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JP4160741B2 - Bogie steered rail vehicle - Google Patents

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JP4160741B2
JP4160741B2 JP2001247799A JP2001247799A JP4160741B2 JP 4160741 B2 JP4160741 B2 JP 4160741B2 JP 2001247799 A JP2001247799 A JP 2001247799A JP 2001247799 A JP2001247799 A JP 2001247799A JP 4160741 B2 JP4160741 B2 JP 4160741B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボギー台車を車体に対して回動させる台車操舵式鉄道車両に関する。特には、簡単な構造で故障時のフェールセーフ機能を実現できる等の利点を有する台車操舵式鉄道車両に関する。
【0002】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、鉄道車両における操舵台車は、1台の台車の前後の輪軸を台車に対して操舵する(角度を変える)ものである。車両の曲線軌道通過時に輪軸が曲線軌道の中心方向に向くように操舵して、車輪の軌道に対するアタック角を小さくすることができる。アタック角を小さくすると、曲線軌道通過時に車両に働く横圧を低減でき、車両の脱線係数Q/P(横圧(Q)÷輪重(P))を下げるとともに、車輪がレールに擦れて発生する騒音(スキール音)も小さくできる。
【0003】
現状の鉄道車両の台車は、一部の貨物車等を除くほとんどが、いわゆるボギー形式となっている。このようなボギー形式の台車に適用される操舵台車の代表的なものの1つは、リンク式操舵台車である。
このリンク式操舵台車は、台車枠に対して輪軸が回動可能となっており、これら台車枠と輪軸間にリンク機構が設けられた構成を有する。このリンク式操舵台車は、車両の曲線軌道通過時に、リンク機構を介して輪軸を強制的に回動し、輪軸を曲線軌道に沿わせる。なお、このようなリンク式操舵台車の一例は、特開平8−142862号公報に開示されている。
【0004】
前述のリンク式操舵台車の他に、油圧封じ切り方式の誘導操舵台車も知られている。
この誘導操舵台車には、台車枠と軸箱間に油圧シリンダが設けられている。この誘導操舵台車は、車両の曲線軌道通過時に、油圧シリンダを駆動して輪軸を台車に対して強制的に回動し、車輪を曲線軌道に沿わせる。
【0005】
前述のリンク式操舵台車及び油圧封じ切り方式の誘導操舵台車の操舵機構は、かなり複雑で重量が嵩む。
本発明は、簡単な構造で故障時のフェールセーフ機能を実現できる等の利点を有する台車操舵式鉄道車両を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の台車操舵式鉄道車両は、前後2台のボギー台車と、 該台車上に中心ピンを介して回動可能に支持されている車体と、 を備える鉄道車両であって、 前記台車を前記車体に対して前記中心ピンの周りに回転駆動する空気圧駆動アクチュエータを含む台車操舵機構と、前記台車と車体間の回動角又は角速度を検知するセンサと、故障時に前記アクチュエータの空気圧が大気開放されるフェールセーフ機構とをさらに備え、前記アクチュエータが、前記回動角等に対応した回転駆動力を発するとともに、前記アクチュエータを制御するコントローラが、前記アクチュエータへの指令作動方向と実際の回転角とが異なる場合に誤作動と判断して、前記フェールセーフ機構を作動させることを特徴とする。
この場合、例えばボルスタレス台車でダイヤフラム型空気ばねを用いた台車においては、空気ばねの復元力(台車旋回抵抗)をアクチュエータの駆動力で相殺し、急曲線軌道通過時の車体の横圧を低減することができる。なお、急曲線が介在する線区においては、センサが急曲線を検知する毎に、その曲率に応じた操舵を行うこともできる。
【0007】
本発明は、従来の操舵台車のように台車枠に対して輪軸を強制的に回動する方式とは異なり、台車操舵機構の空気圧駆動アクチュエータの作動によって、台車を車体に対して中心ピンの周りに回転駆動する。この際、アクチュエータの空気圧は、ボギー台車が本来有する回動性能をサポートする役割を果たす。
空気圧駆動アクチュエータは、例えば既存の車両の台車ヨーダンパに併設する等、従来の特別な装備を持たない台車に対して、比較的容易に追加改造して設置することができる利点がある。
【0008】
なお、操舵台車とは別に、ラジアル台車等と呼ばれる台車操舵も知られているが、本発明はこの種の操舵形式とは異なる。あるいは、操舵台車には、本来の輪軸の転向性を活かすために、軸箱の前後支持を比較的柔軟な支持状態にしたもの等が存在するが、ボギー台車内にこの方式を加えることで、一層の転向性能の向上を図ることができる。
【0009】
本発明の台車操舵式鉄道車両においては、前記アクチュエータが、曲線軌道において前記台車と車体間にかかる回動抵抗を打ち消すものとすることができる。この場合、台車と車体間にかかる回動抵抗を打ち消すことで、車両の急曲線部通過時の台車転向横圧を低減し、安定した走行性能を実現することができる。
【0010】
また、本発明の台車操舵式鉄道車両においては、故障時に前記アクチュエータの空気圧が大気開放されるフェールセーフ機構をさらに備えることを特徴とする。この場合、故障時にアクチュエータの空気圧を大気開放すると、台車操舵機構が無装着であるのと同じ状態となり、フェールセーフ機能が実現できる。
【0012】
また、本発明の台車操舵式鉄道車両においては、前記鉄道車両の速度に対応して、低速走行時には前記アクチュエータの駆動力を上げるものとすることができる。
鉄道車両が低速でカント(バンク)付き曲線軌道を走行する場合は、遠心力があまり作用しないので、鉄道車両の重心が内側軌道に移動し、外側軌道の脱線係数が大きくなる状況が生じる。このような場合、車両の低速度に対応してアクチュエータの駆動力を上げると、外軌側車輪の横圧を低減して低速走行時の安全性を向上することができる。
【0013】
このように、回動角や角速度、あるいは、車両の走行速度に応じてアクチュエータの駆動力をコントロールすることで、車両の横圧を低減して安全性を向上するとともに、車両の曲線軌道の通過速度を速くすることができる。さらに、車両の曲線軌道走行性能が安定化することで、車輪のフランジとレールの摩耗低減効果や、スキール音低減効果も期待できる。
【0014】
さらに、本発明の台車操舵式鉄道車両においては、前記アクチュエータを制御するコントローラが、前記アクチュエータへの指令作動方向と実際の回転角とが異なる場合に誤作動と判断して、前記フェールセーフ機構を作動させることを特徴とする。この場合、アクチュエータの誤作動確認機能をもたせることができ、フェールセーフ機構を適切に動作させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
[第1実施例]
図1は、本発明の第1実施例に係る台車操舵式鉄道車両の台車部分を示す側面図である。
図2は、同台車操舵式鉄道車両の台車操舵機構の空気圧駆動アクチュエータ(左右個別状態)を示す斜視図である。(A)はシリンダ本体を右側、ロッドを左側に配置した図であり、(B)はシリンダ本体を左側、ロッドを右側に配置した図である。
図3は、同台車操舵式鉄道車両の台車操舵機構の空気圧駆動アクチュエータ(左右連結状態)を示す斜視図である。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、レールの長手方向(車両の進行方向)を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
【0016】
図1に示す鉄道車両は、車体10を備えている。この車体10の下面には、ブラケット12を介して中心ピン14が固定されている。中心ピン14は、車体10の下面から垂下している。この中心ピン14は、ボギー台車11(以下、単に台車と呼ぶ)の中心部に回動可能に嵌合している。車体10の左右側部には、車体下面から下方に延びるアンカー28が設けられている。左右の各アンカー28の下端には、後述するアクチュエータ20の端部のユニバーサルジョイントが取り付けられる。
【0017】
台車11は、台車枠13を備えている。台車枠13の下部の前後には、車輪15と車軸16からなる輪軸17が一組ずつ組み込まれている。車輪15は、車軸16の両側に圧入されて固定されている。両車輪15の外側において、車軸16の両端部には軸箱18が外嵌されている。台車枠13と各軸箱18上面間には、軸ばね19が取り付けられている。
【0018】
台車枠13の幅方向左右側面には、空気圧駆動アクチュエータ20(以下、単にアクチュエータと呼ぶ)がそれぞれ配置されている。左右のアクチュエータ20は、中心ピン14を中心として、左右点対称に配置されている(図1には左側面のアクチュエータ20のみが示されている)。本実施例のアクチュエータ20は、図2及び図3に分かり易く示すように、シリンダ室21とピストンロッド23を備えている。シリンダ室21の内部は、ピストンロッド23の先端の円盤24で2つの空気室21A、21Bに仕切られている。シリンダ室21の外面には、各空気室21A、21Bに対応して、2つの送排気口21a、21bが形成されている。
【0019】
シリンダ室21のロッド側端部には、センサ29が設けられている。このセンサ29は、シリンダ室21に対するピストンロッド23の位置(すなわちピストンロッド23の進退量)を検出し、この検出値信号を後述するコントローラ33に送出する。シリンダ室21の端面とピストンロッド23の端部には、それぞれジョイント(ユニバーサルジョイント)25、26が取り付けられている。
【0020】
アクチュエータ20は、台車枠13の右側面においては、本体側のジョイント25が台車枠13の側面に取り付けられ、ピストンロッド側のジョイント26がアンカー28に取り付けられている(図2(A)及び図3参照)。一方、図1に示す台車枠13の左側面においては、本体側のジョイント25が台車枠13の側面に取り付けられ、ピストンロッド側のジョイント26がアンカー28に取り付けられている(図2(B)及び図3参照)。そのため、図3において、左右のアクチュエータ20L、20Rが縮んだ場合は、台車11が車体10に対して反時計回り(上から見て)に回動し、逆に左右のアクチュエータ20L、20Rが伸びた場合は、台車11が車体10に対して時計回り(上から見て)に回動する。
【0021】
図3に示すように、左右のアクチュエータ20L、20Rは、各空気室21Aの送気口間が連結パイプ35Aで繋がれており、各空気室21Bの送気口間が連結パイプ35Bで繋がれている。右のアクチュエータ20Rの各空気室21A、21Bには、供給パイプ36A、36Bが接続されている。これら供給パイプ36A、36Bは、図1に示すように、エアバルブ38を介して元空気溜め31に接続されている。左右のアクチュエータ20L、20Rは、各空気室21A、21Bに個別に送排気可能な複室式空気アクチュエータである。
【0022】
図1に示すように、車体10の下面には、元空気溜め31、コンプレッサ32及びコントローラ33が取り付けられている。元空気溜め31には、前述したように、供給パイプ36A、36Bがエアバルブ38を介して接続されている。エアバルブ38及びコンプレッサ32は、コントローラ33の制御に基づき作動するようになっている。
【0023】
このコントローラ33は、左右のアクチュエータ20L、20R(図2及び図3参照)のセンサ29が検出したピストンロッド位置を照らし合わせて、台車11の回動角を算出する。そして、算出した回動角から曲線軌道の曲率半径を割り出し、この曲率半径に応じてエアバルブ38及びコンプレッサ32を作動して、元空気溜め31から左右のアクチュエータ20L、20Rへの送排気をコントロールする。
【0024】
コントローラ33の制御に伴うエアーの供給系統は、以下の通りである。
(1)台車11を上から見て時計回りに回動する場合
この場合は、左右のアクチュエータ20L、20Rが伸びる。そのため、空気室21Aを送気、空気室21Bを排気とするようエアバルブ38を切り換える。このとき、元空気溜め31内のエアーは、供給パイプ36A→右アクチュエータ20Rの空気室21A→連結パイプ35A→左アクチュエータ20Lの空気室21Aに供給され、空気室21B内のエアーは、連結パイプ35B及び供給パイプ36Bを介して排気される。
【0025】
(2)台車11を上から見て反時計回りに回動する場合
この場合は、(1)とは逆に、左右のアクチュエータ20L、20Rが縮む。そのため、空気室21Bを送気、空気室21Aを排気とするようエアバルブ38を切り換える。このとき、元空気溜め31内のエアーは、供給パイプ36B→右アクチュエータ20Rの空気室21B→連結パイプ35B→左アクチュエータ20Lの空気室21Bに供給され、空気室21A内のエアーは、連結パイプ35A及び供給パイプ36Aを介して排気される。
【0026】
(3)故障時にフェールセーフ機構を作動させる場合
この場合は、(1)あるいは(2)の制御後に、アクチュエータのセンサ29が検出したピストンロッド位置がおかしいとき、すなわち、アクチュエータの指令作動方向と実際の台車11の回転角とが異なるとき、誤作動と判断する。そして、左右のアクチュエータ20L、20Rの両空気室21A、21Bの空気圧が大気開放されるようエアバルブ38を切り換える。このとき、台車11は、実質的にアクチュエータ無装着状態と等しくなる。
【0027】
ここで、車体側から曲線軌道を判断してコントロールする方法は、コントローラ33においてセンサ29の検出値から曲率半径を割り出す方法の他に、以下の方法を用いることもできる。
(a)コントローラ33に予め地点情報を入力し、この地点情報に基づいてアクチュエータの作動指令を行う。これは、例えば車両がいわゆる振り子台車を備える場合には、振り子シリンダをアクチュエータとして流用することもでき、振り子のための曲線検知機構をそのまま活用できる。
【0028】
(b)車両の先頭の台車にセンサを配置し、このセンサで曲線軌道への先頭車両の進入を検知する。そして、適切な時間後に、順次後続車両の台車のアクチュエータを制御する。なお、この場合は、前述のアクチュエータの誤作動判断は、先頭車両において行うのが好ましい。
【0029】
(c)ジャイロを用いて車両の遠心力を検知し、この遠心力を照らし合わせて左右のアクチュエータを制御する。この場合は、曲線軌道のカント(バンク)や台車の前後4点を支持する空気ばねの高さを別のセンサで検知し、これに基づいて曲率を割り出すことができる。なお、空気ばねの高さを検知するセンサとしては、例えばKYOWA社製、『DTJ−A−200』変位変換器を用いることができる。この変位変換器は、測定変位量が200mm、出力が5mV/V(10000×10-6ひずみ)、非直線性±0.3%の緒元を有し、変位量を直視するスケールを備える、温度特性が優れる等の特徴をもつ。
【0030】
次に、上記の構成からなる台車操舵式鉄道車両の作用について説明する。
図4は、車両の曲線軌道通過時の操舵力制御を説明するための図である。(A)は軌道を区間A〜Eに分割した状態を模式的に示す図であり、(B)は外側軌道の横圧の変化を示すグラフである。
【0031】
図4(A)に示す軌道は、直線軌道A→直線から緩曲線になる軌道(直→緩軌道)B→急曲線軌道C→緩曲線から直線になる軌道(緩→直軌道)D→直線軌道E、の各区間を有する。この例では、車両は左に曲がって曲線軌道を通過する。
なお、以下の説明においては、コントローラ33には前記(a)で述べたように予め軌道の地点情報が入力されているものとする。
【0032】
・ボルスタレス台車の場合
台車11は、車体10に対する一定の旋回抵抗が与えられている。例えば、車体10と台車11間に摺動摩擦部の少ないボルスタレス台車においては、揺れ枕はりを取り去ってダイヤフラム型空気ばねが設けられており、この空気ばねの復元力(空気ばねが捩じられる抵抗力)が台車旋回抵抗となる。この空気ばねの復元力は、直線軌道(図4(A)の区間A、E)において台車11の蛇行動を抑える役割を果たす。
【0033】
一方、ボルスタレス台車は、曲線軌道の曲率変化点(図4(A)の区間B、D)や急曲線軌道(図4(A)の区間C)を通過する際等に、空気ばねの復元力が台車11の旋回抵抗となって外軌横圧として作用し、脱線係数Q/P(横圧(Q)÷輪重(P))が大きくなる傾向がある。そのため、図4(B)に示すように、曲線軌道B〜Dを通過する際には外軌横圧が円曲線となり、脱線係数Q/Pが大きくなって車両が脱線しやすい状況が生じる。
【0034】
そこで、曲線軌道B〜D間を走行する際には、コントローラ33でアクチュエータ20を制御し、空気ばねの復元力を相殺するような台車回転力を加える。すなわち、図4(A)のような左カーブの曲線軌道B〜Dを走行する際に、前記(2)のように、左右のアクチュエータ20L、20Rの空気室21Bを送気、空気室21Aを排気とするようエアバルブ38を切り換える。すると、左アクチュエータ20Lは、図3においてピストンロッド23が左側に移動するとともに、右アクチュエータ20Rは、図3においてピストンロッド23が右側に移動し、双方が縮んだ状態となる。このような両アクチュエータ20L、20Rの動作は、車体10のアンカー28を支点として、台車11の反時計方向(上から見て)への回動をサポートする力となって作用する。
【0035】
この際、コントローラ33は、予め入力されている地点情報に基づき、直→緩軌道Bでは徐々に送気量を増やし、急曲線軌道Cではより送気量を多くし、緩→直軌道Dでは徐々に送気量を減らすようコンプレッサ32を作動し、曲線軌道の進入・通過・進出を連続的にコントロールする。このとき、各車両のそれぞれの台車について横圧変化に応じた旋回力を加え、理想的に全地点での横圧をゼロに近づける制御を車両ごとに個別に行う。この制御は、あるいは車両の速度から逆算した時間差に基づいて行ってもよい。このような制御によって、曲線通過性能や通過速度を向上させることができ、車両の横圧を低減して安全性を向上することができる。
【0036】
なお、コントローラ33がアクチュエータ20の誤作動を検知した場合は、前記(3)のように、左右のアクチュエータ20L、20Rの両空気室21A、21Bの空気圧を大気開放してフェールセーフとする。この場合、アクチュエータ20からは台車旋回力が付与されないので、脱線を引き起こす危険性を低減できる。
【0037】
・非ボルスタレス台車の場合
摺動摩擦のある非ボルスタレス台車においては、前述のボルスタレス台車とは挙動が異なる。この場合は、曲線軌道の曲率半径が変化する際に、摺動摩擦力が台車旋回抵抗となって横圧に付与されるため、これにより発生する横圧成分は、急曲線軌道Cにおいても曲率によらずほぼ同じである。しかしながら、直→緩軌道Bの曲線進入部においては、曲率変化による摺動摩擦力に伴い、大きい値の横圧が発生する場合がある。
【0038】
そこで、曲線進入部においては、車体10と台車11間にかかる回動抵抗(摺動摩擦力)を打ち消すように、コントローラ33でアクチュエータ20の作動を制御する。このとき、コントローラ33内の地点情報に基づき、曲線軌道の前方からコントロールを開始すると、曲線進入部における曲率変化点の通過走行が安定になる。一方、曲線進出部においては、台車11を復元するようにアクチュエータ20の作動をコントロールすることで、脱線の可能性を低減できる。
【0039】
・振り子台車の場合
車両がいわゆる振り子台車を備える場合には、車体の重心移動で外側への輪重移動が顕著となる。この場合は、台車を復元せず、むしろ積極的に内向するようにアクチュエータへの送気量を増やし、外側軌道の負荷を低減するようにコントロールすることも可能である。
【0040】
なお、鉄道車両が低速でカント(バンク)付き曲線軌道を走行するような場合は、遠心力があまり作用しないので、鉄道車両の重心が内側軌道に移動し、外側軌道の脱線係数が大きくなる状況が生じる。このような場合、車両の速度から低速状態を検知し、外側軌道に対応したアクチュエータへの送気量を増やす。こうすると、外側軌道の脱線の可能性を低減でき、低速走行時の安全性を向上することができる。
【0041】
[第2実施例]
以下、本発明の第2実施例について説明する。この第2実施例は、高速用の鉄道車両に適したアクチュエータの例である。
図5は、本発明の第2実施例に係る台車操舵式鉄道車両のアクチュエータのエアー供給系統を示す図である。
図6は、同アクチュエータの他の例(複列式)を示す斜視図である。(A)はシリンダ本体を右側、ロッドを左側に配置した図であり、(B)はシリンダ本体を左側、ロッドを右側に配置した図である。
図7は、同アクチュエータの他の例(異径式)を示す斜視図である。
図8は、本発明の第2実施例に係る台車操舵式鉄道車両の台車部分を示す側面図である。
【0042】
まず、図5のアクチュエータについて説明する。
図5に示すアクチュエータ50は、シリンダ室51とピストンロッド53を備えている。シリンダ室51の内部は、ピストンロッド53の先端の円盤54で2つの空気室51A、51Bに仕切られている。本体51のロッド側端部には、センサ59が設けられている。このセンサ59は、第1実施例のセンサ29と同様に、本体51に対するピストンロッド53の位置を検出する。
【0043】
本体51の端面には、オイルダンパ室51Cが連設されている。このオイルダンパ室51Cには、非動作バイパス回路(バイパス弁を含む)52と、油圧センサ66が設けられている。オイルダンパ室51Cの端面とピストンロッド53の端部には、それぞれジョイント(ユニバーサルジョイント)55、56が取り付けられている。
【0044】
本体51の外面には、各空気室51A、51Bに対応して、2つの供給パイプ51a、51bが接続されている。これら供給パイプ51a、51bには、それぞれ圧力検知器61が組み込まれている。両供給パイプ51a、51bの端部は、圧力調整装置63に接続されている。この圧力調整装置63は、接続パイプ62を介して制御弁65に接続されている。この制御弁65は、コントローラ33とエアー供給源MRに接続されている。圧力検知器61、圧力調整装置63及び制御弁65は、第1実施例におけるエアバルブと同様の役割を果たす。エアー供給源MRは、第1実施例における元空気溜め31及びコンプレッサ32と同様の役割を果たす。
【0045】
次に、図6のアクチュエータについて説明する。
図6に示すアクチュエータ40は、複列式のアクチュエータである。このアクチュエータ40の本体41の内部には、並列に配置されたダンパ室41Aとシリンダ室41Bが形成されている。この本体41には、ダンパ室41A、シリンダ室41Bのそれぞれに対応したロッド43A、43Bを有する二股状のピストンロッド43が組み込まれている。本体41のロッド側端部には、センサ49が設けられている。このセンサ49は、前述のセンサ29、59と同様に、本体41に対するピストンロッド43の位置を検出する。本体41の端面とピストンロッド43の基部部には、それぞれジョイント(ユニバーサルジョイント)45、46が取り付けられている。
【0046】
次に、図7のアクチュエータについて説明する。
図7に示すアクチュエータ70は、異径式のアクチュエータである。このアクチュエータ70は、大径で長尺のシリンダ室71を備えている。このシリンダ室71の端面には、小径で短尺のオイルダンパ室72が同心状に連設されている。これらシリンダ室71及びオイルダンパ室72には、ピストンロッド73が組み込まれている。このピストンロッド73は、先端に小円盤74aが設けられており、途中に大円盤73aが設けられている。小円盤74aがオイルダンパ室72内に配置され、大円盤73aはシリンダ室71内に配置されている。
【0047】
シリンダ室71内は、大円盤73aで2つの空気室71A、71Bに仕切られている。シリンダ室71のピストンロッド73側端部には、センサ79が設けられている。このセンサ79は、前述のセンサ29、59、49と同様に、シリンダ室71に対するピストンロッド73の位置を検出する。オイルダンパ室72の端面とピストンロッド73の端部には、それぞれジョイント(ユニバーサルジョイント)75、76が取り付けられている。
【0048】
これらのアクチュエータは、基本的に第1実施例のアクチュエータと同様に用いることができる。第2実施例の各アクチュエータは、オイルダンパ機能を有することによって、車両の高速走行時の蛇行動や動揺を抑えることができるという効果がある。なお、台車操舵の際には、左右空気室の圧力差で操舵力が決まる。このとき、一方を大気圧にする場合と、両方を大気圧以上にする場合とが可能である。
【0049】
さらに、これらのアクチュエータは、第1実施例と同様に、台車の左右側面に装着することが好ましいが、片方の側面にのみ装着することも可能である。又は、これらのアクチュエータは、第1実施例と同様に、車体のアンカーと台車枠の側面間に取り付けるのが効果的だが、台車の内側において取り付けることもできる。あるいは、図8に示すように、車体10のアンカー28を挟んで両側に、2台のアクチュエータ(図8においては図7のアクチュエータ70を示す)を装着することも可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、故障時のフェールセーフ機能を実現できる等の利点を有する台車操舵式鉄道車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る台車操舵式鉄道車両の台車部分を示す側面図である。
【図2】同台車操舵式鉄道車両の台車操舵機構の空気圧駆動アクチュエータ(左右個別状態)を示す斜視図である。(A)はシリンダ本体を右側、ロッドを左側に配置した図であり、(B)はシリンダ本体を左側、ロッドを右側に配置した図である。
【図3】同台車操舵式鉄道車両の台車操舵機構の空気圧駆動アクチュエータ(左右連結状態)を示す斜視図である。
【図4】車両の曲線軌道通過時の操舵力制御を説明するための図である。(A)は軌道を区間A〜Eに分割した状態を模式的に示す図であり、(B)は外側軌道の横圧の変化を示すグラフである。
【図5】本発明の第2実施例に係る台車操舵式鉄道車両のアクチュエータのエアー供給系統を示す図である。
【図6】同アクチュエータの他の例(複列式)を示す斜視図である。(A)はシリンダ本体を右側、ロッドを左側に配置した図であり、(B)はシリンダ本体を左側、ロッドを右側に配置した図である。
【図7】同アクチュエータの他の例(異径式)を示す斜視図である。
【図8】本発明の第2実施例に係る台車操舵式鉄道車両の台車部分を示す側面図である。
【符号の説明】
10 車体 11 台車
12 ブラケット 13 台車枠
14 中心ピン 15 車輪
16 車軸 17 輪軸
18 軸箱 19 軸ばね
20(20L、20R) アクチュエータ
21 シリンダ室 21A、21B 空気室
21a、21b 送排気口 23 ピストンロッド
24 円盤 25、26 ジョイント
28 アンカー 29 センサ
31 元空気溜め 32 コンプレッサ
33 コントローラ 35A、35B 連結パイプ
36A、36B 供給パイプ 38 エアバルブ
40 アクチュエータ
41 本体 41A ダンパ室
41B シリンダ室 43 ピストンロッド
43A、43B ロッド 45、46 ジョイント
49 センサ
50 アクチュエータ
51 シリンダ室 51A、51B 空気室
51C オイルダンパ室 51a、51b 供給パイプ
52 非動作バイパス回路 53 ピストンロッド
54 円盤 55、56 ジョイント
59 センサ 61 圧力検知器
62 接続パイプ 63 圧力調整装置
65 制御弁 66 油圧センサ
MR エアー供給源
70 アクチュエータ
71 シリンダ室 71A、71B 空気室
72 オイルダンパ室 73 ピストンロッド
73a 大円盤 74a 小円盤
75、76 ジョイント 79 センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cart-operated railway vehicle that rotates a bogie cart with respect to a vehicle body. In particular, the present invention relates to a bogie-steered railcar having advantages such as being able to realize a fail-safe function at the time of failure with a simple structure.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
In general, a steering carriage in a railway vehicle steers (changes the angle) the front and rear wheel shafts of one carriage with respect to the carriage. It is possible to reduce the attack angle with respect to the track of the wheel by steering so that the wheel axis is directed toward the center of the curved track when passing through the curved track of the vehicle. If the attack angle is reduced, the lateral pressure acting on the vehicle when passing through a curved track can be reduced, the derailment coefficient Q / P (lateral pressure (Q) ÷ wheel load (P)) of the vehicle is lowered, and the wheel is rubbed against the rail. Noise (squeal noise) can be reduced.
[0003]
Most of the current railcar bogies, except for some freight cars, are in a so-called bogie format. One of the typical steering carts applied to such bogie type carts is a link type steering cart.
The link type steering cart has a configuration in which a wheel shaft is rotatable with respect to the cart frame, and a link mechanism is provided between the cart frame and the wheel shaft. The link type steering carriage forcibly rotates the wheel shaft via the link mechanism when the vehicle passes through the curved track so that the wheel shaft follows the curved track. An example of such a link type steering cart is disclosed in JP-A-8-142862.
[0004]
In addition to the above-described link type steering carriage, a hydraulic sealing type induction steering carriage is also known.
The induction steering carriage is provided with a hydraulic cylinder between the carriage frame and the axle box. This guided steering cart drives the hydraulic cylinder to forcibly rotate the wheel shaft with respect to the cart when passing through the curved track of the vehicle, thereby causing the wheels to follow the curved track.
[0005]
The steering mechanism of the above-described link type steering cart and hydraulically sealed guided steering cart is quite complicated and heavy.
An object of the present invention is to provide a bogie-steered railway vehicle having advantages such as a fail-safe function at the time of failure with a simple structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problems, a cart-steered railway vehicle according to the present invention is a railcar comprising: two front and rear bogies; and a vehicle body rotatably supported on the carriage via a center pin. A cart steering mechanism including a pneumatic drive actuator that rotationally drives the cart with respect to the vehicle body around the center pin, and a sensor that detects a rotation angle or an angular velocity between the cart and the vehicle body.And a fail-safe mechanism in which the air pressure of the actuator is released to the atmosphere at the time of failureAnd the actuator generates a rotational driving force corresponding to the rotation angle or the like.And the controller that controls the actuator determines that the controller is malfunctioning when the command operation direction to the actuator is different from the actual rotation angle, and operates the fail-safe mechanism.It is characterized by.
  In this case, for example, in a bolsterless trolley using a diaphragm type air spring, the restoring force of the air spring (trolley turning resistance) is canceled by the driving force of the actuator, and the lateral pressure of the vehicle body when passing through a sharply curved track is reduced. be able to. In a line section where a sharp curve is interposed, steering according to the curvature can be performed each time the sensor detects the sharp curve.
[0007]
The present invention differs from the conventional method of forcibly turning the wheel shaft with respect to the carriage frame as in the case of the conventional steering carriage, and the carriage is moved around the center pin with respect to the vehicle body by the operation of the pneumatic drive actuator of the carriage steering mechanism. To rotate. At this time, the air pressure of the actuator plays a role of supporting the rotation performance inherent to the bogie.
The pneumatic drive actuator has an advantage that it can be relatively easily added and remodeled with respect to a cart that does not have special special equipment, for example, in addition to a cart yaw damper of an existing vehicle.
[0008]
In addition to the steering cart, a cart steering called a radial cart is also known, but the present invention is different from this type of steering. Alternatively, in order to make use of the original turning ability of the wheel shaft, there are some which have a relatively flexible support state of the front and rear of the axle box, etc., but by adding this method in the bogie truck, Further improvement in turning performance can be achieved.
[0009]
In the bogie-steered railcar of the present invention, the actuator can cancel the rotational resistance applied between the bogie and the vehicle body on a curved track. In this case, by canceling the rotational resistance applied between the carriage and the vehicle body, the carriage turning lateral pressure when the vehicle passes through the sharp curve portion can be reduced, and stable traveling performance can be realized.
[0010]
  In addition, the bogie-steered railway vehicle of the present invention further includes a fail-safe mechanism that releases the air pressure of the actuator to the atmosphere when a failure occurs.It is characterized by that.In this case, when the air pressure of the actuator is released to the atmosphere at the time of failure, the state becomes the same as when the cart steering mechanism is not mounted, and a fail-safe function can be realized.
[0012]
Further, in the bogie-steered railway vehicle of the present invention, the driving force of the actuator can be increased during low-speed traveling corresponding to the speed of the railway vehicle.
When the railway vehicle runs on a curved track with a cant (bank) at a low speed, centrifugal force does not act so much, so that the center of gravity of the railway vehicle moves to the inner track and the derailment coefficient of the outer track increases. In such a case, if the driving force of the actuator is increased in response to the low speed of the vehicle, the lateral pressure of the outer gauge side wheel can be reduced and the safety during low-speed traveling can be improved.
[0013]
In this way, by controlling the driving force of the actuator according to the rotation angle, angular velocity, or traveling speed of the vehicle, the lateral pressure of the vehicle is reduced to improve safety, and the vehicle passes through the curved track. Speed can be increased. Furthermore, since the curved track running performance of the vehicle is stabilized, it is possible to expect an effect of reducing wear of wheel flanges and rails and an effect of reducing squeal noise.
[0014]
  Furthermore, in the bogie steering type railway vehicle of the present invention,,in frontThe controller that controls the actuator determines that it is malfunctioning when the command operation direction to the actuator is different from the actual rotation angle, and activates the fail-safe mechanism.It is characterized by that.In this case, an actuator malfunction check function can be provided, and the fail-safe mechanism can be appropriately operated.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a side view showing a carriage part of a carriage steering type railway vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a pneumatic drive actuator (left and right individual state) of the bogie steering mechanism of the bogie steered railway vehicle. (A) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the right side, and a rod on the left side, (B) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the left side and a rod on the right side.
FIG. 3 is a perspective view showing a pneumatic drive actuator (left-right coupled state) of the bogie steering mechanism of the bogie steered railway vehicle.
In the following description, unless otherwise specified, the longitudinal direction of the rail (traveling direction of the vehicle) is the front-rear direction, the direction perpendicular to the rail longitudinal direction on the track surface is the left-right direction, and the direction perpendicular to the track surface is the up-down direction. Call.
[0016]
The railcar shown in FIG. 1 includes a vehicle body 10. A center pin 14 is fixed to the lower surface of the vehicle body 10 via a bracket 12. The center pin 14 is suspended from the lower surface of the vehicle body 10. The center pin 14 is rotatably fitted to the central portion of the bogie bogie 11 (hereinafter simply referred to as a bogie). Anchors 28 extending downward from the lower surface of the vehicle body are provided on the left and right sides of the vehicle body 10. A universal joint at the end of the actuator 20 described later is attached to the lower ends of the left and right anchors 28.
[0017]
The carriage 11 includes a carriage frame 13. A pair of wheel shafts 17 each including a wheel 15 and an axle 16 are incorporated in front and rear of the lower portion of the carriage frame 13. The wheels 15 are fixed by being press-fitted on both sides of the axle 16. On both outer sides of the wheels 15, axle boxes 18 are fitted on both ends of the axle 16. A shaft spring 19 is attached between the carriage frame 13 and the upper surface of each axle box 18.
[0018]
Pneumatic drive actuators 20 (hereinafter simply referred to as actuators) are respectively disposed on the left and right side surfaces of the carriage frame 13 in the width direction. The left and right actuators 20 are arranged symmetrically with respect to the left and right points about the center pin 14 (only the left side actuator 20 is shown in FIG. 1). The actuator 20 of the present embodiment includes a cylinder chamber 21 and a piston rod 23 as shown in FIG. 2 and FIG. The inside of the cylinder chamber 21 is partitioned into two air chambers 21 </ b> A and 21 </ b> B by a disk 24 at the tip of the piston rod 23. On the outer surface of the cylinder chamber 21, two air supply / exhaust ports 21a and 21b are formed corresponding to the air chambers 21A and 21B.
[0019]
A sensor 29 is provided at the rod side end of the cylinder chamber 21. The sensor 29 detects the position of the piston rod 23 with respect to the cylinder chamber 21 (that is, the advance / retreat amount of the piston rod 23), and sends this detection value signal to the controller 33 described later. Joints (universal joints) 25 and 26 are attached to the end face of the cylinder chamber 21 and the end of the piston rod 23, respectively.
[0020]
The actuator 20 has a body-side joint 25 attached to a side surface of the carriage frame 13 and a piston rod-side joint 26 attached to an anchor 28 on the right side surface of the carriage frame 13 (FIG. 2A and FIG. 3). On the other hand, on the left side surface of the bogie frame 13 shown in FIG. 1, the joint 25 on the main body side is attached to the side surface of the bogie frame 13, and the joint 26 on the piston rod side is attached to the anchor 28 (FIG. 2B). And FIG. 3). Therefore, in FIG. 3, when the left and right actuators 20L and 20R contract, the carriage 11 rotates counterclockwise (as viewed from above) with respect to the vehicle body 10, and conversely the left and right actuators 20L and 20R extend. In this case, the carriage 11 rotates clockwise (as viewed from above) with respect to the vehicle body 10.
[0021]
As shown in FIG. 3, in the left and right actuators 20L and 20R, the air supply ports of each air chamber 21A are connected by a connecting pipe 35A, and the air supply ports of each air chamber 21B are connected by a connecting pipe 35B. ing. Supply pipes 36A and 36B are connected to the air chambers 21A and 21B of the right actuator 20R. These supply pipes 36A and 36B are connected to the original air reservoir 31 via an air valve 38 as shown in FIG. The left and right actuators 20L and 20R are multi-chamber air actuators that can individually supply and exhaust air to the air chambers 21A and 21B.
[0022]
As shown in FIG. 1, an original air reservoir 31, a compressor 32, and a controller 33 are attached to the lower surface of the vehicle body 10. As described above, the supply pipes 36 </ b> A and 36 </ b> B are connected to the original air reservoir 31 via the air valve 38. The air valve 38 and the compressor 32 are operated based on the control of the controller 33.
[0023]
The controller 33 calculates the rotation angle of the carriage 11 by comparing the piston rod positions detected by the sensors 29 of the left and right actuators 20L and 20R (see FIGS. 2 and 3). Then, the curvature radius of the curved track is calculated from the calculated rotation angle, and the air valve 38 and the compressor 32 are operated according to the curvature radius to control the supply and exhaust of air from the original air reservoir 31 to the left and right actuators 20L and 20R. .
[0024]
The air supply system accompanying the control of the controller 33 is as follows.
(1) When turning the cart 11 clockwise as seen from above
In this case, the left and right actuators 20L and 20R extend. Therefore, the air valve 38 is switched so that the air chamber 21A supplies air and the air chamber 21B exhausts. At this time, the air in the original air reservoir 31 is supplied from the supply pipe 36A → the air chamber 21A of the right actuator 20R → the connection pipe 35A → the air chamber 21A of the left actuator 20L, and the air in the air chamber 21B is supplied to the connection pipe 35B. And exhausted through the supply pipe 36B.
[0025]
(2) When turning the cart 11 counterclockwise when viewed from above
In this case, contrary to (1), the left and right actuators 20L and 20R contract. Therefore, the air valve 38 is switched so that the air chamber 21B is fed and the air chamber 21A is exhausted. At this time, the air in the original air reservoir 31 is supplied from the supply pipe 36B → the air chamber 21B of the right actuator 20R → the connection pipe 35B → the air chamber 21B of the left actuator 20L, and the air in the air chamber 21A is connected to the connection pipe 35A. And exhausted through the supply pipe 36A.
[0026]
(3) When fail-safe mechanism is activated in case of failure
In this case, after the control of (1) or (2), when the piston rod position detected by the actuator sensor 29 is incorrect, that is, when the commanded operation direction of the actuator and the actual rotation angle of the carriage 11 are different, Judge as operating. Then, the air valve 38 is switched so that the air pressures of the air chambers 21A and 21B of the left and right actuators 20L and 20R are released to the atmosphere. At this time, the carriage 11 is substantially equal to the actuator non-mounted state.
[0027]
Here, as a method of determining and controlling the curved track from the vehicle body side, the following method can be used in addition to the method of calculating the radius of curvature from the detection value of the sensor 29 in the controller 33.
(A) Point information is input to the controller 33 in advance, and an actuator operation command is issued based on the point information. For example, when the vehicle includes a so-called pendulum cart, the pendulum cylinder can be used as an actuator, and the curve detection mechanism for the pendulum can be used as it is.
[0028]
(B) A sensor is arranged on the head carriage of the vehicle, and this sensor detects the approach of the head vehicle on the curved track. Then, after an appropriate time, the actuators of the carriages of the subsequent vehicles are sequentially controlled. In this case, it is preferable that the aforementioned malfunction determination of the actuator is performed in the leading vehicle.
[0029]
(C) The centrifugal force of the vehicle is detected using a gyro, and the left and right actuators are controlled by comparing the centrifugal force. In this case, the height of the air spring that supports the cant (bank) of the curved track and the four front and rear points of the carriage can be detected by another sensor, and the curvature can be determined based on this. As a sensor for detecting the height of the air spring, for example, a “DTJ-A-200” displacement transducer manufactured by KYOWA can be used. This displacement transducer has a measured displacement of 200 mm and an output of 5 mV / V (10000 × 10-6Strain), non-linearity ± 0.3%, has a scale that directly looks at the amount of displacement, and has excellent temperature characteristics.
[0030]
Next, the operation of the cart-steered railway vehicle having the above configuration will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining the steering force control when the vehicle passes through a curved track. (A) is a figure which shows typically the state which divided | segmented the track | orbit into area AE, (B) is a graph which shows the change of the lateral pressure of an outer track | orbit.
[0031]
The trajectory shown in FIG. 4 (A) is a straight trajectory A → a trajectory that changes from a straight line to a gentle curve (straight → slow trajectory) B → a steeply curved trajectory C → a trajectory that changes from a gentle curve (slow → straight trajectory) Each section of the trajectory E. In this example, the vehicle turns to the left and passes through a curved track.
In the following description, it is assumed that orbital spot information is input to the controller 33 in advance as described in (a) above.
[0032]
・ In case of bolsterless cart
The bogie 11 is given a certain turning resistance with respect to the vehicle body 10. For example, in a bolsterless bogie having a small sliding friction portion between the vehicle body 10 and the bogie 11, a shaking pillow beam is removed and a diaphragm type air spring is provided. ) Is the bogie turning resistance. The restoring force of the air spring plays a role of suppressing the snake action of the carriage 11 in a straight track (sections A and E in FIG. 4A).
[0033]
On the other hand, the bolsterless cart has a restoring force of an air spring when passing through a curvature change point (sections B and D in FIG. 4A) or a sharp curve path (section C in FIG. 4A). Tends to act as a turning resistance of the carriage 11 and acts as an external gauge lateral pressure, and the derailment coefficient Q / P (lateral pressure (Q) ÷ wheel load (P)) tends to increase. Therefore, as shown in FIG. 4 (B), when passing through the curved tracks B to D, the external gauge lateral pressure becomes a circular curve, and the derailment coefficient Q / P increases to cause a situation where the vehicle is likely to derail.
[0034]
Therefore, when traveling between the curved tracks B to D, the controller 20 is controlled by the controller 33 to apply a cart rotational force that cancels the restoring force of the air spring. That is, when the vehicle travels on the left curved curves B to D as shown in FIG. 4A, the air chamber 21B of the left and right actuators 20L and 20R is supplied as shown in (2), and the air chamber 21A is The air valve 38 is switched to exhaust. Then, in the left actuator 20L, the piston rod 23 moves to the left in FIG. 3, and in the right actuator 20R, the piston rod 23 moves to the right in FIG. The operations of both the actuators 20L and 20R act as a force that supports the rotation of the carriage 11 in the counterclockwise direction (viewed from above) with the anchor 28 of the vehicle body 10 as a fulcrum.
[0035]
At this time, the controller 33 gradually increases the air supply amount in the straight → slow trajectory B, increases the air supply amount in the sharp curve trajectory C, and increases the air supply amount in the gentle → straight trajectory D based on the point information inputted in advance. The compressor 32 is operated so as to gradually reduce the air supply amount, and the entrance, passage, and advance of the curved track are continuously controlled. At this time, a turning force corresponding to a change in the lateral pressure is applied to each carriage of each vehicle, and control for ideally bringing the lateral pressure at all points close to zero is performed individually for each vehicle. This control may be performed based on a time difference calculated backward from the speed of the vehicle. By such control, curve passing performance and passing speed can be improved, and the lateral pressure of the vehicle can be reduced to improve safety.
[0036]
When the controller 33 detects a malfunction of the actuator 20, the air pressures of the air chambers 21A and 21B of the left and right actuators 20L and 20R are released to the atmosphere to make it fail-safe as described in (3) above. In this case, since the cart turning force is not applied from the actuator 20, the risk of causing derailment can be reduced.
[0037]
・ Non-bolsterless cart
A non-bolsterless bogie with sliding friction behaves differently from the bolsterless bogie described above. In this case, when the radius of curvature of the curved track changes, the sliding frictional force becomes a bogie turning resistance and is applied to the lateral pressure. It is almost the same regardless. However, a large value of lateral pressure may be generated at the curve entry portion of the straight-to-slow trajectory B along with the sliding frictional force due to the change in curvature.
[0038]
Therefore, in the curve approach portion, the operation of the actuator 20 is controlled by the controller 33 so as to cancel the rotational resistance (sliding frictional force) applied between the vehicle body 10 and the carriage 11. At this time, if the control is started from the front of the curved track based on the point information in the controller 33, the traveling at the curvature changing point in the curved entry portion becomes stable. On the other hand, in the curve advancing portion, the possibility of derailment can be reduced by controlling the operation of the actuator 20 so as to restore the carriage 11.
[0039]
・ Pendulum cart
When the vehicle is provided with a so-called pendulum carriage, the wheel load movement to the outside becomes remarkable due to the movement of the center of gravity of the vehicle body. In this case, it is possible to control to reduce the load on the outer track by increasing the amount of air supplied to the actuator so as not to restore the carriage, but rather inwardly.
[0040]
In addition, when the railway vehicle runs on a curved track with a cant (bank) at low speed, the centrifugal force does not act so much, so the center of gravity of the railway vehicle moves to the inner track and the derailment coefficient of the outer track increases. Occurs. In such a case, the low speed state is detected from the speed of the vehicle, and the amount of air supplied to the actuator corresponding to the outer track is increased. If it carries out like this, the possibility of derailment of an outside track can be reduced and the safety at the time of low-speed driving can be improved.
[0041]
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below. The second embodiment is an example of an actuator suitable for a high-speed railway vehicle.
FIG. 5 is a diagram showing an air supply system of an actuator of a cart-steered railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another example (double-row type) of the actuator. (A) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the right side, and a rod on the left side, (B) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the left side and a rod on the right side.
FIG. 7 is a perspective view showing another example (different diameter type) of the actuator.
FIG. 8 is a side view showing a bogie part of a bogie-steered railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.
[0042]
First, the actuator of FIG. 5 will be described.
The actuator 50 shown in FIG. 5 includes a cylinder chamber 51 and a piston rod 53. The inside of the cylinder chamber 51 is partitioned into two air chambers 51 </ b> A and 51 </ b> B by a disk 54 at the tip of the piston rod 53. A sensor 59 is provided at the rod side end of the main body 51. This sensor 59 detects the position of the piston rod 53 with respect to the main body 51 in the same manner as the sensor 29 of the first embodiment.
[0043]
An oil damper chamber 51 </ b> C is connected to the end surface of the main body 51. The oil damper chamber 51C is provided with a non-operational bypass circuit (including a bypass valve) 52 and a hydraulic pressure sensor 66. Joints (universal joints) 55 and 56 are attached to the end face of the oil damper chamber 51C and the end of the piston rod 53, respectively.
[0044]
Two supply pipes 51a and 51b are connected to the outer surface of the main body 51 in correspondence with the air chambers 51A and 51B. A pressure detector 61 is incorporated in each of the supply pipes 51a and 51b. End portions of both supply pipes 51 a and 51 b are connected to a pressure adjusting device 63. The pressure adjusting device 63 is connected to the control valve 65 through a connection pipe 62. The control valve 65 is connected to the controller 33 and the air supply source MR. The pressure detector 61, the pressure adjusting device 63, and the control valve 65 play the same role as the air valve in the first embodiment. The air supply source MR plays the same role as the original air reservoir 31 and the compressor 32 in the first embodiment.
[0045]
Next, the actuator of FIG. 6 will be described.
The actuator 40 shown in FIG. 6 is a double-row actuator. Inside the main body 41 of the actuator 40, a damper chamber 41A and a cylinder chamber 41B arranged in parallel are formed. The main body 41 incorporates a bifurcated piston rod 43 having rods 43A and 43B corresponding to the damper chamber 41A and the cylinder chamber 41B, respectively. A sensor 49 is provided at the rod side end of the main body 41. This sensor 49 detects the position of the piston rod 43 relative to the main body 41 in the same manner as the sensors 29 and 59 described above. Joints (universal joints) 45 and 46 are attached to the end face of the main body 41 and the base portion of the piston rod 43, respectively.
[0046]
Next, the actuator of FIG. 7 will be described.
An actuator 70 shown in FIG. 7 is a different diameter type actuator. The actuator 70 includes a long cylinder chamber 71 having a large diameter. A small-diameter and short oil damper chamber 72 is concentrically connected to the end surface of the cylinder chamber 71. A piston rod 73 is incorporated in the cylinder chamber 71 and the oil damper chamber 72. The piston rod 73 is provided with a small disk 74a at the tip, and a large disk 73a in the middle. A small disk 74 a is disposed in the oil damper chamber 72, and a large disk 73 a is disposed in the cylinder chamber 71.
[0047]
The inside of the cylinder chamber 71 is divided into two air chambers 71A and 71B by a large disk 73a. A sensor 79 is provided at the end of the cylinder chamber 71 on the piston rod 73 side. The sensor 79 detects the position of the piston rod 73 with respect to the cylinder chamber 71 in the same manner as the sensors 29, 59 and 49 described above. Joints (universal joints) 75 and 76 are attached to the end face of the oil damper chamber 72 and the end of the piston rod 73, respectively.
[0048]
These actuators can be used basically in the same manner as the actuator of the first embodiment. Since each actuator of the second embodiment has an oil damper function, there is an effect that it is possible to suppress the snake behavior and the shaking when the vehicle is traveling at high speed. Note that the steering force is determined by the pressure difference between the left and right air chambers when the carriage is steered. At this time, it is possible to set one to atmospheric pressure and to set both to atmospheric pressure or higher.
[0049]
Further, these actuators are preferably mounted on the left and right side surfaces of the carriage as in the first embodiment, but can be mounted only on one side surface. Alternatively, as in the first embodiment, these actuators are effectively attached between the anchor of the vehicle body and the side surface of the carriage frame, but can also be attached inside the carriage. Alternatively, as shown in FIG. 8, two actuators (the actuator 70 shown in FIG. 7 in FIG. 8) can be mounted on both sides of the anchor 28 of the vehicle body 10.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a bogie-steered rail vehicle having advantages such as the ability to realize a fail-safe function at the time of failure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a bogie part of a bogie-steered railway vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a pneumatic drive actuator (left and right individual state) of a cart steering mechanism of the cart steered rail vehicle. (A) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the right side, and a rod on the left side, (B) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the left side and a rod on the right side.
FIG. 3 is a perspective view showing a pneumatic drive actuator (left-right coupled state) of a cart steering mechanism of the cart steered rail vehicle.
FIG. 4 is a diagram for explaining steering force control when passing through a curved track of a vehicle. (A) is a figure which shows typically the state which divided | segmented the track | orbit into area AE, (B) is a graph which shows the change of the lateral pressure of an outer track | orbit.
FIG. 5 is a diagram showing an air supply system of an actuator of a cart steering type railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another example (double row type) of the actuator. (A) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the right side, and a rod on the left side, (B) is the figure which has arrange | positioned the cylinder main body on the left side and a rod on the right side.
FIG. 7 is a perspective view showing another example (different diameter type) of the actuator.
FIG. 8 is a side view showing a carriage portion of a carriage steering type railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 body 11 trolley
12 Bracket 13 Bogie frame
14 Center pin 15 Wheel
16 axle 17 wheel axle
18 axle box 19 axle spring
20 (20L, 20R) Actuator
21 Cylinder chamber 21A, 21B Air chamber
21a, 21b Air supply / exhaust port 23 Piston rod
24 Disc 25, 26 Joint
28 Anchor 29 Sensor
31 original air reservoir 32 Compressor
33 Controller 35A, 35B Connecting pipe
36A, 36B Supply pipe 38 Air valve
40 Actuator
41 Body 41A Damper room
41B Cylinder chamber 43 Piston rod
43A, 43B Rod 45, 46 Joint
49 Sensor
50 Actuator
51 Cylinder chamber 51A, 51B Air chamber
51C Oil damper chamber 51a, 51b Supply pipe
52 Non-operational bypass circuit 53 Piston rod
54 Disc 55, 56 Joint
59 Sensor 61 Pressure detector
62 Connection pipe 63 Pressure regulator
65 Control valve 66 Hydraulic sensor
MR Air supply source
70 Actuator
71 Cylinder chamber 71A, 71B Air chamber
72 Oil damper chamber 73 Piston rod
73a large disk 74a small disk
75, 76 Joint 79 Sensor

Claims (3)

前後2台のボギー台車と、
該台車上に中心ピンを介して回動可能に支持されている車体と、
を備える鉄道車両であって、
前記台車を前記車体に対して前記中心ピンの周りに回転駆動する空気圧駆動アクチュエータを含む台車操舵機構と、
前記台車と車体間の回動角又は角速度を検知するセンサと、
故障時に前記アクチュエータの空気圧が大気開放されるフェールセーフ機構とをさらに備え、
前記アクチュエータが、前記回動角等に対応した回転駆動力を発するとともに、
前記アクチュエータを制御するコントローラが、前記アクチュエータへの指令作動方向と実際の回転角とが異なる場合に誤作動と判断して、前記フェールセーフ機構を作動させることを特徴とする台車操舵式鉄道車両。
Two front and rear bogies,
A vehicle body rotatably supported on the carriage via a center pin;
A railway vehicle comprising:
A cart steering mechanism including a pneumatic drive actuator for rotating the cart relative to the vehicle body around the center pin;
A sensor for detecting a rotation angle or angular velocity between the carriage and the vehicle body ;
A fail-safe mechanism that releases the air pressure of the actuator to the atmosphere in the event of a failure ,
The actuator, as well as calling the rotational driving force corresponding to the rotational angle or the like,
A bogie-steered railway vehicle characterized in that a controller that controls the actuator determines that a malfunction has occurred when a command operation direction to the actuator differs from an actual rotation angle, and activates the fail-safe mechanism .
前記アクチュエータが、曲線軌道において前記台車と車体間にかかる回動抵抗を打ち消すことを特徴とする請求項1記載の台車操舵式鉄道車両。  2. The bogie-steered railway vehicle according to claim 1, wherein the actuator cancels a rotational resistance applied between the bogie and the vehicle body on a curved track. 前記鉄道車両の速度に対応して、低速走行時には前記アクチュエータの駆動力を上げることを特徴とする請求項1又は2記載の台車操舵式鉄道車両。 3. The bogie-steered railway vehicle according to claim 1 or 2, wherein the driving force of the actuator is increased during low-speed traveling in accordance with the speed of the railway vehicle.
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