(57)【要約】【課題】縦曲線通過時、ハンチングを助長せず、空気ばねに不要な給排気を行うことなく、車体の車体傾斜制御を行えるようにする。【解決手段】車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う方法である。曲線入口での車両の走行速度、曲線データを用いて求めた目標傾斜角度から空気ばねの目標高さを演算して空気ばねへの給排気制御を行うに際し、車両の走行位置と縦曲線情報を比較する。縦曲線中であれば、所定の空気ばねを排気又は給気しないように制御する。【効果】縦曲線走行中の無駄な給排気を無くすことにより、縦曲線通過後における空気ばねの高さ変動を防いで、ハンチングなどを防止することができる。また、無駄な給排気を防ぐことで、空気消費量を低減することができる。【選択図】図７
2011184027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う方法であって、
曲線入口での車両の走行速度、曲線データを用いて求めた目標傾斜角度から空気ばねの目標高さを演算して空気ばねへの給排気制御を行うに際し、
車両の走行位置と縦曲線情報を比較し、
縦曲線中であれば、所定の空気ばねを排気又は給気しないように制御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】
縦曲線中の前記制御は、
曲線入口部に上に凸の縦曲線がある場合は、外軌側の空気ばねから排気しないようにし、
曲線入口部に下に凸の縦曲線がある場合は、内軌側の空気ばねに給気しないようにし、
円曲線中に上に凸の縦曲線がある場合は、内外軌側の空気ばねから排気しないようにし、
円曲線中に下に凸の縦曲線がある場合は、内外軌側の空気ばねに給気しないようにし、
曲線出口部に上に凸の縦曲線がある場合は、内軌側の空気ばねから排気しないようにし、
曲線出口部に下に凸の縦曲線がある場合は、外軌側の空気ばねに給気しないようにする
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばねのような気体式ばねを利用して、曲線区間通過時に車体の傾斜制御を行う方法に関するもので、特に曲線区間中に高さ方向にも変化がある場合の車体の傾斜制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、曲線区間の通過時、超過遠心力によって乗心地が悪くなる場合がある。特に曲線区間の通過速度が高速の場合、超過遠心力が増大してさらなる乗心地の悪化を招く。そこで、曲線区間の通過時、車体を内軌側に傾斜させることにより超過遠心力を抑制して乗心地の悪化を防ぐ車体の傾斜制御が実施されている。
【０００３】
この鉄道車両の車体傾斜制御の一つに、車体を支持する左右の空気ばねに空気を給排気して、これら左右の空気ばねを伸縮させることによって車体の傾斜制御を行う方法がある（例えば特許文献１）。以下、この傾斜制御を空気ばね式車体傾斜制御という。
【０００４】
ところで、路線は水平ではなく、高さ方向にも変化がある。従って、路線中には、高さ方向の曲線、いわゆる縦曲線が存在する。この縦曲線は、前記車体傾斜制御を行う水平面上の傾斜曲線路においても存在する場合がある。
【０００５】
この縦曲線を通過中、車両は高さ方向の遠心力を受けて、空気ばねが伸縮する。その際、縦曲線による空気ばねの伸縮量は、走行速度の上昇に伴って大きくなり、空気ばねの伸縮量が車体傾斜制御の不感帯を超えると、空気ばねへの給排気が実施される場合がある。
【０００６】
縦曲線通過時、縦曲線が空気ばねの変位に及ぼす影響は、縦曲線を通過すると元に戻る。しかしながら、給排気の影響は消えないため、前記のような状況が発生すると縦曲線通過後に空気ばね高さが目標からずれてしまう。
【０００７】
空気ばね高さが目標からずれると、これを戻そうとさらに給排気を実施し、いわゆるハンチングを助長する場合があった。また、これら縦曲線に反応した給排気は、本質的には不必要であり、空気の無駄遣いという側面もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２６７０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、従来の鉄道車両の空気ばね式車体傾斜制御では、縦曲線通過時、空気ばね高さを目標に戻そうとして給排気を実施する、いわゆるハンチングを助長する場合があったという点である。また、縦曲線に反応した給排気は、本質的には不必要であるので、空気の無駄遣いという側面もあるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の鉄道車両の車体傾斜制御方法は、
縦曲線通過時、ハンチングを助長せず、空気ばねに不要な給排気を行うことなく、車体の車体傾斜制御を行えるようにするために、
車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う方法であって、
曲線入口での車両の走行速度、曲線データを用いて求めた目標傾斜角度から空気ばねの目標高さを演算して空気ばねへの給排気制御を行うに際し、
車両の走行位置と縦曲線情報を比較し、
縦曲線中であれば、所定の空気ばねを排気又は給気しないように制御することを最も主要な特徴としている。
【００１１】
本発明の鉄道車両の車体傾斜制御方法は、より具体的には、
曲線入口部に上に凸の縦曲線がある場合は、外軌側の空気ばねから排気しないようにし、
曲線入口部に下に凸の縦曲線がある場合は、内軌側の空気ばねに給気しないようにし、
円曲線中に上に凸の縦曲線がある場合は、内外軌側の空気ばねから排気しないようにし、
円曲線中に下に凸の縦曲線がある場合は、内外軌側の空気ばねに給気しないようにし、
曲線出口部に上に凸の縦曲線がある場合は、内軌側の空気ばねから排気しないようにし、
曲線出口部に下に凸の縦曲線がある場合は、外軌側の空気ばねに給気しないようにするものである。
【００１２】
本発明において、台車の左右とは、車両進行方向に対して直角方向の左右を言う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、縦曲線走行中の無駄な給排気を無くすことにより、縦曲線通過後における空気ばねの高さ変動を防いで、ハンチングなどを防止することができる。また、無駄な給排気を防ぐことで、空気消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】曲線入口部に上に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図２】曲線入口部に下に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図３】円曲線中に上に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図４】円曲線中に下に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図５】曲線出口部に上に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図６】曲線出口部に下に凸の縦曲線がある場合の空気ばね高さ及び給排気信号と時間との関係を示した図で、（ａ）は縦曲線走行時の対策を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合である。
【図７】本発明の鉄道車両の車体傾斜制御方法のフロー図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、縦曲線通過時、ハンチングを助長せず、空気ばねに不要な給排気を行わずに車体の車体傾斜制御を行うという目的を、走行位置と縦曲線情報を比較し、縦曲線中であれば、所定の空気ばねを排気又は給気しないように制御することによって実現した。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の着想と共に本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて説明する。
【００１７】
空気ばね式車体傾斜制御における理想的な給排気パターンは、以下の通りである。
・曲線入口部：外軌側に給気、内軌側から排気
・円曲線中：給排気なし
・曲線出口部：外軌側から排気、内軌側に給気
【００１８】
発明者は、基本的に、縦曲線によって引き起こされる給排気が、前記の給排気パターンから外れているものについて対策が必要であると考えた。
【００１９】
そして、縦曲線には車体が上方向に引っ張られる上に凸と、車体が下方向に押される下に凸の２種類がある。また、水平面上の傾斜曲線との位置関係では、曲線入口部、円曲線中、曲線出口部の３種類に分類できる。
【００２０】
そこで、発明者は、前記縦曲線２種類と、傾斜曲線３種類の、２×３＝６通りについて給排気を制限することについて検討した。
【００２１】
１−１．曲線入口部に、上に凸の縦曲線がある場合（図１参照）
この場合は、外軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇し（図１（ａ）の空気ばね高さの図参照）、排気される場合がある（図１（ａ）の給排気信号の図参照）。排気されると、縦曲線通過後に外軌側に位置する空気ばね高さは目標を大きく下回ってしまい（図１（ａ）の空気ばね高さの図参照）、傾斜動作が遅れる原因となる。
【００２２】
従って、この場合は、外軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇した場合も（図１（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、外軌側に位置する空気ばねから排気をしないように制御する（図１（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００２３】
このように制御した場合、外軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇した場合も、排気されないので、縦曲線通過後に空気ばね高さが目標を大きく下回ることがなく（図１（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、傾斜動作が遅れることがない。
【００２４】
なお、内軌側に位置する空気ばねは、遠心力により空気ばね高さが上昇するのを防止するために排気する、通常の車体傾斜動作と一致しているので、特に対策を設ける必要はない。
【００２５】
１−２．曲線入口部に、下に凸の縦曲線がある場合（図２参照）
この場合は、内軌側に位置する空気ばねの高さが目標よりも押し下げられ（図２（ａ）の空気ばね高さの図参照）、給気される場合がある（図２（ａ）の給排気信号の図参照）。給気されると、縦曲線通過後に内軌側に位置する空気ばねが伸びてしまい（図２（ａ）の空気ばね高さの図参照）、傾斜動作が遅れる原因となる。
【００２６】
従って、この場合は、内軌側に位置する空気ばねの高さが目標よりも押し下げられた場合も（図２（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、内軌側に位置する空気ばねに給気をしないように制御する（図２（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００２７】
このように制御した場合、内軌側に位置する空気ばねが目標よりも押し下げられた場合も、給気されないので、縦曲線通過後に空気ばね高さが目標を大きく上回ることがなく（図２（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、傾斜動作が遅れることがない。
【００２８】
なお、外軌側に位置する空気ばねは、目標高さとの差が大きくなるので給気する、通常の車体傾斜動作と一致しているので、特に対策を設ける必要はない。
【００２９】
２−１．円曲線中に、上に凸の縦曲線がある場合（図３参照）
この場合は、内外軌側の空気ばねの高さが目標高さを超えて上昇し（図３（ａ）の空気ばね高さの図参照）、排気される場合がある（図３（ａ）の給排気信号の図参照）。排気されると、縦曲線通過後に内外軌側の空気ばね高さが縮んでしまい（図３（ａ）の空気ばね高さの図参照）、内外軌側の空気ばね高さを元に戻すために給気される。
【００３０】
しかしながら、縦曲線による空気ばねの伸縮は、車体傾斜制御の能力では対応できないほど急激であるため、元に戻るまでに空気ばねが振動し、ハンチングの原因となる（図３（ａ）参照）。
【００３１】
従って、この場合は、内外軌側の空気ばねの高さが目標高さを超えて上昇した場合も（図３（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、内外軌側の空気ばねから排気をしないように制御する（図３（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００３２】
２−２．円曲線中に、下に凸の縦曲線がある場合（図４参照）
この場合は、内外軌側の空気ばねの高さが目標を下回り（図４（ａ）の空気ばね高さの図参照）、給気される場合がある（図４（ａ）の給排気信号の図参照）。給気されると、縦曲線通過後に内外軌側の空気ばね高さが伸びてしまい（図４（ａ）の空気ばね高さの図参照）、内外軌側の空気ばね高さを元に戻すために排気される。
【００３３】
しかしながら、縦曲線による空気ばねの伸縮は、車体傾斜制御の能力では対応できないほど急激であるため、元に戻るまでに空気ばねが振動し、ハンチングの原因となる（図４（ａ）参照）。
【００３４】
従って、この場合は、内外軌側の空気ばねの高さが目標を下回っても（図４（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、内外軌側の空気ばねに給気をしないように制御する（図４（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００３５】
３−１．曲線出口部に、上に凸の縦曲線がある場合（図５参照）
この場合は、内軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇し（図５（ａ）の空気ばね高さの図参照）、排気される場合がある（図５（ａ）の給排気信号の図参照）。排気されると、縦曲線通過後に内軌側に位置する空気ばねが縮んでしまい（図５（ａ）の空気ばね高さの図参照）、車体が水平に戻らなくなる。
【００３６】
従って、この場合は、内軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇した場合も（図５（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、内軌側に位置する空気ばねから排気をしないように制御する（図５（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００３７】
このように制御した場合、内軌側に位置する空気ばねが目標高さを超えて上昇した場合も、排気されないので、縦曲線通過後に空気ばね高さが目標を下回る量が少なくなり（図５（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、車体が水平に戻らなくなることがない。
【００３８】
なお、外軌側に位置する空気ばねは、遠心力により空気ばね高さが上昇するのを防止するために排気する、通常の車体傾斜動作と一致しているので、特に対策を設ける必要はない。
【００３９】
３−２．曲線出口部に、下に凸の縦曲線がある場合（図６参照）
この場合は、外軌側に位置する空気ばねの高さが目標よりも押し下げられ（図６（ａ）の空気ばね高さの図参照）、給気される場合がある（図６（ａ）の給排気信号の図参照）。給気されると、縦曲線通過後に外軌側に位置する空気ばねが上昇し（図６（ａ）の空気ばね高さの図参照）、傾斜の戻し遅れや、車体が水平に戻らない場合がある。
【００４０】
従って、この場合は、外軌側に位置する空気ばねの高さが目標よりも押し下げられた場合も（図６（ｂ）の空気ばね高さの図参照）、外軌側に位置する空気ばねに給気をしないように制御する（図６（ｂ）の給排気信号の図参照）。
【００４１】
このように制御した場合、外軌側に位置する空気ばねが目標よりも押し下げられた場合も、給気されないので、縦曲線通過後に空気ばね高さが目標を大きく上回ることがない（図６（ｂ）の空気ばね高さの図参照）。従って、傾斜の戻し遅れや、車体が水平に戻らない場合ことがない。
【００４２】
なお、内軌側に位置する空気ばねは、目標高さとの差が大きくなるので給気する、通常の車体傾斜動作と一致しているので、特に対策を設ける必要はない。
【００４３】
発明者は、上記検討のもと、以下の本発明を成立させた。
すなわち、本発明の鉄道車両の車体傾斜制御方法は、車体の進行方向前後に配置した台車の左右に夫々設けられた空気ばねへの給排気により、曲線通過時、車体の傾斜制御を行う方法であって、次のように行う。
【００４４】
曲線入口での車両の走行速度、曲線データを用いて求めた目標傾斜角度から空気ばねの目標高さを演算し、各空気ばねへの給排気信号を計算する。この計算は、通常の車体傾斜制御の場合と同じであり、地上子から曲線データを得て行っても、予め曲線データを制御装置のメモリー上に保持しておいても良い。
【００４５】
次に、車両の走行位置と縦曲線情報（縦曲線の位置と向き）を比較する。そして、縦曲線中か否かを判断し、縦曲線中であれば、その方向が上に凸か下に凸か、及び傾斜曲線との位置関係はどうかにより、次のように制御を修正する。なお、この縦曲線情報も、地上子から得ても、予め制御装置のメモリー上に保持しておいても良い。
【００４６】
（曲線入口部の走行時）
・上に凸の縦曲線がある場合：外軌側の空気ばねから排気しないように制御する。
・下に凸の縦曲線がある場合：内軌側の空気ばねに給気しないように制御する。
【００４７】
（円曲線を走行時）
・上に凸の縦曲線がある場合：内外軌側の空気ばねから排気しないように制御する。
・下に凸の縦曲線がある場合：内外軌側の空気ばねに給気しないように制御する。
【００４８】
（曲線出口部の走行時）
・上に凸の縦曲線がある場合：内軌側の空気ばねから排気しないように制御する。
・下に凸の縦曲線がある場合：外軌側の空気ばねに給気しないように制御する。
【００４９】
以上説明した本発明の車体傾斜制御方法をフロー図として図７に示す。
【００５０】
本発明は上記の例に限らず、本発明の各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上の本発明は、気体式ばねの高さを制御させることで、車体を傾斜させるものであれば、ボルスタレス台車に限らずボルスタ台車にも適用できる。
【図１】
2011184027.tif 000003
【図２】
2011184027.tif 000004
【図３】
2011184027.tif 000005
【図４】
2011184027.tif 000006
【図５】
2011184027.tif 000007
【図６】
2011184027.tif 000008
【図７】
2011184027.tif 000009