JPH0825457B2 - 鉄道車両の長手軸周りの車体回転制御装置 - Google Patents

鉄道車両の長手軸周りの車体回転制御装置

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JPH0825457B2
JPH0825457B2 JP5035443A JP3544393A JPH0825457B2 JP H0825457 B2 JPH0825457 B2 JP H0825457B2 JP 5035443 A JP5035443 A JP 5035443A JP 3544393 A JP3544393 A JP 3544393A JP H0825457 B2 JPH0825457 B2 JP H0825457B2
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    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
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    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
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    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両内の乗客に横
方向に作用する非補償の加速度の値を減少させるため
に、鉄道車両の長手軸周りの車体回転を制御する装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】湾曲部を走行するとき、軌道に関して長
手軸周りの回転を許容する、可変態様の鉄道車両が既知
になっている。この回転は、自然発生的または制御され
た方法によって生じ得るものであり、重力の成分によっ
て、乗客に作用する遠心力の成分を部分的または全体的
に補償し得るようにする。したがって、可変態様の車両
がカーブした線路を走行するとき、残留加速度が乗客の
横方向に作用し、その加速度は非補償の加速度として定
義される。したがって、その加速度は、加速度の遠心的
な成分と、前記横方向に関する重力加速度の成分との差
に等しくなる。
【０００３】前記鉄道車両の車体の回転は、その車体の
重心に作用する遠心的な慣性力の作用の下で、自然発生
的な方法で発生させることができ、その遠心的な慣性力
は、好適なリンク装置によって、前記カーブの内側に向
かう車体自体の回転を生ぜしめる。
【０００４】この装置は、車体自体の高速の慣性移動の
ために、また、上記のようにして発生される偶力の控え
めの値のために、回転運動するには遅すぎる加速度を車
体に与える不具合を有している。したがって、この動作
の形態に伴い、直線運動および湾曲部の最大カーブ間の
遷移の間に利用できる均衡位置は、短時間内に達成され
得ない。したがって、遠心力の補償が接続部分に沿って
不十分になることになる。そしてその結果、乗客は、強
烈な（例えば比較的短い）揺れおよび、前記湾曲部内で
継続し非常に不愉快になり得る、横加速度の強まった振
動を被る惧れがある。
【０００５】これら不所望の作用の双方は、車体の回転
の最大許容角度を控えめの値（３−４°のオーダー）に
制限し、それにより、湾曲部における速度の最大増加率
は比較的限定された値（10−15％）に減少してしまう。
【０００６】この理由により、制御される回転装置また
は能動的な回転装置は優位性を示し、その装置では、十
分に強力なサーボ制御により、あらゆる要求された速度
を伴って車体を移動することが可能になり、それにより
前記回転を滑らかかつ素早く実行するようになる。
【０００７】上記サーボ制御の動作は、当初、例えば、
長手軸を有する振り子または車体に取り付けた加速度計
のような、車体自体における横加速度に感応するデバイ
スによって達成され、その後、その代わりに、車両の１
つの台車または複数の台車に取り付けた１つまたはそれ
以上の加速度計が用いられるようになった。
【０００８】上記装置を用いる場合、前記デバイスが受
ける横加速度が遠心力によるものであるか、あるいは車
両の不規則運動（特に、鉄道車両の動作においてはほと
んど常に存在するロッッキング現象）により生ぜしめら
れた外乱によるものであるかを識別し得る可能性がない
ので、タイミングのずれた干渉が時々発生してしまう。
【０００９】上記不具合を解消するためには、振り子の
動作または前記デバイスにより発生される加速度信号の
どちらか一方にフィルタを適合させる必要がある。その
フィルタは、極低周波数で作用し、回転のために用いら
れる変速装置の制御に遅延を生ぜしめ、乗客の残留横加
速度に不愉快な振動をもたらすような、態様に関する変
化をなすために用いられる時間について減少を生ぜしめ
る。
【００１０】車体の態様を制御することにより発生する
問題の重要性を強調するためには、時速２００Ｋｍでは
１００ｍの放物線状の遷移区間は約２秒で横切られ、し
かもその時間内に、カーブの存在を認識し、サーボ制御
を駆動し、車体を加速し、その車体に完全な回転の実行
を生ぜしめ、速度を落として傾斜した位置に車体を停止
させる必要があることを念頭に置かなければならない。
【００１１】１９７１年２月９日に出願された同一出願
人によるイタリア国特許９２０３５８号には、車両によ
って走行される鉄道軌道内の湾曲部の始点および終点の
双方において、その軌道自体が持ち上げられている場合
であっても、リンク区間の始点および終点を最小の遅延
で検出し得るようにした、鉄道車両用の車体回転制御装
置が開示されており、その装置はさらに、横加速度を補
償するために要する車体の回転を適切なタイミングかつ
正確な方法で決定する。
【００１２】前記装置は、実際には、長手軸周りの車両
の回転角速度を示す信号を発生するように動作し得るジ
ャイロスコープと、前記長手軸周りの車両の回転角を示
す信号および、その信号が予め決定した値を超えたとき
のみその信号の通過を許容するようなしきい値が発生す
るように動作し得る積分器とを有している。その信号の
通過は、車両の回転角が所望の値を超えたときのみ車体
をずらすような駆動信号をアクチュエータに送るように
した、精密かつ適切なスイッチデバイスが構成されるよ
うにしてなす。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した制御装置は、
軌道が直線区間と湾曲部とを結合する接続区間で持ち上
がっている場合のみ（言い換えれば、レールの一方が他
方に対し異なる高さに設置されている場合のみ）、迅速
かつ適切なタイミングで動作することができる。そうで
はない場合、言い換えれば前記接続区間が持ち上がって
いない場合、駆動時期を認識することができない。
【００１４】さらに、上記持ち上がりに関する増加が、
上記の状態から軌道のカーブが変更されることに伴い異
なる方法で変更された場合、したがってＳ字形に持ち上
げられた接続リンクの場合、二重のカーブを有する接続
リンクまたは別の強調されたカーブを有する接続リンク
の場合、誤動作が生じる。
【００１５】本発明の目的は、上述したようなタイプ
の、鉄道車両の長手軸周りの車体回転を制御する装置を
提供し、それにより前述した不具合を解消することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的は、車体内の乗
客に横方向に作用する非補償の横加速度を減少させるた
めに、鉄道車両の車体の長手軸周りの回転を制御する第
１制御ユニットのための装置であって、前記回転は少な
くとも１つのアクチュエータによって制御され、該アク
チュエータは第１制御ユニットからの該アクチュエータ
のための第１制御信号により制御されるサーボバルブに
より駆動される装置によって達成される。
【００１７】前記装置は、２自由度を有し車両の台車
(1) に固定されるとともに、前記車両の長手軸方向に配
置された感応性の第１軸(X) と、垂直方向に配置された
感応性の第２軸(Z) とを有する、少なくとも１つのジャ
イロスコープ手段(10)であって、該ジャイロスコープ手
段は、前記第１軸(X) 周りの前記台車の角速度ωX を示
す第１の信号および前記第２軸(Z) 周りの前記台車の角
速度ωZ を示す第２の信号を発生するように配列されて
いる、当該ジャイロスコープ手段と、前記車両の長手方
向の速度(V) を示す第３の信号を発生するための、少な
くとも１つの回転速度検出器手段(13)と、前記第１軸
(X) 周りの前記台車の回転角φX を示す第４の信号∫ω
X ｄｔを発生するため前記第１の信号を期間ｄｔに亘っ
て積分するための、少なくとも１つの第１積分器手段(1
4)と、前記第４の信号および重力による加速度ｇを乗算
した第１の積を形成するための第１演算手段(18)と、前
記第３の信号および前記第２の信号を乗算した第２の積
を形成するための第２演算手段(19)と、前記第２の積お
よび前記第１の積の間の差を取ることにより、次式
【数１】ａnc＝ωZ Ｖ−ｇφX で表わされる非補償の横加速度ａncを示す第５の信号を
得るための第３演算手段(26)であって、前記第５の信号
は前記第１制御信号を発生するために前記第１制御ユニ
ット(8) で用いられる、当該第３演算手段と、前記台車
(1) に固定され該台車の横加速度を示す第６の信号を発
生するための、少なくとも１つの第１の加速度検出器手
段(27)であって、前記台車の横加速度の線図は時間の関
数として表わされ、該線図は実質的に、時間の増加につ
れて増加する値を有する第１の実質的な直線区間と、時
間の増加に伴い一定値を維持する第２の実質的な直線区
間と、時間の増加につれて減少する値を有する第３の実
質的な直線区間とより成る、当該加速度検出器手段と、
前記第６の信号をろ波して、該第６の信号に関して遅延
期間Δｔにより遅延された第７の信号にするローパスフ
ィルタ手段(31)であって、前記第７の信号は前記第１制
御信号を発生するために前記第１制御ユニット(8) で用
いられる、当該ローパスフィルタ手段と、補足的な信号
を形成するための信号形成手段(28)であって、その信号
の変化は時間の経過とともに２つの逆符号の台形波の形
状になり、各波形の最初の傾斜した直線区間は夫々、前
記第５の信号の対応する区間と一致し、各最初の傾斜し
た直線区間の持続時間は実質的に前記遅延期間Δｔに等
しくなる、当該信号形成手段と、各瞬時における第７の
信号および前記補足的な信号の合計を合成信号として形
成するための他の演算手段(30)であって、前記合成信号
は前記第１制御信号を発生するために前記第１制御ユニ
ット(8) で用いられる、当該他の演算手段とを具えるこ
とを特徴とするものである。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明装置の基本的な構成要素を示す
ブロック線図であり、図２、４および５は、実際に２つ
またはそれ以上の台車１を有する鉄道車両の可変態様を
示す図である。台車１の各々は、固定された車輪４を有
する車軸３にサスペンション２によって弾性的に接続さ
れている。前記車両はさらに、油圧アクチュエータ６の
動作に基づいて、その重心Ｇ（図４、５）に実質的に沿
う長手軸の周りに回転し得る車体６を具えている。
【００１９】この車両がカーブ路を走行する際には、図
４に概略的に示すように、非補償の加速度がラインｔで
定義した横方向において乗客に作用し、その加速度は次
式に等しくなる。
【数３】ａnc＝Ｖ2 ／Ｒ（ｃｏｓφX −ｇｓｉｎφX ） ここに、Ｖは車両の速度、Ｒはカーブの半径、ｇは重力
による加速度、φX はその上で車両が水平面に関して支
持される平面を定義する、円錐の母線によって形成され
る角度を示す。
【００２０】既知のように、上記角度φx が小さい値に
なるので、良好な近似となるような、非補償の加速度の
ための式は、以下の形に表わすことができる。
【数４】ａnc＝Ｖ2 ／Ｒ −ｇφx
【００２１】上記非補償の加速度の値は、図５に示すよ
うに、前記車体がその長手軸周りに角度θ回転すること
により適切に減少させることができる。その場合、非補
償の加速度の値は、実際に次式の値になるものと推定さ
れる。
【数５】ａ′nc＝Ｖ2 ／Ｒ−ｇ（φX ＋θ） この値は、明らかに先の式の値よりも小さくなる。
【００２２】本発明の車体回転制御装置は、アクチュエ
ータ６のみならず、制御ユニット８からの制御信号によ
り制御されるサーボバルブ７をも具えている。本発明装
置は、図３に概略的に示すように２自由度を有し、前記
車両の台車１に固定されるとともに、前記台車の長手方
向に配置された感応性の第１軸11と、前記台車の垂直方
向に配置された感応性の第２軸12とを有する、少なくと
も１つのジャイロスコープ10によって実質的に特徴付け
られる。
【００２３】図２に概略的に示すジャイロスコープは２
つの回転質量ｍ、ｍ' を有するタイプのものであるが、
他のいかなる好適なタイプのものを用いてもよく、１つ
の回転質量を有するタイプのものでさえ用いることがで
きる。ジャイロスコープ10と関連して３つの直交軸のセ
ットが存在し、その３つの直交軸のセットは、Ｘ軸およ
びＺ軸が夫々感応性の軸11および12と一致し、Ｙ軸がそ
れらを横切るように配置されているものと仮定すると、
図３に示すように明確になる。
【００２４】本発明に係るジャイロスコープ10は、軸Ｘ
の周りの前記台車の角速度ωX を示す第１の電気信号お
よび、垂直な軸Ｚの周りの前記台車の角速度ωZ を示す
第２の電気信号が発生するように動作し得る。以下にお
いて、さらに詳しく表現されるようにするため、上述し
たようなタイプの２つのジャイロスコープが台車１上に
配置されているのが好ましい。
【００２５】前記装置はさらに、前記車両の速度Ｖを示
す信号を発生するように動作し得る、少なくとも１つの
回転速度検出器13（図１）と、長手軸Ｘの周りの前記台
車の回転角φX を示す信号
【数６】∫ωX ｄｔ を発生するために、ジャイロスコープ10により送信され
た前記角速度ωX を示す信号を積分するように動作し得
る、少なくとも１つの積分器14とを含んでいる。ジャイ
ロスコープ10および積分器14の間には、ローパスフィル
タ15およびＡ／Ｄコンバータ16が配置されている。
【００２６】符号17で全体的に示したマイクロプロセッ
サは前記装置の一部を構成する。このマイクロプロセッ
サは、前記回転角φX を示す信号および重力加速度ｇの
積を形成するように動作し得る演算ユニット18と、回転
速度検出器13によって提供される速度Ｖを示す信号およ
び、ジャイロスコープ10からの回転角速度ωZ を示す信
号の積を形成するように動作し得る演算ユニット19とを
有している。回転速度検出器13および演算ユニット19の
間には、調整回路20（その目的は、前記回転速度信号、
代表的には周波数信号を電圧信号に変換することであ
る）が挿入されている。また、ジャイロスコープ10およ
び演算ユニット19の間には、ローパスフィルタ23、Ａ／
Ｄコンバータ24およびオフセット補正器25が配置されて
いる。
【００２７】マイクロプロセッサ17はさらに、前記非補
償の横加速度を示す信号を得るように、前記第２の積お
よび前記第１の積の差を、
【数７】ａnc＝Ｖ2 ／Ｒ − ｇφX のようにして求める他の演算ユニット26を含んでいる。
上述のようにして発生された信号は、サーボバルブ７に
対する制御信号を発生するために、制御ユニット８に送
られる。
【００２８】前記車両が走行するカーブおよび、それに
関連する入口および出口の遷移区間の幾何学的な特徴
は、図６に与えられている。図６には、車両が一定速度
Ｖで走行していると仮定した場合、非制限的な例とし
て、軌道の持ち上がりＨ（図４および５）および湾曲部
の湾曲半径Ｒの逆数に関する変化が、時間の関数として
表わされている。この図の最初および最後の２つの傾斜
した区間は夫々、前記湾曲部の遷移区間の入口および出
口と対応し、さらに、一定値となる中央区間は前記湾曲
部自体と対応している。上述したようにして発生され、
制御ユニット８から送られてきた、非補償の加速度ａnc
を示す信号は、図８に示すように変化し、その変化は図
６の変化と完全に対応している。
【００２９】本発明装置により発生された非補償の加速
度を示す信号は、制御ユニット８およびサーボバルブ７
を介してアクチュエータ６の動作を迅速かつ滑らかに制
御することができる。この信号は、実際に、図８より明
らかなように、カーブの幾何学的な標本である図６の形
状と完全に対応し、車両が入口側接続リンク部に到達し
たとき直ちに送信される。さらに、前記信号の変化は、
乗客が感知する加速度の変化に対応するので、車体の回
転を制御するアクチュエータ６の動作を調整するのに効
果的に用いることができる。
【００３０】本発明装置はさらに、台車１に固定され該
台車の横加速度を示す信号を発生するように動作し得る
少なくとも１つの加速度検出器27と、その信号をろ波す
るように動作し得るローパスフィルタであって、前記横
加速度を示す信号がそのローパスフィルタ自体に送信さ
れた瞬時に関して遅延された信号を出力端において送信
するように動作し得るローパスフィルタ31とを含んでい
る。
【００３１】図７にはその信号の変化を時間の関数とし
て示してある。この図から明らかなように、描かれてい
る図形は実質的に台形になり、その台形は、時間の増加
につれて増加、減少する値を夫々有する第１、第３の直
線区間と、実質的に一定値の直線区間とより成る。しか
し、この図形は、前記カーブが始まる接続リンク部上を
走行する瞬時に関してΔｔだけ位相を変更されている。
【００３２】マイクロプロセッサ17はさらに、補足的な
信号を形成するように動作し得る信号形成ユニット28を
有しており、その信号の変化は、図９に示すように、時
間の経過とともに２つの逆符号の台形波の形状になる。
符号29で示す各波形の最初の傾斜した直線区間は夫々、
図８に示す非補償の横加速度を示す信号の対応する区間
と一致し、同時に、各最初の傾斜した直線区間29の継続
期間は上述のようにして定義された遅延時間Δｔと実質
的に等しくなる。図９の信号の特性を伴う信号を発生し
得る信号形成ユニットは技術的によく知られている。
【００３３】マイクロプロセッサ17はさらに、各瞬時に
おいて、図10に示す合成信号を得るために、ローパスフ
ィルタ31によって送信された信号（図７に示す）の値お
よび図９で上記のようにして定義された補足的な信号の
値の合計を求めように動作し得る演算ユニット30を含ん
でおり、その合成信号は対応する制御信号を発生するた
めに制御ユニット８に送られる。
【００３４】このようにして求めた合成信号は、ローパ
スフィルタ31の出力端からの信号および図７に示すもの
に実質的に対応するが、時間Δｔにより遅延されていな
いことだけが相違している。そのため、この合成信号
は、図６に示すカーブと完全に一致し、制御ユニット８
によって効果的に利用することができる。したがって、
この後段部の制御ユニット８は各瞬時において２つの信
号を入力されることになり、その第１の信号はマイクロ
プロセッサ17の演算ユニット26からの信号であって非補
償の横加速度を示す信号（ジャイロスコープ10からの信
号より発生される）であり、その第２の信号は上述した
ように演算ユニット30から送られてきた信号である。こ
の第２の信号は、この装置に何らかの故障が起きたため
に前記第１の信号が使用できない場合に、前記第１の信
号の場所に置き換えるための予備信号として考えること
ができる。
【００３５】前記装置はさらに、回転速度検出器13およ
び制御ユニット８の間に挿入されるしきい値回路34を含
んでおり、しきい値回路34は、車両の速度Ｖが予め決定
したしきい値を超えたときのみ前記制御回路に対する回
転速度信号の通過を許容するように動作し得るものであ
り、その信号の通過は、前記回転速度の値が前記しきい
値信号の値を超えた場合のみ制御ユニット８がアクチュ
エータ６に制御信号を送信するようにして行なう。
【００３６】前記装置はさらに、ジャイロスコープ10か
ら送られてきた角速度ωZ を示す信号を夫々送信され
る、オフセット補正器35、第２積分器37および微分器38
を含んでおり、第２積分器37および微分器38は夫々、垂
直軸周りの車両の回転角度φZおよび角加速度ｄωZ ／
ｄｔを示す信号を得るために、ローパスフィルタ23から
送られてきた前記角度信号を積分および微分する。前記
装置はさらに、微分器38からの信号のみならず前記オフ
セット補正器35、25により送信された信号、積分器14、
37からの信号を入力される位相弁別器39と、位相弁別器
39および制御ユニット８に接続される可能化ユニット40
とを含んでいる。
【００３７】位相弁別器39および可能化ユニット40は、
既知の方法で、前記角速度ωZ 、回転角φX を示す信号
の値を対応するしきい値ωZSおよびφXSと夫々比較し、
最終的に前記角速度ωX 、角加速度ｄωZ ／ｄｔを示す
信号の値の予め決定した範囲内での持続性を求めるよう
に配置されている。前記角速度ωZ 、回転角φX を示す
信号の少なくとも一方が上記しきい値の上方に位置した
ことが判明する度に、あるいは前記角速度ωX 、角加速
度ｄωZ ／ｄｔを示す信号が時間Δ' ｔの間、予め決定
した範囲内の値を持続する度に、可能化ユニット40は制
御ユニット８を動作可能にするために可能化信号を送信
する。
【００３８】この過程において、制御ユニット８は、前
記車両の態様または速度の特別な状態が生じた場合の
み、動作可能になる。
【００３９】位相弁別器39が可能化ユニット40と関連し
てどのように動作し得るかを考慮するためには図11〜16
の線図を参照するのが好ましく、それらの筆頭の図（図
11）の線図は図６の線図と対応している。
【００４０】図12の線図にはオフセット補正器35により
送信された角速度信号の変化が表わされており、同時
に、図13の線図には積分器14により送信された回転角φ
X を示す信号の変化がされており、さらに、図14の線図
にはオフセット補正器25により送信された角速度ωZ を
示す信号の変化が示されている。図15には積分器37によ
り送信された回転角φZ を示す信号の変化が示されてお
り、また、図16には微分器38により送信された角加速度
ｄωZ ／ｄｔを示す信号の変化が示されている。
【００４１】図12および図16に示すように、信号ωX 、
ｄωZ ／ｄｔが時間Δｔの間、予め決定した範囲内に維
持されている状態になる度に、そのことにより車両が湾
曲部の遷移区間の入口または出口の開始地点に来ている
ことが確認される。この確認は、信号φX 、ωZ の値が
図13、14に示すような対応するしきい値を超える度に得
られる。
【００４２】この装置によれば、微分器38により生成さ
れる角加速度ｄωZ ／ｄｔを示す信号のみならず、オフ
セット補正器35、25、積分器14、37により夫々生成され
る角速度ωX 、ωZ および回転角φX 、φZ を示す信号
は、車両が湾曲部の遷移区間を通過するときもしくはそ
の湾曲部自体を走行しているときに、車両または線路の
所望の走行特性の検出または制御ために、検出デバイ
ス、制御デバイスの一方または双方に送信することがで
きる。
【００４３】車両の車体５に固定された付加的な加速度
検出器41もまたこの装置の一部を形成している。この加
速度検出器41は、長手軸周りの車体の回転角θを検出す
るための符号42で示す少なくとも１つの検出器と同様に
図５の軸ｔ' の方向に作用する、残留横加速度ａcrを示
す信号を供給するように調整されている。付加的な制御
ユニット43は、加速度検出器41により供給された信号
と、検出器42により検出された車体の回転角θに依存す
る参照値との比較を行い、前記加速度検出器により供給
された信号の値と参照値との間の差が予め決定したしき
い値を超えたとき、制御ユニット８に対し非駆動信号を
送信するように動作し得るものである。
【００４４】最終的に、この装置は、台車上の加速度ａ
c 、回転角φX 、角速度ωZ および速度Ｖを示す信号の
成分を受信するために、夫々フィルタ31、積分器14、オ
フセット補正器25および回転速度検出器13に接続され
た、制御ユニット44を含んでおり、制御ユニット44はさ
らに制御ユニット43にも接続されている。
【００４５】制御ユニット44は、非補償の加速度ａncを
示す信号を発生するためにマイクロプロセッサ17が動作
するのと同様な方法により、信号ωZ 、ＶおよびφX に
基づいて動作するように配列されている。さらに、この
ユニットは、前記非補償の加速度を示す信号およびフィ
ルタ31から送られてくる加速度ａc を示す信号の間の比
較を行う。これら２つの信号の差が予め決定されたしき
い値を超える状態になる度に、前記制御ユニット44は、
制御ユニット８に対し非駆動信号を送信する。この方法
により、ジャイロスコープ10により発生された非補償の
加速度ａncを示す信号の制御が実施され、この制御は、
車両が最大湾曲部に入っている場合に実施される。
【００４６】本発明は上述した例のみに限定されるもの
ではなく、本発明の範囲を逸脱することのない種々の変
形または変更を加え得ること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の基本的な構成要素を示すブロック
線図である。
【図２】鉄道車両の平面図である。
【図３】図２の鉄道車両の台車に搭載したジャイロスコ
ープの平面図である。
【図４】２つの異なる構成においてカーブ路内で揺動す
る鉄道車両の可変態様を示す断面図の一方であり、車体
は静止位置に関していかなる回転をも被っていない。
【図５】２つの異なる構成においてカーブ路内で揺動す
る鉄道車両の可変態様を示す断面図の他方であり、車体
は所定の角度に回転させられている。
【図６】図１の装置の構成要素およびデバイスにより発
生される幾何学的パラメータおよび加速度を示す信号
を、時間の関数として表わした線図である。
【図７】図１の装置の構成要素およびデバイスにより発
生される幾何学的パラメータおよび加速度を示す信号
を、時間の関数として表わした線図である。
【図８】図１の装置の構成要素およびデバイスにより発
生される幾何学的パラメータおよび加速度を示す信号
を、時間の関数として表わした線図である。
【図９】図１の装置の構成要素およびデバイスにより発
生される幾何学的パラメータおよび加速度を示す信号
を、時間の関数として表わした線図である。
【図１０】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される幾何学的パラメータおよび加速度を示す信号
を、時間の関数として表わした線図である。
【図１１】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【図１２】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【図１３】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【図１４】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【図１５】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【図１６】図１の装置の構成要素およびデバイスにより
発生される信号の、他の特性を示す線図である。
【符号の説明】
１ 台車 ５ 車体 ６ アクチュエータ ７ サーボバルブ ８ 制御ユニット 10 ジャイロスコープ 13 回転速度検出器 14 積分器 15 ローパスフィルタ 17 マイクロプロセッサ 18 演算ユニット 19 演算ユニット 23 ローパスフィルタ 25 オフセット補正器 26 演算ユニット 27 加速度検出器 28 信号形成ユニット 30 演算ユニット 31 ローパスフィルタ 34 しきい値回路 35 オフセット補正器 37 積分器 38 微分器 39 位相弁別器 40 可能化ユニット 41 加速度検出器 42 検出器 43 制御ユニット 44 制御ユニット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車体内の乗客に横方向に作用する非補償
    の横加速度を減少させるために、鉄道車両の車体(5) の
    長手軸周りの回転を制御する第１制御ユニット(8) のた
    めの装置であって、前記回転は少なくとも１つのアクチ
    ュエータ(6)によって制御され、該アクチュエータは第
    １制御ユニット(8) からの該アクチュエータのための第
    １制御信号により制御されるサーボバルブ(7) により駆
    動される装置において、 ２自由度を有し車両の台車(1) に固定されるとともに、
    前記車両の長手軸方向に配置された感応性の第１軸(X)
    と、垂直方向に配置された感応性の第２軸(Z)とを有す
    る、少なくとも１つのジャイロスコープ手段(10)であっ
    て、該ジャイロスコープ手段は、前記第１軸(X) 周りの
    前記台車の角速度ωX を示す第１の信号および前記第２
    軸(Z) 周りの前記台車の角速度ωZ を示す第２の信号を
    発生するように配列されている、当該ジャイロスコープ
    手段と、 前記車両の長手方向の速度(V) を示す第３の信号を発生
    するための、少なくとも１つの回転速度検出器手段(13)
    と、 前記第１軸(X) 周りの前記台車の回転角φX を示す第４
    の信号∫ωX ｄｔを発生するため前記第１の信号を期間
    ｄｔに亘って積分するための、少なくとも１つの第１積
    分器手段(14)と、 前記第４の信号および重力による加速度ｇを乗算した第
    １の積を形成するための第１演算手段(18)と、 前記第３の信号および前記第２の信号を乗算した第２の
    積を形成するための第２演算手段(19)と、 前記第２の積および前記第１の積の間の差を取ることに
    より、次式 【数１】ａnc＝ωZ Ｖ−ｇφX で表わされる非補償の横加速度ａncを示す第５の信号を
    得るための第３演算手段(26)であって、前記第５の信号
    は前記第１制御信号を発生するために前記第１制御ユニ
    ット(8) で用いられる、当該第３演算手段と、 前記台車(1) に固定され該台車の横加速度を示す第６の
    信号を発生するための、少なくとも１つの第１の加速度
    検出器手段(27)であって、前記台車の横加速度の線図は
    時間の関数として表わされ、該線図は実質的に、時間の
    増加につれて増加する値を有する第１の実質的な直線区
    間と、時間の増加に伴い一定値を維持する第２の実質的
    な直線区間と、時間の増加につれて減少する値を有する
    第３の実質的な直線区間とより成る、当該加速度検出器
    手段と、 前記第６の信号をろ波して、該第６の信号に関して遅延
    期間Δｔにより遅延された第７の信号にするローパスフ
    ィルタ手段(31)であって、前記第７の信号は前記第１制
    御信号を発生するために前記第１制御ユニット(8) で用
    いられる、当該ローパスフィルタ手段と、 補足的な信号を形成するための信号形成手段(28)であっ
    て、その信号の変化は時間の経過とともに２つの逆符号
    の台形波の形状になり、各波形の最初の傾斜した直線区
    間は夫々、前記第５の信号の対応する区間と一致し、各
    最初の傾斜した直線区間の持続時間は実質的に前記遅延
    期間Δｔに等しくなる、当該信号形成手段と、 各瞬時における第７の信号および前記補足的な信号の合
    計を合成信号として形成するための他の演算手段(30)で
    あって、前記合成信号は前記第１制御信号を発生するた
    めに前記第１制御ユニット(8) で用いられる、当該他の
    演算手段とを具えることを特徴とする、鉄道車両の長手
    軸周りの車体回転制御装置。
  2. 【請求項２】 前記請求項１記載の装置において、 車両の速度(V) が予め決定したしきい値を超えたことを
    前記第３の信号が示したときのみ前記第１制御ユニット
    (8) に対する前記第３の信号の直接的な通過を許容する
    しきい値回路手段(34)を追加して具え、前記第１制御ユ
    ニット(8) は、前記速度が前記しきい値を超えた場合の
    み前記第１制御信号を送信し得るようになっていること
    を特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 前記請求項１記載の装置において、 垂直軸周りの前記車両の回転角φZ および角加速度ｄω
    Z ／ｄｔを示す第８および第９の信号を夫々得るため
    に、前記第２の信号を積分および微分するための第２積
    分器手段(37)および微分器手段(38)と、 前記第１、第２、第４、第８および第９の信号を入力さ
    れる位相弁別器(39)と、 前記位相弁別器(39)および前記第１制御ユニット(8) に
    接続される可能化ユニット(40)とを追加して具え、 前記位相弁別器(39)および可能化ユニット(40)は、前記
    第２および第４の信号の値を対応するしきい値ωZSおよ
    びφXSと夫々比較し、前記第１および第９の信号が時間
    Δ' ｔの間、予め決定した範囲内の値を持続する場合に
    それらの値を求め、前記第２および第４の信号の値の少
    なくとも一方が上記しきい値の上方に位置した場合また
    は前記第１および第９の信号が前記予め決定した範囲内
    の値を予め決定した時間Δ' ｔよりも長く持続した場合
    にのみ、前記可能化ユニット(40)から出力信号を送信
    し、前記第１制御ユニット(8) を動作可能にするように
    配列されていることを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、 前記第１、第２、第４、第８および第９の信号は、車両
    が湾曲部の入口および出口に亘る遷移区間を通過すると
    きおよびその湾曲部自体を走行しているときの、前記車
    両の動作特性の検出のための検出デバイスまたは前記車
    両の制御のための制御デバイスの少なくとも一方に送信
    されるようにしたことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の装置において、 前記車両の車体(5) に固定され非補償の加速度ａcrを示
    す第10の信号を発生するための少なくとも１つの加速度
    検出器手段(41)と、 長手軸周りの車体の回転角θを検出する少なくとも１つ
    の検出器(42)と、 前記第10の信号と前記回転角θに依存する参照値との比
    較を行うとともに、前記第10の信号と前記参照値との間
    の差が予め決定した値を超えたとき非駆動信号をアクチ
    ュエータに対し送信するための、第２制御ユニット(43)
    とを追加して具えることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の装置において、 前記台車上の加速度ａc 、回転角φX 、角速度ωZ およ
    び車両の速度(V) を示す信号を各構成要素から夫々受信
    するために、前記第２の制御ユニット(43)に直列接続さ
    れるとともに前記ローパスフィルタ手段(31)、第１積分
    器手段(14)、ジャイロスコープ手段(10)および回転速度
    検出器手段(13)に接続される第３制御ユニット(44)を追
    加して具え、 前記第３制御ユニット(44)は、前記非補償の加速度ａnc
    を示す信号を制御するため、前記非補償の加速度ａncを
    示す信号と前記加速度ａc を示す信号とを比較し、それ
    ら信号の差が予め決定されたしきい値を超えたとき、前
    記第１制御ユニット(8) に対し非駆動信号を送信するよ
    うに配列されていることを特徴とする装置。
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