技术领域
[0001] 本
发明涉及在车辆的行进方向前后具有在车辆的宽度方向左右(以下简称为左右。)配置有空气
弹簧的
转向架的铁道车辆。尤其是涉及可抑制缓和曲线区间中的轮荷变动的铁道车辆。
背景技术
[0002] 如图7所示，具有在左右配置有空
气弹簧1a、1b的转向架的铁道车辆在左右具备将
连杆和高度控制
阀组合而成的自动高度调整装置(以下称为LV。)3。并且，利用该LV3对与作用于铁道车辆的应时的
载荷相对应而向空气弹簧1a、1b的内部供给的压缩空气量自动地进行调整，恒定地保持
车身4的高度。以下，将位于铁道车辆的行进方向前方的转向架称为前转向架2a，将位于铁道车辆的行进方向后方的转向架称为后转向架2b。
[0003] 另外，在所述铁道车辆中，在将左右的空气弹簧1a、1b相连的空气管6设置有左右压差调整阀5，以便在左右的空气弹簧1a、1b的内压差变大时使左右的空气弹簧1a、1b的内压保持均等。
[0004] 此外，图7中的
附图标记7是积存向各转向架2a、2b的左右的空气弹簧1a、1b供给的压缩空气的原始空气积存部，经由LV3与空气弹簧1a、1b相连。
[0005] 不过，为了消除在通过曲线区间的过程中被施加于铁道车辆的离心
力，曲线区间的轨道带有被称为超高的倾斜地铺设。并且，在带有超高的曲线区间与不带有超高的平坦的直线区间之间存在被称为缓和曲线区间的轨道的扭转区间。
[0006] 通过该缓和曲线区间的过程中的铁道车辆利用铁道车辆的一次弹簧(轴弹簧)和二次弹簧(空气弹簧)吸收轨道的扭转。然而，作为其反作用力，在通过缓和曲线区间的过程中的铁道车辆的外轨侧的
车轮的轮荷与内轨侧的车轮的轮荷产生差。
[0007] 将该轮荷差的比例、即外轨侧的车轮的轮荷或内轨侧的车轮的轮荷相对于外轨侧的车轮与内轨侧的车轮的平均轮荷((外轨侧的车轮的轮荷+内轨侧的车轮的轮荷)/2)变动的程度称为轮荷变动率。例如，外轨侧的车轮的轮荷变动率以{(平均轮荷-外轨侧的车轮的轮荷)/平均轮荷}×100％表示。
[0008] 不过，在例如曲线出口侧的缓和曲线区间中，铁道车辆的行进方向前头的轮轴上的外轨侧车轮的轮荷减少，而曲线区间通过过程中的转向横压也较大，因此，成为易于
脱轨的状态。因而，抑制缓和曲线区间的通过时的轮荷变动在安全上极为重要。
[0009] 然而，在铁道车辆在作为超高递减区间的、例如曲线出口侧的缓和曲线区间停车了的情况下，LV以将空气弹簧的高度保持恒定的方式发挥功能。
[0010] 此时，在车身4的行进方向前部，受到超高较小的
位置的前转向架2a(参照图8)的影响而产生逆
时针方向的转矩(参照图9)。另外，在车身4的行进方向后部，受到超高较大的位置的后转向架2b的影响而产生顺时针方向的转矩(参照图10)。
[0011] 如此，前转向架和后转向架要使车身向相反方向旋转。然而，车身的扭转刚性较大，因此，车身在由前转向架和后转向架产生的转矩平衡的位置停止。
[0012] 在该状态下，前转向架的空气弹簧的高度和后转向架的空气弹簧的高度都偏离控制目标值，因此，由LV进行的对于空气弹簧的供排气持续。由此，在位于车身的对
角线上的空气弹簧的内压产生差，各车轮承载的载荷变得不均匀。
[0013] 其结果，前转向架的内轨侧的空气弹簧的内压和后转向架的外轨侧的空气弹簧的内压变高，前转向架的外轨侧的空气弹簧的内压和后转向架的内轨侧的空气弹簧的内压变低，而产生轮荷变动。于是，由于该轮荷变动，在位于内压较低的空气弹簧侧的车轮发生轮荷减少现象。
[0014] 因此，在
专利文献1所公开的铁道车辆中，设置有在左右的空气弹簧1a、1b的内压差超过了设定压差ΔP1时打开的左右压差调整阀5。而且，利用空气管8将前转向架2a和后转向架2b中的位于相同的一侧的空气弹簧1a、1a相连以及将位于相同的一侧的空气弹簧1b、1b相连，在该空气管8设置有在所述相同的一侧的空气弹簧1a、1a以及1b、1b的内压差超过了设定压差ΔP2时打开的前后压差调整阀9(参照图11、12)。
[0015] 在专利文献1所公开的铁道车辆中，在例如在曲线出口侧的缓和曲线区间停车了时，相反方向的转矩作用于车身的前部和后部。并且，在前转向架的内轨侧的空气弹簧的内压和后转向架的外轨侧的空气弹簧的内压比前转向架的外轨侧的空气弹簧的内压和后转向架的内轨侧的空气弹簧的内压高的情况下，左右的前后压差调整阀都打开而使前后的空气弹簧连通。其结果，在左右侧都消除前后的空气弹簧的内压差，前转向架和后转向架各自的空气弹簧的内压变均等而防止轮荷的变动。
[0016] 也就是说，在专利文献1所公开的铁道车辆中，仅在前后的空气弹簧的内压之差超过了前后压差调整阀的设定压差ΔP2的情况下，前转向架和后转向架各自的空气弹簧的内压才变均等而防止轮荷的变动。
[0017] 在专利文献1中记载有如下内容：通过使前后压差调整阀的设定压差ΔP2比左右压差调整阀的设定压差ΔP1小，能够将轮荷变动抑制得与以往相比更小。
[0018] 然而，若缩小前后压差调整阀的设定压差ΔP2，则针对以下的(1)～(3)的阻力消失。
[0019] (1)车身的前后方向的
不平衡(以下简称为前后不平衡。)
[0020] (2)加减速时、在存在高低差的轨道行驶时产生的车身的
俯仰摆动(以下简称为车身俯仰摆动。)
[0021] (3)因轨道的高度方向上的干扰而产生的车身俯仰振动(以下简称为车身俯仰振动。)
[0022] 此外，在本
说明书中，振动是指0.6Hz以上的高频振动。另外，摆动是指小于0.6Hz的低频振动。
[0024] 专利文献
[0025] 专利文献1：日本特开平3-178862号
公报发明内容
[0026] 发明要解决的问题
[0027] 本发明要解决的问题点在于如下这一点：在专利文献1所公开的铁道车辆中，在使前后压差调整阀的设定压差ΔP2比左右压差调整阀的设定压差ΔP1小的情况下，针对前后不平衡、车身俯仰摆动、车身俯仰振动的阻力消失。
[0028] 用于解决问题的方案
[0029] 本发明的目的在于，在考虑了针对前后不平衡、车身俯仰摆动、车身俯仰振动的阻力的状态下，抑制在铁道车辆在缓和曲线区间那样的超高递减区间例如停车了的情况下产生的轮荷变动。
[0030] 本发明为了达成上述目的，特征在于以下的结构(参照图1、图2)。
[0031] 一种铁道车辆，其配置有追随在左右配置有空气弹簧1a、1b的前转向架2a和后转向架2b的所述空气弹簧1a、1b的高度的LV3，其中，
[0032] 利用设置有左右压差调整阀5的空气管6将前转向架2a的左右的空气弹簧1a、1b相连以及将后转向架2b的左右的空气弹簧1a、1b相连。除此之外，采用以下的结构A～C。另外，根据需要附加结构D、E。
[0033] A)利用在中途设置有前后压差调整阀9的空气管8将前转向架2a和后转向架2b的左右中的任一侧的空气弹簧1a、1a或空气弹簧1b、1b相连。或者，利用在中途设置有前后压差调整阀9的空气管8将前转向架2a和后转向架2b的左右两侧的空气弹簧1a、1a相连以及空气弹簧1b、1b相连。在该情况下，并不限于在全部的空气弹簧1a、1a、1b、1b配置有LV3的情况，如图2所示，也可以仅在3个空气弹簧1a、1b、1b配置有LV3。通过采用这样的结构，能够降低成为针对前后不平衡、车身俯仰摆动、车身俯仰振动的阻力的前后压差调整阀的设定压差ΔP2。该前后压差调整阀在本发明中是为了特别抑制车身俯仰摆动而设置的。
[0034] 除了上述结构A之外，还通过采用以下的结构B～E，能够比现有技术更加抑制轮荷的变动。
[0035] B)与前后压差调整阀9并联地配置阻气阀10。
[0036] 在由于车站、
信号等而以极低速在曲线出口侧的缓和曲线区间行驶的情况、停车了的情况下，在LV的作用下，前转向架的外轨侧的空气弹簧和后转向架的内轨侧的空气弹簧被排气而内压减少。另一方面，前转向架的内轨侧的空气弹簧和后转向架的外轨侧的空气弹簧被供气而内压增加。由于这些情况，位于对角位置的空气弹簧的压差(以下称为对角压差。)变大。此外，在本说明书中阻气阀是指为了使阻流产生而具有使流路的截面积变化的构造的阀。
[0037] 然而，在该对角压差小于前后压差调整阀的设定压差ΔP2的情况下，对角压差没有消除。
[0038] 因此，为了防止该现象，与前后压差调整阀并联地设置阻气阀，在以极低速在缓和曲线区间行驶的情况、停车了的情况下，将设置有空气管的一侧的压差消除。
[0039] 作为阻气阀的特性，使用不给前后不平衡和车身俯仰摆动带来影响、仅给车身俯仰振动带来影响的特性。一并使用具有如下特性的阀：以极低速行驶的情况、停车了的情况下，使比由LV的作用导致的供排气量大的流量在前转向架的空气弹簧与后转向架的空气弹簧之间流动。作为具有该两个特性的构件，存在
节流阀。
[0040] 此外，即使阻气阀是使比由LV的作用导致的供排气量小的流量流动的阀，也具有消除曲线通过后的对角压差的效果。
[0041] C)与前后压差调整阀9
串联地配置前后不平衡用压差调整阀11。
[0042] 在是带驾驶台的铁道车辆、带洗手间的铁道车辆等情况下，在车辆的前后产生不平衡。通过利用前后不平衡用压差调整阀来应对该前后不平衡，前后压差调整阀仅应对车身俯仰摆动和车身俯仰振动即可，能够缩小前后压差调整阀的设定压差ΔP2而减少对角压差。
[0043] 此外，即使前后配置有效直径不同的空气弹簧，也能够消除前后不平衡。
[0044] D)将使靠近阻气阀10的位置的空气弹簧工作的LV3去除。
[0045] 在由于车站、信号等而以极低速在曲线出口侧的缓和曲线区间行驶的情况、停车了的情况下，在LV的作用下，对角压差变大而产生轮荷减少。因而，通过采用结构D，来自去除了LV的空气弹簧的排气消失，能够进一步抑制对角压差(佐藤国仁，空气弹簧车辆的轮荷减少第2报与车辆各要素有关的性能理论分析、“东急车辆技报”、昭和53年3月、第32号、第17～21页。)
[0046] E)与乘车率相应地采用载荷补偿压差阀。
[0047] 空气弹簧的内压因乘客的乘车率而变化，因此，需要根据乘客的乘车率而变更对角压差的值。因而，期望的是采用结构E。此外，载荷补偿压差阀是具有例如日本特公昭57-59106号公报的第10图所示的原理的压差阀。
[0048] 将上述各结构A、B、C、D、E所具有的轮荷变动抑制效果和次要的作用以及采用这些结构的本
申请发明的铁道车辆的轮荷变动抑制效果和次要的作用表示于下述表1。在下述表1中示出了具有空气弹簧系统的铁道车辆以及仅利用空气管将前后的空气弹簧相连的图7所示的情况。此外，下述表1所记载的结构A是利用在中途设置有前后压差调整阀的空气管将前转向架和后转向架的左右中的任一侧的空气弹簧相连的情况。
[0049] 下述表1中的◎、〇、△、-、×用于表示与具有图7所示的通常的空气弹簧系统的转向架的铁道车辆比较的情况，◎表示非常提高的情况，〇表示提高的情况，△表示稍微提高的情况，-表示没有变化的情况，×表示恶化的情况。
[0050] [表1]
[0051]
[0052] 如表1所示，在本发明中，能够在考虑了针对前后不平衡、车身俯仰摆动、车身俯仰振动的阻力的状态下，抑制铁道车辆在缓和曲线区间那样的超高递减区间停车了的情况等产生的轮荷变动。
[0053] 但是，即使是在利用在中途设置有前后压差调整阀的空气管将前转向架和后转向架的左右两侧的空气弹簧相连的结构A的情况下，通过采用结构B～E，与现有技术相比，也能够更加抑制轮荷的变动。
[0054] 发明的效果
[0055] 在本发明中，能够在考虑了针对前后不平衡、车身俯仰摆动、车身俯仰振动的阻力的状态下，抑制铁道车辆在超高递减区间停车了的情况等产生的轮荷变动，因此，超高递减区间中的安全性提高。
附图说明
[0056] 图1是第1本发明的铁道车辆中的空气弹簧系统的概略构成图。
[0057] 图2是第2本发明的铁道车辆中的空气弹簧系统的概略构成图。
[0058] 图3是将图1所示的第1本发明的轮荷变动的减少效果作为对角压差值而与图7所示的以往例进行了比较的图。
[0059] 图4是将图1所示的第1本发明的轮荷变动的减少效果作为轮荷变动率而与图7所示的以往例进行了比较的图。
[0060] 图5是将图1所示的第1本发明的车身俯仰摆动的影响与图7所示的以往例进行了比较的图。
[0061] 图6是将图1所示的第1本发明的车身俯仰振动的影响与图7所示的以往例进行了比较的图。
[0062] 图7是铁道车辆的通常的空气弹簧系统的概略构成图。
[0063] 图8是说明在曲线出口侧的缓和曲线处的具有通常的空气弹簧系统的铁道车辆的空气弹簧的行动的图。
[0064] 图9是说明在曲线出口侧的缓和曲线处的作用于具有通常的空气弹簧系统的铁道车辆的车身前部的转矩的图。
[0065] 图10是说明在曲线出口侧的缓和曲线处的作用于具有通常的空气弹簧系统的铁道车辆的车身后部的转矩的图。
[0066] 图11是在专利文献1中所公开的铁道车辆的空气弹簧系统的概略构成图。
[0067] 图12是说明图11中的压缩空气的空气管的通路的图。
具体实施方式
[0068] 本发明通过采用至少所述结构A之外，还采用结构B或C实现了抑制在例如铁道车辆在曲线出口侧的缓和曲线区间那样的超高递减区间停车了的情况下产生的轮荷变动这样的目的。
[0070] 以下，对通过使用了数值积分的时程模拟确认了本发明的铁道车辆的轮荷变动抑制效果的结果进行说明。
[0071] 模拟所使用的车辆模型设为具有图7所示的通常的空气弹簧系统的长度是20m的通勤车和具有图1所示的本发明的空气弹簧系统的长度是20m的通勤车，轨道的曲线半径是400m，超高是105mm，超高递减倍率是400倍。
[0072] a)轮荷变动抑制效果(参照图3和图4)
[0073] 进行了设想行驶条件为当通过曲线区间时在出口缓和曲线停车了120秒的情况的模拟。
[0074] 其结果，在图7所示的通常的空气弹簧系统的铁道车辆中，由于LV的作用，产生18.7kPa的对角压差而产生了轮荷减少。与此相对，在图1所示的本发明的空气弹簧系统的铁道车辆中，对角压差减少到12.4kPa(图3)。
[0075] 另外，在图7所示的通常的空气弹簧系统的铁道车辆中，轮荷的最大变动率是48.5％。与此相对，在图1所示的本发明的空气弹簧系统的铁道车辆中，轮荷的最大变动率减少6.0％而到42.5％，能够防止轮荷减少的产生(图4)。
[0076] b)车身俯仰摆动的影响(参照图5)
[0077] 为了对加减速的影响进行研究，进行了设想了从时速110km/h施加了紧急
制动(减速度1.31m/s2)的情况的模拟。
[0078] 其结果，在图7所示的通常的空气弹簧系统的铁道车辆中，轮荷的最大值是34.4kN。与此相对，在图1所示的本发明的空气弹簧系统的铁道车辆中，轮荷的最大值是
34.6kN，没有差异，抑制了车身俯仰摆动。
[0079] c)车身俯仰振动的影响(参照图6)
[0080] 进行了设想了从轨道输入有上下方向的干扰(ORE C 116Committee，Ques.C 116Rep.，No.1(1971)，15，以ORE所示的干扰)的情况的模拟。
[0081] 其结果，对于轮荷的变动来说，在图7所示的通常的空气弹簧系统的铁道车辆是16.9kN。与此相对，图1所示的本发明的空气弹簧系统的铁道车辆是18.8kN，没有差异，抑制了车身俯仰振动。
[0082] 附图标记说明
[0083] 1a、1b、空气弹簧；2a、前转向架；2b、后转向架；3、LV；4、车身；5、左右压差调整阀；6、空气管；7、原始空气积存部；8、空气管；9、前后压差调整阀；10、阻气阀；11、前后不平衡用压差调整阀。
