TW201522139A - 鐵道車輛的橫壓降低方法 - Google Patents

Abstract

本發明係例如在搭載有無承梁轉向架的車輛之車體與轉向架框間設置致動器。在車體、轉向架、輪軸之至少其中任一個設置感測器。基於使用感測器而在行走中取得的狀態量，來運算與穩定橫壓具有相關的一個或是複數個參數，並將既定之傳遞函數應用於該運算值中以決定對致動器之推力指令值。同時，運算與變動橫壓具有相關的一個或是複數個參數，並將既定之傳遞函數應用於該運算值中以決定對致動器之推力指令值。之後，將此等二個推力指令值予以合成以決定使產生於致動器的推力。 由於可以有效地降低在行走中產生的最大橫壓，所以能夠提高行走最高速度。

Description

鐵道車輛的橫壓降低方法

本發明係關於一種為了提高安全性，而降低在行走中作用於鐵道車輛之車輪的橫向之荷重(橫壓)的方法。

在曲線區間行走中，會在鐵道車輛之車輪上產生橫壓(參照第10圖(c))。因該橫壓越大就越增大車輛出軌的危險性，故而較期望盡可能地減小橫壓。

在該橫壓與曲線區間的軌道曲率之間係存在正相關，且曲線區間之曲線半徑越小就越穩定地產生較大的橫壓。以下，將該穩定地產生的橫壓(參照第10圖(a))，稱為穩定橫壓。

另一方面，會因為軌道線形不整(軌道側面中的長度方向之凹凸)等的軌道不整而瞬間地產生較高的橫壓(參照第10圖(b))。以下，將因為軌道線形不整等的軌道不整而瞬間地產生的橫壓，稱為變動橫壓。

因而，為了提高曲線區間行走中的安全性，不僅需要降低穩定橫壓，還需要減小變動橫壓的變動幅 度。另外，變動橫壓不僅會在曲線區間產生，就連在直線區間也會產生。

作為降低前述橫壓的方法，在專利文獻1、2中已有揭示以下的方法：在車體與轉向架間設置致動器，且在曲線區間行走時，按照曲線半徑使致動器動作的方法。

專利文獻1所揭示的方法，係使如提供相應於曲線半徑之迴旋動作力的推力產生於致動器的方法。又，專利文獻2所揭示的方法，係使如減少直接測定之橫壓的推力產生於致動器的方法。

然而，在專利文獻1、2所揭示的方法中，使用橫壓作為輸入值之目的，係在於進入曲線區間的偵測和對摩擦係數變化的補償，而並未考慮因為軌道線形不整等的軌道不整而產生的變動橫壓之抑制。

又，在專利文獻3中，已有揭示以下的方法：事先保持軌道不整等的軌道資料，又具備車輛之狀態資訊記憶裝置，藉此推定被配置於一車輛之八個車輪上所產生的橫壓以控制使產生於致動器的推力之方法。

然而，在專利文獻3中，並未詳細談到根據軌道不整等的軌道資訊來推定橫壓之具體方法、或使產生於致動器的推力之決定方法。

又，因專利文獻3所揭示的方法，為推定基於保存於車輛的軌道資訊、及車輛的行走位置資訊而產生的橫壓之前饋控制(feedforward control)，故而有必要 事先記憶軌道資訊。然而，因為該車輛之制動時的空轉、打滑等，而在行走位置資訊(距離程)之測量上發生誤差的情況下，或是，在所保存的軌道資訊為不適當的情況下，就有變成錯誤控制的可能性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2002-087262號公報

專利文獻2：日本特開2004-161115號公報

專利文獻3：日本特開2012-166733號公報

本發明所欲解決之問題點，在專利文獻1、2所揭示的方法中，其問題點是在於：使用橫壓作為輸入值之目的為進入曲線的偵測和對摩擦係數變化的補償，而並未考慮因為軌道不整而產生的變動橫壓之抑制點。又，在專利文獻3中，其問題點是在於：並未詳細談到根據軌道不整等的軌道資訊來推定橫壓之具體方法、或使產生於致動器的推力之決定方法。

本發明之目的係在於：不參照事先保存於記 錄裝置等的軌道資訊，而是以從使用設置於車輛之感測器所測定的狀態量推定出之值為基礎，也能較佳地抑制在行走中因為軌道不整而產生的變動橫壓。

首先，針對從本發明之構想至解決課題為止的過程加以說明。

發明人，係考慮在鐵道車輛設置感測器，且按照與使用該感測器之輸出值所算出的軌道不整具有相關的狀態量來控制致動器之推力，藉此降低在行走時產生的橫壓。

亦即，在本發明中，係將能夠藉由從外部輸入信號而進行推力之控制的致動器設置於鐵道車輛之車體與轉向架間。又，在車體、轉向架、輪軸之至少其中任一個，設置用以測定與軌道不整具有相關的狀態量之感測器。

然後，根據使用前述感測器所測定的狀態量，換算成與軌道曲率相關較強的參數(u_st1,u_st2,…)，且根據該參數來決定穩定橫壓抑制用的致動器推力。在將u_st1,u_st2,…設為穩定橫壓控制輸入用參數、將F1設為朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出、將G1設為穩定橫壓之傳遞函數的情況下，就成為F1=G1(u_st1,u_st2,…)。該朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出F1，當然不會在直線區間行走時產生。

另一方面，根據使用前述感測器所測定的狀態量，換算成與軌道不整相關較強的參數(u_fluc1,u_fluc2,…)，且根據該參數來決定變動抑壓用的致動器 推力。在將u_fl1,u_fl2,…設為變動橫壓控制輸入用參數、將F2設為朝向致動器的變動橫壓抑制用之輸出、將G2設為變動橫壓之傳遞函數的情況下，就成為F2=G2(u_fl1,u_fl2,…)。

因而，鐵道車輛行走時之朝向致動器的橫壓抑制用之輸出的合計F，係可以表示為F=F1+F2=G1(u_st1,u_st2,…)+G2(u_fl1,u_fl2,…)(參照第1圖)。

在此，行走中，在車輪上所產生的橫壓，係受到作用於車輪的上下方向之垂直力、和車輪與軌道間的摩擦係數之影響。因而，較佳是取得此等的值並與朝向致動器的控制輸入用之狀態量相加。

如此，將鐵道車輛在行走中產生的橫壓分成穩定橫壓和變動橫壓來掌握，且測定與各自的橫壓相關之較強的狀態量，進而按照該狀態量來控制致動器推力。藉由如此，即便沒有關於行走中之軌道不整的資訊或關於車輛行走位置的資訊，仍可以較佳地抑制可視為起因於軌道不整的變動橫壓。

可是，一般而言，由於曲線區間中的軌道曲率，在某一個曲線區間行走中會受到軌道不整的微小影響但是大致為固定，所以在某一個曲線區間行走中的穩定橫壓之值為固定。

因而，穩定橫壓控制輸入用參數u_st1,u_st2,…，係在某一個曲線區間行走中可選擇成為大致固定的狀 態量，就連朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出F1也成為大致固定的值。

另一方面，在某一個曲線區間行走中，因軌道不整之值會依車輛行走位置而變化，故而變動橫壓之值也會隨著軌道不整之值而變化，且朝向致動器的變動橫壓抑制用之輸出F2也會對應軌道不整之值的變化而變化。

因而，在曲線區間行走中，僅使成為大致固定之朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出F1作為致動器之推力來產生的情況下，橫壓之降低量係成為大致固定，而變動橫壓之變動幅度的大小大致沒有變化。

另一方面，僅使朝向致動器的變動橫壓抑制用之輸出F2作為致動器之推力來產生的情況下，變動橫壓之變動幅度會變小。亦即，在產生比在一個曲線區間行走中的橫壓之平均值還高的橫壓之部位係降低橫壓，而在產生較低之橫壓的部位係增加橫壓，藉此來抑制橫壓之變動幅度。但是，橫壓之平均值大致不會變化。

因而，在使朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出F1、和變動橫壓抑制用之輸出F2一起作為致動器之推力來產生的情況下，前述輸出F1之推力就會穩定產生，而前述輸出F2則按照變動橫壓控制輸入用參數u_fl1,u_fl2,…來變化。

一般而言，在軌道曲率比較大(曲線半徑較小)的曲線區間之情況下，穩定橫壓較大，而與穩定橫壓相較，變動橫壓則較小。另一方面，在軌道曲率比較小 (曲線半徑較大)的曲線區間之情況下，雖然穩定橫壓變小，但是可明白相對於穩定橫壓，變動橫壓則變大。在此，因致動器之最大推力有界限，故而需要以在最大推力下不會飽和的方式，來調整朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出F1、和變動橫壓抑制用之輸出F2之值的比例。

在以前述輸出F1比前述輸出F2還相對地大的方式來設定穩定橫壓之傳遞函數G1和變動橫壓之傳遞函數G2的情況下，可期待一直保持固定量的橫壓降低效果。另一方面，因變動橫壓之抑制量變小，故而橫壓之變動幅度不會變化。

又，在藉由前述輸出F1而致使的致動器之推力有過剩的情況下，轉向架就會朝向轉向曲線區間之內側的方向過剩地迴旋。因而，通常，在外軌側之車輪與軌道間進行凸緣接觸(flange contact)的前頭輪軸會在內軌側之車輪與軌道間進行凸緣接觸，且在內軌側發生出軌的可能性。

另一方面，以前述輸出F2比前述輸出F1還相對地大的方式來設定前述傳遞函數G1和前述傳遞函數G2的情況下，可抑制變動橫壓、亦即抑制橫壓之變動幅度。但是，由於穩定橫壓之抑制量較少，所以可維持較高的穩定橫壓。

因而，在軌道曲率比較大(曲線半徑比較小)的曲線區間之情況下，係以產生比前述輸出F2還大的前述輸出F1之方式，來設定前述傳遞函數G1和前述 傳遞函數G2，且重視穩定橫壓之抑制為宜。

另一方面，在軌道曲率比較小(曲線半徑比較大)的曲線區間之情況下，係以產生比前述輸出F1還大的前述輸出F2之方式，來設定前述傳遞函數G1和前述傳遞函數G2，且重視變動橫壓之抑制為宜。

可是，決定某個曲線區間之行走最高速度的一個要素，是在曲線行走中產生的最大橫壓之值。因而，為了提高曲線區間中的行走最高速度，就需要將最大橫壓抑制得較低。

在盡可能地將該最大橫壓抑制得較小時，例如在重視車輪或軌道之磨損抑制的情況下，可認為抑制在一個曲線區間行走中產生的橫壓之平均值是有效的。因而，較佳是以盡可能地抑制曲線區間之行走中的平均橫壓之方式來控制，換句話說，以加大前述輸出F1之值的方式來控制。

然而，致動器之最大推力有界限，又，從最大推力以外之其他要素來看，致動器之產生推力也是以較小者為宜。

當從一般的節能觀點來看時，例如鐵道車輛在某一個曲線區間行走時，藉由致動器而產生的推力之每一單位時間之平均值是以較小者為宜。又，因致動器本身具有滑動部分，故而從長壽命化之觀點來看動作時間是以較短者為宜。此是意味著要減小藉由致動器而產生的推力之每一單位時間的平均值。

尤其是，在採用將壓縮空氣作為動力源來使用的氣動式致動器(pneumatic actuator)之情況下，係從搭載於鐵道車輛的空氣壓縮機接受壓縮空氣之供應。在此情況下，搭載於鐵道車輛的空氣壓縮機，從車輛之輕量化或地板下機器之設置空間的限制點來看，較多情況是選擇儘量小型的空氣壓縮機。因而，因多有空氣壓縮機之能力的限制條件較為嚴苛的情況，故而較佳是減小壓縮空氣之消耗量，且藉由致動器而產生的推力之每一單位時間的平均值是以較小者為宜。

另一方面，在採用電動式致動器的情況下，因致動器在動作時會藉由電流流動而產生熱，故而多有冷卻成為課題的情況。有關冷卻，雖然致動器本身之散熱性能也是重要的，但是也會依使用環境而起較大的作用。因而，從此點來看，藉由致動器而產生的推力之每一單位時間的平均值也是以較小者為宜。

換句話說，從提高某曲線區間之行走最高速的觀點來看，雖然抑制最大橫壓是重要的，但是在另一方面，致動器之能力有界限。尤其是在藉由致動器而產生的推力之最大值或每一單位時間之產生推力被設置上限的情況下，不可謂較佳是使致動器一直保持以接近界限之固定的推力持續動作。因而，較佳是：事先將前述輸出F1作為比致動器之界限能力還低的值並在致動器之推力上殘留餘力，且在產生較高之變動橫壓的地點使致動器適當產生接近界限的推力。

可是，設置致動器的理由，係以經由轉向架對輪軸賦予力矩(moment)為目的。

在有承梁轉向架(bolster bogie)中，其為直接嵌裝(direct mount)式的情況下，係在轉向架之構成零件當中的承梁與轉向架框之間設置有側承(side bearer)，且在承梁與轉向架框之間迴旋。因而，在將致動器設置於車體側的情況下係設置於車體或是搖枕(swing bolster)。又，在將致動器設置於轉向架側的情況下係設置於轉向架框。

另一方面，其為間接嵌裝式(indirect mount)的情況下，係在車體與搖枕之間設置有側承，且在其間迴旋。因而，在將致動器設置於車體側的情況下係設置於車體。又，在將致動器設置於轉向架側的情況下係設置於搖枕或是轉向架框。

作為帶給在鐵道轉向架之前頭軸產生的橫壓較強之影響的因子，可列舉作用於各車輪的上下方向之垂直力、車輪與軌道間之摩擦係數、產生於輪軸的左右潛變比(creep ratio)和前後潛變比、以及因超高(cant)而致使的分力和離心力的合力。

此中，作用於各車輪的上下方向之垂直力，係依乘客之乘車率而變化較大。該值，係能夠根據設置於車體與轉向架間的二次彈簧、或是設置於轉向架與輪軸間的一次彈簧之負擔荷重值來推定。

前述二次彈簧之負擔荷重，係在使用空氣彈 簧作為二次彈簧的車輛之情況下，能夠根據空氣彈簧之內壓來換算。另一方面，前述一次彈簧之負擔荷重，係在主要使用金屬彈簧的情況下，能夠藉由測定輪軸與轉向架框間之位移來換算。

其次，車輪與軌道間之摩擦係數，係能夠根據產生於將轉向架與輪軸間在前後方向予以結合的連桿(link)等之連結構件的前後方向荷重、和上下方向的垂直力之比率來推定。

又，產生於輪軸的左右潛變比和前後潛變比當中的前後潛變比，係可以用下述數式1求出，而左右潛變比係可以用下述數式2求出。

其中，ν _xl ：左側車輪之前後潛變比

ν _xr ：右側車輪之前後潛變比

γ：車輪之有效踏面斜率

γ ₀ ：車輪半徑

y：車輪之左右位移

：輪軸之偏搖角速度

V：車輛行走速度

b：左右之車輪與軌道的接觸點間距離/2

其中，ν _yl ：左側車輪之左右潛變比

ν _yr ：右側車輪之左右潛變比

Φ：輪軸之偏搖角

：輪軸之左右速度

在前述數式1、2所示的前後、左右之潛變比中，於車輛行走中能夠測定的狀態量，為輪軸之左右位移、輪軸之左右速度、輪軸之偏搖角、輪軸之偏搖角速度、車輛行走速度。此中，輪軸之左右速度，係能夠根據輪軸之左右加速度來換算。

在此，在輪軸與轉向架框間之彈簧常數為非常大，且輪軸與轉向架框間視為大致剛結合的情況下，輪軸之左右位移、輪軸之左右速度、輪軸之左右加速度、輪軸之偏搖角、輪軸之偏搖角速度，就能夠以轉向架側之各自相當的狀態量來替代。

又，因超高而致使的分力以及因在曲線區間 行走中產生之離心力而致使的合力，係能夠根據車輛之滾動角及其時間微分量、或是作為二次彈簧的空氣彈簧高度來換算。

根據以上，作為換算穩定橫壓控制輸入用參數u_st1,u_st2,…、變動橫壓控制輸入用參數u_fl1,u_fl2,…時所使用的狀態量，係可假定如下。

˙作為二次彈簧來使用的空氣彈簧之內壓

˙作為一次彈簧來使用的螺旋彈簧之上下位移

˙作用於將輪軸與轉向架框間在前後方向予以結合的連桿等之結合構件的前後方向荷重

˙輪軸、轉向架、車體中之各自的偏搖角、偏搖角速度、偏搖角加速度、或是左右方向位移、左右方向速度、左右方向加速度

˙車輛之行走速度

˙滾動角、滾動角速度

˙作為二次彈簧來使用的空氣彈簧之高度

在此，車體之左右位移、速度、加速度、偏搖角、偏搖角速度，與產生於轉向架和輪軸之相同的狀態量相較，則重量及慣性力矩較大，且藉由左右方向之減震器(damper)、止晃減震器(yaw damper)等而使轉向架-車體間之振動絕緣性較高。因而，因為軌道不整而產生於車體的左右位移、速度、加速度、偏搖角、偏搖角速度之位移量，與產生於轉向架或輪軸之相同的變動量相較，就變得較小。因而，可認為在進行穩定橫壓之推定時，使 用車體側之狀態量是有效的。

又，在變動橫壓之推定中，係使用轉向架側之狀態量與車體側之狀態量的差分值，藉此可以較佳地去除橫壓之穩定成分，且能夠推定變動橫壓。

本發明係經由從發明人之上述構想至解決課題的經過所構成，而以下之構成為其最主要的特徵。

1)在鐵道車輛設置致動器。

該致動器，在搭載有無承梁轉向架的車輛之情況下，係設置於車體與轉向架框間。另一方面，在有承梁轉向架當中，搭載有直接嵌裝式轉向架的車輛之情況下，係設置於車體與轉向架框間或是承梁與轉向架框間。又，在搭載有間接嵌裝式轉向架的車輛之情況下，係設置於車體與承梁間。

2)在鐵道車輛，設置：感測器，其係用以測定行走中的車體、轉向架、輪軸之至少其中任一個的狀態量。

在行走中測定到的狀態量，係假定作為帶給橫壓較強之影響的因子之以下的其中任一個。

˙作為二次彈簧來採用的空氣彈簧之內壓

˙作為一次彈簧來使用的螺旋彈簧之上下位移

˙作用於將輪軸與轉向架框之間在前後方向予以結合的連桿等之結合構件的前後方向荷重

˙輪軸、轉向架、車體之各自的偏搖角

˙偏搖角速度

˙偏搖角加速度

˙左右方向位移

˙左右方向速度

˙左右方向加速度

˙車輛之行走速度

˙滾動角

˙滾動角速度

˙空氣彈簧高度

3)根據所測定的上述狀態量即時換算成與穩定橫壓具有較強之相關的穩定橫壓控制輸入用參數，且基於事先設定的穩定橫壓用傳遞函數來運算對致動器之輸出指令。

4)根據所測定的上述狀態量即時換算成與因軌道不整而致使的變動橫壓具有較強之相關的變動橫壓控制輸入用參數，且基於事先設定的變動橫壓用傳遞函數來運算對致動器之輸出指令。

5)將前述3)4)運算所得的輸出指令值予以合成，且對設置於車體與轉向架間的致動器提供指令。

在上述本發明中，係以從藉由設置於車輛的感測器所測定的狀態量推定出之值為基礎，使設置於轉向架-車體間的致動器產生推力。因而，不用參照事先保存於記錄裝置等的軌道資訊，就可以有效地抑制鐵道車輛在行走中產生的橫壓。

在本發明中，由於可以有效地抑制鐵道車輛在行走中產生的穩定橫壓和變動橫壓，所以可以有效地降低在行走中產生的最大橫壓，且可以提高車輛之行走安全性。因而，能夠提高例如曲線區間之可行走速度。

G1‧‧‧穩定橫壓之傳遞函數

G2‧‧‧變動橫壓之傳遞函數

F‧‧‧朝向致動器的橫壓抑制用之輸出的合計

F1‧‧‧朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出

F2‧‧‧朝向致動器的變動橫壓抑制用之輸出

FL‧‧‧變動橫壓控制輸入用參數

ST‧‧‧穩定橫壓控制輸入用參數

第1圖係顯示本發明之鐵道車輛的橫壓降低方法之控制圖像(control image)的示意圖。

第2圖係顯示本發明之鐵道車輛的橫壓降低方法之控制方塊線路圖之一例的示意圖。

第3圖係顯示鐵道車輛在曲線區間之行走中的前頭軸之外軌測橫壓之行走模擬結果的示意圖，其中(a)係顯示條件1，(b)係顯示條件2。

第4圖係顯示鐵道車輛在曲線區間之行走中的前頭軸之外軌測橫壓之行走模擬結果的示意圖，其中(a)係顯示條件3，(b)係顯示條件4，(c)係顯示條件5。

第5圖係顯示鐵道車輛在曲線區間之行走中，藉由致動器而產生的附加扭力之行走模擬結果的示意圖，其中(a)係顯示條件1，(b)係顯示條件2。

第6圖係顯示鐵道車輛在曲線區間之行走中，藉由致動器而產生的附加扭力之行走模擬結果的示意圖，其中(a)係顯示條件3，(b)係顯示條件4，(c)係顯示條 件5。

第7圖係顯示藉由條件3至條件5中之致動器而產生的附加扭力之最大值得示意圖。

第8圖係顯示鐵道車輛在圓曲線區間行走中產生之條件1至條件5中的橫壓之平均值和最大值的示意圖。

第9圖係顯示鐵道車輛在圓曲線區間行走中之條件3至條件5中的每一單位時間之附加扭力的示意圖。

第10圖係顯示在曲線區間行走時所產生的橫壓之變化的示意圖，其中(a)為穩定橫壓，(b)為變動橫壓，(c)為變動橫壓加上穩定橫壓後的實際橫壓波形圖。

本發明係以藉由設置於車輛之感測器所測定的狀態量為基礎，來推定穩定橫壓和變動橫壓，且按照該推定值使設置於車體-轉向架間的致動器產生推力，藉此實現抑制在行走中產生的橫壓之目的。

[實施例]

以下，藉由鐵道車輛之行走模擬，就已確認本發明之鐵道車輛的橫壓降低方法之效果的結果加以說明。

使用於行走模擬的車輛模型係假定為一般的雙軸式轉向架車(bogie car)，而軌道係假定為包含曲線半徑600m之曲線區間的軌道條件。又，隨機製作相當於 一般之傳統鐵道路線的軌道不整，且依條件而提供軌道不整。

致動器係假定設置於車體-轉向架間。另外，在本模擬中，係以對車體-轉向架間之附加扭力替代致動器之推力。又，作為用以推定穩定橫壓、變動橫壓的狀態量，係使用車體之偏搖角速度、前轉向架與後轉向架之偏搖角速度、及車輛速度。該狀態量之值乘以適當的穩定橫壓與變動橫壓之傳遞函數，而決定附加於車體-轉向架間的附加扭力，且附加於車體與轉向架之間。將用以決定該附加扭力的方塊線路圖顯示於第2圖。

行走模擬係以如下的五個條件來進行。

(條件1)

軌道不整：無

推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G1=0

推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G2=0

(條件2)

軌道不整：有

推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G1=0

推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G2=0

(條件3)

軌道不整：有

推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G1>0

推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G2=0

(條件4)

軌道不整：有

推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G1=0

推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G2>0

(條件5)

軌道不整：有

推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G1>0

推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數：G2>0

發出藉由致動器而提供附加扭力之推力指令值的條件3至5，係假定使用具有同一能力的致動器，且以所產生的附加扭力之最大值成為大致同等之值的方式來設定傳遞函數G1、G2。

將行走模擬之結果顯示於第3圖至第9圖。

當比較不發出藉由致動器而提供附加扭力之推力指令值的條件1(第5圖(a))和條件2(第5圖(b))時，就可明白：在已輸入軌道不整的條件2之情況下，會如第3圖(b)所示，除了產生第3圖(a)所示之穩定橫壓還產生了變動橫壓。

另一方面，在將推定穩定橫壓之狀態量所乘的傳遞函數G1設為比0還大的條件3之情況下(第6圖 (a))，可明白：比起條件2，橫壓是大致一律降低(參照第4圖(a)和第3圖(b))。

又，在將推定變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數G2設為比0還大的條件4之情況下(第6圖(b))，雖然橫壓之平均值係與條件2同等，但是可以降低因為軌道不整而產生較大之變動橫壓的時刻之橫壓(參照第4圖(b)和第3圖(b))。

相對於此，在將推定穩定橫壓和變動橫壓之狀態量所乘的傳遞函數G1、G2皆設為比0還大的條件5之情況下(第6圖(c))，與條件2相較，橫壓是大致一律降低，且也可以抑制變動橫壓(參照第4圖(c)和第3圖(b))。

亦即，在條件3至條件5之情況下，如第7圖所示，使產生於致動器的最大附加扭力，係大致相同。另一方面，如第8圖所示，橫壓之平均值，為條件3<條件5<條件4。橫壓之最大值，雖然有若干的差異，但是該差異為5%以下，可以視為大致同等。又，如第9圖所示，每一單位時間的附加扭力，係變成條件4<條件5<條件3。

因而，由於條件3至條件5係可以視為橫壓之最大值為大致同等，所以從提高曲線區間之行走最高速度的觀點來看，可明白：即便是在條件3至條件5當中的哪個控制條件中仍能獲得同等的工作效能。

在此，若是在可以將致動器之產生推力設定 為較大的條件下，則較重視車輪或軌道之磨損的抑制，並可認為抑制在通過一個曲線時產生的橫壓之平均值是有效的。在此情況下，較佳是可以將平均橫壓抑制在最低的條件3(參照第8圖)。另外，所謂可以將致動器之產生推力設定為較大的條件，係意指例如在應用氣動式致動器時，搭載於車輛側的空氣壓縮機之能力尚有餘裕的情況。或是，意指在應用電動式致動器時可以在能期待較高之散熱性的環境下使用的情況等。

反之，從條件方面考慮，在盡可能想抑制每一單位時間的致動器之附加扭力、換句話說致動器之產生推力的情況下，較佳是僅著重於變動橫壓之抑制的條件4(參照第9圖)。

又，在附加扭力的條件方面，如條件5，係在曲線區間行走中藉由致動器來產生大致固定的推力，另一方面，在產生較大之變動橫壓的地點，係更能夠進行使致動器之推力在最大推力之範圍內增大的控制。

本發明當然不限於上述之實施例，只要是在各請求項所記載之技術思想的範圍內，毋庸置疑也可適當地變更實施形態。

例如在上述行走模擬中，雖然是將鐵道車輛之形態假定為雙軸式轉向架車，但是因是在轉向架與車體之間設置致動器，故而不拘於軸數，即便是在車體與輪軸之間具有轉向架的轉向架車仍可以同樣地適用。

又，在上述行走模擬中，係使用車體之偏搖 角速度、前轉向架與後轉向架之偏搖角速度、及車輛速度，作為用以推定穩定橫壓、變動橫壓的狀態量。然而，只要是可以推定穩定橫壓、變動橫壓，亦可使用輪軸、轉向架、車體之偏搖角或輪軸之偏搖角速度來替代前述狀態量。又，也可使用空氣彈簧之內壓、螺旋彈簧之上下位移、作用於將輪軸與轉向架框之間在前後方向予以結合的連桿之前後方向荷重、或是輪軸、轉向架、車體之左右方向位移、左右方向速度、左右方向加速度、及滾動角、滾動角速度、以及空氣彈簧高度的其中任一個。

又，雖然上述行走模擬為在曲線區間行走時的模擬，但是也可以在直線區間行走時，抑制因為軌道不整而瞬間產生的變動橫壓。

G1‧‧‧穩定橫壓之傳遞函數

G2‧‧‧變動橫壓之傳遞函數

F‧‧‧朝向致動器的橫壓抑制用之輸出的合計

F1‧‧‧朝向致動器的穩定橫壓抑制用之輸出

F2‧‧‧朝向致動器的變動橫壓抑制用之輸出

FL‧‧‧變動橫壓控制輸入用參數

ST‧‧‧穩定橫壓控制輸入用參數

Claims (7)

1. 一種鐵道車輛的橫壓降低方法，其特徵為：在搭載有無承梁轉向架的車輛之情況下，係在車體與轉向架框間設置致動器；在有承梁轉向架當中，搭載有直接嵌裝式轉向架的車輛之情況下，係在車體與轉向架框間或是承梁與轉向架框間設置致動器；在搭載有間接嵌裝式轉向架的車輛之情況下，係在車體與承梁間設置致動器，並且在車體、轉向架、輪軸之至少其中任一個設置感測器，基於使用前述感測器而在行走中取得的狀態量，來運算與穩定橫壓具有相關的一個或是複數個參數，並將既定之傳遞函數應用於該運算值中以決定對致動器之推力指令值，同時，運算與變動橫壓具有相關的一個或是複數個參數，並將既定之傳遞函數應用於該運算值中以決定對致動器之推力指令值，之後，將此等二個推力指令值予以合成以決定使產生於致動器的推力。
2. 如申請專利範圍第1項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，在前述行走中取得的狀態量，是作為二次彈簧來使用的空氣彈簧之內壓、作為一次彈簧來使用的螺旋彈簧之上下位移、作用於將輪軸與轉向架框之間在前後方向予以結合的連結構件之前後方向荷重、輪軸、轉向架、車體之各自的偏搖角、偏搖角速度、偏搖角加速度、 或是左右方向位移、左右方向速度、左右方向加速度、車輛之行走速度、及滾動角、滾動角速度、以及空氣彈簧高度的其中任一個。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，前述使產生於致動器的推力，係按照從在前述行走中取得的狀態量推定出之軌道曲率，而使相對於穩定橫壓參數之傳遞函數在軌道曲率越小時就越減小推力指令值，且使相對於變動橫壓參數之傳遞函數在軌道曲率越大時就越加大推力指令值。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，在進行前述變動橫壓參數之運算時，係包含：取得在車體中測定到的狀態量、和在轉向架中測定到的狀態量之差分的過程。
5. 如申請專利範圍第3項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，在進行前述變動橫壓參數之運算時，係包含：取得在車體中測定到的狀態量、和在轉向架中測定到的狀態量之差分的過程。
6. 如申請專利範圍第4項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，在前述車體及轉向架中測定到的狀態量，是左右方向及偏搖方向的狀態量。
7. 如申請專利範圍第5項所述的鐵道車輛的橫壓降低方法，其中，在前述車體及轉向架中測定到的狀態量，是左右方向及偏搖方向的狀態量。