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專利名稱：鐵路車輛的摩擦控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路車輛的摩擦控制裝置。具體地，本發(fā)明涉及用于控制鐵路車輛與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)的鐵路車輛的摩擦控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的大多數(shù)的鐵路車輛，從車體可以大型化或者可以確保因?qū)?dǎo)軌的優(yōu)良追隨性而產(chǎn)生的良好的乘車舒適度來考慮，通常都利用將車體搭載于具有設(shè)置在2個輪軸上的4個車輪的2臺轉(zhuǎn)向架臺車(two axle bogie)上而成的轉(zhuǎn)向架車輛來構(gòu)成。該轉(zhuǎn)向架車輛當(dāng)然也是鐵制的車輪被鐵制的導(dǎo)軌導(dǎo)向而在其上行駛。
不過，特別是在大都市部分等，因為難以鋪設(shè)較大的曲率半徑的曲線導(dǎo)軌，所以較多情況是不得不鋪設(shè)較小的曲率半徑的曲線導(dǎo)軌。若鐵路車輛在該較小的曲率半徑的曲線導(dǎo)軌上行駛，則車輪與曲線導(dǎo)軌強烈地接觸，從而不可避免地產(chǎn)生較大的摩擦力。該摩擦力成為轉(zhuǎn)向架臺車的行駛阻力，是產(chǎn)生噪音或者振動、進而曲線導(dǎo)軌早期磨損的原因。
因此，例如在專利文獻1中公開了如下發(fā)明利用對車輪的胎面涂敷潤滑劑來適當(dāng)?shù)乇３周囕喤c曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)，以此，來降低經(jīng)過曲線導(dǎo)軌之際的行駛阻力。
又，在專利文獻2中公開了如下發(fā)明通過在車輪的凸緣的外表面上涂敷摩擦調(diào)整劑、利用車輪的旋轉(zhuǎn)將摩擦調(diào)整劑涂敷于曲線導(dǎo)軌的臺肩部，來最優(yōu)地向曲線導(dǎo)軌涂敷摩擦調(diào)整劑，以此，降低經(jīng)過曲線導(dǎo)軌之際的行駛阻力。
專利文獻1日本特許第3389031號公報專利文獻2日本特開2001-151105號公報但是，專利文獻1、2所公開的發(fā)明都是在鐵路車輛行駛于曲線導(dǎo)軌上期間涂敷潤滑劑或者摩擦調(diào)整劑(以下，在本說明書中總稱為「摩擦調(diào)整劑」)的發(fā)明。即，在這些發(fā)明中，只基于例如所謂曲線半徑這一曲線導(dǎo)軌的條件而事先設(shè)定摩擦調(diào)整劑的涂敷定時。因而，在這些發(fā)明中，在完全沒有考慮行駛在曲線導(dǎo)軌上的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的實際的摩擦狀態(tài)的情況下，涂敷摩擦調(diào)整劑。完全不考慮摩擦狀態(tài)的理由是因為考慮到，定量且正確地測定行駛時的鐵路車輛中的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)在技術(shù)上是不可能的。
因此，即使在行駛于曲線導(dǎo)軌上的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)是適當(dāng)?shù)摹⒉槐赝糠竽Σ琳{(diào)整劑的情況下，也涂敷摩擦調(diào)整劑。因而，有時過剩地涂敷了摩擦調(diào)整劑。
另一方面，在經(jīng)過曲線導(dǎo)軌的車輪與曲線導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的摩擦力的大小因鐵路車輛經(jīng)過曲線導(dǎo)軌之際的氛圍氣溫度、濕度進而天氣等主要原因而波動。因此，有時也應(yīng)該比事先設(shè)定的噴射量更多量地噴射摩擦調(diào)整劑。但是，該情況下，在這些發(fā)明中，不能夠?qū)?yīng)于波動的摩擦力來變更摩擦調(diào)整劑的涂敷量。
如上所述，雖然目前認為定量且正確地測定行駛時的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)在技術(shù)上是困難的。但是，若能夠定量且正確地把握車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)，就能夠期待基于定量且正確地把握的摩擦狀態(tài)來適當(dāng)?shù)赝糠竽Σ琳{(diào)整劑。
通常，在行駛于曲線導(dǎo)軌上的車輪中都作用有如下的3個力上下方向的力P(在本說明書中稱為「上下力P」)、與臺車的行進方向正交的臺車的寬度方向即與同曲線導(dǎo)軌的切線正交的枕木平行的方向的力Q(在本說明書中稱為「左右力Q」)、以及臺車的行進方向即與曲線導(dǎo)軌的切線平行的方向的力T(在本說明書中稱為「前后力T」)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述問題而進行了銳意研討，其結(jié)果是著眼于如下兩點(a)在左右力Q不作用于行駛時的臺車上的情況下，車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ可以作為(T/P)而簡單地求出，以及
(b)如文獻「營業(yè)車的曲線通過特性調(diào)查」(參照社團法人日本鐵道技術(shù)協(xié)會，2003年，VOL.46，No.5的圖1)中也記載的，在位于鐵路車輛的行進方向的后側(cè)的輪軸上，幾乎不作用左右力Q，進一步進行了研討，其結(jié)果是認識到了，若檢測作用于位于臺車的行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力P以及前后力T，并使用這些檢測值，則可以將行駛時的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ作為(T/P)而定量且正確地求出，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明廣義上提供一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，具有涂敷控制機構(gòu)，所述涂敷控制機構(gòu)用于基于車輪與該車輪所行駛的曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ＝(T/P)，來控制由摩擦調(diào)整劑噴射裝置進行的摩擦調(diào)整劑的噴射，所述車輪與該車輪所行駛的曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ＝(T/P)利用作用于位于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力P的檢測值與作用于該車輪上的前后力T的檢測值而算出。根據(jù)本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置，因為使用摩擦系數(shù)μ＝(T/P)，所以可以定量且正確地把握該車輪與該車輪所行駛的曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)。
又，本發(fā)明提供一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，包括上下力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的位于行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力；與前后力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于該車輪上的前后力；與運算機構(gòu)，用于基于利用上下力檢測機構(gòu)而檢測出的上下力以及利用前后力檢測機構(gòu)而檢測出的前后力來算出車輪與該車輪所行駛的曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)；涂敷控制機構(gòu)，基于利用該運算機構(gòu)而算出的摩擦系數(shù)來控制噴射摩擦調(diào)整劑的摩擦調(diào)整劑噴射裝置。
具體地，在本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，優(yōu)選為摩擦系數(shù)作為(檢測出的前后力)/(檢測出的上下力)而求出。
在這樣的本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，涂敷控制機構(gòu)優(yōu)選為，在算出的摩擦系數(shù)是基于有關(guān)曲線導(dǎo)軌的曲線信息而事先設(shè)定的臨界值以上的情況下，對摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出噴射摩擦調(diào)整劑的指令。該情況下，進一步優(yōu)選臨界值是0.3以上。
在這樣的本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，涂敷控制機構(gòu)優(yōu)選對摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出摩擦調(diào)整劑的噴射量的指令。
從另外的觀點出發(fā)，本發(fā)明提供一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，包括上下力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的位于行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力；前后力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于該車輪上的前后力；運算機構(gòu)，用于基于利用上下力檢測機構(gòu)而檢測出的上下力以及利用前后力檢測機構(gòu)而檢測出的前后力來算出車輪與該車輪所行駛的曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)；涂敷控制機構(gòu)，基于利用該運算機構(gòu)而算出的摩擦系數(shù)與曲線導(dǎo)軌的曲線信息來算出摩擦調(diào)整劑的噴射量，并對摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出噴射指令。
在這些本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，例示了如下情況前后力檢測機構(gòu)基于作用于具有車輪的輪軸的軸箱上的力、或者該軸箱與臺車構(gòu)架之間的在車輛的行進方向上的相對變位量，來求出前后力。在該情況下，作用于軸箱上的力優(yōu)選使用貼附于軸箱支承裝置(Axle box suspension)上的應(yīng)變儀(strain gauge；將材料中產(chǎn)生的微小的變形作為電信號而檢測的裝置)來測定，另一方面，軸箱與臺車構(gòu)架之間的在車輛的行進方向上的相對變位量優(yōu)選使用設(shè)置于軸箱支承裝置上的變位計來測定。
又，在這些本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，上下力檢測機構(gòu)優(yōu)選根據(jù)空氣彈簧的內(nèi)壓的測定值求出上下力。
又，在這些本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置中，前后力檢測機構(gòu)優(yōu)選將前后力作為作用于位于行進方向的后側(cè)的左右二個車輪上的各自的前后力的差的(1/2)倍的值而求出。
利用本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置，就可以在行駛時同時地、定量且正確地把握鐵路車輛經(jīng)過曲線導(dǎo)軌之際的車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以對應(yīng)于這樣把握的摩擦狀態(tài)來涂敷摩擦調(diào)整劑，所以可以防止過剩地涂敷摩擦調(diào)整劑，并且即使在經(jīng)過較小的曲率半徑的曲線導(dǎo)軌的情況下也可以適當(dāng)?shù)爻掷m(xù)維持車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)。


圖1是表示實施方式的鐵路車輛的摩擦控制裝置的結(jié)構(gòu)的說明圖；
圖2是表示實施方式的涂敷控制機構(gòu)的控制流程的一例的說明圖；圖3是表示實施方式的涂敷控制機構(gòu)的控制流程的另一例的說明圖；圖4是示意地表示將實施方式的摩擦控制裝置搭載于實際的組成車輛上、行駛于曲線導(dǎo)軌上的狀況的說明圖；圖5是表示在曲率半徑是200m的曲線導(dǎo)軌上行駛中的前后力T的曲線圖，圖5(a)表示進行車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦控制的情況，圖5(b)表示不進行的情況。
圖6是表示在曲率半徑是130m的曲線導(dǎo)軌上行駛中的前后力T的曲線圖，圖6(a)表示進行車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦控制的情況，圖6(b)表示不進行的情況。
圖7是表示位于行進方向的前側(cè)的前軸的輪重Q與橫向壓力P的比(Q/P)、與摩擦系數(shù)(T/P)之間的關(guān)系的圖表；圖8是表示比(Q/P)或者摩擦系數(shù)(T/P)、與曲線導(dǎo)軌上的行駛距離之間的關(guān)系的圖表；圖9是對比地表示本發(fā)明的摩擦調(diào)整劑的使用量、與現(xiàn)有方法(噴射量控制為一定)的摩擦調(diào)整劑的使用量而得到的圖表。
符號說明0摩擦控制裝置1臺車2車輪3曲線導(dǎo)軌4軸箱5軸箱支承裝置6空氣彈簧7a運算機構(gòu)7b涂敷控制機構(gòu)8應(yīng)變儀9傳感器10車體
11前頭車輛11a前頭臺車12最末尾車輛13摩擦調(diào)整劑噴射裝置具體實施方式
以下，參照

用于實施本發(fā)明的鐵路車輛的摩擦控制裝置的實施方式。另外，在以下的實施方式的說明中，以臺車是以輕量化與保養(yǎng)的簡略化為目的而省略了枕梁(墊木；bolster)的所謂無墊木臺車(bolsterlesstruck)這一情況為例。
圖1是用于說明本實施方式的鐵路車輛的摩擦控制裝置0的結(jié)構(gòu)的說明圖。
如同圖所示，該鐵路車輛用臺車1(以下只稱為「臺車」)包括在與行駛方向大致平行的方向上設(shè)置的2個臺車框(側(cè)梁；side frame)1a、與配置在與行駛方向大致正交的方向上且連接左右的2個臺車構(gòu)架1a的二個臺車構(gòu)架(橫梁；Transom，未圖示)、與配置于左右2個臺車構(gòu)架1a的長度方向的大致中央的上表面上且固定于車體10的底面上的左右2個空氣彈簧6(Air spring；為了提高乘客的乘車舒適度而在近年的車輛中標(biāo)準(zhǔn)地裝備的2次彈簧)、與配置于二個臺車框架(橫梁，未圖示)之間的中央部上且用于將臺車所產(chǎn)生的在前后方向的力傳遞到車體10上的牽引裝置(未圖示)、與配置于左右的2個臺車構(gòu)架(側(cè)梁)1a各自的長度方向的兩端部上且利用軸承來支承車軸2的4個軸箱4、與分別支承4個軸箱4的4個軸箱支承裝置(連桿)5。
該臺車1是對從臺車構(gòu)架1a利用軸箱支承裝置(連桿)5來支承軸箱4這一軸梁式臺車加以改良而得到的所謂單連桿式無墊木臺車，通過將該軸箱支承裝置(連桿)5只配置于臺車構(gòu)架1a的行駛方向的內(nèi)側(cè)，就縮短了臺車構(gòu)架1a的行駛方向上的長度，以此就實現(xiàn)了大幅的輕量化。
該單連桿式無墊木臺車1，車體10與臺車構(gòu)架1a由左右的二個空氣彈簧6來直接結(jié)合，利用各空氣彈簧6各自的變形來吸收因為操縱或者振動而產(chǎn)生的、在臺車構(gòu)架1a與車體10之間的相對變位，從而可以防止現(xiàn)有的軸箱架式(軸架式)臺車的缺點即軸箱架與軸箱之間的滑動。因此，該無墊木臺車是近年作為主流而使用的臺車。
臺車1的這些構(gòu)成要素與眾所周知且慣用的鐵路車輛用無墊木臺車相同，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是不說自明的事項，所以省略有關(guān)臺車1的各構(gòu)成要素的進一步說明。
本實施方式的摩擦控制裝置0包括用于檢測作用于鐵路車輛用臺車1的位于行進方向(圖1中的箭頭A的指示方向)的后側(cè)的車輪2上的上下力P的機構(gòu)9以及用于檢測前后力T的機構(gòu)8，與基于利用這些檢測機構(gòu)8、9而檢測出的前后力T以及上下力P來運算車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦系數(shù)μ的運算機構(gòu)7a。
用于檢測上下力P的機構(gòu)9以及用于檢測前后力T的機構(gòu)8只要是可以檢測作用于在曲線導(dǎo)軌3上行駛時位于臺車1的行進方向的后側(cè)的車輪2上的上下力P以及前后力T的機構(gòu)即可，并不限定為特定的檢測機構(gòu)。即，可以是能夠直接地檢測上下力P以及前后力T的機構(gòu)，或者也可以是能夠基于某檢測值而間接地檢測的機構(gòu)。
前后力T，例如如圖1所例示，可以通過事先將應(yīng)變儀8貼附于支承臺車1的位于行進方向的后側(cè)的輪軸的軸箱4的軸箱支承裝置5上，并測定經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3時作用于軸箱4上的力來求出，也可以與此不同，通過事先將變位計設(shè)置于軸箱支承裝置5上，并測定軸箱4與臺車構(gòu)架1a之間的在車輛的行進方向上的相對變位量來求出。
該前后力T可以基于左右的車輪2、2的任意一個來檢測。但是，優(yōu)選使用基于兩側(cè)的車輪2、2檢測出的前后力T的差的(1/2)倍的值。經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3的途中，因為通常不同朝向的前后力T作用于車軸的兩側(cè)的車輪2上，所以若求出車軸的兩側(cè)的車輪2上的前后力T再求出其差，則可以消除例如剎車之際檢測出的前后力T的影響。
另一方面，作為檢測上下力P的機構(gòu)9，例如如圖1所示，例示了如下情況事先設(shè)置測定裝于臺車1的臺車構(gòu)架(側(cè)梁)1a與車體10之間的空氣彈簧6的內(nèi)壓的傳感器9，并從傳感器9的測定值來求出上下力P。
另外，作為上下力的檢測機構(gòu)9，也可以不使用空氣彈簧6的內(nèi)壓的測定值，而使用軸箱4與軸彈簧之間的變位量或者臺車構(gòu)架1a的空氣彈簧6與軸箱4的中間的位置的變位量等。
運算機構(gòu)7a基于從檢測機構(gòu)8輸入的前后力T的檢測值與從檢測機構(gòu)9輸入的上下力P的檢測值來算出車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦系數(shù)μ。在此，算出的摩擦系數(shù)μ如上所述是基于不作用左右力Q的車輪2的摩擦系數(shù)，所以以μ＝(T/P)而簡易地算出。
進而，本實施方式的摩擦控制裝置0具有涂敷控制機構(gòu)7b。本實施方式的涂敷控制機構(gòu)7b的控制流程的例子如圖2、3所示。以下，一邊參照圖2、3一邊如下分開地說明二個控制流程的例子。
(i)如圖2所示，在步驟(以下記為「S」)1中，利用適當(dāng)機構(gòu)來檢測臺車1進入曲線導(dǎo)軌3中這一情況，從而進入到步驟S2。
在S2中，利用檢測機構(gòu)8來檢測前后力T，并且利用檢測機構(gòu)9來檢測上下力P。而且，將這些檢測值輸入到運算機構(gòu)7a中，從而進入到S3。
在S3中，利用運算機構(gòu)7a來將摩擦系數(shù)μ作為(T/P)而算出，再輸入到涂敷控制機構(gòu)7b中，并且將利用未圖示的存儲裝置來存儲的例如曲線導(dǎo)軌3的半徑、旋轉(zhuǎn)方向、曲線導(dǎo)軌3的長度直至限制通過速度等所謂的曲線信息輸入到涂敷控制機構(gòu)7b中。另外，該「曲線信息」也可以是適當(dāng)?shù)厝∽杂谛惺怪械男畔ⅲ蛘咭部梢允鞘孪却鎯Φ男畔ⅰＨ缓螅M入到S4。
在S4中，利用涂敷控制機構(gòu)7b，來將輸入的摩擦系數(shù)μ與基于曲線信息而事先設(shè)定的臨界值比較，從而判斷是否進行摩擦控制即噴射摩擦調(diào)整劑。在判斷為需要摩擦控制的情況下進入到S5，在判斷為不需要的情況下進入到S6。
在S5中，涂敷控制機構(gòu)7b對摩擦調(diào)整劑噴射裝置(未圖示)做出應(yīng)該噴射這一決定，進入到S6。
在S6中，在不進行摩擦控制的情況下不進行摩擦調(diào)整劑的噴射的控制，進入到S7，并經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3。另一方面，在要進行摩擦控制的情況下，進而對應(yīng)于按適當(dāng)?shù)燃墑澐帜Σ料禂?shù)μ與臨界值的差而事先編制的表的值來決定摩擦調(diào)整劑的噴射量，并以決定的噴射量來對摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出噴射摩擦調(diào)整劑的指令。即，在算出的摩擦系數(shù)μ是臨界值以下的情況下并不噴射摩擦調(diào)整劑，在超過臨界值的情況下噴射摩擦調(diào)整劑。
在后者的情況下，在摩擦系數(shù)與臨界值的差較小時，將摩擦調(diào)整劑的噴射量設(shè)定為較少，另一方面在較大時，將摩擦調(diào)整劑的噴射量設(shè)定為較大。另外，摩擦系數(shù)μ與可否應(yīng)用摩擦調(diào)整劑、應(yīng)用量的具體關(guān)系只要考慮例如曲率半徑或者經(jīng)過速度等所謂的具體的曲線信息而適當(dāng)設(shè)定即可。以此，可以一邊從摩擦調(diào)整劑噴射裝置噴射指示的量的摩擦調(diào)整劑，一邊經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3，所以可以將摩擦調(diào)整劑的使用量抑制為必要的最小限度。
(ii)如圖3所示，在步驟1中，利用適當(dāng)機構(gòu)來檢測到臺車1進入到曲線導(dǎo)軌3中這一情況，從而進入到步驟S2。
在S2中，利用檢測機構(gòu)8來檢測前后力T，并且利用檢測機構(gòu)9來檢測上下力P。然后，將這些檢測值輸入到運算機構(gòu)7a中，從而進入到S3。
在S3中，利用運算機構(gòu)7a來將摩擦系數(shù)μ作為(T/P)而算出，再輸入到涂敷控制機構(gòu)7b中，并且將利用未圖示的存儲裝置來存儲的例如曲線導(dǎo)軌3的半徑、回轉(zhuǎn)方向、曲線導(dǎo)軌的長度直至限制通過速度等所謂的曲線信息輸入到涂敷控制機構(gòu)7b中。然后，進入到S4。
在S4中，利用涂敷控制機構(gòu)7b，基于輸入的摩擦系數(shù)μ以及曲線信息來決定摩擦調(diào)整劑的噴射量。然后，進入到S5。
在S5中，以決定的噴射量來對摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出應(yīng)該噴射摩擦調(diào)整劑的指令。以此，一邊從摩擦調(diào)整劑噴射裝置噴射指示的量的摩擦調(diào)整劑，一邊經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3。
下面簡單地說明將本實施方式的控制應(yīng)用于實際的編成車輛中的情況。圖4是示意地表示將本實施方式的摩擦控制裝置0搭載于實際的編成車輛上、行駛于曲線導(dǎo)軌3上的狀況的說明圖。
如同圖所示，在前頭車輛11進入到曲線導(dǎo)軌3上的情況下，檢測作用于前頭車輛11的前頭臺車11a的位于行進方向的后側(cè)的車輪2上的上下力P以及前后力T。而且，基于這樣檢測出的上下力P以及前后力T來算出摩擦系數(shù)μ。
在搭載于前頭車輛11上的涂敷控制機構(gòu)7中，將算出的摩擦系數(shù)μ與基于曲線信息而事先設(shè)定的臨界值比較，在比事先設(shè)定的臨界值大的情況下，判斷為必須噴射摩擦調(diào)整劑。該情況下，對應(yīng)于按適當(dāng)?shù)燃墑澐帜Σ料禂?shù)μ與臨界值的差而事先編制的表的值來決定摩擦調(diào)整劑的噴射量。另一方面，在算出的摩擦系數(shù)μ比臨界值小的情況下，判斷為不必噴射摩擦調(diào)整劑。
而且，是否噴射摩擦調(diào)整劑、以及噴射的情況下，該噴射量的控制指令B被輸出到例如前頭車輛11的摩擦調(diào)整劑噴射裝置13或者最末尾車輛12的摩擦調(diào)整劑噴射裝置13中。此時，可以為了該編成車輛而進行摩擦控制，或者也可以為了下一個編成車輛而進行摩擦控制。在為了下一個編成車輛而進行控制的情況下，摩擦調(diào)整劑，如圖6所示，只要使用設(shè)置于最末尾車輛12上的摩擦調(diào)整劑噴射裝置13來涂敷即可。
在直至最末尾車輛12經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3這一期間，始終進行這樣的摩擦控制。
這樣，根據(jù)本實施方式，使用算出的摩擦系數(shù)μ，就可以在行使時同時地定量且正確地把握鐵路車輛經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3之際的車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦狀態(tài)，從而可以對應(yīng)于算出的摩擦系數(shù)的值的大小來涂敷摩擦調(diào)整劑。因此，可以防止過剩地涂敷摩擦調(diào)整劑，并且即使在經(jīng)過較小的曲率半徑的曲率導(dǎo)軌3的情況下也可以一直適當(dāng)?shù)鼐S持車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦狀態(tài)。
實施方式一下面參照實施例更具體地說明本發(fā)明。
使具有搭載了如圖1所示的本發(fā)明的摩擦控制裝置0的鐵路車輛用臺車1的鐵路車輛分別在半徑200m或者130m的曲線導(dǎo)軌3上行駛。而且，分別基于利用對曲線導(dǎo)軌3噴射摩擦調(diào)整劑來進行車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦控制的情況、以及不進行摩擦控制的情況，分析了作用于位于行進方向的后側(cè)的車輪2上的前后力T以及上下力P與摩擦系數(shù)μ之間的關(guān)系。
另外，前后力T如下得到事先將應(yīng)變儀8貼附于臺車1的位于行進方向的后側(cè)的左右的車輪2、2的軸箱支承裝置5、5上，求出作用于左右的軸箱4、4上的前后力T，并將其差的(1/2)作為前后力T而檢測。另一方面，上下力P如下得到利用傳感器9測定空氣彈簧6的內(nèi)壓，求出作用于空氣彈簧6上的載荷，以其為上下力P而檢測。
測定結(jié)果整理如表1所示。在表1中整理表示了在曲線導(dǎo)軌3上行駛時的位于行進方向的后側(cè)的車輪2的前后力T(kN)的最大值、上下力P(kN)的最大值、以及從各自的值求出的摩擦系數(shù)μ。另外，前后力T的最大值以及上下力P的最大值是在曲線導(dǎo)軌3上行駛中連續(xù)地測定的前后力T以及上下力P各自的值的最大值。


圖5是表示在曲率半徑是200m的曲線導(dǎo)軌3上行駛中的前后力T的曲線圖，圖5(a)表示進行了車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦控制的情況，圖5(b)表示不進行的情況。另一方面，圖6是表示在曲率半徑是130m的曲線導(dǎo)軌上行駛中的前后力T的曲線圖，圖6(a)表示進行了車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦控制的情況，圖6(b)表示不進行的情況。
如表1、圖5、6所示可知通過基于本發(fā)明來進行車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦控制，就可以顯著地減小摩擦系數(shù)μ，特別是曲線導(dǎo)軌3的曲線半徑越小，就越可以顯著地抑制摩擦系數(shù)μ。又，可以知道通過基于本發(fā)明來進行車輪2與曲線導(dǎo)軌3之間的摩擦控制，也可以減小經(jīng)過曲線導(dǎo)軌3之際的摩擦系數(shù)的波動幅度，從而在車輛的穩(wěn)定行使這一點上是有利的。
實施例二通常，公知的是，若車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)變高，則噪音或者振動進而曲線導(dǎo)軌的磨損等增大。目前為止，車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦狀態(tài)的評價通常利用位于行進方向的前側(cè)的前軸的輪重Q與橫向壓力P的比(Q/P)來評價。即，若比(Q/P)超過0.4，則噪音、振動以及磨損均變得過大，所以在本發(fā)明中分析了作為控制因子而使用的上述的摩擦系數(shù)μ與比(Q/P)之間的關(guān)系。
圖7是表示位于行進方向的前側(cè)的前軸的輪重Q與橫向壓力P的比(Q/P)、與在本發(fā)明中規(guī)定的摩擦系數(shù)(T/P)之間的關(guān)系的圖表。
如同圖所示可以知道，在摩擦系數(shù)(T/P)與比(Q/P)之間具有明確的相關(guān)關(guān)系，即比(Q/P)＝0.52(T/P)+0.18。特別是，摩擦系數(shù)(T/P)＝0.42相當(dāng)于比(Q/P)＝0.4。因此，再考慮測定數(shù)據(jù)的偏差而將摩擦系數(shù)(T/P)的臨界值設(shè)定為0.3((Q/P)＝0.34)，在經(jīng)過曲線導(dǎo)軌時檢測出的摩擦系數(shù)(T/P)超過0.30的情況下，進行實施本發(fā)明的摩擦控制的反饋控制，并與未進行該反饋控制的情況比較。另外，摩擦控制利用將摩擦調(diào)整劑噴射于曲線導(dǎo)軌上來進行。
圖8是表示比(Q/P)或者摩擦系數(shù)(T/P)、與曲線導(dǎo)軌上的行駛距離之間的關(guān)系的圖表。
如同圖所示，在未進行摩擦控制的情況下(圖8中的無摩擦控制)，比(Q/P)以大致0.4以上的較高的值推移。相對于此，若將摩擦系數(shù)(T/P)的臨界值設(shè)定為0.3而進行摩擦控制(圖8中的反饋摩擦控制)，則摩擦系數(shù)以臨界值0.3而大致一定地推移，并且其波動幅度也抑制得較小。進而，比(Q/P)也總是以0.4以下的值推移，從而保持為不惡化噪音或者振動的水平。
圖9是對比地表示本發(fā)明的摩擦調(diào)整劑的使用量、與現(xiàn)有方法(噴射量控制為一定)的摩擦調(diào)整劑的使用量而得到的圖表。如同圖所示，可以知道雖然在摩擦系數(shù)(T/P)的檢測值與設(shè)定的臨界值之間的差較大的情況下，對應(yīng)于該情況而增加摩擦調(diào)整劑的噴射量，不過利用本發(fā)明可使摩擦調(diào)整劑的使用量大致減半，與現(xiàn)有例相比，可以最優(yōu)地進行摩擦控制。
另外，上述實施例的摩擦控制裝置是將摩擦調(diào)整劑噴射于曲線導(dǎo)軌自身上的摩擦控制裝置。但是，本發(fā)明涉及基于實時地總在把握的行使時的摩擦系數(shù)來進行摩擦控制的摩擦控制裝置，所以摩擦調(diào)整劑的噴射對象并不限定于曲線導(dǎo)軌，例如也可以是噴射于車輪的凸緣等上的摩擦控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，具有涂敷控制機構(gòu)，所述涂敷控制機構(gòu)用于基于車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)，來控制由摩擦調(diào)整劑噴射裝置進行的摩擦調(diào)整劑的噴射，所述車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)利用作用于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的位于行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力的檢測值與作用于所述車輪上的前后力的檢測值而算出。
2.一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，包括上下力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的位于行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力；與前后力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于所述車輪上的前后力；與運算機構(gòu)，用于基于利用所述上下力檢測機構(gòu)而檢測出的上下力以及利用所述前后力檢測機構(gòu)而檢測出的前后力來算出所述車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)；與涂敷控制機構(gòu)，基于利用該運算機構(gòu)而算出的摩擦系數(shù)來控制噴射摩擦調(diào)整劑的摩擦調(diào)整劑噴射裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述摩擦系數(shù)作為{(檢測出的前后力)/(檢測出的上下力)}而求出。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述涂敷控制機構(gòu)，在所述摩擦系數(shù)超過基于有關(guān)所述曲線導(dǎo)軌的曲線信息而事先設(shè)定的臨界值的情況下，對所述摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出噴射所述摩擦調(diào)整劑的指令。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述臨界值是0.3。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述涂敷控制機構(gòu)對所述摩擦調(diào)整劑噴射裝置輸出所述摩擦調(diào)整劑的噴射量的指令。
7.一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，包括上下力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于行駛時的鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的位于行進方向的后側(cè)的車輪上的上下力；與前后力檢測機構(gòu)，用于檢測作用于所述車輪上的前后力；與運算機構(gòu)，用于基于利用所述上下力檢測機構(gòu)而檢測出的上下力以及利用所述前后力檢測機構(gòu)而檢測出的前后力來算出所述車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)；與與涂敷控制機構(gòu)，基于利用該運算機構(gòu)而算出的摩擦系數(shù)與所述曲線導(dǎo)軌的曲線信息來算出摩擦調(diào)整劑的噴射量，并指令所述摩擦調(diào)整劑噴射裝置進行噴射。
8.如權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述前后力檢測機構(gòu)基于作用于具有所述車輪的輪軸的軸箱上的力、或者該軸箱與臺車構(gòu)架之間的在車輛的行進方向上的相對變位量，來求出所述前后力。
9.如權(quán)利要求8所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，作用于所述軸箱上的力使用貼附于軸箱支承裝置上的應(yīng)變儀來測定。
10.如權(quán)利要求8所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述軸箱與臺車構(gòu)架之間的在車輛的行進方向上的相對變位量使用設(shè)置于軸箱支承裝置上的變位計來測定。
11.如權(quán)利要求1至10中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述上下力檢測機構(gòu)基于裝在鐵路車輛用轉(zhuǎn)向架臺車的臺車構(gòu)架與車體之間的空氣彈簧的內(nèi)壓的測定值來求出所述上下力。
12.如權(quán)利要求1至11中的任意一項所述的鐵路車輛的摩擦控制裝置，其特征在于，所述前后力檢測機構(gòu)作為作用于位于所述行進方向的后側(cè)的二個車輪上的各自的前后力的差的(1/2)倍的值而求出所述前后力。
全文摘要
一種鐵路車輛的摩擦控制裝置，定量且正確地進行經(jīng)過曲線導(dǎo)軌時車輪與曲線導(dǎo)軌之間的摩擦控制。所述摩擦控制裝置(0)，包括機構(gòu)(9)，檢測作用于鐵路車輛用的臺車(1)的位于行進方向的后側(cè)的車輪(2)上的上下力(P)；與機構(gòu)(8)，檢測作用于車輪(2)上的前后力(T)；與運算機構(gòu)(7a)，利用這些檢測出的上下力(P)以及前后力(T)來算出車輪(2)與曲線導(dǎo)軌(3)之間的摩擦系數(shù)(μ)；涂敷控制機構(gòu)(7b)，將算出的摩擦系數(shù)(μ)與基于曲線信息而事先設(shè)定的臨界值比較，判斷要否噴射摩擦調(diào)整劑，從而對摩擦調(diào)整劑噴射裝置(13)輸出指令。可以實時地把握車輪(2)與曲線導(dǎo)軌(3)之間的摩擦狀態(tài)，從而可以恰當(dāng)?shù)乜刂颇Σ翣顟B(tài)。
文檔編號G01N19/02GK1898118SQ20058000105
公開日2007年1月17日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者中居拓自, 佐藤與志, 須田義大, 小峰久直, 松本耕輔, 荻野智久, 栗原純, 遠藤康信 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社, 東京地下鐵株式會社, 國立大學(xué)法人東京大學(xué)