JP5187311B2 - 鉄道車両用操舵台車、鉄道車両および連接車両 - Google Patents
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Description
図16に示すように、この操舵台車11は、前輪軸1fの中心線CL1と水平面内で台車枠13の中心と曲線軌道の円弧の中心とを結ぶ仮想の直線CL3とがなす角である操舵角α1と、後輪軸1rの中心線CL2と直線CL3とがなす角である操舵角α2とは、同じ角度となる。
J−Rail’ 95「急曲線通過時における台車・軌道の特性と波状摩耗発生への影響」 日本機械学会第73期通常総会講演会講演論文集「地上側測定による車輪アタック角及び車輪/レール相対変位の測定方法」
さらに、このリンク機構は、曲線軌道走行時の車体に対する台車枠の相対変位であるボギー角に応じて操舵角を制御することが好ましい。
別の観点からは、本発明は、進行方向の前側および後側に台車を備え、進行方向の前側および後側の少なくとも一方の台車は、上述した本発明に係る鉄道車両用操舵台車であることを特徴とする鉄道車両である。
1r 後輪軸
12 ボルスタ
13 台車枠
14a 第1のリンク
14b 第1のリンク(操舵テコ)
15 第2のリンク
16 車体側の接続点
17 台車枠側の接続点
18 輪軸側の接続点
21 操舵台車
31 鉄道車両
以降の説明では、本発明における台車枠操舵装置による後輪軸の操舵角の制御が、台車枠に装着されるリンク機構によって行われる場合を例にとる。また、以降の説明では、上述した図14〜図16における構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付することにより、重複する説明を適宜省略する。
この操舵台車21は、後輪軸1rのみに台車枠操舵装置20を取り付けたものである。
この操舵台車21では、台車枠操舵装置20により後輪軸1rのみが操舵されるため、前輪軸1fの操舵角α1と、後輪軸1rの操舵角α2との関係は、α2>α1となる。
図14に示した通常台車3では、縦クリープ力Fvcは台車枠13にヨーイング角φを与えるヨーイングモーメント(以下、Anti Steering Moment:ASMと略す。)Myとして働く。これに対し、この操舵台車21では、前記作用力Fによりヨーイング角を減少させるモーメント(Steering Moment:SMと略す)Mとして作用する。
次に、一般的なリンク式操舵台車と本発明の台車との差異を説明する。図15に示す一般的なリンク式操舵台車11では、前輪軸1fの操舵角と後輪軸1rの操舵角とは同じであるのに対し、図1に示す本発明に係る操舵台車21では、後輪軸1rの操舵角は前輪軸1fの操舵角よりも大きい。一般的な操舵台車11と本発明の操舵台車21との差異は、操舵テコ14bの役割の違いである。この関係を表1にまとめて示す。表1において、パターン1は図15に示す一般的なリンク式操舵台車11の場合を示し、パターン2は図1に示す本発明に係る操舵台車21の場合を示す。図15に示す一般的な操舵台車11は、車体側のボルスタとの接続点16を力点とし、台車枠との接続点17を支点とするとともに軸箱との接続点18を作用点として、前後の両輪軸を操舵する。一方、図1に示す本発明の操舵台車21は、軸箱との接続点18を力点とし、車体側のボルスタとの接続点16を支点とするとともに台車枠との接続点17を作用点として、台車枠を操舵する。
すなわち、本発明に係る鉄道車両用操舵台車21は、図1および図2に示すように、曲線軌道の走行時に、水平面内で台車枠13の中心と曲線軌道の円弧の中心とを結ぶ仮想の直線である基準線CL3に対して後輪軸1rの中心線CL2がなす角度である操舵角α2を、この基準線CL3に対して前輪軸1fの中心線CL1がなす角度である操舵角α1より大きくなるように、後輪軸1rの操舵角を制御すること、好ましくは後輪軸1rのみの操舵角を制御することによって、台車枠13を曲線軌道の接線方向に沿うように操舵すること、すなわち、水平面内において曲線軌道の半径方向に対して台車枠の前後方向の中心線がなす角度である台車枠のヨーイング角φを低減することができる。
図4に示す台車枠操舵装置20−2は、前輪軸1fの操舵角α1,後輪軸1rの操舵角α2を変化させるために、図3に示すように操舵テコ14bによる比率を、前輪軸1fと後輪軸1rとで変化させることに替えて、前輪軸1fと後輪軸1rとで第2のリンク15の剛性を変化させたものである。
図5に示す台車枠操舵装置20−3は、前輪軸1fの操舵角α1,後輪軸1rの操舵角α2を変化させるために、図3に示すように操舵テコ14bによる比率を変えることや、図4に示すように第2のリンク15の剛性を変えることの替わりに、後輪軸1rと前輪軸1fの操舵の作用点を変化させたものである。
図6(a)および図6(b)は、本発明に係る操舵台車を2軸ボギー車両に適用した例を示す説明図である。
しかし、鉄道車両31は進行方向が反転するので、図6(b)に示すように、図6(a)に示す場合の進行方向の後側に位置する操舵台車21の配置が、進行方向の前側に位置する操舵台車21と逆になってもよい。これは、鉄道車両31内で横圧が最も大きくなる輪軸は進行方向の前側の操舵台車21の前輪軸1fであり、進行方向の後側の操舵台車21の前輪軸の横圧は小さいからである。同様の理由により、進行方向の前側の台車のみを本発明の操舵台車21としてもよい。
例えば図1〜図5はボルスタ付き台車に本発明を適用した例について説明したが、入力によるボギー角は車体と台車間の相対変位を得られればよいので、図10に示すようなボルスタレス台車に適用してもよい。なお、図10における符号30は車体を示す。
図1〜図10は、2軸台車に本発明の操舵台車21を適用した例であるが、図11のような3軸ボギー台車に本発明の操舵台車21を適用する場合も、2軸台車の場合と同様に、後輪軸1rの操舵角を大きくすればよい。図11における符号1mは中間輪軸を示す。
Claims (8)
- 進行方向の前側に位置する前輪軸、および該進行方向の後側に位置する後輪軸をいずれも軸箱を介して回転自在に支持する台車枠と、曲線軌道の走行時に、少なくとも前記後輪軸の操舵角を制御するための台車枠操舵装置とを備え、
該台車枠操舵装置により、曲線軌道の走行時に、前記後輪軸の操舵角が前記前輪軸の操舵角よりも大きくなるように前記後輪軸の操舵角を制御することによって、前記台車枠を、該曲線軌道の接線方向に沿うように操舵し、
前記台車枠操舵装置による前記後輪軸の前記操舵角の制御は、前記台車枠に装着されるリンク機構によって行われ、
前記リンク機構は、車体と前記台車枠とを接続する第1のリンクと、該第1のリンクと少なくとも前記後輪軸を回転自在に支持する軸箱とを接続する第2のリンクとを有し、
前記台車枠と接続する第1のリンクと前記第2のリンクとの接続点を力点とするとともに前記台車枠と接続する第1のリンクと前記台車枠との接続点を作用点として、前記台車枠を操舵すること
を特徴とする鉄道車両用操舵台車。 - 進行方向の前側に位置する前輪軸、および該進行方向の後側に位置する後輪軸をいずれも軸箱を介して回転自在に支持する台車枠と、曲線軌道の走行時に、少なくとも前記後輪軸の操舵角を制御するための台車枠操舵装置とを備え、
該台車枠操舵装置により、曲線軌道の走行時に、前記後輪軸の操舵角が前記前輪軸の操舵角よりも大きくなるように前記後輪軸の操舵角を制御することによって、水平面内において該曲線軌道の半径方向に対して前記台車枠の前後方向の中心線がなす角度である台車枠のヨーイング角を低減し、
前記台車枠操舵装置による前記後輪軸の前記操舵角の制御は、前記台車枠に装着されるリンク機構によって行われ、
前記リンク機構は、車体と前記台車枠とを接続する第1のリンクと、該第1のリンクと少なくとも前記後輪軸を回転自在に支持する軸箱とを接続する第2のリンクとを有し、
前記台車枠と接続する第1のリンクと前記第2のリンクとの接続点を力点とするとともに前記台車枠と接続する第1のリンクと前記台車枠との接続点を作用点として、前記台車枠を操舵すること
を特徴とする鉄道車両用操舵台車。 - 前記台車枠操舵装置により、曲線軌道の走行時に前記後輪軸の前記操舵角だけを制御する請求項1または請求項2に記載された鉄道車両用操舵台車。
- 前記リンク機構は、前記曲線軌道の走行時の車体に対する台車枠の相対変位であるボギー角に応じて前記操舵角を制御する請求項3に記載された鉄道車両用操舵台車。
- 前記後輪軸に接続されるリンクの剛性と、前記前輪軸に接続されるリンクの剛性とが異なる請求項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用操舵台車。
- 進行方向の前側および後側に台車を備え、前記進行方向の前側および後側の少なくとも一方の台車は、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用操舵台車であることを特徴とする鉄道車両。
- 進行方向の前側および後側に請求項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用操舵台車を備え、該鉄道車両用操舵台車は、前記後輪軸が前記進行方向の内部側に位置するように、設けられることを特徴とする鉄道車両。
- 少なくとも2車体の連接部分に、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用操舵台車を備えることを特徴とする連接車両。
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