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JP4673079B2 - 過荷重検知装置を備えた鉄道車両 - Google Patents

過荷重検知装置を備えた鉄道車両 Download PDF

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Description

本発明は、過荷重に伴う車両および軌道への悪影響を防止するための過荷重検知装置を備えた鉄道車両に関する。
通常の鉄道車両は、空気ばねを介して車体を台車上に支持している。乗車人員の変動による車両重量を検出する例として特許文献１が挙げられる。この例は、複数の空気ばねから供給される空気圧力をそれぞれ空電変換器により電気信号に変換して、応荷重信号として出力する鉄道車両用応荷重装置である。複数の車体を連結した編成車両の場合、全ての空気ばねの内部圧力を検出する圧力検出装置であった。
特開平５−１９９６０４号公報
鉄道車両において、車両および土木施設のコストダウンの観点から、２つの車体間に跨って連接台車を配設した連接台車方式の鉄道車両が知られている。前記連接台車方式の鉄道車両においては、車両重量の制限が他の車両に比較して非常に厳しくなっている。前記連接台車方式の鉄道車両を運行する際には、車両および軌道に掛かる荷重の制限を超えることのないように、各台車単位での確実な荷重管理が必須となっている。乗車人員の変動による車体重量を検出することを目的として、前記従来の荷重検出器を採用した場合、全ての空気ばねの空気圧力を検出することになる。したがって圧力検出器を全ての空気ばねに設置しなければならず、各空気ばねから圧力検出器までを接続する空気配管を構成しなければならない。これらは、車両のコストアップとなる上に、車両重量の増加にも繋がる。
本発明は、連接台車方式の鉄道車両において、過荷重検知装置の簡略化を図ることを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明は、２両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第１両目と第２両目の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第１両目および第２両目の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、３台車のうち任意の２台車に取付けられた空気ばねの内部圧力値を測定することで、すべての空気ばねの内部圧力値が予測できるシステムを構成している。さらに、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力するシステムを構成している。
または、３両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第１両目と第２両目の車体および第２両目と第３両目の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第１両目および第３両目の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、４台車のうち、任意の３台車に取付けられた空気ばねの内部圧力値を測定することで、すべての空気ばねの内部圧力値が予測できるシステムを構成している。さらに、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力するシステムを構成している。
本発明は、連接台車方式の鉄道車両において、過荷重検知装置の簡略化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
図２は本発明に係る連接台車方式の車両における過荷重検知装置の一実施例の形態である、連接台車を配設した２両編成の連接台車方式の鉄道車両を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図である。
図２、図３に示すように、第１両目と第２両目の車体Ｃ１，Ｃ２に跨って前後車輪５２Ｃ、５２Ｄを有する連接台車５２（２軸台車）が配設される。この連接台車５２によって、前後の車体Ｃ１，Ｃ２が空気ばね５２Ａ、５２Ｂを介して支持されている。車体Ｃ１は他方を空気ばね５１Ａ、５１Ｂを介して、前後車輪５１Ｃ、５１Ｄを有する台車５１（２軸台車）によって支持されている。また車体Ｃ２は他方を空気ばね５３Ａ、５３Ｂを介して、前後車輪５３Ｃ、５３Ｄを有する台車５３（２軸台車）によって支持されている。車体Ｃ１の重量は空気ばね５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂに掛り、車体Ｃ２の重量は空気ばね５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂに掛る構造となっている。
台車５１、台車５２、台車５３の左右両側に取り付けられた空気ばね５１Ａ、５１Ｂ、空気ばね５２Ａ、５２Ｂは、空気配管２１、２２によって接続されている。前記空気配管２１の経路内には差圧弁３１が、空気配管２２の経路内には差圧弁３２が設置されている。空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力は前記差圧弁３１によって、空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力は差圧弁３２によって、それぞれが同一に保たれている。
前記空気配管２１、２２の経路内に空電変換器４１、４２を設け、空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力値を内部圧力信号ＡＳ１に、空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力値ＰＡＳ２を内部圧力信号ＡＳ２にそれぞれ変換する。前記空電変換器４１、４２から出力される内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２を演算処理器３に入力する構成とする。
図１は演算処理器３をマイクロコンピュータ等で構成した一実施例の機能ブロック図である。空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力値ＰＡＳ１および、空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力値ＰＡＳ２は空電変換器４１、４２により内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２に空電変換され、演算処理器３に入力される。演算処理器３は前記内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２が入力される入力部１０１と、入力された内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２と以下に詳述する前後バランス比１０６、空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力値ＰＡＳ３を予測する演算部１０２と、得られた３つの内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３が与えられた規定値１０３内にあるか否かを判断する判定部１０４（比較手段）と、前記判定部１０４での結果を受け、表示回路１０、戸閉回路１１および自動放送回路１２に指令信号を発信する出力部１０５を有している。
前記演算部１０２は内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２と、以下に詳述する前後バランス比１０６から、実際には測定していない空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力ＰＡＳ３を算出するものである。例えば、図２〜４の車体Ｃ１，Ｃ２の重量をＷ１、Ｗ２とし、重量Ｗ１が台車５１、５２に前後バランス比ａ１：ｂ１で、重量Ｗ２が台車５２，５３に前後バランス比ａ２：ｂ２の割合でそれぞれ掛っている場合、空気ばねの有効断面積をＳとすれば、空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力値ＰＡＳ１、および空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力値ＰＡＳ２、および空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力値ＰＡＳ３はそれぞれ、
Figure 0004673079
Figure 0004673079
Figure 0004673079
 で示される。
前記計算式（１）、（２）、（３）において、前後バランス比１０６ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２は設計値である。前記演算部１０２は、空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力値ＰＡＳ１を空電変換した内部圧力信号ＡＳ１、および、空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力値ＰＡＳ２を空電変換した内部圧力信号ＡＳ２が得られれば、空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力値ＰＡＳ３を算出することができる。
前記判定部１０４は予め、空気ばね５１Ａ、５１Ｂおよび空気ばね５２Ａ、５２Ｂおよび空気ばね５３Ａ、５３Ｂに対して設定された規定値１０３と、演算部１０２で算出された内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３を比較するものである。
全台車に取付けられた空気ばねの内部圧力を検出するためには、各台車の空気ばねに空電変換器を設け、得られた電気信号を演算処理する必要がある。しかし、前記実施例によれば、第１両目のみに空電変換器４１、４２および演算処理器３を設置するだけで、第２両目に設置されている空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力ＰＡＳ３を予測することができる。
前記実施例と同様、第２両目のみに空電変換器および演算処理器を設置した場合でも、第１両目に設置されている空気ばねの内部圧力が予測可能である。
同様の過荷重検知方法を、３両編成の連結方式の鉄道車両に適用した実施例について以下に説明する。図４に示すとおり、車体Ｃ１の重量は空気ばね５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂに掛り、車体Ｃ２の重量は空気ばね５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂに掛り、車体Ｃ３の重量は空気ばね５３Ａ、５３Ｂ、５４Ａ、５４Ｂに掛る構造となっている。前記空気ばね５１Ａ、５１Ｂを接続する空気配管２１の経路内に空電変換器４１を設け、空気ばね５１Ａ、５１Ｂの内部圧力値ＰＡＳ１を内部圧力信号ＡＳ１に変換する。また、前記空気ばね５２Ａ、５２Ｂを接続する空気配管２２の経路内に空電変換器４２を設け、空気ばね５２Ａ、５２Ｂの内部圧力値ＰＡＳ２を内部圧力信号ＡＳ２に変換する。また、前記空気ばね５３Ａ、５３Ｂを接続する空気配管２３の経路内に空電変換器４３を設け空気ばね５３Ａ、５３Ｂの内部圧力値ＰＡＳ３を内部圧力信号ＡＳ３に変換する、前記内部圧力信号ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３を演算処理器３に入力することで、前記２両編成の実施例と同様に、空気ばね５４Ａ、５４Ｂの内部圧力ＰＡＳ４を予測できる。
４両編成以上の連接台車方式の鉄道車両においては、前記２両編成と３両編成の検知方式の組み合わせで構成可能である。
本発明の演算処理器の機能ブロック図。 ２両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。 ２両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。 ３両編成の連接台車方式鉄道車両での実施例を示す説明図。
符号の説明
Ｃ １ ，Ｃ ２ ，Ｃ ３ 車体
２１，２２，２３ 空気配管
３ 演算処理器
３１，３２ 差圧弁
４１，４２，４３ 空電変換器
５１，５２，５３ 台車
５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ 空気ばね
５１Ｃ，５１Ｄ，５２Ｃ，５２Ｄ，５３Ｃ，５３Ｄ 車輪
１１ 戸閉回路
１２ 表示回路
１３ 自動放送回路
１０１ 入力部
１０２ 演算部
１０３ 規定値
１０４ 判定部
１０５ 出力部
１０６ 前後バランス比

Claims (3)

  1. ２両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第１の車両と第２の車両の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第１の車両および第２の車両の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、一方の車体に配置される過荷重検知装置を備え、過荷重検知装置は、連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第１の電気信号と、一方の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第２の電気信号と、第１の車両及び第２の車両の車体重量の台車にかかるバランス比に基いて、他方の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力値を予測し、過荷重を検知することを特徴とする鉄道車両。
  2. ３両編成の連接台車方式の鉄道車両で、第１の車両と第２の車両の車体および第２の車両と第３の車両の車体が空気ばねを介して連接台車で支持されており、第１の車両および第３の車両の他方を空気ばねを介して台車で支持されている車両であって、３つの車両のうちの１つの車体に配置される過荷重検知手段を備え、過荷重検知装置は、第１の連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第１の空気信号と、第２の連接台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第２の電気信号と、第１の車両の連接台車とは反対側の台車の空気ばねの内部圧力を検知する手段から送られてくる第３の電気信号と、第１の車両、第２の車両及び第３の車両の車体重量の台車にかかるバランス比に基いて、第３の車体の連接台車とは反対側の他方の台車の空気ばねの内部圧力値を予測し、過荷重を検知することを特徴とする鉄道車両。
  3. 請求項１又は２記載の車両であって、空気ばねの内部圧力値が規定値を超過していると判断されたとき、他の電気回路に指令信号を出力する過荷重検知装置を備えることを特徴とする鉄道車両。
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