JP2015006822A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる鉄道車両を提供すること。
【解決手段】プラットホーム１０２へ到着したことが検出された場合に、高さ調整機構２０が作動されて空気ばね１０に給気される。その結果、車体４の出入口６の床面Ｆの高さが、駅間を走行する場合の車体４の出入口６の床面Ｆの高さより高く設定される。その結果、走行する鉄道車両１の道床１００から車体４の上面までの高さを、停車中の鉄道車両１の道床１００から車体４の上面までの高さより低くできる。車体断面を小さくすることなく、空気抵抗に影響を与える車高方向における断面積を小さくできるので、居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる。
【選択図】図２

Description

本発明は鉄道車両に関し、特に居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる鉄道車両に関するものである。

空気ばねを介して台車に車体が支持される鉄道車両では、レバー及び連結棒を備えるリンク機構によって機械的に各々の空気ばねの高さが高さ調整弁に伝達され、高さ調整弁の開閉によって空気ばねの高さ調整や内圧の調整が行われる。高さ調整弁による空気ばね高さの制御目標は、走行中も駅停車中も変わりなく同じであり、一般に、車輪の摩耗や軸ばねの撓みを考慮して、車体の出入口の床面がプラットホームの上面より高い位置となるように設定される。駅に停車した鉄道車両の出入口の床面がプラットホームの上面より極端に低い位置にあると、乗客が降車するときに、床面とプラットホームとの段差に躓くおそれがあるからである。

そのため、異なる規格を有する線区に乗り入れする鉄道車両では、一般に、最も高いプラットホームに合わせて車体の出入口の床面高さが設定される。その結果、プラットホームの高さが低い線区では、車体の出入口の床面とプラットホームの上面との間に大きな段差が生じてしまう。このような大きな段差は肢体不自由者や車椅子を利用した乗客には障害となる。

そこで、駅に到着した鉄道車両の出入口の床面を下降させ、プラットホームの上面と床面との段差を小さくする技術がある（例えば特許文献１及び２）。特許文献１には、鉄道車両が駅に到着すると、空気ばねの空気を排気して、空気ばねの高さを低くする技術が開示されている。また、特許文献２には、鉄道車両が駅に到着すると、枕木方向に配置された空気ばねの内のプラットホーム側の空気ばねの高さを低くして、出入口の床面とプラットホームの上面との段差を小さくする技術が開示されている。

特開平１１−３２１６４７号公報 特開２００６−２７４７７号公報

しかしながら上記従来の技術では、停車中の鉄道車両の出入口とプラットホームとの段差の問題は解消されるが、走行中の鉄道車両の空気抵抗を削減する観点からの検討がなされていなかった。空気抵抗を削減するには車体断面を小さくすることが有効であるが、車体断面を小さくすると居住空間が狭くなるという問題がある。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる鉄道車両を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両によれば、レール方向に台車が複数配置され、その台車にそれぞれ配置された空気ばねにより車体が支持され、高さ調整機構により空気ばねの空気が給排されて車体の高さが調整される。排気手段により高さ調整機構が作動されて空気ばねの空気が排気され、走行中の車体の高さが設定される。車両がプラットホームへ到着したことが到着検出手段により検出された場合に、給気手段により、高さ調整機構が作動されて空気ばねに給気される。その結果、車体の出入口の床面の高さが、排気手段により設定された車体の出入口の床面の高さより高く設定される。

これにより、駅間を走行する鉄道車両の車体の床面を、駅で停車中の車体の床面より低くできる。従って、駅間を走行する鉄道車両の道床から車体の上面までの高さを、駅で停車中の鉄道車両の道床から車体の上面までの高さより低くできる。その結果、居住空間に影響を与える車体断面を小さくすることなく、空気抵抗に影響を与える車高方向における断面積を小さくできる。よって、居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる効果がある。

請求項２記載の鉄道車両によれば、駅を発進した車両の情報または出入口に配設された扉の閉止に関する情報が車両情報取得手段により取得され、その情報が所定の条件を満たすか車両情報判断手段により判断される。判断の結果、所定の条件を満たす場合に、排気手段により、高さ調整機構が作動されて空気ばねの空気が排気される。車両が駅を発進した後または出入口の扉が閉止された後、即ち、乗客が降車できなくなってから空気ばねの空気が排気されるので、請求項１の効果に加え、出入口の床面とプラットホームとに段差ができるように車体が下降された場合であっても、その段差に乗客が躓くことを防止できる効果がある。

請求項３記載の鉄道車両によれば、排気手段により、先頭車両のレール方向に配置される複数の台車のうちの少なくとも先頭の台車の空気ばねの空気が排気される。先頭車両は、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面を備えているので、少なくとも先頭の台車の空気ばねの高さが低くされることにより、傾斜面によって、走行する先頭車両に生じる乱流を抑制できる。その結果、請求項２の効果に加え、乱流摩擦抵抗を抑制することによって空気抵抗を抑制できる効果がある。

請求項４記載の鉄道車両によれば、排気手段により、先頭車両およびその先頭車両の後方に連結される他の車両に配置される複数の台車の空気ばねの空気が排気されるので、レール方向に亘って、道床から車体の上面までの高さを小さくできる。その結果、請求項３の効果に加え、先頭車両および他の車両の横風に対する転覆限界風速を大きくできる効果がある。

請求項５記載の鉄道車両によれば、排気手段は、各車両のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車の空気ばねの空気を排気した後、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気を排気する。これにより、車体の先頭側の床面を低くした後、後端側の床面を低くする間、車体の床面をわずかに前傾させることができる。その結果、請求項１から４のいずれかの効果に加え、前方に加速度運動をするときに乗客が感じる慣性力を抑制できる効果がある。

請求項６記載の鉄道車両によれば、空気ばねに給気する空気が空気タンクに蓄えられ、空気タンクと空気ばねとを繋ぐ空気配管に給気弁が配設される。異常診断手段により高さ調整機構の動作異常の有無が判断され、判断の結果、高さ調整機構に動作異常がある場合に、フェイルセーフ実行手段により給気弁が開弁されて空気ばねに給気される。その結果、空気ばねによって車体の床面が上昇される。この状態でプラットホームに鉄道車両が停車した場合には、プラットホームの高さに対して出入口の床面の高さが下回る段差を小さく又は無くすことができる。従って、請求項１から５のいずれかの効果に加え、高さ調整機構に異常が発生した場合であっても、乗客を降車させるときには、プラットホームの段差に乗客が躓くことを防止できる効果がある。

本発明の一実施の形態における鉄道車両の側面図である。 （ａ）は走行中における鉄道車両の車高方向における断面図であり、（ｂ）は駅に到着した鉄道車両の車高方向における断面図である。 鉄道車両の高さ調整機構および電気的構成を示すブロック図である。 駅ホーム判断処理を示すフローチャートである。 車両情報判断処理を示すフローチャートである。 高さ調整処理を示すフローチャートである。 異常診断処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して鉄道車両１の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態における鉄道車両１の側面図であり、図２（ａ）は走行中における鉄道車両１の車高方向における断面図であり、図２（ｂ）は駅に到着した鉄道車両１の車高方向における断面図である。図１では、鉄道車両１のレール方向の図示を省略している。

図１に示すように鉄道車両１は、先頭車両２と、先頭車両２の後方に連結される複数の他の車両３とを備えている。先頭車両２及び他の車両３は、乗客を収容する車体４と、車体４のレール方向の前後の２箇所に配置される台車５とをそれぞれ備え、車体４には、出入口６を開閉する扉７が設けられている。先頭車両２は、車体４が、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面８を備える流線形状に形成され、先頭部の下部に湾曲板状の排障器９が固定されている。

図２を参照して鉄道車両１をさらに説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車体４は、枕木方向に２個、レール方向に２個（合計４個）配置された空気ばね１０を介して台車５により支持される。台車５は、道床１００に敷設されたレール１０１上を転動する車輪１１と、車輪１１を軸支する軸箱（図示せず）と、軸箱と台車枠１２とを弾性的に結合する軸ばね１３とを備えて構成される。なお、空気ばね１０の内部には、車体４の下向きの動きを制限するストッパ（図示せず）が内蔵されている。

駅間を走行する鉄道車両１は、図２（ａ）に示すように空気ばね１０の高さが低く設定され、駅に到着した鉄道車両１は、図２（ｂ）に示すように空気ばね１０の高さが、駅間を走行する場合と比較して高く（本実施の形態では約５０ｍｍ高く）設定される。本実施の形態では、鉄道車両１が駅に到着したときに、出入口６（図１参照）の床面Ｆの高さが、プラットホーム１０２の上面よりわずかに高くなるように設定される。また、車体４の側面に、光電センサ（非接触センサ）により構成された駅ホームセンサ４２ａ及び高さ検出センサ４３ａが取り付けられている。

駅ホームセンサ４２ａは、プラットホーム１０２の側壁を検出することで、駅のプラットホーム１０２へ鉄道車両１が進入したことを検出するためのセンサである。駅ホームセンサ４２ａは、プラットホーム１０２の長手方向の側壁に対峙されるように設けられており、車体４の床面Ｆがプラットホーム１０２より高い位置となるように空気ばね１０の高さが設定された場合でも、プラットホーム１０２の側壁を検出できるような高さ位置に取り付けられている。

高さ検出センサ４３ａは、プラットホーム１０２の側壁を検出することで、プラットホーム１０２の上面と車体４の床面Ｆとの段差を検出するためのセンサである。高さ検出センサ４３ａは、駅ホームセンサ４２ａより高い位置であって、車体４の床面Ｆと略等しい高さ位置に取り付けられている。

次に図３を参照して、空気ばね１０の高さを調整する高さ調整機構２０について説明する。図３は鉄道車両１の高さ調整機構２０及び電気的構成を示すブロック図である。なお、図３では、電気信号の流れを実線で図示し、空気の流れを破線で図示する。

図３に示すように鉄道車両１は、空気ばね１０の空気の給排を制御するための高さ調整機構２０が、空気タンク２１（元空気溜）と空気ばね１０との間に介設されている。高さ調整機構２０は、空気配管により接続された高さ調整弁２２、給気弁２３、遮断弁２４及び排気弁２５を備えている。

遮断弁２４は、空気ばね１０の給排気時に高さ調整弁２２（後述する）と空気ばね１０との間の空気配管を開閉する弁であり、給気弁２３は、空気ばね１０に給気する弁である。給気弁２３、遮断弁２４及び排気弁２５は一方が空気ばね１０に連通し、遮断弁２４の他方は高さ調整弁２２の一方に接続される。排気弁２５の他方は開放状態とされ、高さ調整弁２２及び給気弁２３は他方が空気タンク２１に連通する。

高さ調整弁２２は、空気ばね１０の伸縮に基づく車体４（図２参照）の下降または上昇移動に伴って傾動するリンク機構（図示せず）の傾動量に応じて開閉される。遮断弁２４を開弁しておけば、高さ調整弁２２の開度に応じて空気ばね１０に給排される空気量が調整され、車体４の高さが自動的に調整される。高さ調整弁２２及びリンク機構は周知であるから、ここでの説明は省略する。

次いで、制御装置３０の詳細構成について説明する。図３に示すように制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３を備え、それらがバスライン３４を介して入出力ポート３５に接続されている。また、入出力ポート３５には、遮断弁２４、給気弁２３、排気弁２５等の装置が接続されている。

ＣＰＵ３１は、バスライン３４により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１により実行される制御プログラム（例えば、図４から図７に図示されるフローチャートのプログラム）や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ３３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、駅フラグ３３ａ、車両情報フラグ３３ｂ及び高さフラググ３３ｃが設けられている。

駅フラグ３３ａは、鉄道車両１が駅に到着したか否かを示すフラグであり、後述する駅ホーム判断処理（図４参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。車両情報フラグ３３ｂは、鉄道車両１の走行に関する情報が所定の条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する車両情報判断処理（図５参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。高さフラグ３３ｃは車体４の調整高さを示すフラグであり、後述する高さ調整処理（図６参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。ＣＰＵ３１は、高さフラグ３３ｃがオンである場合に、車体４の床面Ｆがプラットホーム１０２の上面よりわずかに高くなるように調整されていると判断する。

速度検出装置４１は、鉄道車両１の速度を検出すると共にその検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、鉄道車両１の速度を検出する速度センサ４１ａと、その速度センサ４１ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。なお、速度センサ４１ａは、車両駆動用の電動機（図示せず）からの出力信号に基づいて速度を検出するものでも良い。

駅ホーム検出装置４２は、鉄道車両１が駅に到着したことを検出すると共にその検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、駅ホームセンサ４２ａと、その駅ホームセンサ４２ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。

高さ検出装置４３は、プラットホーム１０２に対する車体４の床面Ｆの高さを検出すると共にその検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、高さ検出センサ４３ａと、高さ検出センサ４３ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。

傾動量検出装置４４は、空気ばね１０の高さを機械的に高さ調整弁２２に伝達するリンク機構（図示せず）のレバーの傾動量を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、レバー（図示せず）の傾動量を検出する傾動量検出センサ４４ａと、その傾動量検出センサ４４ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。ＣＰＵ３１は、入力された傾動量検出センサ４４ａの検出結果に基づいて、空気ばね１０の高さ（台車５に対する車体４の高さ）を算出する。

距離検出装置４５は、台車５と車体４との距離を検出すると共にその検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、台車５と車体４との間に配設された距離センサ４５ａと、その距離センサ４５ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。

他の入出力装置５０としては、例えば、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システム等を利用して、取得した鉄道車両１の現在位置や速度をＣＰＵ３１に出力する装置；車体４の出入口６を開閉する扉７が閉止されたことを検出すると共に、その検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する装置などが挙げられる。

次に図４を参照して駅ホーム判断処理について説明する。図４は駅ホーム判断処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１が駅のプラットホーム１０２に到着したか否かを判断する処理である。

ＣＰＵ３１は駅ホーム判断処理に関し、まず、駅ホーム検出装置４２の出力信号を取得し、駅のプラットホーム１０２が検出されたか否かを判断する（Ｓ１）。その結果、プラットホーム１０２が検出された場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１は鉄道車両１の速度を取得し（Ｓ２）、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｈ以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。判断の結果、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｈ以下であれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、鉄道車両１はプラットホーム１０２で停車準備段階にあるので、駅フラグ３３ａをオンして（Ｓ４）、この駅ホーム判断処理を終了する。

一方、Ｓ１の処理の結果、プラットホーム１０２が検出されていない場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、鉄道車両１は駅間を走行中と判断されるので、駅フラグ３３ａをオフして（Ｓ５）、この駅ホーム判断処理を終了する。また、Ｓ３の処理の結果、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｈを超えている場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、鉄道車両１は駅を通過中（通過駅を走行中）と判断されるので、駅フラグ３３ａをオフして（Ｓ５）、この駅ホーム判断処理を終了する。

次に図５を参照して車両情報判断処理について説明する。図５は車両情報判断処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１が駅のプラットホーム１０２に到着したか否かを判断する処理である。

ＣＰＵ３１は車両情報判断処理に関し、まず、鉄道車両１の速度を取得し（Ｓ１１）、速度が所定の速度Ｖｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ１２）。判断の結果、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｒ以上であれば（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、車両情報フラグ３３ｂをオンして（Ｓ１３）、この車両情報判断処理を終了する。

一方、Ｓ１２の処理の結果、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｒ未満である場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、鉄道車両１は停止中か徐行運転中と判断されるので、車両情報フラグ３３ｂをオフして（Ｓ１４）、この車両情報判断処理を終了する。なお、本実施の形態では、車両情報判断処理で使用される所定の速度Ｖｒは、駅ホーム判断処理（図４参照）で使用される所定の速度Ｖｈより大きい値に設定されている。

次に図６を参照して高さ調整処理について説明する。図６は高さ調整処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１の車体４の高さを調整するための処理である。

ＣＰＵ３１は高さ調整処理に関し、まず、駅フラグ３３ａがオンであるか否かを判断し（Ｓ２１）、駅フラグ３３ａがオンであると判断される場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、高さフラグ３３ｃがオンであるか否かを判断する（Ｓ２２）。高さフラグ３３ｃがオフであると判断される場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、車体４の出入口６の床面Ｆがプラットホーム１０２の上面より低い位置にあると考えられるので、遮断弁２４（図３参照）を閉止して（Ｓ２３）、給気弁２３を開弁する（Ｓ２４）。これにより空気タンク２１から空気ばね１０に圧縮空気が給気され、空気ばね１０が高さ方向に伸張される。その結果、車体４が上昇される。

次にＣＰＵ３１は、車体４の出入口６の床面Ｆが所定の高さまで上昇されたか否かを判断する（Ｓ２５）。なお、Ｓ２５の処理は、高さ検出装置４３によって検出された高さ検出センサ４３ａのプラットホーム１０２に対する位置に基づいて行われる。Ｓ２５の処理により、車体４の出入口６の床面Ｆが所定の高さに上昇されるまで、Ｓ２３及びＳ２４の処理が繰返し実行される。Ｓ２５の処理の結果、床面Ｆが所定の高さまで上昇されたと判断されると（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、給気弁２３を閉止し（Ｓ２６）、高さフラグ３３ｃをオンして（Ｓ２７）、この高さ調整処理を終了する。

なお、Ｓ２２の処理の結果、高さフラグ３３ｃがオンであると判断される場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、車体４の高さはプラットホーム１０２に応じて既に調整されているので、Ｓ２３〜Ｓ２７の処理をスキップして、高さ調整処理を終了する。

これらの処理により、プラットホーム１０２に到着した鉄道車両１の車体４の出入口６の床面Ｆが、プラットホーム１０２の上面より少し高い位置に設定される。その結果、床面Ｆに対してプラットホーム１０２の上面が高くなることを防止できるので、鉄道車両１から降車する乗客がプラットホーム１０２に躓くことを防止できる。

なお、空気ばね１０の高さは空気ばね１０毎に調整できるので、レール１０１にカントが設けられている場合には、その高低差に応じ、台車５の左右に設けられた空気ばね１０の高さを異ならせることによって、車体４を枕木方向に亘って略水平にできる。

一方、Ｓ２１の処理の結果、駅フラグ３３ａがオフであると判断される場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、車両情報フラグ３３ｂがオンであるか否かを判断する（Ｓ２８）。車両情報フラグ３３ｂがオンであると判断される場合には（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、高さフラグ３３ｃがオンであるか否かを判断する（Ｓ２９）。高さフラグ３３ｃがオンであると判断される場合には（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、車体４の出入口６の床面Ｆがプラットホーム１０２の上面と略同一またはプラットホーム１０２より高い位置にあると考えられるので、排気弁２５を開弁する（Ｓ３０）。これにより空気ばね１０の空気が排気され、空気ばね１０が高さ方向に収縮される。その結果、車体４が下降される。

次にＣＰＵ３１は、車体４が所定の高さまで下降されたか否かを判断する（Ｓ３１）。なお、Ｓ３１の処理は、距離検出装置４５が検出する車体４と台車５との距離に基づいて行われる。Ｓ３１の処理により、車体４が所定の高さに下降されるまで、Ｓ３０の処理が繰返し実行される。Ｓ３１の処理の結果、車体４が所定の高さまで下降されると（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、排気弁２５を閉止し（Ｓ３２）、遮断弁２４を開弁し（Ｓ３３）、高さフラグ３３ｃをオフして（Ｓ３４）、この高さ調整処理を終了する。

なお、Ｓ２８の処理の結果、車両情報フラグ３３ｂがオフであると判断される場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、鉄道車両１は駅に停留していないので、車体４の高さをプラットホーム１０２に応じて調整する必要はない。また、鉄道車両１の速度は所定の速度Ｖｒ未満なので、車体４を下降させなくても（車体４の上面の高さを低くしなくても）、走行時の空気抵抗は問題になり難い。そこで、Ｓ２９〜Ｓ３４の処理をスキップして、高さ調整処理を終了する。

また、Ｓ２９の処理の結果、高さフラグ３３ｃがオフであると判断される場合には（Ｓ２９：Ｎｏ）、車体４は既に所定の高さまで下降されているので、Ｓ３０〜Ｓ３４の処理をスキップして、高さ調整処理を終了する。

これらの処理により、高さ調整弁２２及びリンク機構（図示せず）によって設定される車体４の高さを、駅に停車中の鉄道車両１の車体４の高さより低くできる。鉄道車両１は、車体４の下面に床下機器（図示せず）が設けられているので、車体４の下面と道床１００との間に空気（走行風）は流入し難い。従って、車体４の上面の高さを低くすることで、居住空間に影響を与える車体断面を小さくすることなく、空気抵抗に影響を与える車高方向における断面積を小さくできる。よって、居住空間を確保しつつ空気抵抗を少なくできる。さらに、車体４の高さを低くすることにより、トンネル突入時に発生する圧縮波を低減できる。

また、本実施の形態における鉄道車両１によれば、車体４の先頭部に湾曲板状の排障器９（図１参照）が設けられている。排障器９と道床１００との隙間は小さいので、排障器９と道床１００との間に走行風はほとんど流入できない。そのため、排障器９が設けられていない鉄道車両と比較して、車体４の上面の高さを低くすることによる空気抵抗の低減効果を大きくできる。

また、走行する鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｒを超えるか否かが判断され、所定の速度Ｖｒを超えると判断される場合に、高さ調整機構２０が作動されて空気ばね１０の空気が排気される。これにより、車体４の出入口６の床面Ｆの高さが、鉄道車両１がプラットホーム１０２へ到着した場合の車体４の出入口６の床面Ｆの高さより低く設定される。鉄道車両１が駅を発進して所定の速度Ｖｒを超えた後、即ち、乗客が降車できない走行中に空気ばね１０の空気が排気されるので、出入口６の床面Ｆとプラットホーム１０２とに段差ができるように車体４が下降された場合であっても、その段差に乗客が躓くことを防止できる。

これに対し、駅に停車中に空気ばね１０の空気が排気される場合には、プラットホーム１０２の上面に対して出入口６の床面Ｆが低くなることがある。鉄道車両１の扉７が開放されていると、出入口６からプラットホーム１０２へ出ようとした乗客が、床面Ｆとプラットホーム１０２との段差に躓き易くなる。本実施の形態によれば、乗客はプラットホーム１０２に出られないので、乗客が段差に躓いてプラットホーム１０２に転倒することを防止できる。

また、停車中や速度Ｖｒ以下の低速走行中に空気ばね１０の空気が排気される場合には、車体４が下方に移動する違和感を乗客が覚えるおそれがある。これに対し、本実施の形態では、鉄道車両１の速度が所定の速度Ｖｒを超えた場合に、空気ばね１０の空気が排気されて車体４の高さが低くされる。よって、停車中に空気ばね１０の空気が排気される場合と比較して、空気ばね１０の空気が排気されることによる違和感を乗客に覚えさせ難くできる。

また、高さ調整処理（図６参照）において、鉄道車両１が駅に到着するか否かの判断（Ｓ２１の処理）が、鉄道車両１が所定の条件を満たすかの判断（Ｓ２８の処理）に優先して行われる。従って、鉄道車両１が駅に到着する場合には、鉄道車両１が所定の条件を満たす場合であっても、空気ばね１０に給気されて車体４が上昇される。よって、鉄道車両１から降車する乗客がプラットホーム１０２に躓くことを防止できる。

また、車両情報判断処理（図５参照）で使用される所定の速度Ｖｒは、駅ホーム判断処理（図４参照）で使用される所定の速度Ｖｈより大きい値に設定される。従って、駅ホーム判断処理において駅フラグ３３ａがオンにされる速度Ｖｈに鉄道車両１が達していても、Ｖｒ＞Ｖｈのため、車両情報判断処理において車両情報フラグ３３ｂはオンにされない。従って、鉄道車両１が駅以外の場所を所定の速度Ｖｒより低速で走行する場合や停止した場合には、Ｓ２８の処理において（図６参照）、Ｓ２９〜Ｓ３４の処理をスキップして高さ調整処理が終了される。そのため、無駄な弁の開閉や空気ばね１０の給排気を行わないようにできる。

なお、空気ばね１０は、制御装置３０によって各々の給排気を制御できるので、先頭車両２（図１参照）及び他の車両３に配置された全ての台車５の空気ばね１０を給排気することや、一部の台車５の空気ばね１０を給排気することは適宜設定できる。但し、先頭車両２のレール方向に配置される複数の台車５のうちの少なくとも先頭の台車５の空気ばね１０の空気は排気される。鉄道車両１は、先頭車両２の車体４が、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面８を備えているので、少なくとも先頭の台車５の空気ばね１０の高さが低くされることにより、傾斜面８によって、走行する先頭車両２に生じる乱流を抑制できる。その結果、乱流摩擦抵抗を抑制することによって空気抵抗を抑制できる。

また、制御装置３０によって、先頭車両２及びその先頭車両２の後方に連結される他の車両３のそれぞれに配置される複数の台車５の空気ばね１０の空気が排気されるように設定できる。このように設定されることにより、レール方向に亘って道床１００から車体４の上面までの高さを小さくできる。その結果、走行中の鉄道車両１の空気抵抗を低下できるだけでなく、先頭車両２及び他の車両３の横風に対する転覆限界風速を大きくできる。

また、制御装置３０によって、先頭車両２及び他の車両３の各々について、レール方向に配置される複数の台車５のうちの先頭の台車５の空気ばね１０の空気を排気した後、その台車５の後方に位置する他の台車５に配置された空気ばね１０の空気を排気するように設定できる。このように設定されることにより、各々の車体４の先頭側の床面Ｆを低くした後、後端側の床面Ｆを低くする間、各々の車体４の床面Ｆをわずかに前傾させることができる。その結果、鉄道車両１が前方に加速度運動をするときに乗客が感じる慣性力を抑制できる。

次に図７を参照して異常診断処理について説明する。図７は異常診断処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１の検出装置等の動作が正常か否かを判断する処理である。

ＣＰＵ３１は異常診断処理に関し、まず、台車５と車体４との距離Ｈｓを取得する（Ｓ４１）。なお、Ｓ４１の処理は、距離検出装置４５の出力に基づいて行われる。次に、ＣＰＵ３１は、高さ調整弁２２を機械的に駆動するリンク機構（図示せず）の傾動量を取得する（Ｓ４２）。なお、Ｓ４２の処理は、傾動量検出装置４４の出力に基づいて行われる。次いでＣＰＵ３１は、取得した傾動量およびリンク機構の上下方向長さから、台車５と車体４との距離Ｈｍを算出する（Ｓ４３）。

次にＣＰＵ３１は、距離Ｈｓと距離Ｈｍとの差ｄを求め（Ｓ４４）、その差ｄが、予め定められた所定の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ４５）。差ｄが所定の範囲から外れていると判断される場合には（Ｓ４５：Ｎｏ）、給気弁２３を開弁して（Ｓ４６）、この異常診断処理を終了する。一方、Ｓ４５の処理の結果、差ｄが所定の範囲内であると判断される場合には（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、Ｓ４６の処理をスキップして、異常診断処理を終了する。

この異常診断処理において、差ｄが所定の範囲から外れていると判断される場合には（Ｓ４５：Ｎｏ）、高さ調整機構２０の誤動作による障害が発生している可能性があるので、空気ばね１０に給気されることで車体４の床面Ｆが上昇される。この状態でプラットホーム１０２に鉄道車両１が停車した場合には、プラットホーム１０２の高さに対して出入口６の床面Ｆの高さが下回る段差を小さく又は無くすことができる。従って、高さ調整機構２０に異常が発生した場合であっても、フェイルセーフの観点から、走行抵抗の低減よりも乗客の降車時の安全性を優先して、降車する乗客がプラットホーム１０２の段差に躓くことを防止できる。

なお、本実施の形態において、請求項１記載の排気手段としては、図６に示すフローチャート（高さ調整処理）におけるＳ３０の処理が、到着検出手段としては、Ｓ２１の処理が、給気手段としてはＳ２４の処理がそれぞれ該当する。請求項２記載の車両情報取得手段としては、図５に示すフローチャート（車両情報判断処理）におけるＳ１１の処理が、車両情報判断手段としては、図６に示すフローチャート（高さ調整処理）におけるＳ２８の処理がそれぞれ該当する。請求項６記載の異常診断手段としては、図７に示すフローチャート（異常診断処理）におけるＳ４５の処理が、フェイルセーフ実行手段としてはＳ４６の処理がそれぞれ該当する。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、車体４を支持する台車５の数は一例であり、適宜選択できる。

上記実施の形態では、高さ調整処理において、鉄道車両１に搭載された速度検出装置４１によって鉄道車両１の速度が検出される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システムによって鉄道車両１の速度を検出することは当然可能である。

上記実施の形態では、高さ調整処理において、駅ホーム検出装置４２によってプラットホーム１０２が検出され、且つ、所定の速度以下の場合に、鉄道車両１が駅に到着したと判断し、空気ばね１０に給気する場合について説明した。しかしながら、必ずしもこれに限られるものではなく、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システム等を利用し、鉄道車両１の位置や停止信号の情報を取得して鉄道車両１が駅に到着したか否かを判断することは当然可能である。この場合に、鉄道車両１が駅に近づいた場合に、駅に到着したと判断するように設定することは当然可能である。鉄道車両１は、停留する場合には駅に近づくと減速するので、減速した状態で空気ばね１０に給気して車体４を上昇させたとしても、走行時の空気抵抗の悪化に大きな影響はないからである。

上記実施の形態では、高さ調整処理において、高さ検出装置４３によって検出された高さ検出センサ４３ａのプラットホーム１０２に対する位置に基づき、床面Ｆが所定の高さまで上昇されたか否かを判断する場合（Ｓ２５）について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、高さ検出センサ４３ａを省略して、予め設定された高さに車体４（床面Ｆ）を上昇させるように制御することは当然可能である。高さ検出センサ４３ａを省略することで部品点数を削減できる。

上記実施の形態では、高さ調整処理において、速度検出装置４１によって検出される速度が所定の速度以上の場合に所定の条件を満たすと判断し、空気ばね１０の空気を排気する場合について説明した。しかしながら、必ずしもこれに限られるものではなく、他の条件を満たす場合に、空気ばね１０の空気を排気することは当然可能である。他の条件としては、例えば、出入口６を開閉する扉７が閉止したこと、鉄道車両１がプラットホーム１０２を発進したこと、プラットホーム１０２を発進した鉄道車両１が所定の位置に到達したことが挙げられる。

出入口６を開閉する扉７が閉止したことは、扉７の開閉を検出するセンサ（図示せず）に基づいて検出される。これによれば、出入口６を開閉する扉７が閉止した後、空気ばね１０の空気を排気して車体４の高さを低くする。その結果、鉄道車両１の扉７が閉止されることで、乗客は出入口６からプラットホーム１０２へ出られないので、床面Ｆとプラットホーム１０２との段差に乗客が躓いて転倒することを防止できる。

また、鉄道車両１がプラットホーム１０２を発進したことは、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システム、速度検出装置４１等により検出される。鉄道車両１がプラットホーム１０２を発進した後、走行中に空気ばね１０の空気を排気して車体４の高さを低くするので、停車中に空気ばね１０の空気を排気する場合と比較して、車体４が下降するときの違和感を乗客に覚えさせ難くできる。

また、プラットホーム１０２を発進した鉄道車両１が所定の位置に到達したことは、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システムによって検出される。なお、空気ばね１０の空気を排気する速さを、鉄道車両１の速度や加速度に応じて可変にすることは可能である。例えば、発進直後など鉄道車両１が低速で走行するときや加速度が小さいときには、高速で走行する場合や加速度が大きい場合と比較して、空気ばね１０の空気を排気する速さを遅くする。これにより、車体４が下降するときの違和感を乗客に覚えさせ難くできる。違和感を軽減するために、空気ばね１０の空気を複数回に分けて段階的に排気することも可能である。

上記実施の形態では、異常診断処理において、距離検出装置４５の出力に基づく距離Ｈｓと、傾動量検出装置４４の出力に基づく距離Ｈｍとの差ｄを求め、差ｄが所定の範囲から外れる場合に、高さ調整機構２０が正常に動作していないと判断する場合について説明した。しかしながら、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、高さ調整機構２０の空気配管の所定箇所に圧力センサを配設し、その圧力センサの検出値が所定の閾値より大きいか否かによって高さ調整機構２０の動作が正常であるか否かを判断することは当然可能である。また、遮断弁２４、給気弁２３及び排気弁２５に各弁体の動作位置を検出するセンサを設け、そのセンサの検出信号に基づいて高さ調整機構２０の動作異常の有無を検出することは当然可能である。

上記実施の形態では、先頭車両２の先頭部が傾斜面８をもつ流線形に形成される鉄道車両１について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、先頭部が道床１００に対して垂直な切妻型車両（鉄道車両）とすることは当然可能である。切妻型車両の場合も、走行時に車体４を低くすることによって、本実施の形態と同様に、走行時の空気抵抗を低減することができると共に、トンネル突入時に発生する圧縮波を低減できる。

１ 鉄道車両
２ 先頭車両
３ 他の車両
４ 車体
５ 台車
６ 出入口
７ 扉
８ 傾斜面
１０ 空気ばね
２０ 高さ調整機構
２１ 空気タンク
２３ 給気弁
１０２ プラットホーム
Ｆ 床面

Claims (6)

1. レール方向に複数配置される台車と、その台車にそれぞれ配置された空気ばねにより支持される車体と、前記空気ばねの空気を給排して前記車体の高さを調整する高さ調整機構とを備える鉄道車両において、
   前記高さ調整機構を作動させて前記空気ばねの空気を排気し、走行中の前記車体の高さを設定する排気手段と、
   車両がプラットホームへ到着したことを検出する到着検出手段と、
   その到着検出手段によりプラットホームへの到着が検出された場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記空気ばねに給気し、前記車体の出入口の床面の高さを、前記排気手段により設定された前記車体の出入口の床面の高さより高く設定する給気手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両。
2. 駅を発進した車両の情報または前記出入口に配設された扉の閉止に関する情報を取得する車両情報取得手段と、
   その車両情報取得手段により取得された情報が所定の条件を満たすかを判断する車両情報判断手段とを備え、
   前記排気手段は、前記車両情報判断手段により所定の条件を満たすと判断された場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記空気ばねの空気を排気することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 先頭車両は、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面を備え、
   前記排気手段は、前記先頭車両のレール方向に配置される複数の台車のうちの少なくとも先頭の台車の空気ばねの空気を排気することを特徴とする請求項２記載の鉄道車両。
4. 前記排気手段は、前記先頭車両およびその先頭車両の後方に連結される他の車両に配置される複数の台車の空気ばねの空気を排気することを特徴とする請求項３記載の鉄道車両。
5. 前記排気手段は、各車両のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車の空気ばねの空気を排気した後、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気を排気することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鉄道車両。
6. 前記空気ばねに給気する空気を蓄える空気タンクと、
   その空気タンクと前記空気ばねとを繋ぐ空気配管に配設される給気弁と、
   前記高さ調整機構の動作異常の有無を判断する異常診断手段と、
   その異常診断手段により前記高さ調整機構に動作異常があると判断された場合に、前記給気弁を開弁して前記空気ばねに給気するフェイルセーフ実行手段とを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の鉄道車両。

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