JP2018100056A

JP2018100056A - 鉄道車両の制振装置

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Publication number: JP2018100056A
Application number: JP2016248322A
Authority: JP
Inventors: 岡田　信之; Nobuyuki Okada; 信之岡田; 淳平近藤; Jumpei Kondo
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: JP6794244B2

Abstract

【課題】車体のロール方向への振動に対する制振制御が可能な、又は、車体の左右並進方向若しくはヨー方向への振動に対する制振制御と車体のロール方向への振動に対する制振制御とを簡単な方法で両立させることが可能な鉄道車両の制振装置を提供する。【解決手段】鉄道車両１の台車３と車体２間に設けたセミアクティブ制振用ダンパ５と、車体に設けた振動センサ７と、振動センサの検出信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパ５のオンロードとアンロードの切り替え制御を行う制御コントローラ６とを備えた鉄道車両の制振装置１０である。振動センサには、少なくとも車体のロール方向への振動を検出する第１センサ７１を備え、制御コントローラは、第１センサの検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の台車と車体間に設けたセミアクティブ制振用ダンパと、当該セミアクティブ制振用ダンパを制御する制御コントローラとを備えた鉄道車両の制振装置に関する。

一般に、鉄道車両では、乗客の乗り心地を良くするため、台車と車体との間に空気ばね等を設けるとともに、空気ばね等の制振性を高める制振装置を搭載している。鉄道車両の制振装置として、台車と車体間に設けたセミアクティブ制振用ダンパと、当該セミアクティブ制振用ダンパを制御する制御コントローラとを備えた装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

上記特許文献１に開示された鉄道車両の制振装置１００は、図７に示すように、台車１０１と車体１０２間に設けたセミアクティブ制振用ダンパ１０３と、車体１０２に設けた加速度センサ１０４と、加速度センサ１０４からの検出信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパ１０３を制御する制御コントローラ１０５とを備えている。セミアクティブ制振用ダンパ１０３は、左右の空気ばね１０６、１０６の間に配置されている。加速度センサ１０４は、車体１０２の左右方向の加速度を検出する。

特開２０１１−８８６２３号公報

しかしながら、上記鉄道車両の制振装置１００では、図８に示すように、加速度センサ１０４から得られる車体１０２の地面に対する左右方向における絶対速度（図左側への速度：プラス（＋）、図右側への速度：マイナス（−））のプラス・マイナス（±）と、油圧シリンダ２００の伸縮方向から、セミアクティブ制振用ダンパ１０３のアンロードとオンロードとを切り替える方法を採っているので、車体１０２の左右方向（左右並進方向又はヨー方向）への振動に対する制振制御しかできず、車体１０２のロール方向への振動に対する制振制御ができなかった。

すなわち、車体１０２が左右方向（左右並進方向又はヨー方向）の振動を行う場合、例えば、車体１０２が図左側（＋側）に移動し、車体１０２の地面に対する左右方向の絶対速度がプラス（＋）のとき、制振側に荷重を出すために、油圧シリンダ２００が伸び側で、セミアクティブ制振用ダンパ１０３をオンロードとする。つまり、車体１０２の左右方向（左右並進方向又はヨー方向）への振動に対するセミアクティブ制振用ダンパ１０３のアンロードとオンロードの切り替えは、車体１０２の地面に対する左右方向の絶対速度がプラス（＋）のとき、シリンダ伸びにはオンロードとし、シリンダ縮みにはアンロードとする。

一方、図９に示すように、車体１０２がロール方向の振動を行う場合、例えば、車体１０２が図左側（＋側）に回転し、車体１０２の地面に対する左右方向の絶対速度が＋（プラス）のとき、制振側に荷重を出すためには、油圧シリンダ２００が短縮側でオンロードとする必要がある。つまり、車体１０２のロール方向への振動に対するセミアクティブ制振用ダンパ１０３のアンロードとオンロードの切り替えは、車体１０２の地面に対する左右方向の絶対速度がプラス（＋）のとき、シリンダ伸びにはアンロードとし、シリンダ縮みにはオンロードとする必要がある。

したがって、上記鉄道車両の制振装置１００では、車体１０２が左右並進方向又はヨー方向へ振動を行う場合と、車体１０２がロール方向へ振動を行う場合とでは、セミアクティブ制振用ダンパ１０３のアンロードとオンロードの切り替え条件が逆となるので、車体１０２の左右方向（左右並進方向又はヨー方向）への振動に対する制振制御しかできず、車体１０２のロール方向への振動に対する制振制御ができなかった。そのため、車体１０２のロール方向への振動に対する制振制御を簡単に実現でき、鉄道車両に対する乗客の乗り心地を更に向上させることが求められていた。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、車体のロール方向への振動に対する制振制御が可能な、又は、車体のロール方向への振動に対する制振制御と車体の左右並進方向若しくはヨー方向への振動に対する制振制御とを簡単な方法で両立させることが可能な鉄道車両の制振装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道車両の制振装置は、以下の構成を備えている。
（１）鉄道車両の台車と車体間に設けたセミアクティブ制振用ダンパと、前記車体に設けた振動センサと、前記振動センサの検出信号に基づいて前記セミアクティブ制振用ダンパのオンロードとアンロードの切り替え制御を行う制御コントローラとを備えた鉄道車両の制振装置であって、
前記振動センサには、少なくとも前記車体のロール方向への振動を検出する第１センサを備え、前記制御コントローラは、前記第１センサの検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいて前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする。

本発明においては、振動センサには、少なくとも車体のロール方向への振動を検出する第１センサを備え、制御コントローラは、第１センサの検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うので、少なくとも車体のロール方向への振動を簡単に低減することができる。その結果、車体のロール方向への振動に対する制振制御が可能な、鉄道車両の制振装置を提供することができる。なお、第１センサには、ジャイロセンサが好ましく、その検出信号には、車体のロール方向の角速度又は角加速度が好ましい。

（２）（１）に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記振動センサには、前記第１センサの他に、前記車体の左右並進方向又はヨー方向への振動を検出する第２センサを備え、前記制御コントローラは、前記第２センサの検出信号に基づいて第２荷重指令信号を算出し、前記第１荷重指令信号と前記第２荷重指令信号とを切り替えて前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする。

本発明においては、振動センサには、第１センサの他に、車体の左右並進方向又はヨー方向への振動を検出する第２センサを備え、制御コントローラは、第２センサの検出信号に基づいて第２荷重指令信号を算出し、第１荷重指令信号と第２荷重指令信号とを切り替えてセミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うので、車体のロール方向への振動と車体の左右並進方向又はヨー方向への振動とをそれぞれ簡単に低減することができる。その結果、車体のロール方向への振動に対する制振制御と車体の左右並進方向若しくはヨー方向への振動に対する制振制御とを簡単な方法で両立させることが可能な鉄道車両の制振装置を提供することができる。なお、第２センサには、加速度センサが好ましく、その検出信号には、車体の左右方向の加速度又は絶対速度が好ましい。

（３）（２）に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記制御コントローラは、前記第１荷重指令信号の大きさと前記第２荷重指令信号の大きさとを比較し、大きい方の荷重指令信号を選択して前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする。

本発明においては、制御コントローラは、第１荷重指令信号の大きさと第２荷重指令信号の大きさとを比較し、大きい方の荷重指令信号を選択してセミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うので、車体のロール方向への振動と車体の左右並進方向又はヨー方向への振動とを振動の大きい方から優先的に低減することができる。その結果、車体のロール方向への振動と車体の左右並進方向若しくはヨー方向への振動とをより効率的に低減させる制振制御が可能な鉄道車両の制振装置を提供することができる。

（４）（２）又は（３）に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記制御コントローラは、前記鉄道車両の走行地点における線路情報により、前記第１センサの検出信号及び前記第２センサの検出信号から、それぞれ特定の周波数の信号を排除した上で、前記第１荷重指令信号及び前記第２荷重指令信号をそれぞれ算出することを特徴とする。

本発明においては、制御コントローラは、鉄道車両の走行地点における線路情報により、第１センサの検出信号及び第２センサの検出信号から、それぞれ特定の周波数の信号を排除した上で、第１荷重指令信号及び第２荷重指令信号をそれぞれ算出するので、例えば、鉄道車両が曲線区間を走行するときの車体の遠心力に伴う特定の振動を予め除いた状態で、第１荷重指令信号及び第２荷重指令信号を算出することができる。そのため、車体におけるロール方向の振動と左右並進方向又はヨー方向の振動とを、より精度よく判断して、その制振効果を高めることができる。

本発明によれば、車体のロール方向への振動に対する制振制御が可能な、又は、車体の左右並進方向若しくはヨー方向への振動に対する制振制御と車体のロール方向への振動に対する制振制御とを簡単な方法で両立させることが可能な鉄道車両の制振装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る鉄道車両の制振装置の概略構成図である。図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの回路構成図である。図１に示す制振装置を構成する制御コントローラが荷重指令信号を算出し、セミアクティブ制振用ダンパに指令するブロック図である。図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの作動状態の回路図（オンロード、アンロード）であり、（ａ）は油圧シリンダの伸長時にオンロードとなる回路図であり、（ｂ）は油圧シリンダの短縮時にアンロードとなる回路図である。図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの作動状態の回路図（オンロード、アンロード）であり、（ａ）は油圧シリンダの短縮時にオンロードとなる回路図であり、（ｂ）は油圧シリンダの伸長時にアンロードとなる回路図である。図１に示す制振装置による制振効果を表すシミュレーション図である。特許文献１に開示された鉄道車両の制振装置の概略構成図である。図７に示す鉄道車両において、車体が左右並進方向又はヨー方向の振動を行う場合の説明図である。図７に示す鉄道車両において、車体がロール方向の振動を行う場合の説明図である。

次に、本発明の実施形態に係る鉄道車両の制振装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係る鉄道車両の制振装置の全体構成を説明し、制御コントローラにおける荷重指令信号の算出、選定方法を説明した上で、セミアクティブ制振用ダンパのオンロードとアンロードの動作方法を説明する。また、本実施形態による車体の制振効果に対するシミュレーション結果についても説明する。

＜本制振装置の全体構成＞
まず、本実施形態に係る鉄道車両の制振装置の全体構成について、図１、図２を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係る鉄道車両の制振装置の全体構成図を示す。図２に、図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの回路構成図を示す。

図１に示すように、本実施形態に係る鉄道車両１の制振装置１０には、鉄道車両１の台車３と車体２間に設けた空気ばね４、４及びセミアクティブ制振用ダンパ５と、当該セミアクティブ制振用ダンパ５を制御する制御コントローラ６とを備えている。セミアクティブ制振用ダンパ５は、左右の空気ばね４、４の間に配置されている。車体２には、制御コントローラ６に接続された振動センサ７として、車体２のロール方向の振動を検出する第１センサ７１と、車体２の左右並進方向又はヨー方向の振動を検出する第２センサ７２とを備えている。第１センサ７１には、車体２のロール方向の角速度を検出するジャイロセンサを用いている。第２センサ７２には、車体２の左右水平方向の加速度を検出する加速度センサを用いている。ここで、ロール方向の角速度及び左右水平方向の加速度について、図左側への速度をプラス（＋）で表し、図右側への速度をマイナス（−）で表す。なお、制御コントローラ６には、鉄道車両１の走行地点に設置された地上子９から位置信号が伝達され、各位置信号に対応した線路８の情報（例えば、曲線区間の曲率、分岐の有無等）が記憶されている。

また、図１、図２に示すように、上記セミアクティブ制振用ダンパ５は、台車３と車体２間に左右方向へ水平状に配置された油圧シリンダ２０と、油圧シリンダ２０の作動油を制御する油圧回路３０とから構成されている。油圧シリンダ２０は、シリンダチューブ２１とロッド２２とを備え、シリンダチューブ２１は台車３に連結され、ロッド２２は車体２に連結されている。油圧シリンダ２０は、シリンダチューブ２１をロッド２２が連結されたピストン２５によってヘッド側室２３とロッド側室２４とに区分されている。また、ピストン２５には、両室を連通する流路が形成され、当該流路にヘッド側室２３からロッド側室２４の方向のみに作動油が流れるようにチェック弁２６が設けられている。

また、油圧回路３０は、以下のように構成されている。すなわち、油圧シリンダ２０のヘッド側室２３には、流路３１３を介してオイルタンク３８が接続され、この流路３１３上にヘッド側室２３からオイルタンク３８への流れを止めるチェック弁３９が設けられている。オイルタンク３８は、シリンダチューブ２１の外周側に固定されている。また、ロッド側室２４に接続された流路３１には、フィルタ３２を介して第１比例リリーフ弁３３と第２比例リリーフ弁３４とが直列に設けられ、オイルタンク３８に接続されている。また、流路３１は、第１比例リリーフ弁３３と第２比例リリーフ弁３４との間で流路３１１が分岐し、その流路３１１がヘッド側室２３に接続されている。第１比例リリーフ弁３３及び第２比例リリーフ弁３４は、ノーマルクローズタイプの電磁比例リリーフ弁であって、制御コントローラ６からの荷重指令信号に従いリリーフ圧を開度調整によって変化させたオンロード制御が行われ、全開状態にすることでアンロード制御を構成するようになっている。

また、油圧回路３０には、更に、無通電状態などのフェイル時にロッド側室２４とオイルタンク３８とを連通するパッシブ回路が構成されている。パッシブ回路は、流路３１から流路３１２が分岐してオイルタンク３８へ接続され、そこにフェイルセーフ弁３５とオリフィス３６とが直列に設けられ、更にリリーフ弁３７が、オリフィス３６と並列に接続されている。フェイルセーフ弁３５は、ノーマルオープンの電磁開閉弁であって、フェイル時にはオリフィス３６を介して油圧シリンダ２０のロッド側室２４とオイルタンク３８とが連通するようになっている。そして、ロッド側室２４からの吐出流量が大きい場合には、リリーフ弁３７が作動することとなる。

＜荷重指令信号の算出、選定方法＞
次に、本実施形態に係る鉄道車両の制振装置の制御コントローラにおける荷重指令信号の算出、選定方法を、図１、図３を用いて説明する。図３に、図１に示す制振装置を構成する制御コントローラが荷重指令信号を算出し、セミアクティブ制振用ダンパに指令するブロック図を示す。

図１、図３に示すように、制御コントローラ６は、第１センサ７１の検出信号に基づいて車体２のロール方向の振動に対する第１荷重指令信号（ロール振動荷重指令）を算出する（ステップ：Ｓ１）。第１センサ７１の検出信号は、例えば、車体２のロール角速度の信号である。また、第２センサ７２の検出信号に基づいて車体２の左右並進方向又はヨー方向の振動に対する第２荷重指令信号（左右・ヨー振動荷重指令）を算出する（ステップ：Ｓ２）。第２センサ７２の検出信号は、例えば、車体２の左右加速度の信号である。次に、第１荷重指令信号（ロール振動荷重指令）の大きさと第２荷重指令信号（左右・ヨー振動荷重指令）の大きさとを比較して、大きい方の荷重指令信号を選択し（ステップ：Ｓ３）、選択した荷重指令信号の振動を抑制するようにセミアクティブ制振用ダンパ５のアンロードとオンロードの切り替えを行うべくセミアク荷重指令を出す（ステップ：Ｓ４）。

なお、振動センサ７には、少なくとも車体２のロール方向への振動を検出する第１センサ７１を備え、制御コントローラ６は、第１センサ７１の検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパ５の切り替え制御を行ってもよい。この場合、少なくとも車体２のロール方向への振動を簡単に低減することができる。また、振動センサ７には、第１センサ７１の他に、車体２の左右並進方向又はヨー方向への振動を検出する第２センサ７２を備え、制御コントローラ６は、第２センサ７２の検出信号に基づいて第２荷重指令信号を算出し、第１荷重指令信号と第２荷重指令信号とを適宜（例えば、所定時間毎に）切り替えてセミアクティブ制振用ダンパ５の切り替え制御を行ってもよい。この場合、車体２のロール方向への振動と車体２の左右並進方向又はヨー方向への振動とをそれぞれ簡単に低減することができる。

また、制御コントローラ６は、第１センサ７１の検出信号及び第２センサ７２の検出信号から、それぞれ特定の周波数の信号を、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）回路等を用いて排除した上で（ステップ：Ｓ５）、ステップＳ１の第１荷重指令信号及びステップＳ２の第２荷重指令信号をそれぞれ算出してもよい。この場合、例えば、鉄道車両１が曲線区間を走行するときの車体２の遠心力に伴う特定の周波数の振動を予め除去した状態で、ステップＳ１の第１荷重指令信号及びステップＳ２の第２荷重指令信号を算出することができ、これによって、車体２におけるロール方向の振動と左右並進方向又はヨー方向の振動とを、より精度良く判断して、その制振効果を高めることができる。

＜セミアクティブ制振用ダンパのオンロードとアンロードの動作方法＞
次に、本実施形態に係る鉄道車両の制振装置１０において、セミアクティブ制振用ダンパ５のオンロードとアンロードの動作方法を、図１、図４、図５を用いて説明する。図４に、図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの作動状態の回路図（オンロード、アンロード）を示し、（ａ）は油圧シリンダの伸長時にオンロードとなる回路図を示し、（ｂ）は油圧シリンダの短縮時にアンロードとなる回路図を示す。図５に、図１に示す制振装置を構成するセミアクティブ制振用ダンパの作動状態の回路図（オンロード、アンロード）を示し、（ａ）は油圧シリンダの短縮時にオンロードとなる回路図を示し、（ｂ）は油圧シリンダの伸長時にアンロードとなる回路図を示す。

図１、図４（ａ）に示すように、油圧シリンダ２０を伸長させる車体２左側への揺れを抑制する場合、第１比例リリーフ弁３３の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第２比例リリーフ弁３４は全開状態に制御されてアンロードを構成している。従って、油圧シリンダ２０のロッド２２が伸びれば、図４（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室２４内の作動油がピストン２５によって流路３１へ送り出され、第１比例リリーフ弁３３を通り、更に抵抗の小さい流路３１１から油圧シリンダ２０のヘッド側室２３へと戻る。このとき、図３に示す第１荷重指令信号（ロール振動荷重指令）と第２荷重指令信号（左右・ヨー振動荷重指令）の内、大きい方の荷重指令信号を選択した制御コントローラ６からのセミアク荷重指令によって第１比例リリーフ弁３３のリリーフ圧が制御され、油圧シリンダ２０に発生する制振荷重が調整される。

ところで、車体２が左側へ振れている場合に、例えば軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがある。その際、セミアクティブ制振用ダンパ５が、台車３からの荷重をオンロード状態で受けたのでは、車体２の左側への揺れを増幅してしまう。そのため、上記セミアクティブ制振用ダンパ５では、油圧シリンダ２０の短縮に対してアンロードを構成すべく、図４（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室２３内の作動油がピストン２５によって流路３１１に押し出され、また負圧になったロッド側室２４へチェック弁２６からヘッド側室２３内の作動油の一部が流れる。流路３１１に押し出された作動油は、全開状態の第２比例リリーフ弁３４を通ってオイルタンク３８へと流れる。そのため、車体２が左側へ振れている場合に、例えば軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがあっても、セミアクティブ制振用ダンパ５は、台車３からの荷重を逃すことができる。

次に、図１、図５（ａ）に示すように、油圧シリンダ２０を短縮させる車体２右側の揺れを抑制する場合には、第２比例リリーフ弁３４の開度調整によって得られる制振荷重のオンロード制御が行われ、第１比例リリーフ弁３３は全開状態に制御されアンロードを構成する。従って、油圧シリンダ２０のロッド２２が短縮すれば、図５（ａ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ヘッド側室２３内の作動油がピストン２５によって流路３１１に押し出され、また負圧になったロッド側室２４へヘッド側室２３内の作動油の一部がチェック弁２６から流れる。このとき、第１比例リリーフ弁３３が全開状態であり、流路３１と流路３１１とが連通して等圧になっているため、流路３１１に流れた作動油は、第２比例リリーフ弁３４を通ってオイルタンク３８へと流れる。このとき、図３に示す第１荷重指令信号（ロール振動荷重指令）と第２荷重指令信号（左右・ヨー振動荷重指令）との内、大きい方の荷重指令信号を選択した制御コントローラ６からのセミアク荷重指令によって第２比例リリーフ弁３４のリリーフ圧が制御され、油圧シリンダ２０に発生する制振荷重が調整される。

そして、この場合でも軌道狂いなどによって、台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがある。しかし、セミアクティブ制振用ダンパ５は、伸長に対してはアンロードを構成しており、図５（ｂ）の太線で示すように作動油が流れる。すなわち、ロッド側室２４内の作動油がピストン２５によって流路３１へ送り出され、第１比例リリーフ弁３３を通った作動油は、抵抗の小さい流路３１１からヘッド側室２３へと流れる。また、容積の大きいヘッド側室２３には、負圧によってオイルタンク３８からの作動油も流れ込む。そのため、車体２が右側へ振れている場合に、例えば軌道狂いなどによって台車３が同方向に車体２よりも速い速度で振れることがあっても、セミアクティブ制振用ダンパ５は、台車３からの荷重を逃すことができる。

ところで、本実施形態のセミアクティブ制振用ダンパ５では、油圧シリンダ２０が伸縮のいずれか一方の作動途中でオンロードとアンロードとを変化させる場合には、第１比例リリーフ弁３３又は第２比例リリーフ弁３４の一方を流れる作動油に作用する抵抗によって切り換えられる。油圧シリンダ２０が伸長作動の場合には、図４（ａ）と図５（ｂ）に示すように、第１比例リリーフ弁３３を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。一方、油圧シリンダ２０が短縮作動の場合には、図５（ａ）と図４（ｂ）に示すように、第２比例リリーフ弁３４を通る作動油の流れによってオンロードとアンロードとの制御が行われる。

＜車体の制振効果＞
次に、本実施形態による車体の制振効果に対するシミュレーション結果について、図６を用いて説明する。図６に、図１に示す制振装置による制振効果を表すシミュレーション図を示す。

図６は、車体の振動に伴う左右加速度ＰＳＤ（Power Spectral Density：パワースペクトル密度）と振動の周波数との相関図について、特許文献１の制振装置を用いて左右方向の振動に対してのみ制振制御を行った場合（Ｘ１）と、特許文献１の制振装置を用いてロール方向の振動に対してのみ制振制御を行った場合（Ｘ２）と、本実施形態に係る鉄道車両の制振装置１０を用いて左右方向（左右並進方向又はヨー方向）の振動とロール方向の振動とを両方共に制振制御した場合（Ｘ３）と、を比較したシミュレーション図である。図６の縦軸には、左右加速度ＰＳＤを対数目盛で表し、横軸には、周波数を対数目盛で表している。一般に、鉄道車両の走行時に乗客の乗り心地に影響を与える周波数は、０．５〜２．０Ｈｚ付近であることが知られている。

図６に示すように、左右方向の振動に対してのみ制振制御を行った場合（Ｘ１）には、１〜２Ｈｚ付近において左右加速度ＰＳＤが低下し、制振効果の改善がみられるが、０．５〜０．７Ｈｚ付近では左右加速度ＰＳＤが上昇し、制振効果が悪化する。また、ロール方向の振動に対してのみ制振制御を行った場合（Ｘ２）には、０．５〜０．７Ｈｚ付近において左右加速度ＰＳＤが僅かに低下し、制振効果の改善が若干みられるが、０．９〜１．２Ｈｚ付近では左右加速度ＰＳＤが大幅に上昇し、制振効果が悪化する。

これに対して、本実施形態に係る鉄道車両１の制振装置１０を用いて左右方向（左右併進方向又はヨー方向）の振動とロール方向の振動とを制振制御した場合（Ｘ３）には、０．５〜０．７Ｈｚ付近で左右加速度ＰＳＤが上昇するのをＸ１、Ｘ２より抑制できるとともに、０．９〜１．２Ｈｚ付近で左右加速度ＰＳＤが大幅に上昇するのも抑制できている。その結果、０．５〜２．０Ｈｚにおいて左右加速度ＰＳＤを全体的に低減でき、鉄道車両１の走行時に乗客の乗り心地に影響を与える周波数である０．５〜２．０Ｈｚ付近において制振効果の改善がみられる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明した本実施形態に係る鉄道車両１の制振装置１０によれば、振動センサ７には、少なくとも車体２のロール方向への振動を検出する第１センサ７１を備え、制御コントローラ６は、第１センサ７１の検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいてセミアクティブ制振用ダンパ５の切り替え制御を行うので、少なくとも車体２のロール方向への振動を簡単に低減することができる。その結果、車体２のロール方向への振動に対する制振制御が可能な、鉄道車両１の制振装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、振動センサ７には、第１センサ７１の他に、車体２の左右並進方向又はヨー方向への振動を検出する第２センサ７２を備え、制御コントローラ６は、第２センサ７２の検出信号に基づいて第２荷重指令信号を算出し、第１荷重指令信号と第２荷重指令信号とを切り替えてセミアクティブ制振用ダンパ５の切り替え制御を行うので、車体２のロール方向への振動と車体２の左右並進方向又はヨー方向への振動とをそれぞれ簡単に低減することができる。その結果、車体２のロール方向への振動に対する制振制御と車体２の左右並進方向若しくはヨー方向への振動に対する制振制御とを簡単な方法で両立させることが可能な鉄道車両１の制振装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、制御コントローラ６は、第１荷重指令信号の大きさと第２荷重指令信号の大きさとを比較し、大きい方の荷重指令信号を選択してセミアクティブ制振用ダンパ５の切り替え制御を行うので、車体２のロール方向への振動と車体２の左右並進方向又はヨー方向への振動とを振動の大きい方から優先的に低減することができる。その結果、車体２のロール方向への振動と車体２の左右並進方向若しくはヨー方向への振動とをより効率的に低減させる制振制御が可能な鉄道車両１の制振装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、制御コントローラ６は、鉄道車両１の走行地点における線路情報により、第１センサ７１の検出信号及び第２センサ７２の検出信号から、それぞれ特定の周波数の信号を排除した上で、第１荷重指令信号及び第２荷重指令信号をそれぞれ算出するので、例えば、鉄道車両１が曲線区間を走行するときの車体２の遠心力に伴う特定の振動を予め除いた状態で、第１荷重指令信号及び第２荷重指令信号を算出することができる。そのため、車体２におけるロール方向の振動と左右並進方向又はヨー方向の振動とを、より精度よく判断して、その制振効果を高めることができる。

＜変形例＞
以上、本実施形態の鉄道車両の制振装置１０を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、第１センサ７１には、車体２のロール方向の角速度を検出するジャイロセンサを用い、第２センサ７２には、水平方向の加速度を検出する加速度センサを用いているが、必ずしもジャイロセンサや加速度センサに限る必要はない。例えば、第１センサ７１として、ロール方向の振幅等を検出する振動センサでもよく、第２センサ７２として、水平方向の振幅等を検出する振動センサでもよい。また、第１センサと第２センサとを別々に設ける必要はなく、両者が１つに合体されたものでもよい。

本発明は、鉄道車両の台車と車体間に設けたセミアクティブ制振用ダンパと、当該セミアクティブ制振用ダンパを制御する制御コントローラとを備えた鉄道車両の制振装置として利用できる。

１鉄道車両
２車体
３台車
４空気ばね
５セミアクティブ制振用ダンパ
６制御コントローラ
７振動センサ
１０制振装置
２０油圧シリンダ
３０油圧回路
７１第１センサ
７２第２センサ

Claims

鉄道車両の台車と車体間に設けたセミアクティブ制振用ダンパと、前記車体に設けた振動センサと、前記振動センサの検出信号に基づいて前記セミアクティブ制振用ダンパのオンロードとアンロードの切り替え制御を行う制御コントローラとを備えた鉄道車両の制振装置であって、
前記振動センサには、少なくとも前記車体のロール方向への振動を検出する第１センサを備え、前記制御コントローラは、前記第１センサの検出信号に基づいて第１荷重指令信号を算出し、当該第１荷重指令信号に基づいて前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする鉄道車両の制振装置。
請求項１に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記振動センサには、前記第１センサの他に、前記車体の左右並進方向又はヨー方向への振動を検出する第２センサを備え、前記制御コントローラは、前記第２センサの検出信号に基づいて第２荷重指令信号を算出し、前記第１荷重指令信号と前記第２荷重指令信号とを切り替えて前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする鉄道車両の制振装置。
請求項２に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記制御コントローラは、前記第１荷重指令信号の大きさと前記第２荷重指令信号の大きさとを比較し、大きい方の荷重指令信号を選択して前記セミアクティブ制振用ダンパの切り替え制御を行うことを特徴とする鉄道車両の制振装置。
請求項２又は請求項３に記載された鉄道車両の制振装置において、
前記制御コントローラは、前記鉄道車両の走行地点における線路情報により、前記第１センサの検出信号及び前記第２センサの検出信号から、それぞれ特定の周波数の信号を排除した上で、前記第１荷重指令信号及び前記第２荷重指令信号をそれぞれ算出することを特徴とする鉄道車両の制振装置。