(57)【要約】【課題】  電磁弁装置にて開閉制御する電磁弁として、大容量のバタフライ式電磁弁を採用し、システム構成を単純化し、メンテナンスを省力化する。【解決手段】  この車体傾斜システムは、台車の振動を吸収する左右の空気バネ２，３と、空気バネに空気を供給する空気タンク４と、空気バネの高さを検出する車高センサ５，６と、空気バネに空気タンク４から供給する空気の流量を制御する電磁弁装置７，８と、空気タンクに空気を一定圧に充填するコンプレッサ９と、車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで電磁弁装置に対して所定空気流量制御を指令する車体傾斜制御装置１０とを備え、電磁弁装置７，８は、バタフライ式弁体４１の回転角度θによって空気流量を調整するバタフライ式電磁弁１１０と、車体傾斜制御装置からの空気流量指令値に対応してバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部１１１とを有するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車の振動を吸収する左右の空気バネと、
前記空気バネに空気を供給する空気タンクと、
前記空気バネの高さを検出する車高センサと、
前記空気バネに前記空気タンクから供給する空気の流量を制御する電磁弁装置と、
前記空気タンクに空気を一定圧に充填するコンプレッサと、
前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定空気流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、
前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって空気流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの空気流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システム。
【請求項２】
台車の振動を吸収する左右の油圧バネと、
前記油圧バネに空気を供給する圧油タンクと、
前記油圧バネの高さを検出する車高センサと、
前記油圧バネに前記圧油タンクから供給する油流量を制御する電磁弁装置と、
前記圧油タンクの油を前記油圧バネに供給するポンプと、
前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定油流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、
前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって油流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの油流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システム。
【請求項３】
台車の振動を吸収する左右の水圧バネと、
前記水圧バネに空気を供給する水タンクと、
前記水圧バネの高さを検出する車高センサと、
前記水圧バネに前記水タンクから供給する水流量を制御する電磁弁装置と、
前記水タンクの水を前記水圧バネに供給するポンプと、
前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定水流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、
前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって水流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの水流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システム。
【請求項４】
前記電磁弁装置は、パラレル配置された複数体のバタフライ式電磁弁を有し、前記弁制御部は当該複数体のバタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体を同時に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車体傾斜システム。
【請求項５】
前記電磁弁装置は、シリーズ配置された複数体のバタフライ式電磁弁を有し、前記弁制御部は当該複数体のバタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体を同時に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車体傾斜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気バネ、油圧バネ、水圧バネ等の流体圧バネを利用した車体傾斜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鉄道車両の空気バネ式車体傾斜システムは、図７に示すように、台車１の振動を吸収する左右の空気バネ２，３と、この空気バネ２，３に空気を供給する空気タンク４と、空気バネ２，３の高さを検出する車高センサ５，６と、空気バネ２，３に供給する空気流量を制御する電磁弁装置７，８と、空気タンク４に空気を充填するコンプレッサ９と、車高センサ５，６の検出値と車両の速度・位置情報とで電磁弁装置７，８を制御する車体傾斜制御装置１０（以下、「制御装置」と称する。）で構成されている。
【０００３】
制御装置１０は車高センサ５，６の検出値と、車両速度・位置情報とから算出する傾斜角指令値との偏差を求め、この偏差に応じて電磁弁装置７，８を駆動する。電磁弁装置７，８は容量の異なる大中小の電磁弁を有し、制御装置１０の指令に基づいてこれらの電磁弁を切替えて空気タンク４から空気バネ２，３に供給する空気流量を制御し、空気バネ２，３の高さを調整することによって車体１１の傾斜を調整する。
【０００４】
空気バネ２，３の高さを検出する車高センサ５，６の検出値は制御装置１０に伝送にてフィードバックされる。即ち、傾斜角指令値に対し車高センサ５，６の検出値の偏差が大きい場合は容量の大きい電磁弁を制御し、偏差が小さくなると徐々に容量の小さい電磁弁に切替える。
【０００５】
制御装置１０には予め曲線データベースがダウンロードされ、図８に示すように車体傾斜を行う曲線（本曲線）Ｒｒと入口緩和曲線Ｒｉｎ、出口緩和曲線Ｒｏｕｔのキロ程、各曲線Ｒｒで傾斜させる角度がデータベース化されている。制御装置１０は入口緩和曲線Ｒｉｎを通過する間に車体１１を目標の傾斜角に傾け、本曲線Ｒｒでは傾斜角を維持する制御を行う。そして本曲線Ｒｒを抜けて出口緩和曲線Ｒｏｕｔを通過する間に徐々に水平に戻す制御を行い、その間、車高センサ５，６の検出値が制御装置１０で傾斜角指令値と常に比較される。
【０００６】
この車体傾斜角制御をより詳しく説明する。空気バネ２，３に給気するまでに３つのノーマルクローズの電磁弁を中継するシステムとし、異常検知時に確実に給気を遮断し、さらに通常の高さ調整弁装置７，８経由の給気へ確実に空気回路を切替えられるように調整弁装置７，８内の遮断弁についてはノーマルオープンとしている。これにより、電磁弁等が固渋するなどの故障モードが他の故障と重なっても、安全に制御を中断させることが可能にしている。
【０００７】
空気バネ２，３の高さをセンシングする車高センサ７，８は高さ調整弁内蔵型とし、かつ、重要な部品のために２重系に配置している。またレゾルバタイプのものにして、非接触の堅牢な作りが特徴である。この車高センサ７，８には異常検知機能がついており、異常を検知すると他系へ移行するシステムとして冗長系を確保している。
【０００８】
ところが、このような従来の空気バネ式車体傾斜システムでは車体傾斜角制御を単純な比例制御で行っているため、電磁弁装置は容量の大きい電磁弁から徐々に容量の小さい電磁弁の制御に移行し、微小な調整はほとんど小電磁弁で行うことになる。静的な状態（定置状態）であれば比較的速くシステムが安定し、車体が不安定な状態になったり、電磁弁が無用に動作したりすることはない。しかし実際には、車両の走行振動と空気バネの揺動や外乱要因（乗客の移動、線路の状況など）があるため、入口緩和曲線から本曲線、出口緩和曲線までほとんどの状態は微調整で容量の小さい電磁弁だけ動作することになる。
【０００９】
電磁弁装置のメンテナンスは一定の周期で行われ、動作回数の多い電磁弁は交換されるが、大中小の電磁弁の動作回数に極端な差がある場合、この動作回数の極端に多い電磁弁に合わせた交換周期にしなければならず、交換が頻繁になる問題点があった。この問題点を解決するためには、電磁弁動作回数を少なくするか、大中小の電磁弁の動作回数の均一化を図ることが望ましい。また電磁弁の制御は制御装置内のリレー基板で行っているため、リレーのメンテナンスについても同様の要請がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、電磁弁装置にて開閉制御する電磁弁として、容量の異なる複数の電磁弁を採用する代わりに単一の大容量のバタフライ式電磁弁を採用することでシステム構成を単純化でき、またメンテナンスを省力化できる車体傾斜システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴は、台車の振動を吸収する左右の空気バネと、前記空気バネに空気を供給する空気タンクと、前記空気バネの高さを検出する車高センサと、前記空気バネに前記空気タンクから供給する空気の流量を制御する電磁弁装置と、前記空気タンクに空気を一定圧に充填するコンプレッサと、前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定空気流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって空気流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの空気流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システムにある。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、台車の振動を吸収する左右の油圧バネと、前記油圧バネに空気を供給する圧油タンクと、前記油圧バネの高さを検出する車高センサと、前記油圧バネに前記圧油タンクから供給する油流量を制御する電磁弁装置と、前記圧油タンクの油を前記油圧バネに供給するポンプと、前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定油流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって油流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの油流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システムにある。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、台車の振動を吸収する左右の水圧バネと、前記水圧バネに空気を供給する水タンクと、前記水圧バネの高さを検出する車高センサと、前記水圧バネに前記水タンクから供給する水流量を制御する電磁弁装置と、前記水タンクの水を前記水圧バネに供給するポンプと、前記車高センサの検出値と車両の速度・位置情報とで前記電磁弁装置に対して所定水流量制御を指令する車体傾斜制御装置とを備え、前記電磁弁装置は、バタフライ式弁体の回転角度によって水流量を調整するバタフライ式電磁弁と、前記車体傾斜制御装置からの水流量指令値に対応して前記バタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体の回転角度を制御する弁制御部とを有していることを特徴とする車体傾斜システムにある。
【００１４】
ここで、前記電磁弁装置は、パラレル配置された複数体のバタフライ式電磁弁を有し、前記弁制御部は当該複数体のバタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体を同時に制御するものとすることができる。あるいは、前記電磁弁装置は、シリーズ配置された複数体のバタフライ式電磁弁を有し、前記弁制御部は当該複数体のバタフライ式電磁弁のバタフライ式弁体を同時に制御するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、台車の振動を吸収する左右の圧流体バネに対して供給する圧流体の流量調整機構としてバタフライ式電磁弁を採用し、流路の途中の可動式バタフライ式弁体の回転角度で圧流体流量を制御することにより、従来のように容量の異なる複数の電磁弁の代わりに単一の大容量のバタフライ式電磁弁でシステムを構成することができ、システム構成を単純化でき、またメンテナンスを省力化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１７】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態の空気バネ式車体傾斜システムを、図１を用いて説明する。第１の実施の形態の空気バネ式車体傾斜システムの概要構成は、図７に示した従来例と同様であるが、電磁弁装置７，８の構成が異なっている。すなわち、本実施の形態では、電磁弁装置７，８が図２に示すような大容量の１つのバタフライ式電磁弁１１０で構成され、制御偏差に応じてバタフライ式弁体４１の回転角度を変え、偏差が大きい場合には回転角度θを大きくし流路Ｄの開口を大きくして空気バネ２，３に大流量で空気を送り込み、偏差が小さくなるに従ってバタフライ式弁体４１の回転角度θを小さくして空気バネ２，３に送り込む空気流量を絞り込むことを特徴とする。
【００１８】
図１に示したように、列車編成ごとに列車運行制御装置２０が搭載されていて、この列車運行制御装置２０は中央装置２１と、車両ごとの端末装置２２から構成されている。この列車運行制御装置２０は冗長性のために１系、２系のデュアル系をとっている。中央装置２１は中央制御室から新ＡＴＣ３１から距離程を含む新ＡＴＣ信号を受け、またヨーレートジャイロ３２から車体傾斜角信号を受け取るようになっている。
【００１９】
各車両の台車１ごとに左右の電磁弁装置７，８、空気バネ２，３、リミットスイッチを兼備した車高センサ５，６を装備している。また車高センサ５，６の信号を受けて電磁弁装置７，８を制御する車体傾斜制御装置（制御装置）１０を備え、さらに空気バネ２，３に供給する圧縮空気を貯留する空気タンク４、空気タンク４に圧縮空気を供給するコンプレッサ９を備えている。
【００２０】
制御装置１０は冗長性のために１系、２系それぞれに車高指令値を指示する指令部１０１、電磁弁装置７，８を制御する制御部１０２を備えている。また制御装置１０には、車両の加速度計１２による水平方向加速度信号を入力するようにしてある。電磁弁装置７，８それぞれは、バタフライ式電磁弁電磁弁１１０のバタフライ式弁体４１を回転させて空気流量を調整する駆動部１１１を備えている。
【００２１】
次に、上記構成の空気バネ式車体傾斜システムにおいて実行する電磁弁制御方法について説明する。制御装置１０は、直線軌道を走行している通常走行時には、左右の車高センサ５，６の検出値をフィードバックし、左右の車高の偏差を求め、その偏差が０となるように右あるいは左の空気バネ２，３に対する空気流量を調整すべく左右の電磁弁装置７，８を動作させる。
【００２２】
制御装置１０はまた、新ＡＴＣ３１からの距離程信号、自車両の速度信号を受けて車両が図９に示した入口緩和曲線Ｒｉｎに進入したことを検知した時に、当該入力口緩和曲線Ｒｉｎの区間内で目標傾斜角まで車体１１を傾斜させるように左右の電磁弁装置７，８を動作させる。通常、車体の傾斜角は最大で１°である。
【００２３】
左右の空気バネ２，３に対する空気流量の調整は、制御部１０２からの回転角度指令に基づいて駆動部１１１がバタフライ式弁体４１を回転させ、流路Ｄの開口断面積を加減することによって行う。
【００２４】
なお、本曲線Ｒｒを通過し、車体を水平に戻すための制御では、出口緩和曲線Ｒｏｕｔの距離と車両速度を求め、出口緩和曲線Ｒｏｕｔを通過するのに要する時間Ｔｏｕｔを計算し、この通過時間Ｔｏｕｔの内に水平に戻せる制御パターンを決定し、これによって空気バネ２又は３内の空気を放出させる。
【００２５】
本実施の形態によれば、台車１の振動を吸収する左右の空気バネ２，３に対して供給する空気流量調整機構としてバタフライ式電磁弁１１０を採用し、流路Ｄの途中の可動式バタフライ式弁体４１の回転角度θで空気流量を制御することにより、従来のように容量の異なる複数の電磁弁の代わりに単一の大容量のバタフライ式電磁弁でシステムを構成することができ、システム構成を単純化でき、また頻繁に繰返しオン／オフ動作する弁体がないためにメンテナンスを省力化できる。
【００２６】
なお、上記実施の形態では大容量のバタフライ式電磁弁１１０を単独で採用したが、これに代えて、図３に示すように複数体のバタフライ式電磁弁１１０Ａ〜１１０Ｃをパラレルに配置し、バタフライ式弁体４１の回転角度制御を同時に並行して行うシステムとすることも可能である。これにより、１つの電磁弁に故障が発生した場合でも健全な他の電磁弁だけを使って車体傾斜角制御を継続することができ、冗長性を持たせることができる。
【００２７】
また、バタフライ式電磁弁１１０を単独で採用する代りに、図４に示すように複数体のバタフライ式電磁弁１１０Ａ〜１１０Ｃをシリーズに配置し、空気バネ２，３に圧縮空気を供給する構成にすることもできる。これにより、特に微少流量の制御をより正確に行うことができる。
【００２８】
さらに、上記実施の形態では空気バネ２，３を用いたが、これに代えて図５に示すように油圧バネ２′，３′を採用し、圧縮空気の給排系統に代えて油圧タンク４′、油圧ポンプ９′を含む圧油系統を設ける構成にすることができる。また油圧系統に代えて、図６に示すように水圧バネ２″，３″を採用し、水タンク４″、水圧ポンプ９″を含む水圧系統を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の１つの実施の形態の車体傾斜システムのブロック図。
【図２】上記実施の形態で使用するバタフライ式電磁弁の断面図。
【図３】本発明の他の実施の形態の車体傾斜システムで使用するパラレル配置のバタフライ式電磁弁の系統図。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態の車体傾斜システムで使用するシリーズ配置のバタフライ式電磁弁の系統図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の油圧系統を採用した車体傾斜システムのブロック図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の水圧系統を採用した車体傾斜システムのブロック図。
【図７】従来例の車体傾斜システムのブロック図。
【図８】鉄道軌道における車体傾斜制御を必要とする本曲線とその入口緩和曲線、出口緩和曲線との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１  台車
２，３  空気バネ
２′，３′  油圧バネ
２″，３″  水圧バネ
４  空気タンク
４′  油圧タンク
４″  水タンク
５，６  車高センサ
７，８  電磁弁装置
９  コンプレッサ
９′  油圧ポンプ
９″  水圧ポンプ
１０  車体傾斜制御装置
１１  車体
１２  加速度計
２０  列車運行制御装置
２１  中央装置
２２  端末装置
３１  新ＡＴＣ
３２  ヨーレートジャイロ
４１  バタフライ式弁体
１０１  指令部
１０２  制御部
１１０  バタフライ式電磁弁
１１１  駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006192942.tif 000009
【図８】
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