JP2019055635A - 鉄道車両の車体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減する。【解決手段】台車に対して車体の高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置であって、地震発生情報が検知されると、前記車体の重心位置の高さを下げるように前記車高調整装置を制御する脱線防止制御を実行する車体重心位置制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、台車に対して車体の高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置に関する。

鉄道車両には、図４に示すように、台車に対して車体が左右方向に過剰に変位するのを規制する左右動ストッパが設けられると共に、台車に対する車体の異常上昇を規制する上下動ストッパＳＴが設けられる。非特許文献１及び２によると、鉄道車両の走行中に地震が発生すると、図５（Ａ）に示すように、地震の高周波（１．４〜３．０Ｈｚ）の振動成分により台車が左右方向に振動し、左右動ストッパにて衝突が発生することで、輪軸とレールとの間に大きな横圧が発生し、脱線係数が増加する。また、図５（Ｂ）に示すように、地震の低周波（０．３〜０．８Ｈｚ）の振動成分により車体がロール方向に大きく振動し、車体側の上下動ストッパＳＴと台車枠との間のギャップが縮まって上下動ストッパが台車枠に干渉することで台車がロール方向に持ち上げられて輪重抜けが生じ、脱線の可能性が高まることが示されている。さらに上下動ストッパまでのギャップを拡げることで脱線の可能性を低減できることが示されている。

特許文献１には、鉄道車両の脱線・転覆を防止する手段として、電磁石を利用して車輪がレールから離れないように制御する構成が開示されている。

特開２０１２−２０１１７９号公報

鉄道総研報告Vol.21,No.12（2007年）「台車改良による地震時走行安全性の向上に関する解析」 第27回鉄道総研講演会（2014年）「脱線しにくい車両技術」

しかし、特許文献１の構成では、電磁石等の特別な装置を設ける必要があり、重量増やコスト増を招く。

そこで本発明は、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両の車体制御装置は、台車に対して車体高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置であって、地震発生情報が検知されると、前記車体の重心位置の高さを下げるように前記車高調整装置を制御する脱線防止制御を実行する車体重心位置制御部と、を備える。

前記構成によれば、地震発生時には車体の重心位置の高さが下げられることで、台車に対する車体の異常上昇を規制する上下動ストッパのギャップが拡がるため、地震の低周波振動成分により車体がロール方向に大きく振動しても、車体側の上下動ストッパが台車枠に干渉し難くなり、ストッパ干渉による輪重抜けの発生が抑制される。よって、車高調整装置を備えた鉄道車両において、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減できる。

前記車高調整装置は、前記車体と前記台車との間に介設された左右一対の空気バネ及び前記空気バネの給排気を調節する弁装置を有する第１車高調整装置と、前記車体と前記台車との間に介設されたアクチュエータ及び前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置を有する第２車高調整装置と、の少なくとも一方を含み、前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記空気バネの高さが減少するように前記弁装置を制御する、及び／又は、前記車体を下方変位させる向きに前記アクチュエータが推力を発生するように前記アクチュエータ駆動装置を制御する構成としてもよい。

前記構成によれば、車高調整装置として空気バネ装置を利用した場合には、サスペンションとして車両に搭載される空気バネの車高調整機能を利用して、地震による脱線を防止できる。また、車高調整装置としてアクチュエータ装置を利用した場合には、応答性良く車体重心を速やかに下げることができる。

前記鉄道車両の曲線区間の通過時における前記車体の目標傾斜角を演算する目標車体傾斜角演算部と、前記車体が前記目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記弁装置を制御する空気バネ高さ制御部と、を更に備え、前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記目標傾斜角を維持した状態で前記車体の高さを下げるように前記空気バネ高さ制御部の給排気指令値を補正することで前記弁装置を制御する構成としてもよい。

前記構成によれば、地震発生情報の検知後も脱線防止制御と並行して車体傾斜制御を実行するため、曲線通過中に地震が発生しても車体重心が外輪側に移動することがなく内輪の輪重抜けが生じることを防止できる。

前記車体の鉛直方向の振動速度に比例した力を前記車体に与えるように前記アクチュエータを制御する動揺防止制御部を更に備え、前記車体重心位置制御部は、前記動揺防止制御部の動揺防止推力指令値に前記脱線防止制御の推力指令値を加算する構成としてもよい。

前記構成によれば、動揺防止制御用に車搭されるアクチュエータの車高調整機能を利用して、地震による脱線を防止できる。

前記車体重心位置制御部は、前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネが排気モードとなるように前記弁装置を制御し、かつ、前記空気バネの高さを所定の緊急目標値まで下げるように前記アクチュエータに推力を発生させるべく前記アクチュエータ駆動装置を制御し、前記空気バネの高さが前記緊急目標値に到達した後に前記アクチュエータの推力が所定値未満まで減少すると、前記排気モードから通常モードに戻すように前記弁装置を制御する構成としてもよい。

前記構成によれば、脱線防止制御の初期段階では、アクチュエータによって車体が緊急目標値に向けて下方変位させられると共に空気バネは排気モードになるので、空気バネに比べて応答性の良いアクチュエータが空気バネの内圧による抵抗を受けずに車体を迅速に下げることができ、車体の高さの緊急目標値への到達を早めることができる。また、空気バネは排気モードとなるため、空気バネの高さが緊急目標値への到達した後は、車体の高さを緊急目標値に維持するためにアクチュエータの推力が減少していき、アクチュエータの温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働いてしまうことを防止できる。

なお、車体制御装置が車体傾斜制御機能を有する場合には、「排気モード」は弁装置を排気状態に維持する状態であり、「通常モード」は車体傾斜制御が実行された状態である。車体制御装置が車体傾斜制御機能を有さず空気バネがレベリングバルブ機構により機械的に給排される場合には、「排気モード」はレベリングバルブ機構の動力伝達経路を遮断した状態であり、「通常モード」はレベリングバルブ機構の動力伝達経路を接続した状態である。

前記車体重心位置制御部は、前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネの排気モード中において、前記車体が前記目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータ駆動装置を制御する構成としてもよい。

前記構成によれば、車体傾斜制御が空気バネに代わってアクチュエータにより行われるので、曲線走行時における内軌側の輪重抜けが防止され、地震による脱線の可能性を更に低減できる。

本発明の一態様に係る鉄道車両は、車体と台車との間に介設されたアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置と、前記アクチュエータ駆動装置を制御する制御装置と、バックアップ用蓄電池と、地上設備から供給される電力を前記アクチュエータに供給する状態と、前記蓄電池からの電力を前記アクチュエータに供給する状態とを互いに切替可能な電源切替装置と、を備え、前記制御装置は、前記地上設備からの電力供給の停止を地震発生情報として検知し、前記電源切替装置は、前記地上設備からの電力供給が停止されると、前記アクチュエータに前記蓄電池からの電力を供給する状態に切り替える。

前記構成によれば、地上設備から鉄道車両への電力供給の停止を地震発生情報とするシステムにおいて、地震発生情報の検知後にも電源切替装置により蓄電池からの電力がアクチュエータに供給されてアクチュエータが動作可能になるため、地上設備からの電力供給が停止された地震中にもアクチュエータを動作させて車体を制御できる。

本発明によれば、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減する装置を提供できる。

実施形態に係る車体制御装置を備えた鉄道車両のブロック図である。 図１に示す車体制御装置の脱線防止制御を説明するフローチャートである。 図２に示す脱線防止制御による空気バネ高さ及びその他の経時的変化を示すタイミングチャートである。 鉄道車両のストッパを説明する模式図である。 （Ａ）は地震の高周波振動による横圧増加を説明する模式図、（Ｂ）は地震の低周波振動による輪重抜けを説明する模式図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る車体制御装置を備えた鉄道車両のブロック図である。図１に示すように、鉄道車両１は、客室を有する車体２と、車体２を支持する台車３と、車体２と台車３との間に介設された一対の第１空気バネ４及び第２空気バネ５（二次サスペンション）とを備える。第１空気バネ４は車体２の右側に配置され、第２空気バネ５は車体２の左側に配置されている。台車３は、台車枠３ａと、輪軸３ｂと、台車枠３ａと輪軸３ｂとの間に介設された一次サスペンション３ｃ（例えば、コイルバネ又は板バネ）とを有する。なお、図１には図示されていないが、台車３には、図４（Ｂ）に示す構成と同様に、車体２に接続されて台車枠３ａ（又は台車枠３ａに一体化された部材）と鉛直方向にギャップをあけて対向する上下動ストッパＳＴ（図４（Ｂ）参照）が配置され、上下動ストッパＳＴにより台車３に対する車体２の異常上昇が規制されている。

第１及び第２空気バネ４，５には、空気配管６及び電磁弁装置７を介して空気タンク８が接続されている。空気タンク８は、コンプレッサ（図示せず）から供給される圧縮空気を貯留する。電磁弁装置７により第１及び第２空気バネ４，５に対する給排気がそれぞれ調節される。即ち、電磁弁装置７の制御により、第１空気バネ４の内部圧力と第２空気バネ５の内部圧力とを異ならせることで、第１空気バネ４の高さと第２空気バネ５の高さとを異ならせることができる。即ち、空気バネ４，５及び電磁弁装置７が第１車高調整装置として機能する。

車体２と台車３との間には、直動式で推力を発生する一対の第１アクチュエータ１１及び第２アクチュエータ１２が介設されている。第１アクチュエータ１１は車体２の右側に配置され、第２アクチュエータ１２は車体２の左側に配置されている。第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力によって車体２が台車３に対して鉛直方向に相対変位可能である。第１及び第２アクチュエータ１１，１２には、例えば、電磁式アクチュエータが用いられるが、他の方式（例えば、油圧式又は空気圧式）のアクチュエータが用いられてもよい。第１及び第２アクチュエータ１１，１２は、アクチュエータ駆動装置９により駆動される。即ち、アクチュエータ１１，１２及びアクチュエータ駆動装置９が第２車高調整装置として機能する。

第１空気バネ４には、第１空気バネ４の高さＨ１を検出する第１空気バネ高さセンサ１３が設けられている。第２空気バネ５には、第２空気バネ５の高さＨ２を検出する第２空気バネ高さセンサ１４が設けられている。車両１には、車両１の走行位置Ｄを検出する走行位置センサ１５が設けられている。走行位置センサ１５は、例えばＧＰＳセンサである。車両１には、車両１の走行速度Ｖを検出する走行速度センサ１６が設けられている。走行速度センサ１６は、例えば車輪回転数センサである。車体２の右側部分には、車体２の右側部分の上下加速度Ａ１を検出する第１加速度センサ１７が設けられている。車体２の左側部分には、車体２の左側部分の上下加速度Ａ２を検出する第２加速度センサ１８が設けられている。

車両１には、第１及び第２空気バネ４，５用の電磁弁装置７と第１及び第２アクチュエータ１１，１２用のアクチュエータ駆動装置９とを制御する車体制御装置２０が搭載されている。車体制御装置２０は、ハードウェア面において、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を備える。車体制御装置２０は、車体傾斜制御機能、動揺防止制御機能及び脱線防止制御機能を備える。

車体制御装置２０は、車体傾斜制御機能として軌道情報記憶部２１、目標車体傾斜角演算部２２、空気バネ高さ制御部２３を備え、動揺防止制御機能（振動防止制御機能）として動揺防止制御部２４を備え、脱線防止制御機能として車体重心位置制御部２５を備える。車体制御装置２０の軌道情報記憶部２１は、不揮発性メモリ等の記憶装置により実現され、車体制御装置２０の他の各部２２〜２５は、前記不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいて前記プロセッサが前記揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。

軌道情報記憶部２１は、軌道情報を記憶している。当該軌道情報は、軌道の曲線区間のロケーション、曲線区間の曲率及びカント等の情報を含む。目標車体傾斜角演算部２２は、走行位置センサ１５で検出される車両１の走行位置Ｄと、走行速度センサ１６で検出される車両１の走行速度Ｖと、軌道情報記憶部２１から読み出される軌道情報とに基づいて車体２の目標車体傾斜角θ_Tを演算する。即ち、目標車体傾斜角演算部２２は、走行位置Ｄ及び軌道情報により現在位置における曲線情報（曲率及びカント）を把握し、その曲線情報及び走行速度Ｖにより車体２に生じる超過遠心力を抑制するのに必要な車体傾斜角（目標車体傾斜角θ_T）を算出する。

空気バネ制御部２３は、車両１の曲線区間の通過時に車体２が目標車体傾斜角θ_Tとなるように、第１及び第２空気バネ４，５の高さＨ１，Ｈ２を検出しながら第１及び第２空気バネ４，５の電磁弁装置７を制御する車体傾斜制御を実行する。即ち、空気バネ制御部２３は、車両１の曲線通過時において、第１空気バネ高さセンサ１３で検出された第１空気バネ４の高さＨ１と第２空気バネ高さセンサ１４で検出された第２空気バネ５の高さＨ２とから車体２の現在の車体傾斜角θを算出し、目標車体傾斜角演算部２２で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように空気バネ給排気指令値を求めて電磁弁装置７に指令する。

動揺防止制御部２４は、第１加速度センサ１７で検出される上下加速度Ａ１と第２加速度センサ１８で検出される上下加速度とを参照し、公知のスカイフック制御によって車体２の上下振動及びロール振動を防止するように第１及び第２アクチュエータ１１，１２に指令する動揺防止推力を演算する。具体的には、動揺防止制御部２４は、上下加速度Ａ１，Ａ２から車体２の鉛直方向の振動速度を算出し、その振動速度に比例した力を車体２に与えるように前記アクチュエータ１１，１２を制御する。

車体重心位置制御部２５は、地震発生情報を検知すると、車体２の重心位置を下げるように電磁弁装置７及びアクチュエータ駆動装置９を制御する脱線防止制御を実行する。即ち、車体重心位置制御部２５は、第１及び第２空気バネ４，５の高さが減少するように電磁弁装置７を制御し、かつ、車体２を下方変位させる向きに第１及び第２アクチュエータ１１，１２が推力を発生するようにアクチュエータ駆動装置９を制御する。車体重心位置制御部２５は、地上設備である架線（又は第三軌条）からの電力供給の停止を地震発生情報として検知してもよいし、地震発生情報を別途通信手段を用いて検知してもよい。

具体的には、車体重心位置制御部２５は、脱線防止制御において、目標車体傾斜角演算部２２で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らしながら車体重心を下げる目標値制御を行うための重心位置制御推力の指令値を求めて、アクチュエータ駆動装置９に指令する。当該目標値制御では、第１及び第２空気バネ４，５のうち低い方の空気バネの高さが緊急目標値となるように重心位置制御推力の指令値が求められる。緊急目標値は、例えば、上側部材と下側部材とをゴム体で繋いでなる空気バネの上側部材が下側部材に当接するまで降下した状態の空気バネ高さ又はその近傍値である。車体重心位置制御部２５から出力された重心位置制御推力指令値は、動揺防止制御部２４から出力される動揺防止推力の指令値に加算されてアクチュエータ推力指令値としてアクチュエータ駆動装置９に送信される。

また、車体重心位置制御部２５は、脱線防止制御の初期段階では、第１及び第２空気バネ４，５が排気モードになるように空気バネ高さ制御部２３を介して電磁弁装置７に排気指令を行う。車体重心位置制御部２５は、脱線防止制御の初期段階後は、目標車体傾斜角演算部２２で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減しながら車体重心を下げる目標値制御を行うための空気バネ高さ補正指令値を求めて、空気バネ高さ制御部２３に指令する。即ち、空気バネ高さ制御部２３は、車体傾斜角θを目標車体傾斜角θ_Tにするための第１及び第２空気バネ４，５の高さの各指令値を算出しつつ、当該算出された各指令値から空気バネ高さ補正指令値を夫々減算することで、空気バネ給排気指令値を求める。空気バネ高さ補正指令値は、第１及び第２空気バネ４，５のうち低い方の空気バネの高さが前記した緊急目標値となるように算出される。

アクチュエータ駆動装置９には、電源切替装置１０を介して電力が供給される。車両１には、バックアップ用の蓄電池Ｂが搭載されている。電源切替装置１０は、地上設備（例えば、架線）から供給される電力をアクチュエータ駆動装置９に供給する状態と、蓄電池Ｂからの電力をアクチュエータ駆動装置９に供給する状態とを互いに切替可能なスイッチを有する。電源切替装置１０は、架線からの電力供給が停止される地震発生情報が検知されると、アクチュエータ駆動装置９に蓄電池Ｂからの電力を供給する状態に切り替える。

なお、アクチュエータ駆動装置９は、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の何れかの温度が上限値を超えると、フェールセーフ制御に移行する。例えば、フェールセーフ制御は、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力を強制的に定格推力未満に低減する制御とし得る。

図２は、図１に示す車体制御装置２０の脱線防止制御を説明するフローチャートである。図３は、図２に示す脱線防止制御による空気バネ高さ及びその他の経時的変化を示すタイミングチャートである。なお、図３の空気バネ高さは、直線走行時では、第１及び第２空気バネ４，５の各々の高さを示し、曲線走行時では、第１及び第２空気バネ４，５の曲線内軌側の空気バネの高さを示す。また、図３の重心位置制御推力は、直線走行時及び曲線走行時において、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の各々の推力を示す。

以下、図１及び３を適宜参照しながら図２の流れに沿って制御内容を説明する。車体制御装置２０は、先ず、前述した車体傾斜制御及び動揺防止制御を実行開始する（ステップＳ１）。車体制御装置２０は、車両走行中に架線からの電力供給が停止される地震発生情報が検知されたか否かを判定する（ステップＳ３）。地震発生情報が検知されると、車体制御装置２０とは別の制御装置が非常ブレーキ装置（図示せず）を作動させ、（ステップＳ４）、車体制御装置２０は電源切替装置１０をアクチュエータ駆動装置９に蓄電池Ｂからの電力を供給する状態に切り替える（ステップＳ５）。

また、車体重心位置制御部２５は、地震発生情報が検知されると（時刻ｔ１）、第１及び第２空気バネ４，５が排気モードになるように空気バネ高さ制御部２３を介して電磁弁装置７に排気指令を行う（ステップＳ６）。それと同時に、車体重心位置制御部２５は、第１及び第２空気バネ４，５のうち低い方の空気バネの高さが緊急目標値（最低高さ又はその近傍値）となるように重心位置制御推力の指令値を求め、アクチュエータ駆動装置９に指令する目標値制御を行う（ステップＳ７）。その際、車体重心位置制御部２５は、目標車体傾斜角演算部２２で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らす車体傾斜制御を第１及び第２空気バネ４，５に代わって第１及び第２アクチュエータ１１，１２が行うように第１及び第２空気バネ４，５の高さＨ１，Ｈ２を検出しながら重心位置制御推力の指令値を決定する。

車体重心位置制御部２５からの重心位置制御推力の指令値の絶対値は、前記空気バネの高さが緊急目標値に到達すると（時刻ｔ２）、前記空気バネ高さを緊急目標値に維持すべく徐々に減少していく。そして、重心位置制御推力の絶対値が所定値未満（例えば、ゼロ又はゼロ近傍値）になると（時刻ｔ３，ステップＳ８：ＹＥＳ）、車体重心位置制御部２５は、第１及び第２空気バネ４，５を排気モードから通常モードに戻して車体傾斜制御を行いながら内軌側の空気バネの高さが緊急目標値に維持されるように空気バネ高さ補正指令値を求め、空気バネ高さ制御部２３に指令する（ステップＳ９）。

以上に説明した構成によれば、地震発生時には車体２の重心位置の高さが下げられることで、台車３に対する車体２の異常上昇を規制する上下動ストッパＳＴのギャップが拡がるため、地震の低周波振動成分により車体２がロール方向に大きく振動しても、車体２側の上下動ストッパＳＴが台車枠３ａに干渉し難くなり、ストッパ干渉による輪重抜けの発生が抑制される。よって、車高調整装置を備えた鉄道車両１において、追加のコスト増や重量増を抑制しつつ地震による脱線の可能性を低減できる。

また、脱線防止制御の初期段階では、アクチュエータ１１，１２によって車体２が緊急目標値に向けて下方変位させられると共に空気バネ４，５は排気モードになるので、空気バネ４，５に比べて応答性の良いアクチュエータ１１，１２が空気バネ４，５の内圧による抵抗を受けずに車体２を迅速に下げることができ、空気バネ高さの緊急目標値への到達を早めることができる。また、空気バネ４，５は排気モードとなるため、空気バネ高さが緊急目標値へ到達した後は、車体２の高さを緊急目標値に維持するためにアクチュエータ１１，１２の推力が減少していき、アクチュエータ１１，１２の温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働いてしまうことを防止できる。

また、車体重心位置制御部２５は、地震発生情報が検知されると、空気バネ４，５の排気モード中において、車体２が目標傾斜角θ_Tなるように空気バネ４，５の代わりにアクチュエータ１１，１２により車体傾斜制御が行われるので、曲線走行時における内軌側の輪重抜けが防止され、地震による脱線の可能性を更に低減できる。

また、地上設備から鉄道車両１への電力供給の停止を地震発生情報とするシステムにおいて、地震発生情報の検知後にも電源切替装置１０により蓄電池Ｂからの電力がアクチュエータ１１，１２に供給されてアクチュエータ１１，１２が動作可能になるため、地上設備からの電力供給が停止された地震中にもアクチュエータ１１，１２により車体２を制御できる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、前記した実施形態では、空気バネ４，５は電磁弁装置７により給排気される構成であったが、空気バネ４，５は、公知のレベリングバルブ機構により機械的に給排される構成としてもよい。レベリングバルブは、車体と台車枠とが連結リンクで接続され、車体と台車枠との上下相対変位に応じた連結リンクの動作に連動して空気バネの給排バルブが開閉して、車体と台車枠との上下位置関係が一定になるようにする機構であるため、車体重心位置制御部２５により空気バネを強制的に排気モードにするために、連結リンクと給排バルブとの間の動力伝達を遮断／接続可能なクラッチを設け、クラッチによる動力伝達遮断時に給排バルブが排気状態になるように付勢された構成にするとよい。

また、前記した実施形態では、車体傾斜制御機能と動揺防止制御機能との両方を備えた車両１に脱線防止制御を適用したが、動揺防止制御機能を有さずアクチュエータ１１，１２の搭載されていない車両に適用してもよい。その場合、車体重心位置制御部２５は、地震発生情報が検知されると、空気バネの目標値制御のみによって空気バネ高さを緊急目標値に制御すればよい。

また、車体重心位置制御部２５は、空気バネ高さセンサ１４，１５で検出される生値を用いて、上下動ストッパＳＴと台車枠３ａとの間のギャップが所定値未満になって互いに接触しそうになったら、当該ギャップを拡げる向きにアクチュエータ１１，１２の推力が発生するようにアクチュエータ駆動装置９を制御してもよい。

１ 鉄道車両
２ 車体
３ 台車
４ 第１空気バネ
５ 第２空気バネ
７ 電磁弁装置
９ アクチュエータ駆動装置
１０ 電源切替装置
１１ 第１アクチュエータ
１２ 第２アクチュエータ
２０ 車体制御装置
２２ 目標車体傾斜角演算部
２３ 空気バネ高さ制御部
２４ 動揺防止制御部
２５ 車体重心位置制御部
Ｂ 蓄電池

Claims (7)

1. 台車に対して車体の高さを調整可能な車高調整装置を備えた鉄道車両の地震による脱線を防止する車体制御装置であって、
   地震発生情報が検知されると、前記車体の重心位置の高さを下げるように前記車高調整装置を制御する脱線防止制御を実行する車体重心位置制御部と、を備える、鉄道車両の車体制御装置。
2. 前記車高調整装置は、前記車体と前記台車との間に介設された左右一対の空気バネ及び前記空気バネの給排気を調節する弁装置を有する第１車高調整装置と、前記車体と前記台車との間に介設されたアクチュエータ及び前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置を有する第２車高調整装置と、の少なくとも一方を含み、
   前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記空気バネの高さが減少するように前記弁装置を制御する、及び／又は、前記車体を下方変位させる向きに前記アクチュエータが推力を発生するように前記アクチュエータ駆動装置を制御する、請求項１に記載の鉄道車両の車体制御装置。
3. 前記鉄道車両の曲線通過時における前記車体の目標傾斜角を演算する目標車体傾斜角演算部と、前記車体が前記目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記弁装置を制御する空気バネ高さ制御部と、を更に備え、
   前記車体重心位置制御部は、前記脱線防止制御において、前記目標傾斜角を維持した状態で前記車体の高さを下げるように前記空気バネ高さ制御部の給排気指令値を補正することで前記弁装置を制御する、請求項２に記載の鉄道車両の車体制御装置。
4. 前記車体の鉛直方向の振動速度に比例した力を前記車体に与えるように前記アクチュエータを制御する動揺防止制御部を更に備え、
   前記車体重心位置制御部は、前記動揺防止制御部の動揺防止推力指令値に対して前記脱線防止制御の推力指令値を加算する、請求項２又は３に記載の鉄道車両の車体制御装置。
5. 前記車体重心位置制御部は、
   前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネが排気モードとなるように前記弁装置を制御し、かつ、前記空気バネの高さを所定の緊急目標値まで下げるように前記アクチュエータに推力を発生させるべく前記アクチュエータ駆動装置を制御し、
   前記空気バネの高さが前記緊急目標値に到達した後に前記アクチュエータの推力が所定値未満まで減少すると、前記排気モードから通常モードに戻すように前記弁装置を制御する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の鉄道車両の車体制御装置。
6. 前記車体重心位置制御部は、前記地震発生情報が検知されると、前記空気バネの排気モード中において、前記車体が目標傾斜角なるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータ駆動装置を制御する、請求項５に記載の鉄道車両の車体制御装置。
7. 車体と台車との間に介設されたアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置と、
   前記アクチュエータ駆動装置を制御する制御装置と、
   バックアップ用蓄電池と、
   地上設備から供給される電力を前記アクチュエータ駆動装置に供給する状態と、前記蓄電池からの電力を前記アクチュエータ駆動装置に供給する状態とを互いに切替可能な電源切替装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記地上設備からの電力供給の停止を地震発生情報として検知し、
   前記電源切替装置は、前記地上設備からの電力供給が停止されると、前記アクチュエータに前記蓄電池からの電力を供給する状態に切り替える、鉄道車両。
   
   

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