JPS6052018B2 - 車体傾斜装置 - Google Patents
車体傾斜装置Info
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- JPS6052018B2 JPS6052018B2 JP56177208A JP17720881A JPS6052018B2 JP S6052018 B2 JPS6052018 B2 JP S6052018B2 JP 56177208 A JP56177208 A JP 56177208A JP 17720881 A JP17720881 A JP 17720881A JP S6052018 B2 JPS6052018 B2 JP S6052018B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle body
- tilt
- curve
- detector
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は軌道上を走行する車両の高速曲線通過時におい
て好適な車体傾斜を行う車体傾斜装置に関するものであ
る。
て好適な車体傾斜を行う車体傾斜装置に関するものであ
る。
従来の車体傾斜装置としては、ころによる振子式がよく
知られている。
知られている。
該振子式車体傾斜装置1は第1図に示す如く、台車1″
の上に設けた回転ばり2、該回転ばり2に設けた一対の
ころおよびころ皮から成るころ装置(以下単にころとい
う)3、揺れまくら4によつて構成されている。前記揺
れまくら4の上にはまくらばね5を介して車体゛6が支
持される。なお、13はすり板、14は中心ピンである
。曲線路においては重力Wと遠心力Pの合力Fは床面の
垂線に対して角度βをなしている。したがつて車体傾斜
装置を備えていない車両ではこの角度βが非常に大きく
なるが、前記振子式車体傾斜装置を設けることにより小
さくすことができる。ところで、車両においては、前記
角度βが零になるのが理想であるが、ころ3の摩擦、ま
くらばね5等のためみにより実際には角度βが残る。そ
のために、乗客はFsinP−ニWβの横力を受け、乗
心地が悪いと感じる。重力Wで割るとWβ/W=βとな
るのでβは床面に平行な加速度に相当する。第2図にお
いて横軸に時間tをとるとき、aは振子式車体傾斜装置
を備えていない車両の場合を示し、bは振子式車体傾斜
装置の存在する場合の床面横加速度βを示す。図示のよ
うに振子式車体傾斜装置を備えた車両の場合でも上記理
由により床面横加速度βが残留し、乗客の乗心地が悪い
という欠点があり、車両の高速走行をさまたげている。
これに対して、最近になつて油圧シリンダをころやリン
クの振子装置に併設、床面横加速度を検出してこれを制
御する方式が実用化されつつある。しかしながら、この
方式は各台車でそれぞれ独自に制御しているので、個々
の制御装置が大がかりとなる上に油圧源の設置のために
多くの費用と専有面積を必要とする欠点を有している。
また、制御装置のフエイルセイフ化に対しても大がかり
な装置を必要としている。さらに、床面横加速度を検出
しているので振動加速度の影響を受け易く、制御回路が
複雑となると同時に検出装置自体も高価であるという欠
点を有している。上記の点に鑑み本発明は、制御系が簡
明、安価て、しかも制御性も十分であり、曲線走行速度
を著しく上昇させることが可能であると同時に、十分な
フエイルセイフ性を有する車体傾斜装置を得ることを目
的としたものである。
の上に設けた回転ばり2、該回転ばり2に設けた一対の
ころおよびころ皮から成るころ装置(以下単にころとい
う)3、揺れまくら4によつて構成されている。前記揺
れまくら4の上にはまくらばね5を介して車体゛6が支
持される。なお、13はすり板、14は中心ピンである
。曲線路においては重力Wと遠心力Pの合力Fは床面の
垂線に対して角度βをなしている。したがつて車体傾斜
装置を備えていない車両ではこの角度βが非常に大きく
なるが、前記振子式車体傾斜装置を設けることにより小
さくすことができる。ところで、車両においては、前記
角度βが零になるのが理想であるが、ころ3の摩擦、ま
くらばね5等のためみにより実際には角度βが残る。そ
のために、乗客はFsinP−ニWβの横力を受け、乗
心地が悪いと感じる。重力Wで割るとWβ/W=βとな
るのでβは床面に平行な加速度に相当する。第2図にお
いて横軸に時間tをとるとき、aは振子式車体傾斜装置
を備えていない車両の場合を示し、bは振子式車体傾斜
装置の存在する場合の床面横加速度βを示す。図示のよ
うに振子式車体傾斜装置を備えた車両の場合でも上記理
由により床面横加速度βが残留し、乗客の乗心地が悪い
という欠点があり、車両の高速走行をさまたげている。
これに対して、最近になつて油圧シリンダをころやリン
クの振子装置に併設、床面横加速度を検出してこれを制
御する方式が実用化されつつある。しかしながら、この
方式は各台車でそれぞれ独自に制御しているので、個々
の制御装置が大がかりとなる上に油圧源の設置のために
多くの費用と専有面積を必要とする欠点を有している。
また、制御装置のフエイルセイフ化に対しても大がかり
な装置を必要としている。さらに、床面横加速度を検出
しているので振動加速度の影響を受け易く、制御回路が
複雑となると同時に検出装置自体も高価であるという欠
点を有している。上記の点に鑑み本発明は、制御系が簡
明、安価て、しかも制御性も十分であり、曲線走行速度
を著しく上昇させることが可能であると同時に、十分な
フエイルセイフ性を有する車体傾斜装置を得ることを目
的としたものである。
本発明は、走行速度および曲線情報をマイクロコンピュ
ータ等の演算器により必要車体傾斜角に対応した傾斜指
令値を算出し、さらに、ころ等の振子装置の摩擦等によ
る車体回転系の遅れに対応した予見距離に相当する値を
与え補正して各車体の傾斜を制御し、さらに、ころやリ
ンクに併設された流体作動機構の動きをフィードバック
することにより、上記制御に各機器が良好に追随するよ
うに予見制御することを特徴とするものてある。
ータ等の演算器により必要車体傾斜角に対応した傾斜指
令値を算出し、さらに、ころ等の振子装置の摩擦等によ
る車体回転系の遅れに対応した予見距離に相当する値を
与え補正して各車体の傾斜を制御し、さらに、ころやリ
ンクに併設された流体作動機構の動きをフィードバック
することにより、上記制御に各機器が良好に追随するよ
うに予見制御することを特徴とするものてある。
また、本発明では流体作動機構として空気シリンダを用
い、これを制御する制御機器を制御回路と空気サーボ弁
で構成して簡便化を図り、これら空気系の遅れ時間をマ
イクロコンピュータにて補償して応答性の向上を図つて
いる。本発明の第2の特徴は、上記制御回路を増幅器と
位相進み回路により構成し、曲線通過時の車体の水平方
向加加速度もできるだけ小さくしたことである。本発明
の第4の特徴は、検出した流体作動機構の動きをマイク
ロコンピュータ内に取込み、該マイクロコンピュータ内
で傾斜指示との差を計算させてフィードバックループを
構成すると同時に、異常検出を行なつてフエイルセイフ
化を図つたことである。
い、これを制御する制御機器を制御回路と空気サーボ弁
で構成して簡便化を図り、これら空気系の遅れ時間をマ
イクロコンピュータにて補償して応答性の向上を図つて
いる。本発明の第2の特徴は、上記制御回路を増幅器と
位相進み回路により構成し、曲線通過時の車体の水平方
向加加速度もできるだけ小さくしたことである。本発明
の第4の特徴は、検出した流体作動機構の動きをマイク
ロコンピュータ内に取込み、該マイクロコンピュータ内
で傾斜指示との差を計算させてフィードバックループを
構成すると同時に、異常検出を行なつてフエイルセイフ
化を図つたことである。
また、該フエイルセイフも流体系の有する減衰作用を考
慮に入れて、電気信号のみを零とする異常処理と流体源
の供給をも停止する異常処理を2段で実施させ、フェイ
ル時の乗心地をできるだけ良くしている。さらに、マイ
クロコンピュータ自体のフェイルに対処するために、先
頭車両に車体傾斜角検出器を設け、その出力が異常時に
フエイルセイフとする異常処理装置を設け安全性を高め
ている。以下、本発明をいくつかの実施例により詳細に
説明する。
慮に入れて、電気信号のみを零とする異常処理と流体源
の供給をも停止する異常処理を2段で実施させ、フェイ
ル時の乗心地をできるだけ良くしている。さらに、マイ
クロコンピュータ自体のフェイルに対処するために、先
頭車両に車体傾斜角検出器を設け、その出力が異常時に
フエイルセイフとする異常処理装置を設け安全性を高め
ている。以下、本発明をいくつかの実施例により詳細に
説明する。
第3図は本発明の車体傾斜装置の一実施例を示しており
、イが平面図、口が正面図、ハが側面図、第4図は第3
図口を拡大した正面図、第5図は制御装置の電気系を示
すブロック図、第6図は車体傾斜指示の一例を示すグラ
フであり、第7図は曲線における乗心地を示すために床
面横加速度と時間との関係を示したグラフである。第3
図および第4図において、第1図に示した振子車両と同
一符号は同一部材を示している。また、推進力を回転ば
り2から車体6に伝達するボルスタアンカ11および車
体6と揺れまくら4との間に設けられた左右動ダンパ1
2は第1図で示さなかつたが、従来と同様の機能を有す
るものである。第1図と異なる点としては、回転ばり2
と揺れまくら4との間に水平方向に動作する流体作動機
構である複動形空気シリンダ7を設け、第5図で示す構
成により車体の傾斜を予見制御させる。また、第3図で
示された振子抑制シリンダ8は第5図で示す構成の制御
装置により制御され、振子装置を曲線通過時のみ作用さ
せる機能を有してる。第4図におけるO点は振子中心点
を示している。
、イが平面図、口が正面図、ハが側面図、第4図は第3
図口を拡大した正面図、第5図は制御装置の電気系を示
すブロック図、第6図は車体傾斜指示の一例を示すグラ
フであり、第7図は曲線における乗心地を示すために床
面横加速度と時間との関係を示したグラフである。第3
図および第4図において、第1図に示した振子車両と同
一符号は同一部材を示している。また、推進力を回転ば
り2から車体6に伝達するボルスタアンカ11および車
体6と揺れまくら4との間に設けられた左右動ダンパ1
2は第1図で示さなかつたが、従来と同様の機能を有す
るものである。第1図と異なる点としては、回転ばり2
と揺れまくら4との間に水平方向に動作する流体作動機
構である複動形空気シリンダ7を設け、第5図で示す構
成により車体の傾斜を予見制御させる。また、第3図で
示された振子抑制シリンダ8は第5図で示す構成の制御
装置により制御され、振子装置を曲線通過時のみ作用さ
せる機能を有してる。第4図におけるO点は振子中心点
を示している。
第4図では空気シリンダ7への配管系も示しており、1
は空気サーボ弁、16は空気供給配管、18は空気シリ
ンダ7の空気出力配管である。17は排気管であり、こ
の実施例では大気に放出される。
は空気サーボ弁、16は空気供給配管、18は空気シリ
ンダ7の空気出力配管である。17は排気管であり、こ
の実施例では大気に放出される。
22は空気シリンダ7のストロークを検出する検出器で
、この実施例では直動形ポテ』ンシヨメータが利用され
ている。
、この実施例では直動形ポテ』ンシヨメータが利用され
ている。
第5図のブロック線図は一例として4両編成の車両を取
り上げたもので、上記した空気シリンダ7等は全ての台
車に対して装備されている。
り上げたもので、上記した空気シリンダ7等は全ての台
車に対して装備されている。
したがつて、各台車での同一構成要素に対して、記号・
f1〜Rnを添字させた番号で示すことにする。ここで
、fは1車両の前方台車に設置された機器を示しrは後
方台車に設置された機器を示している。fやrの次の1
〜nは編成における両数を示しおり、1は1両目、2は
2両目に関する構成要素であることを示している。第5
図において7,8は先に示した空気シリンダおよび振子
抑制シリンダ、±uは空気シリンダ7を制御する制御機
器で制御回路20と空気サーボ弁21で構成されている
。図示していないが、制御回路20は増幅器と位相進み
回路で構成され、空気シリンダ7の応答性を高めている
。22は空気シリンダ7の動作量すなわち車体の傾斜量
を検出する傾斜量検出器(以下単に検出器という)であ
り、本実施例では空気シリンダ7のストロークを検出す
る変位計で構成されている。
f1〜Rnを添字させた番号で示すことにする。ここで
、fは1車両の前方台車に設置された機器を示しrは後
方台車に設置された機器を示している。fやrの次の1
〜nは編成における両数を示しおり、1は1両目、2は
2両目に関する構成要素であることを示している。第5
図において7,8は先に示した空気シリンダおよび振子
抑制シリンダ、±uは空気シリンダ7を制御する制御機
器で制御回路20と空気サーボ弁21で構成されている
。図示していないが、制御回路20は増幅器と位相進み
回路で構成され、空気シリンダ7の応答性を高めている
。22は空気シリンダ7の動作量すなわち車体の傾斜量
を検出する傾斜量検出器(以下単に検出器という)であ
り、本実施例では空気シリンダ7のストロークを検出す
る変位計で構成されている。
また、本実施例では検出器22の出力は制御回路20に
フィードバックされており、演算器として使用されたマ
イクロコンピユータス旦の車体傾斜指示値と比較される
。24は振子制御シリンダ8への空気の供給を制御する
電磁弁である。
フィードバックされており、演算器として使用されたマ
イクロコンピユータス旦の車体傾斜指示値と比較される
。24は振子制御シリンダ8への空気の供給を制御する
電磁弁である。
前記マイクロコンピュータ(以下単にマイコンという)
スuは中央処理装置29、クロック30、メモリ31、
インターフェース32,35,D/A変換器33、デマ
ルチプレクサ34,A/D変換器36、マルチプレクサ
37で構成されている。25は走行速度検出器、26は
車両の進行を替理している中央指令室から出力される曲
線情報であり、27は該曲線情報26を記録して出力す
る曲線情報出力装置である。
スuは中央処理装置29、クロック30、メモリ31、
インターフェース32,35,D/A変換器33、デマ
ルチプレクサ34,A/D変換器36、マルチプレクサ
37で構成されている。25は走行速度検出器、26は
車両の進行を替理している中央指令室から出力される曲
線情報であり、27は該曲線情報26を記録して出力す
る曲線情報出力装置である。
したがつて、これら走行速度、曲線情報26は通常車両
の運転室にて管理することなる。このように構成された
車体傾斜装置の機能を第5図のブロック線図により詳細
に説明する。
の運転室にて管理することなる。このように構成された
車体傾斜装置の機能を第5図のブロック線図により詳細
に説明する。
緩和曲線に差しかかる少し前から中央指令室26の指示
により曲線情報27が発せられ、マイコン11に取り込
まれる。曲線情報としては曲線のカウントC。(符号も
含めて)、曲率半径R。、曲線入口の緩和曲線長さS1
、円曲線長さS2、曲線出口の緩和曲線長さS3および
振子抑制信号が与えられる。本実施例では上記曲線情報
のうちC。,RO,Sl,S2,S3の諸量はマイコ′
/&三取り込まれ、振子抑制信号は電磁弁24に送られ
振子抑制シリンダ8への空気の供給を停止させて、振子
装置を解放させる。マイコンスuのマルチプレクサ37
に取込まれた曲線情報および走行速度は中央処理装置2
9の命令のもとにA/D変換器36、インターフェース
35を介して中央処理装置29に伝達される。中央処理
装置29ではこの内容に基づき、メモリ31のプログラ
ムに従つて曲線走行における車体の傾斜指示量から求ま
る空気シリンダ7のストローク指令を計算し、インター
フェース32、D/A変換器33を介してデマルチプレ
クサ34から各台車の制御回路20に出力する。この際
、メモリ31のプログラムではころ3の摩擦力による車
体回転系の応答遅れおよび空気サーボ弁21、空気シリ
ンダ7で構成される空気系の応答の時間遅れを考慮し、
緩和曲線にさしかかつた時に振子装置すなわちころ3の
摩擦力に打勝つ制御力を与えるよう車体傾斜指令値を補
正して制御系の反応性を高めている。クロック30は中
央処理装置29が各種プログラムを動作させたり、デマ
ルチプレクサ34やマルチプレクサ37のタイミングを
指示したりするためのタイマーの役目を果している。デ
マルチプレクサ34はインターフェース32の指示のも
とにD/A変換器3の出力を各台車の制御回路20に分
岐させ出力している。この分岐のタイミングは100H
z程度まで可能なので、各制御回路20伝達される傾斜
指示は厳密にはステップ状で変化するが、対象としてい
る制御内容が低サイクルなので十分満足する。第6図は
制御の1例として曲線をある一定速度で通過した場合の
走行距離Sに対する曲線のカント量Cとマイコン内で演
算した傾斜指示量dを示している。
により曲線情報27が発せられ、マイコン11に取り込
まれる。曲線情報としては曲線のカウントC。(符号も
含めて)、曲率半径R。、曲線入口の緩和曲線長さS1
、円曲線長さS2、曲線出口の緩和曲線長さS3および
振子抑制信号が与えられる。本実施例では上記曲線情報
のうちC。,RO,Sl,S2,S3の諸量はマイコ′
/&三取り込まれ、振子抑制信号は電磁弁24に送られ
振子抑制シリンダ8への空気の供給を停止させて、振子
装置を解放させる。マイコンスuのマルチプレクサ37
に取込まれた曲線情報および走行速度は中央処理装置2
9の命令のもとにA/D変換器36、インターフェース
35を介して中央処理装置29に伝達される。中央処理
装置29ではこの内容に基づき、メモリ31のプログラ
ムに従つて曲線走行における車体の傾斜指示量から求ま
る空気シリンダ7のストローク指令を計算し、インター
フェース32、D/A変換器33を介してデマルチプレ
クサ34から各台車の制御回路20に出力する。この際
、メモリ31のプログラムではころ3の摩擦力による車
体回転系の応答遅れおよび空気サーボ弁21、空気シリ
ンダ7で構成される空気系の応答の時間遅れを考慮し、
緩和曲線にさしかかつた時に振子装置すなわちころ3の
摩擦力に打勝つ制御力を与えるよう車体傾斜指令値を補
正して制御系の反応性を高めている。クロック30は中
央処理装置29が各種プログラムを動作させたり、デマ
ルチプレクサ34やマルチプレクサ37のタイミングを
指示したりするためのタイマーの役目を果している。デ
マルチプレクサ34はインターフェース32の指示のも
とにD/A変換器3の出力を各台車の制御回路20に分
岐させ出力している。この分岐のタイミングは100H
z程度まで可能なので、各制御回路20伝達される傾斜
指示は厳密にはステップ状で変化するが、対象としてい
る制御内容が低サイクルなので十分満足する。第6図は
制御の1例として曲線をある一定速度で通過した場合の
走行距離Sに対する曲線のカント量Cとマイコン内で演
算した傾斜指示量dを示している。
ここでS。は予見距離であり、上記遅れ時間に相当する
ものである。このように、マイコンIU内で予見的に車
体の傾斜角を計算し、制御回路20に指示する。制御回
路20ではこの指示値に従つて空気サーボ弁21を作動
させ、空気シリンダ7を動作させる。この時、空気シリ
ンダ7のストロークは検出器22にて検出され、制御回
路20にフィードバックされ、マイコンIU指示値を修
正する。したがつて、車体6は揺れまくら4と共にころ
3上を転動し、車体6の床面横加速度を零に近づける。
第7図は時間tに対する車体床面の横加速度βを示した
もので、A,bは第2図のA,bと同じであり、eは本
実施例による強制振子の場合を示している。上記制御動
作は1つの台車に対して示したが、走行速度に応じて後
続台車の傾斜指令が与えられ、走行速度が変化した場合
はマイコンIU内で当然それに応じて指令値が修正され
る。
ものである。このように、マイコンIU内で予見的に車
体の傾斜角を計算し、制御回路20に指示する。制御回
路20ではこの指示値に従つて空気サーボ弁21を作動
させ、空気シリンダ7を動作させる。この時、空気シリ
ンダ7のストロークは検出器22にて検出され、制御回
路20にフィードバックされ、マイコンIU指示値を修
正する。したがつて、車体6は揺れまくら4と共にころ
3上を転動し、車体6の床面横加速度を零に近づける。
第7図は時間tに対する車体床面の横加速度βを示した
もので、A,bは第2図のA,bと同じであり、eは本
実施例による強制振子の場合を示している。上記制御動
作は1つの台車に対して示したが、走行速度に応じて後
続台車の傾斜指令が与えられ、走行速度が変化した場合
はマイコンIU内で当然それに応じて指令値が修正され
る。
車両が曲線上で停止した場合でもカントオーバ量を計算
して曲線の外側に向つて車体を傾斜させる車体傾斜指令
値が与えられる。また、直線での車体傾斜指令値は当然
零となる。本実施例では1車両の前方台車と後方台車に
関する制御回路20fと20rに与える車体傾斜指令値
を同一にしている。したがつて、車体中央を基準として
車体傾斜指令値を与えると前後の台車でわずかな制御誤
差を生じるが、車体に加わるねじりをできるだけ少なく
するよう配慮することができる。通常、車体のねじり剛
性は制御力と比較して十分大きいので前後台車で別々の
制御を行なつても、上記実施例とほぼ同様の制御となる
ことが予想される。本実施例によれば、マイコンI■の
ような演算器を利用して予見制御が可能であるためおの
おのの台車に関する制御機器が簡明になるとともにころ
に生じる摩擦力による車体回転系の時間遅れを考慮して
制御系の応答を早めているので、制御性能を良くするこ
とができる。
して曲線の外側に向つて車体を傾斜させる車体傾斜指令
値が与えられる。また、直線での車体傾斜指令値は当然
零となる。本実施例では1車両の前方台車と後方台車に
関する制御回路20fと20rに与える車体傾斜指令値
を同一にしている。したがつて、車体中央を基準として
車体傾斜指令値を与えると前後の台車でわずかな制御誤
差を生じるが、車体に加わるねじりをできるだけ少なく
するよう配慮することができる。通常、車体のねじり剛
性は制御力と比較して十分大きいので前後台車で別々の
制御を行なつても、上記実施例とほぼ同様の制御となる
ことが予想される。本実施例によれば、マイコンI■の
ような演算器を利用して予見制御が可能であるためおの
おのの台車に関する制御機器が簡明になるとともにころ
に生じる摩擦力による車体回転系の時間遅れを考慮して
制御系の応答を早めているので、制御性能を良くするこ
とができる。
それと同時に、流体作動機構として空気シリンダ7を用
い、これを制御する制御機器±uを制御回路20と空気
サーボ弁21により構成しても、空気系の遅れをマイコ
ン11でカバーでき、制御力もころの摩擦力より大きけ
ればよいので消費空気量も少なく、車体床面横加速度を
十分小さくして高速曲線走行を可能とすると同時に、ブ
レーキやドアの開閉のためにコンプレッサーを積載して
いるので、空気源を専用に設置する必要がない。したが
つて油圧サーボ系と比較して油圧源設置のための多くの
費用および専有面積が不要となるので極めて簡便で安価
な装置を構成することができる。また、油の洩れによ汚
染もない。さらに、本実施例においては制御回路20を
幅器と位相進み回路により構成しているので、曲線通過
時における車体傾斜角の微分量すなわち車体床面におけ
る横加速度の微分量である水平方向の加加速度(加速度
の時間変化)も小さくすることができる。本発明の実施
例では、空気シリンダのストロークを検出してフィード
バック制御を行い、指令値に追随させた車体を傾斜させ
ている。車体6の傾斜角と横加速度とは従来例で述べた
ように1対1で対応しているので車体6あるいは回転ば
り2の傾斜角そのものを検出してもよい。この方法では
ジャイロのような傾斜角検出器が高価であるのに対し、
本実施例では直動形ポテンショメータで容易に構成でき
るので、安価で信頼性が高く、しかも精度も良い。また
、検出器として車体や回転ばりの横加速度を検出してフ
ィードバックし、車体横加速度を零に近づける制御方式
も可能である。この場合はマイコン又uから制御回路2
0に与える指示はころの摩擦等の補償成分のみとなるの
で、曲線のカント量、走行速度、曲率半径から求まる理
想の車体傾斜角(第6図中cに対応)と一定の予見距離
だけ早めた予見傾斜角(第6図中dに対応)との差に対
応し、第8図に示すd″のごとくなる。この制御方式に
おいても前記実施例と同様の制御性が得られるが、加速
度計であるために1〜2Hz付近の動揺として振動成分
も大きく検出することなるので制御回路が複雑となる。
これに対し前記実施例の車体傾斜装置では変位検出であ
り、制御回路が簡明であり、検出器自体が安価で信頼性
高く、かも精度が良い。これらの特徴は従来の車体加速
度検出による油圧制御方式と比較した場合も上記実施例
の効果として示すことができる。本発明の他の実施例を
第9図により説明する。
い、これを制御する制御機器±uを制御回路20と空気
サーボ弁21により構成しても、空気系の遅れをマイコ
ン11でカバーでき、制御力もころの摩擦力より大きけ
ればよいので消費空気量も少なく、車体床面横加速度を
十分小さくして高速曲線走行を可能とすると同時に、ブ
レーキやドアの開閉のためにコンプレッサーを積載して
いるので、空気源を専用に設置する必要がない。したが
つて油圧サーボ系と比較して油圧源設置のための多くの
費用および専有面積が不要となるので極めて簡便で安価
な装置を構成することができる。また、油の洩れによ汚
染もない。さらに、本実施例においては制御回路20を
幅器と位相進み回路により構成しているので、曲線通過
時における車体傾斜角の微分量すなわち車体床面におけ
る横加速度の微分量である水平方向の加加速度(加速度
の時間変化)も小さくすることができる。本発明の実施
例では、空気シリンダのストロークを検出してフィード
バック制御を行い、指令値に追随させた車体を傾斜させ
ている。車体6の傾斜角と横加速度とは従来例で述べた
ように1対1で対応しているので車体6あるいは回転ば
り2の傾斜角そのものを検出してもよい。この方法では
ジャイロのような傾斜角検出器が高価であるのに対し、
本実施例では直動形ポテンショメータで容易に構成でき
るので、安価で信頼性が高く、しかも精度も良い。また
、検出器として車体や回転ばりの横加速度を検出してフ
ィードバックし、車体横加速度を零に近づける制御方式
も可能である。この場合はマイコン又uから制御回路2
0に与える指示はころの摩擦等の補償成分のみとなるの
で、曲線のカント量、走行速度、曲率半径から求まる理
想の車体傾斜角(第6図中cに対応)と一定の予見距離
だけ早めた予見傾斜角(第6図中dに対応)との差に対
応し、第8図に示すd″のごとくなる。この制御方式に
おいても前記実施例と同様の制御性が得られるが、加速
度計であるために1〜2Hz付近の動揺として振動成分
も大きく検出することなるので制御回路が複雑となる。
これに対し前記実施例の車体傾斜装置では変位検出であ
り、制御回路が簡明であり、検出器自体が安価で信頼性
高く、かも精度が良い。これらの特徴は従来の車体加速
度検出による油圧制御方式と比較した場合も上記実施例
の効果として示すことができる。本発明の他の実施例を
第9図により説明する。
第9図において、41はころ3の防塵カバーであり、前
述の実施例と異なる点は空気サーボ弁21の排気を排気
管40を通じて防塵カバー41内に供給したことである
。したがつて、本実施例ではころ3の防塵専用に用いる
空気量を少なくするという効果がある。本発明のもう一
つの他の実施例を第10図に示す。
述の実施例と異なる点は空気サーボ弁21の排気を排気
管40を通じて防塵カバー41内に供給したことである
。したがつて、本実施例ではころ3の防塵専用に用いる
空気量を少なくするという効果がある。本発明のもう一
つの他の実施例を第10図に示す。
図において、前記実施例と同一符号は同一部材を示す。
第10図に示す制御装置は第5図で示した制御装置とほ
ぼ同様な構成となつているが、各機器の関係が少し異つ
ている。すなわち、空気シリンダ7の動作量を検出する
検出器22の出力は制御回路20にフィードバックされ
ると同時に、マルチプレクサ37を介してマイクロコン
ピュータ1■に取り込まれ、あらかじめ設定された・異
常値と比較して異常時には運転室に異常を警告すると同
時に、制御回路20に出力する傾斜指示に停止信号を与
える。停止信号を受けた制御回路20は検出器22の信
号にかかわらず、空気サーボ弁21への出力を停止する
。この場合も、空気・サーボ21から空気シリンダ7へ
の空気は供給されているので、ころ3の転動に対して空
気サーボ弁21内を空気が流入、排出される際に絞り効
果によるダンピング作用をもつている。したがつて、電
気系が何らかのフェイルをおこしても従来フ例と同程度
の振子動作がなされるので、フェイルによる曲線通過時
のスピードダウンは小さくてすむ。もともど空気シリン
ダ7の制御力が小さいので従来の油圧系と比べて安全性
の高い構成と言えるが、このようなフエイルセイフ化を
図ることにより、一層安全性を高めることができる。通
常、先頭車両の制御回路20だけに上記のようなフエイ
ルセイフ機能を持たせることも可能であるが、各台車の
おのおのの制御回路に必要であることから費用が大とな
るし、異常値の設定変更にはハードの変更を必要とする
のに対し、上記実施例ではソフトの簡単な変更でよいと
いつた効果も有している。本発明のもう一つの他の実施
例を第11図に示す。
第10図に示す制御装置は第5図で示した制御装置とほ
ぼ同様な構成となつているが、各機器の関係が少し異つ
ている。すなわち、空気シリンダ7の動作量を検出する
検出器22の出力は制御回路20にフィードバックされ
ると同時に、マルチプレクサ37を介してマイクロコン
ピュータ1■に取り込まれ、あらかじめ設定された・異
常値と比較して異常時には運転室に異常を警告すると同
時に、制御回路20に出力する傾斜指示に停止信号を与
える。停止信号を受けた制御回路20は検出器22の信
号にかかわらず、空気サーボ弁21への出力を停止する
。この場合も、空気・サーボ21から空気シリンダ7へ
の空気は供給されているので、ころ3の転動に対して空
気サーボ弁21内を空気が流入、排出される際に絞り効
果によるダンピング作用をもつている。したがつて、電
気系が何らかのフェイルをおこしても従来フ例と同程度
の振子動作がなされるので、フェイルによる曲線通過時
のスピードダウンは小さくてすむ。もともど空気シリン
ダ7の制御力が小さいので従来の油圧系と比べて安全性
の高い構成と言えるが、このようなフエイルセイフ化を
図ることにより、一層安全性を高めることができる。通
常、先頭車両の制御回路20だけに上記のようなフエイ
ルセイフ機能を持たせることも可能であるが、各台車の
おのおのの制御回路に必要であることから費用が大とな
るし、異常値の設定変更にはハードの変更を必要とする
のに対し、上記実施例ではソフトの簡単な変更でよいと
いつた効果も有している。本発明のもう一つの他の実施
例を第11図に示す。
図において、前記実施例と同一符号は同一部材を示す。
本実施例においては空気シリンダ7の動作量を検出した
検出器22の出力をマルチプレクサ37を介してマイコ
ン2uに取り込み、マイコンIU内で傾斜指示との差を
計算させてフィードバックループを構成すると同時に、
上記実施例のごとく異常検出を行つて異常時には制御回
路20への出力を0FFし、フエイルセイフ化を図つた
ことである。したがつて、制御回路20の機能は一段と
簡明となり、各台車関するおのおのの制御回路20を極
めて安価とすることができる。一方、これに伴うマイコ
ン21(7)機能としては幾分の計算能力の増強が必要
となるだけであり、費用の増加は小さく、全体のコスト
ダウン化が図れる。本発明の他の実施例を第12図に示
す。
本実施例においては空気シリンダ7の動作量を検出した
検出器22の出力をマルチプレクサ37を介してマイコ
ン2uに取り込み、マイコンIU内で傾斜指示との差を
計算させてフィードバックループを構成すると同時に、
上記実施例のごとく異常検出を行つて異常時には制御回
路20への出力を0FFし、フエイルセイフ化を図つた
ことである。したがつて、制御回路20の機能は一段と
簡明となり、各台車関するおのおのの制御回路20を極
めて安価とすることができる。一方、これに伴うマイコ
ン21(7)機能としては幾分の計算能力の増強が必要
となるだけであり、費用の増加は小さく、全体のコスト
ダウン化が図れる。本発明の他の実施例を第12図に示
す。
図において、前記従来例と同一符号は同一部材を示す。
本実施例において、先に第10図で示した実施例と異な
る点は、空気源23と空気サーボ弁21の間に電磁弁4
2を設け、空気サーボ弁21、空気シリンダ7、各種配
管16,18等の空気系を含.めた制御系異常時に空気
源23からの空気の供給を停止させるようにしたことで
ある。第13図は本実施例における異常処理を示すフロ
ーチャートである。まず、上段に示したプログラムを動
作させ、各台車に関して検出量の取込みを行つて異常!
検出を行い、異常時には制御回路20へ異常信号を送つ
てその台車の電気系を0FFさせる。引き続いてわずか
な時間経過後、第13図下段のプログラムを動作させ、
以前に上段のプログラムで異常となつたものに対しては
再び異常検出を行い、正常に復帰した場合にはそのまま
の制御を持続し、再び異常である場合には運転室に警告
を発すると同時に空気供給停止信号を電磁弁42に送り
、空気サーボ弁21への空気の供給を停止させる。この
場合、空気系の減衰作用がなくなるので、ころ3の転動
は幾分大きくなり、その分だけ走行速度を速低減させる
ことにより秀れた安全性を確保することができる。本発
明の他の実施例を第14図に示す。
本実施例において、先に第10図で示した実施例と異な
る点は、空気源23と空気サーボ弁21の間に電磁弁4
2を設け、空気サーボ弁21、空気シリンダ7、各種配
管16,18等の空気系を含.めた制御系異常時に空気
源23からの空気の供給を停止させるようにしたことで
ある。第13図は本実施例における異常処理を示すフロ
ーチャートである。まず、上段に示したプログラムを動
作させ、各台車に関して検出量の取込みを行つて異常!
検出を行い、異常時には制御回路20へ異常信号を送つ
てその台車の電気系を0FFさせる。引き続いてわずか
な時間経過後、第13図下段のプログラムを動作させ、
以前に上段のプログラムで異常となつたものに対しては
再び異常検出を行い、正常に復帰した場合にはそのまま
の制御を持続し、再び異常である場合には運転室に警告
を発すると同時に空気供給停止信号を電磁弁42に送り
、空気サーボ弁21への空気の供給を停止させる。この
場合、空気系の減衰作用がなくなるので、ころ3の転動
は幾分大きくなり、その分だけ走行速度を速低減させる
ことにより秀れた安全性を確保することができる。本発
明の他の実施例を第14図に示す。
図において、前記実施例と同一符号は同一部材を示す。
本実施例において、先に第13図で示した実施例と異な
る点は空気サーボ弁21の間にコントロールバルブ43
を設け、上述した実施例と同様、マノイコン11により
異常を検出した時に空気サーボ弁21への空気の供給を
停止する他に、先頭車の車体に設けられた横加速度検出
器44の出力が異常加速度設定値と比較器45で比較さ
れ、異常時には各台車に設置された空気サーボ弁21へ
の空;気の供給を全て停止させたことである。したがつ
て、本実施例によれば上述のフェイル要因の他の要因を
もカバーすることができ、特にマイコン↑■の誤動作を
も検出できるので、簡単でしかも極めて安全性の高い装
置を構成することができる。本発明の他の実施例を第1
5図に示す。図において、前記実施例と同一符号は同一
部材を示す。本実施例においては、各台車の振子制御シ
リンダ8への空気の供給を制御する電磁弁24への指令
信号をマイクロコンピュータ2■を介して実施している
。したがつて、マイコン又uの動作は幾分複雑となるが
、それぞれの台車に対して曲線通過完了時に適切な振子
抑制を行なえるという効果を有している。上記のように
本発明によれば、制御系が簡便・安価て、しかも制御性
も十分であり、曲線走行速度を著しく上昇させることが
可能であると同時に、十分なフエイルセイフ性を有する
車体傾斜装置を構成することができる。
本実施例において、先に第13図で示した実施例と異な
る点は空気サーボ弁21の間にコントロールバルブ43
を設け、上述した実施例と同様、マノイコン11により
異常を検出した時に空気サーボ弁21への空気の供給を
停止する他に、先頭車の車体に設けられた横加速度検出
器44の出力が異常加速度設定値と比較器45で比較さ
れ、異常時には各台車に設置された空気サーボ弁21へ
の空;気の供給を全て停止させたことである。したがつ
て、本実施例によれば上述のフェイル要因の他の要因を
もカバーすることができ、特にマイコン↑■の誤動作を
も検出できるので、簡単でしかも極めて安全性の高い装
置を構成することができる。本発明の他の実施例を第1
5図に示す。図において、前記実施例と同一符号は同一
部材を示す。本実施例においては、各台車の振子制御シ
リンダ8への空気の供給を制御する電磁弁24への指令
信号をマイクロコンピュータ2■を介して実施している
。したがつて、マイコン又uの動作は幾分複雑となるが
、それぞれの台車に対して曲線通過完了時に適切な振子
抑制を行なえるという効果を有している。上記のように
本発明によれば、制御系が簡便・安価て、しかも制御性
も十分であり、曲線走行速度を著しく上昇させることが
可能であると同時に、十分なフエイルセイフ性を有する
車体傾斜装置を構成することができる。
第1図は従来の車体傾斜装置を示す車両の正面図、第2
図は車体傾斜装置を備えていない車両と従来の車体傾斜
装置を備えた車両における曲線通過時の床面横加速度を
示すグラフで横軸に時間、縦軸に床面横加速度を示す。 第3図は本発明の車体傾斜装置の一実施例を示し、イが
平面図、口が正面図、ハが側面図、第4図は第3図口を
拡大した正面図、第5図は制御装置の電気系を示すブロ
ック線図、第6図および第8図は車体傾斜指示の一例を
示すグラフ、第7図は曲線における乗心地を示すために
床面横加速度と時間との関係を示したグラフ、第9図は
本発明による車体傾斜装置の他の実施例を示すころ部分
の車体横方向継面面図、第10図、第11図、第12図
、第14図および第15図は本発明による車体傾斜装置
の他の実施例をそれぞれ示すブロック線図、第13図は
第12図に示した実施例における異常処理状況を示すフ
ローチャートである。1・・・・・・振子装置、3・・
・・・・ころ、7・・・・・・空気シリンダ、8・・・
・・・振子抑制シリンダ、±U・・・・・・制御装置、
20・・・・・制御回路、21・・・・・・空気サーボ
弁、22・・・・・・検出器、23・・・・・・空気源
、24・・・・・・電磁弁、25・・・・・・走行速度
検出器、27・・・・・曲線情報受信器、↑l・・・・
・マイコン、42・・・・・・電磁弁、43・・・・・
・コントロールバルブ、44・・・・・・車体横加速度
検出器。
図は車体傾斜装置を備えていない車両と従来の車体傾斜
装置を備えた車両における曲線通過時の床面横加速度を
示すグラフで横軸に時間、縦軸に床面横加速度を示す。 第3図は本発明の車体傾斜装置の一実施例を示し、イが
平面図、口が正面図、ハが側面図、第4図は第3図口を
拡大した正面図、第5図は制御装置の電気系を示すブロ
ック線図、第6図および第8図は車体傾斜指示の一例を
示すグラフ、第7図は曲線における乗心地を示すために
床面横加速度と時間との関係を示したグラフ、第9図は
本発明による車体傾斜装置の他の実施例を示すころ部分
の車体横方向継面面図、第10図、第11図、第12図
、第14図および第15図は本発明による車体傾斜装置
の他の実施例をそれぞれ示すブロック線図、第13図は
第12図に示した実施例における異常処理状況を示すフ
ローチャートである。1・・・・・・振子装置、3・・
・・・・ころ、7・・・・・・空気シリンダ、8・・・
・・・振子抑制シリンダ、±U・・・・・・制御装置、
20・・・・・制御回路、21・・・・・・空気サーボ
弁、22・・・・・・検出器、23・・・・・・空気源
、24・・・・・・電磁弁、25・・・・・・走行速度
検出器、27・・・・・曲線情報受信器、↑l・・・・
・マイコン、42・・・・・・電磁弁、43・・・・・
・コントロールバルブ、44・・・・・・車体横加速度
検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 振子装置を介して車体を支持した車体傾斜装置にお
いて、前記振子装置に対して並列に設けられる流体作動
機構と、該流体作動機構を制御する制御機器と、走行速
度を検知する走行速度検出器と、曲線情報を出力する曲
線情報出力装置と、前記走行速度検出器および曲線情報
出力装置からのそれぞれの出力を入力し、緩和曲線進入
時点で振子装置の摩擦力に打勝つ制御力を与える車体傾
斜指令値を緩和曲線進入前に前記制御機器に出力する演
算器と、車体傾斜量を検出する傾斜量検出器と、該傾斜
量検出器の検出結果を車体傾斜指令値とを比較するフィ
ードバック回路と、前記制御機器によつて制御され流体
作動機構へ流体を供給する流体源より成る車体傾斜装置
。 2 特許請求の範囲第1項において、前記演算器の車体
傾斜指令値を、曲線のカント量、走行速度、曲率半径か
ら求められ、かつ、各曲線進入前の予見距離地点で与え
られる必要車体傾斜値としたことを特徴とする車体傾斜
装置。 3 特許請求の範囲第1項において、流体作動機構とし
て空気シリンダを用い、制御機器として制御回路および
空気サーボ弁を用い、該空気系動作の時間遅れを前記制
御回路で補償したそとを特徴とする車体傾斜装置。 4 特許請求の範囲第3項において、前記制御回路を増
幅回路と位相進み回路により構成したことを特徴とする
車体傾斜装置。 5 特許請求の範囲第1項において、前記流体作動機構
を水平方向に動作可能に設け、前記傾斜量検出器として
流体作動機構の作動変位量を検出する変位計を設けたこ
とを特徴とする車体傾斜装置。 6 特許請求の範囲第1項において、前記傾斜屋検出器
として車体横加速度計を用い、前記演算器の車体傾斜指
令値を、曲線のカント量、走行速度、曲率半径から求め
られる必要車体傾斜角に予見距離に相当する傾斜指令値
を加えた値としたことを特徴とする車体傾斜装置。 7 特許請求の範囲第1項において、前記走行速度検出
器、曲線情報出力装置を先頭車両に設け、各台車に対応
して設けられた複数の演算器、制御機器と前記走行速度
検出器、曲線情報出力装置をそれぞれ接続したことを特
徴とする車体傾斜装置。 8 振子装置を介して車体を支持した車体傾斜装置にお
いて、前記振子装置に対して並列に設けられる流体作動
機構と、該流体作動機構を制御する制御機器と、走行速
度を検知する走行速度検出器と、曲線情報を出力する曲
線情報出力装置と、前記走行速度検出器および曲線情報
出力装置からのそれぞれの出力を入力し、緩和曲線進入
時点で振子装置の摩擦力に打勝つ制御力を与える車体傾
斜指令値を緩和曲線進入前に前記制御機器に出力する演
算器と、車体傾斜量を検出する傾斜量検出器と、該傾斜
量検出器の検出結果と車体傾斜指令値と比較するフィー
ドバック回路と、前記制御機器によつて制御され流体作
動機構へ流体を供給する流体源とから成り、前記演算器
を、該傾斜量検出器の出力と前記車体傾斜値との差を計
算して該計算結果に対応する車体傾斜値が規定値範囲外
となつた時出力を停止する構成としたことを特徴とする
車体傾斜装置。 9 特許請求の範囲第8項において、前記流体供給源と
制御機器との間に演算器によつて制御される弁を設け、
前記演算器で該制御機器への車体傾斜値の出力を停止し
た状態における前記検出器の出力を判定し異常の場合に
前記弁を閉じることを特徴とする車体傾斜装置。 10 特許請求の範囲第8項において、先頭車に前記傾
斜量検出器を設け、前記演算器を、該傾斜量検出器の出
力と先頭車の車体傾斜値との差を計算して該計算結果が
規定値以外となつた時出力を停止する構成としたことを
特徴とする車体傾斜装置。 11 振子装置を介して車体を支持した車体傾斜装置に
おいて、前記振子装置に対して並列に設けられる流体作
動機構と、該液体作動機構を制御する制御機器と、走行
速度を検知する走行速度検出器と、曲線情報を出力する
曲線情報出力装置と、前記走行速度検出器および曲線情
報出力装置からのそれぞれの出力を入力し、緩和曲線進
入時点で振子装置の摩擦力に打勝つ制御力を与える車体
傾斜指令値を緩和曲線進入前に前記制御機器に出力する
演算器と、車体傾斜量を検出する傾斜量検出器と、該傾
斜量検出器の検出結果と車体傾斜指令値と比較するフィ
ードバック回路と、前記制御機器によつて制御され流体
作動機構へ流体を供給する流体源と、前記振子装置に並
列に設けられ車両の直線走行時に動作し該振子装置の作
動を抑制する振子抑制装置とから構成したことを特徴と
する車体傾斜装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177208A JPS6052018B2 (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 車体傾斜装置 |
| KR8204852A KR880001885B1 (ko) | 1981-11-06 | 1982-10-28 | 차체 경사장치 |
| ZA828051A ZA828051B (en) | 1981-11-06 | 1982-11-03 | Car body tilting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177208A JPS6052018B2 (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 車体傾斜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5878858A JPS5878858A (ja) | 1983-05-12 |
| JPS6052018B2 true JPS6052018B2 (ja) | 1985-11-16 |
Family
ID=16027056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56177208A Expired JPS6052018B2 (ja) | 1981-11-06 | 1981-11-06 | 車体傾斜装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052018B2 (ja) |
| KR (1) | KR880001885B1 (ja) |
| ZA (1) | ZA828051B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61108053A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-26 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 車体傾斜装置 |
-
1981
- 1981-11-06 JP JP56177208A patent/JPS6052018B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-10-28 KR KR8204852A patent/KR880001885B1/ko not_active Expired
- 1982-11-03 ZA ZA828051A patent/ZA828051B/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5878858A (ja) | 1983-05-12 |
| KR840001898A (ko) | 1984-06-07 |
| ZA828051B (en) | 1983-08-31 |
| KR880001885B1 (ko) | 1988-09-27 |
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