JP3176247B2 - 鉄道車両用独立車輪動力台車 - Google Patents
鉄道車両用独立車輪動力台車Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両用独立車輪動力
台車に関する。
台車に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の鉄道用二軸車両の構造において
は、車体に取り付けた前後両車軸は車体の縦軸線(車体
の進行方向に沿った軸線)に対して直角の方向に並行に
配置され、車軸を軸端で受けている軸箱は上下方向には
自由度を持つが、前後方向或いは左右方向には殆ど自由
度なく支持されている。また、従来の鉄道車両用二軸ボ
ギー台車においても、台車に取り付けた前後両車軸は台
車の縦軸線(台車の進行方向に沿った軸線)に対して直
角の方向に並行に配置され、車軸を軸端で受けている軸
箱は上下方向には自由度を持つが、前後方向或いは左右
方向には殆ど自由度なく支持されている。
は、車体に取り付けた前後両車軸は車体の縦軸線(車体
の進行方向に沿った軸線)に対して直角の方向に並行に
配置され、車軸を軸端で受けている軸箱は上下方向には
自由度を持つが、前後方向或いは左右方向には殆ど自由
度なく支持されている。また、従来の鉄道車両用二軸ボ
ギー台車においても、台車に取り付けた前後両車軸は台
車の縦軸線(台車の進行方向に沿った軸線)に対して直
角の方向に並行に配置され、車軸を軸端で受けている軸
箱は上下方向には自由度を持つが、前後方向或いは左右
方向には殆ど自由度なく支持されている。
【0003】前記従来構造の車両において、直線を走行
する場合は良いが、曲線を走行する場合には車輪の回転
方向は曲線の接線方向と一致しておらず、このため車輪
の回転方向と曲線の接線との間にはある角度が生じてい
る。これに起因する問題は車輪と線路間に発生する横圧
による軌間の拡大、キシミ音の発生、車輪や線路の磨耗
および線路の締結装置の補修等である。これらの理由で
従来から線路の曲線半径ごとに安全面、経済面等を考慮
して列車の最高通過速度を決めてきた。
する場合は良いが、曲線を走行する場合には車輪の回転
方向は曲線の接線方向と一致しておらず、このため車輪
の回転方向と曲線の接線との間にはある角度が生じてい
る。これに起因する問題は車輪と線路間に発生する横圧
による軌間の拡大、キシミ音の発生、車輪や線路の磨耗
および線路の締結装置の補修等である。これらの理由で
従来から線路の曲線半径ごとに安全面、経済面等を考慮
して列車の最高通過速度を決めてきた。
【0004】一方、目的地までの到達時分の短縮のた
め、列車の曲線通過速度の向上が強く望まれてきてお
り、車軸を軸端で前後に移動可能な構造で支持し、軸端
をリンク機構により台車枠や車体に連結して、曲線路に
おいても車輪の回転方向が曲線の接線方向を向くよう操
舵するいわゆる自己操舵台車の開発が進められてきた。
しかしながら、この様な台車は機構の複雑さ等の割には
走行性能の向上が不十分であって前記の問題の解決には
至っていない。
め、列車の曲線通過速度の向上が強く望まれてきてお
り、車軸を軸端で前後に移動可能な構造で支持し、軸端
をリンク機構により台車枠や車体に連結して、曲線路に
おいても車輪の回転方向が曲線の接線方向を向くよう操
舵するいわゆる自己操舵台車の開発が進められてきた。
しかしながら、この様な台車は機構の複雑さ等の割には
走行性能の向上が不十分であって前記の問題の解決には
至っていない。
【0005】以上のような点の改善策として、特開平2
−34465号のように左右の車輪がそれぞれ別個に独
立して回転できる独立車輪を持った台車において車輪の
回転方向が常に曲線の接線方向と一致するように車輪の
向きを移動装置を用いて操舵する台車がある。しかしな
がら移動装置の付加にともなう重量増、油圧等動力源の
確保、機構の複雑化等の問題があった。
−34465号のように左右の車輪がそれぞれ別個に独
立して回転できる独立車輪を持った台車において車輪の
回転方向が常に曲線の接線方向と一致するように車輪の
向きを移動装置を用いて操舵する台車がある。しかしな
がら移動装置の付加にともなう重量増、油圧等動力源の
確保、機構の複雑化等の問題があった。
【0006】また直線走行時においても、軌道の不整等
に起因して車輪とレールの左右方向変位(車輪の偏り)
が生じても、独立車輪台車の場合、特別な操舵機構を設
けない限り、通常の円錐踏面車輪、円弧踏面車輪等では
独立車輪構造に起因して、車輪の偏りを是正する事がで
きないので、車輪からレールの左右方向に作用する力
(横圧)が大きくなり、乗り心地の悪化や脱線の危険等
の問題がある。
に起因して車輪とレールの左右方向変位(車輪の偏り)
が生じても、独立車輪台車の場合、特別な操舵機構を設
けない限り、通常の円錐踏面車輪、円弧踏面車輪等では
独立車輪構造に起因して、車輪の偏りを是正する事がで
きないので、車輪からレールの左右方向に作用する力
(横圧)が大きくなり、乗り心地の悪化や脱線の危険等
の問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術によれば、
従来の台車においては曲線通過時に車輪の回転方向が曲
線の接線方向と一致していないために車輪とレールとの
間に起こる横圧によって車輪およびレールの摩耗,損
傷,騒音等の問題点があった。また、従来の独立車輪付
操舵台車においては操舵装置を設ける必要があり、さら
に車輪のレールに対する左右方向変位の復原力の欠如す
るために起こる横圧によって車輪およびレールの摩耗,
損傷,騒音等の問題点があった。本発明は前記のような
問題点を解決するためになされたもので、特別な操舵装
置を設けることなしにより簡略な機構で、鉄道車両の曲
線通過性能を向上することができる鉄道車両用独立車輪
動力台車を提供することを目的とする。
従来の台車においては曲線通過時に車輪の回転方向が曲
線の接線方向と一致していないために車輪とレールとの
間に起こる横圧によって車輪およびレールの摩耗,損
傷,騒音等の問題点があった。また、従来の独立車輪付
操舵台車においては操舵装置を設ける必要があり、さら
に車輪のレールに対する左右方向変位の復原力の欠如す
るために起こる横圧によって車輪およびレールの摩耗,
損傷,騒音等の問題点があった。本発明は前記のような
問題点を解決するためになされたもので、特別な操舵装
置を設けることなしにより簡略な機構で、鉄道車両の曲
線通過性能を向上することができる鉄道車両用独立車輪
動力台車を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明における鉄道車両
用独立車輪動力台車は、走行時に左右の車輪が固定軸と
は独立して回転することのできる独立車輪と、左右の車
輪を駆動するための原動機と、左右の車輪の回転数を検
出する回転数検出手段と、回転数演算部とゲイン乗算部
とトルク制御手段からなる制御装置とを有し、走行時に
該独立車輪の回転方向が常に線路の接線方向と一致する
ように、左右の車輪を一対とする車軸を車体に対して旋
回可能な構造で取り付け、左右の車輪の回転数を該回転
数検出手段で検出し、検出した左右の車輪の回転数を該
回転数演算部で回転数差を求め、求めた回転数差に基づ
いて、左右の車輪を駆動するための原動機の間のトルク
差を該ゲイン乗算部で計算し、左右の車輪を駆動するた
めの原動機を該トルク制御手段でトルク制御することを
特徴とする。
用独立車輪動力台車は、走行時に左右の車輪が固定軸と
は独立して回転することのできる独立車輪と、左右の車
輪を駆動するための原動機と、左右の車輪の回転数を検
出する回転数検出手段と、回転数演算部とゲイン乗算部
とトルク制御手段からなる制御装置とを有し、走行時に
該独立車輪の回転方向が常に線路の接線方向と一致する
ように、左右の車輪を一対とする車軸を車体に対して旋
回可能な構造で取り付け、左右の車輪の回転数を該回転
数検出手段で検出し、検出した左右の車輪の回転数を該
回転数演算部で回転数差を求め、求めた回転数差に基づ
いて、左右の車輪を駆動するための原動機の間のトルク
差を該ゲイン乗算部で計算し、左右の車輪を駆動するた
めの原動機を該トルク制御手段でトルク制御することを
特徴とする。
【0009】前記の問題を解決するためには、車輪が曲
線通過中に、車輪の回転方向を常に曲線の接線方向に操
舵することが必要であり、独立車輪の採用と合わせて理
論上では左右一体になった通常の車輪よりも理想的な曲
線通過性能を得ることができる。つまり通常の車輪で
は、車輪の回転方向を曲線の接線方向に操舵した場合で
も右と左の車輪が同軸で結ばれているため、原動機によ
る駆動トルクをレール車輪間で伝達する際に発生する微
少なスリップに加えて、曲線の内軌側レールと外軌側レ
ールの半径差による微少なスリップを発生することがあ
るが、独立車輪の場合には左右の車輪をそれぞれ個別に
駆動し回転せしめる事が可能であるため、曲線の内軌側
レールと外軌側レールの半径差による微少なスリップは
発生しない。また、本発明では原動機の制御に用いるた
めに予め取り付けられている回転センサを用いて、左右
車輪の回転数を検出して、それらの差を用いて左右それ
ぞれの車輪駆動用原動機の発生トルクまたは回転数を制
御することによって台車の操舵を行うため、操舵のため
の移動機構を省略できる。
線通過中に、車輪の回転方向を常に曲線の接線方向に操
舵することが必要であり、独立車輪の採用と合わせて理
論上では左右一体になった通常の車輪よりも理想的な曲
線通過性能を得ることができる。つまり通常の車輪で
は、車輪の回転方向を曲線の接線方向に操舵した場合で
も右と左の車輪が同軸で結ばれているため、原動機によ
る駆動トルクをレール車輪間で伝達する際に発生する微
少なスリップに加えて、曲線の内軌側レールと外軌側レ
ールの半径差による微少なスリップを発生することがあ
るが、独立車輪の場合には左右の車輪をそれぞれ個別に
駆動し回転せしめる事が可能であるため、曲線の内軌側
レールと外軌側レールの半径差による微少なスリップは
発生しない。また、本発明では原動機の制御に用いるた
めに予め取り付けられている回転センサを用いて、左右
車輪の回転数を検出して、それらの差を用いて左右それ
ぞれの車輪駆動用原動機の発生トルクまたは回転数を制
御することによって台車の操舵を行うため、操舵のため
の移動機構を省略できる。
【0010】
【作 用】本発明においては、検出した左右それぞれの
車輪の回転数を制御装置に取り込み、その制御装置によ
って、左右それぞれの原動機が発生すべきトルクの演算
を行い、それぞれの車輪周にて発生すべき力が車輪周上
で発生するように、左右それぞれの車輪を駆動している
それぞれの原動機のトルクを制御することで目的を達成
しうるものである。
車輪の回転数を制御装置に取り込み、その制御装置によ
って、左右それぞれの原動機が発生すべきトルクの演算
を行い、それぞれの車輪周にて発生すべき力が車輪周上
で発生するように、左右それぞれの車輪を駆動している
それぞれの原動機のトルクを制御することで目的を達成
しうるものである。
【0011】具体的には直線路において、左右車輪の踏
面形状及び大きさが同一な、独立に回転可能な車輪を取
り付けた輪軸と、形状及び大きさが同一の左右レールに
おいて、左右車輪間中心と左右レール間中心(軌間中
心)が一致していれば左右それぞれの車輪の回転数は一
致しているが、軌道不整等に伴う車両運動に起因して、
レールと車輪の接触面が左右方向に変位した場合、左右
それぞれの車輪の回転数に変化が生じ、左右それぞれの
車輪回転数の差が生じる。この車輪回転数差が無くなる
よう、この車輪または原動機の回転数差に応じて制御装
置では、左右それぞれの原動機に発生するトルクに差が
生じるように制御しようとすると、左右1対の車輪の
内、回転数が高いほうの原動機は回転数が減るようにト
ルクを減じ、回転数の低い方の原動機は回転数が増える
ようトルクを増し、その結果左右それぞれの車輪周上に
発生する駆動力の間に差が生じて、左右それぞれの車輪
を有する車輪軸(輪軸系)に、左右の車輪に発生する駆
動力の反力の差による、輪軸系を地上面内にて回転させ
るトルク(ヨーイングトルク)を発生し、輪軸系の操蛇
が行われる。すると、軌間中心に対して左右方向にずれ
ていた左右車輪間中心は軌間中心へと近づくとともに左
右車輪、及び左右原動機の回転数差も減り、左右車輪、
原動機の回転数差に応じて制御されている左右原動機間
のトルクの差も小さくなり、左右の車輪に発生する駆動
力の反力の差による輪軸系のヨーイングトルクも小さく
なってゆき、ついには軌間中心に対して左右方向にずれ
ていた左右車輪間中心は軌間中心に一致し、左右車輪、
原動機の回転数も同一となり、輪軸系のヨーイングトル
クは生じなくなり、操蛇が完了することによって目的を
達成しうるものである。
面形状及び大きさが同一な、独立に回転可能な車輪を取
り付けた輪軸と、形状及び大きさが同一の左右レールに
おいて、左右車輪間中心と左右レール間中心(軌間中
心)が一致していれば左右それぞれの車輪の回転数は一
致しているが、軌道不整等に伴う車両運動に起因して、
レールと車輪の接触面が左右方向に変位した場合、左右
それぞれの車輪の回転数に変化が生じ、左右それぞれの
車輪回転数の差が生じる。この車輪回転数差が無くなる
よう、この車輪または原動機の回転数差に応じて制御装
置では、左右それぞれの原動機に発生するトルクに差が
生じるように制御しようとすると、左右1対の車輪の
内、回転数が高いほうの原動機は回転数が減るようにト
ルクを減じ、回転数の低い方の原動機は回転数が増える
ようトルクを増し、その結果左右それぞれの車輪周上に
発生する駆動力の間に差が生じて、左右それぞれの車輪
を有する車輪軸(輪軸系)に、左右の車輪に発生する駆
動力の反力の差による、輪軸系を地上面内にて回転させ
るトルク(ヨーイングトルク)を発生し、輪軸系の操蛇
が行われる。すると、軌間中心に対して左右方向にずれ
ていた左右車輪間中心は軌間中心へと近づくとともに左
右車輪、及び左右原動機の回転数差も減り、左右車輪、
原動機の回転数差に応じて制御されている左右原動機間
のトルクの差も小さくなり、左右の車輪に発生する駆動
力の反力の差による輪軸系のヨーイングトルクも小さく
なってゆき、ついには軌間中心に対して左右方向にずれ
ていた左右車輪間中心は軌間中心に一致し、左右車輪、
原動機の回転数も同一となり、輪軸系のヨーイングトル
クは生じなくなり、操蛇が完了することによって目的を
達成しうるものである。
【0012】次に、直線路から曲線路に車両が進入した
場合、車両はその慣性力により曲線の接線方向に進行し
ようとする事によって、軌間中心に対して左右車輪間中
心は曲線の半径方向外側にずれが生じ、左右それぞれの
車輪及び左右それぞれの原動機の回転数は差を生じ、直
線路における作用と同様に輪軸系にヨーイングトルクが
発生し、操舵が行われ、車輪の回転面は常に曲線の接線
の向きと一致しながら、曲線を滑らかに走行することに
よって目的を達成しうるものである。
場合、車両はその慣性力により曲線の接線方向に進行し
ようとする事によって、軌間中心に対して左右車輪間中
心は曲線の半径方向外側にずれが生じ、左右それぞれの
車輪及び左右それぞれの原動機の回転数は差を生じ、直
線路における作用と同様に輪軸系にヨーイングトルクが
発生し、操舵が行われ、車輪の回転面は常に曲線の接線
の向きと一致しながら、曲線を滑らかに走行することに
よって目的を達成しうるものである。
【0013】
【実施例】本実施例では原動機が電動機の場合の鉄道車
両用独立車輪動力台車について述べるが、電動機の場合
だけに限定するものではなく、内燃機等の場合の鉄道車
両用独立車輪動力台車についても同様である。
両用独立車輪動力台車について述べるが、電動機の場合
だけに限定するものではなく、内燃機等の場合の鉄道車
両用独立車輪動力台車についても同様である。
【0014】1軸独立車輪電動台車の実施例について図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【0015】図1は本発明の請求項1における鉄道車両
用独立車輪動力台車の実施例で1軸独立車輪電動台車の
構成を示す側面図であり、図2は図1のA−A断面を示
す断面図であり、図3は本発明の請求項1における鉄道
車両用独立車輪動力台車の実施例で操蛇制御開始前の1
軸独立車輪電動台車の動作を示す説明図であり、図4は
本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪動力台車
の実施例で操蛇制御開始後の1軸独立車輪電動台車の動
作を示す説明図であり、図5は操蛇制御時の制御ブロッ
クの構成を示す説明図である。ここで、1a,1bはセ
ンサ、2a,2bは電動機外側回転子、3a,3bは車
輪、4は固定軸、5a,5bは軸バネ、6a,6bは軸
バネ受皿、7a,7bはレール、8a,8bは車輪軸
受、9a,9bは電動機外側回転子軸受、10a,10
bは電動機固定子、11は車体、12は制御装置、13
は車輪回転方向、14はレールの接線、15はレールの
法線、16は列車進行方向、17a,17bは電動機、
18は台車回転方向、22は固定軸中心ピン、24は主
幹制御器、25は回転数差演算部、26はゲイン乗算部
である。
用独立車輪動力台車の実施例で1軸独立車輪電動台車の
構成を示す側面図であり、図2は図1のA−A断面を示
す断面図であり、図3は本発明の請求項1における鉄道
車両用独立車輪動力台車の実施例で操蛇制御開始前の1
軸独立車輪電動台車の動作を示す説明図であり、図4は
本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪動力台車
の実施例で操蛇制御開始後の1軸独立車輪電動台車の動
作を示す説明図であり、図5は操蛇制御時の制御ブロッ
クの構成を示す説明図である。ここで、1a,1bはセ
ンサ、2a,2bは電動機外側回転子、3a,3bは車
輪、4は固定軸、5a,5bは軸バネ、6a,6bは軸
バネ受皿、7a,7bはレール、8a,8bは車輪軸
受、9a,9bは電動機外側回転子軸受、10a,10
bは電動機固定子、11は車体、12は制御装置、13
は車輪回転方向、14はレールの接線、15はレールの
法線、16は列車進行方向、17a,17bは電動機、
18は台車回転方向、22は固定軸中心ピン、24は主
幹制御器、25は回転数差演算部、26はゲイン乗算部
である。
【0016】本実施例は車輪3aを含む固定軸4の1軸
分の車輪を有し、固定軸4にて軸バネ5aと軸バネ受皿
6aを介して車体11を支持する構造を有する1軸独立
車輪電動台車において、車輪3a,3bと一体になった
電動機外側回転子2a,2bと、固定軸4に取り付けら
れた電動機固定子10a,10bとからなる電動機17
a,17bを用いた1軸独立車輪電動台車であり、車輪
3a,3bは車輪軸受8a,8bにて、電動機外側回転
子2a,2bは電動機外側回転子軸受9a,9bにて、
それぞれ固定軸4に支持され、車輪3a,3bは電動機
外側回転子2a,2bと一体となって、それぞれ独立し
て固定軸4を中心に回転する。
分の車輪を有し、固定軸4にて軸バネ5aと軸バネ受皿
6aを介して車体11を支持する構造を有する1軸独立
車輪電動台車において、車輪3a,3bと一体になった
電動機外側回転子2a,2bと、固定軸4に取り付けら
れた電動機固定子10a,10bとからなる電動機17
a,17bを用いた1軸独立車輪電動台車であり、車輪
3a,3bは車輪軸受8a,8bにて、電動機外側回転
子2a,2bは電動機外側回転子軸受9a,9bにて、
それぞれ固定軸4に支持され、車輪3a,3bは電動機
外側回転子2a,2bと一体となって、それぞれ独立し
て固定軸4を中心に回転する。
【0017】車体11を支持する軸バネ受皿6a,6b
と軸バネ5a,5bは固定軸4とともに、レール7a,
7bを含む平面と平行な水平面内で回転自由度を持ち、
軸バネ受皿6a,6bは車体11に対し上下方向の支持
のみを行い、車体11に対しレール7a,7bを含む平
面と平行な水平面内での相対的な回転自由度を持つ。
と軸バネ5a,5bは固定軸4とともに、レール7a,
7bを含む平面と平行な水平面内で回転自由度を持ち、
軸バネ受皿6a,6bは車体11に対し上下方向の支持
のみを行い、車体11に対しレール7a,7bを含む平
面と平行な水平面内での相対的な回転自由度を持つ。
【0018】センサ1aおよびセンサ1bは、回転数を
検出するセンサとし、センサ1aは車輪3aと一体とな
った電動機17aの回転数を、センサ1bは車輪3bと
一体となった電動機17bの回転数をそれぞれ検出する
ものとする。なおセンサ1aおよびセンサ1bは、本実
施例では回転数センサとしたが、他の例として回転角を
絶対的或いは相対的に検出するセンサ等とし、他の処理
装置にて、センサ1aおよびセンサ1bで検出した回転
角から回転数を演算するようなものでも回転数が検出出
来る手段であれば良い。
検出するセンサとし、センサ1aは車輪3aと一体とな
った電動機17aの回転数を、センサ1bは車輪3bと
一体となった電動機17bの回転数をそれぞれ検出する
ものとする。なおセンサ1aおよびセンサ1bは、本実
施例では回転数センサとしたが、他の例として回転角を
絶対的或いは相対的に検出するセンサ等とし、他の処理
装置にて、センサ1aおよびセンサ1bで検出した回転
角から回転数を演算するようなものでも回転数が検出出
来る手段であれば良い。
【0019】操舵制御開始前の1軸独立車輪電動台車の
動作において、車両が列車進行方向16の向きに進行し
ながら、車輪3a,3bが曲線区間のレール7a,7b
にさしかかったとき、車輪回転方向13とレールの接線
14の間には相対角度が生じ、左右の車輪3a,3bが
同時にレールの法線15の方向(左右方向)に偏ること
があるが、左右で回転数の異なる独立車輪構造に起因し
て車輪3a,3bには曲線通過のための操舵力は発生し
ない。
動作において、車両が列車進行方向16の向きに進行し
ながら、車輪3a,3bが曲線区間のレール7a,7b
にさしかかったとき、車輪回転方向13とレールの接線
14の間には相対角度が生じ、左右の車輪3a,3bが
同時にレールの法線15の方向(左右方向)に偏ること
があるが、左右で回転数の異なる独立車輪構造に起因し
て車輪3a,3bには曲線通過のための操舵力は発生し
ない。
【0020】このとき、センサ1aは車輪3aの回転数
を、センサ1bは車輪3bの回転数をそれぞれ検出し、
その検出情報は制御装置内の回転数差演算部25に取り
込まれ、車輪3aの回転数と車輪3bの回転数の差を演
算し、その演算結果はゲイン乗算部26にてゲインを乗
じて、電動機17aおよび電動機17bに与えるトルク
の差に相当するトルク差制御電流を演算し、車輪3aと
一体となった電動機17aのトルクが増えるよう、主幹
制御器24から出力される駆動電流にトルク差電流を加
え、車輪3bと一体となった電動機17bのトルクが減
るよう、主幹制御器24から出力される駆動電流にトル
ク差電流を加えるというトルク制御手段により電動機1
7aおよび電動機17bのトルクをそれぞれ制御する。
を、センサ1bは車輪3bの回転数をそれぞれ検出し、
その検出情報は制御装置内の回転数差演算部25に取り
込まれ、車輪3aの回転数と車輪3bの回転数の差を演
算し、その演算結果はゲイン乗算部26にてゲインを乗
じて、電動機17aおよび電動機17bに与えるトルク
の差に相当するトルク差制御電流を演算し、車輪3aと
一体となった電動機17aのトルクが増えるよう、主幹
制御器24から出力される駆動電流にトルク差電流を加
え、車輪3bと一体となった電動機17bのトルクが減
るよう、主幹制御器24から出力される駆動電流にトル
ク差電流を加えるというトルク制御手段により電動機1
7aおよび電動機17bのトルクをそれぞれ制御する。
【0021】すると、操舵制御開始後の1軸独立車輪電
動台車の動作において、車輪3aがレール7aから列車
進行方向16の向きに受ける反力と車輪3bがレール7
bから列車進行方向16と逆の向きに受ける反力の差に
よって、車輪3a,車輪3b,固定軸4等を含む輪軸系
は、固定軸4を含む地上と平行な面内の固定軸4の中心
回り、台車回転方向18の方向に回転モーメント(ヨー
イングモーメント)が発生し、輪軸系の操舵が行われ
る。すると、車輪回転方向13とレールの接線14の間
に生じていた相対角度は小さくなり、ついには、車輪回
転方向13とレールの接線14の間に生じていた角度は
0すなわち固定軸4の方向とレールの法線15の方向は
一致し、車輪3a,3bの曲線走行に伴って生じる回転
数の差に応じてヨーイングトルクを発し続ける事で、固
定軸4はレールの法線15の向きと一致した状態で、曲
線を滑らかに通過する。
動台車の動作において、車輪3aがレール7aから列車
進行方向16の向きに受ける反力と車輪3bがレール7
bから列車進行方向16と逆の向きに受ける反力の差に
よって、車輪3a,車輪3b,固定軸4等を含む輪軸系
は、固定軸4を含む地上と平行な面内の固定軸4の中心
回り、台車回転方向18の方向に回転モーメント(ヨー
イングモーメント)が発生し、輪軸系の操舵が行われ
る。すると、車輪回転方向13とレールの接線14の間
に生じていた相対角度は小さくなり、ついには、車輪回
転方向13とレールの接線14の間に生じていた角度は
0すなわち固定軸4の方向とレールの法線15の方向は
一致し、車輪3a,3bの曲線走行に伴って生じる回転
数の差に応じてヨーイングトルクを発し続ける事で、固
定軸4はレールの法線15の向きと一致した状態で、曲
線を滑らかに通過する。
【0022】車体11の有するもう一方の輪軸について
も前記と同様な動作を行う。
も前記と同様な動作を行う。
【0023】また、直線部で生じる左右のレール頭頂面
における車輪の左右方向変位も曲線走行時と同様な動作
により是正することが可能である。
における車輪の左右方向変位も曲線走行時と同様な動作
により是正することが可能である。
【0024】2軸独立車輪電動台車の実施例について図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【0025】図6は本発明の請求項1における鉄道車両
用独立車輪動力台車の実施例で2軸独立車輪電動台車の
構成を示す側面図であり、図7は図6のB−B断面を示
す断面図であり、図8は本発明の請求項1における鉄道
車両用独立車輪動力台車の実施例で操舵制御開始前の2
軸独立車輪電動台車の動作を示す説明図であり、図9は
本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪動力台車
の実施例で操舵制御開始後の2軸独立車輪電動台車の動
作を示す説明図である。ここで、1a,1b,1cはセ
ンサ、2a,2b,2cは電動機外側回転子、3a,3
b,3c,3dは車輪、4a,4cは固定軸、5a,5
b,5cは軸バネ、6a,6b,6cは軸バネ受皿、7
a,7bはレール、8a,8bは車輪軸受、9a,9b
は電動機外側回転子軸受、10a,10bは電動機固定
子、11は車体、12は制御装置、13は車輪回転方
向、14はレールの接線、15はレールの法線、16は
列車進行方向、17a,17bは電動機、18は台車回
転方向、19は台車枠、20a,20bは枕バネ、21
aは枕バネ受皿、22は固定軸中心ピン、23は台車枠
中心ピン、24は主幹制御器、25は回転数差演算部、
26はゲイン乗算部である。
用独立車輪動力台車の実施例で2軸独立車輪電動台車の
構成を示す側面図であり、図7は図6のB−B断面を示
す断面図であり、図8は本発明の請求項1における鉄道
車両用独立車輪動力台車の実施例で操舵制御開始前の2
軸独立車輪電動台車の動作を示す説明図であり、図9は
本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪動力台車
の実施例で操舵制御開始後の2軸独立車輪電動台車の動
作を示す説明図である。ここで、1a,1b,1cはセ
ンサ、2a,2b,2cは電動機外側回転子、3a,3
b,3c,3dは車輪、4a,4cは固定軸、5a,5
b,5cは軸バネ、6a,6b,6cは軸バネ受皿、7
a,7bはレール、8a,8bは車輪軸受、9a,9b
は電動機外側回転子軸受、10a,10bは電動機固定
子、11は車体、12は制御装置、13は車輪回転方
向、14はレールの接線、15はレールの法線、16は
列車進行方向、17a,17bは電動機、18は台車回
転方向、19は台車枠、20a,20bは枕バネ、21
aは枕バネ受皿、22は固定軸中心ピン、23は台車枠
中心ピン、24は主幹制御器、25は回転数差演算部、
26はゲイン乗算部である。
【0026】本実施例は車輪3aを含む固定軸4aと、
車輪3c含む固定軸4cの2軸分の車輪を有し、固定軸
4aにて軸バネ5aと軸バネ受皿6aを、固定軸4cに
て軸バネ5cと軸バネ受皿6cをそれぞれ介して台車枠
19を支持し、その台車枠19にて枕バネ20a,20
cを介して車体11に対して台車枠中心ピン23を中心
に地上と水平な面内で回転可能な構造で車体11を支持
する構造を有する2軸独立車輪電動台車において、1軸
独立車輪電動台車の実施例と同様の構造で、電動機固定
子10a,10b、電動機外側回転子2a,2bをそれ
ぞれ有する電動機を用いた2軸独立車輪電動台車であ
り、車輪3a,3bは車輪軸受8a,8bにて、電動機
外側回転子2a,2bは電動機外側回転子軸受9a,9
bにて、それぞれ固定軸4aに支持され、車輪3a,3
bは電動機外側回転子2a,2bと一体となって、固定
軸4aを中心に回転する。また、車輪3cを含む固定軸
4cについても同様の構造を有する。
車輪3c含む固定軸4cの2軸分の車輪を有し、固定軸
4aにて軸バネ5aと軸バネ受皿6aを、固定軸4cに
て軸バネ5cと軸バネ受皿6cをそれぞれ介して台車枠
19を支持し、その台車枠19にて枕バネ20a,20
cを介して車体11に対して台車枠中心ピン23を中心
に地上と水平な面内で回転可能な構造で車体11を支持
する構造を有する2軸独立車輪電動台車において、1軸
独立車輪電動台車の実施例と同様の構造で、電動機固定
子10a,10b、電動機外側回転子2a,2bをそれ
ぞれ有する電動機を用いた2軸独立車輪電動台車であ
り、車輪3a,3bは車輪軸受8a,8bにて、電動機
外側回転子2a,2bは電動機外側回転子軸受9a,9
bにて、それぞれ固定軸4aに支持され、車輪3a,3
bは電動機外側回転子2a,2bと一体となって、固定
軸4aを中心に回転する。また、車輪3cを含む固定軸
4cについても同様の構造を有する。
【0027】さらに、車輪3a,3bを含む固定軸4a
は固定軸4aの中央を中心に台車枠19に固定軸中心ピ
ン22を中心として水平面内における回転自由度を有
し、軸バネ受皿6a,6bはそれぞれ台車枠19の支持
のみ行い、台車枠19に対して固定されていない。
は固定軸4aの中央を中心に台車枠19に固定軸中心ピ
ン22を中心として水平面内における回転自由度を有
し、軸バネ受皿6a,6bはそれぞれ台車枠19の支持
のみ行い、台車枠19に対して固定されていない。
【0028】各固定軸毎の各センサの取り付けの様態お
よび機能については1軸独立車輪電動台車の実施例と同
様である。
よび機能については1軸独立車輪電動台車の実施例と同
様である。
【0029】操舵制御開始前の2軸独立車輪電動台車の
動作において車両が列車進行方向16の向きに進行しな
がら、車輪3a,3bが曲線区間のレール7a,7bに
さしかかったとき、車輪回転方向13とレールの接線1
4の間には相対角度が生じ、左右の車輪3a,3bが同
時にレールの法線15の方向、(左右方向)に偏ること
があるが、左右で回転数の異なる独立車輪構造に起因し
て車輪3a,3bには曲線通過のための操舵力は発生し
ない。
動作において車両が列車進行方向16の向きに進行しな
がら、車輪3a,3bが曲線区間のレール7a,7bに
さしかかったとき、車輪回転方向13とレールの接線1
4の間には相対角度が生じ、左右の車輪3a,3bが同
時にレールの法線15の方向、(左右方向)に偏ること
があるが、左右で回転数の異なる独立車輪構造に起因し
て車輪3a,3bには曲線通過のための操舵力は発生し
ない。
【0030】このとき、センサ1aは車輪3aの回転数
を、センサ1bは車輪3bの回転数をそれぞれ検出し、
その検出情報は制御装置内の回転数差演算部25に取り
込まれ、車輪3aの回転数と車輪3bの回転数の差を演
算し、その演算結果はゲイン乗算部26にてゲインを乗
じて、電動機17aおよび電動機17bに与えるトルク
の差に相当するトルク差制御電流を演算し、車輪3aと
一体となった電動機17aのトルクが増えるよう、主幹
制御器24から出力される駆動電流にトルク差電流を加
え、車輪3bと一体となった電動機17bのトルクが減
るよう、主幹制御器24から出力される駆動電流にトル
ク差電流を加えるというトルク制御手段により電動機1
7aおよび電動機17bのトルクをそれぞれ制御する。
を、センサ1bは車輪3bの回転数をそれぞれ検出し、
その検出情報は制御装置内の回転数差演算部25に取り
込まれ、車輪3aの回転数と車輪3bの回転数の差を演
算し、その演算結果はゲイン乗算部26にてゲインを乗
じて、電動機17aおよび電動機17bに与えるトルク
の差に相当するトルク差制御電流を演算し、車輪3aと
一体となった電動機17aのトルクが増えるよう、主幹
制御器24から出力される駆動電流にトルク差電流を加
え、車輪3bと一体となった電動機17bのトルクが減
るよう、主幹制御器24から出力される駆動電流にトル
ク差電流を加えるというトルク制御手段により電動機1
7aおよび電動機17bのトルクをそれぞれ制御する。
【0031】すると、操舵制御開始後の2軸独立車輪電
動台車の動作において、車輪3aがレール7aから列車
進行方向16の向きに受ける反力と車輪3bがレール7
bから列車進行方向16と逆の向きに受ける反力の差に
よって、車輪3a,車輪3b,固定軸4a等を含む輪軸
系は、固定軸4aを含む地上と平行な面内の固定軸4a
の中心回り、台車回転方向18の方向に回転モーメント
(ヨーイングモーメント)が発生し、輪軸系の操舵が行
われる。すると、車輪回転方向13とレールの接線14
の間に生じていた相対角度は小さくなり、ついには、車
輪回転方向13とレールの接線14の間に生じていた角
度は0すなわち固定軸4aの方向とレールの法線15の
方向は一致し、車輪3a,3bの曲線走行に伴って生じ
る回転数の差に応じてヨーイングトルクを発し続ける事
で、固定軸4aはレールの法線15の向きと一致した状
態で、曲線を滑らかに通過する。
動台車の動作において、車輪3aがレール7aから列車
進行方向16の向きに受ける反力と車輪3bがレール7
bから列車進行方向16と逆の向きに受ける反力の差に
よって、車輪3a,車輪3b,固定軸4a等を含む輪軸
系は、固定軸4aを含む地上と平行な面内の固定軸4a
の中心回り、台車回転方向18の方向に回転モーメント
(ヨーイングモーメント)が発生し、輪軸系の操舵が行
われる。すると、車輪回転方向13とレールの接線14
の間に生じていた相対角度は小さくなり、ついには、車
輪回転方向13とレールの接線14の間に生じていた角
度は0すなわち固定軸4aの方向とレールの法線15の
方向は一致し、車輪3a,3bの曲線走行に伴って生じ
る回転数の差に応じてヨーイングトルクを発し続ける事
で、固定軸4aはレールの法線15の向きと一致した状
態で、曲線を滑らかに通過する。
【0032】台車枠19の有する、車輪3c,3dを含
む固定軸4cについても前記と同様な動作を行い、また
車体11の有するもう一方の台車の各軸についても前記
と同様の動作を行う。
む固定軸4cについても前記と同様な動作を行い、また
車体11の有するもう一方の台車の各軸についても前記
と同様の動作を行う。
【0033】また、直線部で生じる左右のレール頭頂面
における車輪の左右方向偏位も曲線走行時と同様な動作
により是正することが可能である。実施例では1軸独立
車輪電動台車と2軸独立車輪電動台車の例で説明した
が、3軸独立車輪電動台車またはそれ以上の軸数を持つ
独立車輪電動台車についても同様である。
における車輪の左右方向偏位も曲線走行時と同様な動作
により是正することが可能である。実施例では1軸独立
車輪電動台車と2軸独立車輪電動台車の例で説明した
が、3軸独立車輪電動台車またはそれ以上の軸数を持つ
独立車輪電動台車についても同様である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の独立車輪
動力台車の効果は車輪の回転方向と曲線の接線方向の相
対角度をなくすために特別な操舵装置を設けることな
く、左右の車輪に発生するトルク差を利用して台車の操
舵を行うので、操舵のための特別な操舵装置を必要とせ
ずに車輪の操舵および独立車輪に固有の問題である車輪
がレールに対して左右方向に偏位した場合、左右の車輪
が別個に回転することによって生じる、その復原力が働
かないことを補えるという利点がある。また、車輪にト
ルクを発生させる原動機としては、電動機,内燃機等を
用いることも可能である。
動力台車の効果は車輪の回転方向と曲線の接線方向の相
対角度をなくすために特別な操舵装置を設けることな
く、左右の車輪に発生するトルク差を利用して台車の操
舵を行うので、操舵のための特別な操舵装置を必要とせ
ずに車輪の操舵および独立車輪に固有の問題である車輪
がレールに対して左右方向に偏位した場合、左右の車輪
が別個に回転することによって生じる、その復原力が働
かないことを補えるという利点がある。また、車輪にト
ルクを発生させる原動機としては、電動機,内燃機等を
用いることも可能である。
【図1】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で1軸独立車輪電動台車の構成を示す
側面図である。
動力台車の実施例で1軸独立車輪電動台車の構成を示す
側面図である。
【図2】図1のA−A断面を示す断面図である。
【図3】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で操舵制御開始前の1軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
動力台車の実施例で操舵制御開始前の1軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
【図4】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で操舵制御開始後の1軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
動力台車の実施例で操舵制御開始後の1軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
【図5】操舵制御時の制御ブロックの構成を示す説明図
である。
である。
【図6】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で2軸独立車輪電動台車の構成を示す
側面図である。
動力台車の実施例で2軸独立車輪電動台車の構成を示す
側面図である。
【図7】図6のB−B断面を示す断面図である。
【図8】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で操舵制御開始前の2軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
動力台車の実施例で操舵制御開始前の2軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
【図9】本発明の請求項1における鉄道車両用独立車輪
動力台車の実施例で操舵制御開始後の2軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
動力台車の実施例で操舵制御開始後の2軸独立車輪電動
台車の動作を示す説明図である。
1a,1b,1c センサ 2a,2b,2c 電動機外側回転子 3a,3b,3c,3d 車輪 4,4a,4c 固定軸 5a,5b,5c 軸バネ 6a,6b,6c 軸バネ受皿 7a,7b レール 8a,8b 車輪軸受 9a,9b 電動機外側回転子軸受 10a,10b 電動機固定子 11 車体 12 制御装置 13 車輪回転方向 14 レールの接線 15 レールの法線 16 列車進行方向 17a,17b 電動機 18 台車回転方向 19 台車枠 20a,20b 枕バネ 21a 枕バネ受皿 22 固定軸中心ピン 23 台車枠中心ピン 24 主幹制御器 25 回転数差演算部 26 ゲイン乗算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−34465(JP,A) 特開 昭63−301165(JP,A) 特開 昭61−129361(JP,A) 特開 昭56−86858(JP,A) 特開 平6−92229(JP,A) 実開 平3−106208(JP,U) 実開 昭62−187967(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61F 5/44
Claims (1)
- 【請求項1】 鉄道車両用独立車輪動力台車において、
走行時に左右の車輪が固定軸とは独立して回転すること
のできる独立車輪と、左右の車輪を駆動するための原動
機と、左右の車輪の回転数を検出する回転数検出手段
と、回転数演算部とゲイン乗算部とトルク制御手段から
なる制御装置とを有し、走行時に該独立車輪の回転方向
が常に線路の接線方向と一致するように、左右の車輪を
一対とする車軸を車体に対して旋回可能な構造で取り付
け、左右の車輪の回転数を該回転数検出手段で検出し、
検出した左右の車輪の回転数を該回転数演算部で回転数
差を求め、求めた回転数差に基づいて、左右の車輪を駆
動するための原動機の間のトルク差を該ゲイン乗算部で
計算し、左右の車輪を駆動するための原動機を該トルク
制御手段でトルク制御することを特徴とする鉄道車両用
独立車輪動力台車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07478495A JP3176247B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 鉄道車両用独立車輪動力台車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07478495A JP3176247B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 鉄道車両用独立車輪動力台車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08268277A JPH08268277A (ja) | 1996-10-15 |
JP3176247B2 true JP3176247B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=13557272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07478495A Expired - Fee Related JP3176247B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 鉄道車両用独立車輪動力台車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3176247B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5013634B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2012-08-29 | 川崎重工業株式会社 | 鉄道車両用独立車輪台車とその制御方法 |
JP5777573B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2015-09-09 | 近畿車輌株式会社 | パンタグラフ支持装置 |
AU2017203029B2 (en) | 2016-05-06 | 2018-12-06 | Bulk Ore Shuttle System Pty Ltd | Rail Transport System |
CN110155113B (zh) * | 2019-05-29 | 2024-03-08 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 单轨走行装置和单轨车辆 |
GB2591809B (en) * | 2020-02-10 | 2022-02-23 | Stored Energy Tech Limited | A method, apparatus, computer program and system for controlling a wheel of a rail mounted vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3106208U (ja) | 2004-06-24 | 2004-12-16 | 啓一 上妻 | 麺 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP07478495A patent/JP3176247B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3106208U (ja) | 2004-06-24 | 2004-12-16 | 啓一 上妻 | 麺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08268277A (ja) | 1996-10-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |