JPH09202233A - 車体傾斜機構付き鉄道車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、輪重抜けを極力小さくし、かつ乗心
地の良い車体傾斜機構付き鉄道車両を提供することを目
的とする。 【解決手段】上記目的を達成するために、車体左右位置
制御機構（５，１３，６）によって、車体１の台車２に
対する左右位置を内外軌の輪重差が最小となる位置に調
節し、かつ車体左右振動制御機構（７，１４，８）によ
って車体左右振動を抑制するようにして、動的輪重抜け
を抑制して乗心地を良好としたのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲線軌道での高速
走行を可能とした車体傾斜機構付き鉄道車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、曲線軌道を高速走行すると、乗
客に作用する超過遠心加速度（車体床面左右方向加速
度）が増大するため、これを軽減する方策として曲線軌
道通過時に車体を傾斜させる方式があり、その傾斜機構
として、コロ機構を用いた振子車両による傾斜方式と、
空気バネの高さを制御して傾斜する方式が知られている
（特開昭58−118446号公報，特開平6−56034号公報）。

【０００３】このような車体傾斜機構付き鉄道車両は、
曲線軌道を高速で走行すると、遠心力により内軌側の輪
重が小さくなり（輪重抜けと称する）、限度を越すと転
覆の恐れがある。

【０００４】この点の対策として、コロ式振子車両にお
いては、車体と台車間に車体を内軌側に移動させる機構
を設けることが提案されている(特開昭58−118446号公
報)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このコロ式振子車両に
車体移動機構を設け、車体重心を内軌側に移動させるこ
とにより、理想曲線に近い場合（軌道不整が小さい場
合）において輪重抜けを軽減する効果がある。

【０００６】しかし、横スライド機構上に取り付けられ
た枕バネ上に車体が載せられている構造の場合、車体振
動抑制作用はなく、軌道不整が大きい曲線では車体振動
が大きくなり、振動による輪重抜け（動的輪重抜け）が
無視できない大きさとなる。またコロ式振子車両は車体
に作用する遠心力による振子モーメントにより自然に車
体が傾くようにするためには、振子回転中心を十分高く
する必要があるが、そうすると車体重心の外軌側への移
動量が大きくなるので、理想的に制御するにはストロー
クの長い車体移動機構が必要となり、装置が大型とな
る。

【０００７】一方、従来の枕バネ高さ制御による傾斜機
構の場合には、曲線軌道での車体重心移動は比較的小さ
いが、次のような問題がある。すなわち、枕バネは乗心
地改善のため、空気バネやコイルバネに関わらず、左右
方向の剛性を柔らかくする必要があり、そのため車体傾
斜時に車体の左右方向位置が定まらず、車体・台車間に
比較的小さい隙間のストッパを設けて左右移動範囲を制
限する必要があった。そのため、曲線軌道を高速走行す
る時にストッパ衝突を生じ易く、軌道不整が大きい場合
にはストッパに衝突することで車体振動加速度が増大す
るため乗心地が悪化し、かつ振動による動的輪重抜けが
増大する問題があった。

【０００８】また、枕バネ高さ制御機構方式の場合に、
台車と車体の間に前記公知例の車体移動機構を設ける場
合、それによって車体と台車間の左右支持剛性が増大す
ることになり、結果的に乗心地を悪化させ、逆に支持剛
性が小さい場合には車体左右振動を抑制できない問題が
あった。

【０００９】本発明の目的は、輪重抜けを極力小さく
し、かつ乗心地の良い車体傾斜機構付き鉄道車両を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、左右一対の枕バネを介して台車上に車体が支持さ
れ、軌道情報記憶装置と速度検出器とを備え、前記軌道
情報記憶装置及び速度検出器からの軌道情報と車両速度
に対応させて前記左右一対の枕バネの高さを調節するよ
うに構成した車体傾斜機構付き鉄道車両において、車体
左右位置センサと、前記軌道情報記憶装置及び速度検出
器からの軌道情報と車両速度とにより内外軌の輪重差を
最小とする演算を行う車体左右位置制御指令演算器と、
前記車体左右位置センサと前記車体左右位置制御指令演
算器との出力差にもとづいて動作する車体左右位置制御
アクチュエータとを備えた車体左右位置制御機構を設
け、かつ車体左右振動加速度センサと、この車体左右振
動加速度センサの出力にもとづいて演算を行う車体左右
振動制御信号演算器と、この車体左右振動制御信号演算
器の出力に基づいて動作する車体左右振動制御アクチュ
エータとを備えた車体左右振動制御機構を設けるように
したのである。

【００１１】上記構成によれば、車体左右位置制御機構
によって、車体の台車に対する左右位置を車両限界上許
容しうる範囲内で、内外軌の輪重差が最小となる位置に
調節することができ、かつ車体左右振動制御機構によっ
て車体左右振動を抑制することにより、軌道不整が大き
い曲線軌道でも、従来のようなストッパへの衝突を防
ぎ、振動を抑制することにより動的輪重抜けを抑制する
ことができ、かつ乗心地を良好とすることができる。

【００１２】また、上記構成によれば、車体傾斜時の車
体重心移動が小さいため、内外軌の輪重差を最小にする
ために必要な車体左右位置調整量が少なく、装置を小型
化できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車体傾斜機構
付き鉄道車両の一実施の形態を図１〜図４に沿って説明
する。

【００１４】車体１は、台車２上に左右一対の空気バネ
３，３′を介して支持されている。この左右一対の空気
バネ３，３′は、圧縮空気を給排することにより、高さ
を変化させることができ、これによって、車体１の傾斜
角を制御することができる。車体１の傾斜角を得るため
に、左右一対の空気バネ高さセンサ４，４′を備えてい
る。また車体１の台車２に対する左右位置を得るための
車体左右位置センサ５と、車体１の左右位置を変位する
ための車体左右位置制御用アクチュエータ６を備えてい
る。さらに車体１の左右振動を検出するために車体左右
振動加速度センサ７を、車体左右振動を抑制するために
車体左右振動制御アクチュエータ８を備えている。

【００１５】さらに、図３及び図４に示すように、線路
情報記憶装置９が設けられ、この線路情報記憶装置９に
よって、車両の現在の走行位置，曲線軌道の半径，曲線
軌道のカントなどの情報が得られ、それと速度検出器１
０より得られる速度から傾斜角演算器１１により最適の
車体傾斜角が求められる。

【００１６】左右一対の空気バネ３，３′の高さを決め
る制御指令演算器１２，１２′により、最適車体傾斜角
を与えるための高さ制御指令値が求められ、それと空気
バネ高さセンサ４，４′との出力の差を信号増幅器１５
により増幅し、空気バネ高さ制御信号１６，１６′を得
る。高さ制御信号１６，１６′を図４の空気サーボ弁２
０，２０′に入力し、空気バネ高さを指令値相当に変位
させる。

【００１７】一方、車体左右位置制御指令演算器１３で
は、線路情報記憶装置９の出力および速度検出器１０の
出力より、車両限界上許容しうる範囲内で、内外軌の輪
重差が最小となるように車体１の台車２に対する左右位
置を制御する指令値を求め、前記指令値と車体左右位置
センサ５の出力の差を増幅し、制御信号１７を得る。こ
の制御信号１７を油圧サーボ弁２２に入力し、車体左右
位置制御用油圧アクチュエータ６を動作させ、車体１の
台車２に対する左右位置を制御する。

【００１８】また、車体左右振動制御信号演算器１４で
は車体左右振動加速度センサ７の出力により、車体左右
振動を抑制する制御信号を求め、それを信号増幅器１５
で増幅し車体左右振動制御信号１８を得る。この車体左
右振動制御信号１８を油圧サーボ弁２３に入力し、車体
左右振動制御用アクチュエータ８を動作させ、車体左右
振動を抑制する。

【００１９】車体左右振動制御用アクチュエータ８のピ
ストン１９に、絞り穴２４を設けることにより、制御不
能な高周波振動に対しては通常のオイルダンパと同様の
減衰力が発生するので、高周波振動が車体１に伝わらな
いようにすることができる。尚、図４で２１は空気圧
源、２５は油圧源、２６は空気配管、２７は油圧配管で
ある。

【００２０】前記車体左右位置制御指令演算器１３は、
各曲線軌道について考えられるいくつかの走行速度に対
する最適指令値を、あらかじめシミュレーション計算に
より求めておき、その結果を記憶させておくことによ
り、演算を簡略化することができる。

【００２１】前記車体左右振動制御信号演算器１４の入
力信号として、車体左右振動加速度センサ７の検出信号
を用いたが、振動速度でもよく、車体左右位置センサ５
の出力も用いることができる。

【００２２】さらに、車体左右振動制御用アクチュエー
タ８のピストン１９に絞り穴２４を設けたが、必ずしも
絞り穴２４を設ける必要はなく、アクチュエータ取付部
に適当な剛性の防振ゴムを取り付ける等の方法により、
制御不能の高周波振動が車体１に伝わることを防止する
ようにしてもよい。

【００２３】車体の左右位置制御と左右振動制御に夫々
油圧を用いたが、いずれも油圧に限定されず空気圧でも
可能である。

【００２４】また、空気バネ３，３′の高さ制御の方法
として、空気バネ３，３′内への圧縮空気の給排を示し
たが、例えば、空気バネ３，３′の下端部に油圧アクチ
ュエータを設けてその下端部を上げ下げすることによっ
ても高さ調整できる。尚、枕バネとして空気バネ３，
３′を用いた場合について説明したが、コイルバネを用
い、コイルバネの下端を上げ下げしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、輪
重抜けを極力小さくし、かつ乗心地の良い車体傾斜機構
付き鉄道車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車体傾斜機構付き鉄道車両の一実
施の形態を示す縦断概略正面図。

【図２】本発明による車体傾斜機構付き鉄道車両のカン
ト付き曲線軌道通過時を示す縦断概略正面図。

【図３】本発明による車体傾斜機構付き鉄道車両の制御
機構を示すブロック図。

【図４】本発明による車体傾斜機構付き鉄道車両の制御
機構を示す概略図。

【符号の説明】

１…車体、２…台車、３，３′…空気バネ、５…車体左
右位置センサ、６…車体左右位置制御アクチュエータ、
７…車体左右振動加速度センサ、８…車体左右振動制御
アクチュエータ、９…軌道情報記憶装置、１０…速度検
出器、１３…車体左右位置制御指令演算器、１４…車体
左右振動制御信号演算器。

フロントページの続き (72)発明者 石田 周二 茨城県ひたちなか市勝田中央14番８号 勝 田商工会館株式会社ひたちなかテクノセン ター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右一対の枕バネを介して台車上に車体が
   支持され、軌道情報記憶装置と速度検出器とを備え、前
   記軌道情報記憶装置及び速度検出器からの軌道情報と車
   両速度に対応させて前記左右一対の枕バネの高さを調節
   するように構成した車体傾斜機構付き鉄道車両におい
   て、車体左右位置センサと、前記軌道情報記憶装置及び
   速度検出器からの軌道情報と車両速度とにより内外軌の
   輪重差を最小とする演算を行う車体左右位置制御指令演
   算器と、前記車体左右位置センサと前記車体左右位置制
   御指令演算器との出力差にもとづいて動作する車体左右
   位置制御アクチュエータとを備えた車体左右位置制御機
   構を設け、かつ車体左右振動加速度センサと、この車体
   左右振動加速度センサの出力にもとづいて演算を行う車
   体左右振動制御信号演算器と、この車体左右振動制御信
   号演算器の出力に基づいて動作する車体左右振動制御ア
   クチュエータとを備えた車体左右振動制御機構を設けた
   ことを特徴とする車体傾斜機構付き鉄道車両。