JP2003276601A

JP2003276601A - 鉄道車両

Info

Publication number: JP2003276601A
Application number: JP2002078094A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Saeki; 武彦佐伯; Hideji Akashi; 秀二明石; Junichi Terai; 淳一寺井; Takao Wada; 多加夫和田; Yukinobu Kono; 行伸河野; Nariaki Azuma; 成昭東; Hirohide Matsushima; 博英松嶋; Hideaki Ezaki; 秀明江崎
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP3751257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の技術と比較して同等以上の制振性能を
確保すると共に、構成が簡便でメンテナンスも容易であ
り、更に安価なセミアクティブサスペンション装置を適
用した鉄道車両の提供。【解決手段】鉄道車両は、ＭＲＦダンパと、制御装置
１１０と、ドライバ１０３とを備え、制御装置１１０が
有する減衰力算出手段１１１にて算出された減衰力を示
す信号に基づき、ドライバ１０３は、ＭＲＦダンパが有
するコイルへ電流を供給し、減衰力が制御される。ま
た、前記鉄道車両は定電流発生器（定電流／定電圧発生
器１０５）とｃ接点１０４とを更に備え、該ｃ接点１０
４は、制御装置１１０が有する比較指示手段１１２から
の信号に基づき、ドライバ１０３及び定電流発生器のう
ちの何れか一方を選択してその出力電流をＭＲＦダンパ
が有するコイルへ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両、特に、
磁気粘性流体又は電気粘性流体を有するダンパを備えた
鉄道車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両には、走行時における乗客の乗
り心地の向上を図るため、特に、鉄道車両の進行方向に
対する左右方向の振動を抑制又は制御することが望まれ
ている。そこで、レール上を回動する車輪を軸支する台
車と、該台車上に設けられる車体とからおおまかに構成
される鉄道車両には、空気バネ及び左右動ダンパ等が備
えられている。前記空気バネは主として、台車に生じる
上下左右方向の振動が車体へ伝達されるのを抑制するた
めの緩衝装置として用いられている。また、前記左右動
ダンパは、車体の左右方向への振動を抑制するために用
いられている。なお、本文中ではこれらをパッシブなダ
ンパと呼称する。また、更なる乗り心地の向上を図るた
め、特開平8-82338号公報などにおいて、ダンパを用い
て鉄道車両の振動を制御するセミアクティブサスペンシ
ョン装置に関する提案がなされている。前記公開公報を
初めとする従来のセミアクティブサスペンション装置で
は、鉄道車両の振動を抑制すべく減衰力を発生させるた
めの減衰力可変ダンパとして、油圧ダンパが用いられて
いる。

【０００３】ところで、前記油圧ダンパは、鉄道車両を
構成する車体の速度と、該車体及び該車体を載せる台車
の相対速度などに基づいて、適切な減衰力を発生させる
ため、コンピュータ，バルブ駆動回路，及び油圧回路等
によって制御され、その減衰力が数段階に切り替えられ
る。即ち、例えば車体に設けられた速度センサと、台車
及び車体間に設けられた変位センサとから夫々検出され
た信号に基づいて前記コンピュータは適切な減衰力の値
を算出し、算出した減衰力を示す信号を前記バルブ駆動
回路へ出力する。前記信号の入力を受け付けたバルブ駆
動回路はこれに基づき、油圧回路が有する複数のバルブ
及び絞り弁を駆動させ、その結果、油圧ダンパの減衰力
は数段階に切り替えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記油
圧回路は、前述したようにバルブ及び絞り弁を複数有し
ていてその構成は比較的複雑であり、そのメンテナンス
も容易ではない。また、これに加えて一般に高価である
ため、現時点での用途としては新幹線の鉄道車両に凡そ
限定されており、低価格な他の鉄道車両への適用は困難
となっている。

【０００５】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、上述したような従来の技術と比較して
同等以上の制振性能を確保すると共に、構成が簡便でメ
ンテナンスも容易であり、更に、安価なセミアクティブ
サスペンション装置を適用した鉄道車両を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る鉄道車両は、車輪を軸支する台車と、
該台車上に設けられる車体と、該車体に生じる振動を抑
制するためのダンパとを備える鉄道車両において、前記
ダンパは、周辺の磁場に応じて粘性が変化する磁気粘性
流体を有して前記粘性の変化に伴って減衰力を変化させ
る磁気粘性流体ダンパであり、前記磁気粘性流体の粘性
を制御すべく、磁場を形成するための電流値を示す電気
信号を出力する制御装置と、該制御装置が出力した電気
信号に基づいて電流を出力するドライバとを備える。

【０００７】このような構成とすることにより、電磁コ
イル等を用いて磁気粘性流体の周辺磁場を変化させるだ
けで前記磁気粘性流体の粘性が変化し、ダンパにて発生
される減衰力を変化させることが可能である。従って、
前記油圧回路等の複雑な回路が不要であり、メンテナン
スが容易で安価なセミアクティブサスペンション装置を
適用した鉄道車両を実現することができる。

【０００８】また、前記磁気粘性流体の粘性を決定する
磁場を形成すべく、車両に予め備えられた無停電電源系
統から給電されて電流を出力する定電流発生器と、前記
ドライバ及び無停電電源のうち何れか一方の出力を選択
する出力選択部とを更に備え、前記制御装置は、該制御
装置が出力する電気信号が示す電流値と前記ドライバが
出力する電流の出力値とを比較する比較手段と、該比較
手段での比較の結果に応じ、前記ドライバ及び定電流発
生器の何れを選択すべきかを示す指示信号を前記出力選
択部へ出力する指示手段とを備える。

【０００９】このような構成とすることにより、特に、
前記制御装置に異常が発生したときに、自動的に前記出
力選択部が前記定電流発生器からの出力を選択するよう
に構成することにより、前記制御装置又はドライバがフ
ェイルして電気信号が出力されなくなった場合であって
も、比較手段での比較結果に基づき、無停電電源系統か
ら確実に給電される定電流発生器からの出力を選択する
ように、指示手段から出力選択部へ指示がなされるた
め、パッシブなダンパ並みの制振性能を持たせることが
でき、走行時における乗客の乗り心地が極端に悪化する
ことを防止することができる。

【００１０】また、本発明に係る鉄道車両は、車輪を軸
支する台車と、該台車上に設けられる車体と、該車体に
生じる振動を抑制するためのダンパとを備える鉄道車両
において、前記ダンパは、周辺の電場に応じて粘性が変
化する電気粘性流体を有して前記粘性の変化に伴って減
衰力を変化させる電気粘性流体ダンパであり、前記電気
粘性流体の粘性を制御すべく、電場を形成するための電
圧値を示す電気信号を出力する制御装置と、該制御装置
が出力した電気信号に基づいて電流を出力するドライバ
とを備える。

【００１１】このような構成とすることにより、電極対
等を用いて電気粘性流体の周辺電場を変化させるだけで
前記電気粘性流体の粘性が変化し、ダンパにて発生され
る減衰力を変化させることが可能である。従って、前記
油圧回路等の複雑な回路が不要であり、メンテナンスが
容易で安価なセミアクティブサスペンション装置を適用
した鉄道車両を実現することができる。

【００１２】また、前記電気粘性流体の粘性を決定する
電場を形成すべく、車両に予め備えられた無停電電源系
統から給電されて電圧を出力する定電圧発生器と、前記
ドライバ及び無停電電源のうち何れか一方の出力を選択
する出力選択部とを更に備え、前記制御装置は、該制御
装置が出力する電気信号が示す電圧値と前記ドライバが
出力する電圧の出力値とを比較する比較手段と、該比較
手段での比較の結果に応じ、前記ドライバ及び定電圧発
生器の何れを選択すべきかを示す指示信号を前記出力選
択部へ出力する指示手段とを備える。

【００１３】このような構成とすることにより、特に、
前記制御装置に異常が発生したときに、自動的に前記出
力選択部が前記定電圧発生器からの出力を選択するよう
に構成することにより、前記制御装置又はドライバがフ
ェイルして電気信号が出力されなくなった場合であって
も、比較手段での比較結果に基づき、無停電電源系統か
ら確実に給電される定電圧発生器からの出力を選択する
ように、指示手段から出力選択部へ指示がなされるた
め、パッシブなダンパ並みの制振性能を持たせることが
でき、走行時における乗客の乗り心地が極端に悪化する
ことを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照しながら具体的に詳述する。図１は、セ
ミアクティブサスペンション装置が適用された本発明に
係る鉄道車両の実施の形態の構成を示す模式図である。
図において１は、下部に車輪を軸支する台車であり、該
台車１の上側には乗客及び乗員が搭乗する車体２が、所
定間隔を有して備えられている。また、鉄道車両の進行
方向を正面方向とした場合に、台車１と車体２との間に
おける両脇には、空気バネ４が、その上端及び下端を夫
々車体２及び台車１に接触して設けられている。該空気
バネ４は、台車１と車体２との間に生じる垂直方向及び
水平方向の振動を吸収するためのものである。

【００１５】台車１と車体２との夫々には、棒状のダン
パ支持部材１ａ，２ａが設けられている。該ダンパ支持
部材１ａ，２ａは、進行方向における位置が略一致し、
左右方向に所定間隔を有して位置し、前記ダンパ支持部
材１ａは台車１の上部に立設し、前記ダンパ支持部材２
ａは車体２の下部に垂設されている。該ダンパ支持部材
１ａ，２ａの間には、減衰力を調節することができる減
衰力可変ダンパとして、磁気粘性流体（Magneto-Rheolo
gical Fluid:MRF）ダンパ（以下、ＭＲＦダンパ、とい
う）３が、その長手方向を左右方向と略一致させた状態
で介装されている。該ＭＲＦダンパ３は、台車１と車体
２との間に生じる左右方向の振動を抑制するためのもの
である。

【００１６】また、前記支持部材１ａ，２ａ間には前記
ＭＲＦダンパ３に並んで変位センサ１１が介装され、前
記車体２には加速度センサ２１及び制御ボックス１００
が備えられている。前記変位センサ１１は台車１と車体
２との間に生じる相対的な位置の変位を検出するもので
あり、信号ケーブルＬ２を介して制御ボックス１００と
の間で接続されている。前記加速度センサ２１は、車体
の絶対加速度（特に、左右方向の絶対加速度）を検出す
るものであり、図示しない信号ケーブルを介して制御ボ
ックス１００との間で接続されている。また、前記制御
ボックス１００は、内部に後述するドライバ，定電流／
定電圧発生器等を格納し、前記変位センサ１１及び加速
度センサ２１から入力された情報に基づいてＭＲＦダン
パ３の減衰力を制御するためのものであり、該ＭＲＦダ
ンパ３へ電流を供給するための給電ケーブルＬ１を介し
て前記ＭＲＦダンパ３との間で接続されている。

【００１７】図２は前記ＭＲＦダンパ３の最も単純な構
成例を示す模式図である。図において３１は、両端が閉
じられた円筒形状をなすシリンダであり、該シリンダ３
１の一端にはピストンロッド３２が挿通される孔が設け
られ、他端には円環形状の軸受部３３Ｒが取り付けられ
ている。前記孔を挿通するピストンロッド３２は、中空
の棒状を成しており、そのシリンダ３１外に位置する側
の一端には円環形状の軸受部３３Ｌが取り付けられ、シ
リンダ３１内に位置する側の他端には、シリンダ３１の
内径と同一径をなす円柱形状のピストンヘッド３４が取
り付けられている。

【００１８】前記ピストンロッド３２，軸受部３３Ｌ，
及びピストンヘッド３４（以下、三者を合わせてピスト
ン３０、という）は、ピストンヘッド３４がシリンダ３
１内を摺動することにより、該シリンダ３１の軸方向へ
往復動作することができる。また、前記シリンダ３１の
内部空間は、前記ピストンヘッド３４によって軸受部３
３Ｒ側の第１室３５Ｒと、軸受部３３Ｌ側の第２室３５
Ｌとに分けられており、夫々の空間内には磁気粘性流体
が収容されている。なお、前記第１室３５Ｒの一部には
膜を隔てて空気（Ａｉｒ）が収容されている。

【００１９】また、前記ピストンヘッド３４には、前記
第１室３５Ｒと第２室３５Ｌとを繋ぐ通路であるオリフ
ィス３６が設けられており、磁気粘性流体は、オリフィ
ス３６を通じて前記第１室３５Ｒ及び第２室３５Ｌの間
を流動することができる。また、オリフィス３６の外側
には、該オリフィス３６と同軸をなすコイル３７が設け
られ、該コイル３７の給電ケーブル端子３８は中空のピ
ストンロッド３２の内部を通じてＭＲＦダンパ３の外部
へ設けられている。

【００２０】磁気粘性流体は一般に、油の中に磁性体粒
子を混ぜた流体であり、磁気を帯びると固まる性質があ
る。従って、上述したようなＭＲＦダンパ３の場合、給
電ケーブル端子３８へ印加する電流値を調整することに
より、ＭＲＦダンパ３の減衰力を無段階に調整すること
ができる。即ち、給電ケーブル端子３８へ印加された電
流はコイル３７に流され、コイル３７の内側には印加さ
れた電流値に応じた磁場が形成される。オリフィス３６
内を流動する磁気粘性流体は、コイル３７の内側にて形
成された磁場の影響でその粘性が変化し、オリフィス３
６を通過する場合の抵抗の度合いが変化する。従って、
第１室３５Ｒ及び第２室３５Ｌ間にて磁気粘性流体の流
動の容易さが変化するため、ＭＲＦダンパ３の減衰力は
変化する。図３は、コイル３７に流れる電流とＭＲＦダ
ンパ３に発生する減衰力との関係を示す図表である。図
３に示すとおり、電流と減衰力とは略線形であることが
わかる。なお図３では、コイル３７に流れる電流が０の
ときに減衰力がほとんど０となるようにオリフィス３６
の開口径が定められているＭＲＦダンパ３の特性につい
て示している。

【００２１】また、上述した磁気粘性流体の他、電気粘
性流体を用いることも可能である。図４は、電気粘性流
体（Electro-Rheological Fluid:ERF）を用いたダンパ
である電気粘性流体ダンパ（以下、ＥＲＦダンパ、とい
う）３ａの構成を示す模式図である。なお、ＭＲＦダン
パ３と同一の構成からなる部分については、図２に示し
たものと同符号を付してある。即ち、シリンダ３１，ピ
ストンロッド３２，軸受部３３Ｒ，３３Ｌ，第１室３５
Ｒ，第２室３５Ｌ，オリフィス３６，給電ケーブル端子
３８は、ＭＲＦダンパ３とＥＲＦダンパ３ａとで同一の
構成となっている。

【００２２】ＥＲＦダンパ３ａが備えるピストンヘッド
３４ａは、内部に設けられたオリフィス３６に対し、前
記コイル３７に替わって電極対３７ａが設けられてい
る。該電極対３７ａは、オリフィス３６を間に挟むよう
にしてその両極が設置されており、給電ケーブル端子３
８と接続されている。また、第１室３５Ｒには、前記磁
気粘性流体に替わって電気粘性流体が収容されている。

【００２３】前記電気粘性流体には大別して分散系及び
均一系の２種類があり、分散系は、絶縁油に誘電性の微
粒子を分散させた流体であり、均一系は、液晶のように
電界で分子が配向し異方性を示す物質からなる流体であ
る。何れの系であっても、周辺の電場（電界）により粘
性が変化する流体である。

【００２４】従って、上述したようなＥＲＦダンパ３ａ
の場合、給電ケーブル端子３８へ印加する電圧値を調整
することにより、ＥＲＦダンパ３の減衰力を無段階に調
整することができる。即ち、給電ケーブル端子３８へ印
加された電圧は電極対３７ａに加えられ、電極対３７ａ
の両極間には印加された電圧に応じた電場が形成され
る。オリフィス３６内を流動する電気粘性流体は、電極
対３７ａの両極間にて形成された電場の影響でその粘性
が変化し、オリフィス３６を通過する場合の抵抗の度合
いが変化する。従って、第１室３５Ｒ及び第２室３５Ｌ
間にて電気粘性流体の流動の容易さが変化するため、Ｅ
ＲＦダンパ３ａの減衰力は変化する。また、ＥＲＦダン
パ３ａの場合もＭＲＦダンパ３と同様に、電極対３７ａ
に印加される電圧とＥＲＦダンパ３ａに生じる減衰力と
は略線形関係にある。

【００２５】なお、図２及び図４に示した最も単純なＭ
ＲＦダンパ３及びＥＲＦダンパ３ａは、その特性上シリ
ンダ３１の端部（第１室３５側の端部）に空気室が備え
られた構造となっている。よって、前記空気室に蓄えら
れた空気の影響により、自然に伸長する性質を有してい
る。しかしその伸長力はわずかなものであるため、実際
に鉄道車両に装着する場合には、空気バネの作用によっ
てＭＲＦダンパ３は適切な変位だけ押し込まれた状態で
釣り合わせることが可能である。或いは、ダンパの構造
を若干変更することによって、自然に伸長する性質を除
去することも可能である。

【００２６】図５は、図１にて説明した制御ボックス１
００の内部構成を示すブロック図である。該制御ボック
ス１００内には、加速度センサ２１及び変位センサ１１
にて検出された情報を含む信号の入力を受け付ける制御
装置１１０と、該制御装置１１０から出力された信号の
入力を受け付けるドライバ１０３と、無停電電源系統か
ら給電される定電流／定電圧発生器１０５と、前記制御
装置１１０から出力された信号に基づいて前記ドライバ
１０３及び定電流／定電圧発生器１０５のうちの何れか
一方の出力を制御ボックス１００の外部へ出力するｃ接
点（出力選択部）１０４とが格納されている。

【００２７】また、前記制御装置１１０は、ハイパスフ
ィルタ１０１と、積分器１０２と、減衰力算出手段１１
１と、比較指示手段１１２とを備えている。

【００２８】ハイパスフィルタ１１０は、後述するよう
に、制御装置１１０が加速度センサ２１から入力を受け
付けた信号から、所望の周波数帯域の信号のみを抽出す
る。なお、ハイパスフィルタ１１０に替えて、バンドパ
スフィルタを用いてもよい。積分器１０２は、前記ハイ
パスフィルタ１０１にて抽出された信号の積分処理を行
う。

【００２９】減衰力算出手段１１１は、前記積分器１０
２にて積分処理された信号と、制御装置１１０が変位セ
ンサ１１から入力を受け付けた信号とに基づいて減衰力
を算出し、算出した減衰力を示す信号は前記ドライバ１
０３へ入力される。比較指示手段１１２は、前記減衰力
算出手段１１１にて算出された減衰力を示す値（電流値
又は電圧値）と、ドライバ１０３が出力する電流値又は
電圧値とを比較し、前記ｃ接点１０４を駆動させる信号
を出力する。

【００３０】前記ドライバ１０３は、減衰力算出手段１
１１にて算出された減衰力を示す信号の入力を受け付
け、受け付けた信号に基づいて電流又は電圧を出力す
る。なお、該ドライバ１０３の出力（電流又は電圧）
は、前記比較指示手段１１１へ入力され、また、その出
力端子はｃ接点１０４の一方の入力端子をなしている。

【００３１】また、前記定電流／定電圧発生器１０５
は、鉄道車両が備える無停電電源系統から電力の供給を
受け付けて定電流又は定電圧を発生するためのものであ
り、その出力端子は、前記ｃ接点１０４の他方の入力接
点をなしている。なお、鉄道車両には予め電子機器用の
無停電電源系統が備えられており、少なくとも鉄道車両
が走行している間は、前記無停電電源系統から前記定電
流／定電圧発生器１０５へ確実に給電されることが保証
されている。

【００３２】また、前記ｃ接点１０４の出力端子は、Ｍ
ＲＦダンパ３が備えるコイル３７の入力端子３８、又
は、ＥＲＦダンパ３ａが備える電極対３７ａの入力端子
３８に接続されている。前記ｃ接点１０４の２つの入力
接点は、前記比較指示手段１１２から出力された信号に
基づき駆動される。なお、本実施の形態においてｃ接点
は通常、定電流／定電圧発生器１０５側の入力端子が出
力端子と接続された状態となっている。

【００３３】次に、上述したような構成をなす制御ボッ
クス１００内での動作について説明する。初めに、制御
ボックス１００内へは、車体２に設けられた加速度セン
サ２１にて検出された該車体２の絶対加速度を示す信号
が入力され、入力された信号に基づいてハイパスフィル
タ１０１は信号の抽出を行う。車体２の振動を制御する
際に必要となる加速度の周波数は、０．１〜１０Ｈｚ程
度の周波数帯域の信号であるが、加速度センサ２１にて
検出され、制御ボックス１００まで送信されてきた信号
には外乱が含まれ、より広い周波数帯域の信号が含まれ
ている。特に、加速度センサ２１の取り付け時の微小な
傾きなどによって生じる直流成分は、速度推定に影響を
及ぼす。従って、前記ハイパスフィルタ１０１により直
流成分を除去し、所望の周波数帯域の信号のみを抽出す
る。

【００３４】積分器１０２は、ハイパスフィルタ１０１
にて抽出された信号の積分処理を行うことにより車体２
の速度を取得する。

【００３５】次に、積分器１０２にて取得された速度を
示す信号と、変位センサ１１にて検出された台車１及び
車体２の相対変位を示す信号とを用い、セミアクティブ
サスペンション装置での公知の制御則に基づいて、減衰
力算出手段１１１にて適切な減衰力が算出される。

【００３６】図６，７は、前記制御則を説明するための
説明図である。なお図６，７では、鉄道車両の進行方向
に対する左右方向を向いて一方向を正とするｘ軸が示さ
れており、ｘ軸方向における台車１の速度をｖ１，車体
２の速度をｖ２と仮定する。

【００３７】ここで、ｖ２＞０であり、かつ、台車１を
基準としたときの車体２の相対速度をｖａとしてｖａ＝
ｖ２−ｖ１＞０である場合（図６）、車体２は、台車１
に比して大きい速度でｘ軸の正方向へ変位していること
がわかる。従ってこの場合、車体２の左右方向の振動を
抑制するために、ダンパ３の減衰力を大きくし、台車１
及び車体２の間の結合を強固にする。

【００３８】他方、ｖ２＞０であり、かつ、相対速度ｖ
ａがｖａ＝ｖ２−ｖ１＜０の関係にある場合（図７）、
台車１は、車体２に比して大きい速度でｘ軸の正方向へ
変位していることがわかる。ここで仮に、台車１及び車
体２の間の結合を強固にすると、ｘ軸の正方向へより大
きな速度で変位する台車１により車体２が同方向へ引っ
張られてしまい、かえって車体２は左右方向へ大きく振
動してしまう。従ってこの場合、車体２の左右方向の振
動を抑制するために、ダンパ３の減衰力を小さくし（０
でもよい）、台車１及び車体２の間の結合を弱める。

【００３９】このように、セミアクティブサスペンショ
ン装置を用いる場合の制御則は、車体２の速度ｖ２と、
台車１を基準としたときの車体２の相対速度ｖａとに基
づいて行われる。即ち、ｖ２及びｖａの符号が同一であ
る場合は減衰力を大きくなるように制御し、ｖ２及びｖ
ａの符号が異なる場合は減衰力を小さくなるように制御
する。また、速度ｖ２及び相対速度ｖａの大きさに応じ
た重み付けを行って減衰力の値を適宜制御することも可
能である。以上が、ｖ２及びｖａを取得して車体２の振
動を抑制する公知の制御則である。

【００４０】本実施の形態に係る減衰力制御手段１１１
は、上記制御則に従い、積分器１０２にて取得された車
体２の速度と、変位センサ１１にて検出された相対変位
のうち特に正負の符号とに基づいて減衰力を算出する。

【００４１】減衰力算出手段１１１にて算出された減衰
力を示す信号はドライバ１０３へ出力される。ドライバ
１０３は、減衰力算出手段１１１から入力された信号に
基づき、ＭＲＦダンパ３又はＥＲＦダンパ３ａへ出力す
べき電流又は電圧を発生させる。ドライバ１０３にて発
生した電流又は電圧はｃ接点１０４の一方の入力接点へ
出力され、また、発生した前記電流又は電圧の値は、比
較指示手段１１２によって計測される。

【００４２】他方、無停電電源系統から給電される定電
流／定電圧発生器１０５では、供給された電力に基づい
て定電流又は定電圧が発生され、発生された定電流又は
定電圧はｃ接点の他方の入力接点へ出力される。

【００４３】ここで比較指示手段１１２は、減衰力算出
手段１１１にて算出された減衰力の値と、ドライバ１０
３が出力した電流又は電圧の値とを比較する。即ち、比
較指示手段１１２は、減衰力算出手段１１１にて算出さ
れた減衰力をＭＲＦダンパ３又はＥＲＦダンパ３ａにて
発生させるための電流又は電圧が、ドライバ１０３から
正確に供給され得るか否かを判別する。

【００４４】この結果、ドライバ１０３から出力される
電流又は電圧が、減衰力算出手段にて算出された所望の
減衰力を発生させることができると判別した場合は、通
常は定電流／定電圧発生器１０５側となっているｃ接点
１０４の入力接点をドライバ１０３側となるように駆動
し、前記電流又は電圧が所望の減衰力を発生させること
ができないと判別した場合は、ｃ接点１０４の入力接点
を定電流／定電圧発生器１０５側のまま維持する。な
お、上述したように通常ｃ接点１０４が定電流／定電圧
発生器１０５側となるようにしておくことにより、制御
装置１１０が停止した場合であっても前記入力端子は定
電流／定電圧発生器１０５側で維持されるため、ＭＲＦ
ダンパ３への電流の供給が断たれることがない。

【００４５】このようにしてＭＲＦダンパ３へ電流が供
給された場合は、磁気粘性流体の粘性が変化して所望の
減衰力が発生し、また、ＥＲＦダンパ３ａへ電圧が印加
された場合は、電気粘性流体の粘性が変化して所望の減
衰力が発生する。

【００４６】なお、前述したように油圧回路を用いて油
圧ダンパの減衰力を切り替えていた従来のセミアクティ
ブサスペンション装置では、減衰力の切り替えは数段階
であったのに対し、本実施の形態に示すようにＭＲＦダ
ンパ３又はＥＲＦダンパ３ａを用いた場合は、減衰力を
無段階に調節することができるため、よりきめ細かな制
御が可能となる。

【００４７】ところで、車両２の乗り心地をより快適に
すべく振動を制御するためには、制御できる減衰力の範
囲、即ち制御代を可及的に広く設けることが必要であ
り、ダンパが発生し得る最小の減衰力を可及的に０に近
づけることが望ましい。また、オリフィス３６の開口径
の大きさは、ＭＲＦダンパ３及びＥＲＦダンパ３ａにて
発生する減衰力を決定する要素の一つである。従って、
前記オリフィス３６の開口径は可及的に大きく設定する
ことが望ましい。

【００４８】しかし仮に定電流／定電圧発生器１０５が
存在しない場合、制御装置１１０にてフェイル等が発生
すると同時に、ＭＲＦダンパ３及びＥＲＦダンパ３ａに
は電流／電圧が供給されなくなるため、最小の減衰力し
か発生しなくなる。即ち、図３にて示したような電流−
減衰力特性を有するＭＲＦダンパ３の場合、制御装置１
１０がフェイルするとその減衰力はほとんど０となる。
そして、制御装置１１０がフェイルしている状態にて台
車１が激しく振動した場合、相対左右変位を制限する図
示しない左右動ストッパを介して台車１と車体２とが当
たり、車体２に大きな衝撃が発生するため、乗り心地が
極端に悪化する。

【００４９】この事態は、制御代を広めるべく最小の減
衰力を低くするに従い極端になる。そこで、減衰力の最
小値を適宜値になるよう予めオリフィス３６の開口径の
大きさを設定しておくことが考えられるが、このように
すると制御代が狭くなり、より快適な乗り心地を実現す
ることが困難となる。

【００５０】従って、本実施の形態に係る鉄道車両で
は、前述したように減衰力算出手段１１１にて算出され
た減衰力の値とドライバ１０３から出力された電流の値
とを比較した結果に応じ、選択的に定電流／定電圧発生
器１０５からの出力電流をＭＲＦダンパ３へ供給する。
そして、パッシブなダンパと同等の減衰力を発生させ得
るように、前記定電流／定電圧発生器１０５の出力電流
値を予め設定しておく。なお、この減衰力は、前記制御
代の略中間値となる。このようにすることにより、制御
装置１１０がフェイルした場合であっても、ドライバ１
０３に替わる定電流／定電圧発生器１０５からの出力電
流により、制御代の略中間値の減衰力がＭＲＦダンパ３
にて発生されるため、パッシブなダンパを使用した場合
と同様の乗り心地を確保することができる。

【００５１】なお、定電流／定電圧発生器１０５の出力
電流は、ＭＲＦダンパ３の制御代の略中間値を確保でき
る値に限定されるわけではなく、その他の適宜値を設定
することができることは言うまでもない。

【００５２】このように本実施の形態に係る鉄道車両に
よれば、ＭＲＦダンパ３又はＥＲＦダンパ３ａと、制御
装置１１０と、ドライバ１０３とを備えるため、比較的
構成が簡便でメンテナンスも容易となり、また、減衰力
を無段階に制御することができる。また、定電流／定電
圧発生器１０５と、ｃ接点１０４とを更に備えるため、
最低限必要となるＭＲＦダンパ３への供給電流を確保す
ることができ、制御装置１１０がフェイルした場合であ
っても、乗り心地が極端に悪化することを防止すること
ができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、従来の技術と比較して
同等以上の制振性能を確保すると共に、構成が簡便でメ
ンテナンスも容易であり、更に安価なセミアクティブサ
スペンション装置を適用した鉄道車両を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セミアクティブサスペンション装置が適用され
た本発明に係る鉄道車両の実施の形態の構成を示す模式
図である。

【図２】本実施の形態に係るＭＲＦダンパの構成を示す
模式図である。

【図３】コイルに流れる電流とＭＲＦダンパに発生する
減衰力との関係を示す図表である。

【図４】本実施の形態に係るＥＲＦダンパの構成を示す
模式図である。

【図５】図１にて説明した制御ボックスの内部構成を示
すブロック図である。

【図６】セミアクティブサスペンション装置での制御則
を説明するための説明図である。

【図７】セミアクティブサスペンション装置での制御則
を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１台車２車体３ＭＲＦダンパ（磁気粘性流体ダンパ）３ａＥＲＦダンパ（電気粘性流体ダンパ）４空気バネ１１変位センサ２１加速度センサ３０ピストン３１シリンダ３２ピストンロッド３３Ｒ，Ｌ軸受部３４，３４ａピストンヘッド３５Ｒ第１室３５Ｌ第２室３６オリフィス３７コイル３７ａ電極対３８給電ケーブル端子１００制御ボックス１０１ハイパスフィルタ１０２積分器１０３ドライバ１０４ｃ接点１０５定電流／定電圧発生器１１０制御装置１１１減衰力算出手段１１２比較指示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺井淳一兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者和田多加夫兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者河野行伸兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者東成昭兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者松嶋博英兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者江崎秀明兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内Ｆターム(参考） 3J048 AB08 AB09 AC08 BE05 CB11 CB12 DA04 EA15 EA36 3J069 AA50 BB10 DD25 EE02 EE63 EE64 EE65

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪を軸支する台車と、該台車上に設け
られる車体と、該車体に生じる振動を抑制するためのダ
ンパとを備える鉄道車両において、前記ダンパは、周辺の磁場に応じて粘性が変化する磁気
粘性流体を有して前記粘性の変化に伴って減衰力を変化
させる磁気粘性流体ダンパであり、前記磁気粘性流体の粘性を制御すべく、磁場を形成する
ための電流値を示す電気信号を出力する制御装置と、該制御装置が出力した電気信号に基づいて電流を出力す
るドライバとを備えることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】前記磁気粘性流体の粘性を決定する磁場
を形成すべく、車両に予め備えられた無停電電源系統か
ら給電されて電流を出力する定電流発生器と、前記ドラ
イバ及び無停電電源のうち何れか一方の出力を選択する
出力選択部とを更に備え、前記制御装置は、該制御装置が出力する電気信号が示す
電流値と前記ドライバが出力する電流の出力値とを比較
する比較手段と、該比較手段での比較の結果に応じ、前
記ドライバ及び定電流発生器の何れを選択すべきかを示
す指示信号を前記出力選択部へ出力する指示手段とを備
えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両。
【請求項３】車輪を軸支する台車と、該台車上に設け
られる車体と、該車体に生じる振動を抑制するためのダ
ンパとを備える鉄道車両において、前記ダンパは、周辺の電場に応じて粘性が変化する電気
粘性流体を有して前記粘性の変化に伴って減衰力を変化
させる電気粘性流体ダンパであり、前記電気粘性流体の粘性を制御すべく、電場を形成する
ための電圧値を示す電気信号を出力する制御装置と、該制御装置が出力した電気信号に基づいて電流を出力す
るドライバとを備えることを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】前記電気粘性流体の粘性を決定する電場
を形成すべく、車両に予め備えられた無停電電源系統か
ら給電されて電圧を出力する定電圧発生器と、前記ドラ
イバ及び無停電電源のうち何れか一方の出力を選択する
出力選択部とを更に備え、前記制御装置は、該制御装置が出力する電気信号が示す
電圧値と前記ドライバが出力する電圧の出力値とを比較
する比較手段と、該比較手段での比較の結果に応じ、前
記ドライバ及び定電圧発生器の何れを選択すべきかを示
す指示信号を前記出力選択部へ出力する指示手段とを備
えることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両。