JP4191013B2 - 制振装置及び制振機能付き車両 - Google Patents
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Description
「上下系アクティブ制振制御装置の開発」、平成10年鉄道技術連合シンポジウム、上林賢治郎他
台車枠の上下加速度のみを計測し、台車毎に台車枠の上下振動制御を行う方法である。車体への上下振動の伝達経路となっている台車枠の上下振動を低減させることにより、車体の上下振動を低減させるという制御方法である。具体的な制御則は様々なものが使用できるが、本実施の形態では、スカイフック制御を用いている。本制御則では、車体の振動モードを考慮していないため、車体の振動を計測する加速度センサが不要となり、コントロールユニットの回路構成も簡単になることから、コスト低減において有利である。
続いて、台車枠振動加速度に加えて、車体の振動加速度も計測して制御を行う方法について説明する。具体的な制御則については、制御則1の場合と同様に様々な制御則を適用することができるが、本実施の形態においては、最適制御法によってコントローラを設計し、これをセミアクティブ制御に適用した。
式(8)は、車体の各モードの変位をqBm(m≧1)として、モード解析法により、下式(9)のように展開される。
軸箱支持部、車体支持部、牽引リンク、ヨーダンパについて、それぞれ伝達力を数式化する。ここで、軸箱支持部の上下方向は、軸ばね剛性kWijz、軸ダンパ減衰cWijzを考慮する。但し、セミアクティブ制御時には、cWijz=0とし、セミアクティブダンパの発生力をfdijとする。また、前後方向については、軸ばねの前後剛性kWijx、減衰cWijxを考慮する。
以上、本実施の形態に係る制振機能付き鉄道車両について詳細に説明したが、台車枠と軸箱間に可変減衰ダンパを設置し、車体での乗り心地を向上させるべく、この可変減衰ダンパの減衰力を制御した本実施の形態によれば、従来の鉄道車両と比較して、乗り心地を向上させることできる。特に、制御則1を適用した場合には、簡単な構成で乗り心地を向上させることができ、制御則2を適用した場合には、制御則1よりもさらに乗り心地レベルを向上させることができる。
例えば、可変減衰ダンパの制御則に関して、適宜、所定の制御則に変更可能であるのはいうまでもない。制御則2では、LQRコントローラをそのまま適用しているが、可変減衰ダンパの非線形性をある程度考慮した制御則に変更したり、低次元化についてさらに性能を向上させた制御則に変更したりすることができる。
図14に示す構成のように、アクチュエータの駆動が切られた際に、軸ダンパとして作用する部材を配置しておけば、たとえアクチュエータの制御系に異常が発生したとしても、安定した乗り心地を維持することが可能である。
20 台車
21 台車枠
30 軸箱
31 車輪
32 輪軸
41 空気ばね
42 ヨーダンパ
43 牽引リンク
50 軸ばね
51 可変減衰ダンパ
58 アクチュエータ
60 加速度センサ
70 コントロールユニット
Claims (6)
- 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、
前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、
前記台車枠−軸箱間に設けられた可変減衰ダンパと、
前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各可変減衰ダンパの減衰力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振機能付き車両。 - 前記車体の1次曲げ振動を検出するように、前記車体に少なくとも3つ設置された加速度センサをさらに備え、
前記コントロール手段は、前記車体に設置された加速度センサの出力に基づいて、さらに前記車体の1次曲げ振動を低減させるように前記可変減衰ダンパを制御することを特徴とする請求項1記載の制振機能付き車両。 - 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、
前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、
強制的な駆動力を発生させて前記車体の上下振動を低減させるために、前記台車枠−軸箱間に設けられたアクチュエータと、
前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各アクチュエータの駆動力を制御するためのコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振機能付き車両。 - 前記車体の1次曲げ振動を検出するように、前記車体に少なくとも3つ設置された加速度センサをさらに備え、
前記コントロール手段は、前記車体に設置された加速度センサの出力に基づいて、さらに前記車体の1次曲げ振動を低減させるように、前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項3記載の制振機能付き車両。 - 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、前記車体の上下振動を低減させるための制振装置であって、
前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、
前記台車枠−軸箱間に設けられた可変減衰ダンパと、
前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各可変減衰ダンパの減衰力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振装置。 - 車体と、前記車体を支える複数の台車枠と、前記台車枠を支える軸箱及び輪軸と、を備えた車両において、前記車体の上下振動を低減させるための制振装置であって、
前記各台車枠の上下方向の振動を検出するために前記各台車枠にそれぞれ設けられた加速度センサと、
強制的な駆動力を発生させて前記車体の上下振動を低減させるために、前記台車枠−軸箱間に設けられたアクチュエータと、
前記各加速度センサの出力に基づいて、前記各台車枠の上下方向の振動を低減させるように、前記各アクチュエータの駆動力を制御するコントロール手段と、を備えたことを特徴とする制振装置。
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