铁路车辆用减震装置制造方法
【专利摘要】本发明具备安装在铁路车辆的台车(T)与车体(B)之间的两个以上的震动抑制力产生源(A1，A2)的铁路车辆用减震装置提取车体的横向速度中的车体的离心加速度的频率以上的频率成分，根据它计算高频震动抑制力。在铁路车辆正在曲线区段行驶时，使一部分震动抑制力产生源(A1)输出高频震动抑制力，使剩余的震动抑制力产生源(A2)作为无源减震器而发挥功能，由此提高正在曲线区段行驶的车辆的乘坐舒适性。
【专利说明】铁路车辆用减震装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁路车辆用的曲线行驶中的震动抑制。
【背景技术】
[0002]相对于铁路车辆的行进方向抑制左右方向的车体的震动的铁路车辆用减震装置例如具备安装在车体与台车之间的衰减力可变减震器。根据车体中心处的车体的摇摆方向的角速度和车体的晃动方向的速度求出抑制车体震动所需要的衰减力，调整衰减力可变减震器的衰减力使得能够发挥所求出的衰减力。
[0003]更具体地说，将从车辆中心到台车中心的距离和控制增益乘以摇摆角速度来计算抑制摇摆方向的震动所需要的衰减力。另外，将控制增益乘以晃动方向的速度来计算抑制晃动方向的震动所需要的衰减力。将摇摆方向震动抑制用的衰减力和晃动方向震动抑制用的衰减力相加来计算衰减力可变减震器所要产生的衰减力。
[0004]日本专利局发行的JP2003-320931A提出了以下的方案，即在铁路车辆的车体与支承车体前部的台车之间、以及车体与支承车体后部的台车之间分别设置抑制摇摆方向以及晃动方向的震动的衰减力可变减震器。
【发明内容】
[0005]铁路车辆的车体的共振频带是0.5赫兹(Hz)?2Hz。另外，在铁路车辆正在曲线区段行驶时，离心加速度作用于车体，但该离心加速度的频率与车体的共振频率非常接近。
[0006]为了得到车体的摇摆角速度、晃动方向的速度，通常使用设置在车体的前后的加速度传感器。根据由加速度传感器得到的加速度的差求出晃动角速度。根据将由加速度传感器得到的两个加速度相加所得的值求出晃动方向的速度。
[0007]对于摇摆角速度，取加速度的差，因此除去了在铁路车辆正在曲线区段行驶时作用于车体的离心加速度的影响。另一方面，对于晃动方向的速度，将加速度相加而求出，因此离心加速度与震动的加速度叠加，无法除去离心加速度。
[0008]由于铁路车辆的高速化，无法忽视离心加速度。因此，当在离心加速度与晃动方向的速度叠加的状态下求取衰减力时，衰减力大到需要以上，反而损害了车辆的乘坐舒适性。
[0009]即使利用带通滤波器、高通滤波器对晃动方向的车辆的速度进行滤波并只提取车体的共振频带的震动，也由于如上述那样离心加速度的频率与车体的共振频率接近，因此难以除去离心加速度。另一方面，考虑通过在曲线区段中降低车体的共振频带的增益，使得不受到离心加速度的影响。在该情况下，抑制车体的共振频带的震动的衰减力不足，仍然损害了车辆的乘坐舒适性。
[0010]本发明的目的在于提高曲线区段中的铁路车辆的乘坐舒适性。
[0011]为了达到以上的目的，本发明的铁路车辆用减震装置具备:两个以上的震动抑制力产生源，其安装在铁路车辆的台车与车体之间；传感器，其检测车体的横向的速度；以及可编程控制器，其控制震动抑制力产生源。[0012]可编程控制器被编程为:根据车体的横向速度提取铁路车辆正在曲线区段行驶时作用于车体的离心加速度的频率以上的频率成分，根据提取的横向速度的频率成分计算高频震动抑制力，在铁路车辆正在曲线区段行驶时，使震动抑制力产生源的至少一部分输出高频震动抑制力，使震动抑制力产生源的剩余部分的全部作为无源减震器而发挥功能。
[0013]本发明的详情以及其它特征、优点在说明书的以下记载中说明，并且在附图中表
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【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是安装了本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置的铁路车辆主要部分的概要平面图。
[0015]图2是铁路车辆用减震装置所具备的致动器的油压回路图。
[0016]图3是表示铁路车辆用减震装置所具备的控制装置的控制功能的一部分的框图。
[0017]图4是表示控制装置的控制功能的剩余部分的框图。
【具体实施方式】
[0018]参照附图的图1时，本发明的实施方式的铁路车辆用减震装置I作为铁路车辆的车体B的减震装置来进行使用。
[0019]铁路车辆用减震装置I具备安装在铁路车辆的台车T与车体B之间的油压式的致动器Al和A2、以及对致动器Al和A2进行有源控制的控制装置C。各致动器Al和A2的一端与从车体B向前后方向突出的销P连结，另一端与台车T连结。
[0020]控制装置C对致动器Al和A2进行有源控制，换一种说法使致动器Al和A2作为有源减震器而发挥功能，从而抑制车体B的车辆横穿方向的水平震动。
[0021]控制装置C检测车体B的车辆横穿方向的水平加速度α，根据水平加速度α计算抑制车体B的震动所需要的低频震动抑制力FL和高频震动抑制力HL
[0022]控制装置C判断铁路车辆正在行驶的区段是曲线区段还是曲线区段以外的区段。
[0023]另外，当正在曲线区段以外的区段行驶时，控制装置C使致动器Al发挥高频震动抑制力FH，使致动器Α2发挥低频震动抑制力FS。
[0024]另一方面，当正在曲线区段行驶时，控制装置C使致动器Al发挥高频震动抑制力FH,使致动器Α2作为无源减震器而发挥功能。
[0025]以下说明致动器Al和Α2的具体结构。这些致动器Al和Α2具有相同结构，因此为了避免重复说明，为方便起见，仅对致动器Al的结构进行说明，省略对另一致动器Α2的说明。
[0026]参照图2时，致动器Al由单杆型的致动器构成。致动器Al具备:缸体2，其与铁路车辆的台车T和车体B中的一方连结；活塞3，其自由滑动地收装在缸体2内；杆4，其一端与活塞3结合，另一端与台车T和车体B中的另一方连结。
[0027]通过活塞3在缸体2内划分为杆侧室5和活塞侧室6。在杆侧室5和活塞侧室6中密封有工作油。在致动器Al的外侧设置有工作油的罐体7。在罐体7中除了工作油以外还填充有气体。但是,罐体7不需要通过压缩地填充气体而成为加压状态。
[0028]杆侧室5与活塞侧室6通过第一通路8连接。在第一通路8设置有第一开闭阀9。活塞侧室6与罐体7通过第二通路10连接。在第二通路10设置有第二开闭阀11。从泵12向杆侧室5供给工作油。此外，第一通路8在缸体2外将杆侧室5与活塞侧室6连通，但也能够将第一通路8设置在活塞3。
[0029]通过打开第一开闭阀9将第一通路8设为连通状态，关闭第二开闭阀11将第二通路设为切断状态，使泵12运转，从而使致动器Al进行伸展动作。另一方面，通过打开第二开闭阀11将第二通路10设为连通状态，关闭第一开闭阀9将第一通路8设为切断状态，使泵12运转，从而使致动器Al进行收缩动作。
[0030]以下，详细说明致动器Al的各部。缸体2为筒状，图的右侧的端部被盖13闭塞，在图的左侧的端部固定环状的杆引导件14。杆引导件14自由滑动地支承插入到缸体2内的杆4。杆4的一端从缸体2向轴向外侧突出，杆4的另一端在缸体2内与活塞3结合。
[0031]在杆4的外周与缸体2之间被密封构件密封，缸体2内维持为密闭状态。在缸体2内通过活塞3划分出的杆侧室5和活塞侧室6中如上述那样填充有工作油。除了工作油以外，也可以使用适合于致动器的任意的液体。
[0032]在该致动器Al中，杆4的截面积被设定为活塞3的截面积的二分之一。由此，活塞3的杆侧室5侧的受压面积为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一。如果使杆侧室5的压力在致动器Al进行伸展动作时和收缩动作时相等，则所产生的推力在伸缩双方时相等。另外，与致动器Al的位移量对应的工作油的供给量也在伸缩双方向相等。
[0033]具体地说，在使致动器Al进行伸展动作的情况下，成为使杆侧室5与活塞侧室6连通的状态。其结果是，杆侧室5与活塞侧室6的压力相等，产生压力乘以活塞3的杆侧室5的受压面积与活塞侧室6的受压面积之差所得的伸展侧推力。相反，在使致动器Al进行收缩动作的情况下，切断杆侧室5与活塞侧室6的连通，使活塞侧室6向罐体7开放。其结果是，产生将杆侧室5的压力和活塞3的杆侧室5的受压面积相乘所得的收缩侧推力。这样，致动器Al的产生推力在伸缩双方时为活塞3的截面积的二分之一乘以杆侧室5的压力所得的值。
[0034]因而，在控制装置C控制致动器Al的推力的情况下，在伸展动作和收缩动作中的任意一个动作时，都只控制杆侧室5的压力即可。这样，在将活塞3的杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一时,用于在伸缩双方向产生相等的推力的杆侧室5的压力在伸缩双方向相等，因此容易进行控制。进而，与活塞3的位移量对应的工作油的供给量也与位移的方向无关而相等。因而，关于伸缩双方向的动作，能够得到相等的响应性。即使在不将活塞3的杆侧室5内的受压面积设定为活塞侧室6内的受压面积的二分之一的情况下，通过杆侧室5的压力控制致动器Al的伸缩两侧的推力也不会改变。
[0035]杆4的前端和闭塞缸体2的底端的盖13具备未图示的安装部。致动器Al经由安装部被安装在铁路车辆的车体B与台车T之间。
[0036]第一开闭阀9由电磁开闭阀构成。第一开闭阀9具备阀体9a、弹簧9d以及螺线管9e。阀体9a具备开放第一通路8而将杆侧室5和活塞侧室6连通的连通位置％、以及切断杆侧室5和活塞侧室6的连通的切断位置9c。弹簧9d朝向切断位置9c对阀体9a进行施力。螺线管9e通过励磁而抵抗弹簧9d将阀体9a向连通位置9b驱动。
[0037]第二开闭阀11由电磁开闭阀构成。第二开闭阀11具备阀体11a、弹簧Ild以及螺线管lie。阀体Ila具备经由第二通路10将活塞侧室6和罐体7连通的连通位置lib、以及切断活塞侧室6和罐体7的连通的切断位置11c。弹簧Ild朝向切断位置Ilc对阀体Ila进行施力。螺线管lie通过励磁而抵抗弹簧Ild将阀体Ila向连通位置Ilb驱动。
[0038]通过电动机15驱动泵12进行旋转。泵12只向一个方向喷出工作油。泵12的喷出口经由供给通路16与杆侧室5连通。泵12的吸入口与罐体7连通。泵12被电动机15驱动而进行旋转，从罐体7吸入工作油，将加压后的工作油向杆侧室5供给。
[0039]泵12只向一个方向喷出工作油，不需要进行切换旋转方向的动作。因而，完全没有在旋转切换时喷出量变化之类的问题，能够使用廉价的齿轮泵等。另外，泵12的旋转方向始终是同一方向，因此驱动泵12的电动机15也不要求与旋转切换有关的响应性，对电动机15也能够使用廉价的设备。在供给通路16的中途设置有阻止工作油从杆侧室5向泵12逆流的止回阀17。
[0040]在从泵12向杆侧室5供给规定的喷出流量使致动器Al进行伸展动作时，打开第一开闭阀9，另一方面通过第二开闭阀11的开闭控制来调节杆侧室5的压力。在使致动器Al进行收缩动作时，打开第二开闭阀11，另一方面通过第一开闭阀9的开闭控制来调节杆侧室5内的压力。这样，得到与控制装置C计算出的抑制力对应的推力。
[0041]在致动器Al进行伸展动作时，杆侧室5和活塞侧室6连通，活塞侧室6内的压力与杆侧室5的压力相等。其结果是，在伸展动作时和收缩动作时，都能够通过控制杆侧室5的压力来控制推力。也能够由具备溢流压力的调节功能的带开闭功能可变溢流阀构成第一开闭阀9和第二开闭阀11。在该情况下，并非通过第一开闭阀9或第二开闭阀11的开闭动作使致动器Al伸缩，而是通过调节第一开闭阀9或第二开闭阀11的开阀压力来控制致动器Al的推力。
[0042]可变溢流阀22由比例电磁溢流阀构成。可变溢流阀22具备:阀体22a，其设置于排出通路21 ;弹簧22b，其向切断排出通路21的方向对阀体22a进行施力；以及比例螺线管22c，其与励磁相应地抵抗弹簧22b对阀体22a施加推力。控制装置C通过控制流过比例螺线管22c的电流量来控制溢流压力。
[0043]在可变溢流阀22中，在杆侧室5的压力超过溢流压力时，施加到阀体22a的杆侧室5的压力和比例螺线管22c的推力的合力克服弹簧22b的作用力，将阀体22a向开放位置驱动，使排出通路21连通。
[0044]在可变溢流阀22中，在增大向比例螺线管22c供给的电流量时，能够增大比例螺线管22c所产生的推力。即，在使向比例螺线管22c供给的电流量成为最大时，可变溢流阀22的溢流压力成为最小。在完全不向比例螺线管22c供给电流时，溢流压力成为最大。
[0045]通过设置排出通路21和可变溢流阀22，在使致动器Al进行伸缩工作时，将杆侧室5内的压力调节为可变溢流阀22的溢流压力。这样，通过可变溢流阀22的溢流压力的设定，能够容易地调节杆侧室5的压力。通过设置排出通路21和可变溢流阀22，不需要用于调节致动器Al的推力的传感器类。另外，也不需要高速地对第一开闭阀9和第二开闭阀11进行开闭，或由带开闭功能的可变溢流阀构成第一开闭阀9和第二开闭阀11。作为结果，能够降低铁路车辆用减震装置I的制造成本，在硬件和软件上都能够构筑牢固的减震系统。
[0046]通过由能够根据所施加的电流量对溢流压力进行比例控制的比例电磁溢流阀构成可变溢流阀22，能够容易地进行溢流压力的控制。只要能够调节溢流压力，就还能够对可变溢流阀22使用比例电磁溢流阀以外的阀体。[0047]无关于第一开闭阀9和第二开闭阀11的开闭状态，当杆侧室5的压力超过溢流压力时，可变溢流阀22开放排出通路21使杆侧室5连通到罐体7。由此，向罐体7释放杆侧室5内的过大压力。设置排出通路21和可变溢流阀22例如有益于针对向致动器Al的过大输入来保护系统整体。
[0048]致动器Al具备减震电路D。减震电路D在第一开闭阀9和第二开闭阀11关闭的状态下，使致动器Al作为减震器而发挥功能。减震电路D具备:整流通路18，其只允许工作油从活塞侧室6流向杆侧室5 ；以及吸入通路19，其只允许工作油从罐体7流向活塞侧室
6。设置在排出通路21的可变溢流阀22作为衰减阀而发挥功能。
[0049]更详细地说，整流通路18通过设置在中途的止回阀18a，只允许工作油从活塞侧室6流向杆侧室5。吸入通路19通过设置在中途的止回阀19a，只允许工作油从罐体7流向活塞侧室6。通过将第一开闭阀9的切断位置9c设为只允许工作油从活塞侧室6流向杆侧室5的止回阀，能够不需要整流通路18。另外，通过将第二开闭阀的切断位置Ilc设为只允许工作油从罐体7流向活塞侧室6的止回阀，能够不需要吸入通路19。
[0050]设置在致动器Al的减震电路D在第一开闭阀9处于切断位置9c、第二开闭阀11处于切断位置Ilc的情况下，通过整流通路18、排出通路21以及吸入通路19来构成循环于活塞侧室6、杆侧室5以及罐体7的循环通路。在此，整流通路18、吸入通路19以及排出通路21都是单向通行。因而，在致动器Al由于外力而伸缩时，必然来自缸体2的工作油经由排出通路21被排出到罐体7。
[0051]另一方面，在缸体2内不足的工作油从罐体7经由吸入通路19向缸体2内供给。可变溢流阀22阻挠该工作油的流动，由此将缸体2的压力调节为溢流压力。也就是说，可变溢流阀22作为压力控制阀而发挥功能，致动器Al作为单流型的无源减震器而发挥功能。
[0052]如上所述，致动器Al构成为既作为致动器也作为无源减震器而发挥功能。此外，也可以不设置可变溢流阀22和排出通路21，而另外设置将杆侧室5和罐体7连接的通路并在该通路设置衰减阀，来构成减震电路D。
[0053]在不能向致动器Al的各组件通电的失效状态下，第一开闭阀9的阀体9a被弹簧9d按压而保持为切断位置9c，第二开闭阀11的阀体Ila被弹簧Ild按压而保持为切断位置11c。另一方面，可变溢流阀22作为将溢流压力固定为最大的压力控制阀而发挥功能。因而，致动器Al作为无源减震器而发挥功能。在致动器Al作为无源减震器而发挥功能的情况下，可变溢流阀22作为衰减阀而发挥功能。因而，通过在电流量为零情况下对可变溢流阀22的溢流压力进行设定，能够任意地设定使致动器Al作为无源减震器而发挥功能时的衰减特性。
[0054]在使如以上那样构成的致动器Al和A2发挥伸展方向的推力的情况下，控制装置C针对各致动器Al和A2，使电动机15旋转，从泵12向缸体2内供给工作油，同时将第一开闭阀9设为连通位置％，将第二开闭阀11设为切断位置11c。通过该操作，在致动器Al和A2中，在杆侧室5和活塞侧室6连通的状态下，从泵12向杆侧室5和活塞侧室6供给工作油。其结果，由于受压面积差而将活塞3推向图2的左侧，由此致动器Al和A2发挥伸展方向的推力。
[0055]在杆侧室5以及活塞侧室6的压力高于可变溢流阀22的溢流压力时，可变溢流阀22打开，工作油经由排出通路21向罐体7流出。杆侧室5以及活塞侧室6内的压力由此维持为由施加到可变溢流阀22的电流量所决定的可变溢流阀22的溢流压力。致动器Al和A2发挥的推力等于将杆侧室5的压力乘以活塞侧室6和杆侧室5中的活塞3的受压面积差所得的值。
[0056]与此相对地，在使致动器Al和A2发挥收缩方向的推力的情况下，控制装置C针对各致动器Al和A2，使电动机15旋转，从泵12向杆侧室5内供给工作油，同时将第一开闭阀9设为切断位置9c，将第二开闭阀11设为连通位置lib。由此，在活塞侧室6与罐体7连通的状态下，从泵12向杆侧室5供给工作油，因此将活塞3推向图2的右方向，致动器Al和A2发挥收缩方向的推力。致动器Al和A2发挥的推力等于杆侧室5内的压力乘以杆侧室5侧的活塞受压面积所得的值。
[0057]另外，该致动器Al和A2不只作为致动器、即有源减震器而发挥功能，还作为只进行第一开闭阀9和第二开闭阀11的开闭操作而与电动机15的驱动状况无关的无源减震器而发挥功能。容易进行致动器和无源减震器的切换在提高铁路车辆用减震装置I的响应性和可靠性的方面是优选的。
[0058]致动器Al和A2是单杆型，因此与双杆型的致动器相比，容易确保冲程长度，能够将致动器的全长抑制得短。这在提高安装到铁路车辆的安装性的方面是优选的。
[0059]在致动器Al和A2中，从泵12流入杆侧室5的工作油经由活塞侧室6最终回流到罐体7。因此，即使气体混入杆侧室5或活塞侧室6中，也由于致动器Al和A2的伸缩工作，气体向罐体7排出。这对防止与推力产生有关的响应性的恶化产生理想的效果。另外，也不需要频繁地进行用于维持致动器Al和A2的性能的维护，能够减轻维护方面的劳力和成本负担。
[0060]另外，致动器Al和A2在制造时，不需要进行麻烦的在油中的组装、在真空环境下的组装，也不需要工作油的高度脱气。因而，能够高生产性地制造致动器Al和A2，还能够将制造成本抑制得低。
[0061]控制装置C具备:前侧加速度传感器40，其检测台车T上方的车体B的车辆横穿方向的水平加速度α ;以及地点信息获取部41，其检测铁路车辆的行驶位置。
[0062]地点信息获取部41由设置在相连结的车辆的某个特定的车辆中的中央车辆监视器或与之连接的车辆监视终端构成，实时地获取铁路车辆的行驶位置信息。不限于车辆监视器，也能够使用GPS (Global Positioning System:全球定位系统)等构成地点信息获取部41。
[0063]控制装置C具备控制器42，该控制器42根据由地点信息获取部41检测出的行驶位置判断铁路车辆是否正在曲线区段行驶，根据判断结果针对各致动器Al和A2，分别向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出控制指令。
[0064]控制器42由具备中央运算装置(CPU)、读出专用存储器(ROM)、随机读写存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也能够由多个微型计算机构成控制器42。
[0065]控制器42对车辆横穿方向的水平加速度α进行处理，并且根据由地点信息获取部41检测出的铁路车辆的行驶位置，判断铁路车辆是否正在曲线区段行驶，控制器42根据判断结果针对致动器Al和Α2，分别向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出控制指令。
[0066]参照图3和图4时，控制器42具备积分器43、第一滤波器44、第二滤波器45、乘法器46、乘法器47、行驶区段识别部48、指令生成部49以及驱动部50。
[0067]积分器43对由加速度传感器40检测出的车辆横穿方向的水平加速度α进行积分，来计算横向速度V。
[0068]第一滤波器44和第二滤波器45分别对横向速度V进行滤波。
[0069]乘法器46将天棚(Skyhook)增益乘以由第一滤波器44滤波后的横向速度V，来计算高频抑制力FH。
[0070]乘法器47将天棚增益乘以由第二滤波器45滤波后的横向速度V，来计算低频抑制力FL。
[0071]行驶区段识别部48根据由地点信息获取部41检测出的行驶位置，判断铁路车辆是否正在曲线区段行驶。
[0072]指令生成部49根据低频震动抑制力FL以及高频震动抑制力冊，计算向致动器Al施加的控制指令Fl和向致动器A2施加的控制指令F2。
[0073]驱动部50根据控制指令Fl和F2，针对各致动器Al和A2，供给与电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c对应的电流。
[0074]虽然未图示，但控制装置C具备用于取入由加速度传感器40输出的信号的A/D转换器作为硬件资源。既能够在控制器42的程序上实现第一滤波器44和第二滤波器45，也能够另外设置独立于控制器42的第一滤波器44和第二滤波器45。
[0075]例如以图1的向上为正、向下为负来设定水平加速度α。加速度传感器40的设置位置优选是车体B的台车T的正上方。但是，只要能够将输出数据利用于台车T的正上方的车体B的水平加速度α的计算，则也能够将加速度传感器40设置在其它位置。
[0076]第一滤波器44由提取横向速度V中的在铁路车辆正在曲线区段行驶时作用于车体B的离心加速度的频率以上的频率成分的高通滤波器构成。由于铁路车辆正在曲线区段行驶而作用于车体B的离心加速度的频率也基于实际的铁路车辆的行驶速度等，但大致是
0.5Hz以下。因而，将第一滤波器44的截止频率设为例如IHz以上即可。在此，将截止频率设定为2Hz，以使高频震动抑制力FH不受离心加速度的影响而对离心加速度没有反应。
[0077]第二滤波器45由提取横向速度V中的车体B的共振频率以上的频率成分的高通滤波器构成。一般，被台车T用弹簧支承的车体B的共振频率是IHz左右。在此，将第二滤波器45的截止频率设定为0.3Hz左右。
[0078]由于相位处于比第一滤波器44和第二滤波器45的截止频率低的频带内，因此也可以另外设置相位补偿器。另外，也能够对第二滤波器45使用只提取车体B的共振频带成分的带通滤波器。或者，也能够由提取车体B的共振频带以下的成分的低通滤波器来构成。
[0079]将由第一滤波器44滤波后的横向速度V输入到乘法器46。将由第二滤波器45滤波后的横向速度V输入到乘法器47。乘法器46将天棚增益乘以通过第一滤波器44除去了离心加速度的频率以下的频率成分后的横向速度V的频率成分，来计算高频震动抑制力FH。乘法器47将天棚增益乘以由第二滤波器45提取的包含车体B的共振频率成分的横向速度V的频率成分，来计算低频震动抑制力FL。[0080]行驶区段识别部48根据从地点信息获取部41得到的行驶位置信息，判断铁路车辆是否正在曲线区段行驶，将判断结果输出到指令生成部49。
[0081]具体地说，例如行驶区段识别部48具备使行驶区段信息与行驶地点关联所得的图表，根据铁路车辆的行驶地点参照图表来判断是否是曲线区段。
[0082]或者，也能够在曲线区段和除此以外的区段的边界、曲线区段的前后设置发出信号的信号机，在铁路车辆侧设置接收信号机的信号的接收机作为地点信息获取部。在该情况下，行驶区段识别部48根据接收到曲线区段入口侧的信号机的信号判断为进入到曲线区段，根据接收到曲线区段出口侧的信号机的信号判断为转换到曲线区段以外的区段。总之，行驶区段识别部48能够判断铁路车辆正在曲线区段行驶即可。此外，为了良好地保持曲线区段行驶时的乘坐舒适性，铁路车辆用减震装置I在铁路车辆正在线路中行驶时从在曲线区段以外的控制切换到在曲线区段的控制的情况上，实际上优选的是在铁路车辆进入曲线区段之前进行控制的切换。
[0083]为此，期望在实际的曲线进入地点之前的直线区段中设定在车辆要进入曲线区段时判断该事实的地点。同样地，在车辆从曲线区段转换到曲线以外的区段的情况下，期望在实际的曲线结束地点之前的直线区段中设定判断该事实的地点。
[0084]另外，优选的是，作为与行驶地点关联的行驶区段的信息，除了包含用于判别曲线区段与除此以外的区段的信息以外，还包含用于设定使致动器A2作为无源减震器而发挥功能时的衰减系数的信息。具体地说，与之对应的是曲线区段的倾斜(cant)量、曲率、是过渡曲线还是稳定曲线区段的判别、过渡曲线的情况下的过渡曲线的图案、轨距扩大量等之类的与曲线区段的特性相关的信息。
[0085]指令生成部49根据行驶区段识别部48的判断结果、低频震动抑制力FL和高频震动抑制力FH，计算给致动器Al的控制指令Fl和给致动器A2的控制指令F2。
[0086]具体地说，在行驶区段识别部48判断为铁路车辆正在曲线区段以外的区段行驶的情况下，指令生成部49生成使致动器Al输出高频震动抑制力的控制指令F1，生成使致动器A2输出低频震动抑制力FL的控制指令F2。
[0087]另一方面，在行驶区段识别部48判断为铁路车辆正在曲线区段行驶的情况下，指令生成部49生成使致动器Al输出高频震动抑制力的控制指令Fl，生成使致动器A2作为无源减震器而发挥功能的控制指令F2。
[0088]驱动部50依照控制指令Fl和F2，使致动器Al和A2发挥推力、或作为无源减震器而发挥功能。为此，驱动部50针对致动器Al和A2，向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出对应的电流。
[0089]更详细地说，在控制指令Fl和F2不是使致动器Al和A2作为无源减震器而发挥功能的指令的情况下，驱动部50根据控制指令Fl和F2，与使各致动器Al和A2发挥的推力的方向和大小相应地，针对致动器Al和A2，向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出对应的电流。对于向比例螺线管22c施加的电流指令，还优选的是通过反馈致动器Al和A2输出的推力来确保控制精度。
[0090]另外，在控制指令F2是使致动器A2作为无源减震器而发挥功能的指令的情况下，驱动部50针对致动器A2，将向电动机15、第一开闭阀9的螺线管9e、第二开闭阀11的螺线管lie以及可变溢流阀22的比例螺线管22c输出的电流设为零。致动器A2在伸缩的任意一个动作中，都必定从缸体2排出工作油。排出的工作油经由排出通路21回流到罐体7。可变溢流阀22对该流动施以阻挠，由此致动器A2作为无源减震器而发挥功能。
[0091]对于电动机15，也可以不将电流完全设为零，而是在使致动器A2作为无源减震器而发挥功能的基础上将转数降低到没有恶劣影响的程度。在铁路车辆行驶过曲线区段后进入到曲线区段以外的区段时，生成使致动器A2输出低频震动抑制力FL的控制指令F2。其结果是，致动器A2从无源减震器状态恢复为发挥相当于低频震动抑制力FL的推力的致动器。
[0092]还优选的是，在得到曲线区段的偏斜量、曲率等信息的情况下，在使致动器A2作为无源减震器而发挥功能时，根据这些信息决定向致动器A2的可变溢流阀22的比例螺线管22c施加的电流量，将致动器A2的衰减系数设定为适合于铁路车辆正在行驶的曲线区段。在该情况下，预先使衰减系数与曲线区段关联。
[0093]或者，预先使向可变溢流阀22的比例螺线管22c施加的电流量与曲线区段关联起来。由此，能够使致动器A2的衰减系数适合于铁路线路的各曲线区段。
[0094]如以上那样，根据该铁路车辆用减震装置1，在铁路车辆正在曲线区段以外的区段行驶时，一部分的致动器Al输出高频震动抑制力FH，剩余的致动器A2输出低频震动抑制力FL0由此，能够针对车体B的宽频带的震动发挥适当的抑制力，能够降低车体B的震动从而提高铁路车辆的乘坐舒适性。
[0095]另外，根据该铁路车辆用减震装置1，在铁路车辆正在曲线区段行驶时，前后的一部分的致动器Al输出高频震动抑制力FH，使剩余的致动器A2作为无源减震器而发挥功能。因此，铁路车辆用减震装置I能够有效地抑制频率比曲线区段行驶时的车体B的离心加速度的频率高的震动。另一方面，对于低频震动，也能够不受离心加速度的影响地有效地用无源减震器发挥的衰减力进行减震。因而，能够提高曲线区段行驶时的铁路车辆的乘坐舒适性。以下说明其理由。
[0096]在正在曲线区段行驶时加速度传感器40检测出的加速度中包含与车体B的共振频带非常接近的频带的离心加速度成分。即使进行滤波处理，也无法完全除去该离心加速度成分。因此，如果在曲线区段行驶时与在曲线区段以外的区段行驶时同样地将致动器Al和A2作为致动器来进行控制，则致动器Al和A2的推力变得过大。
[0097]相反，如果要从加速度传感器40检测出的加速度中除去离心加速度的震动成分，则与车体B的车辆横穿方向的水平方向速度的离心加速度的频带接近，还会除去车体B的共振频带的成分。其结果是，致动器Al和A2的推力不足，造成乘坐舒适性恶化。
[0098]铁路车辆用减震装置I在曲线区段中针对离心加速度的频带和车体B的共振频带的低频震动，使致动器A2作为无源减震器而发挥功能，针对离心加速度的频率以上的频带的震动，使致动器Al发挥抑制力来抑制震动。因而，能够充分地抑制车体B的共振频带的震动，并且对高频震动也能够有效地抑制，在曲线区段行驶时也能够保持良好的乘坐舒适性。无论曲线区段是过渡曲线还是稳定圆曲线，这都是有效的。
[0099]在以上说明的铁路车辆用减震装置I中，致动器Al和A2构成震动抑制力产生源。更详细地说，致动器Al相当于一部分震动抑制力产生源，致动器A2相当于剩余部分的全部震动抑制力产生源。[0100]关于以上的说明，在此通过引用来纳入以2012年3月14日为申请日的日本的特愿2012-56849号的内容。
[0101]以上，通过若干个特定的实施例说明了本发明，但本发明并不限于上述的各实施例。对于本领域技术人员来说，能够在权利要求的保护范围内对这些实施例施加各种修改或变形。以下示出修改、变形的例子。
[0102]也能够在曲线区段以外的区段中使致动器Al和A2分别发挥低频震动抑制力FL和高频震动抑制力FH的合力。在此基础上，在曲线区段中，使致动器Al输出高频震动抑制力FH，使致动器A2作为无源减震器而发挥功能。或者，在曲线区段中，使致动器Al作为无源减震器而发挥功能，使致动器A2输出高频震动抑制力HL在此基础上，在曲线区段以外的区段中，使致动器Al输出高频震动抑制力冊，使致动器A2输出低频震动抑制力FL。
[0103]但是，始终将致动器Al和A2中的一部分致动器Al用于高频震动的抑制并将剩余的致动器A2用于低频震动的抑制具有以下的优点。S卩，通过由致动器Al始终进行高频震动的抑制，不需要切换致动器Al的控制。因而，控制器42能够避免控制指令的骤变，流畅地进行曲线区段的模式和曲线区段以外的模式的切换。作为结果，伴随着模式切换的车体B的举动也稳定，能够进一步提高铁路车辆的乘坐舒适性。
[0104]对震动抑制力产生源也能够使用衰减力可变减震器。在该情况下，为了实现天棚减震器，也能够使用Karnop控制。在该情况下，也可以根据车体B的横向速度V、衰减力可变减震器的冲程方向以及天棚增益，计算低频震动抑制力FL和高频震动抑制力HL
[0105]本发明的最低的要素是在曲线区段中使致动器A2作为无源减震器而发挥功能。因而，对于致动器Al，也能够设为不具有无源减震器功能的致动器专用的结构。另外，致动器的个数不限于两个。即使设置两个以上的任意个，只要在曲线区段中使致动器的一部分发挥高频震动抑制力FH，使剩余部分的全部致动器作为无源减震器而发挥功能即可。
[0106]产业h的可利用件
[0107]本发明对提高铁路车辆的乘坐舒适性带来理想的效果。
[0108]将本发明的实施例所包含的排他性或特长记入权利要求中。
【权利要求】
1.一种铁路车辆用减震装置，具备: 两个以上的震动抑制力产生源，其安装在铁路车辆的台车与车体之间； 传感器，其检测车体的横向速度；以及 可编程控制器，其被编程为，根据车体的横向速度提取铁路车辆正在曲线区段行驶时作用于车体的离心加速度的频率以上的频率成分，根据提取的横向速度的频率成分计算高频震动抑制力，在铁路车辆在曲线区段行驶时，使震动抑制力产生源的至少一部分输出高频震动抑制力，使震动抑制力产生源的剩余部分的全部作为无源减震器而发挥功能。
2.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于， 可编程控制器还被编程为，提取车体的横向速度的车体共振频率成分，根据车体的横向速度的车体共振频率成分计算低频震动抑制力，在铁路车辆正在曲线区段以外行驶时，使震动抑制力产生源的至少一部分输出高频震动抑制力，使震动抑制力产生源的剩余部分的全部输出低频震动抑制力。
3.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于， 震动抑制力产生源是在不能通电时发挥无源减震器功能的致动器。
4.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于， 还具备地点信息获取部，该地点信息获取部获取铁路车辆的行驶位置信息即地点信息， 可编程控制器还被编程为根据铁路车辆的行驶位置判断铁路车辆是否正在曲线区段行驶。
5.根据权利要求4所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于， 地点信息获取部由获取行驶位置信息的监视器构成， 可编程控制器还被编程为根据行驶位置信息判断铁路车辆正在行驶的区段是否为曲线区段。
6.根据权利要求1所述的铁路车辆用减震装置，其特征在于，震动抑制力产生源具备: 缸体，其填充了流体； 活塞，其自由滑动地插入到缸体内； 杆，其插入到缸体内，并与活塞连结； 杆侧室和活塞侧室，其通过活塞在缸体内划分而得到； 流体的罐体； 第一开闭阀，其设置在使杆侧室与活塞侧室连通的第一通路； 第二开闭阀，其设置在使活塞侧室与罐体连通的第二通路； 泵，其从罐体向杆侧室供给流体； 排出通路，其将杆侧室与罐体连接； 可变溢流阀，其设置在排出通路，能够变更溢流压力； 吸入通路，其只允许流体从罐体流向活塞侧室；以及 整流通路，其只允许流体从活塞侧室流向杆侧室。
【文档编号】B61F5/24GK103946095SQ201380003916
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月14日
【发明者】小川贵之 申请人:萱场工业株式会社