(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
編成各車両に設けられた車体の高さを検出する位置検出器と、
編成の何れか一つの車両に搭載された地点検知装置及び速度検出器からの信号を入力され、この入力信号に基づいて、編成各車両に設けられた空気ばねを夫々動作させる給気弁、排気弁と、
この給気弁から排気弁に至る途中で分岐して空気ばねに至る空気配管途中に介設された非常用締切弁と、
元空気だめから前記給気弁、排気弁間に至る空気配管の途中で分岐され、自動高さ調整弁を介して空気ばねに至る空気配管の自動高さ調整弁に至る迄の元空気だめ側に介設された切換弁に信号を出力する制御器を具備した車体傾斜制御装置であって、
前記位置検出器、地点検知装置、速度検出器及び制御器の少なくとも何れか一方から出力される信号に基づいて車体傾斜異常を検知すると、制御器では常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させるように構成したことを特徴とする車体傾斜制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車体傾斜制御装置において、位置検出器、地点検知装置、速度検出器及び制御器の少なくとも何れか一方から出力される信号に基づいて検出した異常発生に対する処置は、
車体の傾斜状態に応じて、車体が水平状態の場合には、制御器では給気弁、排気弁を閉状態に、また常時は開状態の非常用締切弁を閉状態となすと共に、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させた非制御状態に切換えるように信号を出力し、
また、車体が傾斜状態の場合には、制御器では設定時間内で給気弁、排気弁を使用し可能な限り水平状態に戻した後、常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、一方では異常検出と同時に傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させるべく信号を出力するように構成したことを特徴とする車体傾斜制御装置。
【請求項３】
切換弁を各空気ばねについて２個以上並列状に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の車体傾斜制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気ばねを利用した車体傾斜制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両においては曲線路通過時に超過遠心力によって乗心地が悪くなる場合がある。特に曲線路通過時の速度が高速である場合には、超過遠心力が増大してさらなる乗心地の悪化を招くことになる。そこで、曲線路通過時、車体を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ごうとした車体の傾斜制御が各種開発されている。
【０００３】
例えば図５は空気ばねを使用した車体傾斜制御装置の一例を示した図で、この車体傾斜制御装置は、車体１と台車２間に配置された左右の空気ばね３と空気溜４を連通する配管途中に給気弁５と排気弁６をそれぞれ介設し、これらの給気弁５と排気弁６のオン・オフを制御器７の信号で行うようにすると共に、異常加速度検知計、論理回路、ヒューズや非常ボタンなどから構成したチェック回路８によって排気弁６や別個に設けた非常用排気弁９を操作できるように構成している。
【０００４】
そして、制御器７などが故障して車体傾斜制御装置が誤動作した場合、チェック回路８により排気弁６が開いて空気ばね３の排気を行い、空気ばね３を縮めて車体１をストッパー１０に支持させることでフェイルセイフ化を図っている。
【０００５】
しかしながら、図５に示したような車体傾斜制御装置では、編成車両における各車体１に夫々チェック回路８を必要とするので、高価となって信頼性の確保に費用がかかるという問題点を有することに鑑み、特公昭６２−３５９４２号では、走行速度検出器と曲線情報受信器の出力を入力し、枕ばね或いはこれと並列に設けられた流体作動機構を動作させる制御機器に傾斜指示を与える演算機に、各車体の傾斜角或いはそれに相当する量を検出して取り込み、演算機内にてフィードバックループを構成すると同時に異常検出を行って車体傾斜制御のフェイルセイフ化を図ることができる車体傾斜制御装置を提案している。
【０００６】
この特公昭６２−３５９４２号で提案された車体傾斜制御装置は、先頭車で各台車に対して傾斜指示を与える制御方式にふさわしい制御系の異常対策を有し、従来より安価でかつ安全性が高いとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の車体傾斜制御装置はもとより、特公昭６２−３５９４２号で提案された車体傾斜制御装置であっても、以下のような欠点を有している。
【０００８】
▲１▼  安全性について
異常発生時、特に車体が傾斜状態にある場合にはすみやかに復帰させる必要がある。そのため、従来の車体傾斜制御装置では異常発生時、非常用排気弁を動作させて急激に空気ばね内の空気を大気に放散して車体をストッパーで支持させたり、流体作動機構の供給源を遮断させる制御弁を動作させて車体の誤動作を防止している。
【０００９】
しかしながら、前者の方法では車体の傾斜を速やかに復帰できて安全性は確保されるものの、復帰後は車体をストッパーで支持しているため、乗心地は決して良好ではない。また、後者の方法では、傾斜した車体の復帰は流体作動機構の遮断による自動高さ調整弁のみに依存するため、復帰には時間を要することになって、その間、十分な安全性が確保されているとは言い難い。
【００１０】
▲２▼  信頼性について
傾斜制御時、自動高さ調整弁の動作を停止させるための制御と非制御の切換用弁は備えられているものの、この制御と非制御の切換用弁の故障に対しては、何ら対策が講じられていない。
【００１１】
▲３▼  乗り心地について
例えば排気弁が故障した場合、従来の車体傾斜制御装置では非常用排気弁により急激に排気されて空気ばねがパンク状態となるので、走行は可能であるものの乗り心地の悪化は避けることはできない。
【００１２】
本発明は、上記したような従来の車体傾斜制御装置が有していた問題点に鑑みてなされたものであり、従来の車体傾斜制御装置のフェイルセイフ化に対して、さらなる安全性、信頼性を向上させると共に、乗心地の悪化をも抑制することができる車体傾斜制御装置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、本発明の車体傾斜制御装置は、位置検出器、地点検知装置、速度検出器及び制御器の少なくとも何れか一方から出力される信号に基づいて車体の傾斜異常を検知すると、制御器では常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させるように構成することとしている。そして、このようにすることで、車体の速やかな傾斜からの復帰と安全性が確保されると共に、乗り心地が悪化することもなくなる。また、本発明の車体傾斜制御装置は、非常用締切弁を排気弁と直列状に設置しているので、仮に排気弁が故障しても、従来の非常用排気弁のように空気ばねがパンク状態になることがなく、信頼性が確保される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の車体傾斜制御装置は、編成各車両に設けられた車体の高さを検出する位置検出器と、編成の何れか一つの車両に搭載された地点検知装置及び速度検出器からの信号を入力され、この入力信号に基づいて、編成各車両に設けられた空気ばねを夫々動作させる給気弁、排気弁と、この給気弁から排気弁に至る途中で分岐して空気ばねに至る空気配管途中に介設された非常用締切弁と、元空気だめから前記給気弁、排気弁間に至る空気配管の途中で分岐され、自動高さ調整弁を介して空気ばねに至る空気配管の自動高さ調整弁に至る迄の元空気だめ側に介設された切換弁に信号を出力する制御器を具備した車体傾斜制御装置であって、前記位置検出器、地点検知装置、速度検出器及び制御器の少なくとも何れか一方から出力される信号に基づいて車体傾斜異常を検知すると、制御器では常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させるように構成したものである。
【００１５】
本発明の車体傾斜制御装置では、車体の傾斜異常を検知したときには、常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして、車体の傾斜制御に使用している給気弁、排気弁に加えて、自動高さ調整弁も併用するようにしたので、車体の速やかな傾斜からの復帰と安全性が確保される。
【００１６】
また、本発明の車体傾斜制御装置では、給気弁、排気弁と空気ばね間の空気配管途中に介設された非常用締切弁を排気弁と直列状に設置し、排気弁が故障しても、空気ばね内の空気が抜けないような構成となしているので、仮に排気弁が故障しても、従来の非常用排気弁のように空気ばねがパンク状態になることがなく、信頼性が確保されるのと同時に、非制御時と同様の乗り心地を得ることができる。
【００１７】
上記した本発明の車体傾斜制御装置において、位置検出器、地点検知装置、速度検出器及び制御器の少なくとも何れか一方から出力される信号に基づいて検出した異常発生に対する処置は、異常発生箇所にもよるが、車体の傾斜状態に応じて、車体が水平状態の場合には、制御器では給気弁、排気弁を閉状態に、また常時は開状態の非常用締切弁を閉状態となすと共に、傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させた非制御状態に切換えるように信号を出力し、また、車体が傾斜状態の場合には、制御器では設定時間内で給気弁、排気弁を使用し可能な限り水平状態に戻した後、常時は開状態の非常用締切弁を閉状態に、また、一方では異常検出と同時に傾斜制御時には閉状態の切換弁を開状態にして自動高さ調整弁を動作させるべく信号を出力するように構成した場合には、車体の傾斜状態に応じたより最適な車体の傾斜制御が行えるようになる。
【００１８】
また、上記した本発明の車体傾斜制御装置において、切換弁を各空気ばねについて２個以上並列状に配置した場合には、切換弁の故障に起因する自動高さ調整弁の使用不能によって走行安全性に支障が出ることが避けられるので、切換弁の故障に対する信頼性が向上するようになる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を図１に示す一実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の車体傾斜制御装置の一実施例を示す構成図であり、図１中の「ｆ，ｒ」は夫々一車両の前台車、後台車を、また、「’」は台車の左右を区別するために付したものであるが、以下の説明では簡略のためにこれらの「ｆ，ｒ」や「’」は省略する。
【００２０】
図１において、１１は編成各車両に設けられた車体１の高さを検出する位置検出器、１２は編成の何れか一つの車両に搭載され、走行中の車両の走行地点を求める地点検知装置、１３は同じく編成の何れか一つの車両に搭載され、走行中の車両の速度を検出する速度検出器であり、これらの位置検出器１１、地点検知装置１２、速度検出器１３からの信号は例えば編成各車両に設けられた制御器１４に入力されるようになっている。
【００２１】
１５、１６は編成各車両に設けられた空気ばね３を夫々動作させるべく、元空気だめ１７と空気ばね３をつなぐ空気配管１８の途中に介設された給気弁及び排気弁であり、これら給気弁１５、排気弁１６と空気ばね３をつなぐ空気配管１８の途中には、排気弁１６と直列状に常時は開状態の非常用締切弁１９が介設されている。
【００２２】
２０は車体１の動揺や乗降客の増減による台車２側固定部からの車体１床面高さの変動に応じ、この変動に伴う空気ばね３の変位を補償するために、空気ばね３へ給排気を行うように動作する自動高さ調整弁であり、この自動高さ調整弁２０と元空気だめ１７から前記給気弁１５、排気弁１６間に至る空気配管２１の途中に、車体１の傾斜制御時には閉状態の切換弁２２を、例えば２個並列状に介設している。なお、２３は元空気だめ１７の圧力を監視する圧力検出器であり、この圧力検出器２３からの信号も前記制御器１４に入力されるようになっている。
【００２３】
例えば異常Ａとして給気弁１５の故障に起因する車体の異常傾斜が発生し、位置検出器１１にて検出する異常発生部の高さが異常検知機能として制御器１４にて設定した上限値ｈmax を超えた場合、制御器１４内での異常表示と同時に運転席にも信号を出力し異常発生を表示させる。一方で、フェイルセイフ機構として、制御器１４より各弁に信号指令を出力する。
【００２４】
すなわち、空気ばね３を動作させる給気弁１５及び排気弁１６には、一部給気弁１５の故障はあるもののその他の弁は使用可能であるので中立高さに戻すような制御を設定時間内行い、その後、給気弁１５及び排気弁１６と空気ばね３との間の空気配管１８にある非常用締切弁１９を通常の開状態から閉状態にする。一方では自動高さ調整弁２０と元空気だめ１７から前記給気弁１５、排気弁１６間に至る空気配管２１の途中にある切換弁２２を傾斜制御時の閉状態から自動高さ調整弁２０を動作させるために開状態として、車体１の傾斜制御に使用している給気弁１５、排気弁１６に加えて、自動高さ調整弁２０も併用する。なお、運転席において異常の表示が点灯した場合には、運転者は速やかに安全走行速度範囲まで減速することでさらなる走行安全性の確保を図ることが望ましい。
【００２５】
また、異常Ｂとして排気弁１６の故障に起因する空気ばね３のパンク時にも上記と同様な対応をとる。
なお、異常Ｃとして位置検出器１１が故障した場合には、位置検出器１１では通常ありえない高さを表示すると同時に位置検出器１１内にある異常回路により異常検知信号が制御器１４に出力されるので、このような場合は上記したような対応と異なり、速やかに給気弁１５、排気弁１６及び非常用締切弁１９を閉状態にし、切換弁２２を開状態にする。
【００２６】
上記した本発明の車体傾斜制御装置を使用した傾斜制御において、位置検出器１１、地点検知装置１２、速度検出器１３などから制御器１４に出力された信号及び制御器１４から給気弁１５、排気弁１６などに出力された信号の少なくとも何れか一方の信号に基づいて検出した異常発生に対する処置は、異常発生箇所にもよるが、車体１の傾斜状態が水平の場合には、給気弁１５、排気弁１６を閉状態に、また常時は開状態の非常用締切弁を閉状態となすと共に、傾斜制御時には閉状態の切換弁２２を開状態にして自動高さ調整弁２０を動作させ、また、車体１が傾斜状態の場合には、設定時間内で給気弁１５、排気弁１６を使用し可能な限り水平状態に戻した後、常時は開状態の非常用締切弁１９を閉状態に、また、一方では異常検出と同時に傾斜制御時には閉状態の切換弁２２を開状態にして自動高さ調整弁２０を動作させるようにした。このようにして、車体１の傾斜状態に応じたより最適なフェイルセイフ機構が行えるようになる。
【００２７】
このようにすることで、車体１の速やかな傾斜からの復帰と安全性が確保されると共に、ストッパーに当てることで車体１の傾斜制御をする従来と比較して、乗心地の悪化を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の車体傾斜制御装置では、給気弁１５、排気弁１６と空気ばね３間の空気配管１８の途中に介設された非常用締切弁１９を排気弁１６と直列状に設置しているので、仮に排気弁１６が故障しても、従来の非常用排気弁のように空気ばね３がパンク状態になることがなく、非制御時と同様の乗り心地を得ることができる。
【００２９】
また、本実施例では、切換弁２２を各空気ばね３について２個並列状に配置したので、仮に一方の切換弁２２が故障しても自動高さ調整弁２０が使用不能にならず、走行安全性に支障が出ることがなく、切換弁２２の故障に対する信頼性が向上する。
【００３０】
ちなみに上記説明した各異常Ａ〜Ｃに対して、本発明の車体傾斜制御装置を使用した場合（以下、「本発明」という。）と、自動高さ調整弁の単独使用による従来の場合（以下、「従来１」という。）と、自動高さ調整弁と非常用排気弁を使用した従来の場合（以下、「従来２」という。）の空気ばねの挙動の比較図をそれぞれ図２〜４に示す。
【００３１】
先ず異常Ａでの挙動を比較した場合、図２に示すように、従来１では給気弁と排気弁を遮断し自動高さ調整弁のみを動作させるので、車体の高さが中立位置に復帰するまで時間がかかってしまう。仮に車体の傾斜が戻りきらない内に次の曲線しかも傾斜時と逆方向の曲線に進入した場合、遠心力で車体がさらに傾斜して走行安全性に影響がでてしまうことになる。
【００３２】
一方、従来２では非常用排気弁を使用しているので、車体の傾斜が戻るのは早いものの、空気ばねがパンク状態になるために乗心地は悪化する。
これに対して、本発明では給気弁１５、排気弁１６と自動高さ調整弁２０を併用することにより、車体１の傾斜の戻りが早くしかも空気ばね３が中立位置にあるため乗り心地も非制御時と同様になって、従来２よりも良好になる。
【００３３】
次に異常Ｂでの挙動を比較した場合、図３に示すように、従来１では自動高さ調整弁のみで復帰するので、復帰に時間がかかる。
一方、従来２では非常用排気弁が作用しているので、空気ばねはパンク状態のままで乗り心地は悪化している。
【００３４】
これに対して、本発明では給気弁１５、排気弁１６と自動高さ調整弁２０を併用することにより、従来１よりも車体１の傾斜の戻りが早く、しかも、空気ばね３が中立位置にあるため乗り心地も非制御時と同様になって、従来２よりも良好になる。
【００３５】
最後に異常Ｃでの挙動を比較した場合、図４に示すように、従来２では異常発生により非常用排気弁が作用して空気ばねがパンク状態になってしまう。
これに対して、本発明や従来１では異常が発生しても空気ばねの高さは変化しない。
【００３６】
本実施例では、位置検出器１１によって、傾斜異常を検出するものを示したが、異常発生箇所に応じて傾斜異常は、地点検知装置１２、速度検出器１３、あるいは圧力検出器２３からの信号に基づいて検出することも可能である。さらに上記信号を併用することで、信頼性を向上させることが可能である。
【００３７】
また、本実施例では、制御器１４は編成各車両に設けたものについて説明したが、編成の何れか一つの車両にのみ制御器１４を設け、この一つの制御器１４で、編成各車両からの信号を入力し、各車両の各弁に信号を出すようにしたものでも、また、制御器１４を編成各車両に設ける部分と、編成の何れか一つの車両にのみ設ける部分に分けたものでも良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車体傾斜制御装置は、車体の傾斜制御に、給気弁、排気弁に加えて、自動高さ調整弁も併用するようにしたので、車体の速やかな傾斜からの復帰と安全性が確保できる。また、非常用締切弁を排気弁と直列状に設置したので、仮に排気弁が故障しても空気ばね内の空気が抜けず、従来の非常用排気弁のように空気ばねがパンク状態になることがなく、信頼性が確保されるのと同時に、非制御時と同様の乗り心地を得ることができる。
【００３９】
すなわち、本発明の車体傾斜制御装置により車体傾斜制御のフェイルセイフに対して、制御装置の信頼性の向上、車両の走行安全性の確保とフェイル時での乗心地悪化の抑制が達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車体傾斜制御装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】車体の異常上昇検知後における本発明と従来の各フェイルセイフによる比較を実際の空気ばね高さで表した図である。
【図３】空気ばねのパンク検知後における本発明と従来の各フェイルセイフによる比較を実際の空気ばね高さで表した図である。
【図４】位置検出器の故障検知後における本発明と従来の各フェイルセイフによる比較を実際の空気ばね高さで表した図である。
【図５】従来の車体傾斜制御装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１    車体
３    空気ばね
１１  位置検出器
１２  地点検知装置
１３  速度検出器
１４  制御器
１５  給気弁
１６  排気弁
１７  元空気だめ
１８  空気配管
１９  非常用締切弁
２０  自動高さ調整弁
２１  空気配管
２２  切換弁
【図１】
0003832184.tif 000002
【図２】
0003832184.tif 000003
【図３】
0003832184.tif 000004
【図４】
0003832184.tif 000005
【図５】
0003832184.tif 000006