JPH03258655A - 輪軸ヨー角制御装置付鉄道用車両 - Google Patents
輪軸ヨー角制御装置付鉄道用車両Info
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- JPH03258655A JPH03258655A JP5469090A JP5469090A JPH03258655A JP H03258655 A JPH03258655 A JP H03258655A JP 5469090 A JP5469090 A JP 5469090A JP 5469090 A JP5469090 A JP 5469090A JP H03258655 A JPH03258655 A JP H03258655A
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title abstract 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
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- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、鉄道用車両に係り、特にレールの不整に起因
する振動を防止して乗心地を向上した鉄道用車両に関す
る。
する振動を防止して乗心地を向上した鉄道用車両に関す
る。
［従来の技術］
鉄道用車両の振動は乗心地を害するもので、快適性を一
段と追求するためには、飛躍的な振動低減上−図ってい
かなければならない。このように振動を減少させて乗心
地向上を図る方法として、アクティブサスペションと呼
ばれる方法が、試作され試験されてきている。この方法
は車体と台車の間にアクチュエータを設け、そのアクチ
ュエータを制御することにより、車体・台車間に適切な
力を働かせて車体の振動が小さくなるようにするもので
ある。
段と追求するためには、飛躍的な振動低減上−図ってい
かなければならない。このように振動を減少させて乗心
地向上を図る方法として、アクティブサスペションと呼
ばれる方法が、試作され試験されてきている。この方法
は車体と台車の間にアクチュエータを設け、そのアクチ
ュエータを制御することにより、車体・台車間に適切な
力を働かせて車体の振動が小さくなるようにするもので
ある。
鉄道用車両の振動の多くはレールの不整により生じてい
るので、最も望ましいのはレールの不整があっても輪軸
が振動しないようにすることである。このようにできれ
ば、レールにいかに不整があっても輪軸は振動せず、従
ってその上の台車、車体も振動しない。従来のアクティ
ブサスペンションは、輪軸の振動を止めるという観点で
はなくて、輪軸の振動ができるだけ車体に伝わらないよ
うにしようとするものである。
るので、最も望ましいのはレールの不整があっても輪軸
が振動しないようにすることである。このようにできれ
ば、レールにいかに不整があっても輪軸は振動せず、従
ってその上の台車、車体も振動しない。従来のアクティ
ブサスペンションは、輪軸の振動を止めるという観点で
はなくて、輪軸の振動ができるだけ車体に伝わらないよ
うにしようとするものである。
輪軸の制御に関しては、台車の軸箱と台車枠間にアクチ
ュエータを取りつけ、鉄道用車両が曲線内を走行すると
きにこのアクチュエータにより輪軸に定常的なヨー角を
与える油圧操舵台車は既に試作されているが、本発明の
ような動的なヨー角を輪軸に与える台車は存在しない。
ュエータを取りつけ、鉄道用車両が曲線内を走行すると
きにこのアクチュエータにより輪軸に定常的なヨー角を
与える油圧操舵台車は既に試作されているが、本発明の
ような動的なヨー角を輪軸に与える台車は存在しない。
定常的なヨー角を与える台車に関しては、工場構内線で
行われた走行試験の結果、曲線走行中の車輪の定常横圧
低減に効果のあることが分かっている。
行われた走行試験の結果、曲線走行中の車輪の定常横圧
低減に効果のあることが分かっている。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、鉄道用車両の振動源である輪軸の振動を止め
ることにより、従来の乗心地向上策であるアクティブサ
スペンション等の振動絶縁方式では不可能であった車体
の振動を防止し、乗心地向上を図るものである。
ることにより、従来の乗心地向上策であるアクティブサ
スペンション等の振動絶縁方式では不可能であった車体
の振動を防止し、乗心地向上を図るものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は台車・軸箱間に取り付けたアクチュエータによ
り輪軸のヨー角をレールの不整に応じて制御することに
より、レールの不整による輪軸の左右動やヨー運動を抑
え、鉄道用車両の振動乗心地を向上させる目的の装置及
び本装置を備えた鉄道用車両である。
り輪軸のヨー角をレールの不整に応じて制御することに
より、レールの不整による輪軸の左右動やヨー運動を抑
え、鉄道用車両の振動乗心地を向上させる目的の装置及
び本装置を備えた鉄道用車両である。
走行中の車両の輪軸がレールに対して相対的に−プカと
呼ばれる力が発生する。車輪・レール間の相対すべり速
度の走行速度に対する比をすべり率と定義すると、クリ
ープ力は、すべり率が微小なときにはすべり率に比例し
、すべり率が増すにつれて一定のクーロン摩擦力に近づ
くような特性を示す（第１図）。このクリープ力により
、走行中の輪軸には、第２図に示したような左右力Ｆが
輪軸重心に、ヨーモーメントＭが重心まわりに作用する
。
呼ばれる力が発生する。車輪・レール間の相対すべり速
度の走行速度に対する比をすべり率と定義すると、クリ
ープ力は、すべり率が微小なときにはすべり率に比例し
、すべり率が増すにつれて一定のクーロン摩擦力に近づ
くような特性を示す（第１図）。このクリープ力により
、走行中の輪軸には、第２図に示したような左右力Ｆが
輪軸重心に、ヨーモーメントＭが重心まわりに作用する
。
レールに不整があると、車輪・レールの接触点が中立位
置から変位するために、上述のクリープ力が発生し輪軸
が振動を始める。アクチュエータにより輪軸ヘヨー角を
与えた場合にも、車輪・レル接触点を強制的に変位させ
ることとなり新たなりリープ力が発生する。従って、輪
軸を強制的に変位させることにより新たに発生するクリ
ープ力によって、レールの不整に起因するクリープ力を
打ち消してやれば、輪軸の振動を止めることができる。
置から変位するために、上述のクリープ力が発生し輪軸
が振動を始める。アクチュエータにより輪軸ヘヨー角を
与えた場合にも、車輪・レル接触点を強制的に変位させ
ることとなり新たなりリープ力が発生する。従って、輪
軸を強制的に変位させることにより新たに発生するクリ
ープ力によって、レールの不整に起因するクリープ力を
打ち消してやれば、輪軸の振動を止めることができる。
このようにして車両振動の大きな発生源である輪軸の動
きを制御することにより、鉄道用車両の乗心地を飛躍的
に向上させることが可能である。
きを制御することにより、鉄道用車両の乗心地を飛躍的
に向上させることが可能である。
［作 用］
通常の在来線鉄道用車両を想定した場合、波長２０ｍ
％振幅５ｍｍの正弦波状の不整のあるレール上を走行速
度１００ ｋｍ／ｈで走行したと仮定すると、車輪・レ
ール間のすべり率が微小なとき、第２図に示した左右力
Ｆの最大値Ｆｍａｘ、ヨーモーメントＭの最大値Ｍ ｍ
ａｘは、各々Ｆｍａｘ ＃ ３ ＸＩＯ’ Ｎ％Ｍｍａ
ｘ ＝ ｌ ＸＩＯ’ Ｎｍ程度となる。この力により
、輪軸は左右及びヨー変位をするわけであるが、輪軸へ
強制的に ０．００２ｒａｄのヨー変位（角速度０．０
３ｒａｄ’／ｓ ）を与えれば、Ｆ″；４Ｘ１０’ Ｎ
、Ｍ＃ｌｌＸ１０４Ｎなるクリープ力が新たに発生し、
レールの不整に起因するクリープ力を打ち消すことが可
能である。この場合の輪軸変位は角度にして０．１゜ア
クチュエータの前後変位に直すと１ｍｍ 、加振周波数
２．５Ｈｚ程度であり、アクチュエータのわずかな操作
量で大きな効果を得、輪軸の振動を防ぐことができる。
％振幅５ｍｍの正弦波状の不整のあるレール上を走行速
度１００ ｋｍ／ｈで走行したと仮定すると、車輪・レ
ール間のすべり率が微小なとき、第２図に示した左右力
Ｆの最大値Ｆｍａｘ、ヨーモーメントＭの最大値Ｍ ｍ
ａｘは、各々Ｆｍａｘ ＃ ３ ＸＩＯ’ Ｎ％Ｍｍａ
ｘ ＝ ｌ ＸＩＯ’ Ｎｍ程度となる。この力により
、輪軸は左右及びヨー変位をするわけであるが、輪軸へ
強制的に ０．００２ｒａｄのヨー変位（角速度０．０
３ｒａｄ’／ｓ ）を与えれば、Ｆ″；４Ｘ１０’ Ｎ
、Ｍ＃ｌｌＸ１０４Ｎなるクリープ力が新たに発生し、
レールの不整に起因するクリープ力を打ち消すことが可
能である。この場合の輪軸変位は角度にして０．１゜ア
クチュエータの前後変位に直すと１ｍｍ 、加振周波数
２．５Ｈｚ程度であり、アクチュエータのわずかな操作
量で大きな効果を得、輪軸の振動を防ぐことができる。
以下、本発明の実施例を第３図、第４図及び第５図によ
り説明する。
り説明する。
第３図はアクチュエータにより輪軸を動かす鉄道車両用
台車の一実施例で、ｌは輪軸、２は台車枠、３は軸箱、
４はアクチュエータ、５はリンク装置である。輪軸１は
軸箱３を介して台車枠２に弾性支持されており、台車枠
２に固定されたアクチュエータ４のピストンが前後に動
くとリンク装置５により軸箱３が前後に動かされ、輪軸
Ｉにヨー角が与えられる。
台車の一実施例で、ｌは輪軸、２は台車枠、３は軸箱、
４はアクチュエータ、５はリンク装置である。輪軸１は
軸箱３を介して台車枠２に弾性支持されており、台車枠
２に固定されたアクチュエータ４のピストンが前後に動
くとリンク装置５により軸箱３が前後に動かされ、輪軸
Ｉにヨー角が与えられる。
第４図は第３図に示したアクチュエータ４を制御する装
置の一実施例で、６はコンピュータ、７はコントローラ
、８はアクチュエータ制御装置、９はアクチュエータ付
台車である。コンピュータ６には後述する各種情報が記
憶されており、外部からコントローラ７に取り込まれた
信号に応じて判断や情報の入出力等を行う。また、コン
トローラ７からアクチュエータ制御装置８に制御指令が
伝達されて、アクチュエータ制御装置８から台車９のア
クチュエータの制御指令を出すとともに、実際のアクチ
ュエータ変位量がフィードバックされ、動作状態の判定
や再指令等が行われる。コンピュータ６に記憶する情報
の例としては以下のようなものがある。
置の一実施例で、６はコンピュータ、７はコントローラ
、８はアクチュエータ制御装置、９はアクチュエータ付
台車である。コンピュータ６には後述する各種情報が記
憶されており、外部からコントローラ７に取り込まれた
信号に応じて判断や情報の入出力等を行う。また、コン
トローラ７からアクチュエータ制御装置８に制御指令が
伝達されて、アクチュエータ制御装置８から台車９のア
クチュエータの制御指令を出すとともに、実際のアクチ
ュエータ変位量がフィードバックされ、動作状態の判定
や再指令等が行われる。コンピュータ６に記憶する情報
の例としては以下のようなものがある。
まず第１に、各地点におけるレールの不整情報とアクチ
ュエータの操作量である。鉄道用車両は毎日同じレール
上を走行することから、軌道検測車等により予め測定さ
れた各地点でのレールの不整情報があれば、走行時にＡ
ＴＳ信号や速度信号をもとに車両の位置を把握すること
で、車両側からレールの状況を判断することが可能であ
る。また、車輪・レール間のクリープ力は車輪踏面形状
のほか、輪重やレール面の摩擦係数により変化する。車
両重量が大きくなるとクリープ力は概略、輪重の２７３
乗に比例して大きくなるほか、図２に示したとおり摩擦
係数が大きくなるとやはりクリープ力が増大する。従っ
て、営業用の鉄道用車両は乗客の有無により重量が変わ
り、天候により摩擦係数が変化するので、アクチュエー
タの操作量については、レールの不整情報や走行速度と
ともに、乗客の有無や気象条件によって変更可能なデー
タとなる。
ュエータの操作量である。鉄道用車両は毎日同じレール
上を走行することから、軌道検測車等により予め測定さ
れた各地点でのレールの不整情報があれば、走行時にＡ
ＴＳ信号や速度信号をもとに車両の位置を把握すること
で、車両側からレールの状況を判断することが可能であ
る。また、車輪・レール間のクリープ力は車輪踏面形状
のほか、輪重やレール面の摩擦係数により変化する。車
両重量が大きくなるとクリープ力は概略、輪重の２７３
乗に比例して大きくなるほか、図２に示したとおり摩擦
係数が大きくなるとやはりクリープ力が増大する。従っ
て、営業用の鉄道用車両は乗客の有無により重量が変わ
り、天候により摩擦係数が変化するので、アクチュエー
タの操作量については、レールの不整情報や走行速度と
ともに、乗客の有無や気象条件によって変更可能なデー
タとなる。
次にもうひとつ重要なのが、実際に走行したときの制御
情報と車両走行データである。車両が走行を続ける間に
車輪踏面やレールは摩擦して形状が変化していき、また
レールの不整自身も拡大していく恐れがある。従って、
毎回の走行時に操作量や各部振動の情報をコンピュータ
６に取り込み記憶させる。この情報から制御の状況を常
に把握して、上述のアクチュエータ操作量を演算すると
きに参考とし、最適な制御を行うような学習機能を持た
せることも考えられる。
情報と車両走行データである。車両が走行を続ける間に
車輪踏面やレールは摩擦して形状が変化していき、また
レールの不整自身も拡大していく恐れがある。従って、
毎回の走行時に操作量や各部振動の情報をコンピュータ
６に取り込み記憶させる。この情報から制御の状況を常
に把握して、上述のアクチュエータ操作量を演算すると
きに参考とし、最適な制御を行うような学習機能を持た
せることも考えられる。
第５図は本発明の輪軸ヨー角制御装置を搭載した編成列
車の一実施例である。１０は第４図に示した制御装置の
うちの先頭車内設置部（コンピュータ６、ラインコント
ローラ７等）、８は同図のアクチュエータ制御装置、９
は第３図に示したアクチュエータ付台車である。不整は
地点により決まっているので、先頭車両、先頭台車の地
点が分かれば、車両の走行速度をもとに時間遅れを設定
することで、後続台車の制御を行うことができる。
車の一実施例である。１０は第４図に示した制御装置の
うちの先頭車内設置部（コンピュータ６、ラインコント
ローラ７等）、８は同図のアクチュエータ制御装置、９
は第３図に示したアクチュエータ付台車である。不整は
地点により決まっているので、先頭車両、先頭台車の地
点が分かれば、車両の走行速度をもとに時間遅れを設定
することで、後続台車の制御を行うことができる。
従って、第４図に示したコンピュータ６やラインコント
ローラ７等の制御装置は先頭車両内に設置しておけば充
分であり、伝送路を通して情報をアクチュエータ制御装
置８に伝え、アクチュエータを動作させるようにすれば
よい。車両を連結した列車の場合、先頭車両を案内とし
てコントロールすれば中間車両については安価なシステ
ムで対応できることになる。
ローラ７等の制御装置は先頭車両内に設置しておけば充
分であり、伝送路を通して情報をアクチュエータ制御装
置８に伝え、アクチュエータを動作させるようにすれば
よい。車両を連結した列車の場合、先頭車両を案内とし
てコントロールすれば中間車両については安価なシステ
ムで対応できることになる。
［発明の効果］
鉄道用車両の乗心地は、レールの不整に起因する振動に
より悪化している場合が多い。本装置を鉄道用車両へ備
えつけることにより、従来のような車体への振動絶縁方
式では防ぎきれなかった振動をその根元から断つことが
可能となり、鉄道用車両の乗心地を飛躍的に向上させる
ことができる。
より悪化している場合が多い。本装置を鉄道用車両へ備
えつけることにより、従来のような車体への振動絶縁方
式では防ぎきれなかった振動をその根元から断つことが
可能となり、鉄道用車両の乗心地を飛躍的に向上させる
ことができる。
第１図は、車輪／レール間の摩擦係数μが変化した場Ａ
のクリープ力の大きさを定性的に示したボ ものである。 第２図はレールの不整により鉄道用車両の輪軸がレール
に対して相対的に変位したとき、輪軸に作用する力とモ
ーメントとを示したものである。 図中Ｆは輪軸重心に作用する左右力、Ｍは輪軸重心まわ
りのヨーモーメントを表す。 第３図、第４図、第５図は、各々制御装置付鉄道車両用
台車の一例、制御装置の構成例、制御装置付鉄道用車両
を示したものであり、本発明の実施例に述べた内容の説
明図である。 摩擦係数、Ｆ 輪軸重心に働く左右力。 輪軸重心まわりに働くヨーモーメント 輪軸、２ ・台車枠、３−軸箱。 アクチュエータ、５ リンク装置 コンピュータ、７− ラインコントローラ。 アクチュエータ制御装置、９− 台車。 制御装置・先頭車内設置部
のクリープ力の大きさを定性的に示したボ ものである。 第２図はレールの不整により鉄道用車両の輪軸がレール
に対して相対的に変位したとき、輪軸に作用する力とモ
ーメントとを示したものである。 図中Ｆは輪軸重心に作用する左右力、Ｍは輪軸重心まわ
りのヨーモーメントを表す。 第３図、第４図、第５図は、各々制御装置付鉄道車両用
台車の一例、制御装置の構成例、制御装置付鉄道用車両
を示したものであり、本発明の実施例に述べた内容の説
明図である。 摩擦係数、Ｆ 輪軸重心に働く左右力。 輪軸重心まわりに働くヨーモーメント 輪軸、２ ・台車枠、３−軸箱。 アクチュエータ、５ リンク装置 コンピュータ、７− ラインコントローラ。 アクチュエータ制御装置、９− 台車。 制御装置・先頭車内設置部
Claims (1)
- レール上を輪軸の回転により走行する鉄道用車両におい
て、レールの不整に応じてアクチュエータにより輪軸の
ヨー角（旋回角）を制御し、不整のために車輪に発生す
るクリープ力を打ち消すことで車両の振動を防止する装
置を備えたことを特徴とする輪軸ヨー角制御装置付鉄道
用車両。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054690A JP2785837B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 輪軸ヨー角制御装置付鉄道用車両 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054690A JP2785837B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 輪軸ヨー角制御装置付鉄道用車両 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03258655A true JPH03258655A (ja) | 1991-11-18 |
| JP2785837B2 JP2785837B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=12977793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054690A Expired - Fee Related JP2785837B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 輪軸ヨー角制御装置付鉄道用車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785837B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0781565A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両台車の蛇行動制御方法 |
| WO2005007480A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | Yoshihiro Suda | 自己操舵台車及びこの自己操舵台車を適用した鉄道車両 |
| WO2010095286A1 (ja) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | 三菱重工業株式会社 | 低床式車両 |
| CN107161168A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-15 | 华东交通大学 | 列车转向架上的轨道平顺度动态调整适应装置及控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59201113A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-14 | Hitachi Ltd | 車両の操舵制御装置 |
| JPS6150825A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-03-13 | ゲブリユーダー・ハツピツヒ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | サンバイザ |
| JPS61241258A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-27 | 三菱電機株式会社 | 鉄道車両の蛇行動防止装置 |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2054690A patent/JP2785837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59201113A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-14 | Hitachi Ltd | 車両の操舵制御装置 |
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| JP2988220B2 (ja) * | 1993-09-17 | 1999-12-13 | 住友金属工業株式会社 | 鉄道車両台車の蛇行動制御方法 |
| WO2005007480A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | Yoshihiro Suda | 自己操舵台車及びこの自己操舵台車を適用した鉄道車両 |
| JPWO2005007480A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2006-11-24 | 須田 義大 | 自己操舵台車及びこの自己操舵台車を適用した鉄道車両 |
| WO2010095286A1 (ja) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | 三菱重工業株式会社 | 低床式車両 |
| JP2010188962A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低床式車両 |
| KR101297905B1 (ko) * | 2009-02-20 | 2013-08-22 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 저상식 차량 |
| US8776696B2 (en) | 2009-02-20 | 2014-07-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Low floor vehicle |
| CN107161168A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-15 | 华东交通大学 | 列车转向架上的轨道平顺度动态调整适应装置及控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2785837B2 (ja) | 1998-08-13 |
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