JP2014046884A - 鉄道車両の車体傾斜制御装置、および、車体傾斜制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両の車体傾斜制御装置、および、車体傾斜制御方法を提供する。
【解決手段】車体２２の進行方向の前後部に該車体２２を支持する台車を備え、該台車毎に車体２２を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、車体２２の傾斜角度目標値を演算する傾斜角度目標値演算部３４と、該傾斜角度目標値演算部３４の演算結果に基づいて、複数の車体傾斜機構の駆動制御を行う傾斜制御部３５と、車体２２前部に配置される車体傾斜機構の傾斜動作を車体２２後部に配置される車体傾斜機構の傾斜動作よりも遅延させる遅延部４０と、を備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、鉄道車両の車体傾斜制御装置、および、車体傾斜制御方法に関するものである。

曲線区間を高速で走行する際に乗客に作用する超過遠心加速度を緩和するべく、軌道内側に車体を傾斜可能な鉄道車両が知られている。このような車体を傾斜可能な鉄道車両としては、各台車と車体との間の内軌側と外軌側とに配置された空気ばねをアクチュエータとして車体を傾斜させる方式（例えば、特許文献１参照）や、例えば、台車と車体との間に円弧状のガイドを備える振り子梁を設けて空気圧によるアクチュエータを用いて車体をガイドに沿って傾斜させる方式などが知られている。

特開平１１−２６８６４５号公報

ところで、軌道のカントが漸次変化していく緩和曲線などを車両が走行する場合、前側台車の位置と後側台車の位置とにおいて、各台車の車体に対する角度は必然的に異なったものとなる。しかしながら、上述した各方式による車体傾斜制御を行った場合、車体の前部における傾斜制御量と車体の後部における傾斜制御量とが等しくなるように制御しているため、車体の前部と車体の後部とのカントの差分に応じて車体に捩じり方向の力が作用してしまい、その結果、台車の輪重変動が増大する虞があるという課題がある。

図４は、車体の傾斜機構として前後の台車に左右一対の空気ばね１２１Ａ，１２１Ｂを備えた車両が、緩和曲線のうち曲線区間の出口側に形成される出口側緩和曲線を走行する場合の一例を示している。出口側緩和曲線においては、上昇させた外軌側の空気ばね１２１Ａ内の空気を排気して車体１２２を水平に戻す動作を行うが、後部の台車１１１ＢはカントＫ２が大きく、前部の台車１１１ＡはカントＫ１が小さい状態となっている。つまり、この状態で前後部の台車１１１Ａ，１１１Ｂの外軌側の空気ばね１２１Ａから均等に空気を抜くと、車体１２２が剛体であるため、その荷重支持は、前部の台車１１１Ａの内軌側の空気ばね１２１Ｂと、後部の台車１１１Ｂの外軌側、内軌側の空気ばね１２１Ａ，１２１Ｂとの三点支持となり、前部の台車１１１Ａの外軌側の車輪の輪重抜けを引き起こす虞がある。なお、図４において進行方向を白抜き矢印で示している。

一方で、前部の台車１１１ＡにおけるカントＫ１と、後部の台車１１１ＢにおけるカントＫ２を、車両に保有したデータベースなどから個別に求め、車体１２２の前部と車体１２２の後部との傾斜角度を個別に制御することも考えられるが、制御プログラムおよび制御機構が複雑化してしまい、既存の鉄道車両に容易に搭載できないという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、制御および傾斜機構が複雑化するのを防止しつつ、車体に捩じり方向の力が作用するのを抑制して台車の輪重変動を低減することができる鉄道車両の車体傾斜制御装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために本発明は以下の構成を採用する。
この発明にかかる鉄道車両の車体傾斜制御装置は、車体の進行方向の前後部に該車体を支持する台車を備え、該台車毎に前記車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、前記車体の傾斜角度目標値を演算する傾斜角度目標値演算部と、該傾斜角度目標値演算部の演算結果に基づいて、前記車体傾斜機構の駆動制御を行う傾斜制御部と、前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の傾斜動作を前記車体の後部に配置される前記車体傾斜機構の傾斜動作よりも遅延させる遅延部と、を備えることを特徴としている。
例えば、進行方向の前部に配置された台車の走行軌道の方が進行方向後方側に配置された台車の走行軌道よりも常に先にカントが変化して傾斜角度が変位することとなるが、カントの変位により車体の前部の傾斜角度が変位する際に、遅延部によって車体の後部の車体傾斜機構を車体の前部の車体傾斜機構よりも先に動作させることで、車体の後部の車体傾斜機構と車体の前部の車体傾斜機構との間に角度差を生じさせ、この角度差によって車体の前部と車体の後部とのカントの差分を吸収して、捩じり方向の力が車体に作用するのを抑制することができる。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置は、上記鉄道車両の車体傾斜制御装置において、前記傾斜制御部は、前記車体の前部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体傾斜機構の駆動制御を開始し、前記車体の後部が前記出口側緩和曲線に進入するまで、前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の駆動制御を遅延させるようにしてもよい。
このように構成することで、鉄道車両が走行する軌道の外軌側レールの高さ位置が内軌側レールの高さ位置よりも高い状態から徐々に外軌側レールの高さ位置が低く変位する出口側緩和曲線において、カントの変位によって車体の前部が立ち上がる方向へ変位を開始するタイミングで、車体傾斜機構によって立ち上がる方向への車体の後部の変位を開始することができる。そのため、出口側緩和曲線において、車体の前部と車体の後部との地面に対する傾斜角度の変位タイミングを揃えて車体に捩じり方向の力が作用するのを抑制して、とりわけ車体の前部の台車における外軌側の輪重抜けなどの輪重変動を抑制することができる。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置は、上記鉄道車両の車体傾斜制御装置において、前記傾斜制御部は、前記車体の前部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体傾斜機構の駆動制御を開始し、前記車体の後部が前記入口側緩和曲線に進入するまで、前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の駆動制御を遅延させるようにしてもよい。
このように構成することで、鉄道車両が走行する軌道の外軌側レールの高さ位置が内軌側レールの高さ位置と同じ高さ位置の状態から徐々に外軌側レールの高さ位置が高く変位する入口側緩和曲線において、カントの変位によって車体の前部が寝る方向へ変位を開始するタイミングで、車体傾斜機構によって寝る方向への車体の後部の変位を開始させることができる。そのため、入口側緩和曲線において、車体の前部と車体の後部との地面に対する傾斜角度の変位タイミングを揃えて車体に捩じり方向の力が作用するのを抑制して、とりわけ車体の前部の台車における内軌側の輪重抜けなどの輪重変動を抑制することができる。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置は、上記鉄道車両の車体傾斜制御装置において、前記車体傾斜機構は、車幅方向に離間配置された複数の空気ばねを各台車に備えていてもよい。
このように構成することで、高速で走行する際に迅速に伸縮可能な空気ばねを用いて車体の傾斜制御を行う場合には、車体に捩じり方向の力が作用しやすくなるが、車体の前部に配置される空気ばねの駆動制御を遅延させるだけで車体に捩じり方向の力が作用するのを抑制することができる。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御方法は、車体の進行方向の前後部に該車体を支持する台車を備え、該台車毎に前記車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御方法において、前記車体の前部における傾斜を開始するタイミングを、前記車体の後部における傾斜を開始するタイミングよりも遅延させることを特徴としている。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御方法は、上記鉄道車両の車体傾斜制御方法において、前記車体の前部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の後部の傾斜を開始し、前記車体の後部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の前部の車体傾斜を開始するようにしてもよい。

さらに、この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御方法は、上記鉄道車両の車体傾斜制御方法において、前記車体の前部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の後部の傾斜を開始し、前記車体の後部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の前部の車体傾斜を開始するようにしてもよい。

この発明に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置、および、車体傾斜制御方法によれば、制御および傾斜機構が複雑化するのを防止しつつ、車体に捩じり方向の力が作用するのを抑制して台車の輪重変動を低減することができる。

本発明の実施形態における鉄道車両の概略構成図である。 上記鉄道車両の車体に対する各台車の配置および、車体傾斜制御装置の概略構成を示す図である。 上記車体傾斜制御装置における傾斜動作に係る制御処理を示すフローチャートである。 車両が出口側緩和曲線を走行する一例を示す図である。 上記車体傾斜制御装置における曲線区間の輪重変動および一般的な傾斜制御における輪重変動を示すグラフである。

次に、この発明の実施形態における鉄道車両の車体傾斜制御装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、この実施形態の車体傾斜制御装置が搭載される車両１０を示している。この車両１０の台車１１は、軌道を構成するレールＲの幅方向（以下、単に車幅方向と称する）に延びる車軸１２に略円盤状の２枚の車輪１３，１３が圧入された一対の輪軸１４（図１中、一方のみを示す）を備えており、これら一対の輪軸１４が、互いの車軸１２が前後平行となるように配置されている。ここで、車軸１２は、その左右端部が軸受け（図示せず）により回動自在に支持され、これら軸受けを備えた支持部（図示せず）に、軸バネ１５を介して台車枠１６が支持されている。

台車枠１６には、その車幅方向の左右両側部上面に、左右一対のダイヤフラム式の空気ばね２１が立設されている。これら空気ばね２１の上面には、上述した車体２２が載置されている。一両分の車体２２は、その長手方向の前部および後部が台車１１によって支持されており、すなわち一両分の車体２２と２つの台車１１との間には、合計４つの空気ばね２１が設けられている。なお、以下の説明においては、４つの空気ばね２１を、第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂ、第三空気ばね２１ｃ、第四空気ばね２１ｄと称する。

図２を併せて参照し、車両１０は、第一空気ばね２１ａから第四空気ばね２１ｄの高さ制御を行うことで、台車１１に対する車体２２の傾斜角度、より具体的には、台車枠１６に対する傾斜角度を制御する車体傾斜制御装置１００を有している。ここで、図１は、曲線区間の軌道を構成するレールＲのうち、軌道外側（以下、単に外軌側と称する）のレールＲが軌道内側（以下、単に内軌側と称する）のレールＲよりも高い位置に配置されるいわゆるカントＫが設けられた状態を示している。車体２２は、第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂ、第三空気ばね２１ｃ、および、第四空気ばね２１ｄのうち外軌側に配置されたものの高さが内軌側に配置されたものの高さよりも高い状態とされることで内軌側に傾斜した状態となっている。

車体傾斜制御装置１００は、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号やＡＴＳ信号（Automatic Train Stop）などの外部からの信号に基づいて自車の位置情報を検出する走行位置情報検出部３１を備えている。この走行位置情報検出部３１により検出された位置情報は、曲線情報出力部３２へ向けて出力される。

曲線情報出力部３２は、走行位置情報検出部３１から入力された自車の位置情報と、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体に予め記憶された軌道の曲線情報とに基づき、例えば、自車が走行する曲線区間の曲率、カント等の曲線情報を記憶情報の中から検索し、該当する曲線情報を傾斜角度目標値演算部３４に向けて出力する。
また、車体傾斜制御装置１００は、速度発電機の出力などに基づき自車の走行速度を検出する走行速度検出部３３を有している。走行速度検出部３３は、検出した速度情報を傾斜角度目標値演算部３４に向けて出力する。

傾斜角度目標値演算部３４は、自車が直後に走行する曲線区間の曲率、カント、および、自車の走行速度に基づいて、台車１１に対する車体２２の傾斜角度の目標値である傾斜角度目標値を演算により求める。傾斜角度目標値演算部３４は、演算により求めた傾斜角度目標値の情報を傾斜制御部３５に出力する。ここで、上記傾斜角度目標値は、車両１０が曲線を走行する際に乗客に作用する遠心加速度を緩和する値に設定される。より具体的には、軌道のカントＫによって車体２２が地面に対して内軌側へ傾斜されることで、当該傾斜角度に応じて遠心加速度が緩和されるが、カントＫによる車体２２の傾斜では相殺できない遠心加速度である超過遠心加速度を打ち消すために、台車１１に対して車体を内軌側へ傾斜させる角度の目標値である。

上記第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄは、それぞれ配管３０ａ〜３０ｄを介して元空気溜め３６に接続されている。元空気溜め３６には、コンプレッサ等により第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄを伸長させるのに十分な圧力の圧縮空気が逐次貯留される。第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄの内部空間と元空気溜め３６の内部空間とは、上記配管３０ａ〜３０ｄにより形成される流路を介して連通されている。

配管３０ａの途中には、第一空気ばね２１ａの空気圧を調整する給排気電磁弁（図示せず）を有する第一高さ制御装置３７ａが設けられ、配管３０ｂの途中には、第二空気ばね２１ｂの空気圧を調整する給排気電磁弁（図示せず）を有する第二高さ制御装置３７ｂが設けられている。同様に、配管３０ｃの途中には、第三空気ばね２１ｃの空気圧を調整する給排気電磁弁（図示せず）を有する第三高さ制御装置３７ｃが設けられ、配管３０ｄの途中には、第四空気ばね２１ｄの空気圧を調整する給排気電磁弁（図示せず）を有する第四高さ制御装置３７ｄが設けられている。なお、これら第一高さ制御装置３７ａ〜第四高さ制御装置３７ｄと第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄとによって、この発明の車体傾斜機構が構成されている。

第一高さ制御装置３７ａ〜第四高さ制御装置３７ｄは、それぞれ傾斜制御部３５に接続され、傾斜制御部３５からの高さ制御指令に基づき給排気電磁弁を開閉して、第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄの内部空間の空気圧を調整する。例えば、第一高さ制御装置３７ａによって第一空気ばね２１ａを伸長させる場合、元空気溜め３６の圧縮空気を第一空気ばね２１ａの空気室に供給するための供給流路を開放する一方で、第一空気ばね２１ａを縮退させる場合には、供給流路を閉塞して第一空気ばね２１ａの空気室内の空気を排気する排気流路を開放する。なお、第二高さ制御装置３７ｂ〜第四高さ制御装置３７ｄは、上述した第一高さ制御装置３７と同一構成であるため詳細説明を省略する。

傾斜制御部３５は、第一高さ制御装置３７ａ〜第四高さ制御装置３７ｄによって第一空気ばね２１ａ〜第四空気ばね２１ｄの高さを調整することで、車体２２の車幅方向への傾斜角度を制御する。換言すれば、対を成す第一空気ばね２１ａと第二空気ばね２１ｂとの各高さを異ならせるとともに、対を成す第三空気ばね２１ｃと第四空気ばね２１ｄとの各高さを異ならせることで、台車１１に対する車体２２の傾斜角度を調整する。つまり、第一空気ばね２１ａおよび第二空気ばね２１ｂによって、車体２２前部に配置された台車１１と車体２２との相対的な傾斜角度が変位可能とされ、第三空気ばね２１ｃおよび第四空気ばね２１ｄによって、車体２２後部に配置された台車１１と車体２２との相対的な傾斜角度が変位可能とされる。

傾斜制御部３５は、車幅方向の一方側に配置される第一空気ばね２１ａと第三空気ばね２１ｃとの高さが同一となるように第一高さ制御装置３７ａおよび第三高さ制御装置３７ｃを同一の制御量で駆動制御を行う。また、傾斜制御部３５は、車幅方向の他方側に配置される第二空気ばね２１ｂと第四空気ばね２１ｄとの高さが同一となるように第二高さ制御装置３７ｂおよび第四高さ制御装置３７ｄを同一の制御量で駆動制御する。

車体傾斜制御装置１００は、車体２２の進行方向の前部に配置される第一空気ばね２１ａと第二空気ばね２１ｂとの傾斜制御を、車体２２の進行方向の後部に配置される第三空気ばね２１ｃと第四空気ばね２１ｄとの傾斜制御よりも所定時間遅れるように、傾斜制御部３５から出力される制御指令が第一高さ制御装置３７ａ、第二高さ制御装置３７ｂに入力されるのを遅延させる遅延部４０を備えている。なお、この実施形態においては、車両１０の進行方向の前部に第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂが設けられ、進行方向後部に第三空気ばね２１ｃ、第四空気ばね２１ｄが設けられている場合について説明するが、車両１０の進行方向を切換可能とする場合には、遅延部４０により入力が遅延される対象を、第一高さ制御装置３７ａおよび第二高さ制御装置３７ｂから、第三高さ制御装置３７および第四高さ制御装置３７ｄに切換え可能とすればよい。

遅延部４０は、遅延させる時間である上記所定時間を、各台車１１の間隔と自車の走行速度とを用いて算出する。具体的には、台車１１間の距離をＬ（ｍ）、自車速度をＶ（ｍ／秒）とすると、上記所定時間は、Ｌ／Ｖ（秒）とされる。遅延部４０は、図示しないタイマーなどによって、傾斜制御部３５から第一高さ制御装置３７ａ、第二高さ制御装置３７ｂへの制御指令の入力タイミングを、傾斜制御部３５から第三高さ制御装置３７ｃ、第四高さ制御装置３７ｄへの制御指令の入力タイミングよりも遅延させる。なお、遅延部４０としては、一般的なディレイ回路などのハードウェアの構成を用いることができるが、傾斜制御部３５のソフトウェア上で遅延機能を構成しても良い。

この実施形態の車体傾斜制御装置は、上述した構成を備えており、次に、上述した車両１０の曲線区間における車体２２の傾斜制御を行う制御処理について図３を参照しながら説明する。また、この説明においては、遅延部４０がソフトウェアにより構成される場合を一例にして説明する。なお、曲線区間は、カントＫが一定な円曲線と、入口側において円曲線まで徐々にカントＫが増加するように形成された入口側緩和曲線と、円曲線から徐々にカントＫが減少するように形成された出口側緩和曲線とによって構成されている。

まず、走行位置情報検出部３１によって自車の走行位置を検出するとともに、走行速度検出部３３によって自車の走行速度を検出する（ステップＳ０１）。
次いで、車両１０が曲線区間を走行しているか否かを判定する（ステップＳ０２）。ここで、進行方向の前方側に配置された台車１１が曲線区間の入口側緩和曲線に進入した場合には、曲線区間を走行していると判定される。

上記判定の結果、曲線区間ではない場合には（ステップＳ０２でＮｏ）、この判定処理を繰り返し、曲線区間である場合（ステップＳ０２でＹｅｓ）には、曲線情報出力部３２によって、自車の走行位置に基づき自車が走行する位置の曲率、カントＫなどの曲線情報を検索して求める（ステップＳ０３）。

次に、傾斜角度目標値演算部３４によって、走行速度の情報と、曲線情報とに基づき車体２２を傾斜させる際の傾斜角度目標値を演算する（ステップＳ０４）。

その後、傾斜角度目標値を、外軌側の空気ばねである第一空気ばね２１ａ、第三空気ばね２１ｃの高さの目標値、および、内軌側の空気ばねである第二空気ばね２１ｂ、第四空気ばね２１ｄの高さの目標値に変換する（ステップＳ０５）。
さらに、前部に配置されている第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂの高さ目標値を遅延部４０に保存する（ステップＳ０６）とともに、後部に配置されている第三空気ばね２１ｃ、第四空気ばね２１ｄの高さを変化させる第三高さ制御装置３７ｃおよび第四高さ制御装置３７ｄに対して、上述した第三空気ばね２１ｃ、第四空気ばね２１ｄの高さの目標値を現在の高さ制御指令として入力する（ステップＳ０７）。これにより、現在の高さの目標値となるように後部に配置されている第三空気ばね２１ｃおよび第四空気ばね２１ｄが伸縮される。

この際、前部に配置されている第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂの高さを変化させる第一高さ制御装置３７ａおよび第二高さ制御装置３７ｂに対して、遅延部４０によってＬ／Ｖ（秒）前の高さの目標値を制御指令として入力する（ステップＳ０９）。そして、上述した一連の制御処理を一旦終了して、その後、上述した制御処理を繰り返す。

ここで、上記一連の制御処理は演算装置などによって実現される。そして、上述したステップＳ０１からステップＳ０９までの一連の制御処理を実行するのにかかる時間は、演算装置の動作周波数等に応じた一定時間となる。つまり、一連の制御処理の実行回数に基づいてＬ／Ｖ（秒）を計時することが可能である。そして、上記一連の制御処理を一回実行することで遅延部４０に保存される高さの目標値は一つであるから、例えば、上述した遅延部４０に保存される高さの目標値に、当該目標値が遅延部４０に保存される順番の情報を関連付け、これら遅延部４０に保存された高さの目標値のうち、Ｌ／Ｖ（秒）に対応する所定の順番だけ遡った順番の情報が関連付けられている高さの目標値を読み出すことで、Ｌ／Ｖ（秒）前の高さの目標値を読み出すことが可能となる。

なお、上述したＬ／Ｖ（秒）前の高さの目標値を求める手法は、部品点数等が増加しない点で有利となるが、この手法に限られるものではない。例えば、計時手段を設けて、高さの目標値に時間情報を関連付けて保存して、この時間情報に基づいてＬ／Ｖ（秒）前の高さの目標値を読み出すようにしてもよい。

図５は、縦軸を進行方向前部に配置された台車１１における輪重、横軸を台車１１の走行位置とした輪重変動を示すシミュレーション結果のグラフである。当該グラフにおいて、外軌側の車輪の輪重変動を実線で示し、内軌側の車輪の輪重変動を破線で示している。また、上述した車体傾斜制御装置１００によって車体２２の傾斜制御を行った場合の輪重変動を太線（実線及び破線）で示し、従来の傾斜制御を行った場合の輪重変動を細線（実線および破線）で示している。

同図に示すように、入口側緩和曲線を走行する際の台車１１における輪重は、車体傾斜制御装置１００により傾斜制御を行った場合の方が、従来の傾斜制御を行った場合よりも、車両中立時の輪重に対して増大側および減少側の両側において小さくなり輪重変動が低減されていることが分かる。同様に、出口側緩和曲線を走行する際の台車１１の輪重は、車体傾斜制御装置１００により傾斜制御を行った場合の方が、従来の傾斜制御を行った場合よりも、車両中立時の輪重に対して増大側および減少側の両側において小さくなり輪重変動が低減されていることが分かる。とりわけ出口側緩和曲線を走行する際は、外軌側の車輪の輪重抜けが５０％程度改善される。

したがって、上述した実施形態の車体傾斜制御装置１００によれば、曲線区間においては、進行方向の前部に配置された台車１１の走行軌道の方が進行方向後方側に配置された台車１１の走行軌道よりも常に先にカントＫが変化して傾斜角度が変位することとなるが、カントＫの変位により車体２２前部の傾斜角度が変位する際に、遅延部４０によって車体２２後部の第三空気ばね３７ｃおよび第四空気ばね３７ｄを車体２２前部の第一空気ばね３７ａおよび第二空気ばね３７ｂよりも先に動作させることで、車体２２後部の第三空気ばね３７ｃおよび第四空気ばね３７ｄによる傾斜角度と車体２２前部の第一空気ばね３７ａおよび第二空気ばね３７ｂによる傾斜角度との間に角度差を生じさせ、この角度差によって車体２２前部と車体２２後部とのカントＫの差分を吸収して、捩じり方向の力が車体２２に作用するのを抑制することができる。その結果、制御プラグラムや空気ばねによる傾斜機構が複雑化するのを防止しつつ、台車１１の輪重変動を低減することができる。

また、車両１０が走行する外軌側のレールＲの高さ位置が内軌側のレールＲの高さ位置よりも高い状態から徐々に外軌側のレールＲの高さ位置が低く変位する出口側緩和曲線において、カントＫの変位によって車体２２前部が立ち上がる方向に変位を開始するタイミングで、第三空気ばね２１ｃおよび第四空気ばね２１ｄによって立ち上がる方向への車体２２後部の変位を開始させることができる。そのため、出口側緩和曲線において、車体２２前部と車体２２後部との地面に対する傾斜角度の変位タイミングを揃えて車体２２に捩じり方向の力が作用するのを抑制して、とりわけ車体２２前部の台車１１における外軌側の輪重抜けなどの輪重変動を抑制することが可能となる。

同様に、車両１０が走行する外軌側のレールＲの高さ位置が内軌側のレールＲの高さ位置と同じ高さ位置の状態から徐々に外軌側のレールＲの高さ位置が高く変位する入口側緩和曲線において、カントＫの変位によって寝る方向へ車体２２前部が変位を開始するタイミングで、第三空気ばね２１ｃおよび第四空気ばね２１ｄによって寝る方向への車体２２後部の変位を開始させることができる。そのため、入口側緩和曲線においても、車体２２前部と車体２２後部との地面に対する傾斜角度の変位タイミングを揃えて車体２２に捩じり方向の力が作用するのを抑制し、とりわけ車体２２前部の台車１１における内軌側の輪重抜けなどの輪重変動を抑制することができる。

また、上述した実施形態のように車体傾斜機構として迅速に伸縮可能な第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂ、第三空気ばね２１ｃ、および、第四空気ばね２１ｄを備え、これら第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂ、第三空気ばね２１ｃ、および、第四空気ばね２１ｄによって車体２２の傾斜制御を行う場合には、車体２２に捩じり方向の力が作用しやすくなるが、車体２２前部に配置される第一空気ばね２１ａおよび第二空気ばね２１ｂの駆動制御を遅延させるだけで車体２２に捩じり方向の力が作用するのを抑制することができるため、簡単な構成で輪重変動を抑制することができる。

なお、この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態においては、車体傾斜機構として第一空気ばね２１ａ、第二空気ばね２１ｂ、第三空気ばね２１ｃ、および、第四空気ばね２１ｄをアクチュエータとして用いて車体２２の傾斜制御を行う場合について説明したが、台車１１の台車枠１６と車体２２との間に円弧状のガイドを備える振り子梁を設け、この振り子梁をアクチュエータによって揺動させることで車体２２をガイドに沿って傾斜させるいわゆる制御付き振り子車両の傾斜機構であってもよい。また、空気ばね以外のアクチュエータとして、例えば、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、電動アクチュエータなどを用いた傾斜機構を採用してもよい。

また、上述した実施形態においては、車体２２の外軌側を高くすることで車体２２を内軌側に傾斜させる場合について説明したが、車体２２の内軌側を低くすることで車体２２を傾斜させたり、これらを同時に行ったりしてもよい。

１０ 車両（鉄道車両）
１１ 台車
２１ 空気ばね（車体傾斜機構）
２２ 車体
３４ 傾斜角度目標値演算部
３５ 傾斜制御部
３７ａ 第一高さ制御装置（車体傾斜機構）
３７ｂ 第二高さ制御装置（車体傾斜機構）
３７ｃ 第三高さ制御装置（車体傾斜機構）
３７ｄ 第四高さ制御装置（車体傾斜機構）
４０ 遅延部

Claims (7)

1. 車体の進行方向の前後部に該車体を支持する台車を備え、該台車毎に前記車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御装置において、
   前記車体の傾斜角度目標値を演算する傾斜角度目標値演算部と、
   該傾斜角度目標値演算部の演算結果に基づいて、前記車体傾斜機構の駆動制御を行う傾斜制御部と、
   前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の傾斜動作を前記車体の後部に配置される前記車体傾斜機構の傾斜動作よりも遅延させる遅延部と、を備えることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御装置。
2. 前記傾斜制御部は、前記車体の前部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体傾斜機構の駆動制御を開始し、前記車体の後部が前記出口側緩和曲線に進入するまで、前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の駆動制御を遅延させる請求項１に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
3. 前記傾斜制御部は、前記車体の前部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体傾斜機構の駆動制御を開始し、前記車体の後部が前記入口側緩和曲線に進入するまで、前記車体の前部に配置される前記車体傾斜機構の駆動制御を遅延させる請求項１又は２に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
4. 前記車体傾斜機構は、
   車幅方向に離間配置された複数の空気ばねを各台車に備える請求項１から３の何れか一項に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
5. 車体の進行方向の前後部に該車体を支持する台車を備え、該台車毎に前記車体を車幅方向に傾斜させる車体傾斜機構を備える鉄道車両の車体傾斜制御方法において、
   前記車体の前部における傾斜を開始するタイミングを、前記車体の後部における傾斜を開始するタイミングよりも遅延させることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜制御方法。
6. 前記車体の前部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の後部の傾斜を開始し、前記車体の後部が出口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の前部の車体傾斜を開始する請求項５に記載の鉄道車両の車体傾斜制御方法。
7. 前記車体の前部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の後部の傾斜を開始し、前記車体の後部が入口側緩和曲線に進入するタイミングで、前記車体の前部の車体傾斜を開始する請求項５又は６に記載の鉄道車両の車体傾斜制御方法。

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