(57)【要約】【課題】車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードから、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードに切り替えるとき、空気バネからの排気、又は空気源から空気バネヘの給気がスムーズに行えるように、切り換えタイミングを工夫することにより、空気バネ内の空気圧に急激な変動が生じないようにして、従来技術の問題点を解決すること。【解決手段】車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法を前提として、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法において、
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御方法。
【請求項２】
上記車体傾斜制御モードと床面高さ制御モードとの切り替えは、車体傾斜制御機能を無効にする第１遮断手段と、床面高さ制御機能を無効にする第２遮断手段によって行われることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の車体傾斜制御方法。
【請求項３】
空気バネと空気源との間に２系統の経路を備えており、
一方の経路は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御手段と、この床面高さ制御手段の機能を無効にする第１遮断手段を備え、
他方の経路は、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御手段と、この車体傾斜制御手段の機能を無効にする第２遮断手段を備えており、
該第１及び第２遮断手段の操作により、床面高さ制御モードと車体傾斜制御モードを切り替える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、
該車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、該第２遮断手段により車体傾斜制御を無効にする前に該第１遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御装置。
【請求項４】
上記床面高さ制御手段は、空気バネ高さを自動的に基準高さに制御する自動高さ調整装置であり、
上記第１遮断手段は、該自動高さ調整装置から空気バネへ通じる経路を遮断する第１遮断弁であり、
上記車体傾斜制御手段は、該空気バネに空気源からの空気を供給するか、又は該空気バネから空気を排気することにより、空気バネ高さを制御する給排気装置であり、
上記第２遮断手段は、該空気源から該給排気装置へ通じる経路を遮断する第２遮断弁と、該空気バネから該給排気装置へ通じる経路を遮断する第３遮断弁から成ることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気バネ付き台車を有する鉄道車両の車体姿勢（傾斜）を制御するための車体傾斜制御方法、及び車体傾斜制御装置に関する。さらに具体的には、鉄道車両の車体姿勢制御を車体傾斜制御モードから通常の床面高さ制御モードへ戻すときに、車体が揺れないようにした車体傾斜制御方法、及び車体傾斜制御装置に関するものである。
この発明は、例えば鉄道車両が曲線区間を通過する場合に車体を傾斜させて走行するが、その時の車体姿勢制御に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
空気バネ付き台車を有する鉄道車両において、この空気バネを利用して車体姿勢（傾斜）を制御することは、従来から行われている。例えば、鉄道車両が、曲線区間を減速することなく高速で通過することができるように、走行中に車体を傾斜させることが行われている（「鉄道車両と技術」Ｎo.８０、第１４〜１５頁参照）。
ここで、鉄道車両が曲線区間を通過する場合について簡単に説明すると、先ず、曲線区間の入口において、通常の制御モードである床面高さ制御モードから車体傾斜制御モードに切り替えられて、入口側の緩和曲線区間では車体の傾斜角度を曲線の内側に向けて徐々に大きくしながら、曲線区間のそれぞれの個所に合った傾斜角度に制御される。そして、出口側の緩和曲線区間では車体の傾斜角度を曲線の外側に向けて徐々に戻しながら（傾斜角度を小さくしながら）、曲線区間の出口において車体の傾斜角度をほぼ零にして、この時点で車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに戻される。
【０００３】
次に、鉄道車両の車体の傾斜角度を制御する車体傾斜装置について、図５を参照しながら説明する。図５は、空気バネ付き台車を有する鉄道車両の断面図である。
空気バネ付き台車(７)は空気バネ(１０ａ,１０ｂ)を左右にそれぞれ備えており、該空気バネ(１０ａ,１０ｂ)には車体(４)が載せられている。それぞれの空気バネ(１０ａ,１０ｂ)は、制御器(５)の指令により操作される給気弁(２ａ,２ｂ)と排気弁(３ａ,３ｂ)よって、空気源(１)から空気が供給され、又は大気へ排気されて、空気バネ高さが調整され車体の傾斜角度が変更される。図５に示されている例では、給気弁(２ｂ)と排気弁(３ａ)が操作され曲線路の外側（右側）の空気バネ(１０ｂ)に空気源(１)から空気を供給すると共に、内側（左側）の空気バネ(１０ａ)から大気へ排気することにより、車体を曲線路の内側へ傾斜させている場合である。６ａ,６ｂは空気バネ高さセンサであり、８は輪軸である。
【０００４】
このように、鉄道車両の空気バネ付き台車の空気バネ高さを調整して、車体の傾斜角度を変える車体傾斜制御装置において、空気源から空気バネヘ空気を供給したり、又は空気バネから大気へ排出する空気圧回路手段は、一般的に、図１に示されているように構成されている。
この空気圧回路手段は、空気バネ(１０)と空気源との間に２系統の経路（空気配管）を備えており、一方の経路には自動高さ調整装置(１１)と第１遮断弁(１２)が設けられ、他方の経路には第２遮断弁(１３)、第３遮断弁(１４)、及び給排気装置(１５)が設けられている。この図１において、点線内に示されている機器や配管は、車体を傾斜させるために設けられているものである。これらの空気圧機器は、それぞれ次のように機能するものである。
【０００５】
給排気装置(１５)は、制御装置（図示せず）等からの信号により、空気源から空気バネ(１０)ヘ空気を供給したり、又は空気バネ(１０)から空気を大気へ排出したりするものである。第１遮断弁(１２)は、自動高さ調整装置(１１)から空気バネへ通じる経路（空気配管）を遮断するものであり、第２遮断弁(１３)は給排気装置(１５)から空気源へ通じる経路を遮断するものであり、また第３遮断弁(１４)は給排気装置（１５）から空気バネ(１０)へ通じる経路を遮断するものである。
そして、自動高さ調整装置(１１)は、空気バネ高さが基準値より低いときに、空気源から空気バネ(１０)ヘの経路を開いて、空気バネ(１０)ヘ空気を供給して空気バネ高さを高くし、逆に、空気バネ高さが基準値より高いときに、空気バネ(１０)から大気への経路を開いて、空気バネ(１０)から排気して空気バネ高さを低くするものである。
【０００６】
次に、図１に示されている空気圧回路手段の動作について、車体を傾斜させてその傾斜角度を変更する車体傾斜制御モードと、車体を傾斜させないで自動的に所定高さにする通常の床面高さ制御モードに分けて説明する。
車体傾斜制御モードにおいては、自動高さ調整装置(１１)の機能が不要であるため、第１遮断弁(１２)を閉じて自動高さ調整装置(１１)から空気バネ(１０)への空気の流れを遮断する。一方、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を開き、給排気装置(１５)を操作することによって、空気源から空気バネ(１０)ヘの流れ、又は空気バネ(１０)から大気への流れを作って、空気バネ(１０)を任意の高さに調整することができて、車体姿勢を希望する傾斜角度に変更することができる。（車体傾斜制御モード／第１遮断弁は閉、第２及び第３遮断弁は開）
また、床面高さ制御モードにおいては、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を閉じて給排気装置(１５)から空気バネ(１０)への空気の流れを遮断する。一方、第１遮断弁(１２)を開き自動高さ調整装置(１１)の働きによって、空気バネ高さが基準値になるように自動的に調整される。このような床面高さ制御モードは、従来の車両と同じである。（床面高さ制御モード／第１遮断弁は開、第２及び第３遮断弁は閉）
【０００７】
上記空気圧回路手段の動作は上述のとおりであるが、さらに、この動作について鉄道車両が曲線区間を通過する場合を例として具体的に説明する。
鉄道車両が直線区間を走行しているときは、第１遮断弁(１２)が開かれ自動高さ調整装置(１１)は有効に機能して床面高さ制御モードとなっており、第２及び第３遮断弁(１３，１４)は閉じられている。
次に、鉄道車両が直線区間から曲線区間の入口側緩和曲線区間に進入したとき、第１遮断弁(１２)を閉じて自動高さ調整装置(１１)の機能を無効にすると共に、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を開いて給排気装置(１５)の機能を有効にする。制御装置（図示せず）等からの信号により給排気装置(１５)を操作して空気バネ(１０)の高さを調整することによって、車体姿勢を曲線区間のそれぞれの位置に対応する傾斜角度に変更する。
そして、鉄道車両が曲線区間の出口側緩和曲線区間から再び直線区間に移るときは、給排気装置(１５)の機能により車体姿勢は殆ど元に戻され傾きがない状態となるが、このような状態において、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を閉じて給排気装置(１５)の機能を無効にすると共に、第１遮断弁(１２)を開いて自動高さ調整装置(１１)の機能を再び有効にして床面高さ制御モードとする。
【０００８】
このように空気圧回路手段は、車体傾斜制御モードと床面高さ制御モードとの間で切り替えることができるが、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードへ切り替えるときに、第１〜第３遮断弁(１２,１３,１４)を同時に動かして、第１遮断弁(１２)を閉から開に、また第２及び第３遮断弁(１３,１４)を開から閉に切り替えると、安定していた空気バネ高さがバタついて、車体が揺れるという問題が発生する。
このような問題が発生する原因としては、次のようなことが考えられる。
(１) 車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、第１遮断弁(１２)から自動高さ調整装置(１１)までの経路（配管）内の圧力は、空気源と同じ圧力か、又は大気圧になっている。
(２) それぞれの空気圧の大きさは、空気源＞空気バネ＞大気の関係になっている。
(３) このような状況において、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードへ切り替えるとき、第１〜第３遮断弁(１２〜１４)を同時に切り替えると、空気バネ(１０)からの排気経路、又は空気源から空気バネ(１０)ヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが発生するため、空気バネ(１０)内の急激な圧力変動は避けられず、空気バネ高さが変動する。
【０００９】
また、別の先行技術であるが、空気バネ付き台車を有する鉄道車両において、曲線区間（緩和曲線区間）で空気バネによる車体傾斜制御を行うものとして、特公平７−４９２６７号公報に記載されたものがある。しかし、この公報に記載されたものは、緩和曲線区間での停止時に、空気バネの伸縮量を最大限に生かして車体の無傾斜化を図り、かつ車体傾斜を車両の位置するレールの傾きに応じて最適かつ迅速に制御し、スムーズな乗降ができる鉄道車両の車体姿勢の制御方法に関するものであるため、本願の発明とは技術思想が異なるものである。
【００１０】
【非特許文献１】「鉄道車両と技術」Ｎo.８０、第１４〜１５頁、（４.住友金属におけるアクティブコントロール技術への取り組み）、平成１４年１２月２０日 (有)レールアンドテック出版発行
【特許文献１】特公平７−４９２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、空気バネからの排気、又は空気源から空気バネヘの給気がスムーズに行えるように、切り換えタイミングを工夫することにより、空気バネ内の空気圧に急激な変動が生じないようにして、従来技術の問題点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題に対する解決手段は、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードから、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードに切り替えるとき、一時的に両方の制御モードを有効にすることが基本となるものである。
【００１３】
〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段１は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御モードと、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御モードを、切り替えて制御を行う鉄道車両の車体傾斜制御方法を前提として、
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。
〔作 用〕
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、車体傾斜制御モードを無効にすると同時に、床面高さ制御モードを有効にすると、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが生じるため、どうしても空気バネ内に急激な圧力変動が発生してしまい、空気バネ高さが変動することは避けられなかった。
しかしながら、上記解決手段１においては、車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にするので、上記排気経路又は給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネ内に急激な圧力変動が発生することはない。
【００１４】
〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１の車体傾斜制御方法において、車体傾斜制御モードと床面高さ制御モードとの切り替えは、車体傾斜制御機能を無効にする第１遮断手段と、床面高さ制御機能を無効にする第２遮断手段によって行われることである。
〔作 用〕
上記解決手段１の作用と同じである。
【００１５】
〔解決手段２〕（請求項３に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段２は、空気バネと空気源との間に２系統の経路を備えており、
一方の経路は、車体の床面高さを基準高さに制御する床面高さ制御手段と、この床面高さ制御手段の機能を無効にする第１遮断手段を備え、
他方の経路は、車体の傾きを自在に変更する車体傾斜制御手段と、この車体傾斜制御手段の機能を無効にする第２遮断手段を備えており、
該第１及び第２遮断手段の操作により、床面高さ制御モードと車体傾斜制御モードを切り替える鉄道車両の車体傾斜制御装置を前提として、
該車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、該第２遮断手段により車体傾斜制御を無効にする前に該第１遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすることによって、一時的に両方の制御モードを有効にすることである。
【００１６】
〔作 用〕
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、第２遮断手段により車体傾斜制御モードを無効にすると同時に、第１遮断手段により床面高さ制御モードを有効にすると、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路が瞬時に切り替わり、また、これら経路の切り替わりタイミングのズレが生じるため、どうしても空気バネ内に急激な圧力変動が発生してしまい、空気バネ高さが変動することは避けられなかった。
しかしながら、上記解決手段２においては、第２遮断手段により車体傾斜制御モードを無効にする前に、第１遮断手段により床面高さ制御モードを有効にするので、上記排気経路又は給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネ内に急激な圧力変動が発生することはない。
【００１７】
〔実施態様２〕（請求項４に対応）
実施態様２は、上記解決手段２の車体傾斜制御装置において、床面高さ制御手段は、空気バネ高さを自動的に基準高さに制御する自動高さ調整装置であり、第１遮断手段は、該自動高さ調整装置から空気バネへ通じる経路を遮断する第１遮断弁であり、車体傾斜制御手段は、該空気バネに空気源からの空気を供給するか、又は該空気バネから空気を排気することにより、空気バネ高さを制御する給排気装置であり、第２遮断手段は、該空気源から該給排気装置へ通じる経路を遮断する第２遮断弁と、該空気バネから該給排気装置へ通じる経路を遮断する第３遮断弁から成ることである。
〔作 用〕
上記解決手段２の作用と同じである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果は次ぎのとおりである。
車体傾斜制御モードを無効にする前に床面高さ制御モードを有効にするので、空気バネからの排気経路、又は空気源から空気バネヘの給気経路の瞬時の切り替わりもなく、また、切り替わりタイミングのズレも起こらないので、空気バネからの排気、又は空気源から空気バネヘの給気がスムーズになり、急激な変動を生じることがない。
したがって、空気バネに急激な圧力変動を発生することがないので、空気バネのバタツキを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、空気バネからの排気、又は空気源から空気バネヘの給気をスムーズに行って、空気バネ内の空気圧に急激な変動を生じないようにするという目的を、各遮断弁の動作タイミングを調整するだけで実現した。
【実施例】
【００２０】
本発明の実施例について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、第１〜第３遮断弁と給排気装置の動作状態を表しており、図３及び図４は、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えたときの車体傾斜制御装置の動作を説明する図である。
車体傾斜制御装置を構成する空気圧機器やそれらの配列は、図１に示されている従来の車体傾斜制御装置と同じであるので、それに関する説明は省略する。
本発明は、このような従来の車体傾斜制御装置において、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えるとき、図２に示されているように、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を閉じて車体傾斜制御モードを無効にする所定時間（Ｔsec）前に、第１遮断弁(１２)を開くことにより床面高さ制御モードを有効にするものである。これらの遮断弁の開閉タイミングを異ならせる場合、時間要素以外に空気バネ高さを要素にすることも考えられる。
【００２１】
ここで、車体傾斜制御装置を車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えた場合の動作について、図３及び図４に基づいて説明する。
最初に、空気バネ高さが通常状態（基準高さ）より高くなっている状態から通常状態へ戻す場合について、図３を参照しながら説明する。
(１) 車体傾斜制御モードになっているため、第１遮断弁(１２)は閉じており、第２及び第３遮断弁(１３,１４)は開いている。このような状態において、給排気装置(１５)により空気バネ(１０)内の空気を大気に排出して、空気バネ高さを下げる。
(２) 一方、自動高さ調整装置(１１)においては、空気バネ高さが基準値より高くなっているので、大気への経路が通じている。しかし、このとき第１遮断弁(１２)は閉じているため、第１遮断弁(１２)と自動高さ調整装置(１１)との間の経路は、大気圧になっている。
(３) 次に、第１遮断弁(１２)を開く。（この開くタイミングは、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を閉じるＴsec前である。図２を参照）
(４) このとき、空気バネ(１０)内の圧力が、給排気装置(１５)からだけでなく、大気圧になっている自動高さ調整装置(１１)からも排出される。
(５) これにより空気バネ高さが低くなり、自動高さ調整装置(１１)では空気源側と大気側が共に締め切られ、また給排気装置(１５)でも排気動作を終了する。
(６) 第１遮断弁(１２)を開いたＴsec後に第１及び第２遮断弁(１３,１４)を閉じる。
【００２２】
次に、空気バネ高さが通常状態（基準高さ）より低くなっている状態から通常状態へ戻す場合について、図４を参照しながら説明する。
(１) 車体傾斜制御モードになっているため、第１遮断弁(１２)は閉じており、第２及び第３遮断弁(１３,１４)は開いている。このような状態において、給排気装置(１５)により空気源から空気バネ(１０)内へ空気を供給して、空気バネ高さを上げる。
(２) 一方、自動高さ調整装置(１１)においては、空気バネ高さが基準値より低くなっているので、空気源からの経路が通じている。しかし、このとき第１遮断弁(１２)は閉じているため、第１遮断弁(１２)と自動高さ調整装置(１１)との間の経路は、空気源と同じ圧力になっている。
(３) 次に、第１遮断弁(１２)を開く。（この開くタイミングは、第２及び第３遮断弁(１３,１４)を閉じるＴsec前である。図２を参照）
(４) このとき、空気バネ(１０)内への空気が、給排気装置(１５)からだけでなく、空気源と同圧になっている自動高さ調整装置(１１)からも供給される。
(５) これにより空気バネ高さが高くなり、自動高さ調整装置(１１)では空気源側と大気側が共に締め切られ、また給排気装置(１５)でも給気動作を終了する。
(６) 第１遮断弁(１２)を開いたＴsec後に第１及び第２遮断弁(１３,１４)を閉じる。
このように、空気バネ高さが通常状態（基準高さ）より高くなっている場合、又は低くなっている場合であっても、空気バネのバタツキが発生することなく、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードへの切り替え動作がスムーズに行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は、本発明と従来技術に共通する車体傾斜制御装置（空気圧回路手段）の模式図である。
【図２】は第１〜第３遮断弁と給排気装置の作動タイミングを説明する図である。
【図３】は、車体傾斜制御モードから床面高さ制御モードに切り替えたときの、車体傾斜制御装置（空気圧回路手段）の動作を説明する図であり、空気バネ高さが基準高さより高くなっている場合のものである。
【図４】は、図３と同じ説明する図であり、空気バネ高さが基準高さより低くなっている場合のものである。
【図５】は、空気バネ付き台車を有する鉄道車両の模式的な断面図であり、車体が傾斜されている場合のものである。
【符号の説明】
【００２４】
１‥‥空気源                            ２a，２b‥‥給気弁
３ａ，３ｂ‥‥排気弁                    ４‥‥車体
５‥‥制御器                            ６ａ，６ｂ‥‥空気バネ高さセンサ
７‥‥台車                              ８‥‥輪軸
１０，１０ａ，１０ｂ‥‥空気バネ        １１‥‥自動高さ調整装置
１２‥‥第１遮断弁                      １３‥‥第２遮断弁
１４‥‥第３遮断弁                      １５‥‥給排気装置
【図１】
2006021595.tif 000003
【図２】
2006021595.tif 000004
【図３】
2006021595.tif 000005
【図４】
2006021595.tif 000006
【図５】
2006021595.tif 000007