JP2012126218A - Single axle steering truck for railroad vehicle and railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】曲線通過時に、鉄道車両用2軸台車の外軌側車輪の最大横圧を低下させ、かつ内軌側車輪においても従来台車より安全性が悪化しないようにする。
【解決手段】2軸台車の進行方向前側の輪軸或いは進行方向後側の輪軸の何れかのみを操舵する片軸操舵台車である。曲線通過時に、前記何れかの輪軸を操舵する操舵装置の、β/{ sin−1(a sinα/L)}×100で表す操舵量(β:輪軸の操舵角、a:軸距、α:ボギー角(曲線での台車と車体の相対角)、L:台車中心間距離)が100%の場合の理論操舵量に対する操舵量増分率を、−10%以上、44%以下の範囲で調整した。
【効果】前軸或いは後軸のみを操舵する鉄道用片軸操舵台車において、曲線走行時における外軌側車輪に作用する横圧を低下させ、かつ内軌側車輪の脱線可能性の発生を回避することができるので、曲線通過時の安全性が向上する。
【選択図】図7An object of the present invention is to reduce the maximum lateral pressure of an outer gauge side wheel of a two-axle truck for a railway vehicle when passing a curve, and to prevent the safety of an inner gauge side wheel from being worse than that of a conventional carriage.
A one-axis steering cart that steers only a front wheel shaft or a rear wheel shaft of a biaxial cart. Steering amount represented by β / {sin −1 (a sin α / L)} × 100 of the steering device that steers any of the wheel shafts when passing a curve (β: steering angle of wheel shaft, a: shaft distance, α: When the bogie angle (the relative angle between the bogie and the car body in the curve) and L: the distance between the bogie centers is 100%, the steering amount increment rate with respect to the theoretical steering amount was adjusted in the range of -10% to 44%. .
[Effect] In railway single-axle steering carts that steer only the front axle or rear axle, the lateral pressure acting on the outer gauge wheels during curve traveling is reduced, and the possibility of derailment of the inner gauge wheels is avoided. As a result, safety when passing a curve is improved.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、2軸台車の進行方向前側の輪軸(以下、前軸という。)或いは進行方向後側の輪軸(以下、後軸という。)のみを操舵する鉄道車両用片軸操舵台車、及びこの片軸操舵台車を有する鉄道車両に関するものである。 The present invention relates to a single-axle steering carriage for a railway vehicle that steers only a wheel shaft (hereinafter referred to as a front shaft) in the traveling direction of the two-axis truck or a wheel shaft on the rear side in the traveling direction (hereinafter referred to as a rear shaft). The present invention relates to a railway vehicle having a single-axis steering carriage.
鉄道車両用台車が急曲線を通過する際、レールと輪軸が成す角度(アタック角)が大きくなって、高い横圧が発生する。そこで、曲線通過時に、2軸台車の両輪軸をレールに沿うよう、図11に示すようなハの字状に操舵する両軸操舵台車1aの開発が行われている。なお、図11中の2aは操舵輪軸、3は台車枠、4aは外軌側のレール、4bは内軌側のレールを示す。 When the railway vehicle carriage passes a sharp curve, the angle (attack angle) formed by the rail and the wheel shaft increases, and high lateral pressure is generated. In view of this, a double-shaft steering cart 1a that steers in a letter C shape as shown in FIG. In FIG. 11, 2a denotes a steering wheel shaft, 3 denotes a bogie frame, 4a denotes a rail on the outer track side, and 4b denotes a rail on the inner track side.
このような両軸操舵台車1aでは、2軸台車の両輪軸を非操舵輪軸(通常輪軸)2bとした従来台車1b(図12参照)に別途操舵装置を追加することになるので、部品点数が増加する。しかしながら、製造コスト、メンテナンスコスト、軽量化の点からは追加部品点数は少ない方が好ましいので、2軸台車の両輪軸を操舵するのではなく、図13(a)(b)に示すように片方の輪軸2aのみを操舵する片軸操舵台車1cも提案されている。
In such a double-shaft steering cart 1a, a separate steering device is added to the conventional cart 1b (see FIG. 12) in which both wheels of the biaxial cart are non-steering wheels (normal wheels) 2b. To increase. However, from the viewpoint of manufacturing cost, maintenance cost, and weight reduction, it is preferable that the number of additional parts is small. Therefore, instead of steering both wheel shafts of the two-shaft carriage, one side as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). A single-
ところで、曲線通過中に2軸台車の両輪軸を操舵する両軸操舵台車の場合、車体・台車の諸元と、曲線半径によって計算される理論的な操舵量が一般的に定められている。実際の両軸操舵台車では、横圧減少などの曲線通過性能の向上を目的として、理論的な操舵量に対して増分を加えることが多いが、増分の詳細値に関しては事前に検討する必要がある。 By the way, in the case of a double-shaft steering bogie that steers both wheel shafts of a biaxial bogie while passing a curve, the theoretical steering amount calculated by the specifications of the vehicle body and the bogie and the curve radius is generally determined. In an actual double-axle steering cart, an increment is often added to the theoretical steering amount for the purpose of improving the curve passing performance such as the reduction of the lateral pressure, but it is necessary to examine the details of the increment in advance. is there.
例えば特許文献1で提案された両軸操舵台車では、ボギー角(曲線通過時に、車体と台車間に発生する相対角度)に連動して両操舵輪軸を曲線中心に向け、アタック角を低下するようにしている。 For example, in the double-axle steering cart proposed in Patent Document 1, both the steering wheel axes are directed to the center of the curve in conjunction with the bogie angle (the relative angle generated between the vehicle body and the cart when passing the curve) so as to reduce the attack angle. I have to.
このとき、台車と車体間の旋回抵抗等を考慮して、下記数式1で定義する操舵量が100%の理論操舵量に対する増分率を20〜35%とした操舵量(操舵量:120〜135%)を機械的に与えることにより、横圧の減少量の最適化を志向している。 At this time, in consideration of the turning resistance between the carriage and the vehicle body, the steering amount (steering amount: 120 to 135) with an increment rate of 20 to 35% with respect to the theoretical steering amount defined by the following formula 1 is 100%. %) Is given mechanically to optimize the reduction of lateral pressure.
しかしながら、特許文献1で提案された操舵量は、2軸台車の両輪軸を操舵する両軸操舵台車に関するものであり、片方の輪軸のみを操舵する片軸操舵台車の操舵量に関するものではない。 However, the steering amount proposed in Patent Document 1 relates to a biaxial steering cart that steers both wheel shafts of a biaxial cart, and does not relate to the steering amount of a single-shaft steering cart that steers only one wheel shaft.
また、特許文献2では、前記特許文献1と同様の両軸操舵台車において、総合横圧を減少させることを志向して、緩和曲線や摩擦係数の変動を考慮したシミュレーションの実施結果が記載されている。 Patent Document 2 describes the results of a simulation that considers relaxation curves and fluctuations in the friction coefficient in a double-shaft steering vehicle similar to Patent Document 1, with a view to reducing the overall lateral pressure. Yes.
そのシミュレーション結果によれば、理論操舵量に対する増分率は、0%を超え、17%以下(操舵量:100%を超え、117%以下)が適していると記載されている。しかしながら、この検討も両軸操舵台車に関するものであり、片軸操舵台車に関するものではない。また、特許文献2で開示された評価により操舵量を過剰に増やすと、逆に横圧が増加して安全性が悪化する点が指摘されている。 According to the simulation result, it is described that the increment rate with respect to the theoretical steering amount is more than 0% and 17% or less (steering amount: more than 100% and 117% or less). However, this study also relates to a double-shaft steering carriage, not a single-shaft steering carriage. Further, it has been pointed out that when the steering amount is excessively increased by the evaluation disclosed in Patent Document 2, the lateral pressure increases and the safety is deteriorated.
一方、特許文献3、4には、2軸台車の片方の輪軸のみを操舵する片軸操舵台車について開示されている。しかしながら、特許文献3、4には、前記特許文献1、2のような操舵量の増分率に関する検討についての記載はない。
On the other hand,
また、特許文献5には、前軸と後軸の操舵量を意図的に異なるものとし、後軸の操舵量>前軸の操舵量とする両軸操舵台車が開示されている。しかしながら、特許文献5では、前軸と後軸の操舵量の大小のみを論じており、特許文献1、2のように、操舵量の増分率を具体的に検討していない。
前記特許文献5には、後軸の操舵量>前軸の操舵量とした場合は、後軸が軌道中央寄りから外軌側に移動することで、前軸の横圧が減少するとの記載がある。また、後軸のみを操舵する片軸操舵台車(以下、後軸操舵台車という。)を提案している特許文献4でも、操舵する後軸の姿勢が変化する(軌道中央寄りから外軌側に移動する)ことで、横圧が減少するとの記載がある。しかしながら、この記載は、後軸操舵台車に関してのものである。
一方で、前軸を操舵し、後軸を操舵しない前軸操舵の片軸操舵台車(以下、前軸操舵台車という。)の場合は、操舵する輪軸が異なるため、後軸操舵台車とは曲線通過時の台車、輪軸の挙動が異なると予測される。 On the other hand, in the case of a single-axle steering bogie that steers the front axle and does not steer the rear axle (hereinafter referred to as the front axle steering carriage), the wheel axle to be steered is different, so the curve is different from the rear-shaft steering carriage. It is predicted that the behavior of the carriage and wheel axle will differ when passing.
また、これら後軸操舵台車及び前軸操舵台車の、曲線通過時における台車、輪軸の挙動は、両軸操舵台車の台車、輪軸の挙動とは異なると予想される。 Further, it is expected that the behaviors of the rear wheel steering bogie and the front shaft steering bogie at the time of passing through the curve differ from the behavior of the double shaft steered bogie and the wheel shaft.
上記説明をまとめると、両軸操舵台車と片軸操舵台車とでは、曲線通過時の台車、輪軸の挙動が異なり、また片軸操舵台車でも、前軸操舵台車と後軸操舵台車とでは、曲線通過時の台車、輪軸の挙動が異なる。そして、適切な操舵量増分率を検討した事例は両軸操舵台車についてのものがあるだけで、片軸操舵台車について適切な操舵量増分率を検討した事例は無い。 To summarize the above explanation, the behavior of the carriage and wheel axle when passing a curve is different between a double-axle steering carriage and a single-axle steering carriage. Also, even with a single-axle steering carriage, the front axle steering carriage and the rear axle steering carriage are curved. The behavior of the carriage and axle when passing is different. In addition, there are only examples for examining an appropriate steering amount increment rate for a double-shaft steering carriage, and no examples for examining an appropriate steering amount increment rate for a single-axle steering carriage.
従って、両軸操舵台車について検討した操舵量の増分率を、片軸操舵台車に適用したとしても、曲線通過性能の最適化(例えば総合横圧の最小化)が図れるわけではなく、逆に曲線通過性能が悪化する可能性もある。 Therefore, even if the increment rate of the steering amount studied for the dual-axle steering cart is applied to a single-axle steering cart, the curve passing performance cannot be optimized (for example, the total lateral pressure can be minimized). There is also a possibility that the passing performance is deteriorated.
本発明が解決しようとする課題は、曲線通過時の台車、輪軸の挙動が両軸操舵台車とは必ずしも同じでない片軸操舵台車の曲線通過性能を向上することにある。 The problem to be solved by the present invention is to improve the curve passing performance of a single-shaft steering carriage in which the behavior of the carriage and the wheel shaft at the time of passing a curve is not necessarily the same as that of the double-axle steering carriage.
本発明は、曲線通過時に、鉄道車両用2軸台車の外軌側車輪の最大横圧を低下させ、かつ内軌側車輪においても従来台車より安全性が悪化しないようにすることを目的としている。 An object of the present invention is to reduce the maximum lateral pressure of an outer gauge side wheel of a two-axle truck for a railway vehicle when passing through a curve, and to prevent the safety of the inner gauge side wheel from being worse than that of a conventional carriage. .
すなわち、本発明の鉄道車両用片軸操舵台車は、
2軸台車の進行方向前側の輪軸或いは進行方向後側の輪軸の何れかのみを操舵する片軸操舵台車であって、
曲線通過時に、前記何れかの輪軸を操舵する操舵装置の下記式で表す操舵量が100%の場合の理論操舵量に対する操舵量増分率を、−10%以上、44%以下の範囲で調整したことを最も主要な特徴としている。
操舵量(%)=β/{ sin−1(a sinα/L)}×100
但し、β:輪軸の操舵角
a:軸距
α:ボギー角
L:台車中心間距離
That is, the single-shaft steering carriage for railway vehicles of the present invention is
A single-shaft steering carriage that steers only the front axle or the rear axle of the biaxial carriage in the traveling direction,
The steering amount increment rate with respect to the theoretical steering amount when the steering amount represented by the following formula of the steering device that steers any of the wheel shafts when passing through the curve is 100% is adjusted in the range of −10% to 44%. This is the main feature.
Steering amount (%) = β / {sin −1 (a sin α / L)} × 100
Where β: Steering angle of wheel axle a: Shaft distance α: Bogie angle
L: Distance between bogie centers
また、本発明の鉄道車両は、
車両の両側に本発明の鉄道車両用片軸操舵台車を配置する際、進行方向前側から第1番目と第4番目の輪軸或いは第2番目と第3番目の輪軸を操舵するように配置したことを最も主要な特徴としている。
Moreover, the railway vehicle of the present invention is
When the single-axle steering carriage for railway vehicles of the present invention is arranged on both sides of the vehicle, the first and fourth wheel shafts or the second and third wheel shafts are steered from the front side in the traveling direction. Is the most important feature.
本発明では、片軸操舵台車の操舵量の増分率を最適範囲に調整するので、曲線通過時に、鉄道車両用2軸台車の外軌側車輪の最大横圧が低下し、かつ内軌側車輪においても従来台車より安全性が悪化しないようになる。 In the present invention, since the increment rate of the steering amount of the single-shaft steering carriage is adjusted to the optimum range, the maximum lateral pressure of the outer gauge side wheel of the two-axle truck for railcars is reduced and the inner gauge side wheel is reduced when passing through the curve. In this case, the safety is not deteriorated as compared with the conventional cart.
本発明によれば、前軸或いは後軸のみを操舵する鉄道用片軸操舵台車において、曲線走行時における外軌側車輪に作用する横圧を低下させ、かつ内軌側車輪の脱線可能性の発生を回避することができるので、曲線通過時の安全性が向上する。 According to the present invention, in a railway single-shaft steering carriage that steers only the front axle or the rear axle, the lateral pressure acting on the outer gauge side wheel during curve traveling is reduced, and the possibility of derailment of the inner gauge side wheel is reduced. Since generation | occurrence | production can be avoided, the safety | security at the time of a curve passage improves.
本発明では、曲線通過時に、鉄道車両用2軸台車の外軌側車輪の最大横圧を低下させ、かつ内軌側車輪においても従来台車より安全性が悪化しないようにするという目的を、片軸操舵台車の操舵量の増分率を最適範囲に調整することで実現した。 The object of the present invention is to reduce the maximum lateral pressure of the outer gauge side wheel of the railcar two-axis carriage when passing through the curve, and to prevent the inner gauge side wheel from being deteriorated in safety compared to the conventional carriage. This was realized by adjusting the increment rate of the steering amount of the axle steering cart to the optimum range.
以下、本発明を実施するための形態例を、図1〜図9を用いて説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
輪軸を操舵する操舵台車においては、曲線通過時の通過性能に影響を与える操舵量の増分率は、操舵装置の設計時に自由に設定することが可能である。特に前軸或いは後軸のどちらか一方を操舵する片軸操舵台車は、曲線通過時の挙動が両軸操舵台車とは異なるのとともに、前軸を操舵する場合と後軸を操舵する場合でも曲線通過時の挙動が異なる。 In a steering cart that steers the wheel axle, the increment rate of the steering amount that affects the passing performance at the time of passing through the curve can be freely set at the time of designing the steering device. In particular, a single-axle steering cart that steers either the front shaft or the rear shaft has a different behavior when passing a curve than a dual-axle steering cart, and even when the front shaft is steered and the rear shaft is steered. The behavior when passing is different.
そこで、発明者らは、片軸操舵台車のうち、前軸を操舵する前軸操舵台車と、後軸を操舵する後軸操舵台車の両者に対し操舵量増分率が与える影響の調査を行った。 Therefore, the inventors investigated the influence of the steering amount increment rate on both the front-wheel steering cart that steers the front shaft and the rear-shaft steering vehicle that steers the rear shaft among the single-shaft steering carts. .
片軸操舵台車における操舵量と曲線通過性能の関連性を評価するため、前軸操舵台車と後軸操舵台車を混在させた模擬鉄道車両を使用し、以下の曲線条件で操舵量の増分率を変化させて曲線走行試験を実施した。 In order to evaluate the relationship between the steering amount and curve-passing performance in a single-axle steering carriage, a simulated railway vehicle with a mixture of front and rear axle steering trucks was used. The curve running test was carried out while changing.
曲線条件:
曲線半径:120m
カント:60mm
スラック:18mm
Curve condition:
Curve radius: 120m
Kant: 60mm
Slack: 18mm
A.安全性評価(最大横圧評価)について
直線走行時、車輪11a,11bは、図1(a)に示すようにレール4a,4bの中央に位置している。
A. About Safety Evaluation (Maximum Lateral Pressure Evaluation) During straight running, the
一方、曲線通過時は、図1(b)に示すように、外軌側の車輪11aは外軌側のレール4aに、内軌側の車輪11bは両レール4a,4bの中心側に寄って、外軌側の車輪11aのフランジが外軌側のレール4aの肩部に接触する(外軌フランジ当り)。或いは、図1(c)に示すように、内軌側の車輪11bは内軌側のレール4bに、外軌側の車輪11aは両レール4a,4bの中心側に寄って、内軌側の車輪11bのフランジが内軌側のレール4bの肩部に接触する(内軌フランジ当り)。フランジ当りした場合、高い横圧が発生し、車輪がレール上に乗り上がって脱線する(乗り上がり脱線)可能性が発生する。
On the other hand, when passing through the curve, as shown in FIG. 1 (b), the outer-
脱線に対する安全性を評価する場合、1台車当り2軸4枚の車輪の中で、フランジ当りしている車輪に発生する横圧の最大値を最悪値として評価指標とすると、この値の低い方が曲線通過性能は高いと判断される。 When evaluating the safety against derailment, if the maximum value of the lateral pressure generated on the wheel that is in contact with the flange is the worst value among the four wheels of two wheels per vehicle, the lower value However, it is judged that the curve passing performance is high.
通常台車の場合は、フランジ当りするのは外軌側車輪のみであるため、外軌側の車輪の横圧で判断すればよいが、片軸操舵台車では、従来台車と曲線通過時の特性が異なると考えられ、内軌側の車輪もフランジ当りする可能性があるので、1台車当り4枚の全ての車輪を評価した。 In the case of a normal carriage, only the outer gauge side wheel hits the flange, so it can be determined by the lateral pressure of the outer gauge side wheel. It is considered that the wheels are different, and the wheels on the inner rail side may hit the flange, so all four wheels per one truck were evaluated.
以下、試験結果を、前軸操舵台車と後軸操舵台車に分けて説明する。
〔後軸操舵台車〕
フランジ当りの有無は、輪軸の台車左右方向の位置(左右変位)の測定結果から判断する。図2は、前記条件の曲線走行時における後軸操舵台車の操舵量と前後の輪軸(以下、前軸、後軸という。)の左右位置の関係を示した図である。
Hereinafter, the test results will be described separately for the front axle steering carriage and the rear axle steering carriage.
[Rear axle steering cart]
The presence / absence of contact with the flange is determined from the measurement result of the position of the wheel shaft in the left-right direction (left-right displacement). FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the steering amount of the rear-wheel steering carriage and the left-right position of the front and rear wheel axles (hereinafter referred to as the front axle and the rear axle) during the curve traveling under the above conditions.
図2より、操舵量増分率が−100%(通常台車と同等)の場合は、前軸が外軌側に寄ってフランジ当りしているが、後軸は軌道中央側に位置しているのでフランジ当りしていないことが分かる。一方、操舵量増分率が−26%以上の場合は、後軸も前軸と同じく外軌側に移動してフランジ当りしていることが分かる。下記表1は、図2に示した関係に基づき、前軸と後軸が内外軌側のどちらにフランジ当りするのかをまとめたものである。 As shown in FIG. 2, when the steering amount increment rate is -100% (equivalent to a normal cart), the front shaft is close to the outer track side and is in contact with the flange, but the rear shaft is located on the track center side. It can be seen that there is no contact with the flange. On the other hand, when the steering amount increment rate is −26% or more, it can be seen that the rear shaft is also moved to the outer gauge side like the front shaft and is in contact with the flange. Table 1 below summarizes whether the front shaft and the rear shaft are in contact with the flange on the inner or outer rail side based on the relationship shown in FIG.
次に、図2で示した結果を得た際の、外軌及び内軌での前軸と後軸に作用する横圧を測定した結果を図3に示す。表1に示したフランジ当りしている車輪の横圧を、図3より抜粋してまとめたのが下記表2である。 Next, FIG. 3 shows the results of measuring the lateral pressure acting on the front and rear shafts in the outer and inner tracks when the results shown in FIG. 2 are obtained. Table 2 below summarizes the lateral pressures of the wheels hitting the flanges shown in Table 1 from FIG.
また、表2に関して操舵量増分率毎に最大の横圧を選択し、これをグラフ化したのが図4である。図4に示す値が低いほど曲線通過性能が高いといえる。 Further, FIG. 4 is a graph in which the maximum lateral pressure is selected for each steering amount increment rate with respect to Table 2 and is graphed. It can be said that the curve passing performance is higher as the value shown in FIG. 4 is lower.
図4より、操舵量増分率が−100%(通常台車)から8%までは、最大横圧は減少して曲線通過性能が向上することが分かる。しかしながら、操舵量増分率が44%では、図4より操舵量増分率が0%の場合とほぼ同等程度の最大横圧であった。また、操舵量増分率が44%から100%の間では、最大横圧は逆に増加に転じており、操舵量増分率が100%の場合は操舵量増分率が−100%(通常台車と同等)の場合と最大横圧がほぼ等しく、操舵しても曲線通過性能は改善しないことが分かった。 From FIG. 4, it can be seen that when the steering amount increment rate is from −100% (normal carriage) to 8%, the maximum lateral pressure is reduced and the curve passing performance is improved. However, when the steering amount increment rate is 44%, the maximum lateral pressure is almost the same as in the case where the steering amount increment rate is 0%, as shown in FIG. In addition, when the steering amount increment rate is between 44% and 100%, the maximum lateral pressure starts to increase, and when the steering amount increment rate is 100%, the steering amount increment rate is -100% (with the normal carriage). It was found that the maximum lateral pressure was almost the same as in the case of Equivalent), and the curve passing performance was not improved by steering.
図4に示すように、操舵量増分率が44%を超えると曲線通過性能が悪化するのは、図3(a)に示されるように、操舵量増分率が増加すると後軸の横圧が急激に増加するからである。この図3(a)より、144%以上に操舵量を増やした場合(操舵量増分率が44%以上)に、さらに後軸の横圧が増大すると予測され、曲線通過性能は通常台車よりも悪化すると考えられる。 As shown in FIG. 4, when the steering amount increment rate exceeds 44%, the curve passing performance deteriorates as shown in FIG. 3 (a). This is because it increases rapidly. From FIG. 3 (a), when the steering amount is increased to 144% or more (steering amount increment rate is 44% or more), it is predicted that the lateral pressure of the rear axle will increase further. It is thought to get worse.
従って、後軸操舵台車の場合は、操舵量増分率が−10%以上、44%以下が適しており、8%以上、44%以下がより好ましい範囲であることがわかる。 Therefore, in the case of a rear-wheel steering bogie, it is understood that a steering amount increment rate of −10% to 44% is suitable, and 8% to 44% is a more preferable range.
〔前軸操舵台車〕
フランジ当りの有無は、図5の輪軸左右方向の位置(左右変位)の測定結果から判断する。図5より、操舵量増分率が−100%(通常台車)から44%では、前軸が外軌側に寄り、後軸は軌道中央側に位置していることが分かる。一方、操舵量増分率が100%では、前軸、後軸ともに内軌側に移動し、内軌側でフランジ当りしていることが分かる。下記表3は、図5に示した関係に基づき、前軸と後軸が内外軌側のどちらにフランジ当りするのかをまとめたものである。
[Front axle steering cart]
The presence / absence of contact with the flange is determined from the measurement result of the position (left / right displacement) in the left / right direction of the wheel axis in FIG. From FIG. 5, it can be seen that when the steering amount increment rate is from −100% (normal carriage) to 44%, the front shaft is closer to the outer track side and the rear shaft is positioned on the track center side. On the other hand, when the steering amount increment rate is 100%, it can be seen that both the front shaft and the rear shaft move to the inner rail side and are in contact with the flange on the inner rail side. Table 3 below summarizes whether the front shaft and the rear shaft are in contact with the flange on the inner or outer rail side based on the relationship shown in FIG.
次に、図5で示した結果を得た際の、外軌及び内軌での前軸と後軸に作用する横圧を測定した結果を図6に示す。表3に示したフランジ当りしている車輪の横圧を、図6より抜粋してまとめたのが下記表4である。 Next, FIG. 6 shows the result of measuring the lateral pressure acting on the front and rear shafts in the outer and inner tracks when the results shown in FIG. 5 are obtained. Table 4 below summarizes the lateral pressures of the wheels hitting the flanges shown in Table 3 from FIG.
また、表4に関して操舵量増分率毎に最大の横圧を選択し、これをグラフ化したのが図7である。図7に示す最大横圧値が低いほど曲線通過性能が高いといえる。 Further, FIG. 7 is a graph in which the maximum lateral pressure is selected for each steering amount increment rate with respect to Table 4 and is graphed. It can be said that the curve passing performance is higher as the maximum lateral pressure value shown in FIG. 7 is lower.
図7より、操舵量増分率が−100%から44%までは、操舵量増分率が増加するに従って最大横圧は減少して曲線通過性能が改善されることが分かる。一方、操舵量増分率が44%から100%の間では、最大横圧は逆に増加に転じており、曲線通過性能が悪化していることが分かる。特に注意すべきは、操舵量増分率が100%では、内軌側でフランジ当りが発生している点である。 From FIG. 7, it can be seen that when the steering amount increment rate is from −100% to 44%, the maximum lateral pressure decreases as the steering amount increment rate increases and the curve passing performance is improved. On the other hand, it can be seen that when the steering amount increment rate is between 44% and 100%, the maximum lateral pressure starts to increase, and the curve passing performance deteriorates. It should be particularly noted that when the steering amount increment rate is 100%, the flange contact is generated on the inner track side.
一般的な鉄道の急曲線においては、外軌側への脱線を想定して脱線防止ガードを設置して安全性を確保しているが、内軌側への脱線を想定した脱線防止ガードは必ずしも設置されているとは限らない。従って、内軌側への脱線可能性を誘発する内軌側でのフランジ当りは、例え最大横圧の値が低くとも回避すべきである。 In general railway sharp curves, derailment prevention guards are installed to ensure safety by assuming derailment to the outer gauge side, but derailment prevention guards assuming derailment to the inner gauge side are not necessarily It is not necessarily installed. Therefore, the flange contact on the inner rail side that induces the possibility of derailment to the inner rail side should be avoided even if the value of the maximum lateral pressure is low.
以上の結果より、前軸を操舵する片軸操舵台車では、最大横圧の減少と内軌側脱線回避の観点から、操舵量の増分率を−10%以上、44%以下とするのが適しており、20%以上、44%以下、さらには35%以上、44%以下がより好ましい範囲であることがわかる。 From the above results, in the single-shaft steering cart that steers the front shaft, it is suitable that the increment rate of the steering amount is -10% or more and 44% or less from the viewpoint of reducing the maximum lateral pressure and avoiding the inner rail side derailment. 20% or more and 44% or less, and further 35% or more and 44% or less are more preferable ranges.
以上より、最大横圧を指標とした場合の曲線通過性能向上を目的とした場合、後軸を操舵する片軸操舵台車、前軸を操舵する片軸操舵台車ともに、理論操舵量に対する増分率は−10%以上、44%以下にすることが望ましいことが判明した。 From the above, for the purpose of improving the curve passing performance when the maximum lateral pressure is used as an index, the increment rate with respect to the theoretical steering amount is the same for both the single-axle steering cart that steers the rear axle and the single-axle steering cart that steers the front axle. It has been found that it is desirable to set it to −10% or more and 44% or less.
B.摩耗を考慮した評価(総合横圧評価)について
前節のAでは、脱線に対する安全性評価ということで、台車内に発生する最大横圧を評価指標としている。一方で、車輪のフランジ部摩耗量の低減を志向して、フランジ接触する車輪の横圧の総和で評価する方法もある。
B. About Evaluation Considering Wear (Overall Lateral Pressure Evaluation) In A in the previous section, the maximum lateral pressure generated in the carriage is used as an evaluation index for safety evaluation against derailment. On the other hand, there is also a method of evaluating the sum of the lateral pressures of the wheels in contact with the flanges in order to reduce the wear amount of the flange portions of the wheels.
一般的な摩耗則(ホイマン、アーチャードなど)では、物体の摩耗量は押付荷重に比例するとされている。鉄道車両の場合、押付荷重には横圧が該当することになる。従って、1台車内における車輪の摩耗量を表現する指標として、フランジ当りする車輪の横圧の総和(以下、総合横圧という。)を評価指標として導入した場合、総合横圧が低いほど、車輪の摩耗量は少なくなると考えられる。 According to general wear rules (Huiman, Archer, etc.), the amount of wear of an object is proportional to the pressing load. In the case of a railway vehicle, lateral pressure corresponds to the pressing load. Therefore, when the sum of the lateral pressures of the wheels per flange (hereinafter referred to as total lateral pressure) is introduced as an evaluation index as an index expressing the amount of wear of the wheels in one truck, the lower the total lateral pressure, It is considered that the amount of wear of the iron is reduced.
以下、試験結果を、前軸操舵台車と後軸操舵台車に分けて説明する。
〔後軸操舵台車〕
フランジ当りしている車輪の横圧は、先の表2に示している。表2の各操舵量増分率条件における前軸と後軸の横圧の正の値の和を下記表5に示す。
Hereinafter, the test results will be described separately for the front axle steering carriage and the rear axle steering carriage.
[Rear axle steering cart]
The lateral pressure of the wheel hitting the flange is shown in Table 2 above. Table 5 below shows the sum of the positive values of the lateral pressures of the front shaft and the rear shaft in each steering amount increment rate condition of Table 2.
表5より、操舵量増分率が−100%から−10%の場合は、操舵量増分率が増加すると総合横圧が減少することが分かる。一方、操舵量増分率が−10%から100%の場合は、操舵量増分率の増加に伴って総合横圧は増加している。1台車内における車輪摩耗量の最適化を図る場合、操舵量増分率は−26%から+8%とするのが望ましい。 From Table 5, it can be seen that when the steering amount increment rate is from -100% to -10%, the total lateral pressure decreases as the steering amount increment rate increases. On the other hand, when the steering amount increment rate is from -10% to 100%, the total lateral pressure increases as the steering amount increment rate increases. When optimizing the amount of wheel wear in one vehicle, it is desirable that the steering amount increment rate be -26% to + 8%.
〔前軸操舵台車〕
フランジ当りしている車輪の横圧は、先の表4に示している。表4の各操舵量増分率条件における前軸と後軸の横圧の正の値の和を下記表6に示す。
[Front axle steering cart]
The lateral pressure of the wheel hitting the flange is shown in Table 4 above. Table 6 below shows the sum of the positive values of the lateral pressures of the front shaft and the rear shaft in each of the steering amount increment rate conditions in Table 4.
表6より、操舵量増分率が−100%から44%の場合は、操舵量増分率の増加に伴って総合横圧は減少することが分かる。一方、操舵量増分率が44%から100%の場合は、操舵量増分率の増加に伴って総合横圧は増加している。従って、1台車内における車輪摩耗量の最適化を図る場合、操舵量増分率は44%とするのが望ましい。 From Table 6, it can be seen that when the steering amount increment rate is from −100% to 44%, the total lateral pressure decreases as the steering amount increment rate increases. On the other hand, when the steering amount increment rate is 44% to 100%, the total lateral pressure increases as the steering amount increment rate increases. Therefore, when the wheel wear amount in one truck is optimized, it is desirable that the steering amount increment rate is 44%.
ところで、一般の鉄道車両は、使用時、進行方向が前後に切り替わる。従って、片軸操舵台車を一般の鉄道車両に適用する場合、車両中心位置から見て対称に操舵軸を配置することになる。 By the way, when a general railway vehicle is used, the traveling direction is switched back and forth. Therefore, when the single-axis steering carriage is applied to a general railway vehicle, the steering shaft is arranged symmetrically as viewed from the vehicle center position.
従って、図10(b)に示す進行方向前側から第1番目と第4番目の輪軸を操舵する1−4軸操舵台車系か、図10(c)に示す進行方向前側から第2番目と第3番目の輪軸を操舵する2−3軸操舵台車系の場合は、進行方向により操舵軸を切り替える機構が不要となるので、鉄道車両としてシンプルな構成が可能となり、製造・保守コストを抑制できる。 Therefore, the 1-4 axis steering bogie system for steering the first and fourth wheel shafts from the front side in the traveling direction shown in FIG. 10B, or the second and second side from the front side in the traveling direction shown in FIG. 10C. In the case of a 2-3 axis steering bogie system that steers the third wheel axis, a mechanism for switching the steering axis depending on the traveling direction is not required, so that a simple configuration as a railway vehicle is possible, and manufacturing and maintenance costs can be suppressed.
しかしながら、1−4軸操舵台車系か2−3軸操舵台車系で鉄道車両を構成する場合、1車両2台車のうち、片方は前軸操舵台車、もう片方は後軸操舵台車となって、両者が必ず混在することになる。 However, when a railway vehicle is configured with a 1-4 axis steering bogie system or a 2-3 axis steering bogie system, one of the two cars of one vehicle is a front axle steering carriage and the other is a rear axle steering carriage. Both will always be mixed.
脱線への安全性を評価する場合、1−4軸操舵台車系、2−3軸操舵台車系の、後軸操舵台車、前軸操舵台車も、結果的に操舵量増分率は、前述した通り、操舵量の増分率を−10%以上、44%以下とするのが適している。さらに後軸操舵台車と前軸操舵台車の組合せとして見た場合、操舵量増分率は20%以上、44%以下、さらには35%以上、44%以下がより望ましい。 When evaluating the safety against derailment, the 1-4 axis steering bogie system, the 2-3 axis steering bogie system, the rear axle steering carriage, and the front axle steering carriage as a result, the steering amount increment rate is as described above. It is suitable that the increment rate of the steering amount is -10% or more and 44% or less. Further, when viewed as a combination of a rear axle steering truck and a front axle steering carriage, the steering amount increment rate is more preferably 20% or more and 44% or less, and further preferably 35% or more and 44% or less.
一方、車輪摩耗の最適化を目的とする場合は、前軸操舵台車では操舵量増分率が44%の場合に総合横圧が最も低い値となるが(表6参照)、後軸操舵台車で操舵量増分率を44%とすると、通常台車よりも総合横圧が増加するので(表5参照)、通常台車よりも車輪摩耗が増加する可能性がある。 On the other hand, for the purpose of optimizing wheel wear, the total lateral pressure is the lowest value for the front axle steering cart when the steering amount increment rate is 44% (see Table 6). When the steering amount increment rate is set to 44%, the overall lateral pressure increases as compared to the normal cart (see Table 5), and thus wheel wear may increase compared to the normal cart.
後軸操舵台車と前軸操舵台車の組み合わせの場合について、表5と表6から求めた総合横圧を下記表7に示す。この表をグラフ化したものを図8に示す。 Table 7 below shows the total lateral pressure obtained from Table 5 and Table 6 for the combination of the rear axle steering carriage and the front axle steering carriage. A graph of this table is shown in FIG.
図8より、操舵量増分率が−10%において総合横圧は最小値をとることが分かる。また、この総合横圧の結果により、後軸操舵台車と前軸操舵台車の組み合わせの場合、操舵量増分率が−26%以上、44%以下が適しており、さらには、−20%以上、4%以下、よりさらには−14%以上、−6%以下とするのがより望ましい。 FIG. 8 shows that the total lateral pressure takes the minimum value when the steering amount increment rate is −10%. Further, according to the result of this total lateral pressure, in the case of a combination of a rear-wheel steering bogie and a front-shaft steering bogie, a steering amount increment rate of −26% or more and 44% or less is suitable, and further, −20% or more, It is more desirable that the content be 4% or less, more preferably −14% or more and −6% or less.
従って、1−4軸操舵台車系か2−3軸操舵台車系で鉄道車両を構成する場合は、前述した通り、操舵量増分値を適切とすることにより、最大横圧(安全性)、総合横圧(車輪摩耗)の各々を適切なものとすることができる。さらに、操舵量増分率は−10%以上4%以下とすれば、最大横圧(安全性)、総合横圧(車輪摩耗)の両面をより考慮することができる。 Therefore, when a railway vehicle is configured with a 1-4 axis steering bogie system or a 2-3 axis steering bogie system, as described above, the maximum lateral pressure (safety), overall Each of the lateral pressures (wheel wear) can be appropriate. Furthermore, if the steering amount increment rate is set to -10% or more and 4% or less, both the maximum lateral pressure (safety) and the total lateral pressure (wheel wear) can be taken into consideration.
本発明は上記の例に限らず、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。 The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiments may be changed as appropriate within the scope of the technical idea described in each claim.
例えば操舵台車の操舵方式は、アクティブ強制操舵方式、半強制操舵方式のどちらの方式を採用しても良い。なお、アクティブ強制操舵方式とは、空圧、油圧或いは電動方式のアクチュエータを使用し、外部からエネルギーを投入して制御しながら能動的に輪軸を操舵する方式である。一方、半強制操舵方式とは、車体・台車・輪軸をリンクなどの機械的機構で繋いで、曲線通過時に車体・台車間に発生するボギー変位を駆動力とする方式である。このうち、アクティブ強制操舵方式は、装置自体の製造・保守コストが高いが、半強制操舵方式はリンク式テコなど簡便な機構を用いるため、製造・保守コストは低くなる。 For example, as the steering method of the steering carriage, either an active forced steering method or a semi-forced steering method may be adopted. Note that the active forced steering method is a method of using an air pressure, hydraulic pressure, or electric type actuator to actively steer the wheel shaft while applying energy and controlling from the outside. On the other hand, the semi-forced steering system is a system in which a vehicle body, a carriage, and a wheel shaft are connected by a mechanical mechanism such as a link, and a bogie displacement generated between the body and the carriage when passing a curve is used as a driving force. Among these, the active forced steering method has a high manufacturing / maintenance cost of the device itself, but the semi-forced steering method uses a simple mechanism such as a link lever, so the manufacturing / maintenance cost is low.
1c 片軸操舵台車
2a 操舵輪軸
2b 非操舵輪軸(通常輪軸)
3 台車枠
4a 外軌側のレール
4b 内軌側のレール
1c Single-
3
Claims (5)
曲線通過時に、前記何れかの輪軸を操舵する操舵装置の下記式で表す操舵量が100%の場合の理論操舵量に対する操舵量増分率を、−10%以上、44%以下の範囲で調整したことを特徴とする鉄道車両用片軸操舵台車。
操舵量(%)=β/{ sin−1(a sinα/L)}×100
但し、β:輪軸の操舵角
a:軸距
α:ボギー角(曲線での台車と車体の相対角)
L:台車中心間距離 A single-shaft steering carriage that steers only the front axle or the rear axle of the biaxial carriage in the traveling direction,
The steering amount increment rate with respect to the theoretical steering amount when the steering amount represented by the following formula of the steering device that steers any of the wheel shafts when passing through the curve is 100% is adjusted in the range of −10% to 44%. A single-axis steering carriage for a railway vehicle.
Steering amount (%) = β / {sin −1 (a sin α / L)} × 100
Where β: Steering angle of the wheel axle a: Shaft distance α: Bogie angle (the relative angle between the carriage and the vehicle body in a curve)
L: Distance between bogie centers
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0487874A (en) * | 1990-07-30 | 1992-03-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | vehicle trolley |
JPH10203364A (en) * | 1997-01-17 | 1998-08-04 | Railway Technical Res Inst | Steering device of truck for rolling stock |
JP2000272514A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-03 | West Japan Railway Co | Method and apparatus for steering a bogie for railway vehicles |
JP2008126811A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Railcar bogie |
WO2009038068A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steering bogie for rolling stock, rolling stock and articulated vehicle |
JP2010058650A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steering truck for railway car, railway car, and coupled cars |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0487874A (en) * | 1990-07-30 | 1992-03-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | vehicle trolley |
JPH10203364A (en) * | 1997-01-17 | 1998-08-04 | Railway Technical Res Inst | Steering device of truck for rolling stock |
JP2000272514A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-03 | West Japan Railway Co | Method and apparatus for steering a bogie for railway vehicles |
JP2008126811A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Railcar bogie |
WO2009038068A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steering bogie for rolling stock, rolling stock and articulated vehicle |
JP2010058650A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Steering truck for railway car, railway car, and coupled cars |
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