶された線路データとを比較して、空気シリンダ６Ｒのピストンロッド７Ｒを縮小し、空気バネ３Ｒ中の空気を排気して車体１を水平にする。
【００１８】
この一連の車体傾斜過程において、弁棒８の回転位置を検出するリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２は次のように作動する。先ず、図５（ａ）に示されるように、車体１の水平状態では、空気シリンダ６Ｒのピストンロッド７Ｒが縮小し、空気バネ３Ｒも縮んでいるので、回転部材１０のリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点２４ａ，２４ｂにそれぞれ近接してＯＮしている。次に、車体１を傾斜させるために、図５（ｂ）に示されるように、ピストンロッド７Ｒが伸張すると梃子９Ｒが上昇して高さ制御弁５Ｒの弁棒８と回転部材１０とが時計方向に回動し、リミットスイッチＳＷ１は接点２４ａから離れてＯＦＦに切り替わり、リミットスイッチＳＷ２は接点２４ｂから離れて接点２５ｂに近接してＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮに切り替わる。この段階では空気バネ３Ｒはまだ縮んでいるが、弁棒８が給気方向に回動しているので、空気バネ３Ｒが膨らむ。空気バネ３Ｒが膨らむことにより、車体１が台車２から上昇するので、図５（ｃ）に示されるように、梃子９Ｒが水平状態に戻るから、回転部材１０は、反時計方向に回動してリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点２４ａ，２４ｂにそれぞれ近接する。したがって、リミットスイッチＳＷ１はＯＦＦからＯＮに切り替わり、リミットスイッチＳＷ２はＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮに切り替わる。車体１を水平状態に戻すために、図５（ｄ）に示されるように、ピストンロッド７Ｒが縮小すると梃子９Ｒが下降して高さ制御弁５Ｒの弁棒８と回転部材１０とが反時計方向に回動し、リミットスイッチＳＷ１は接点２４ａから離れて接点２５ａに近接してＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮに切り替わり、リミットスイッチＳＷ２はＯＮからＯＦＦに切り替わる。この段階では空気バネ３Ｒはまだ膨らんでいるが弁棒８が排気方向に回動しているので、空気バネ３Ｒが縮み、車体１が下がって梃子９Ｒが水平状態になる図５（ａ）の状態に戻る。
【００１９】
このように、車体１の傾斜及び水平戻しにおける空気シリンダ６Ｒのピストンロッド７Ｒの作動状態は、初期位置での停止状態と最大限に伸張した固定変位での停止状態及び伸縮速度のみで、ピストンロッド７Ｒの動作状態量をフィードバックしないオープンルーフ制御である。また、空気シリンダ６Ｒに対する傾斜指令は、固定変位への伸び指令と初期状態への縮み指令の２通りであり、それぞれの指令タイミングは、図６及び図７に示されるように、固定変位への伸び指令は、曲線軌道入口から（ピストンロッド７Ｒの伸び時間＋ピストンロッド７Ｒの動作遅れ時間）ｔ１×走行速度分手前の位置で行われ、初期状態への縮み指令は、曲線軌道出口からピストンロッド７Ｒの動作遅れ時間ｔ２×走行速度分手前の位置で行われる。
【００２０】
この空気シリンダ６Ｒのピストンロッド７Ｒを常に最大限に伸張する傾斜方法では、従来のアクチュエータを連続的に制御した場合と比べて、車体床面左右定常加速度に差が生じるのは、図８及び図９に示されるように、カント不足量が小さい領域、図８及び図９において０〜３０ｍｍの領域のみであるから、曲線軌道走行中の車体傾斜角度を曲線半径やカント量等の曲線形状に合わせて連続的に制御しなくても、乗客に与える影響は少ない。
【００２１】
この結果、従来のアクチュエータを連続的に制御するために必要な部品や機構を削減して、車体傾斜装置の構成を簡略化して信頼性向上とコスト低減が図れる。また、リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ・ＯＦＦ切り替えを監視することによって、空気シリンダ６Ｌ，６Ｒのピストンロッド７Ｌ，７Ｒの作動状態及び空気３Ｌ，バネ３Ｒの伸縮状態を確認できるから、少ない部品点数で信頼性の向上とコスト低減が図れる。
【００２２】
図１０は本発明の第２実施形態例を示すもので、以降の実施形態例では、前記第１実施形態例と同一要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態例は、高さ調整棒４Ｌと梃子９Ｌ、高さ調整棒４Ｒと梃子９Ｒとを直接連結し、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの弁棒８にそれぞれアクチュエータとして電動回転駆動機構の１つであるロータリーソレノイド３０を設け、該ロータリーソレノイド３０を車高制御部１８からの電気信号により作動して、制御弁５Ｌ，５Ｒの弁棒８を回動することにより、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒをそれぞれ操作して、各空気バネ３Ｌ，３Ｒの高さを変更して車体１を昇降又は傾斜させるものである。
【００２３】
ロータリーソレノイド３０は、防水ケース３１に複列円筒コロ軸受３２を介して回動可能に支持されたベース３３と、該ベース３３に固設されたコイル３４と、該コイル３４の励磁によって回転するアーマチュア３５と、該アーマチュア３５と一体回転するシャフト３６と、アーマチュア３５の回転範囲を規制するボール３７と、回転したアーマチュア３５を初期状態に復帰させる戻しバネ３８とを有している。
【００２４】
このロータリーソレノイド３０には、梃子９Ｌ又は梃子９Ｒのシャフト３９が接続され、荷重の変動に伴う車体１と台車２の距離の変化によって、高さ調整棒４Ｌ，４Ｒの先端位置が変動し、梃子９Ｌ，９Ｒが回動した場合には、梃子９Ｌ又は梃子９Ｒの回動力がロータリーソレノイド３０の戻しバネ３８の付勢力より弱いので、ロータリーソレノイド３０が一体に回動する。
【００２５】
前記シャフト３６は、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒの弁棒８にリンク梃子４０を介して連結され、コイル３４の励磁によって弁棒８を回動する。また、シャフト３６には、弁棒８の回転位置を検出する前記リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けた回転部材１０が固設されている。さらに、該リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２及び前記コイル３４には防水コネクタ４１からの配線４２，４３がそれぞれ接続されている。
【００２６】
この構成では、車体傾斜を行うのであれば、曲線半径やカント量等の曲線形状情報に拘わらず、車高制御部１８からの電気信号によるコイル３４の励磁でアーマチュア３５を常に最大変位量回転駆動することにより、前記第１実施形態例と同様に、高さ制御弁５Ｌ，５Ｒを操作して、各空気バネ３Ｌ，３Ｒの高さを変更して車体１を設定された最大角度に傾斜させる。また、ロータリーソレノイド３０の作動状態及び空気３Ｌ，バネ３Ｒの伸縮状態の確認は、前記第１実施形態例と同様に、リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ・ＯＦＦ切り替えを監視することによって行える。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車体傾斜方法は、車体を傾斜させるアクチュエータを常に最大変位量作動するから、アクチュエータの動作状態量をフィードバックする必要がないため、従来のアクチュエータを連続的に制御するために必要な部品を削減して、車体傾斜機構の構成を簡略化して信頼性向上とコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例の車体傾斜状態を示す概略図
【図２】リミットスイッチの配置を示す概略図
【図３】リミットスイッチの正面図
【図４】車体傾斜装置の概略図
【図５】車体傾斜時におけるリミットスイッチの作動を示す概略図
【図６】車体傾斜指令のタイミングを示すチャート図
【図７】車体傾斜タイミングを示すチャート図
【図８】本発明の車体傾斜方法と従来の車体傾斜方法とにおけるカント不足量と床面左右定常加速度の比較を示すグラフ図
【図９】本発明の車体傾斜方法と従来の車体傾斜方法とにおけるカント不足量と車体傾斜角度の比較を示すグラフ図
【図１０】第２実施形態例の高さ制御弁に設けたロータリーソレノイドの断面図
【符号の説明】
１…車体、２…台車、３Ｌ，３Ｒ…空気バネ、４Ｌ，４Ｒ…高さ調整棒、５Ｌ，５Ｒ…高さ制御弁、６Ｌ，６Ｒ…空気シリンダ、７Ｌ，７Ｒ…空気シリンダのピストンロッド、８…高さ制御弁の弁棒、９Ｌ，９Ｒ…梃子、１２…空気源、１５…電磁弁、１７…制御装置、１８…車高制御部、３０…ロータリーソレノイド、ＳＷ１，ＳＷ２…リミットスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle body tilting method for a railway vehicle in which a vehicle body is tilted by actuation of an actuator.
[0002]
[Prior art]
The curved track on which the railway vehicle travels is provided with a difference in height, that is, a so-called cant, between the track inside and outside the curve to reduce the lateral acceleration on the floor of the vehicle body that occurs when the vehicle passes through the curve. However, as the speed of a railway vehicle increases, the vehicle body floor surface left-right steady acceleration cannot be sufficiently reduced only by the cant, and so-called cant shortage occurs. For this reason, various vehicle body tilting devices have been proposed in which the vehicle body is tilted inward so that the resultant centrifugal force and gravity work perpendicularly to the vehicle floor.
[0003]
For example, a body tilting device for a pendulum type vehicle is provided with a roller device on the carriage and a curved pendulum beam coupled to the roller device via a spring device on the vehicle body, and a cylinder provided between the pendulum beam and the cart Is actuated by a signal from the operation controller to forcibly tilt the vehicle body. In the vehicle body tilt method, the computing unit determines that the vehicle body floor surface left-right steady acceleration is 0 based on the speed detected by the speed detector and the curve shape information such as the curve radius and cant amount of the travel route collected and stored in advance. To calculate the optimum tilt angle, detect the vehicle tilt angle with a sensor, etc., and the operation controller continuously controls the cylinder stroke so that the actual vehicle tilt angle follows the required vehicle tilt angle. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
On the other hand, the height of the vertical displacement between the vehicle body and the carriage is controlled via the height adjustment rod provided for each air spring on each air spring that is spaced apart between the vehicle body and the carriage. Even in a railway vehicle having a height adjustment mechanism that can transmit to a valve and adjust the height of an air spring, the height of each air spring can be forcibly changed to tilt the vehicle body. In this type of vehicle body tilting device, the height of the air spring is controlled by a height control valve whose opening / closing timing is determined based on a set length of a height adjusting rod provided corresponding to each of the left and right air springs. An anti-rolling mechanism comprising an adjustable height adjusting mechanism and an anti-rolling mechanism configured by attaching rods connected to both ends of a torsion bar provided in the left-right direction of the vehicle body via links to the vehicle body. The hydraulic actuator between the torsion bar and the rod is driven to tilt the vehicle body, and the push-pull cable that connects the left and right height adjustment rods is moved in the longitudinal direction with a linear motor to adjust the set length of the adjustment rods. By increasing or decreasing in the opposite direction on the left and right, and rotating the valve stem of the height control valve, pressure air is supplied to the air spring on the outer gauge side, and the air spring on the outer gauge side is raised to tilt the vehicle body To. Also in this case, the controller to which the travel speed detected by the speedometer, the lateral acceleration acting perpendicularly to the travel direction detected by the lateral accelerometer, the spot information detected by the spot detection means, etc. is input to the hydraulic pressure detected by the displacement gauge. The hydraulic actuator is continuously controlled so as to obtain an optimum inclination angle while feeding back the movement amount of the piston rod of the actuator (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-67944 (2nd page, FIG. 9)
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3193469 (pages 3 to 4, FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the above-described configurations, various devices must be mounted so as to have an optimum inclination angle with respect to curve shape information such as a curve radius and a cant amount. There's a problem. Moreover, in actual operation, in many curves, even when the maximum inclination on the mechanism is performed, the vehicle floor is often traveling at a traveling speed at which a steady acceleration on the left and right sides of the vehicle body is generated. There is little need to continuously control the vehicle body inclination angle according to the curve shape such as the curve radius and the cant amount.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle body tilt method that simplifies the configuration, improves reliability, and reduces costs by fixing the vehicle body tilt angle regardless of the curve shape such as the curve radius and the cant amount. Yes.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a height adjustment mechanism that supports the vehicle body to be tiltable by disposing air springs on the carriage so as to be separated from each other on the left and right sides, and sucking and discharging the pressure air in each air spring. In a vehicle body tilting method for a railway vehicle that is provided between a vehicle body and a bogie and that tilts the vehicle body by sucking and discharging the pressure air of the left and right air springs by the operation of the height adjustment mechanism , the first is the height As an adjustment mechanism, a height adjustment rod and a height control valve are provided, and a spring return single-acting air cylinder is provided above the height adjustment rod, and the air cylinder is connected to a circuit between the air cylinder and the air source. By operating the provided solenoid valve, the piston rod is extended by the pressure air supplied to the cylinder chamber. When the pressure air in the cylinder chamber is exhausted, the piston rod is contracted by the biasing force of the return spring and returned to the initial state. Let The solenoid valve is operated according to a command from a vehicle height control unit, the tip of the piston rod is connected to a lever that rotates a valve rod for opening and closing the height control valve, and the valve rod is connected to the valve rod. A rotating member that rotates integrally is provided, and a ball that engages with an arc-shaped long hole formed in the disk is disposed between the disk fixed to the valve stem and the case, and the rotating member is moved to the long position. When the vehicle body is tilted, the piston rod of the air cylinder on the outer gauge side is always extended as much as possible, and the valve rod is rotated through the lever as the piston rod is extended. Open the control valve, supply air from the air source to the air spring on the outer gauge side, inflate the air spring on the outer gauge side to incline the vehicle body to the maximum angle, and set the rotational position of the valve stem to the rotating member. A limit switch to detect is provided. Serial characterized by monitoring the expansion state of the operating state and the air springs of the air cylinder, the second, the the height adjusting mechanism is provided with a height adjustment rod and height control valve, said height adjustment A lever coupled to the tip of the rod is connected to a rotary solenoid, and the rotary solenoid is rotatably supported by a waterproof case via a double-row cylindrical roller bearing, and a coil fixed to the base An armature that is rotated by excitation of the coil, a shaft that rotates integrally with the armature, a ball that restricts the rotation range of the armature, and a return spring that returns the rotated armature to an initial state. It is connected to the valve stem of the control valve via a link lever, and is operated by an electric signal from the vehicle height control unit, and the height control valve is operated by rotating the valve stem. Then, the height of the air spring is changed to raise or lower the vehicle body, and when the vehicle body is inclined, the armature of the rotary solenoid on the outer gauge side is always driven to rotate at the maximum displacement amount, and the valve rod is rotated to the height. Open the control valve, supply air from the air source to the air spring on the outer gauge side, inflate the air spring on the outer gauge side, incline the vehicle body to the maximum angle, and attach the valve stem to the rotating member fixed to the shaft A limit switch for detecting the rotation position of the rotary solenoid is provided, and the operating state of the rotary solenoid and the expansion / contraction state of the air spring are monitored by the limit switch .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on each embodiment shown in the drawings. FIGS. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention. Air springs 3L and 3R are arranged between a vehicle body 1 and a carriage 2 so as to be separated from each other in the left-right direction. Hereinafter, “L” after the number indicates the left side and “R” indicates the right side. The air springs 3L and 3R are provided with air in order to keep the vehicle height constant while the height of the air springs 3L and 3R changes due to load fluctuations caused by passengers getting on and off and load fluctuations during traveling. Height adjustment rods 4L and 4R and height control valves 5L and 5R are provided as height adjustment mechanisms for supplying and discharging the pressure air in the springs 3L and 3R.
[0011]
The height adjusting rods 4L and 4R are provided with air cylinders 6L and 6R, respectively, as actuators that can be returned to their initial states by a spring force, and piston rods 7L and 7R of the air cylinders 6L and 6R. Are connected to levers 9L and 9R for rotating a valve rod 8 which is an opening / closing operation part of the height control valves 5L and 5R. The valve stem 8 is provided with limit switches SW1 and SW2 for detecting the rotational position of the valve stem 8 on a rotating member 10 that rotates integrally with the valve stem 8. A disc 11 is fixed to the valve stem 8, and a ball 13 is disposed between the disc 11 and the case 12 to engage with arc-shaped long holes 11 a and 11 a formed in the disc 11. 10 rotates by the length of the long holes 11a and 11a.
[0012]
This height adjustment mechanism is configured to change the distance between the vehicle body 1 and the carriage 2 with the load variation, that is, the tip positions of the height adjustment rods 4L and 4R, that is, the tip positions of the piston rods 7L and 7R of the air cylinders 6L and 6R. , The valve rod 8 of the height control valves 5L and 5R is rotated via the levers 9L and 9R, and the height control valves 5L and 5R are operated to transfer the air source 14 to the air springs 3L and 3R. Control air supply and discharge.
[0013]
Each of the air cylinders 6L and 6R is a spring return single-acting cylinder, and the piston rods 7L and 7R are moved by the pressure air supplied to the cylinder chamber by the operation of the electromagnetic valve 15 provided in the circuit between the air source 14 and the air source 14. When the cylinder chamber is expanded and the pressure air in the cylinder chamber is exhausted, the piston rods 7L and 7R are contracted by the urging force of the return spring to return to the initial state. The electromagnetic valve 15 is actuated by a command from the control device 17 mounted on the vehicle body 1.
[0014]
The control device 17 controls the raising and lowering of the vehicle body 1 and the inclination of the vehicle body 1, and includes a vehicle height control unit 18, an abnormality diagnosis unit 19, a track data storage unit 20, and a point information detection unit 21. Yes. The point information detection unit 21 is connected to a vehicle speed / P-point signal sensor 22 for detecting a vehicle speed and receiving a point information signal from the ATS ground unit installed in front of the curve part of the travel route.
[0015]
The inclination of the vehicle body 1 at the time of traveling on the curved portion of the traveling route is determined by the point information signal from the ATS ground element received by the vehicle speed / P-point signal sensor 22 and the detected vehicle speed, and the track data stored in the track data storage unit 20 The vehicle height control unit 18 determines whether or not the vehicle body is tilted. If the vehicle body is tilted, the air on the side on which the front and rear carriages 2 are tilted regardless of the curve shape information such as the curve radius and the cant amount. The cylinder, for example, in this embodiment, the piston rod 7R of the air cylinder 6R is always extended to the maximum.
[0016]
As the piston rod 7R extends, the valve rod 8 of the height control valve 5R rotates via the lever 9R, the height control valve 5R opens, and air is supplied from the air source 14 to the air spring 3R. Bulges upward and the vehicle body 1 tilts to the set maximum angle.
[0017]
In order to return the vehicle body 1 to the horizontal position with the end of the curve portion of the travel route, a point information signal from the ATS ground element installed in front of the curve portion end position and the vehicle speed / P-point signal sensor 22 provided on the carriage 2. Is compared with the track data stored in the track data storage unit 20, the piston rod 7R of the air cylinder 6R is reduced, the air in the air spring 3R is exhausted, and the vehicle body 1 is leveled. To do.
[0018]
In this series of vehicle body tilting processes, the limit switches SW1 and SW2 that detect the rotational position of the valve stem 8 operate as follows. First, as shown in FIG. 5A, in the horizontal state of the vehicle body 1, since the piston rod 7R of the air cylinder 6R is contracted and the air spring 3R is also contracted, the limit switches SW1 and SW2 of the rotating member 10 are The contacts 24a and 24b are turned on in proximity to each other. Next, in order to incline the vehicle body 1, as shown in FIG. 5 (b), when the piston rod 7R is extended, the lever 9R is raised and the valve rod 8 of the height control valve 5R and the rotary member 10 are connected to each other. The limit switch SW1 is switched off from the contact 24a, and the limit switch SW2 is switched from ON → OFF → ON in proximity to the contact 25b away from the contact 24b. At this stage, the air spring 3R is still contracted, but since the valve stem 8 is rotated in the air supply direction, the air spring 3R swells. As the air spring 3R swells, the vehicle body 1 rises from the carriage 2 and, as shown in FIG. 5 (c), the lever 9R returns to the horizontal state, so that the rotating member 10 rotates counterclockwise. The limit switches SW1 and SW2 are close to the contacts 24a and 24b, respectively. Therefore, the limit switch SW1 is switched from OFF to ON, and the limit switch SW2 is switched from ON to OFF to ON. In order to return the vehicle body 1 to the horizontal state, as shown in FIG. 5D, when the piston rod 7R is contracted, the lever 9R is lowered and the valve rod 8 of the height control valve 5R and the rotary member 10 are counterclockwise. The limit switch SW1 is switched from ON → OFF → ON near the contact 25a away from the contact 24a, and the limit switch SW2 is switched from ON to OFF. At this stage, the air spring 3R is still inflated, but the valve stem 8 is rotating in the exhaust direction. Therefore, the air spring 3R is contracted, the vehicle body 1 is lowered, and the lever 9R is in a horizontal state as shown in FIG. Return to state.
[0019]
As described above, the piston rod 7R of the air cylinder 6R in the tilting and horizontal return of the vehicle body 1 is only in the stopped state at the initial position, the stopped state with the fixed displacement extended to the maximum, and the expansion / contraction speed. This is open roof control that does not feed back the 7R operation state quantity. Further, there are two inclination commands for the air cylinder 6R, an extension command to a fixed displacement and a contraction command to an initial state, and the command timings for each are as shown in FIG. 6 and FIG. The elongation command is issued at a position before the curve track entrance (elongation time of the piston rod 7R + the operation delay time of the piston rod 7R) t1 × traveling speed, and the contraction command to the initial state is issued from the curve track exit to the piston rod. It is performed at a position before the operation delay time t2 × traveling speed of 7R.
[0020]
In the tilting method in which the piston rod 7R of the air cylinder 6R is always extended to the maximum, the difference in the steady acceleration on the left and right sides of the vehicle body floor as compared with the case where the conventional actuator is continuously controlled is shown in FIGS. As shown in Fig. 9, since it is only a region where the cant shortage is small, that is, the region of 0 to 30 mm in Figs. 8 and 9, the vehicle body inclination angle during curved track traveling is matched to the curve shape such as the curve radius and cant amount. Even if it is not continuously controlled, there is little impact on passengers.
[0021]
As a result, parts and mechanisms necessary for continuously controlling the conventional actuator can be reduced, the configuration of the vehicle body tilting device can be simplified, and reliability and cost can be reduced. In addition, by monitoring the ON / OFF switching of the limit switches SW1 and SW2, the operating states of the piston rods 7L and 7R of the air cylinders 6L and 6R and the expansion and contraction states of the air 3L and the spring 3R can be confirmed. Increases reliability and reduces costs.
[0022]
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. In the following embodiments, the same elements as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In this embodiment, the height adjusting rod 4L and the lever 9L, and the height adjusting rod 4R and the lever 9R are directly connected to each other, and the valve rod 8 of the height control valves 5L and 5R is used as an actuator. The rotary solenoid 30 is provided, and the rotary solenoid 30 is actuated by an electric signal from the vehicle height control unit 18 to rotate the valve rod 8 of the control valves 5L, 5R. Each of the 5Rs is operated to change the height of each of the air springs 3L, 3R to raise or lower the vehicle body 1.
[0023]
The rotary solenoid 30 includes a base 33 rotatably supported by a waterproof case 31 via a double-row cylindrical roller bearing 32, a coil 34 fixed to the base 33, and an armature that rotates by excitation of the coil 34. 35, a shaft 36 that rotates integrally with the armature 35, a ball 37 that regulates the rotation range of the armature 35, and a return spring 38 that returns the rotated armature 35 to its initial state.
[0024]
A shaft 39 of the lever 9L or the lever 9R is connected to the rotary solenoid 30, and the tip positions of the height adjusting rods 4L and 4R are changed due to a change in the distance between the vehicle body 1 and the carriage 2 due to a load change. When 9L and 9R are rotated, the rotational force of the lever 9L or the lever 9R is weaker than the urging force of the return spring 38 of the rotary solenoid 30, so that the rotary solenoid 30 rotates integrally.
[0025]
The shaft 36 is connected to the valve stem 8 of the height control valves 5L and 5R via a link lever 40, and rotates the valve stem 8 by excitation of the coil 34. A rotating member 10 provided with the limit switches SW1 and SW2 for detecting the rotational position of the valve rod 8 is fixed to the shaft 36. Further, wirings 42 and 43 from a waterproof connector 41 are connected to the limit switches SW1 and SW2 and the coil 34, respectively.
[0026]
In this configuration, if the vehicle body is tilted, the armature 35 is always driven to rotate at the maximum displacement amount by the excitation of the coil 34 by the electric signal from the vehicle height control unit 18 regardless of the curve shape information such as the curve radius and the cant amount. Thus, as in the first embodiment, the height control valves 5L and 5R are operated to change the heights of the air springs 3L and 3R to incline the vehicle body 1 to a set maximum angle. . Further, the operation state of the rotary solenoid 30 and the expansion / contraction state of the air 3L and the spring 3R can be confirmed by monitoring ON / OFF switching of the limit switches SW1 and SW2, as in the first embodiment.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the vehicle body tilting method of the present invention, the actuator that tilts the vehicle body always operates at the maximum displacement amount, so there is no need to feed back the operation state amount of the actuator, and thus the conventional actuator is continuously controlled. Therefore, the number of necessary parts can be reduced, the configuration of the vehicle body tilt mechanism can be simplified, and the reliability can be improved and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle body tilting state according to a first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing an arrangement of limit switches. FIG. 3 is a front view of limit switches. 5] Schematic diagram showing the operation of the limit switch when the vehicle body is tilted. FIG. 6 is a chart diagram illustrating the timing of the vehicle body tilt command. FIG. 7 is a chart diagram illustrating the vehicle body tilt timing. FIG. 9 is a graph showing a comparison between a cant deficit amount and a floor surface steady acceleration in a vehicle body tilt method of FIG. 9. FIG. 9 shows a comparison between a cant deficit amount and a vehicle body tilt angle between the vehicle body tilt method of the present invention and a conventional vehicle body tilt method. Graph [FIG. 10] Cross-sectional view of the rotary solenoid provided in the height control valve of the second embodiment [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Car body, 2 ... Bogie, 3L, 3R ... Air spring, 4L, 4R ... Height adjustment rod, 5L, 5R ... Height control valve, 6L, 6R ... Air cylinder, 7L, 7R ... Piston rod of air cylinder, 8 ... Valve rod of height control valve, 9L, 9R ... insulator, 12 ... air source, 15 ... solenoid valve, 17 ... control device, 18 ... vehicle height control unit, 30 ... rotary solenoid, SW1, SW2 ... limit switch

Claims

台車上に空気バネをそれぞれ左右離間して配置して車体を傾斜可能に支持するとともに、各空気バネ内の圧力空気を吸排する高さ調整機構を車体と台車との間にそれぞれ備え、該高さ調整機構の作動により左右の空気バネの圧力空気を吸排させて前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜方法において、前記高さ調整機構として、高さ調整棒と高さ制御弁とを設け、前記高さ調整棒の上部にバネ復帰単動空気シリンダを設け、該空気シリンダを、空気シリンダと空気源との間の回路に設けられた電磁弁の作動により、シリンダ室へ供給される圧力空気でピストンロッドを伸張し、シリンダ室の圧力空気を排気されると戻しバネの付勢力でピストンロッドを縮小して初期状態に復帰させ、前記電磁弁を車高制御部からの指令により作動させ、前記ピストンロッドの先端を、前記高さ制御弁を開閉操作する弁棒を回動する梃子に連結し、前記弁棒に該弁棒と一体回転する回転部材を設け、前記弁棒に固設された円盤とケースとの間に、前記円盤に形成された円弧状の長孔に係合するボールを配置して前記回転部材を前記長孔の長さ分回転可能とし、車体傾斜時に、外軌側の空気シリンダのピストンロッドを常に最大限伸張させ、該ピストンロッドの伸張に伴い前記梃子を介して前記弁棒を回動して高さ制御弁を開いて外軌側の空気バネに前記空気源から空気を供給し、外軌側の空気バネを膨らませて車体を最大角度に傾斜させ、前記回転部材に前記弁棒の回転位置を検出するリミットスイッチを設け、該リミットスイッチにより、前記空気シリンダの作動状態及び前記空気バネの伸縮状態を監視することを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。 Air springs are arranged on the carriage separately from each other on the left and right sides to support the vehicle body in a tiltable manner, and a height adjustment mechanism is provided between the vehicle body and the carriage to absorb and discharge the pressure air in each air spring. In the vehicle body tilting method of tilting the vehicle body by sucking and discharging the pressure air of the left and right air springs by the operation of the height adjustment mechanism, a height adjustment rod and a height control valve are provided as the height adjustment mechanism, A spring return single acting air cylinder is provided on the upper part of the height adjustment rod, and the air cylinder is pressurized air supplied to the cylinder chamber by the operation of a solenoid valve provided in a circuit between the air cylinder and the air source. When the piston rod is extended with the pressure air in the cylinder chamber exhausted, the piston rod is contracted by the urging force of the return spring to return to the initial state, and the solenoid valve is operated according to a command from the vehicle height control unit, in front The tip of the piston rod is connected to a lever that rotates a valve rod that opens and closes the height control valve, and a rotating member that rotates integrally with the valve rod is provided on the valve rod, and is fixed to the valve rod. A ball that engages with an arc-shaped long hole formed in the disk is disposed between the disk and the case so that the rotating member can be rotated by the length of the long hole. The piston rod of the air cylinder is always extended as much as possible, and the valve rod is rotated via the lever as the piston rod extends to open the height control valve, and the air source is supplied to the air spring on the outer gauge side. Is provided with a limit switch for detecting the rotational position of the valve stem on the rotating member by inflating the air spring on the outer gauge side to incline the vehicle body to the maximum angle, and detecting the rotational position of the valve stem on the rotating member. Operating state and telescopic shape of the air spring Body tilt method rail vehicle, characterized in that to monitor.

台車上に空気バネをそれぞれ左右離間して配置して車体を傾斜可能に支持するとともに、各空気バネ内の圧力空気を吸排する高さ調整機構を車体と台車との間にそれぞれ備え、該高さ調整機構の作動により左右の空気バネの圧力空気を吸排させて前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜方法において、前記高さ調整機構として、高さ調整棒と高さ制御弁とを設け、前記高さ調整棒の先端に連結された梃子をロータリーソレノイドに接続し、該ロータリーソレノイドを、防水ケースに複列円筒コロ軸受を介して回動可能に支持されたベースと、該ベースに固設されたコイルと、該コイルの励磁によって回転するアーマチュアと、該アーマチュアと一体回転するシャフトと、アーマチュアの回転範囲を規制するボールと、回転したアーマチュアを初期状態に復帰させる戻しバネとで構成し、前記シャフトを高さ制御弁の弁棒にリンク梃子を介して連結し、車高制御部からの電気信号により作動して、前記弁棒を回動することにより高さ制御弁を操作して、空気バネの高さを変更して車体を昇降又は傾斜させ、車体傾斜時に、外軌側のロータリーソレノイドのアーマチュアを常に最大変位量回転駆動させて前記弁棒を回動して高さ制御弁を開いて外軌側の空気バネに空気源から空気を供給し、外軌側の空気バネを膨らませて車体を最大角度に傾斜させ、前記シャフトに固設した回転部材に、前記弁棒の回転位置を検出するリミットスイッチを設け、該リミットスイッチにより、前記ロータリーソレノイドの作動状態及び前記空気バネの伸縮状態を監視することを特徴とする鉄道車両の車体傾斜方法。 Air springs are arranged on the carriage separately from each other on the left and right sides to support the vehicle body in a tiltable manner, and a height adjustment mechanism is provided between the vehicle body and the carriage to absorb and discharge the pressure air in each air spring. In the vehicle body tilting method of tilting the vehicle body by sucking and discharging the pressure air of the left and right air springs by the operation of the height adjustment mechanism, a height adjustment rod and a height control valve are provided as the height adjustment mechanism, A lever coupled to the tip of the height adjusting rod is connected to a rotary solenoid, and the rotary solenoid is fixed to the base by a waterproof case rotatably supported via a double-row cylindrical roller bearing. Coil, an armature that rotates by excitation of the coil, a shaft that rotates integrally with the armature, a ball that restricts the rotation range of the armature, and a rotated armature It is composed of a return spring that returns to the initial state, and the shaft is connected to the valve rod of the height control valve via a link lever, and is actuated by an electric signal from the vehicle height control unit to rotate the valve rod. By operating the height control valve, the height of the air spring is changed to raise or lower or tilt the vehicle body, and when the vehicle body is tilted, the armature of the rotary solenoid on the outer gauge side is always driven to rotate at the maximum displacement amount. The valve stem is rotated to open the height control valve and air is supplied from the air source to the air spring on the outer gauge side, the air spring on the outer gauge side is inflated to tilt the vehicle body to the maximum angle, and fixed to the shaft. a rotary member which is set, a limit switch for detecting the rotational position of the valve stem is provided, by the limit switch, the car of a railway vehicle, characterized by monitoring the expansion state of the operating state and the air springs of the rotary solenoid Inclination method.