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鉄道車両の滑走防止制御における車輪損傷の定量評価方法

国内特許コード P07A011410
整理番号 /NO33427
掲載日 2007年11月9日
出願番号 特願2003-432109
公開番号 特開2005-189143
登録番号 特許第4209318号
出願日 平成15年12月26日(2003.12.26)
公開日 平成17年7月14日(2005.7.14)
登録日 平成20年10月31日(2008.10.31)
発明者
  • 野中 俊昭
  • 板野 康晴
  • 吉川 広
  • 大山 忠夫
  • 遠藤 靖典
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
  • 三菱電機(株)
発明の名称 鉄道車両の滑走防止制御における車輪損傷の定量評価方法
発明の概要 【課題】滑走防止制御における車輪損傷を簡便に、かつ容易に定量評価できる鉄道車両の滑走防止制御における車輪損傷の定量評価方法を提供する。
【解決手段】レール・車輪間の摩擦による仕事に対応する車輪損傷量Qを、車輪損傷測定部21に入力して、下記の理論式により求め、車輪損傷に対する定量評価を行うことを特徴とする鉄道車両の滑走防止制御における車輪損傷の定量評価方法。
【数20】<EMI LX=0250 HE=005 WI=078 ID=000033 LY=2256> ただし、Fbiは第i軸の制輪子摩擦力、Ri は第i軸の車輪半径、Ji は第i軸の慣性モーメント、vは編成車両の速度、ωi は第i軸の角速度、-v+Ri ωi は第i軸のレール・車輪間のすべり速度を示している。なお、ここで、1≦i≦nである。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】鉄道車両のブレーキ時の力学的な挙動は、各軸に働くブレーキ力とレール・車輪間の粘着力とが相互に影響し合いながら、編成車両全体の並進運動エネルギーと各軸の回転運動エネルギーとをゼロにする運動とみなすことができる。したがって、鉄道車両のブレーキについて考える場合には、編成を単位としての力学的な挙動を考える必要がある。ところで、鉄道車両は自動車などと異なり、実車試験を容易に行うことができないため、シミュレーションの活用がABSなどの研究開発を効率的に進めるために重要である。しかしながらこれまで、鉄道車両のブレーキなどに対しては、1軸で力学モデルを表現している場合がほとんどであり(下記非特許文献1~6参照)、ABSなどの性能評価に対する編成車両全体の定式化およびシミュレーションは、ほとんど行われてこなかった。また、ABSの研究開発には、ABSの制御性能の評価方法を確立する必要があり、そのためには、ABSの主要な目的である「ブレーキ距離の短縮」と「車輪損傷の低減」に対して定量的に評価する方法が必要となる。しかしながら、ブレーキ距離については容易に測定できるものの、車輪損傷については、定量評価方法はこれまで存在せず、車両の営業使用により発生する車輪損傷を、統計的に把握することでしか制御性能の評価が行われていない。つまり、車輪損傷に対するABSの制御性能は、「実際に使用してみないと分からない」というのがこれまでの実態である。
【非特許文献1】田中,長谷川,保田,高橋,山口,高速電車の速度と粘着特性に対応した減速度自動制御に関する研究,機論,52-481,C(1986),2432-2436.
【非特許文献2】山崎,鉄道車両のブレーキ時における車輪滑走のシミュレーション,機講論,No.940-57(1994-12),232-236.
【非特許文献3】塩見,板野,FUZZY制御応用ANTI-SKID制御装置,機講論,No.940-57(1994-12),237-240.
【非特許文献4】飯田,喜多,熊野,菊地,ファジィ粘着制御方式の開発,電気学会産業応用部門全国大会,(1995-3),269-272.
【非特許文献5】南京,空気ブレーキによる車両減速度制御に関する研究,鉄道総研報告,Vol.17,No.4(2003-4),35-38.
【非特許文献6】Oldrich Polach,Winterthur,Rad-Schiene-Modelle in der Simulation der Fahrzeug- und Antriebsdynamik,Elektrische Bahnen,(2001-5),219-230.
【非特許文献7】Michel Boiteux,Le probleme de l’adherence en freinage,REVUE GENERALE DES CHEMINS DE FER,(1986-2),59-72.
【非特許文献8】Michel Boiteux,Influence de l’energie de glissement sur l’adherence exploitable en freinage,REVUE GENERALE DES CHEMINS DE FER,(1987-10),5-16.
【非特許文献9】熊谷,長谷川,「すべり率滑走制御」の導入による高速化・高減速度化,RRR.Vol.53,No.10(1996-10)18-21.
【非特許文献10】長谷川,茅島,在来線140km化のためのブレーキ技術,鉄道総研報告,Vol.13,No.10(1999-10),35-40.
【非特許文献11】川口,渡邊,大江,玉置,高粘着・高減速ブレーキシステムの開発,機講論,No.940-57(1009-12),241-244.
【非特許文献12】大山,内田,車輪/レール接触における巨視滑りまでの粘着力の挙動,機論,60-574,C(1994.6),2096-2102.
【非特許文献13】内田,大山,野村,ブレーキ時の粘着力と滑走制御,鉄道総研報告,Vol.15,No.5(2001.5),1-6.
産業上の利用分野 本発明は、鉄道車両の滑走防止制御(以下、ABS)における車輪損傷の定量評価方法に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 レール・車輪間の摩擦による仕事に対応する車輪損傷量Qを、車輪損傷測定部に入力して、下記の理論式により求め、車輪損傷に対する定量評価を行うことを特徴とする鉄道車両の滑走防止制御における車輪損傷の定量評価方法。
【数1】<EMI LX=0250 HE=012 WI=158 ID=000031 LY=2051> ただし、Fbiは第i軸の制輪子摩擦力、Ri は第i軸の車輪半径、Ji は第i軸の慣性モーメント、vは編成車両の速度、ωi は第i軸の角速度、-v+Ri ωi は第i軸のレール・車輪間のすべり速度を示している。なお、ここで、1≦i≦nである。
産業区分
  • 測定
  • 鉄道
  • 自動車
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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