JP2019155936A - Vibration control device for railway vehicle - Google Patents
Vibration control device for railway vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019155936A JP2019155936A JP2018040417A JP2018040417A JP2019155936A JP 2019155936 A JP2019155936 A JP 2019155936A JP 2018040417 A JP2018040417 A JP 2018040417A JP 2018040417 A JP2018040417 A JP 2018040417A JP 2019155936 A JP2019155936 A JP 2019155936A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- electromagnetic
- actuator
- side chamber
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 40
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 41
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 11
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 8
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- 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
- 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
- B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
- B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
- B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
- F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
- F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
- F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
- F16F9/19—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein with a single cylinder and of single-tube type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/32—Details
- F16F9/44—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
- F16F9/46—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、鉄道車両用制振装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a railcar damping device.
鉄道車両には、車体と前後の台車との間に介装された複動型のアクチュエータと、車体の前後の加速度を検知する加速度センサと、アクチュエータを制御するコントローラを備えて、車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置が設けられる場合がある。 A rail vehicle includes a double-acting actuator interposed between a vehicle body and front and rear carriages, an acceleration sensor that detects acceleration in the front and rear of the vehicle body, and a controller that controls the actuator. In some cases, a railcar damping device that suppresses vibration in the left-right direction is provided.
そして、鉄道車両用制振装置では、コントローラは、加速度センサで検知した加速度に基づいて、アクチュエータが発生すべき制御力を求め、アクチュエータに車体の振動を抑制する推力を発揮させて車体の振動を抑制する(たとえば、特許文献1参照)。 In the railcar vibration damping device, the controller obtains a control force to be generated by the actuator based on the acceleration detected by the acceleration sensor, and causes the actuator to exert a thrust to suppress the vibration of the vehicle body to thereby reduce the vibration of the vehicle body. Suppress (see, for example, Patent Document 1).
前述の鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、前記シリンダ内に前記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、前記タンクから作動液体を吸い上げて前記ロッド側室へ作動液体を供給可能な前記ポンプと、前記ポンプを駆動する前記モータと、前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路に設けられた第一電磁開閉弁と、前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路に設けた第二電磁開閉弁と、前記ロッド側室と前記タンクとを接続する排出通路に設けた電磁リリーフ弁と、前記ピストン側室から前記ロッド側室へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路と、前記タンクから前記ピストン側室へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路と備えている。 The actuator in the aforementioned railcar damping device includes a cylinder, a piston slidably inserted into the cylinder, a rod inserted into the cylinder and coupled to the piston, and the piston in the cylinder. A rod-side chamber and a piston-side chamber partitioned by a piston; a tank; the pump capable of sucking the working liquid from the tank and supplying the working liquid to the rod-side chamber; the motor driving the pump; the rod-side chamber; A first electromagnetic on-off valve provided in a first passage communicating with the piston-side chamber; a second electromagnetic on-off valve provided in a second passage communicating with the piston-side chamber and the tank; the rod-side chamber and the tank; An electromagnetic relief valve provided in the discharge passage connecting the rectifier and a rectifying passage that allows only the flow of hydraulic oil from the piston side chamber to the rod side chamber When provided with a suction passage for allowing only flow of the hydraulic fluid from the tank to the piston side chamber.
そして、鉄道車両用制振装置は、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の開閉によってアクチュエータの推力の発生方向を制御する。よって、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁が弁体の固着によって正常に作動しない場合、アクチュエータの推力の発生方向を制御できなくなる。 The railcar damping device controls the direction in which the thrust of the actuator is generated by opening and closing the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve. Therefore, when the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve do not operate normally due to the sticking of the valve body, it becomes impossible to control the direction of thrust generation of the actuator.
しかしながら、従来の鉄道車両用制振装置では、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の弁自体の異常を診断できなかった。 However, the conventional railcar damping device cannot diagnose abnormality of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve itself.
そこで、本発明は、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の弁自体の異常を診断できる鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a railcar vibration damping device capable of diagnosing abnormality of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve itself.
本発明の鉄道車両用制振装置は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンに連結されるロッドと、シリンダ内にピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、タンクから作動液体を吸い上げてロッド側室へ作動液体を供給可能なポンプと、ポンプを駆動するモータと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路に設けられた第一電磁開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路に設けた第二電磁開閉弁と、ロッド側室とタンクとを接続する排出通路に設けた減衰弁と、ピストン側室からロッド側室へ向かう作動液体の流れのみを許容する整流通路と、タンクからピストン側室へ向かう作動液体の流れのみを許容する吸込通路とを有して鉄道車両における車体と台車との間に介装されるアクチュエータを備え、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁への通電状況と、アクチュエータの変位状況とに基づいて、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の異常を診断する。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、ポンプを駆動しつつ、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁へ実際に通電した結果のアクチュエータの変位を検知して、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の弁自体の異常を診断できる。 A railcar damping device according to the present invention includes a cylinder, a piston that is slidably inserted into the cylinder, a rod that is inserted into the cylinder and connected to the piston, and a rod-side chamber partitioned by the piston in the cylinder. And a piston side chamber, a tank, a pump capable of sucking the working liquid from the tank and supplying the working liquid to the rod side chamber, a motor for driving the pump, and a first passage communicating the rod side chamber and the piston side chamber. A first electromagnetic on-off valve, a second electromagnetic on-off valve provided in a second passage communicating the piston side chamber and the tank, a damping valve provided in a discharge passage connecting the rod side chamber and the tank, and the piston side chamber to the rod side chamber In a railway vehicle, a rectifying passage that allows only the flow of working fluid toward the tank and a suction passage that allows only the flow of working fluid from the tank to the piston side chamber are provided. An actuator interposed between the body and the carriage, and the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on the basis of the energization state of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve and the displacement state of the actuator Diagnose on / off valve abnormalities. According to the railcar damping device configured as described above, the displacement of the actuator as a result of actually energizing the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve is detected while driving the pump. It is possible to diagnose an abnormality in the electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve itself.
また、鉄道車両用制振装置は、減衰弁が電磁リリーフ弁であって、第一電磁開閉弁を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁の開弁圧を最小とするように通電する場合、アクチュエータが変位しないと第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁を正常と診断し、アクチュエータが伸長すると第二電磁開閉弁および電磁リリーフ弁が異常であると診断し、アクチュエータが収縮すると第一電磁開閉弁および電磁リリーフ弁が異常であると診断してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置は、第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁がともに開弁するとアクチュエータが変位せず、第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁の一方が開弁し他方が閉弁するとアクチュエータが伸縮するので、この特性を利用して第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁が異常か正常かを診断できる。 In the railcar damping device, the damping valve is an electromagnetic relief valve, energized to open the first electromagnetic on-off valve, energized to open the second electromagnetic on-off valve, and electromagnetically When energizing to minimize the valve opening pressure of the relief valve, the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are diagnosed as normal if the actuator is not displaced, and when the actuator is extended, the second electromagnetic on-off valve and the electromagnetic relief are It may be diagnosed that the valve is abnormal, and if the actuator contracts, the first electromagnetic on-off valve and the electromagnetic relief valve may be diagnosed as abnormal. In the railcar damping device configured as described above, when both the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are opened, the actuator is not displaced, and one of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve is When the valve is opened and the other valve is closed, the actuator expands and contracts, and this characteristic can be used to diagnose whether the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are abnormal or normal.
さらに、鉄道車両用制振装置は、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁を正常と診断した場合であって、第一電磁開閉弁を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁に電磁リリーフ弁の開弁圧がアクチュエータを伸縮させ得る開弁圧とするように通電する場合、アクチュエータが変位しないと第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁を正常と診断し、アクチュエータが伸長すると第二電磁開閉弁が異常であると診断し、アクチュエータが収縮すると第一電磁開閉弁が異常であると診断してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置は、第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁を正常と診断しても、異なる通電パターンで通電した際のアクチュエータの変位によって、第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁に異常がないか否かを診断するので、第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁の異常を正確に診断できる。 Furthermore, the vibration damping device for a railway vehicle is a case where the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are diagnosed as normal, and the second electromagnetic on-off valve is energized to open the first electromagnetic on-off valve. When the energization is performed so that the valve opening pressure of the electromagnetic relief valve is such that the opening pressure of the electromagnetic relief valve can expand and contract the actuator, the first electromagnetic on-off valve and the The two electromagnetic on / off valves may be diagnosed as normal, the second electromagnetic on / off valve may be diagnosed as abnormal when the actuator is extended, and the first electromagnetic on / off valve may be diagnosed as abnormal when the actuator contracts. Even if the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are diagnosed as normal, the railcar damping device configured as described above is configured so that the first electromagnetic on-off is detected by the displacement of the actuator when energized with different energization patterns. Since it is diagnosed whether there is an abnormality in the valve and the second electromagnetic on-off valve, it is possible to accurately diagnose the abnormality of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve.
また、鉄道車両用制振装置は、車体の加速度を検知する加速度センサを備え、加速度センサが検知する加速度を利用してアクチュエータの変位状況を検知してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置は、アクチュエータの制御に必須となる構成以外に何ら異常診断のための構成の追加を必要とせずに第一電磁開閉弁と第二電磁開閉弁の異常を診断でき、異常診断のためにコストが増加するといった不利益も生じさせない。 The railcar damping device may include an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle body, and may detect the displacement state of the actuator using the acceleration detected by the acceleration sensor. The vibration damping device for a railway vehicle constructed in this way does not require any additional configuration for abnormality diagnosis in addition to the configuration essential for actuator control, and the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are not required. Abnormalities can be diagnosed, and the disadvantage of increasing costs for diagnosing abnormalities is not caused.
本発明の鉄道車両用制振装置によれば、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁の弁自体の異常を診断できる。 According to the railcar damping device of the present invention, it is possible to diagnose abnormality of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve itself.
一実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、鉄道車両の車体Bの制振装置として使用され、図1および図2に示すように、モータ15で駆動されるポンプ12からの作動油の供給により伸縮可能なアクチュエータAと、アクチュエータAを制御するコントローラCとを備えて構成されている。
The railway vehicle vibration damping device 1 according to one embodiment is used as a vibration damping device for a vehicle body B of a railway vehicle. As shown in FIGS. 1 and 2, hydraulic oil from a
アクチュエータAは、詳細には、鉄道車両の場合、車体Bの下方に垂下されるピンPに連結され、車体Bと台車Tとの間に介装されている。台車Tは、車輪Wを回転自在に保持しており、車体Bと台車Tとの間には、枕ばねと称される懸架ばねSが介装され、車体Bが弾性支持されることにより、台車Tに対する車体Bの横方向への移動が許容されている。 Specifically, in the case of a railway vehicle, the actuator A is connected to a pin P that hangs down below the vehicle body B, and is interposed between the vehicle body B and the carriage T. The carriage T rotatably holds the wheel W, and a suspension spring S called a pillow spring is interposed between the vehicle body B and the carriage T, and the vehicle body B is elastically supported. Movement of the vehicle body B in the lateral direction relative to the carriage T is allowed.
そして、これらのアクチュエータAは、基本的には、コントローラCによるアクティブ制御で車体Bの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。 These actuators A are basically configured to suppress vibration in the horizontal and lateral directions with respect to the vehicle traveling direction of the vehicle body B by active control by the controller C.
コントローラCは、車体Bに設置される加速度センサ40が検知する車体Bの車両進行方向に対して水平横方向の加速度に基づいて、アクチュエータAが発生すべき目標推力を求め、各アクチュエータAに目標推力通りの推力を発生させる指令を与える。このようにして、鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータAに目標推力を発揮させて車体Bの前記横方向の振動を抑制する。
The controller C obtains a target thrust to be generated by the actuator A on the basis of the acceleration in the horizontal and horizontal direction with respect to the vehicle traveling direction of the vehicle body B detected by the
つづいて、アクチュエータAの具体的な構成について説明する。なお、アクチュエータAは、台車Tに対して複数設けられていてもよい。アクチュエータAが複数設けられる場合、コントローラCで全部のアクチュエータAを制御してもよいし、アクチュエータA毎にコントローラCを設けてもよい。 Next, a specific configuration of the actuator A will be described. A plurality of actuators A may be provided for the carriage T. When a plurality of actuators A are provided, all the actuators A may be controlled by the controller C, or a controller C may be provided for each actuator A.
アクチュエータAは、本実施の形態では図2に示すように、鉄道車両の車体Bに連結されるシリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3と、シリンダ2内に挿入されて先端にピストン3が装着されるとともに基端が台車Tに連結されるロッド4と、作動油を貯留するタンク7と、タンク7から作動油を吸い上げてロッド側室5へ作動油を供給可能なポンプ12と、ポンプ12を駆動するモータ15と、アクチュエータAの伸縮の切換と推力を制御する液圧回路HCとを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the actuator A is inserted into the
また、前記ロッド側室5とピストン側室6には、本例では、作動液体として作動油が充填されるとともに、タンク7には、作動油の他に気体が充填されている。なお、タンク7内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動液体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。
In the present embodiment, the
液圧回路HCは、本実施の形態では、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路8に設けた第一電磁開閉弁9と、ピストン側室6とタンク7とを連通する第二通路10に設けた第二電磁開閉弁11と、ロッド側室5とタンク7とを接続する排出通路21に設けた減衰弁としての電磁リリーフ弁22とを備えている。
In the present embodiment, the hydraulic circuit HC includes a first electromagnetic on-off valve 9 provided in a first passage 8 that communicates the
そして、基本的には、第一電磁開閉弁9で第一通路8を連通状態とし、第二電磁開閉弁11を閉じてポンプ12を駆動すると、アクチュエータAが伸長し、第二電磁開閉弁11で第二通路10を連通状態とし、第一電磁開閉弁9を閉じてポンプ12を駆動すると、アクチュエータAが収縮する。
Basically, when the first electromagnetic on-off valve 9 is in communication with the first passage 8, the second electromagnetic on-off
以下、アクチュエータAの各部について詳細に説明する。シリンダ2は筒状であって、その図2中右端は蓋13によって閉塞され、図2中左端には環状のロッドガイド14が取り付けられている。また、前記ロッドガイド14内には、シリンダ2内に移動自在に挿入されるロッド4が摺動自在に挿入されている。このロッド4は、一端をシリンダ2外へ突出させており、シリンダ2内の他端をシリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3に連結している。
Hereinafter, each part of the actuator A will be described in detail. The
なお、ロッドガイド14の外周とシリンダ2との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ2内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ2内にピストン3によって区画されるロッド側室5とピストン側室6には、前述のように作動油が充填されている。
Note that the outer periphery of the
また、ロッド4の図2中左端とシリンダ2の右端を閉塞する蓋13とには、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータAを鉄道車両における車体Bと台車Tとの間に介装できるようになっている。
Also, the lid 4 that closes the left end of the rod 4 in FIG. 2 and the right end of the
そして、ロッド側室5とピストン側室6とは、第一通路8によって連通されており、この第一通路8の途中には、第一電磁開閉弁9が設けられている。この第一通路8は、シリンダ2外でロッド側室5とピストン側室6とを連通しているが、ピストン3に設けられてもよい。
The
第一電磁開閉弁9は、電磁開閉弁とされており、第一通路8を開放してロッド側室5とピストン側室6とを連通する連通ポジションと、第一通路8を遮断してロッド側室5とピストン側室6との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第一電磁開閉弁9は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。このように、第一電磁開閉弁9は、通電時に開弁して非通電時に閉弁するが、反対に、通電時に閉弁して非通電時に開弁するような設定にすることも可能である。
The first electromagnetic on-off valve 9 is an electromagnetic on-off valve, and the first passage 8 is opened to connect the rod-
つづいて、ピストン側室6とタンク7とは、第二通路10によって連通されており、この第二通路10の途中には、第二電磁開閉弁11が設けられている。第二電磁開閉弁11は、電磁開閉弁とされており、第二通路10を開放してピストン側室6とタンク7とを連通する連通ポジションと、第二通路10を遮断してピストン側室6とタンク7との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第二電磁開閉弁11は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。このように、第二電磁開閉弁11は、通電時に開弁して非通電時に閉弁するが、反対に、通電時に閉弁して非通電時に開弁するような設定にすることも可能である。
Subsequently, the
ポンプ12は、コントローラCに制御されて所定の回転数で回転するモータ15によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するギヤポンプとされている。そして、ポンプ12の吐出口は供給通路16によってロッド側室5へ連通されるとともに吸込口はタンク7に通じていて、ポンプ12は、モータ15によって駆動されるとタンク7から作動油を吸込んでロッド側室5へ作動油を供給する。
The
前述のようにポンプ12は、一定の回転数で回転するように制御され、一方向のみに作動油を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無である。さらに、ポンプ12の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ12を駆動する駆動源であるモータ15にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ15も安価なものを使用できる。なお、供給通路16の途中には、ロッド側室5からポンプ12への作動油の逆流を阻止する逆止弁17が設けられている。なお、モータ15は、コントローラCによって制御される図示しないインバータ回路から電力供給を受けて駆動される。
As described above, the
さらに、本例の液圧回路HCは、前述したように、ロッド側室5とタンク7とを接続する排出通路21と、排出通路21の途中に設けた減衰弁として開弁圧を変更可能な電磁リリーフ弁22を備えている。
Further, as described above, the hydraulic circuit HC of this example is an electromagnetic that can change the valve opening pressure as a
電磁リリーフ弁22は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、供給される電流に応じて開弁圧を調節でき、前記電流が最大となると開弁圧を最小とし、電流の供給がないと開弁圧を最大とするようになっている。
In this example, the
このように、排出通路21と電磁リリーフ弁22とを設けると、アクチュエータAを伸縮作動させる際に、ロッド側室5内の圧力を電磁リリーフ弁22の開弁圧に調節でき、アクチュエータAの推力を電磁リリーフ弁22へ供給する電流で制御できる。排出通路21と電磁リリーフ弁22とを設けると、アクチュエータAの推力を調節するために必要なセンサ類が不要となり、ポンプ12の吐出流量の調節のためにモータ15を高度に制御する必要もなくなる。よって、鉄道車両用制振装置1が安価となり、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢なシステムを構築できる。
Thus, when the
なお、電磁リリーフ弁22に与える電流で開弁圧を比例的に変化させる比例電磁リリーフ弁を用いると開弁圧の制御が簡単となるが、開弁圧を調節できる電磁リリーフ弁であれば比例電磁リリーフ弁に限定されない。
The use of a proportional electromagnetic relief valve that proportionally changes the valve opening pressure with the current applied to the
そして、電磁リリーフ弁22は、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の開閉状態に関わらず、アクチュエータAに伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室5の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路21を開放する。このように、電磁リリーフ弁22は、ロッド側室5の圧力が開弁圧以上となると、ロッド側室5内の圧力をタンク7へ排出するので、シリンダ2内の圧力が過大となるのを防止してアクチュエータAのシステム全体を保護する。よって、排出通路21と電磁リリーフ弁22を設けると、システムの保護も可能となる。前述したところでは、減衰弁を電磁リリーフ弁22としているが、減衰弁は、通過する作動油の流れに与える抵抗を調節できる弁であればよく、電磁リリーフ弁22以外にも可変絞り弁や開口面積を変更可能な可変弁であってもよい。また、減衰弁は、予め設定された抵抗を通過する作動油に与えるパッシブ弁であってもよい。
The
なお、本例のアクチュエータAにおける液圧回路HCには、前述の構成に加えて、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路18と、タンク7からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路19を備えている。よって、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が閉弁する状態でアクチュエータAが伸縮すると、シリンダ2内から作動油が押し出される。そして、シリンダ2内から排出された作動油の流れに対して電磁リリーフ弁22が抵抗を与えると、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が閉弁する状態では、本例のアクチュエータAはユニフロー型のダンパとして機能する。
In addition to the above-described configuration, the hydraulic circuit HC in the actuator A of this example includes a
より詳細には、整流通路18は、ピストン側室6とロッド側室5とを連通しており、途中に逆止弁が設けられ、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路19は、タンク7とピストン側室6とを連通しており、途中に逆止弁が設けられ、タンク7からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、整流通路18は、第一電磁開閉弁9の遮断ポジションを逆止弁とすると第一通路8に集約でき、吸込通路19についても、第二電磁開閉弁11の遮断ポジションを逆止弁とすると第二通路10に集約できる。
More specifically, the rectifying
このように構成されたアクチュエータAでは、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11がともに遮断ポジションを採っても、整流通路18、吸込通路19および排出通路21で、ロッド側室5、ピストン側室6およびタンク7を数珠繋ぎに連通させる。また、整流通路18、吸込通路19および排出通路21は、一方通行の通路に設定されている。よって、アクチュエータAが外力によって伸縮すると、シリンダ2から必ず作動油が排出されて排出通路21を介してタンク7へ戻され、シリンダ2で足りなくなる作動油は吸込通路19を介してタンク7からシリンダ2内へ供給される。この作動油の流れに対して前記電磁リリーフ弁22が抵抗となってシリンダ2内の圧力を開弁圧に調節するので、アクチュエータAは、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能する。
In the actuator A configured as described above, the
また、このアクチュエータAの場合、ロッド4の断面積をピストン3の断面積の二分の一にして、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積がピストン側室6側の受圧面積の二分の一となるようになっている。
In the case of this actuator A, the rod 4 has a cross-sectional area that is ½ of the cross-sectional area of the
このアクチュエータAは、伸長する場合、縮小されるロッド側室5から作動油が排出通路21に設けた電磁リリーフ弁22を通じてタンク7へ排出される。また、拡大されるピストン側室6には、整流通路18を介してタンク7から作動油が供給される。この場合、ロッド側室5の圧力は、電磁リリーフ弁22の開弁圧に調節され、ピストン側室6の圧力はタンク圧となるので、アクチュエータAは、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積に前記開弁圧を乗じた値の前記伸長を妨げる力を発揮する。
When the actuator A is extended, hydraulic oil is discharged from the
また、アクチュエータAは、収縮する場合、縮小されるピストン側室6から拡大されるロッド側室5へ整流通路18を介して作動油が移動する。アクチュエータAの収縮時には、ロッド4がシリンダ2内に侵入するためシリンダ2からロッド4がシリンダ2内に侵入する体積分の作動油が電磁リリーフ弁22を通じてタンク7へ排出される。この場合、シリンダ2内の圧力は、電磁リリーフ弁22の開弁圧に調節され、アクチュエータAは、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積とピストン側室6側の受圧面積の差に前記開弁圧を乗じた値の前記収縮を妨げる力を発揮する。
When the actuator A contracts, the hydraulic oil moves from the
前述のように、ロッド4の断面積をピストン3の断面積の二分の一にして、ピストン3のロッド側室5側の受圧面積がピストン側室6側の受圧面積の二分の一になっている。それゆえ、アクチュエータAは、伸長しても収縮しても電磁リリーフ弁22の開弁圧を等しくすれば、伸長しても収縮しても発揮される力の大きさが等しくなる。そして、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とすると、アクチュエータAが発揮する力が極小さくなるようになっている。
As described above, the cross-sectional area of the rod 4 is halved of the cross-sectional area of the
また、アクチュエータAの各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11のそれぞれが遮断ポジションを採り、電磁リリーフ弁22は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能する。よって、このようなフェール時には、アクチュエータAは、自動的に、パッシブダンパとして機能する。
Further, at the time of failure such that the actuator A cannot be energized, each of the first electromagnetic on-off valve 9 and the second electromagnetic on-off
つづいて、アクチュエータAに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、コントローラCは、基本的には、モータ15を所定の回転速度で回転させてポンプ12を回転駆動し、シリンダ2内へ作動油を供給する。そして、第一電磁開閉弁9を連通ポジションとし、第二電磁開閉弁11を遮断ポジションとする。このようにすると、ロッド側室5とピストン側室6とが連通状態におかれて両者にポンプ12から作動油が供給され、ピストン3が図2中左方へ押されアクチュエータAは伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力が電磁リリーフ弁22の開弁圧を上回ると、電磁リリーフ弁22が開弁して作動油が排出通路21を介してタンク7へ排出される。よって、ロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力は、電磁リリーフ弁22に与える電流で決まる電磁リリーフ弁22の開弁圧にコントロールされる。そして、アクチュエータAは、ピストン3におけるピストン側室6側とロッド側室5側の受圧面積差に電磁リリーフ弁22によってコントロールされるロッド側室5内およびピストン側室6内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。アクチュエータAに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、コントローラCは、基本的には、モータ15を所定の回転速度で回転させてポンプ12を回転駆動し、シリンダ2内へ作動油を供給する。なお、第一電磁開閉弁9を連通ポジションとし、第二電磁開閉弁11を遮断ポジションとしても電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とする場合、アクチュエータAは、極小さな推力を発揮するが車体Bを動かすまでの推力を発揮しない。
Subsequently, when the actuator A exerts a desired thrust in the extending direction, the controller C basically rotates the
これに対して、アクチュエータAに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、コントローラCは、モータ15を回転させてポンプ12からロッド側室5内へ作動油を供給しつつ、第一電磁開閉弁9を遮断ポジションとし、第二電磁開閉弁11を連通ポジションとする。このようにすると、ピストン側室6とタンク7が連通状態におかれるとともにロッド側室5にポンプ12から作動油が供給されるので、ピストン3が図2中右方へ押されアクチュエータAは収縮方向の推力を発揮する。そして、前述と同様に、電磁リリーフ弁22の電流を調節すると、アクチュエータAは、ピストン3におけるロッド側室5側の受圧面積と電磁リリーフ弁22にコントロールされるロッド側室5内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。なお、第一電磁開閉弁9を遮断ポジションとし、第二電磁開閉弁11を連通ポジションとしても電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とする場合、アクチュエータAは、極小さな推力を発揮するが車体Bを動かすまでの推力を発揮しない。
On the other hand, when the actuator A exerts a thrust in a desired contraction direction, the controller C rotates the
また、ポンプ12における作動油を押し出すギヤは、ロッド側室5内の圧力に応じた抵抗を受けるため、ポンプ12を回転駆動するモータ15は、ロッド側室5内の圧力に見合ったトルクを出力する。つまり、モータ15が出力するトルクは、ロッド側室5内の圧力に比例する関係にあり、モータ15の出力トルクが分かれば、ロッド側室5内の圧力を推定できる。そして、前述したように、アクチュエータAは、伸長する場合も収縮する場合も、ロッド側室5内の圧力に応じた推力を発揮するので、モータ15の出力トルクが分かれば、アクチュエータAが発揮する推力を推定できる。モータ15のトルクは、トルクセンサを利用して検知してもよいし、コントローラCがモータ15を所定の回転数で等速回転させているので、モータ15に流れる電流を検知する電流センサを利用して検知してもよい。
Further, since the gear for pushing out the hydraulic oil in the
前述したところから理解できるように、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11は、アクチュエータAが推力を発揮する際の伸縮方向を切換る役割を果たしている。第一電磁開閉弁9を連通ポジションとして第二電磁開閉弁11を遮断ポジションとする場合、ロッド側室5とピストン側室6とが連通状態に置かれるため、アクチュエータAが外力で伸長する場合、ロッド側室5で過剰となる作動油は第一通路8を通じてピストン側室6へ供給され、シリンダ2内で不足する作動油は吸込通路19を通じてタンク7から供給されるので、アクチュエータAは伸長を妨げる推力を発揮しない。よって、ポンプ12の駆動状況に関わらず、第一電磁開閉弁9を連通ポジションとして第二電磁開閉弁11を遮断ポジションとする場合には、アクチュエータAは伸長方向の推力は発揮できるが収縮方向の推力を発揮しない。
As can be understood from the foregoing, the first electromagnetic on-off valve 9 and the second electromagnetic on-off
他方、第一電磁開閉弁9を遮断ポジションとして第二電磁開閉弁11を連通ポジションとする場合、ピストン側室6とタンク7とが連通状態に置かれるため、アクチュエータAが外力で収縮する場合、ロッド側室5で不足する作動油は整流通路18を介してピストン側室6から供給され、シリンダ2内全体で過剰となる作動油は第二通路10を通じてタンク7へ戻される。よって、アクチュエータAは収縮を妨げる推力を発揮しない。よって、ポンプ12の駆動状況に関わらず、第一電磁開閉弁9を遮断ポジションとして第二電磁開閉弁11を連通ポジションとする場合には、アクチュエータAは収縮方向の推力は発揮できるが伸長方向の推力を発揮しない。
On the other hand, when the first electromagnetic on-off valve 9 is set to the shut-off position and the second electromagnetic on-off
よって、本例のアクチュエータAにあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、ポンプ12の駆動状況に関わらず、外力で伸縮する場合には、ダンパとして機能できる。また、アクチュエータAをアクチュエータからダンパへ切換る際に、面倒かつ急峻な第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の切換動作を伴わないので、応答性および信頼性が高いシステムを提供できる。
Therefore, the actuator A of this example not only functions as an actuator, but can function as a damper when it is extended and contracted by an external force regardless of the driving state of the
なお、第一電磁開閉弁9を開弁して第二電磁開閉弁11を閉弁する場合或いは第一電磁開閉弁9を閉弁して第二電磁開閉弁11を開弁する場合、ポンプ12の駆動状況に関わらず、外力からの振動入力に対して伸長或いは収縮のいずれか一方にのみアクチュエータAが推力を発揮できる。よって、たとえば、推力を発揮する方向が鉄道車両の台車Tの振動により車体Bを加振する方向である場合、そのような方向には推力を出さないようにアクチュエータAを片効きのダンパと機能させ得る。よって、このアクチュエータAは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。よって、ポンプ12を駆動しない場合、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の開閉で片効きダンパとしても両効きのパッシブダンパとしても機能できる。
When the first electromagnetic on-off valve 9 is opened and the second electromagnetic on-off
つづいて、本例のコントローラCは、加速度センサ40が検知する車体Bの車両進行方向に対して水平横方向の加速度に基づいてアクチュエータAが出力すべき目標推力を求め、アクチュエータAに目標推力を発揮させるのに必要な電流を第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22へ与える。また、コントローラCは、モータ15を所定の回転数で駆動制御する。
Subsequently, the controller C of this example obtains a target thrust to be output by the actuator A based on the acceleration in the horizontal and horizontal directions with respect to the vehicle traveling direction of the vehicle body B detected by the
コントローラCは、本例では、H∞制御器とされており、加速度センサ40が検知する加速度から車体Bの振動を抑制するためにアクチュエータAが出力すべき推力を指示する目標推力を求める。なお、コントローラCは、加速度センサ40が検知する加速度から車体Bの速度を求めて、この速度にスカイフックゲインを乗じて目標推力を求めるスカイフック制御を行ってもよい。
In this example, the controller C is an H∞ controller, and obtains a target thrust that indicates the thrust that the actuator A should output in order to suppress the vibration of the vehicle body B from the acceleration detected by the
また、コントローラCは、車体Bの振動を抑制する制御を実行するほか、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の異常を診断する診断処理も行う。診断処理は、鉄道車両のオペレータが鉄道車両を平坦な軌道上に停車したうえでオペレータからの指示によって実行される。オペレータの診断処理実行の指示は、たとえば、車両モニタ装置のオペレータの操作入力によって車両モニタ装置を介してコントローラCに入力されるが、コントローラCの操作盤に診断処理の実行を指示するスイッチを設けてもよい。
The controller C performs control for suppressing vibration of the vehicle body B, and also performs diagnostic processing for diagnosing abnormalities in the first electromagnetic on-off valve 9 and the second electromagnetic on-off
コントローラCは、診断処理の実行を指示する指令を受け取ると診断処理を実行する。コントローラCは、基本的には、第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22への通電状況と、アクチュエータAの変位状況とに基づいて、第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22の異常を診断する。本実施の形態の場合、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が通電時に開弁し、非通電時に閉弁するので、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11への通電の有無によって、正常に作動した場合における第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の開閉状況を認識できる。第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11とが通電の有無ではなく電流量に応じて開閉を切換る場合であっても、電流量を把握すればよい。このように、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11への通電状況を把握すれば、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常に機能した場合のこれらの開閉状態を認識できる。なお、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が通電時に閉弁し、非通電時に開弁するように設定されても、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11への通電の有無によって、正常に作動した場合における第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の開閉状況を認識できる。
When the controller C receives a command for instructing execution of the diagnostic process, the controller C executes the diagnostic process. The controller C basically includes the first electromagnetic on-off valve 9, the second electromagnetic on-off
また、診断処理実行中では鉄道車両が停車中であるため、コントローラCは、加速度センサ40が検知する車体Bの加速度からアクチュエータAの変位状況を認識できる。なお、アクチュエータAの変位状況は、アクチュエータAのストローク変位を検知するストロークセンサを設けて、コントローラCは、ストロークセンサが検知するストローク変位からアクチュエータAの変位状況を認識してもよい。そして、コントローラCは、以下の二つの通電パターンを実行して第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22の異常を診断する。
Further, since the railway vehicle is stopped during the execution of the diagnostic process, the controller C can recognize the displacement state of the actuator A from the acceleration of the vehicle body B detected by the
(通電パターン1)コントローラCは、通電パターン1の通電状態では、第一電磁開閉弁9を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁11を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とするように通電する。そのうえで、モータ15を所定の回転数で回転駆動してポンプ12を駆動してロッド側室5へ作動油を供給する。この場合、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常であるなら、ロッド側室5とピストン側室6とが第一通路8によって連通状態におかれ、ピストン側室6とタンク7とが第二通路10によって連通状態におかれる。よって、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11を開弁し、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とする場合には、ポンプ12が駆動中でもアクチュエータAは伸長も収縮もしない筈である。コントローラCは、この状態で加速度センサ40が検知する加速度が0であるなら、車体Bは振動しておらずアクチュエータAが伸長も収縮もしていないので、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常であると診断する。
(Energization pattern 1) In the energization state of the energization pattern 1, the controller C energizes to open the first electromagnetic on-off valve 9, energizes to open the second electromagnetic on-off
他方、通電パターン1の場合で、加速度センサ40が検知した加速度がアクチュエータAの伸長を示している場合、コントローラCは、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22が異常であると診断する。アクチュエータAが伸長するのは、第一電磁開閉弁9は開弁しているものの第二電磁開閉弁11が閉弁していて、電磁リリーフ弁22が作動油の流れに抵抗を与えて、シリンダ2内の圧力が車体Bを動かし得る圧力となっているからである。よって、アクチュエータAが伸長する場合、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22が異常となっている。
On the other hand, in the case of the energization pattern 1, when the acceleration detected by the
また、通電パターン1の場合で、加速度センサ40が検知した加速度がアクチュエータAの収縮を示している場合、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および電磁リリーフ弁22が異常であると診断する。アクチュエータAが収縮するのは、第二電磁開閉弁11は開弁しているものの第一電磁開閉弁9が閉弁していて、電磁リリーフ弁22が作動油の流れに抵抗を与えて、シリンダ2内の圧力が車体Bを動かし得る圧力となっているからである。よって、アクチュエータAが収縮する場合、第一電磁開閉弁9および電磁リリーフ弁22が異常となっている。なお、アクチュエータAが伸縮する場合、モータ15のトルクも上昇するので、モータ15のトルクの上昇をもって電磁リリーフ弁22の異常を診断できる。
Further, in the case of the energization pattern 1, when the acceleration detected by the
(通電パターン2)コントローラCは、通電パターン1で第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常であると診断した場合、通電パターン2で第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22へ通電して異常診断を行う。通電パターン2の通電状態では、コントローラCは、第一電磁開閉弁9を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁11を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小以外とするように通電する。そのうえで、モータ15を所定の回転数で回転駆動してポンプ12を駆動してロッド側室5へ作動油を供給する。この場合、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常であるなら、ロッド側室5とピストン側室6とが第一通路8によって連通状態におかれ、ピストン側室6とタンク7とが第二通路10によって連通状態におかれる。よって、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11を開弁し、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小以外とする場合には、ポンプ12が駆動中でもアクチュエータAは伸長も収縮もしない筈である。コントローラCは、この状態で加速度センサ40が検知する加速度が0であるなら、車体Bは振動しておらずアクチュエータAが伸長も収縮もしていないので、コントローラCは、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11が正常であると診断する。
(Energization pattern 2) When the controller C diagnoses that the first electromagnetic on-off valve 9 and the second electromagnetic on-off
他方、通電パターン2の場合で、加速度センサ40が検知した加速度がアクチュエータAの伸長を示している場合、コントローラCは、第二電磁開閉弁11が異常であると診断する。アクチュエータAが伸長するのは、第一電磁開閉弁9は開弁しているものの第二電磁開閉弁11が閉弁していて、電磁リリーフ弁22の開弁圧が最小ではなく作動油の流れに抵抗を与えて、シリンダ2内の圧力が車体Bを動かし得る圧力となっているからである。つまり、通電パターン2では電磁リリーフ弁22の開弁圧は、アクチュエータA自身の摩擦力の抵抗に打ち勝ってアクチュエータAに伸縮させ得るだけの開弁圧に調節されている。よって、第二電磁開閉弁11が異常であれば、アクチュエータAが伸長するのである。ここで、通電パターン1でアクチュエータAが伸縮しなかったのは、電磁リリーフ弁22が開弁圧を最小としてロッド側室5或いはシリンダ2内の全体の圧力がアクチュエータAを伸縮できない程度に低かったからであり、通電パターン2の実行によって、通電パターン1で異常なしとされても、アクチュエータAが伸長すれば第二電磁開閉弁11が異常と診断される。
On the other hand, in the case of the
また、これと同様の理由で、通電パターン2の場合で、加速度センサ40が検知した加速度がアクチュエータAの収縮を示している場合、コントローラCは、第一電磁開閉弁9が異常であると診断する。アクチュエータAが収縮するのは、第二電磁開閉弁11は開弁しているものの第一電磁開閉弁9が閉弁していて、電磁リリーフ弁22の開弁圧が最小ではなく作動油の流れに抵抗を与えて、シリンダ2内の圧力が車体Bを動かし得る圧力となっているからである。よって、第一電磁開閉弁9に異常があれば、アクチュエータAが収縮するのである。ここで、通電パターン1でアクチュエータAが収縮しなかったのは、電磁リリーフ弁22が開弁圧を最小としてロッド側室5或いはシリンダ2内の全体の圧力がアクチュエータAを伸縮できない程度に低かったからであり、通電パターン2の実行によって、通電パターン1で異常なしとされても、アクチュエータAが収縮すれば第一電磁開閉弁9が異常と診断される。
For the same reason, in the case of the
なお、図3に示すように、減衰弁を電磁リリーフ弁に代えてパッシブ弁23とする場合、第一電磁開閉弁9或いは第二電磁開閉弁11に異常がある場合、減衰弁が作動油の流れに与えるのでアクチュエータAが車体Bを動かし得る。よって、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11とを開弁させてポンプ12を駆動し、アクチュエータAが伸縮しなければ第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11とは正常であり、アクチュエータAが伸長すれば第二電磁開閉弁11が異常であり、アクチュエータAが収縮すれば第一電磁開閉弁9が異常である。よって、減衰弁がパッシブ弁であっても第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11への通電状況から第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の異常を診断できる。このように減衰弁がパッシブ弁23とする場合、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の異常を診断する際に、弁体に作用させるばねの初期荷重を調整して、通電パターン1に相当する異常診断も行うようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, when the damping valve is a
以上のように、鉄道車両用制振装置1は、シリンダ2と、シリンダ2内に摺動自在に挿入されるピストン3と、シリンダ2内に挿入されてピストン3に連結されるロッド4と、シリンダ2内にピストン3で区画したロッド側室5とピストン側室6と、タンク7と、タンク7から作動油を吸い上げてロッド側室5へ作動油を供給可能なポンプ12と、ポンプ12を駆動するモータ15と、ロッド側室5とピストン側室6とを連通する第一通路8に設けられた第一電磁開閉弁9と、ピストン側室6とタンク7とを連通する第二通路10に設けた第二電磁開閉弁11と、ロッド側室5とタンク7とを接続する排出通路21に設けた電磁リリーフ弁22と、ピストン側室6からロッド側室5へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路18と、タンク7からピストン側室6へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路19とを有して鉄道車両における車体Bと台車Tとの間に介装されるアクチュエータAを備え、第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22への通電状況と、アクチュエータAの変位状況とに基づいて、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の異常を診断する。
As described above, the railcar damping device 1 includes the
このように構成された鉄道車両用制振装置1によれば、ポンプ12を駆動しつつ、第一電磁開閉弁9、第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁(減衰弁)22へ実際に通電した結果のアクチュエータAの変位を検知して、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の弁自体の異常を診断できる。よって、本発明の鉄道車両用制振装置1によれば、従来の鉄道車両用制振装置ではできなかった第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11の弁自体の異常を診断できる。
According to the railcar damping device 1 configured as described above, the first electromagnetic on-off valve 9, the second electromagnetic on-off
また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、減衰弁が電磁リリーフ弁22であって、第一電磁開閉弁9を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁11を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁22の開弁圧を最小とするように通電する場合、アクチュエータAが変位しないと第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11を正常と診断し、アクチュエータAが伸長すると第二電磁開閉弁11および電磁リリーフ弁22が異常であると診断し、アクチュエータAが収縮すると第一電磁開閉弁9および電磁リリーフ弁22が異常であると診断する。このように鉄道車両用制振装置1は、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11がともに開弁するとアクチュエータAが変位せず、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の一方が開弁し他方が閉弁するとアクチュエータAが伸縮するので、この特性を利用して第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11が異常か正常かを診断できる。
Further, in the railcar damping device 1 of the present embodiment, the damping valve is the
さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11を正常と診断した場合であって、第一電磁開閉弁9を開弁するように通電し、第二電磁開閉弁11を開弁するように通電するとともに、電磁リリーフ弁22に電磁リリーフ弁22の開弁圧がアクチュエータAを伸縮させ得る開弁圧となるように通電する場合、アクチュエータAが変位しないと第一電磁開閉弁9および第二電磁開閉弁11を正常と診断し、アクチュエータAが伸長すると第二電磁開閉弁11が異常であると診断し、アクチュエータAが収縮すると第一電磁開閉弁9が異常であると診断する。このように鉄道車両用制振装置1は、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11を正常と診断しても、異なる通電パターンで通電した際のアクチュエータAの変位によって、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11に異常がないか否かを診断するので、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の異常を正確に診断できる。
Furthermore, the railcar damping device 1 of the present embodiment is configured to open the first electromagnetic on-off valve 9 when the first electromagnetic on-off valve 9 and the second electromagnetic on-off
また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置1は、車体Bの加速度を検知する加速度センサ40を備え、加速度センサ40が検知する加速度を利用してアクチュエータAの変位状況を検知している。このような鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータAの制御に必要な加速度センサ40を第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の異常診断に利用するので、第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の異常を診断するためだけに利用されるセンサを必要としない。よって、このように構成された鉄道車両用制振装置1は、アクチュエータAの制御に必須となる構成以外に何ら異常診断のための構成の追加を必要とせずに第一電磁開閉弁9と第二電磁開閉弁11の異常を診断でき、異常診断のためにコストが増加するといった不利益も生じさせない。
Moreover, the railcar damping device 1 of the present embodiment includes the
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, modifications, variations, and changes can be made without departing from the scope of the claims.
1・・・鉄道車両用制振装置、2・・・シリンダ、3・・・ピストン、4・・・ロッド、5・・・ロッド側室、6・・・ピストン側室、7・・・タンク、8・・・第一通路、9・・・第一電磁開閉弁、10・・・第二通路、11・・・第二電磁開閉弁、12・・・ポンプ、15・・・モータ、18・・・整流通路、19・・・吸込通路、21・・・排出通路、22・・・電磁リリーフ弁(減衰弁)、40・・・加速度センサ、A・・・アクチュエータ、B・・・車体、T・・・台車 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Railway vehicle damping device, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Rod, 5 ... Rod side chamber, 6 ... Piston side chamber, 7 ... Tank, 8 ... 1st passage, 9 ... 1st electromagnetic on-off valve, 10 ... 2nd passage, 11 ... 2nd electromagnetic on-off valve, 12 ... Pump, 15 ... Motor, 18 ...・ Rectification passage, 19 ... Suction passage, 21 ... Discharge passage, 22 ... Electromagnetic relief valve (damping valve), 40 ... Acceleration sensor, A ... Actuator, B ... Vehicle body, T ... Carriage
Claims (4)
前記第一電磁開閉弁および前記第二電磁開閉弁への通電状況と、前記アクチュエータの変位状況とに基づいて、前記第一電磁開閉弁および前記第二電磁開閉弁の異常を診断する
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。 A cylinder, a piston slidably inserted into the cylinder, a rod inserted into the cylinder and connected to the piston, a rod side chamber and a piston side chamber partitioned by the piston in the cylinder, and a tank A pump capable of sucking the working liquid from the tank and supplying the working liquid to the rod side chamber, a motor for driving the pump, and a first passage provided in communication between the rod side chamber and the piston side chamber. An electromagnetic on-off valve, a second electromagnetic on-off valve provided in a second passage communicating the piston side chamber and the tank, a damping valve provided in a discharge passage connecting the rod side chamber and the tank, and the piston A rectifying passage that allows only the flow of the working liquid from the side chamber toward the rod side chamber, and only the flow of the working liquid from the tank toward the piston side chamber. And a suction passage for containers provided with an actuator that is interposed between the vehicle body and the bogie in a railway vehicle,
An abnormality of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve is diagnosed based on the energization state of the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve and the displacement state of the actuator. A railway vehicle vibration control device.
前記第一電磁開閉弁を開弁するように通電し、前記第二電磁開閉弁を開弁するように通電するとともに、前記電磁リリーフ弁の開弁圧を最小とするように通電する場合、前記アクチュエータが変位しないと前記第一電磁開閉弁および前記第二電磁開閉弁を正常と診断し、前記アクチュエータが伸長すると前記第二電磁開閉弁および前記電磁リリーフ弁が異常であると診断し、前記アクチュエータが収縮すると前記第一電磁開閉弁および前記電磁リリーフ弁が異常であると診断する
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用制振装置。 The damping valve is an electromagnetic relief valve,
When energizing to open the first electromagnetic on-off valve, energizing to open the second electromagnetic on-off valve, and energizing to minimize the valve opening pressure of the electromagnetic relief valve, When the actuator is not displaced, the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are diagnosed as normal, and when the actuator is extended, the second electromagnetic on-off valve and the electromagnetic relief valve are diagnosed as abnormal, and the actuator The railway vehicle vibration damping device according to claim 1, wherein when the valve contracts, the first electromagnetic on-off valve and the electromagnetic relief valve are diagnosed as abnormal.
ことを特徴とする請求項2に記載の鉄道車両用制振装置。 When the first electromagnetic on-off valve and the second electromagnetic on-off valve are diagnosed as normal, energization is performed to open the first electromagnetic on-off valve, and the second electromagnetic on-off valve is opened. When energizing and energizing the electromagnetic relief valve so that the valve opening pressure of the electromagnetic relief valve becomes a valve opening pressure capable of expanding and contracting the actuator, the first electromagnetic on-off valve and the Diagnosing that the two electromagnetic on / off valves are normal, diagnosing that the second electromagnetic on / off valve is abnormal when the actuator is extended, and diagnosing that the first electromagnetic on / off valve is abnormal when the actuator is contracted The railway vehicle vibration damping device according to claim 2.
前記加速度センサが検知する加速度を利用して前記アクチュエータの変位状況を検知する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。 An acceleration sensor for detecting the acceleration of the vehicle body;
The railcar damping device according to any one of claims 1 to 3, wherein a displacement state of the actuator is detected using acceleration detected by the acceleration sensor.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018040417A JP6936754B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Vibration damping device for railway vehicles |
PCT/JP2019/005628 WO2019171912A1 (en) | 2018-03-07 | 2019-02-15 | Railway vehicle vibration suppressing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018040417A JP6936754B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Vibration damping device for railway vehicles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019155936A true JP2019155936A (en) | 2019-09-19 |
JP6936754B2 JP6936754B2 (en) | 2021-09-22 |
Family
ID=67846677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018040417A Active JP6936754B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Vibration damping device for railway vehicles |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6936754B2 (en) |
WO (1) | WO2019171912A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012076553A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Vibration control device for railroad vehicle |
JP2012245926A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Kyb Co Ltd | Railway car vibration control device |
-
2018
- 2018-03-07 JP JP2018040417A patent/JP6936754B2/en active Active
-
2019
- 2019-02-15 WO PCT/JP2019/005628 patent/WO2019171912A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012076553A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Vibration control device for railroad vehicle |
JP2012245926A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Kyb Co Ltd | Railway car vibration control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019171912A1 (en) | 2019-09-12 |
JP6936754B2 (en) | 2021-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5822335B2 (en) | Vibration control device for railway vehicles | |
US9476436B2 (en) | Actuator | |
CA2878144C (en) | Actuator | |
KR101718640B1 (en) | Actuator unit | |
JP5486367B2 (en) | Actuator unit | |
WO2019188954A1 (en) | Railway vehicle vibration suppressing device | |
JP5662880B2 (en) | Vibration control device for railway vehicles | |
US10150488B2 (en) | Actuator unit | |
JP6018675B2 (en) | Vibration control device for railway vehicles | |
JP5427073B2 (en) | Vibration control device for railway vehicles | |
WO2019171912A1 (en) | Railway vehicle vibration suppressing device | |
WO2018159511A1 (en) | Railroad car vibration damping device | |
JP5391119B2 (en) | Actuator unit | |
JP2020117055A (en) | Railway vehicle vibration suppressing device | |
JP6675924B2 (en) | Suspension device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200820 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210622 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210803 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210827 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6936754 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |