JP2019018633A - 鉄道車両の車体傾斜制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図りつつ、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減する。【解決手段】鉄道車両の車体傾斜制御装置は、空気バネの給排気弁を制御する第１車体傾斜制御を実行する空気バネ制御器と、アクチュエータの推力を制御する第２車体傾斜制御を実行するアクチュエータ制御器と、前記空気バネ制御器及び前記アクチュエータ制御器の各制御の重み付けを決定する重み付け決定器と、を備える。前記重み付け決定器は、軌道の曲線情報を含む軌道情報と前記車両の走行位置及び走行速度と前記アクチュエータの温度とを含む入力データに基づいて、曲線区間の通過中に前記アクチュエータの温度が上限値よりも低い状態が保たれるように、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、台車と車体との間に左右に対となる空気バネと左右に対となるアクチュエータとが介設され、前記空気バネ及びアクチュエータを制御することで前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜制御装置に関する。

従来、鉄道車両が曲線区間を通過する際に、台車と車体との間に介設された左右一対の空気バネの高さを異ならせることで車体を傾斜させて超過遠心力を抑制し、乗り心地を向上させる車体傾斜システムが提案されている。ところが、車体傾斜システムにおいて、空気バネに圧縮空気を供給する給排気系統の能力が大きくない場合には、曲線区間進入時に空気バネの圧力の上昇速度が足りずに車体の目標傾斜角への到達が遅れ、乗り心地を低下させてしまうことがある。この点、特許文献１に開示された装置では、台車と車体との間に介設された左右一対のアクチュエータを利用し、空気バネによる車体傾斜動作を当該アクチュエータでアシストするため、曲線通過時の車体傾斜速度を向上できると共に、空気消費量（空気バネに供給する空気量）も低減できる。

特開２００７−１７６４００号公報

しかし、特許文献１の構成では、空気バネの制御とアクチュエータの制御とが互いに独立している。アクチュエータがアシスト力を発揮することを前提として空気バネの制御能力を低く設定したにも関わらず、アクチュエータによるアシスト力が弱い場合、図６に示すように、アクチュエータに定格推力を発生させただけでは、アクチュエータによるアシスト力が弱いために車体の目標傾斜角への到達が遅れ、曲線区間の初期段階で乗り心地が悪くなってしまう問題がある。他方、図７に示すように、曲線区間進入時に車体を目標傾斜角に素早く到達させようとしてアクチュエータに大きな推力を発生させると、アクチュエータの温度が上限値を超えてフェールセーフ機能が働き、アクチュエータによるアシストが続行できなくなる問題がある。また、空気バネ制御の能力を高くするために空気タンクや当該空気タンクに空気を充填するためのコンプレッサを増加又は大型化したり、フェールセーフ機能が働かない範囲でアシスト力を強くするためにアクチュエータを増加又は大型化することは、コストや搭載スペースの観点から望ましくないという事情もある。

そこで本発明は、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図りつつ、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両の車体傾斜制御装置は、台車と車体との間に左右に対となる空気バネと左右に対となるアクチュエータとが介設され、前記空気バネ及びアクチュエータを制御することで前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜制御装置であって、前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記空気バネの給排気弁を制御する第１車体傾斜制御を実行する空気バネ制御器と、前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が前記目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータの推力を制御する第２車体傾斜制御を実行するアクチュエータ制御器と、前記空気バネ制御器及び前記アクチュエータ制御器の各制御の重み付けを決定する重み付け決定器と、を備え、前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータの温度が上限値を超えると、前記第２車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行するように構成されており、前記重み付け決定器は、軌道の曲線情報を含む軌道情報と前記車両の走行位置及び走行速度と前記アクチュエータの温度とを含む入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記アクチュエータの温度が前記上限値よりも低い状態が保たれるように、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定する。

前記構成によれば、軌道の曲線情報と車両の走行位置及び走行速度とを参照することで、対象となる曲線区間を通過する際のアクチュエータの昇温傾向を事前に把握できるため、現在のアクチュエータの温度を考慮して第１車体傾斜制御と第２車体傾斜制御との重み付けを調節することで、曲線区間通過中にアクチュエータの温度が上限値よりも低い状態に保たれるように車体傾斜制御を実施できる。よって、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。

前記重み付け決定器は、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを前記曲線区間の通過中に変更してもよい。

前記構成によれば、曲線区間の全体にわたって重み付けの最適化を図ることができ、目標傾斜角への迅速な到達と空気消費量の低減とを高いレベルで両立できる。

前記重み付け決定器は、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの前記アクチュエータの推力の増加量が、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの前記空気バネの圧力による発生力の増加量よりも大きくなるように前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定してもよい。

前記構成によれば、車体傾斜の初期段階において車体傾斜に対するアクチュエータの貢献度が相対的に高く、車体を目標傾斜角に迅速に到達させることできる。

前記重み付け決定器は、前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達した後に、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら前記第１車体傾斜制御に対して前記第２車体傾斜制御の重みを減少させてもよい。

前記構成によれば、車体が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温を抑制できる。

前記重み付け決定器は、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した後に、前記空気バネの圧力を増加させると同時に前記アクチュエータの推力を減少させてもよい。

前記構成によれば、車体が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温を抑制できる。

前記入力データは、前記空気バネに圧縮空気を供給する空気タンクの圧力を更に含み、前記重み付け決定器は、前記入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記空気タンクの圧力が下限値よりも高い状態が保たれるように、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定してもよい。

前記構成によれば、曲線区間通過中にアクチュエータの温度を上限値よりも低い状態に保ちながら空気タンクの圧力の過剰な低下も確実に防止できる。

本発明によれば、アクチュエータによる目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。

実施形態に係る車体傾斜制御装置を含む鉄道車両のシステムの全体図である。 図１に示す車体傾斜制御装置のブロック図である。 図２に示す車体傾斜制御装置による車体傾斜角及びその他の経時的変化の一例を示すタイミングチャートである。 図２に示す車体傾斜制御装置による車体傾斜角及びその他の経時的変化の他例を示すタイミングチャートである。 図２に示す車体傾斜制御装置による車体傾斜角及びその他の経時的変化の更に他例を示すタイミングチャートである。 従来の車体傾斜制御装置による車体傾斜角及びその他の経時的変化の一例を示すタイミングチャートである。 従来の車体傾斜制御装置による車体傾斜角及びその他の経時的変化の他例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両が走行する方向であって車体が延びる方向が車両長手方向（前後方向）であり、それに直交する横方向が車幅方向（左右方向）である。

図１は、実施形態に係る車体傾斜制御装置を含む鉄道車両のシステムの全体図である。図１に示すように、鉄道車両１は、客室を有する車体２と、車体２を支持する台車３と、車体２と台車３との間に介設された一対の第１空気バネ４及び第２空気バネ５（二次サスペンション）とを備える。第１空気バネ４は車体２の右側に配置され、第２空気バネ５は車体２の左側に配置されている。台車３は、台車枠３ａと、輪軸３ｂと、台車枠３ａと輪軸３ｂとの間に介設された一次サスペンション３ｃ（例えば、コイルバネ又は板バネ）とを有する。

第１及び第２空気バネ４，５には、空気配管６及び電磁弁装置７を介して空気タンク８が接続されている。空気タンク８は、コンプレッサ９から供給される圧縮空気を貯留する。電磁弁装置７により第１及び第２空気バネ４，５に対する給排気がそれぞれ調節される。即ち、電磁弁装置７の制御により、第１空気バネ４の内部圧力と第２空気バネ５の内部圧力とを異ならせることで、第１空気バネ４の高さと第２空気バネ５の高さとを異ならせることができる。

車体２と台車３との間には、直動式で推力を発生する一対の第１アクチュエータ１１及び第２アクチュエータ１２が介設されている。第１アクチュエータ１１は車体２の右側に配置され、第２アクチュエータ１２は車体２の左側に配置されている。第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力によって車体２が台車３に対して鉛直方向に相対変位可能である。第１アクチュエータ１１の推力と第２アクチュエータ１２の推力とを異ならせれば、車体２が台車枠３ａに対して車幅方向に傾斜する（ロール方向に回転する）。第１及び第２アクチュエータ１１，１２には、例えば、電磁式アクチュエータが用いられるが、他の方式（例えば、油圧式又は空気圧式）のアクチュエータが用いられてもよい。

第１空気バネ４には、第１空気バネ４の高さＨ１を検出する第１空気バネ高さセンサ２１が設けられている。第２空気バネ５には、第２空気バネ５の高さＨ２を検出する第２空気バネ高さセンサ２２が設けられている。車両１には、車両１の走行位置Ｄを検出する走行位置センサ２３が設けられている。走行位置センサ２３は、例えばＧＰＳセンサである。車両１には、車両１の走行速度Ｖを検出する走行速度センサ２４が設けられている。走行速度センサ２４は、例えば車輪回転数センサである。

第１アクチュエータ１１には、第１アクチュエータ１１の温度Ｔ１を検出する第１アクチュエータ温度センサ２５が設けられている。第２アクチュエータ１２には、第２アクチュエータ１２の温度Ｔ２を検出する第２アクチュエータ温度センサ２６が設けられている。空気タンク８には、空気タンク８の内部圧力Ｐを検出する空気タンク圧力センサ２７が設けられている。車体２の右側部分には、車体２の右側部分の上下加速度Ａ１を検出する第１加速度センサ２８が設けられている。車体２の左側部分には、車体２の左側部分の上下加速度Ａ２を検出する第２加速度センサ２９が設けられている。

車両１には、第１及び第２空気バネ４，５用の電磁弁装置７と第１及び第２アクチュエータ１１，１２とを制御する統合制御装置３０が搭載されている。統合制御装置３０は、ハードウェア面において、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を備える。統合制御装置３０は、機能面において、車体傾斜制御装置３１及び振動制御装置３２を備える。車体傾斜制御装置３１には、軌道の曲線情報を含む軌道情報が記憶された記憶装置３３が接続されている。

車体傾斜制御装置３１は、図２等を用いて後述する。振動制御装置３２は、第１加速度センサ２８で検出される上下加速度Ａ１と第２加速度センサ２９で検出される上下加速度とを参照し、公知のスカイフック制御によって車体２の上下振動及びロール振動を防止するように第１及び第２アクチュエータ１１，１２に指令する動揺防止力を演算する。振動制御装置３２から出力された動揺防止力の指令値は、車体傾斜制御装置３１から出力されるアシスト力の指令値に加算されてアクチュエータ推力指令値として第１及び第２アクチュエータ１１，１２に送信される。

図２は、図１に示す車体傾斜制御装置３１のブロック図である。図２に示すように、車体傾斜制御装置３１は、目標傾斜角演算部４１、空気バネ制御部４２、アクチュエータ制御部４３、及び重み付け決定部４４を備える。車体傾斜制御装置３１の各部４１〜４４は、前記不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいて前記プロセッサが前記揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。

目標傾斜角演算部４１は、走行位置センサ２３で検出される車両１の走行位置Ｄと、走行速度センサ２４で検出される車両１の走行速度Ｖと、記憶装置３３から読み出される軌道情報とに基づいて車体２の目標傾斜角θ_Tを演算する。当該軌道情報は、軌道の曲線区間のロケーション、曲率、カント等の情報を含む。即ち、目標傾斜角演算部４１は、走行位置Ｄ及び軌道情報により現在時点における曲線情報（曲率及びカント）を把握し、その曲線情報及び走行速度Ｖにより車体２に生じる超過遠心力を抑制するのに必要な車体傾斜角（目標車体傾斜角θ_T）を算出する。

空気バネ制御部４２は、車両１の曲線区間の通過時に車体２が目標車体傾斜角θ_Tとなるように、第１及び第２空気バネ４，５の高さＨ１，Ｈ２を検出しながら第１及び第２空気バネ４，５の電磁弁装置７を制御する第１車体傾斜制御を実行する。即ち、空気バネ制御部４２は、車両１の曲線通過時において、第１空気バネ高さセンサ２１で検出された第１空気バネ４の高さＨ１と第２空気バネ高さセンサ２２で検出された第２空気バネ５の高さＨ２とから車体２の現在の車体傾斜角θを算出し、目標傾斜角演算部４１で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように空気バネ給排気指令を求めて電磁弁装置７に指令する。

アクチュエータ制御部４３は、車両１の曲線区間の通過時に車体２が目標車体傾斜角θ_Tとなるように、第１及び第２空気バネ４，５の高さＨ１，Ｈ２の高さを検出しながら第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力を制御する第２車体傾斜制御を実行する。即ち、アクチュエータ制御部４３は、車両１の曲線通過時において、第１空気バネ高さセンサ２１で検出された第１空気バネ４の高さＨ１と第２空気バネ高さセンサ２２で検出された第２空気バネ５の高さＨ２とから車体２の現在の車体傾斜角θを算出し、目標傾斜角演算部４１で算出された目標車体傾斜角θ_Tと現在の車体傾斜角θとの偏差Δθを減らすように第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力（アシスト力）を算出して出力する。

また、アクチュエータ制御部４３は、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の何れかの温度Ｔ１，Ｔ２が上限値Ｔ_Uを超えると、前記第２車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行する。フェールセーフ制御は、前記第２車体傾斜制御で算出される推力よりも第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力を強制的に小さくする制御である。例えば、フェールセーフ制御は、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力を強制的に定格推力未満に低減する制御とすることができる。

重み付け決定部４４は、空気バネ制御部４２及びアクチュエータ制御部４３の各制御の重み付けを決定する。重み付け決定部４４には、記憶装置３３から読み出される軌道情報と、走行位置センサ２３で検出される走行位置Ｄと、走行速度センサ２４で検出される走行速度Ｖと、第１アクチュエータ温度センサ２５で検出される第１アクチュエータ１１の温度Ｔ１と、第２アクチュエータ温度センサ２６で検出される第２アクチュエータ１２の温度Ｔ２と、空気タンク圧力センサ２７で検出される空気タンク８の圧力Ｐとが、入力データとして入力される。

重み付け決定部４４は、軌道情報、走行位置Ｄ、走行速度Ｖ、アクチュエータ温度Ｔ１，Ｔ２及び空気タンク圧力Ｐを含む入力データに基づいて、第１及び第２アクチュエータ１１，１２の温度Ｔ１，Ｔ２が上限値Ｔ_Uよりも低い状態が保たれ且つ空気タンク８の圧力Ｐが下限値Ｐ_Lよりも高い状態が保たれるように、車両１の曲線区間の通過中に前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを調節（変更）する。

即ち、軌道情報（曲線情報）、走行位置Ｄ及び走行速度Ｖが分かれば曲線区間の曲率、カント、通過時間等から第１及び第２アクチュエータ１１，１２の昇温パターンが予測でき、現在のアクチュエータ温度Ｔ１，Ｔ２が分かればアクチュエータ温度Ｔ１，Ｔ２が上限値Ｔ_Uをどの程度超えるかも予測できる。よって、重み付け決定部４４は、車両１の曲線通過時における第１及び第２車体傾斜制御の実行中に、アクチュエータ温度Ｔ１，Ｔ２が上限値Ｔ_Uを超えない範囲で第１及び第２アクチュエータ１１，１２の推力を有効利用して第１及び第２空気バネ４，５の給排気量を極力低減するように演算する。

なお、重み付け決定部４４は、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けの最適化演算を曲線通過前に行ってもよいし、曲線通過中に最適化演算を逐次行ってもよい。また、最適化演算は、一つの曲線に対して行ってもよいし、複数の曲線に対して行ってもよいし、営業走行区間全線の曲線に対して行ってもよい。また、重み付け決定部４４は、曲線情報、走行位置Ｄ、走行速度Ｖ及びアクチュエータ温度Ｔ１，Ｔ２の複数の条件に対応した複数の最適重み付けパターンから最も条件の近い最適重み付けパターンを選択することで各重み付けを決定してもよい。

図３は、図２に示す車体傾斜制御装置３１による車体傾斜角θ及びその他の経時的変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図３乃至５では、アクチュエータ推力は、第１及び第２アクチュエータ１１，１２のうち曲線通過時の外軌側のアクチュエータの推力（アシスト力）を示し、空気バネ圧力は、第１及び第２空気バネ４，５のうち曲線通過時の外軌側の空気バネの圧力を示している。なお、図３では、アシスト力の１目盛分のアクチュエータ推力は空気バネ圧力の１目盛分の圧力上昇による空気バネの発生力と等しいものとしてグラフを描画している。よって、アクチュエータ推力と空気バネ発生力とを加算したものが車体を傾斜させる力となるため、図３の例では、アクチュエータ推力と空気バネ発生力とを合計した３目盛分の力で車体が最大目標傾斜角に達する。

図３の例では、車体傾斜制御装置３１の重み付け決定部４４は、車両１が曲線区間に進入開始してから車体２が曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでのアクチュエータ推力の増加量（即ち、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までのアクチュエータ推力の増加量）が、車両１が曲線区間に進入開始してから車体２が曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの空気バネ圧力による発生力の増加量（即ち、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの空気バネ圧力による発生力の増加量）よりも大きくなるように空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重み付けを決定している。そして、重み付け決定部４４は、車両１が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの時間（即ち、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの時間）が、車両１が曲線区間に進入開始してから空気バネ圧力がピークに達するまでの時間（即ち、時刻ｔ₀から時刻ｔ₂までの時間）よりも短くなるように空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重み付けを決定している。このように、車体傾斜制御の初期段階において車体傾斜に対するアクチュエータ推力の貢献度が相対的に高くすることで、空気タンク８の空気消費量を抑えながら車体２が目標傾斜角に迅速に到達できることになる。

そして、重み付け決定部４４は、車体２が最大目標傾斜角に達すると（時刻ｔ₁）、車体２が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力に対するアクチュエータ推力の割合を減少させるように空気バネ制御部４２及びアクチュエータ制御部４３に指令する（時刻ｔ₁から時刻ｔ₂）。即ち、重み付け決定部４４は、車体２が最大目標傾斜角に達すると（時刻ｔ₁）、空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御に対してアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御の重みを減少させる。

具体的には、重み付け決定部４４は、車体２が最大目標傾斜角に達したら、その車体傾斜角を維持しながら、空気バネ圧力を継続して徐々に増加させると同時にアクチュエータ推力を徐々に減少させる（時刻ｔ₁から時刻ｔ₂）。こうすることで、車体２が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながらもアクチュエータの昇温が抑制され、アクチュエータ温度が上限値Ｔ_U未満に保たれる。

そして、重み付け決定部４４は、減少していたアクチュエータ推力が定格推力に到達したら（時刻ｔ₂）、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重みを一定に保つ（時刻ｔ₂から時刻ｔ₃）。

図４は、図２に示す車体傾斜制御装置３１による車体傾斜角及びその他の経時的変化の他例を示すタイミングチャートである。図４の例では、車両１が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの制御は図３の例と同じである（時刻ｔ₀から時刻ｔ₁）。そして、重み付け決定部４４は、車体２が最大目標傾斜角に達すると（時刻ｔ₁）、車体２が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力に対するアクチュエータ推力の割合を減少させるが、図３の例よりも当該割合を緩やかに減少させる。

そして、重み付け決定部４４は、減少していたアクチュエータ推力が所定値Ｆ_Pに到達したら（時刻ｔ₂）、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重みを一定に保つ（時刻ｔ₁から時刻ｔ₃）。所定値Ｆ_Pは、定格推力よりも大きい値であり、且つ、アクチュエータ温度が上限値Ｔ_U未満に継続して維持される値である。このようにすれば、図３の例に比べて、更に空気タンク８の空気消費量が抑えられることになる。なお、重み付け決定部４４は、減少していたアクチュエータ推力が所定値Ｆ_Pに到達したら（時刻ｔ₂）、その後は曲線区間の終わりまで空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重みを一定に保つ（時刻ｔ₂から時刻ｔ₃）。

図５は、図２に示す車体傾斜制御装置３１による車体傾斜角及びその他の経時的変化の更に他例を示すタイミングチャートである。図５の例では、図３及び４の例よりも空気バネ制御の能力が高い。そのため、車両１が曲線区間に進入開始してからアクチュエータ推力がピークに達するまでの期間において（時刻ｔ₀から時刻ｔ₁）、重み付け決定部４４は、アクチュエータ推力に対する空気バネ圧力による発生力の割合が大きくなるように、空気バネ制御部４２の第１車体傾斜制御とアクチュエータ制御部４３の第２車体傾斜制御との重みを決定する。そして、重み付け決定部４４は、車体２が最大目標傾斜角に達すると（時刻ｔ₁）、車体２が最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら空気バネ圧力による発生力とアクチュエータ推力とを一定に保つ。

以上に説明した車体傾斜制御装置３１によれば、軌道の曲線情報と車両１の走行位置Ｄ及び走行速度Ｖとを参照することで、対象となる曲線区間を通過する際の第１及び第２アクチュエータ１１，１２の昇温傾向を事前に把握できるため、現在の第１及び第２アクチュエータ１１，１２の温度Ｔ１，Ｔ２を考慮して第１車体傾斜制御と第２車体傾斜制御との重み付けを調節することで、曲線区間通過中に第１及び第２アクチュエータ１１，１２の温度Ｔ１，Ｔ２が上限値Ｔ_Uよりも低い状態に保たれるように車体傾斜制御を実施できる。よって、第１及び第２アクチュエータ１１，１２による目標傾斜角への迅速な到達を図ることができると共に、フェールセーフに陥ることなく車体傾斜時の空気消費量を安定的に低減することができる。

１ 鉄道車両
２ 車体
３ 台車
４ 第１空気バネ
５ 第２空気バネ
１１ 第１アクチュエータ
１２ 第２アクチュエータ
３１ 車体傾斜制御装置
４２ 空気バネ制御部（空気バネ制御器）
４３ アクチュエータ制御部（アクチュエータ制御器）
４４ 重み付け決定部（重み付け決定器）

Claims (6)

1. 台車と車体との間に左右に対となる空気バネと左右に対となるアクチュエータとが介設され、前記空気バネ及びアクチュエータを制御することで前記車体を傾斜させる鉄道車両の車体傾斜制御装置であって、
   前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記空気バネの給排気弁を制御する第１車体傾斜制御を実行する空気バネ制御器と、
   前記車両の曲線区間の通過時に前記車体が前記目標傾斜角となるように前記空気バネの高さを検出しながら前記アクチュエータの推力を制御する第２車体傾斜制御を実行するアクチュエータ制御器と、
   前記空気バネ制御器及び前記アクチュエータ制御器の各制御の重み付けを決定する重み付け決定器と、を備え、
   前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータの温度が上限値を超えると、前記第２車体傾斜制御からフェールセーフ制御に移行するように構成されており、
   前記重み付け決定器は、軌道の曲線情報を含む軌道情報と前記車両の走行位置及び走行速度と前記アクチュエータの温度とを含む入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記アクチュエータの温度が前記上限値よりも低い状態が保たれるように、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定する、鉄道車両の車体傾斜制御装置。
2. 前記重み付け決定器は、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを前記曲線区間の通過中に変更する、請求項１に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
3. 前記重み付け決定器は、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達するまでの前記アクチュエータの推力の増加量が、前記車両が前記曲線区間に進入開始してから前記車体が前記最大目標傾斜角に達するまでの前記空気バネの圧力による発生力の増加量よりも大きくなるように前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定する、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. 前記重み付け決定器は、前記車体が前記曲線区間中の最大目標傾斜角に達した後に、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した状態を維持しながら前記第１車体傾斜制御に対して前記第２車体傾斜制御の重みを減少させる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
5. 前記重み付け決定器は、前記車体が前記最大目標傾斜角に達した後に、前記空気バネの圧力を増加させると同時に前記アクチュエータの推力を減少させる、請求項４に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
6. 前記入力データは、前記空気バネに圧縮空気を供給する空気タンクの圧力を更に含み、
   前記重み付け決定器は、前記入力データに基づいて、前記曲線区間の通過中に前記空気タンクの圧力が下限値よりも高い状態が保たれるように、前記第１車体傾斜制御と前記第２車体傾斜制御との重み付けを決定する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鉄道車両の車体傾斜制御装置。
   

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