JP3826326B2 - 鉄道車両用振動制御装置 - Google Patents
鉄道車両用振動制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3826326B2 JP3826326B2 JP04209696A JP4209696A JP3826326B2 JP 3826326 B2 JP3826326 B2 JP 3826326B2 JP 04209696 A JP04209696 A JP 04209696A JP 4209696 A JP4209696 A JP 4209696A JP 3826326 B2 JP3826326 B2 JP 3826326B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- horizontal
- acceleration
- damper
- vehicle body
- damping force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両に用いられる振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両用振動制御装置の一例として、図１７に示すものがある。図において、鉄道車両の台車１には、車輪２が回動可能に支持されており、鉄道車両は車輪２を介しコンクリート軌道の１本のレール３に沿って走行するようになっている。
【０００３】
台車１には、車体４がエアばね等のばね部材５を介して水平方向及び上下方向に揺動可能に支持されている。台車１及び車体４には、車両横方向で相対向するように台車側、車体側ブラケット６，７が取り付けられている。
台車側、車体側ブラケット６，７の間には、図示しないピストン及び減衰力調整機構を有した、減衰係数調整可能のダンパ８が介装されており、進行方向に対して水平横方向の車体４の運動を規制するようになっている。
ダンパ８のアクチュエータ９に接続してコントローラ１０が設けられている。
コントローラ１０は、あらかじめダンパ８の電流・減衰力特性データを格納し、例えば車体４の水平横方向速度から目標減衰係数を求め、この目標減衰係数に対応する電流を図示しない比例ソレノイド等のアクチュエータ９に出力してダンパ８に所望の減衰係数を設定して減衰力を発生させ車体４の揺動を抑制するようにしている。
【０００４】
ここで、発生する減衰力Ｆsaは、車体４の水平横方向（図１７左方向）の速度Ｖ2 、台車１の水平横方向（同図右方向）の速度Ｖ1 とし、設定された減衰係数をＣsaとすると、次式で求められる。
Ｆsa＝Ｖ21×Ｃsa … … （１）
（但し、Ｖ21はダンパ速度で、Ｖ21＝Ｖ2 −Ｖ1 ）
【０００５】
この鉄道車両用振動制御装置では、ダンパ速度Ｖ21としては所定の代表的な値を入力しており、所定のダンパ速度のときの電流・減衰力特性データがコントローラ１０に格納されている。このため、ダンパ速度Ｖ21が変化した際には、減衰係数が同等であっても得られる減衰力が異なり、良好な振動抑制を果たすことができなくなってしまうという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に対し、ダンパ速度センサ、ダンパ変位センサ等のセンサ（以下、代表してダンパ速度センサという。）を設けてダンパ速度に応じてデータの補正を行って所望の減衰力を得るようにすることが考えられる。しかしながら、ダンパ速度センサ、ダンパ変位センサを備えると、信頼性低下、保守性の低下を招くことになり、このセンサの使用は極力、避けたいというのが実情であった。
【０００７】
なお、制振性能の向上のために、図１６に示すようにスカイフックダンパ８を用いた制御装置を設定し、現実のデータをこの制御装置のデータに置き換えて振動抑制制御（以下、適宜、スカイフック理論による制御という。）を行うことがある。図１６に示す装置は、図１７の装置が台車１と車体４との間にダンパ８を介装したのに代えて、ダンパ８を、車体４と、この車体４の右側に仮想的に設けた固定部との間に介装したことが異なっている。以下、適宜、図１６のダンパ８をスカイフックダンパ８ｋ、図１７のダンパ８をセミアクティブダンパ８ａという。
【０００８】
図１６に示す装置では、スカイフックダンパ８ｋの減衰係数がＣsky に設定されている際に、車体４ひいてはスカイフックダンパ８ｋが速度（左右絶対速度＝ダンパ速度）Ｖ2 で揺動する際に、スカイフックダンパ８ｋは例えば大きさＦsky の減衰力を発生する。このことは次式（２）で表せられる。
Ｆsky ＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （２）
【０００９】
一方、セミアクティブダンパ８ａでは、車体４が速度（左右絶対速度）Ｖ21で揺動する際に、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数がＣsaに設定されていると、セミアクティブダンパ８ａは例えば大きさＦsaの減衰力を発生する。このことは前記式（１）と同様に次式で表せられる。
Ｆsa＝Ｖ21×Ｃsa … … （１）
【００１０】
ここで、セミアクティブダンパ８ａの減衰力Ｆsaは前記式（１）で求められ、この値とスカイフックダンパ８ｋの減衰力Ｆsaとが同等（Ｆsky ＝Ｆsa）になるようにする。このときの変換式は次式（３）で示される。
Ｆsa＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （３）
（但し、Ｖ2 ×Ｖ21＜０のとき、Ｃsa＝最小値）
なお、式（３）中、但し書きは、スカイフックダンパ８ｋとセミアクティブダンパ８ａとは、発生する力の方向が常には同じにならないので、異なる方向の力を発生するときはセミアクティブダンパ８ａを最小減衰力を発生する指示値（減衰係数）に設定することを示している。
【００１１】
式（３）から明らかなように、ばね上の速度Ｖ2 に比例した減衰力をセミアクティブダンパ８ａで発生させることによりスカイフックダンパ８ｋを用いた振動抑制制御を行って（すなわち、スカイフックダンパ８ｋを構成できて）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダンパ速度センサを用いずに前述のスカイフック理論の制御を行って適正な振動抑制を図ることができる鉄道車両用振動制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から水平横方向成分、ヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰係数を示す前、後側の減衰係数指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記前、後側の目標減衰係数を前記加速度検出手段が検出した前、後側の水平横方向加速度から得られる除算用加速度で常に除算することにより前記前、後側の目標減衰係数を補正して前記減衰係数指示信号を出力することを特徴とする。
請求項１の構成において、水平横方向加速度が小さいときは、目標減衰係数が過大にならないように水平横方向加速度の最小値に制限を設けてもよい。また、請求項１又は２の構成において、水平横方向加速度が大きいときは、目標減衰係数が過小にならないように水平横方向加速度の最大値に制限を設けてもよい。
【００１７】
請求項４の発明は、鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から水平横方向成分、ヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰力を示す前、後側の減衰力指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰力に対応する前、後側の減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する前、後側の加速度検出手段を有し、前記各減衰力指示信号を、各目標減衰力の２倍の値から前記各水平横方向加速度に車体質量を乗算した値を減算して求めた値になるように補正することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態の鉄道車両用振動制御装置を図１ないし図１０に基づいて説明する。なお、図１６、図１７に示す部材、部分と同等の部材、部分についての図示、説明は、適宜、省略する。
この装置では、図１に示すように、台車１が車輪２を介して２本のレール３に走行可能に載置されている。車輪２を回動可能に支持する軸１１と台車１との間にはばね部材５が介装されている。車体４の前、後側には、車体４の前、後側の水平横方向の加速度を検出する前、後側の横加速度センサ１２ｆ，１２ｒが設けられている。
【００１９】
図１、図２において、ダンパ８は車両の前、後側に設けられた前、後側のダンパ８ｆ，８ｒからなっている。前、後側のダンパ８ｆ，８ｒは、油液が封入されたダンパ本体１３と、ダンパ本体１３に変位可能に収納されたピストン（図示省略）と、ピストンに固定され一端部がダンパ本体１３から突出するシャフト１４と、ピストンを含むダンパ本体１３内に設けられ、油液流路（図示省略）の調整により減衰力を発生する減衰力発生機構（図示省略）と、この減衰力発生機構を作動して減衰力を調整するバルブ機構１５と、後述する制御電流を入力してバルブ機構１５を駆動する比例ソレノイド１６とから、なっており、ダンパ本体１３が車体側ブラケット７に固定され、シャフト１４が台車側ブラケット６に固定されている。
【００２０】
ダンパ８は、図３、図４に示す減衰力特性を有している。ここで、図３は、比例ソレノイド１６に供給される電流Ｉに対するピストンのスピード（ダンパ８スピード）１０cm／s のときの減衰力を示したものである。ダンパ８は、通常電流Ｉ2 では減衰力は、伸び側、縮み側共に小さい値（ソフト）になっている。電流ＩをＩ2 からＩ1 へと小さくすると、減衰力特性は、縮み側減衰力を小さい（ソフト）状態で伸び側の減衰力が大きく（ハードに）なる。これに対して、電流ＩをＩ2 からＩ3 へと大きくしていくと、伸び側減衰力を小さい（ソフト）状態で縮み側の減衰力が大きく（ハードに）なる。
【００２１】
また、図４は、ピストンのスピードに対する減衰力を示している。電流ＩがＩ1 からＩ2 の間では、縮み側は、実線Ｅ1 に示すように略一定値の状態で伸び側が実線Ｅ2 から実線Ｅ3 の間の減衰力を得ることになる。また、電流がＩ2 からＩ3 の間では、伸び側減衰力は実線Ｅ3 に示すように略一定の状態で、縮み側減衰力が実線Ｅ1 から実線Ｅ4 の間で可変になる。
【００２２】
コントローラ１０は、図５に示すように電力供給を受ける（ステップS1）と、まず初期設定を行なって（ステップS2）制御周期に達したか否かを判定する（ステップS3）。ステップS3では、制御周期に達したと判定するまで繰り返して制御周期に達したか否かを判定する。
【００２３】
ステップS3で制御周期に達したと判定すると、前制御周期の電流信号に基づいてアクチュエータ（比例ソレノイド１６）を駆動し電流信号に対応する減衰係数を得る（ステップS4）。続いてステップS5でアクチュエータ以外の機構（ＬＥＤなど）に信号を出力して制御する。次に横加速度センサ１２ｆ，１２ｒから横加速度信号αを読み込む（ステップS6）。続いて横加速度信号αに基づいて図６の演算処理を行って、目標減衰係数Ｃを求め、これに対応する電流Ｉの決定を行い（ステップS7）、次の制御周期のステップS4で電流信号に基づいてアクチュエータ（比例ソレノイド１６）を駆動して所望の減衰係数を得る。
【００２４】
ここで、上記ステップS7の演算処理内容を前側の横加速度センサ１２ｆの検出信号を対象にして図６に基づいて説明する。なお、後側の横加速度センサ１２ｒの検出信号についても以下に示す図６と同等の処理が行われるが、その図示、説明は、適宜、省略する。
まず、横加速度センサ１２ｆで検出された横加速度αはブロックＢ１で積分処理され、これにより横速度Ｖが得られ、この横速度ＶがブロックＢ２に送られる。ブロックＢ２ではハイパスフィルタ処理を実行しブロックＢ１の積分誤差を除去する。
【００２５】
ブロックＢ２からの横速度ＶにブロックＢ３で制御周波数帯域を制限するローパスフィルタ処理を行う。ブロックＢ３でローパスフィルタ処理を行うことにより、ノイズ成分などの余分な高周波成分や非制御周波数領域を制限することができる。
ブロックＢ３のローパスフィルタ処理後の信号に、ブロックＢ４でゲインＫ1 を乗算し制御量の大きさを最適な値に設定して速度データＶ′を得る。この速度データＶ′が補正部Ｂ５で目標減衰係数Ｃに変換されて選択部Ｂ６に送られ制御電流Ｉとして比例ソレノイド１６に送られる。選択部Ｂ６では、あらかじめ設定された、目標減衰係数Ｃとこれに対応する電流信号（便宜上、図６のブロックＢ６中にこの情報を示すグラフを模式的に示している。）とを格納しており、前記補正部Ｂ５からの目標減衰係数Ｃをアドレスとして指定し、これに対応する電流信号が出力される。
【００２６】
補正部Ｂ５は、横加速度センサ１２ｆ側にブロックＢ７を介して接続されている。ブロックＢ７は、図６に示すような加速度αと除算用加速度Ｊを対応して格納している。すなわち、加速度αの絶対値が小さい（Ａ≠０）領域では除算用加速度Ｊを、加速度αの正負に対応した正負の一定値とし、加速度αの絶対値が大きい領域では除算用加速度Ｊを加速度αに略比例した値とし、Ａ＝０の際には、前記正負の一定値（Ｊ≠０）としている。Ａ＝０の際には、正負の一定値（Ｊ≠０）とすることにより、後述するように補正部Ｂ５の演算においてブロックＢ４からの速度データを「０」で除算しないようにしている。
そして、ブロックＢ７は、横加速度センサ１ｆからの加速度αに応じた除算用加速度ＪをブロックＢ７に出力する。補正部Ｂ５は、ブロックＢ４からの速度データＶを除算用加速度Ｊで除算して目標減衰係数ＣとしてブロックＢ６に出力している。
【００２７】
ブロックＢ７に格納するデータは、図７、図８または図９に示すようなデータでもよい。
図７に示すデータは、加速度αの絶対値が小さい領域では除算用加速度Ｊを一定値とし、加速度αの絶対値が大きい領域では除算用加速度Ｊを加速度αに略比例した値としたものになっている。
図８に示すデータは、加速度αの絶対値が小さい領域における除算用加速度Ｊを一定値としているが、その値は図７に示すものに比して大きく設定し、補正部Ｂ５で得られる目標減衰係数Ｃが過大になるのを防止している。
図９に示すデータは、図７に示すデータに比して、加速度αが最大、または最小側の領域において一定値とし、補正部Ｂ５で得られる目標減衰係数Ｃが過小になるのを防止している。
【００２８】
上述したように、補正部Ｂ５でブロックＢ４からの速度データを除算用加速度Ｊで除算して目標減衰係数Ｃを求めるようにしたのは、制御データを次のように変換してスカイフック理論による制御を可能なものとするためである。
すなわち、式（１）を変換すると、式（２）のＦsa＝Ｖ21×Ｃsaから、
Ｖ21×Ｃsa＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （３）
となる。この式から次式（４）が導かれる。
Ｃsa＝（Ｖ2 ／Ｖ21）×Ｃsky … … （４）
【００２９】
式（４）は、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数をダンパ速度で補正することにより、得られる目標減衰係数Ｃがスカイフックダンパ８ｋの減衰係数と等価なものになることを示している。このとき、ダンパ速度が速い場合には、減衰力がばね力に対して大きくなるため、車体４の加速度と減衰力とが比例関係に近くなり、式（４）の除算用のＶ21は車体４の加速度αで置き換えられ、式（４）は、式（５）に変換される。
Ｃsa＝（Ｖ2 ／α）×Ｃsky … … （５）
【００３０】
この式（５）は、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数を加速度αで補正することにより、得られる目標減衰係数Ｃがスカイフックダンパ８ｋの減衰係数と等価なものになることを示している。このため、補正部Ｂ５の処理を行うことにより、スカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
また、良好な制振性の確保をダンパ速度センサを用いずに達成するので、装置のコストアップを招かず、かつ保守性を損ねることがない。
【００３１】
上述した実施の形態では、本発明の装置を、レール３が２本であるタイプの鉄道車両に用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、図１０に示すモノレールタイプの鉄道車両に用いてもよい。図１０に示す装置は、図１の装置に比して、２本のレール３に代えて、コンクリート軌道の１本のレール３を有したものになっていること、図１の装置で用いた軸１１と台車１との間に介装したばね部材５を用いないことが異なっている。
【００３２】
また、図６の制御に代えて、図１１に示すように水平横方向の移動、ヨーに係る制御（以下、水平横方向、ヨー制御という。）に際し、スカイフック理論の制御を行えるように構成してもよい。図１１において、合成部Ｂ１０は、前、後側の速度を加算し（すなわち、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の和に相当する水平横方向成分を得）、減算処理部Ｂ１１は、前側の速度から後側の速度を引く減算処理を行う（すなわち、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の差に相当するヨー成分を得る）。合成部Ｂ１０、減算処理部Ｂ１１には、ブロックＢ４、Ｂ３を介して上述したのと同等の補正部Ｂ５が接続されている。補正部Ｂ５には、それぞれ合成部Ｂ１２、減算処理部Ｂ１３を介して、前、後側のブロックＢ６が接続されている。合成部Ｂ１２は、両補正部Ｂ５からの信号を加算する。また、減算処理部Ｂ１３は、水平横方向側の補正部Ｂ５の出力値からヨー側の補正部Ｂ５１の出力値を減算する。補正部Ｂ５は、前、後側の横加速度センサ１２ｆ，１２ｒ側にそれぞれ、上述したのと同等のブロックＢ７を介して接続されている。
【００３３】
この装置では、合成部Ｂ１０、合成部Ｂ１２を設けることにより、車両が水平横方向移動することを検出すると共に、減算処理部Ｂ１１、ブロックＢ１３を設けることにより、車両がヨー移動するのを検出し、検出データに応じてブロックＢ６等により所望の減衰係数を設定して水平横方向移動、ヨー移動を抑制する。また、補正部Ｂ５の処理を行うことにより、上述したのと同様にスカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
次に、図１２ないし図１４に基づいて本発明の第２実施の形態を説明する。なお、図１ないし図１１に示す部材、部分と同等の部材、部分についての説明、図示は、適宜、省略する。
【００３５】
この装置のコントローラ１０は、図１２に示すように、図５のステップS7に代えて、目標減衰力Ｄを決定するステップS7A 、及び目標減衰力Ｄの補正を行うと共に目標減衰力Ｄに対応する目標電流（制御電流）Ｉの決定を行うステップS7B を設けている。
また、図１３に示すように、図６の補正部Ｂ５に代えて、乗算部Ｂ２０及び減算部Ｂ２１を設け、かつブロックＢ７に代えてブロックＢ２３を設けている。乗算部Ｂ２０は、ブロックＢ４からのデータに「２」を乗算して減衰力Ｄを得る。ブロックＢ２３は、横加速度αに車体４の質量Ｍを乗算して推定荷重Ｆ（＝Ｍα）を出力する。減算部Ｂ２１は、Ｄ−Ｍαの演算を行う。本実施の形態では、乗算部Ｂ２０、減算部Ｂ２１及びブロックＢ２３が補正部を構成している。
【００３６】
減算部Ｂ２１が、前述したようにＤ−Ｍαの演算を行うように構成したのは、スカイフック理論による制御を行えることに基づくものである。このことを、図１４に基づいて説明する。
図１４は、図４の伸び側部分について細かく区切って示したものである。横軸がピストンスピード（ダンパ速度）で、縦軸が減衰力であり、電流をパラメータとして示している。
【００３７】
図中、実線Ｅ5 は、本装置のコントローラ１０に格納したデータであり、Ｉ1 〜Ｉ2 間の所定電流におけるダンパ８のピストンスピード・減衰力特性（電流特性）を示し、ダンパ速度（Ｖ）をｘ、減衰力（Ｙ）をｙとすると、次式（６）で表すことができる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ1 （ａ，ｂ1 ；定数） … … （６）
ここで、目標減衰力が減衰力Ｙ2 とされると、ピストンスピードが減衰力Ｙ2 （◎印）に対応するＶ1 であれば、最適な減衰力制御を行えるが、仮にピストン速度がＶ2 になっていると、実線Ｅ5 中の●印で示す減衰力Ｙ3 （Ｙ3 ＞Ｙ2 ）を発生し、振動抑制が過剰に行われてしまうことになる。前記減衰力Ｙ3 は、略、横方向加速度αに車体４の質量Ｍを乗算した値となる。
【００３８】
前記過剰な振動抑制を防止するために、次のようにセミアクティブダンパ８ａへの制御データの変換処理を行う。すなわち、ピストンスピードＶ2 においてスカイフックダンパ８ｋの減衰力Ｙ2 （◎と等価な○印）を得られるようなセミアクティブダンパ８ａの制御電流を求めれば良い。なお、電流特性（横軸；ピストンスピード（ダンパ速度）、縦軸；減衰力）は、ダンパ速度が比較的大きな場合には、その傾きは同等であり、式で示すと次式（７）で示され、図１４には実線Ｅ6 で表せる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ2 （ａ，ｂ2 ；定数） … … （７）
【００３９】
そのため、
◎印の座標（目標減衰力）（Ｖ1 ，Ｙ2 ）
●印の座標（実際に発生している力）（Ｖ2 ，Ｙ3 ）
○印の座標（Ｖ2 における目標減衰力）（Ｖ2 ，Ｙ2 ）
△印の座標（Ｖ2 における目標減衰力をダンパスピードＶ1 に変換した場合の座標）（Ｖ1 ，Ｙ0 ）
を前記式（６）、（７）にそれぞれ代入し、整理することにより、
Ｙ0 ＝２×Ｙ2 −Ｙ3 … … （８）
が、得られ、これによりＹ0 を推定することができる。そこで、このＹ0 に従ってコントローラ１０に予め格納された、電流・減衰力特性データを参照し、電流を決定すると、補正後に実際に発生する減衰力は、ダンパスピードがＶ2 になっているため○印の座標に位置し、スカイフック理論で目標とした減衰力◎印の座標（Ｙ2 ）を発生させることができる。
【００４０】
ここで、Ｙ2 は、実際の目標減衰力（図１３中ブロックＢ４の出力に相当する。）であるから明かである。なお、２×Ｙ2 は図１３中ブロックＢ２０の出力である減衰力Ｄに相当する。Ｙ3 は、Ｍαであり、これは図１３中ブロックＢ２３の出力である推定荷重Ｆに相当する。
すなわち、目標減衰力の２倍の値から実際に車体４に働いている力を引いた値に基づいて比例ソレノイド１６を制御することによりスカイフック理論による制御を構成でき、これにより制振性能の向上を図ることが可能になる。
【００４１】
また、図１３の制御に代えて、図１５に示すように水平横方向、ヨー制御に際し、スカイフック理論の制御を行えるように構成してもよい。この装置では、合成部Ｂ１０（図１１参照）、図１５に示すように合成部Ｂ１２を設けることにより、車両が水平横方向移動することを検出すると共に、減算処理部Ｂ１１（図１１参照）、ブロックＢ１３を設けることにより、車両がヨー移動するのを検出し、検出データに応じてブロックＢ６等により所望の減衰係数を設定して水平横方向移動、ヨー移動を抑制する。また、図１３に示したようにブロックＢ２０、ブロックＢ２１、ブロックＢ２３による演算処理により、上述したのと同様にスカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、セミアクティブダンパの減衰係数がスカイフックダンパの減衰係数に対しダンパ速度に反比例し、かつダンパ速度がダンパ速度が大きい時に車体横加速度に略比例することにより、加速度データを用いてセミアクティブダンパの減衰係数の算出が図れ、スカイフックダンパの構成が可能となって良好な制振性を維持できる。また、良好な制振性の確保をダンパ速度センサを用いずに達成するので、装置のコストアップを招かず、かつ保守性を損ねることがない。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、セミアクティブダンパ、スカイフックダンパの電流をパラメータとしたダンパ速度・減衰力特性から、セミアクティブダンパの目標減衰力指示値が目標減衰力の２倍の値から水平横方向加速度に車体質量を乗算した値を減算して求めた値になるように補正することにより、セミアクティブダンパの減衰力をスカイフックダンパで等価的に置き換えることが可能となるので、スカイフックダンパの構成が可能となって良好な制振性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態の鉄道車両用振動制御装置を模式的に示す図である。
【図２】同鉄道車両用振動制御装置のダンパを示す正面図である。
【図３】同ダンパのピストンスピード・減衰力特性を示す図ある。
【図４】同ダンパの電流・減衰力特性を示す図である。
【図５】同鉄道車両用振動制御装置のコントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図６】同コントローラのステップS7の処理内容を模式的に示すブロック線図である。
【図７】図６のブロックに格納するデータの一例を示す加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図８】図７のデータに代える他の加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図９】さらに他の加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図１０】モノレールタイプの鉄道用車両を模式的に示す図である。
【図１１】図６に代える制御ブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態の鉄道車両用振動制御装置のコントローラの処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】同鉄道車両用振動制御装置の制御ブロック図である。
【図１４】同鉄道車両用振動制御装置のダンパをスカイフックダンパに置き換えるための説明図である。
【図１５】図１３に代える制御ブロック図である。
【図１６】スカイフックダンパを説明するための模式図である。
【図１７】従来の鉄道車両用振動制御装置の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 台車
４ 車体
８ｆ，８ｒ 前、後側のダンパ
１０ コントローラ
１２ｆ，１２ｒ 前、後側の横加速度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両に用いられる振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両用振動制御装置の一例として、図１７に示すものがある。図において、鉄道車両の台車１には、車輪２が回動可能に支持されており、鉄道車両は車輪２を介しコンクリート軌道の１本のレール３に沿って走行するようになっている。
【０００３】
台車１には、車体４がエアばね等のばね部材５を介して水平方向及び上下方向に揺動可能に支持されている。台車１及び車体４には、車両横方向で相対向するように台車側、車体側ブラケット６，７が取り付けられている。
台車側、車体側ブラケット６，７の間には、図示しないピストン及び減衰力調整機構を有した、減衰係数調整可能のダンパ８が介装されており、進行方向に対して水平横方向の車体４の運動を規制するようになっている。
ダンパ８のアクチュエータ９に接続してコントローラ１０が設けられている。
コントローラ１０は、あらかじめダンパ８の電流・減衰力特性データを格納し、例えば車体４の水平横方向速度から目標減衰係数を求め、この目標減衰係数に対応する電流を図示しない比例ソレノイド等のアクチュエータ９に出力してダンパ８に所望の減衰係数を設定して減衰力を発生させ車体４の揺動を抑制するようにしている。
【０００４】
ここで、発生する減衰力Ｆsaは、車体４の水平横方向（図１７左方向）の速度Ｖ2 、台車１の水平横方向（同図右方向）の速度Ｖ1 とし、設定された減衰係数をＣsaとすると、次式で求められる。
Ｆsa＝Ｖ21×Ｃsa … … （１）
（但し、Ｖ21はダンパ速度で、Ｖ21＝Ｖ2 −Ｖ1 ）
【０００５】
この鉄道車両用振動制御装置では、ダンパ速度Ｖ21としては所定の代表的な値を入力しており、所定のダンパ速度のときの電流・減衰力特性データがコントローラ１０に格納されている。このため、ダンパ速度Ｖ21が変化した際には、減衰係数が同等であっても得られる減衰力が異なり、良好な振動抑制を果たすことができなくなってしまうという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に対し、ダンパ速度センサ、ダンパ変位センサ等のセンサ（以下、代表してダンパ速度センサという。）を設けてダンパ速度に応じてデータの補正を行って所望の減衰力を得るようにすることが考えられる。しかしながら、ダンパ速度センサ、ダンパ変位センサを備えると、信頼性低下、保守性の低下を招くことになり、このセンサの使用は極力、避けたいというのが実情であった。
【０００７】
なお、制振性能の向上のために、図１６に示すようにスカイフックダンパ８を用いた制御装置を設定し、現実のデータをこの制御装置のデータに置き換えて振動抑制制御（以下、適宜、スカイフック理論による制御という。）を行うことがある。図１６に示す装置は、図１７の装置が台車１と車体４との間にダンパ８を介装したのに代えて、ダンパ８を、車体４と、この車体４の右側に仮想的に設けた固定部との間に介装したことが異なっている。以下、適宜、図１６のダンパ８をスカイフックダンパ８ｋ、図１７のダンパ８をセミアクティブダンパ８ａという。
【０００８】
図１６に示す装置では、スカイフックダンパ８ｋの減衰係数がＣsky に設定されている際に、車体４ひいてはスカイフックダンパ８ｋが速度（左右絶対速度＝ダンパ速度）Ｖ2 で揺動する際に、スカイフックダンパ８ｋは例えば大きさＦsky の減衰力を発生する。このことは次式（２）で表せられる。
Ｆsky ＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （２）
【０００９】
一方、セミアクティブダンパ８ａでは、車体４が速度（左右絶対速度）Ｖ21で揺動する際に、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数がＣsaに設定されていると、セミアクティブダンパ８ａは例えば大きさＦsaの減衰力を発生する。このことは前記式（１）と同様に次式で表せられる。
Ｆsa＝Ｖ21×Ｃsa … … （１）
【００１０】
ここで、セミアクティブダンパ８ａの減衰力Ｆsaは前記式（１）で求められ、この値とスカイフックダンパ８ｋの減衰力Ｆsaとが同等（Ｆsky ＝Ｆsa）になるようにする。このときの変換式は次式（３）で示される。
Ｆsa＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （３）
（但し、Ｖ2 ×Ｖ21＜０のとき、Ｃsa＝最小値）
なお、式（３）中、但し書きは、スカイフックダンパ８ｋとセミアクティブダンパ８ａとは、発生する力の方向が常には同じにならないので、異なる方向の力を発生するときはセミアクティブダンパ８ａを最小減衰力を発生する指示値（減衰係数）に設定することを示している。
【００１１】
式（３）から明らかなように、ばね上の速度Ｖ2 に比例した減衰力をセミアクティブダンパ８ａで発生させることによりスカイフックダンパ８ｋを用いた振動抑制制御を行って（すなわち、スカイフックダンパ８ｋを構成できて）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダンパ速度センサを用いずに前述のスカイフック理論の制御を行って適正な振動抑制を図ることができる鉄道車両用振動制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から水平横方向成分、ヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰係数を示す前、後側の減衰係数指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記前、後側の目標減衰係数を前記加速度検出手段が検出した前、後側の水平横方向加速度から得られる除算用加速度で常に除算することにより前記前、後側の目標減衰係数を補正して前記減衰係数指示信号を出力することを特徴とする。
請求項１の構成において、水平横方向加速度が小さいときは、目標減衰係数が過大にならないように水平横方向加速度の最小値に制限を設けてもよい。また、請求項１又は２の構成において、水平横方向加速度が大きいときは、目標減衰係数が過小にならないように水平横方向加速度の最大値に制限を設けてもよい。
【００１７】
請求項４の発明は、鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から水平横方向成分、ヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰力を示す前、後側の減衰力指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰力に対応する前、後側の減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する前、後側の加速度検出手段を有し、前記各減衰力指示信号を、各目標減衰力の２倍の値から前記各水平横方向加速度に車体質量を乗算した値を減算して求めた値になるように補正することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態の鉄道車両用振動制御装置を図１ないし図１０に基づいて説明する。なお、図１６、図１７に示す部材、部分と同等の部材、部分についての図示、説明は、適宜、省略する。
この装置では、図１に示すように、台車１が車輪２を介して２本のレール３に走行可能に載置されている。車輪２を回動可能に支持する軸１１と台車１との間にはばね部材５が介装されている。車体４の前、後側には、車体４の前、後側の水平横方向の加速度を検出する前、後側の横加速度センサ１２ｆ，１２ｒが設けられている。
【００１９】
図１、図２において、ダンパ８は車両の前、後側に設けられた前、後側のダンパ８ｆ，８ｒからなっている。前、後側のダンパ８ｆ，８ｒは、油液が封入されたダンパ本体１３と、ダンパ本体１３に変位可能に収納されたピストン（図示省略）と、ピストンに固定され一端部がダンパ本体１３から突出するシャフト１４と、ピストンを含むダンパ本体１３内に設けられ、油液流路（図示省略）の調整により減衰力を発生する減衰力発生機構（図示省略）と、この減衰力発生機構を作動して減衰力を調整するバルブ機構１５と、後述する制御電流を入力してバルブ機構１５を駆動する比例ソレノイド１６とから、なっており、ダンパ本体１３が車体側ブラケット７に固定され、シャフト１４が台車側ブラケット６に固定されている。
【００２０】
ダンパ８は、図３、図４に示す減衰力特性を有している。ここで、図３は、比例ソレノイド１６に供給される電流Ｉに対するピストンのスピード（ダンパ８スピード）１０cm／s のときの減衰力を示したものである。ダンパ８は、通常電流Ｉ2 では減衰力は、伸び側、縮み側共に小さい値（ソフト）になっている。電流ＩをＩ2 からＩ1 へと小さくすると、減衰力特性は、縮み側減衰力を小さい（ソフト）状態で伸び側の減衰力が大きく（ハードに）なる。これに対して、電流ＩをＩ2 からＩ3 へと大きくしていくと、伸び側減衰力を小さい（ソフト）状態で縮み側の減衰力が大きく（ハードに）なる。
【００２１】
また、図４は、ピストンのスピードに対する減衰力を示している。電流ＩがＩ1 からＩ2 の間では、縮み側は、実線Ｅ1 に示すように略一定値の状態で伸び側が実線Ｅ2 から実線Ｅ3 の間の減衰力を得ることになる。また、電流がＩ2 からＩ3 の間では、伸び側減衰力は実線Ｅ3 に示すように略一定の状態で、縮み側減衰力が実線Ｅ1 から実線Ｅ4 の間で可変になる。
【００２２】
コントローラ１０は、図５に示すように電力供給を受ける（ステップS1）と、まず初期設定を行なって（ステップS2）制御周期に達したか否かを判定する（ステップS3）。ステップS3では、制御周期に達したと判定するまで繰り返して制御周期に達したか否かを判定する。
【００２３】
ステップS3で制御周期に達したと判定すると、前制御周期の電流信号に基づいてアクチュエータ（比例ソレノイド１６）を駆動し電流信号に対応する減衰係数を得る（ステップS4）。続いてステップS5でアクチュエータ以外の機構（ＬＥＤなど）に信号を出力して制御する。次に横加速度センサ１２ｆ，１２ｒから横加速度信号αを読み込む（ステップS6）。続いて横加速度信号αに基づいて図６の演算処理を行って、目標減衰係数Ｃを求め、これに対応する電流Ｉの決定を行い（ステップS7）、次の制御周期のステップS4で電流信号に基づいてアクチュエータ（比例ソレノイド１６）を駆動して所望の減衰係数を得る。
【００２４】
ここで、上記ステップS7の演算処理内容を前側の横加速度センサ１２ｆの検出信号を対象にして図６に基づいて説明する。なお、後側の横加速度センサ１２ｒの検出信号についても以下に示す図６と同等の処理が行われるが、その図示、説明は、適宜、省略する。
まず、横加速度センサ１２ｆで検出された横加速度αはブロックＢ１で積分処理され、これにより横速度Ｖが得られ、この横速度ＶがブロックＢ２に送られる。ブロックＢ２ではハイパスフィルタ処理を実行しブロックＢ１の積分誤差を除去する。
【００２５】
ブロックＢ２からの横速度ＶにブロックＢ３で制御周波数帯域を制限するローパスフィルタ処理を行う。ブロックＢ３でローパスフィルタ処理を行うことにより、ノイズ成分などの余分な高周波成分や非制御周波数領域を制限することができる。
ブロックＢ３のローパスフィルタ処理後の信号に、ブロックＢ４でゲインＫ1 を乗算し制御量の大きさを最適な値に設定して速度データＶ′を得る。この速度データＶ′が補正部Ｂ５で目標減衰係数Ｃに変換されて選択部Ｂ６に送られ制御電流Ｉとして比例ソレノイド１６に送られる。選択部Ｂ６では、あらかじめ設定された、目標減衰係数Ｃとこれに対応する電流信号（便宜上、図６のブロックＢ６中にこの情報を示すグラフを模式的に示している。）とを格納しており、前記補正部Ｂ５からの目標減衰係数Ｃをアドレスとして指定し、これに対応する電流信号が出力される。
【００２６】
補正部Ｂ５は、横加速度センサ１２ｆ側にブロックＢ７を介して接続されている。ブロックＢ７は、図６に示すような加速度αと除算用加速度Ｊを対応して格納している。すなわち、加速度αの絶対値が小さい（Ａ≠０）領域では除算用加速度Ｊを、加速度αの正負に対応した正負の一定値とし、加速度αの絶対値が大きい領域では除算用加速度Ｊを加速度αに略比例した値とし、Ａ＝０の際には、前記正負の一定値（Ｊ≠０）としている。Ａ＝０の際には、正負の一定値（Ｊ≠０）とすることにより、後述するように補正部Ｂ５の演算においてブロックＢ４からの速度データを「０」で除算しないようにしている。
そして、ブロックＢ７は、横加速度センサ１ｆからの加速度αに応じた除算用加速度ＪをブロックＢ７に出力する。補正部Ｂ５は、ブロックＢ４からの速度データＶを除算用加速度Ｊで除算して目標減衰係数ＣとしてブロックＢ６に出力している。
【００２７】
ブロックＢ７に格納するデータは、図７、図８または図９に示すようなデータでもよい。
図７に示すデータは、加速度αの絶対値が小さい領域では除算用加速度Ｊを一定値とし、加速度αの絶対値が大きい領域では除算用加速度Ｊを加速度αに略比例した値としたものになっている。
図８に示すデータは、加速度αの絶対値が小さい領域における除算用加速度Ｊを一定値としているが、その値は図７に示すものに比して大きく設定し、補正部Ｂ５で得られる目標減衰係数Ｃが過大になるのを防止している。
図９に示すデータは、図７に示すデータに比して、加速度αが最大、または最小側の領域において一定値とし、補正部Ｂ５で得られる目標減衰係数Ｃが過小になるのを防止している。
【００２８】
上述したように、補正部Ｂ５でブロックＢ４からの速度データを除算用加速度Ｊで除算して目標減衰係数Ｃを求めるようにしたのは、制御データを次のように変換してスカイフック理論による制御を可能なものとするためである。
すなわち、式（１）を変換すると、式（２）のＦsa＝Ｖ21×Ｃsaから、
Ｖ21×Ｃsa＝Ｖ2 ×Ｃsky … … （３）
となる。この式から次式（４）が導かれる。
Ｃsa＝（Ｖ2 ／Ｖ21）×Ｃsky … … （４）
【００２９】
式（４）は、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数をダンパ速度で補正することにより、得られる目標減衰係数Ｃがスカイフックダンパ８ｋの減衰係数と等価なものになることを示している。このとき、ダンパ速度が速い場合には、減衰力がばね力に対して大きくなるため、車体４の加速度と減衰力とが比例関係に近くなり、式（４）の除算用のＶ21は車体４の加速度αで置き換えられ、式（４）は、式（５）に変換される。
Ｃsa＝（Ｖ2 ／α）×Ｃsky … … （５）
【００３０】
この式（５）は、セミアクティブダンパ８ａの減衰係数を加速度αで補正することにより、得られる目標減衰係数Ｃがスカイフックダンパ８ｋの減衰係数と等価なものになることを示している。このため、補正部Ｂ５の処理を行うことにより、スカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
また、良好な制振性の確保をダンパ速度センサを用いずに達成するので、装置のコストアップを招かず、かつ保守性を損ねることがない。
【００３１】
上述した実施の形態では、本発明の装置を、レール３が２本であるタイプの鉄道車両に用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、図１０に示すモノレールタイプの鉄道車両に用いてもよい。図１０に示す装置は、図１の装置に比して、２本のレール３に代えて、コンクリート軌道の１本のレール３を有したものになっていること、図１の装置で用いた軸１１と台車１との間に介装したばね部材５を用いないことが異なっている。
【００３２】
また、図６の制御に代えて、図１１に示すように水平横方向の移動、ヨーに係る制御（以下、水平横方向、ヨー制御という。）に際し、スカイフック理論の制御を行えるように構成してもよい。図１１において、合成部Ｂ１０は、前、後側の速度を加算し（すなわち、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の和に相当する水平横方向成分を得）、減算処理部Ｂ１１は、前側の速度から後側の速度を引く減算処理を行う（すなわち、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の差に相当するヨー成分を得る）。合成部Ｂ１０、減算処理部Ｂ１１には、ブロックＢ４、Ｂ３を介して上述したのと同等の補正部Ｂ５が接続されている。補正部Ｂ５には、それぞれ合成部Ｂ１２、減算処理部Ｂ１３を介して、前、後側のブロックＢ６が接続されている。合成部Ｂ１２は、両補正部Ｂ５からの信号を加算する。また、減算処理部Ｂ１３は、水平横方向側の補正部Ｂ５の出力値からヨー側の補正部Ｂ５１の出力値を減算する。補正部Ｂ５は、前、後側の横加速度センサ１２ｆ，１２ｒ側にそれぞれ、上述したのと同等のブロックＢ７を介して接続されている。
【００３３】
この装置では、合成部Ｂ１０、合成部Ｂ１２を設けることにより、車両が水平横方向移動することを検出すると共に、減算処理部Ｂ１１、ブロックＢ１３を設けることにより、車両がヨー移動するのを検出し、検出データに応じてブロックＢ６等により所望の減衰係数を設定して水平横方向移動、ヨー移動を抑制する。また、補正部Ｂ５の処理を行うことにより、上述したのと同様にスカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
次に、図１２ないし図１４に基づいて本発明の第２実施の形態を説明する。なお、図１ないし図１１に示す部材、部分と同等の部材、部分についての説明、図示は、適宜、省略する。
【００３５】
この装置のコントローラ１０は、図１２に示すように、図５のステップS7に代えて、目標減衰力Ｄを決定するステップS7A 、及び目標減衰力Ｄの補正を行うと共に目標減衰力Ｄに対応する目標電流（制御電流）Ｉの決定を行うステップS7B を設けている。
また、図１３に示すように、図６の補正部Ｂ５に代えて、乗算部Ｂ２０及び減算部Ｂ２１を設け、かつブロックＢ７に代えてブロックＢ２３を設けている。乗算部Ｂ２０は、ブロックＢ４からのデータに「２」を乗算して減衰力Ｄを得る。ブロックＢ２３は、横加速度αに車体４の質量Ｍを乗算して推定荷重Ｆ（＝Ｍα）を出力する。減算部Ｂ２１は、Ｄ−Ｍαの演算を行う。本実施の形態では、乗算部Ｂ２０、減算部Ｂ２１及びブロックＢ２３が補正部を構成している。
【００３６】
減算部Ｂ２１が、前述したようにＤ−Ｍαの演算を行うように構成したのは、スカイフック理論による制御を行えることに基づくものである。このことを、図１４に基づいて説明する。
図１４は、図４の伸び側部分について細かく区切って示したものである。横軸がピストンスピード（ダンパ速度）で、縦軸が減衰力であり、電流をパラメータとして示している。
【００３７】
図中、実線Ｅ5 は、本装置のコントローラ１０に格納したデータであり、Ｉ1 〜Ｉ2 間の所定電流におけるダンパ８のピストンスピード・減衰力特性（電流特性）を示し、ダンパ速度（Ｖ）をｘ、減衰力（Ｙ）をｙとすると、次式（６）で表すことができる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ1 （ａ，ｂ1 ；定数） … … （６）
ここで、目標減衰力が減衰力Ｙ2 とされると、ピストンスピードが減衰力Ｙ2 （◎印）に対応するＶ1 であれば、最適な減衰力制御を行えるが、仮にピストン速度がＶ2 になっていると、実線Ｅ5 中の●印で示す減衰力Ｙ3 （Ｙ3 ＞Ｙ2 ）を発生し、振動抑制が過剰に行われてしまうことになる。前記減衰力Ｙ3 は、略、横方向加速度αに車体４の質量Ｍを乗算した値となる。
【００３８】
前記過剰な振動抑制を防止するために、次のようにセミアクティブダンパ８ａへの制御データの変換処理を行う。すなわち、ピストンスピードＶ2 においてスカイフックダンパ８ｋの減衰力Ｙ2 （◎と等価な○印）を得られるようなセミアクティブダンパ８ａの制御電流を求めれば良い。なお、電流特性（横軸；ピストンスピード（ダンパ速度）、縦軸；減衰力）は、ダンパ速度が比較的大きな場合には、その傾きは同等であり、式で示すと次式（７）で示され、図１４には実線Ｅ6 で表せる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ2 （ａ，ｂ2 ；定数） … … （７）
【００３９】
そのため、
◎印の座標（目標減衰力）（Ｖ1 ，Ｙ2 ）
●印の座標（実際に発生している力）（Ｖ2 ，Ｙ3 ）
○印の座標（Ｖ2 における目標減衰力）（Ｖ2 ，Ｙ2 ）
△印の座標（Ｖ2 における目標減衰力をダンパスピードＶ1 に変換した場合の座標）（Ｖ1 ，Ｙ0 ）
を前記式（６）、（７）にそれぞれ代入し、整理することにより、
Ｙ0 ＝２×Ｙ2 −Ｙ3 … … （８）
が、得られ、これによりＹ0 を推定することができる。そこで、このＹ0 に従ってコントローラ１０に予め格納された、電流・減衰力特性データを参照し、電流を決定すると、補正後に実際に発生する減衰力は、ダンパスピードがＶ2 になっているため○印の座標に位置し、スカイフック理論で目標とした減衰力◎印の座標（Ｙ2 ）を発生させることができる。
【００４０】
ここで、Ｙ2 は、実際の目標減衰力（図１３中ブロックＢ４の出力に相当する。）であるから明かである。なお、２×Ｙ2 は図１３中ブロックＢ２０の出力である減衰力Ｄに相当する。Ｙ3 は、Ｍαであり、これは図１３中ブロックＢ２３の出力である推定荷重Ｆに相当する。
すなわち、目標減衰力の２倍の値から実際に車体４に働いている力を引いた値に基づいて比例ソレノイド１６を制御することによりスカイフック理論による制御を構成でき、これにより制振性能の向上を図ることが可能になる。
【００４１】
また、図１３の制御に代えて、図１５に示すように水平横方向、ヨー制御に際し、スカイフック理論の制御を行えるように構成してもよい。この装置では、合成部Ｂ１０（図１１参照）、図１５に示すように合成部Ｂ１２を設けることにより、車両が水平横方向移動することを検出すると共に、減算処理部Ｂ１１（図１１参照）、ブロックＢ１３を設けることにより、車両がヨー移動するのを検出し、検出データに応じてブロックＢ６等により所望の減衰係数を設定して水平横方向移動、ヨー移動を抑制する。また、図１３に示したようにブロックＢ２０、ブロックＢ２１、ブロックＢ２３による演算処理により、上述したのと同様にスカイフックダンパ８ｋによる各種データを用いた振動抑制制御が行われ（すなわち、スカイフックダンパ８ｋが構成され）、制振性能の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、セミアクティブダンパの減衰係数がスカイフックダンパの減衰係数に対しダンパ速度に反比例し、かつダンパ速度がダンパ速度が大きい時に車体横加速度に略比例することにより、加速度データを用いてセミアクティブダンパの減衰係数の算出が図れ、スカイフックダンパの構成が可能となって良好な制振性を維持できる。また、良好な制振性の確保をダンパ速度センサを用いずに達成するので、装置のコストアップを招かず、かつ保守性を損ねることがない。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、セミアクティブダンパ、スカイフックダンパの電流をパラメータとしたダンパ速度・減衰力特性から、セミアクティブダンパの目標減衰力指示値が目標減衰力の２倍の値から水平横方向加速度に車体質量を乗算した値を減算して求めた値になるように補正することにより、セミアクティブダンパの減衰力をスカイフックダンパで等価的に置き換えることが可能となるので、スカイフックダンパの構成が可能となって良好な制振性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態の鉄道車両用振動制御装置を模式的に示す図である。
【図２】同鉄道車両用振動制御装置のダンパを示す正面図である。
【図３】同ダンパのピストンスピード・減衰力特性を示す図ある。
【図４】同ダンパの電流・減衰力特性を示す図である。
【図５】同鉄道車両用振動制御装置のコントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図６】同コントローラのステップS7の処理内容を模式的に示すブロック線図である。
【図７】図６のブロックに格納するデータの一例を示す加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図８】図７のデータに代える他の加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図９】さらに他の加速度・除算用加速度特性を示す図である。
【図１０】モノレールタイプの鉄道用車両を模式的に示す図である。
【図１１】図６に代える制御ブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態の鉄道車両用振動制御装置のコントローラの処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】同鉄道車両用振動制御装置の制御ブロック図である。
【図１４】同鉄道車両用振動制御装置のダンパをスカイフックダンパに置き換えるための説明図である。
【図１５】図１３に代える制御ブロック図である。
【図１６】スカイフックダンパを説明するための模式図である。
【図１７】従来の鉄道車両用振動制御装置の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 台車
４ 車体
８ｆ，８ｒ 前、後側のダンパ
１０ コントローラ
１２ｆ，１２ｒ 前、後側の横加速度センサ
Claims (4)
- 鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の和に相当する水平横方向成分、差に相当するヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰係数を示す前、後側の減衰係数指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記前、後側の目標減衰係数を前記加速度検出手段が検出した前、後側の水平横方向加速度から得られる除算用加速度で常に除算することにより前記前、後側の目標減衰係数を補正して前記減衰係数指示信号を出力することを特徴とする鉄道車両用振動制御装置。
- 水平横方向加速度が小さいときは、目標減衰係数が過大にならないように水平横方向加速度の最小値に制限を設けた請求項１記載の鉄道車両用振動制御装置。
- 水平横方向加速度が大きいときは、目標減衰係数が過小にならないように水平横方向加速度の最大値に制限を設けた請求項１又は２記載の鉄道車両用振動制御装置。
- 鉄道車両の台車と該台車に水平方向に揺動可能に支持された車体との間における進行方向の前、後側に、進行方向に対して水平横方向の車体の運動を規制するように介装された減衰係数調整可能の前、後側のダンパと、車体の前、後側の水平横方向速度から両速度の和に相当する水平横方向成分、差に相当するヨー成分を求め、該水平横方向成分、ヨー成分にそれぞれ対応する前、後側の目標減衰力を示す前、後側の減衰力指示信号をそれぞれ前記前、後側のダンパに出力して前記前、後側の目標減衰力に対応する前、後側の減衰係数を設定させるコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、車体の前、後側の水平横方向加速度を検出する前、後側の加速度検出手段を有し、前記各減衰力指示信号を、各目標減衰力の２倍の値から前記各水平横方向加速度に車体質量を乗算した値を減算して求めた値になるように補正することを特徴とする鉄道車両用振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04209696A JP3826326B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 鉄道車両用振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04209696A JP3826326B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 鉄道車両用振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09207775A JPH09207775A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3826326B2 true JP3826326B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=12626475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04209696A Expired - Fee Related JP3826326B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 鉄道車両用振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3826326B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003106364A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Tokico Ltd | 懸架装置 |
| FR3084291B1 (fr) * | 2018-07-24 | 2021-05-14 | Alstom Transp Tech | Dispositif d'amortissement d'un vehicule et procede associe |
| CN110155099B (zh) * | 2019-05-27 | 2024-07-02 | 中国科学技术大学 | 磁浮车辆控制*** |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP04209696A patent/JP3826326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09207775A (ja) | 1997-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5809474B2 (ja) | 車体姿勢制御装置 | |
| JP3421559B2 (ja) | 車両用懸架装置の制御方法 | |
| JP2002192931A (ja) | 互いに平行な電気アクチュエータとバネを備えたサスペンション装置 | |
| JP2010083329A (ja) | サスペンション制御装置 | |
| JP2008247204A (ja) | 鉄道車両の振動制御装置 | |
| JP2020175729A (ja) | 電動サスペンション装置 | |
| JP5398581B2 (ja) | サスペンション制御装置 | |
| JP3826326B2 (ja) | 鉄道車両用振動制御装置 | |
| JP2659032B2 (ja) | サスペンションシステムの不快衝撃度を最小にする周波数成形方法 | |
| JP4192259B2 (ja) | 車両用振動制御装置 | |
| JP2011230718A (ja) | 車両用サスペンション制御装置 | |
| JPH10315965A (ja) | 鉄道車両用振動制御装置 | |
| JP6864490B2 (ja) | 鉄道車両の振動制御装置 | |
| JP5224058B2 (ja) | サスペンション制御装置 | |
| JP4186105B2 (ja) | 鉄道車両の振動制御装置及び制御方法 | |
| JP3826325B2 (ja) | 鉄道車両用振動制御装置 | |
| JP3107133B2 (ja) | 鉄道車両の振動制御装置 | |
| JP4032365B2 (ja) | 鉄道車両用振動制御装置 | |
| JPH06278443A (ja) | 開ループ制御または閉ループ制御可能なシャシを開ループ制御または閉ループ制御する信号を発生する方法および装置 | |
| JP3270672B2 (ja) | 懸架系の減衰力制御装置 | |
| JPH1178467A (ja) | サスペンション制御装置 | |
| JP3052699B2 (ja) | 能動型サスペンション | |
| WO2023048085A1 (ja) | 車両制御装置および車両制御システム | |
| JP3860247B2 (ja) | 懸架系の減衰力制御装置 | |
| JPH11105526A (ja) | サスペンション制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041125 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050803 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050930 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060614 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060622 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714 Year of fee payment: 4 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130714 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130714 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140714 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |