(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の進行方向前後に配置された２台の各空気ばね台車における左右の空気ばねを連結する配管途中に介設する差圧弁を、並列に配置した作動圧の高い差圧弁及び作動圧の低い差圧弁と、これら作動圧の高い差圧弁と作動圧の低い差圧弁との切換えを行う切換弁とからなる１組のものとし、前記切換弁によって、車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換え可能となしたことを特徴とする鉄道車両用差圧弁装置。
【請求項２】
低圧に設定する差圧弁の作動圧が３０〜８０ｋＰａであることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用差圧弁装置。
【請求項３】
車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換えるべく制御することを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用差圧弁装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の鉄道車両用差圧弁装置を備えたことを特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用空気ばね台車に設置する差圧弁装置及びこの差圧弁装置の車両走行時における制御方法並びにこの差圧弁装置を備えた鉄道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両１では、図２に示すように、各台車２ａ，２ｂの左右に配置された空気ばね３ａ，３ｂを連結する配管５の途中に配置された差圧弁４は、図３に示したような構造で、例えば図３における紙面左側に配置された空気ばね３ａに対して紙面右側に配置された空気ばね３ｂの内圧が大きくなってその差が一定値以上になると、左側の空気ばね３ａの内圧とばね４ｄの付勢力によって右側の空気ばね３ｂの弁体４ｂを紙面左側から押す力と比較して、前記弁体４ｂを右側の空気ばね３ｂの内圧により紙面右側から押す力の方が大きくなって、図３に示した状態から弁体４ｂが紙面左側に向って移動し、左右の空気ばね３ａ，３ｂが連通する構造になっていた。
【０００３】
そして、左右の空気ばね３ａ，３ｂが連通することで、左右の空気ばね３ａ，３ｂの差圧が上記一定値より低い値に戻ると、差圧弁４内の左側の空気ばね３ａの内圧とばね４ｄの付勢力が右側の空気ばね３ｂの弁体４ｂを押す空気力に勝って、弁体４ｂが閉じる。なお、図２中の４ａは左側の空気ばね３ａの弁体、４ｃはこの弁体４ａを付勢するばねである。
【０００４】
上記したような差圧弁を設置した鉄道車両では、曲線出入口のカント逓減区間（軌道捩れ区間）において車体が捩られた場合には、台車の左右に配置された空気ばねに差圧が生じることになる。そして、その差圧が差圧弁の作動圧（連通差圧）を越えた際に左右の空気ばねが連通し、左右の車輪の輪重が過大に変動するのを防止する構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示したような構成の差圧弁を図２に示したように左右の空気ばねを連結する配管途中に介設しただけの差圧弁装置では、曲線出入口の軌道捩れ量（＝１／カント逓減率）と、差圧弁の作動圧の設定値との関係において、相対的に差圧弁の作動圧が大きすぎる場合には、上記の軌道捩れ区間で差圧弁が作動しないので、過大な輪重変動が発生し、脱線する可能性がある。
【０００６】
また、反対に差圧弁の作動圧が小さすぎる場合には、曲線区間の一定カント部で差圧弁が作動してカント負け現象を起こし、車体に過大な傾きが発生する。
なお、カント負け現象とは、次のような現象をいう。
カント部などで車体が大きく傾いた時には、この傾きによって下がった側の空気ばねが縮む。この空気ばねは自動高さ調整弁により給気されて復元しようとするが、差圧弁が作用するために、給気した空気は差圧弁を通って前記した傾きによって上がった側の空気ばねに流れるようになる。この時、傾きによって上がった側の空気弁は、高さが伸びており、自動高さ調整弁によって排気されているので、結果的に、傾いて縮んだ空気ばねにいくら給気しても、差圧弁を通って伸びた側の空気ばねから排気されてしまい、傾きは復元しなくなる。これをカント負け現象と言う。
【０００７】
これらの問題を解決するために、輪重変動が問題となる進行方向前側に位置する台車の差圧弁の作動圧を小さくする一方、輪重変動があまり問題とならない進行方向後側に位置する台車の差圧弁の作動圧を高く設定することで、軌道捩れ区間における進行方向前側に位置する台車の輪重変動を小さくできることが知られている。
【０００８】
しかしながら、鉄道車両は走行区間の上り時と下り時において進行方向が逆転する場合がよくあり、車両の進行方向は一定ではない。従って、例えば走行区間の上り時に、進行方向前側に位置する台車の差圧弁の作動圧を小さく、進行方向後側に位置する台車の差圧弁の作動圧を高く設定して、軌道捩れ区間における進行方向前側に位置する台車の輪重変動を小さくしても、走行区間の下り時に車両の進行方向が逆転した場合には、前記したような設定では反対に輪重変動性能が悪化することになる。
【０００９】
以上の説明は、図５に示した結果からも明らかである。
図５は、図４に示したようにボルスタレス台車を先頭Ｔ車両に取付け、空車の状態（１車両約２２トン）でカントＣ＝１０５ｍｍ、カント逓減率ψ＝１／２７０の軌道捩り区間において低速走行試験を行い、進行方向前側に位置する台車の先頭軸に作用する輪重変動への影響を調査した結果を示した図である。
【００１０】
すなわち、図５は差圧弁の作動圧を、前後の台車とも１２０ｋＰａとした場合（●印）、進行方向前側の台車の作動圧を５０ｋＰａ、後側の台車の作動圧を２５０ｋＰａとした場合（■印）、進行方向前側の台車の作動圧を２５０ｋＰａ、後側の台車の作動圧を５０ｋＰａとした場合（▲印）の、車両の走行速度と輪重変動率の関係を示したものである。
【００１１】
この図５より、前後の台車とも差圧弁の作動圧を１２０ｋＰａとした現状の車両に対し、進行方向前側の台車の作動圧を５０ｋＰａ、後側の台車の作動圧を２５０ｋＰａとした車両では、大幅に輪重変動率が低下していることが判る。一方、進行方向前側の台車の作動圧を２５０ｋＰａ、後側の台車の作動圧を５０ｋＰａとした車両では、現状の車両より輪重変動率が大きくなり悪化していることが判る。
【００１２】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、曲線カント逓減区間のような軌道捩れ区間における輪重変動を、車両の走行方向にかかわらず常に低減可能な鉄道車両用空気ばね台車の差圧弁装置及びこの差圧弁装置の制御方法並びにこの差圧弁装置を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置は、鉄道車両の進行方向前後に配置された２台の各空気ばね台車における左右の空気ばねを連結する配管途中に介設する差圧弁を、並列に配置した作動圧の高い差圧弁及び低い差圧弁と、これら作動圧の高い差圧弁と作動圧の低い差圧弁との切換えを行う切換弁とからなる１組のものとし、前記切換弁によって、車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換え可能な構成となしている。
【００１４】
そして、車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換えるべく制御することで、曲線カント逓減区間における輪重変動を、車両の走行方向にかかわらず常に低減できるようになる。
【００１５】
また、上記の本発明に係る鉄道車両の差圧弁装置を備えた鉄道車両を、本発明に係る方法で制御することで、曲線カント逓減区間を車両の走行方向にかかわらず安全に走行できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置は、鉄道車両の進行方向前後に配置された２台の各空気ばね台車における左右の空気ばねを連結する配管途中に介設する差圧弁を、並列に配置した作動圧の高い差圧弁及び作動圧の低い差圧弁と、これら作動圧の高い差圧弁と作動圧の低い差圧弁との切換えを行う切換弁とからなる１組のものとし、前記切換弁によって、車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換え可能となしたものである。
【００１７】
本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置では、車両走行時、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換えるべく制御することによって、曲線カント逓減区間における輪重変動を、車両の走行方向にかかわらず常に低減できるようになる。これが本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置の制御方法である。
【００１８】
前記の本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置においては、低圧に設定する差圧弁の作動圧は、３０〜８０ｋＰａとすることが望ましい。これが請求項２記載の本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置である。
【００１９】
本発明者の実験によれば、輪重変動が問題となる進行方向前側に位置する台車の差圧弁の作動圧が３０ｋＰａ未満の場合には、空車時の重量が重たい車両に適用した場合に、差圧弁を設置する意義がなくなるからである。また、前記作動圧が８０ｋＰａを超えた場合には、空車時の重量が軽い車両に適用した場合に、進行方向前側に位置する台車の先頭軸に作用する輪重変動率が６０％を越え、安全性が悪くなるからである。
【００２０】
これに対して、前記作動圧を３０〜８０ｋＰａとした場合は、空車時の重量が１８トン〜４０トンである現在存在する如何なる車両に適用した場合にも、進行方向前側に位置する台車の先頭軸に作用する輪重変動率が、図５に示したように、６０％以下となり、安全な走行が確保できるからである。
【００２１】
高圧に設定する差圧弁の作動圧は、作動圧が低い方の差圧弁の作動圧に応じて、作動圧が大きすぎて脱線する可能性がなく、また反対に作動圧が小さすぎてカント負け現象が起こらない範囲を、車両全体で考慮して決定すれば良い。例えば高圧と低圧の差圧弁の作動圧の和が、車両の前側と後側の差圧弁の作動圧が前後とも同一である従来の差圧弁の作動圧の和より大きい値となるように、適宜決定する。本発明者の実験によれば、高圧に設定する差圧弁の作動圧は、１５０〜３００ｋＰａの範囲とした場合に良好な結果が得られた。
【００２２】
また、上記した構成の差圧弁装置を備えた本発明に係る鉄道車両では、本発明に係る方法で制御した場合には、常に進行方向前側に位置する台車の差圧弁の作動圧を低く設定した状態で走行できるので、曲線カント逓減区間を車両の走行方向にかかわらず安全に走行できるようになる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置を図１に示す実施例に基づいて説明し、この差圧弁装置の制御方法及びこの差圧弁装置を備えた車両の説明に及ぶ。
図１は本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置の概略構成を説明する図である。
【００２４】
図１において、１１ａは作動圧が例えば２５０ｋＰａの差圧弁、１１ｂは作動圧が例えば５０ｋＰａの差圧弁であり、本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置では、車両１２の前後に配置された鉄道車両用空気ばね台車１３ａ，１３ｂにおける左右の空気ばね１４ａ，１４ｂを連結する配管１５の途中に、前記差圧弁１１ａ，１１ｂを並列に設置している。
【００２５】
１６ａ，１６ｂはスイッチ１７のＯＮ−ＯＦＦによって前記２組の差圧弁１１ａ，１１ｂのどちらかに切換える切換弁であり、本実施例では、１つのスイッチ１７により、車両１２に配置された２台の台車１３ａ，１３ｂの差圧弁１１ａ，１１ｂを同時に切換えるように構成している。
【００２６】
本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置は上記したような構成であり、車両の走行時、例えば図１における矢印Ａ方向に走行する場合には、図１に示したように、スイッチ１７をＯＦＦの状態にして進行方向前側となる台車１３ｂは、作動圧の低い差圧弁１１ｂを選択し、進行方向後側となる台車１３ａは、作動圧の高い差圧弁１１ａを選択するのである。
【００２７】
反対に、図１における矢印Ｂ方向に走行する場合には、図１に示したスイッチ１７をＯＦＦの状態からＯＮに切換え、進行方向前側となる台車１３ａは、作動圧の低い差圧弁１１ｂを選択し、進行方向後側となる台車１３ｂは、作動圧の高い差圧弁１１ａを選択するのである。
【００２８】
車両１２の走行時、上記したように差圧弁装置を制御することで、車両の走行方向にかかわらず、曲線カント逓減区間における輪重変動が低減できるようになる。これが本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置の制御方法である。
【００２９】
図１に示した実施例では１つのスイッチ１７で２つの差圧弁１１ａ，１１ｂを同時に切換えるものを示したが、本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置の制御方法においては、車両１２の走行時に、進行方向前側の台車の差圧弁は作動圧の低いものに、進行方向後側の台車の差圧弁は作動圧の高いものに切換えるべく制御するものであれば、差圧弁１１ａ，１１ｂに夫々個別のスイッチを設け、夫々のスイッチをＯＮ−ＯＦＦさせることにより制御するものでも良い。
【００３０】
また、上記した構成の差圧弁装置を備えた本発明に係る鉄道車両では、上記の本発明に係る方法で制御することで、常に進行方向前側に位置する台車の差圧弁の作動圧を低く設定した状態で走行できるので、曲線カント逓減区間を車両の走行方向にかかわらず安全に走行できるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲線カント逓減区間のような軌道捩れ区間における輪重変動を、車両の走行方向にかかわらず常に低減することができ、安全に走行できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄道車両用差圧弁装置の概略構成を説明する図である。
【図２】従来の鉄道車両用差圧弁装置の概略構成を説明する図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図、（ｃ）は正面から見た図である。
【図３】従来の差圧弁の取付け構造の説明図である。
【図４】走行試験条件を説明する図である。
【図５】差圧弁の特性と輪重変動率の関係を示した図である。
【符号の説明】
１１ａ    差圧弁
１１ｂ    差圧弁
１２      車両
１３ａ    台車
１３ｂ    台車
１４ａ    空気ばね
１４ｂ    空気ばね
１５      配管
１６ａ    切換弁
１６ｂ    切換弁
１７      スイッチ
【図１】
0004029606.tif 000002
【図２】
0004029606.tif 000003
【図３】
0004029606.tif 000004
【図４】
0004029606.tif 000005
【図５】
0004029606.tif 000006