KR20090012376A - Vibration restraint apparatus for railroad car - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차체의 횡방향 요동을 억제하는 세미 액티브 서스펜션을 탑재한 철도 차량의 진동 억제 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration suppression apparatus for a railway vehicle equipped with a semi-active suspension for suppressing lateral fluctuations of the vehicle body.
철도 차량은, 주행시에 받는 횡풍(橫風)이나 궤도 외란 등에 의해 차체가 횡방향으로 흔들린다.In a railroad car, the vehicle body is shaken in the lateral direction due to a cross wind, a track disturbance, or the like received during traveling.
차체의 횡방향 요동을 억제하기 위해, 진동 억제를 위한 동력원을 필요로 하지 않는 세미 액티브 서스펜션을 탑재한 것이 있다.In order to suppress the lateral fluctuation of the vehicle body, there are some equipped with a semi-active suspension that does not require a power source for vibration suppression.
이 종류의 세미 액티브 서스펜션은, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-297485호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 차체가 대차로부터 받는 충격을 흡수하는 에어 스프링과, 대차에 대한 차체의 횡방향 요동에 의해 신축하는 댐퍼와, 차체의 횡방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 가속도 센서의 검출 신호에 따라서 댐퍼의 작동을 제어하는 컨트롤러 등에 의해 구성된다.This type of semi-active suspension is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-297485, by an air spring that absorbs a shock that the body receives from a bogie and a lateral fluctuation of the body of the bogie. It is comprised by the expansion damper, the acceleration sensor which detects the acceleration of the lateral direction of a vehicle body, the controller which controls the operation of a damper according to the detection signal of an acceleration sensor.
컨트롤러가 댐퍼의 작동을 스카이훅 세미 액티브 제어칙을 이용하여 제어함으로써, 댐퍼의 진동 에너지를 활용하여 차체의 횡방향 요동이 유효하게 억제된다.The controller controls the operation of the damper using the Skyhook semi-active control principle, so that the lateral fluctuation of the vehicle body is effectively suppressed by utilizing the vibration energy of the damper.
철도 차량은, 레일에 구름 접촉하는 차륜의 답면(踏面)에 구배가 마련되어 있고, 이 구배에 의해 좌우의 차륜이 각각 좌우의 레일의 내측을 향하도록 구성되어 있기 때문에, 직선 구간 주행시 등에 대차가 사행하는 경향이 있다.In railroad cars, a slope is provided on the tread face of the wheel in rolling contact with the rail, and the left and right wheels are respectively configured to face the inside of the left and right rails by this gradient, so that the bogie is meandered at the time of traveling in a straight section. Tend to.
이 대차의 사행은, 차륜의 답면에 마련되는 구배를 적정하게 설정하는 동시에, 서스펜션에 마련되는 부시류의 경도를 적정하게 설정하는 것 등에 의해 억제되고 있다.The meandering of this trolley | bogie is suppressed by setting the gradient provided in the tread of the wheel appropriately, and setting the hardness of the bushes provided in the suspension suitably.
그러나, 차륜의 답면의 마모가 진행되거나, 부시류의 경시 열화가 진행된 경우, 혹은 궤도 조건이 나쁜 곳을 주행하는 경우에, 대차의 사행을 억제할 수 없어, 대차에 고주파의 횡방향 요동 진동이 발생하는 일이 있었다.However, the meandering of the bogie cannot be suppressed when the wear of the tread of the wheel progresses, the deterioration of the bushings over time, or when the vehicle travels in a bad track condition, and the bogie cannot suppress the high frequency lateral oscillation vibration. Something happened.
세미 액티브 서스펜션을 탑재하는 철도 차량에 있어서는, 대차에 고주파의 횡방향 요동 진동이 발생한 경우에, 스카이훅 세미 액티브 제어가 행해지면, 차체의 횡방향 요동 진동은 억제되지만, 댐퍼의 감쇠력이 부족하여 대차의 횡방향 요동 진동을 충분히 억제할 수 없는 일이 있었다.In a railway vehicle equipped with a semi-active suspension, when the high-frequency lateral oscillation vibration occurs in the bogie, when the sky hook semi-active control is performed, the lateral oscillation oscillation of the vehicle body is suppressed, but the damper lacks the damping force and the bogie It was not possible to sufficiently suppress the lateral oscillation vibration of.
본 발명은 상기한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 대차의 횡방향 요동 진동을 억제할 수 있는 철도 차량의 진동 억제 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vibration suppression apparatus for a railway vehicle capable of suppressing lateral oscillation vibration of a trolley.
본 발명은, 대차에 대한 차체의 횡방향 요동을 억제하는 철도 차량의 진동 억제 장치이며, 대차에 대한 차체의 횡방향 요동에 의해 신축하는 감쇠력이 가변인 댐퍼와, 차체의 횡방향의 가속도와 상하 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출 수단을 구비하고, 차체의 횡방향의 가속도 검출 신호에 따라서 차체의 횡방향 요동을 억제하도록 댐퍼의 감쇠력을 스카이훅 세미 액티브 제어칙을 이용하여 제어하는 제1 제어 모드와, 대차의 횡방향 요동 진동을 억제하도록 댐퍼를 작동시키는 제2 제어 모드와, 차체의 횡방향의 가속도 검출 신호와 상하 방향의 가속도 검출 신호에 따라서 대차의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 수단과, 대차의 횡방향 요동 진동 발생시에 제1 제어 모드로부터 제2 제어 모드로 절환하는 수단을 구비하는 구성으로 했다.The present invention is a vibration suppression apparatus for a railway vehicle that suppresses lateral fluctuations of a vehicle body with respect to a bogie, a damper having a variable damping force stretched by lateral fluctuations of the vehicle body with respect to a bogie, an acceleration and a vertical acceleration in the lateral direction of the vehicle body. A first control mode including acceleration detection means for detecting acceleration in the direction and controlling the damping force of the damper using the skyhook semi-active control principle to suppress the lateral fluctuation of the vehicle body in accordance with the acceleration detection signal of the vehicle body in the lateral direction. And a second control mode in which the damper is operated to suppress the lateral oscillation vibration of the bogie, and means for determining when the lateral oscillation vibration of the bogie occurs in accordance with the lateral acceleration detection signal of the vehicle body and the up and down acceleration detection signal; And a means for switching from the first control mode to the second control mode when the lateral oscillation vibration of the trolley is generated.
본 발명에 따르면, 통상 주행시에는, 댐퍼의 감쇠력이 스카이훅 세미 액티브 제어됨으로써 차체의 횡방향 요동이 억제되어, 승차감이 양호하게 유지된다.According to the present invention, during normal driving, the damping force of the damper is controlled by the sky hook semi-active, so that the lateral fluctuation of the vehicle body is suppressed, and the riding comfort is maintained well.
한편, 대차가 사행하는 것에 의해 대차에 고주파의 횡방향 요동 진동이 발생했을 때에는, 댐퍼의 작동이 절환됨으로써, 대차의 고주파의 횡방향 요동 진동이 억제되어, 철도 차량의 주행 안정성을 높일 수 있다.On the other hand, when a high frequency lateral oscillation vibration is generated in the bogie by the meandering of the bogie, the damper is switched, whereby the high frequency lateral oscillation oscillation of the bogie is suppressed, so that the running stability of the railway vehicle can be improved.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 기초로 하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on an accompanying drawing.
도1은 철도 차량의 진동 억제 장치의 시스템도이다. 도1에 도시하는 바와 같이, 철도 차량(1)은 레일(2) 위를 주행하는 대차(3)와, 사람이나 짐을 적재하는 차체(10)를 구비한다. 철도 차량(1)의 전방부과 후방부에 대차(3)가 1대씩 설치된다.1 is a system diagram of a vibration suppressing apparatus for a railway vehicle. As shown in FIG. 1, the
대차(3)는, 좌우의 레일(2) 위를 구름 이동하는 좌우의 차륜(4)과, 각 차륜(4)을 회전 가능하게 지지하는 차축(5)과, 차축(5)과 대차 프레임(6)과의 사이에 설치되는 좌우의 현가 스프링(7)을 구비한다. 각 현가 스프링(7)은 대차 프레임(6)에 대해 차축(5)을 지지하고, 차축(5)의 상하 방향의 움직임을 흡수한다.The trolley |
차륜(4)은 레일(2)에 구름 접촉하는 답면(4a)을 갖는다. 답면(4a)에는 차륜(4)의 회전 중심선에 대해 경사지는 구배가 마련된다. 좌우의 차륜(4)에 마련되는 답면(4a)의 구배는, 서로 배반하도록 레일(2)의 외측을 향하고 있고, 중력에 의해 좌우의 차륜(4)이 좌우의 레일(2)의 내측을 향하도록 되어 있다.The
대차(3)와 차체(10)와의 사이에 좌우의 에어 스프링(8)이 설치된다. 각 에어 스프링(8)은 대차(3)에 대해 차체(10)를 지지하고, 대차(3)의 상하 방향의 움직임을 흡수한다.Left and
대차(3)와 차체(10)와의 사이에 댐퍼(9)가 설치된다. 댐퍼(9)는 차량(1)의 진행 방향에 대해 수평 횡방향(이하, 간단히 횡방향이라 함)에 대해 신축하고, 차체(10)의 횡방향의 진동을 억제한다.A
댐퍼(9)는, 그 신축에 수반하여 흐르는 작동유(작동 유체)에 부여하는 저항을 가변으로 하는, 감쇠력 가변 댐퍼이고, 세미 액티브 서스펜션을 구성한다. 컨트롤러(20)로부터 보내지는 신호에 의해 댐퍼(9)의 감쇠력이 무단계로 절환된다.The
도2는 감쇠력 가변 댐퍼의 구성도이다. 도2에 도시하는 바와 같이, 댐퍼(9)는, 실린더(32) 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납되는 피스톤(34)과, 피스톤(34)에 결합되는 피스톤 로드(33)를 구비한다. 대차(3)와 차체(10) 중 한쪽에 실린더(32) 가 연결되고, 다른 쪽에 피스톤 로드(33)가 연결되고, 대차(3)에 대해 차체(10)가 횡방향으로 상대 변위함으로써, 실린더(32)에 대해 피스톤(34)과 피스톤 로드(33)가 미끄럼 이동한다.2 is a configuration diagram of a damping force variable damper. As shown in FIG. 2, the
실린더(32) 내는 피스톤(34)에 의해 로드측 압력실(35)과 엔드측 압력실(36)로 구획된다. 실린더(32)의 외측에 탱크실(37)이 마련된다.The
댐퍼(9)는, 작동유를 로드측 압력실(35)로부터 탱크실(37)로 유도하는 유니 플로우 통로(41)와, 탱크실(37)로부터 엔드측 압력실(36)을 향하는 작동유의 흐름에 대해 밸브 개방하는 압축측 체크 밸브(51)와, 엔드측 압력실(36)로부터 로드측 압력실(35)을 향하는 작동유의 흐름에 대해 밸브 개방하는 신장측 체크 밸브(52)를 구비한다.The
댐퍼(9)가 수축 작동하는 압축측 행정에서, 압축측 체크 밸브(51)가 폐쇄되고, 신장측 체크 밸브(52)가 개방되어, 피스톤 로드(33)의 침입 체적분의 작동유가 오리피스(53)와 유니 플로우 통로(41)를 통해 로드측 압력실(35)로부터 탱크실(37)로 흐른다.In the compression-side stroke in which the
댐퍼(9)가 신장 작동하는 신장측 행정에서, 신장측 체크 밸브(52)가 폐쇄되고, 압축측 체크 밸브(51)가 개방되어, 작동유가 오리피스(53)와 유니 플로우 통로(41)를 통해 로드측 압력실(35)로부터 탱크실(37)로 흐른다.In the expansion-side stroke in which the
피스톤(34)과 피스톤 로드(33)는 그 단면적비가 2 : 1로 되어 있고, 댐퍼(9)의 압축측 행정과 신장측 행정에서, 오리피스(53)와 유니 플로우 통로(41)를 흐르는 작동유의 유량이 동등하고, 동일한 감쇠 특성이 얻어진다.The
유니 플로우 통로(41)에는 비례 전자기 릴리프 밸브(42)와 감쇠 밸브(43)가 병렬로 개재 장착되는 동시에, 비례 전자기 릴리프 밸브(42) 또는 감쇠 밸브(43)에 작동유를 선택적으로 유도하는 전자기 절환 밸브(44)가 개재 장착된다. 비례 전자기 릴리프 밸브(42)는 컨트롤러(20)로부터의 신호에 의해 밸브 개방압을 바꿀 수 있다. 감쇠 밸브(43)는 댐퍼(9)의 속도에 비례하여 감쇠력을 높이는 것이다. 컨트롤러(20)의 이상시 등에 전자기 절환 밸브(44)가 작동유를 감쇠 밸브(43)로 유도하는 위치로 절환되면, 댐퍼(9)가 감쇠 계수를 일정하게 하는 패시브 댐퍼로서 기능한다.In the
댐퍼(9)는, 로드측 압력실(35)과 엔드측 압력실(36)을 연통하는 연통로(45)를 구비하고, 이 연통로(45)에 신장측 언로드 밸브(46)가 개재 장착된다.The
댐퍼(9)는, 엔드측 압력실(36)과 탱크실(37)을 연통하는 연통로(47)를 구비하고, 이 연통로(47)에 압축측 언로드 밸브(48)가 개재 장착된다.The
전자기 절환 밸브(44), 비례 전자기 릴리프 밸브(42), 신장측 언로드 밸브(46), 압축측 언로드 밸브(48)는, 컨트롤러(20)로부터의 신호에 의해 개폐 작동한다.The
컨트롤러(20)는 스카이훅 세미 액티브 제어시에 신장측 언로드 밸브(46)와 압축측 언로드 밸브(48)의 한쪽을 온(ON)으로 하여 밸브 개방시키고, 다른 쪽을 오프(OFF)로 하여 밸브 폐쇄시키고, 전자기 절환 밸브(44)를 비례 전자기 릴리프 밸브(42)로 작동유를 유도하는 위치로 절환하는 동시에, 비례 전자기 릴리프 밸브(42)의 밸브 개방압을 제어한다.The
신장측 언로드 밸브(46)를 온으로 하여 밸브 개방시키고, 압축측 언로드 밸브(48)를 오프로 하여 밸브 폐쇄시키는 스카이훅 세미 액티브 제어시, 댐퍼(9)가 신장 작동하는 신장측 행정에서는, 로드측 압력실(35)로부터 엔드측 압력실(36)을 향하는 작동유가 신장측 언로드 밸브(46)를 통해 흘러 통로 압력 손실에 의한 매우 낮은 감쇠력이 발생한다. 한편, 댐퍼(9)가 수축 작동하는 압축측 행정에서는, 로드측 압력실(35)로부터 탱크실(37)을 향하는 작동유가 유니 플로우 통로(41)를 통해 흐르고, 제어 지령을 기초로 한 감쇠력이 비례 전자기 릴리프 밸브(42)에 의해 발생한다.In the sky hook semi-active control in which the expansion-
신장측 언로드 밸브(46)를 오프로 하여 밸브 폐쇄시키고, 압축측 언로드 밸브(48)를 온으로 하여 밸브 개방시키는 스카이훅 세미 액티브 제어시, 댐퍼(9)가 신장 작동하는 신장측 행정에서는, 로드측 압력실(35)로부터 엔드측 압력실(36)을 향하는 작동유가 유니 플로우 통로(41)를 통해 흐르고, 비례 전자기 릴리프 밸브(42)에 의해 제어 지령을 기초로 한 감쇠력이 발생한다. 한편, 댐퍼(9)가 수축 작동하는 압축측 행정에서는, 엔드측 압력실(36)로부터 탱크실(37)을 향하는 작동유가, 압축측 언로드 밸브(48)를 통해 흘러 통로 압력 손실에 의한 매우 낮은 감쇠력이 발생한다.During the skyhook semi-active control in which the expansion-
도1에 도시하는 바와 같이, 차체(10)의 가속도를 검출하는 수단으로서, 차체(10)에 가속도 센서(15)가 대차(6)의 바로 위쪽 대략 중앙부에 위치하여 설치된다. 가속도 센서(15)는 2축의 가속도를 검출하는 것으로, 차체(10)의 횡방향의 가속도(ax)를 검출하는 동시에, 차체(10)의 상하 방향의 가속도(az)를 검출한다.As shown in FIG. 1, as an means for detecting the acceleration of the
또한, 차체(10)의 가속도를 검출하는 수단으로서, 1축의 가속도를 검출하는 가속도 센서를 2개 설치해도 좋다.In addition, you may provide two acceleration sensors which detect the acceleration of one axis as a means of detecting the acceleration of the
컨트롤러(20)는 가속도 센서(15)의 검출 신호를 입력하고, 댐퍼(9)가 발생하는 감쇠력을 스카이훅 세미 액티브 제어칙의 원리를 이용하여 제어한다.The
이 스카이훅 세미 액티브 제어칙은, 움직이지 않는 벽과 차체(10)와의 사이에 가상 댐퍼를 설치한 것으로 하고, 가상 댐퍼가 발생하는 감쇠력의 방향과 댐퍼(9)가 발생하는 감쇠력의 방향이 동일한 경우에, 이 가상 댐퍼가 발생하는 감쇠력을 댐퍼(9)의 감쇠력으로서 발생시키고, 가상 댐퍼가 발생하는 감쇠력의 방향과 댐퍼(9)가 발생하는 감쇠력의 방향이 반대인 경우에는, 댐퍼(9)의 감쇠력을 통로 압력 손실에 의한 매우 낮은 감쇠력으로 하는 것이다.This Skyhook semi-active control principle assumes that a virtual damper is provided between the stationary wall and the
스카이훅 세미 액티브 제어의 일례로서, X를 차체(10)의 횡방향의 변위로 하고, Y를 대차(3)의 횡방향의 변위로 하고, dX/dt를 차체(10)의 횡방향의 절대 속도로 하고, d(X - Y)/dt를 차체(10)에 대한 대차(3)의 횡방향의 상대 속도로 하고, Cs를 스카이훅 감쇠 계수로 하고, 감쇠력(F)을 이하와 같이 하여 연산한다.As an example of the skyhook semi-active control, X is the horizontal displacement of the
(dX/dt) × {d(X - Y)/dt} ≥ 0일 때에는, 감쇠력(F)을 다음 식으로 연산한다.When (dX / dt) x {d (X-Y) / dt}> 0, the damping force F is calculated by the following equation.
F = Cs × (dX/dt) … (1)F = Cs × (dX / dt)... (One)
(dX/dt) × {d(X - Y)/dt} < 0일 때에는, 감쇠력(F)을 F ≒ 0으로 한다.When (dX / dt) x {d (X-Y) / dt} <0, the damping force F is set to F ≒ 0.
컨트롤러(20)는 감쇠력(F)에 따른 지령 신호를 댐퍼(9)에 출력하고, 댐퍼(9)가 감쇠력(F)을 발생한다.The
그런데, 차륜(4)의 답면(4a)의 마모가 진행되거나, 도시하지 않은 부시류의 경시 열화가 진행된 경우에, 대차(3)가 사행하여, 대차(3)의 횡방향 요동 진동이 발생한다.By the way, when the abrasion of the answering
대차(3)의 횡방향 요동 진동이 발생한 경우에, 통상 주행시와 마찬가지로 스카이훅 세미 액티브 제어가 행해지면, 댐퍼(9)가 대차(3)의 움직임을 차체(10)에 전달하지 않도록 대차(3)의 진동을 절연하기 때문에, 대차(3)가 사행하는 움직임을 조장하는 경우가 있고, 댐퍼(9)가 대차(3)의 횡방향 요동을 억제할 수 없어, 철도 차량(1)의 고속 주행을 방해할 가능성이 있다.When the lateral oscillation vibration of the trolley |
이것에 대처하여, 컨트롤러(20)는, 차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하고, 횡방향 요동 진동 발생시에는 대차(3)의 진동을 억제하도록 댐퍼(9)의 제어 모드를 변경한다.In response to this, the
컨트롤러(20)는, 대차(3)의 횡방향 요동 진동이 발생하지 않는 통상 주행시에 스카이훅 감쇠 계수(Cs)로 하여 (1)식을 기초로 하여 감쇠력(F)을 연산하고, 차체(10)의 진동을 억제하는 댐퍼(9)의 스카이훅 세미 액티브 제어를 행한다. 한편, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 감쇠력(F)을 차체(10)의 횡방향의 절대 속도(dX/dt)에 의존하지 않고, 감쇠력(F)을 일정하게 하여, 대차(3)의 횡방향 요동 진동을 억제한다. 구체적으로는, 비례 전자기 릴리프 밸브(42)에 부여하는 지령치를 일정하게 하고, 신장측 언로드 밸브(46)를 오프로 하고, 압축측 언로드 밸브(48)를 오프로 한다.The
컨트롤러(20)는, 차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 수단으로서, 가속도 센서(15)에 의해 차체(10)의 횡방향의 가속도(ax)와 상하 방향의 가속도(az)에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정한다.The
대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에는, 대차(3)가 사행하는 것에 의해, 차체(10)가 횡방향으로 흔들리는 동시에, 각 차륜(4)의 답면(4a)에 마련된 구배에 의해 대차(3)가 현가 스프링(7)을 통해 상하 방향으로 흔들리고, 차체(10)가 에어 스프링(8)을 통해 상하 방향으로 흔들린다. 댐퍼(9)의 스카이훅 세미 액티브 제어가 행해지고 있으면, 차체(10)의 횡방향의 가속도 진폭(가속도 변화량)(Ax)이 작게 억제되는 한편, 차체(10)의 상하 방향의 가속도 진폭(가속도 변화량)(Az)은 억제되지 않는다. 이로 인해, 차체(10)의 상하 방향의 가속도 진폭(Az)을 차체(10)의 횡방향의 가속도 진폭(Ax)과 아울러 검출함으로써 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하기 쉽게 할 수 있다.When the lateral oscillation vibration of the trolley |
다음에, 컨트롤러(20)에서 실행되는 차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 제어 동작을 도3의 흐름도에 따라서 설명한다.Next, a control operation for determining when the lateral oscillation vibration of the
우선, 스텝 1에서, 가속도 센서(15)의 검출 신호를 필터 처리를 행하여, 차체(10)의 횡방향의 가속도(ax)와 상하 방향의 가속도(az)를 판독한다.First, in
계속되는 스텝 2에서, 소정 시간(T)이 경과하는 동안에 판독된 가속도(ax)의 최대치[Max(ax)]와 최소치[Min(ax)]의 차를 가속도 진폭(Ax)으로 하고, 가속도(az)의 최대치[Max(az)]와 최소치[Min(az)]의 차를 가속도 진폭(Az)으로 하여 구한다.In the
계속되는 스텝 3에서, 횡방향의 가속도 진폭(Ax)에 횡방향 가속도 가중치 부여 계수(α)를 곱한 αㆍAx와, 상하 방향의 가속도 진폭(Az)에 상하 방향 가속도 가중치 부여 계수(β)를 곱한 βㆍAz와의 합(αㆍAx + βㆍAz)이 소정의 임계치(Max1) 이상인지 여부를 판정한다.In
여기서, αㆍAx + βㆍAz가 소정의 임계치(Max1)보다 낮다고 판정된 경우, 스텝 8로 진행하고, 이상(異常) 카운트치(Cz)를 클리어한다.Here, when it is determined that α · Ax + β · Az is lower than the predetermined threshold value Max1, the process proceeds to step 8 to clear the abnormal count value Cz.
한편, αㆍAx + βㆍAz가 소정의 임계치(Max1) 이상으로 판정된 경우, 스텝 4로 진행하고, 이상 카운트치(Cz)를 카운트한다.On the other hand, when (alpha) * Ax + (beta) -Az is determined more than predetermined threshold Max1, it progresses to step 4 and the abnormal count value Cz is counted.
계속되는 스텝 5에서, 카운트치(Cz)가 판정치(Cza)에 도달했는지를 판정한다.In
여기서, 카운트치(Cz)가 판정치(Cza)에 도달했다고 판정된 경우, 스텝 6으로 진행하여, 횡방향 요동 진동 발생시 판정 비트(B)를 적용한다.Here, when it is determined that the count value Cz has reached the determination value Cza, the flow advances to step 6 to apply the determination bit B when the lateral oscillation vibration occurs.
계속되는 스텝 7에서, 이상 카운트치(Cz)를 초기화하여, 본 루틴을 종료한다.In the
이와 같이 하여 횡방향 요동 진동 발생시 판정 비트(B)가 적용되면, 다른 루틴에서 제2 제어 모드인 차체(10)의 횡방향의 절대 속도(dX/dt)에 의존하지 않고, 감쇠력(F)을 일정하게 한다. 이것에 의해, 댐퍼(9)의 작동에 의해 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.In this way, when the judgment bit B is applied at the time of the lateral oscillation vibration, the damping force F is reduced without depending on the lateral absolute speed dX / dt of the
다음에, 컨트롤러(20)에서 실행되는 차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동이 해소되는 횡방향 요동 진동 해소시를 판정하는 제어 동작을 도4의 흐름도에 따라서 설명한다.Next, a control operation for determining the lateral oscillation vibration cancellation time at which the lateral oscillation vibration of the
우선, 스텝 11에서, 가속도 센서(15)의 검출 신호를 필터 처리를 행하고, 차체(10)의 횡방향의 가속도(ax)와 상하 방향의 가속도(az)를 판독한다.First, in step 11, the detection signal of the
계속되는 스텝 12에서, 소정 시간(T)이 경과하는 동안에 판독된 가속도(ax)의 최대치[Max(ax)]와 최소치[Min(ax)]의 차를 가속도 진폭(Ax)으로 하고, 가속도(az)의 최대치[Max(az)]와 최소치[Min(az)]의 차를 가속도 진폭(Az)으로 하여 구한다.In the subsequent step 12, the difference between the maximum value Max (ax) and the minimum value Min (ax) of the acceleration ax read while the predetermined time T elapses is set as the acceleration amplitude Ax, and the acceleration az The difference between the maximum value Max (az) and the minimum value Min (az) is obtained as the acceleration amplitude Az.
계속되는 스텝 13에서, 횡방향의 가속도 진폭(Ax)에 횡방향 가속도 가중치 부여 계수(α)를 곱한 αㆍAx와, 상하 방향의 가속도 진폭(Az)에 상하 방향 가속도 가중치 부여 계수(β)를 곱한 βㆍAz와의 합(αㆍAx + βㆍAz)이 소정의 임계치(Min1) 이하인지 여부를 판정한다.In subsequent step 13, α · Ax obtained by multiplying the lateral acceleration amplitude Ax by the lateral acceleration weighting coefficient α and multiplying the up and down acceleration amplitude Az by the up and down acceleration weighting coefficient β It is determined whether or not the sum (α · Ax + β · Az) with β · Az is equal to or less than the predetermined threshold Min1.
여기서, αㆍAx + βㆍAz가 소정의 임계치(Min1)보다 높다고 판정된 경우, 스텝 18로 진행하고, 이상 카운트치(Rz)를 클리어한다.Here, if it is determined that α · Ax + β · Az is higher than the predetermined threshold Min1, the flow advances to step 18, and the abnormal count value Rz is cleared.
한편, αㆍAx + βㆍAz가 소정의 임계치(Max1) 이하라고 판정된 경우, 스텝 14로 진행하고, 이상 카운트치(Rz)를 카운트한다.On the other hand, when it determines with (alpha) Ax + (beta) Az being below a predetermined threshold value Max1, it progresses to step 14 and the abnormal count value Rz is counted.
계속되는 스텝 15에서, 카운트치(Rz)가 판정치(Rza)에 도달했는지를 판정한다.In a
여기서, 카운트치(Rz)가 판정치(Rza)에 도달했다고 판정된 경우, 스텝 16으로 진행하여, 횡방향 요동 진동 발생시 판정 비트(B)를 클리어한다.Here, in the case where it is determined that the count value Rz has reached the determination value Rza, the flow advances to step 16 to clear the determination bit B when lateral oscillation vibration occurs.
계속되는 스텝 17에서, 복귀 카운트치(Rz)를 초기화하여, 본 루틴을 종료한 다.In the following step 17, the return count value Rz is initialized and the routine ends.
이와 같이 하여 횡방향 요동 진동 발생시 판정 비트(B)가 클리어되면, 다른 루틴에서 제1 제어 모드인 스카이훅 감쇠 계수(Cs)로 하여 (1)식을 기초로 하여 감쇠력(F)을 연산하고, 차체(10)의 진동을 억제하는 댐퍼(9)의 스카이훅 세미 액티브 제어를 행한다. 이것에 의해, 댐퍼(9)의 작동에 의해 차체(10)의 횡방향 요동이 억제되어, 승차감이 양호하게 유지된다.In this way, when the judgment bit B at the time of the lateral oscillation vibration is cleared, the damping force F is calculated in another routine based on the formula (1) as the skyhook damping coefficient Cs which is the first control mode, The sky hook semi-active control of the
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 대차(3)에 대한 차체(10)의 횡방향 요동을 억제하는 철도 차량(1)의 진동 억제 장치이며, 대차(3)의 횡방향 요동에 의해 신축하는 감쇠력이 가변인 댐퍼(9)와, 차체(10)의 횡방향의 가속도와 상하 방향의 가속도를 검출하는 가속도 센서(가속도 검출 수단)(15)를 구비하고, 차체(10)의 횡방향의 가속도 검출 신호에 따라서 차체(10)의 횡방향 요동을 억제하도록 댐퍼(9)의 감쇠력을 스카이훅 세미 액티브 제어칙을 이용하여 제어하는 제1 제어 모드와, 대차(3)의 횡방향 요동 진동을 억제하도록 댐퍼(9)를 작동시키는 제2 제어 모드와, 차체(10)의 횡방향의 가속도 검출 신호와 상하 방향의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 수단과, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 제1 제어 모드로부터 제2 제어 모드로 절환하는 수단을 구비하는 구성으로 했다.As mentioned above, in this embodiment, it is the vibration suppression apparatus of the
이로 인해, 통상 주행시에는 댐퍼(9)의 감쇠력이 스카이훅 세미 액티브 제어됨으로써 차체(10)의 횡방향 요동이 억제되어, 승차감이 양호하게 유지된다. 한편, 대차(3)가 사행하는 것에 의해 대차(3)에 고주파의 횡방향 요동 진동이 발생했 을 때에는 댐퍼(9)의 작동이 절환됨으로써, 대차(3)의 고주파의 횡방향 요동 진동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.For this reason, in normal driving, the damping force of the
제2 제어 모드로서, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 댐퍼(9)를 감쇠력을 일정하게 하는 패시브 댐퍼로서 기능시킴으로써, 댐퍼(9)가 발생하는 감쇠력에 의해 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.As a second control mode, the
제2 제어 모드로서, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 신장측 언로드 밸브(46), 압축측 언로드 밸브(48)의 양방을 오프로 하여 밸브 폐쇄시키고, 댐퍼(9)의 신축 작동시에 언로드 상태로 되지 않도록 한 것에 의해, 댐퍼(9)가 압축측 행정과 신장측 행정의 양방에서 감쇠력을 발생함으로써 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.As the second control mode, both of the expansion-side unload
차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하기 때문에, 대차(3)에 가속도 센서 등을 설치할 필요가 없어, 장치의 비용 상승을 억제할 수 있다.Since the occurrence of the lateral oscillation vibration of the
대차(3)가 사행하는 것에 의해 대차(3)가 횡방향 요동을 일으켜도, 차체(10)의 가속도 검출 신호에 따라서 차체(10)의 횡방향 요동을 억제하도록 댐퍼(9)의 작동을 스카이훅 세미 액티브 제어하고 있는 주행 상태에서는, 차체(10)의 횡방향 요동이 작게 억제됨으로써, 차체(10)의 횡방향의 가속도 진폭은 작다. 이로 인해, 차체(10)의 횡방향의 가속도 진폭에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 것은 어렵다.Even if the
그런데, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에는, 대차(3)가 사행하는 것에 의해, 각 차륜(4)의 답면(4a)에 마련된 구배에 의해 대차(3)가 현가 스프링(7)을 통해 상하 방향으로 흔들리고, 차체(10)가 에어 스프링(8)을 통해 상하 방향으로 흔들린다. 따라서, 차체(10)의 상하 방향의 가속도 진폭(Az)을 검출함으로써 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 확실하게 판정할 수 있다.By the way, when the lateral oscillation vibration of the trolley |
본 실시 형태에서는, 2축의 가속도 센서(15)에 의해 검출되는 차체(10)의 횡방향의 가속도 진폭(Ax)과 상하 방향의 가속도 진폭(Az)에 따라서 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하기 때문에, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 확실하게 판정할 수 있다.In this embodiment, when the lateral oscillation vibration of the trolley |
또한, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 파라미터로서, 차체(10)의 상하 방향의 가속도 진폭(Az)과 횡방향의 가속도 진폭(Ax) 중 어느 한쪽의 값이 임계치를 초과한 횟수를 카운트하고, 카운트치가 규정 횟수를 초과한 경우에 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시라고 판정해도 좋다.Moreover, as a parameter which determines when the lateral oscillation vibration of the trolley |
또한, 상하 방향의 가속도 진폭(Az)과 횡방향의 가속도 진폭(Ax)의 양방의 임계치를 초과한 횟수를 카운트하고, 카운트치가 규정 횟수를 초과한 경우에 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시라고 판정해도 좋다.In addition, when the number of times of exceeding the threshold of both the acceleration amplitude Az in the up-down direction and the acceleration amplitude Ax in the lateral direction is counted, and when the count value exceeds the prescribed number of times, the lateral oscillation vibration of the
또한, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시를 판정하는 파라미터로서, 횡방향의 가속도(ax)와 상하 방향의 가속도(az)와의 합(ax + az)을 이용하여, 이 합(ax + az)이 임계치를 초과한 횟수를 카운트하고, 카운트치가 규정 횟수를 초과한 경우에 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시라고 판정해도 좋다.Moreover, as a parameter which determines when the lateral oscillation vibration of the trolley |
본 실시 형태에서는, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 댐퍼(9)의 감쇠력을 일정하게 하기 때문에, 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.In this embodiment, since the damping force of the
다른 실시 형태로서, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 스카이훅 세미 액티브 제어를 계속하여 행하여, 댐퍼(9)의 감쇠력(F)을 차체(10)의 횡방향의 절대 속도(dX/dt)와 스카이훅 감쇠 계수(Cs)와의 곱에 의해 구하고, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 스카이훅 감쇠 계수(Cs)를 높게 해도 좋다. 이 경우, 대차(3)가 사행하는 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 댐퍼(9)의 감쇠력(F)이 높아짐으로써 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.In another embodiment, the skyhook semi-active control is continuously performed at the time of the lateral oscillation vibration of the
다른 실시 형태로서, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에 도2에 도시하는 전자기 절환 밸브(44)를 작동유가 감쇠 밸브(43)로 유도되는 위치로 절환하고, 댐퍼(9)를 감쇠 계수를 일정하게 하는 패시브 댐퍼로서 기능시켜도 좋다.As another embodiment, when the lateral oscillation vibration of the
이 경우, 통상 주행시에는 유니 플로우 통로(41)를 흐르는 작동유가 비례 전자기 릴리프 밸브(42)로 유도되고, 컨트롤러(20)에 의해 비례 전자기 릴리프 밸브(42)의 밸브 개방압이 스카이훅 세미 액티브 제어된다. 이것에 의해, 차체(10)의 횡방향 요동이 억제되어, 승차감이 양호하게 유지된다.In this case, during normal driving, the hydraulic oil flowing through the
한편, 대차(3)의 횡방향 요동 진동 발생시에는 전자기 절환 밸브(44)의 위치가 절환되어, 유니 플로우 통로(41)를 흐르는 작동유가 감쇠 밸브(43)로 유도된다. 감쇠 밸브(43)는 댐퍼(9)의 속도에 비례하여 감쇠력을 높이는 특성이고, 댐퍼(9)가 발생하는 감쇠력에 의해 대차(3)의 횡방향 요동이 억제되어, 철도 차량(1)의 주행 안정성을 높일 수 있다.On the other hand, when the oscillation vibration of the trolley |
본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 기술적인 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변경을 할 수 있는 것은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that various changes can be made within the scope of the technical idea.
도1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 철도 차량의 진동 억제 장치의 시스템도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The system diagram of the vibration suppression apparatus of the railway vehicle which shows embodiment of this invention.
도2는 감쇠력 가변 댐퍼의 구성도.2 is a configuration diagram of a damping force variable damper.
도3은 제어 변경 처리를 행하는 순서를 나타내는 흐름도.3 is a flowchart showing a procedure of performing control change processing;
도4는 통상 제어 복귀 처리를 행하는 순서를 나타내는 흐름도.4 is a flowchart showing a procedure for performing normal control return processing;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 철도 차량1: railway car
2 : 레일2: rail
3 : 대차3: bogie
4 : 차륜4: wheel
8 : 에어 스프링8: air spring
9 : 댐퍼9: damper
10 : 차체10: body
15 : 가속도 센서15: acceleration sensor
20 : 컨트롤러20: controller
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