JP2019091868A - 制御装置および鉄道車両用制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仕様の異なるソレノイドを搭載したシリンダ装置に対応して制御可能な制御装置および鉄道車両用制振装置を提供する。【解決手段】制御装置１および鉄道車両用制振装置は、ソレノイド１９ｃ、２１ｃ、３２ｃの特性を検知して、複数の特性の異なるソレノイド１９ｃ、２１ｃ、３２ｃにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した特性に基づいて制御情報のうちソレノイド１９ｃ、２１ｃ、３２ｃに適する制御情報を選択し、ソレノイド１９ｃ、２１ｃ、３２ｃを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置および鉄道車両用制振装置の改良に関する。

鉄道車両には、車体と台車との間に介装されたダンパやアクチュエータといったシリンダ装置と、シリンダ装置を制御する制御装置を備えて、車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置が設けられる場合がある。

このような鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体の横加速度を検知して、横加速度に起因して車体を振動させる力に対向する制御力をシリンダ装置に発生させて、車体の左右動を抑制する。

シリンダ装置は、たとえば、制御力調節のために電磁リリーフ弁を備える他、制御力の発生方向に極性を持たせてセミアクティブダンパとしても機能できるように、複数の電磁開閉弁を備えるものもある。

他方、制御装置は、電磁リリーフ弁や電磁開閉弁を制御するため、電磁リリーフ弁等におけるソレノイドに流れる電流をフィードバックして、前記ソレノイドをＰＷＭ駆動する駆動回路に与える指令を生成するようにしている（たとえば、特許文献１参照）。

制御装置は、横加速度等を処理して得られる電流指令の入力を受けてソレノイドを駆動する駆動回路へ与えるＰＷＭ駆動指令を生成するため、電磁リリーフ弁等のソレノイドの制御に最適化された電気回路を備えている。

このように構成された制御装置は、シリンダ装置に使用されているソレノイドの駆動に最適化された電気回路を備えているので、電流指令通りの電流を前記ソレノイドに流してシリンダ装置に狙い通りの制御力を発揮させ得る。

特開平１１−２３０４００号公報

しかしながら、従来の制御装置を利用したシリンダ装置を交換する場合、交換前後でシリンダ装置に使用されているソレノイドの仕様が異なる場合には制御装置ごと交換する必要がある。

というのは、制御装置がソレノイドの制御に最適化された電気回路を備える専用品となっているので、仕様の異なるソレノイドの制御に対応できず、シリンダ装置の交換に伴って制御装置そのものの交換も必要となってしまうからである。

そこで、本発明は、仕様の異なるソレノイドを搭載したシリンダ装置に対応して制御可能な制御装置および鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。

本発明の制御装置は、ソレノイドの特性を検知して、複数の特性の異なるソレノイドにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した特性に基づいて制御情報のうちソレノイドに適する制御情報を選択し、ソレノイドを制御する。このように、制御装置は、ソレノイドの制御に最適な制御情報が選択し、最適な制御情報を用いてドライブ回路へ与える駆動指令を出力するから、ソレノイドに最適な駆動指令を生成でき、シリンダ装置に狙い通りの制御力を発揮させ得る。

また、制御装置は、ソレノイドに電力供給するドライブ回路と、ドライブ回路へ駆動指令を与える演算処理装置とを備え、演算処理装置がソレノイドに流れる電流をフィードバックして前記駆動指令を生成する処理を行うと共に、ソレノイドを所定電圧で印加する駆動指令をドライブ回路へ与えてソレノイドの特性を検知するようになっていてもよい。このように構成された制御装置は、電流フィードバック制御に不可欠な電流検知回路或いは電流センサを利用してソレノイドの特性を検知するので、特性検知にあたりセンサ類を増設する必要がなく、安価となる。

さらに、制御装置は、駆動指令をＰＷＭ駆動指令としてドライブ回路へ与え、ソレノイドの特性を検知する際にはデューティ比を１００％とするＰＷＭ駆動指令をドライブ回路へ与えもよく、この場合には、検知誤差が少なく高精度で特性を検知できる。よって、制御装置によれば、ソレノイドの制御に適した制御情報を正確に選択できる。

さらに、発明の鉄道車両用制振装置は、ソレノイドを有するシリンダ装置Ｃと、シリンダ装置Ｃを制御する制御装置とを備え、制御装置がソレノイドの特性を検知して、複数の特性の異なるソレノイドにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した特性に基づいて制御情報のうちソレノイドに適する制御情報を選択し、ソレノイドを制御する。このように鉄道車両用制振装置は、ソレノイドの特性を検知して制御ゲイン等の制御パラメータを最適化するので、仕様の異なるソレノイドに対しても最適な制御を実行できる。

また、鉄道車両用制振装置は、シリンダ装置がシリンダと、シリンダ内に移動可能に挿入されるロッドと、シリンダ内に移動可能に挿入されてロッドに連結されるとともにシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに仕切るピストンと、液体を貯留するタンクと、シリンダ内とタンクとを連通する排出通路に設けた電磁リリーフ弁と、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路に設けた第一電磁開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路に設けた第二電磁開閉弁とを備え、制御装置が電磁リリーフ弁、第一電磁開閉弁および第二電磁開閉弁における各ソレノイドの特性を検知するとともに制御してもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置では、シリンダ装置に搭載される全ソレノイドを最適に制御できるので、シリンダ装置を最適に制御できる。

本発明の制御装置および鉄道車両用制振装置は、仕様の異なるソレノイドを搭載したシリンダ装置に対応して制御できる。

一実施の形態における鉄道車両用制振装置の制御ブロック図である。 一実施の形態におけるシリンダ装置の回路図である。 一実施の形態の第一変形例におけるシリンダ装置の回路図である。 一実施の形態における制御装置のドライブ回路を示した図である。 一実施の形態における制御装置の演算処理装置を示した図である。 一実施の形態の制御装置におけるシリンダ装置を制御する制御手順を示したフローチャートである。 一実施の形態の制御装置におけるソレノイドの特性を検知する手順を示したフローチャートである。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における制御装置１は、図１および図２に示すように、鉄道車両の車体Ｂの制振に利用されるシリンダ装置Ｃの制御に利用されており、シリンダ装置Ｃとともに鉄道車両用制振装置Ｖを構成している。制御装置１は、ソレノイドへ電力供給するドライブ回路２と、ドライブ回路２へ駆動指令を与える演算処理装置３とを備えており、シリンダ装置Ｃに搭載されているソレノイドの特性を検知し、検知した特性に基づいてソレノイドに適する制御情報を選択してソレノイドを制御する。なお、本実施の形態の制御装置１の説明に当たり、制御装置１を鉄道車両に利用されるシリンダ装置Ｃの制御に利用する場合を例にしているが、制御装置１は、鉄道車両以外の車両、機械、建築物に利用されるシリンダ装置Ｃの制御に利用されてもよい。

他方、シリンダ装置Ｃは、図２に示すように、一端が鉄道車両における車体Ｂの下方に垂下されるピンＰに連結されるとともに、他端が台車Ｔに連結されており、車体Ｂと台車Ｔとの間に介装されている。また、車体Ｂと台車Ｔとの間には、図示しない懸架ばねが介装されていて、車体Ｂが下方から弾性支持されることにより、台車Ｔに対する車体Ｂの横方向への移動が許容されている。そして、シリンダ装置Ｃは、制御装置１に制御されて車体Ｂの横方向の振動を抑制する制御力を発揮して、制御装置１と共に鉄道車両用制振装置Ｖを構成している。

つづいて、シリンダ装置Ｃは、具体的な構成について説明する。シリンダ装置Ｃは、図１に示すように、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔの一方に連結されるシリンダ１２と、シリンダ１２内に摺動自在に挿入されるピストン１３と、シリンダ１２内に挿入されてピストン１３と車体Ｂと台車Ｔの他方に連結されるロッド１４と、シリンダ１２内にピストン１３で区画したロッド側室１５とピストン側室１６とを備えて伸縮可能なシリンダ本体１１に加え、作動液体を貯留するタンク１７と、シリンダ本体１１の伸縮の切換と制御力を調節する液圧回路Ｈとを備えており、片ロッド型のセミアクティブダンパとして構成されている。

また、前記ロッド側室１５とピストン側室１６には、本実施の形態では、作動液体として作動油が充填されるとともに、タンク１７には、作動油のほかに気体が充填されている。なお、タンク１７内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動液体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。

液圧回路Ｈは、ロッド側室１５とピストン側室１６とを連通する第一通路１８の途中に設けた第一電磁開閉弁１９と、ピストン側室１６とタンク１７とを連通する第二通路２０の途中に設けた第二電磁開閉弁２１と、シリンダ１２内におけるロッド側室１５とタンク１７とを連通する排出通路３１に設けた電磁リリーフ弁３２とを備えている。

以下、シリンダ装置Ｃの各部について詳細に説明する。シリンダ１２は筒状であって、その図１中右端は蓋２３によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド２４が取り付けられている。また、前記ロッドガイド２４内には、シリンダ１２内に移動自在に挿入されるロッド１４が摺動自在に挿入されている。このロッド１４は、一端をシリンダ１２外へ突出させており、シリンダ１２内の他端をシリンダ１２内に摺動自在に挿入されるピストン１３に連結している。

なお、ロッドガイド２４の外周とシリンダ１２との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ１２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ１２内にピストン１３によって区画されるロッド側室１５とピストン側室１６には、前述のように作動油が充填されている。

ロッド１４の図１中左端とシリンダ１２の右端を閉塞する蓋２３とには、図示しない取付部を備えており、このシリンダ装置Ｃを鉄道車両における車体Ｂと台車Ｔとの間に介装できるようになっている。

そして、ロッド側室１５とピストン側室１６とは、第一通路１８によって連通されており、この第一通路１８の途中には、第一電磁開閉弁１９が設けられている。この第一通路１８は、シリンダ１２外でロッド側室１５とピストン側室１６とを連通しているが、ピストン１３に設けられてもよい。

第一電磁開閉弁１９は、第一通路１８を開放してロッド側室１５とピストン側室１６とを連通する連通ポジションと第一通路１８を遮断してロッド側室５とピストン側室１６との連通を断つ遮断ポジションとを有する弁体１９ａと、弁体９ａを遮断ポジションとするように附勢するばね１９ｂと、通電時に弁体１９ａを連通ポジションに切換えるソレノイド１９ｃとを備えている。

つづいて、ピストン側室１６とタンク１７とは、第二通路２０によって連通されており、この第二通路２０の途中には、第二電磁開閉弁２１が設けられている。第二電磁開閉弁２１は、第二通路２０を開放してピストン側室１６とタンク１７とを連通する連通ポジションと第二通路２０を遮断してピストン側室１６とタンク１７との連通を断つ遮断ポジションとを有する弁体２１ａと、弁体２１ａを遮断ポジションとするように附勢するばね２１ｂと、通電時に弁体２１ａを連通ポジションに切換えるソレノイド２１ｃとを備えている。

さらに、ロッド側室１５とタンク１７とを接続する排出通路３１と、排出通路３１の途中に設けた開弁圧を変更可能な電磁リリーフ弁３２を備えている。電磁リリーフ弁３２は、本例では、弁体３２ａと、弁体３２ａを閉弁方向へ附勢するばね３２ｂと、通電時に弁体３２ａに対してばね３２ｂの附勢力と対抗する方向の推力を作用させるソレノイド３２ｃと、弁体３２ａに対してばね３２ｂの附勢力と対抗する方向へ向けて上流側の圧力を作用させるパイロット通路３２ｄとを備えている。よって、この電磁リリーフ弁３２は、本実施の形態では、比例電磁リリーフ弁とされており、ソレノイド３２ｃに供給される電流量に応じて開弁圧を調節でき、前記電流量が最大となると開弁圧を最小とし、電流の供給がないと開弁圧を最大とするようになっている。

また、液圧回路Ｈは、前記構成に加えて、ピストン側室１６からロッド側室１５へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路２８と、タンク１７からピストン側室１６へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路２９を備えている。より詳細には、整流通路２８は、ピストン側室１６とロッド側室１５とを連通しており、途中に逆止弁２８ａが設けられ、ピストン側室１６からロッド側室１５へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路２９は、タンク１７とピストン側室１６とを連通しており、途中に逆止弁２９ａが設けられ、タンク１７からピストン側室１６へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、整流通路２８は、第一電磁開閉弁１９の遮断ポジションを逆止弁とすると第一通路１８に集約でき、吸込通路２９についても、第二電磁開閉弁２１の遮断ポジションを逆止弁とすると第二通路２０に集約できる。

そして、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１が閉弁する状態でシリンダ本体１１が伸長すると、圧縮されるロッド側室１５から作動油が排出通路３１を通じてタンク１７へ押し出され、拡大するピストン側室１６に吸込通路２９を通じてタンク１７から作動油が供給される。また、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１が閉弁する状態でシリンダ本体１１が収縮すると、圧縮されるピストン側室１６から作動油が整流通路２８を通じてロッド側室１５へ移動する。さらに、この場合、シリンダ１２内に進入するロッド１４の体積分の作動油がシリンダ１２内から排出通路３１を通じてタンク１７へ押し出される。

よって、シリンダ装置Ｃが伸縮すると、シリンダ１２内から作動油が押し出される。そして、シリンダ１２内から排出された作動油の流れに対して電磁リリーフ弁３２が抵抗を与えるので、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１が閉弁する状態では、本例のシリンダ装置Ｃはユニフロー型のダンパとして機能する。

また、排出通路３１と電磁リリーフ弁３２とを設けると、シリンダ装置Ｃを伸縮作動させる際に、ロッド側室１５内の圧力を電磁リリーフ弁３２の開弁圧に調節でき、シリンダ装置Ｃが発揮する制御力を電磁リリーフ弁３２へ供給する電流量で制御できる。なお、このシリンダ装置Ｃの場合、ロッド１４の断面積をピストン１３の断面積の二分の一にして、ピストン１３のロッド側室１５側の受圧面積がピストン側室１６側の受圧面積の二分の一となるようになっている。よって、伸長作動時と収縮作動時とでロッド側室１５の圧力を同じにすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなり、シリンダ装置Ｃの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。また、シリンダ装置Ｃが発揮する制御力を電磁リリーフ弁３２へ供給する電流量で制御できるので、前記制御力の制御に際して、荷重センサやロッド側室１５とピストン側室１６の圧力を検知する圧力センサといった制御力を検知するためのセンサ類は不要である。なお、電磁リリーフ弁３２に与える電流量で開弁圧を比例的に変化させる比例電磁リリーフ弁を用いると制御力の制御が簡単となるが、制御力の制御にあたり電磁リリーフ弁３２以外にもロッド側室１５内の圧力を調節可能な電磁弁を利用してもよい。

さらに、第一電磁開閉弁１９を開いて第二電磁開閉弁２１を閉じる場合、ロッド側室１５とピストン側室１６とが第一通路１８を通じて連通される。この状態でシリンダ装置Ｃが伸長すると、圧縮されるロッド側室１５から拡大するピストン側室１６へ第一通路１８を通じて作動油が移動するものの、シリンダ１２からロッド１４が退出するためにシリンダ１２内で作動油が不足する。この不足分の作動油は吸込通路２９によってタンク１７から供給される。よって、ロッド側室１５の圧力とピストン側室１６の圧力とが共にタンク圧となり、シリンダ装置Ｃは、伸長しても制御力を発揮しない。反対に、第一電磁開閉弁１９を開いて第二電磁開閉弁２１を閉じた状態でシリンダ装置Ｃが収縮すると、シリンダ１２内にロッド１４が侵入するためにシリンダ１２内でロッド１４がシリンダ１２内に進入する体積分の作動油が過剰となる。よって、シリンダ１２内から過剰となった作動油が排出通路３１を通じてタンク１７へ押し出され、シリンダ１２内から排出された作動油の流れに対して電磁リリーフ弁３２が抵抗を与えるので、シリンダ装置Ｃは収縮を妨げる制御力を発揮する。以上より、第一電磁開閉弁１９を開いて第二電磁開閉弁２１を閉じる場合、シリンダ装置Ｃは、収縮時にのみ制御力を発揮する。

他方、第一電磁開閉弁１９を閉じて第二電磁開閉弁２１を開いた場合、ピストン側室１６とタンク１７とが第二通路２０を通じて連通される。この状態でシリンダ装置Ｃが伸長すると、圧縮されるロッド側室１５から作動油が排出通路３１を通じてタンク１７へ押し出される。拡大するピストン側室１６には、第二通路２０を通じて作動油がタンク１７から供給される。シリンダ１２内から排出された作動油の流れに対して電磁リリーフ弁３２が抵抗を与えるので、シリンダ装置Ｃは伸長を妨げる制御力を発揮する。反対に、第一電磁開閉弁１９を閉じて第二電磁開閉弁２１を開いた状態でシリンダ装置Ｃが収縮すると、圧縮されるピストン側室１６から拡大するロッド側室１５へ作動油が整流通路２８を介して移動する。また、シリンダ１２内にロッド１４が侵入するためにシリンダ１２内でロッド１４がシリンダ１２内に進入する体積分の作動油が過剰となるが、過剰分の作動油は、第二通路２０を介してタンク１７へ排出される。よって、ロッド側室１５の圧力とピストン側室１６の圧力とが共にタンク圧となり、シリンダ装置Ｃは、収縮しても制御力を発揮しない。以上より、第一電磁開閉弁１９を閉じて第二電磁開閉弁２１を開く場合、シリンダ装置Ｃは、伸長時にのみ制御力を発揮する。

よって、第一電磁開閉弁１９と第二電磁開閉弁２１の開閉によってシリンダ装置Ｃを片効きのダンパと機能させ得るから、鉄道車両の台車Ｔの振動によって制御力を発揮する方向が車体Ｂを加振する方向と一致するような場合にシリンダ装置Ｃに制御力を発揮させないようにし得る。したがって、このシリンダ装置Ｃは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。

なお、シリンダ装置Ｃの各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一電磁開閉弁１９と第二電磁開閉弁２１のそれぞれが遮断ポジションを採り、電磁リリーフ弁３２は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能する。よって、このようなフェール時には、シリンダ装置Ｃは、自動的に、パッシブダンパとして機能する。

シリンダ装置Ｃは、図３に示すように、前述のシリンダ本体１１と液圧回路Ｈの構成に、ロッド側室１５とタンク１７とを連通する供給通路２６と、供給通路２６に設けられてタンク１７から作動油を吸込んでロッド側室１５へ作動油を供給するポンプ２７と、供給通路２６に設けられてロッド側室１５からポンプ２７側への作動油の流れを阻止する逆止弁３０とを追加した構成とされてもよい。このように構成されたシリンダ装置Ｃは、第一電磁開閉弁１９を開いて第二電磁開閉弁２１を閉じつつポンプ２７から作動油をシリンダ１２へ供給すると伸長する。シリンダ装置Ｃが伸長する際の制御力は、ロッド側室１５内の圧力を調節する電磁リリーフ弁３２によって制御できる。また、このように構成されたシリンダ装置Ｃは、第一電磁開閉弁１９を閉じて第二電磁開閉弁２１を開きつつポンプ２７から作動油をシリンダ１２へ供給すると収縮する。シリンダ装置Ｃが収縮する際の制御力は、ロッド側室１５内の圧力を調節する電磁リリーフ弁３２によって制御できる。よって、シリンダ装置Ｃは、シリンダ本体１１と液圧回路Ｈに、供給通路２６とポンプ２７とを追加すると、アクチュエータとしても機能できる。また、図３に示したシリンダ装置Ｃは、ポンプ２７を停止した状態では、図１に示したシリンダ装置Ｃと全く同様の作動を呈し、セミアクティブダンパとしてもパッシブダンパとしても機能できる。なお、ポンプ２７については、制御装置１に駆動回路を設けて駆動および制御すればよい。

つづいて、シリンダ装置Ｃを制御する制御装置１について説明する。制御装置１は、シリンダ装置Ｃに搭載されているソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃへ電力供給するドライブ回路２と、ドライブ回路２へ駆動指令を与える演算処理装置３とを備えており、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知し、検知した特性に基づいてソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに適する制御情報を選択してソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを制御する。

ドライブ回路２は、図１に示すように、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃ毎に設けられている。つまり、本実施の形態では、本実施の形態では、三つのソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃへ電力供給するために、三つのドライブ回路２が設けられている。ドライブ回路２は、演算処理装置３から与えられるＰＷＭ信号でなる駆動指令の入力を受けてソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃへ電力供給する回路である。

具体的には、ドライブ回路２は、図４に示すように、ソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）の一端を電源Ｅに接続するとともに他端を接地させる供給ライン５１に設けたスイッチ５２を備えている。そして、スイッチ５２は、演算処理装置３からハイ信号が入力されると閉じて、演算処理装置３からロー信号が入力されると開くようになっている。よって、ドライブ回路２は、演算処理装置３からハイ信号が入力されるとソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）へ電力供給し、演算処理装置３からロー信号が入力されるとソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）への電力供給を絶つようになっている。

また、ドライブ回路２には、図４に示すように、ソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）に流れる電流量を検知可能な電流検知回路５３が設けられており、電流検知回路５３で検知した電流量は演算処理装置３に設けられる入力部６４を介して演算処理装置３に入力されるようになっている。なお、電流検知回路５３の代わりに、電流センサを設けてソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）に流れる電流量を検知してもよい。

演算処理装置３は、図５に示すように、演算処理部６１と、演算処理部６１が実行するプログラム等を記憶する記憶部６２と、演算処理部６１に接続されてドライブ回路２へ駆動指令を出力する出力部６３と、電流検知回路５３のアナログ信号をデジタル信号に変換して演算処理部６１に入力する入力部６４とを備えて構成されている。

記憶部６２は、シリンダ装置Ｃの目標制御力を求めるためのシリンダ制御プログラム、ソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）の制御を実行するための電流制御プログラム、ソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）の特性を検知するための特性検知プログラムおよびソレノイド１９ｃ（２１ｃ，３２ｃ）に最適化された制御情報とを記憶している。

また、本実施の形態の制御装置１は、シリンダ装置Ｃの目標制御力を求めるため、鉄道車両における車体Ｂの横方向の加速度を検知する加速度検知部６５を備えており、入力部６４を介して加速度検知部６５の出力を演算処理部６１へ入力するようになっている。

演算処理部６１は、シリンダ制御プログラムを実行すると、図６に示すように、加速度検知部６５が検知した加速度を取り込み（ステップＳ１）、取り込んだ加速度から車体Ｂの振動のうち抑制対象の周波数帯の成分を抽出し（ステップＳ２）、抽出された周波数帯の加速度にゲインを乗じて車体Ｂの振動を抑制するためにシリンダ装置Ｃが発揮すべき目標制御力を求める（ステップＳ３）。

また、演算処理部６１は、シリンダ制御プログラムの実行とともに電流制御プログラムを実行する。演算処理部６１は、電流制御プログラムを実行すると、シリンダ制御プログラムの実行によって求めた目標制御力からシリンダ装置Ｃの制御力の発揮する方向からソレノイド１９ｃ，２１ｃの電流量と、ソレノイド３２ｃの電流量とを求める（ステップＳ４）。また、演算処理部６１は、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流量にディザを加算して各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの目標電流量を求める（ステップＳ５）。さらに、演算処理部６１は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの目標電流量とソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに実際に流れている電流量から操作量を求める（ステップＳ６）。そして、演算処理部６１は、操作量から各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃをＰＷＭ駆動するためのデューティ比を求め、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに対応するドライブ回路２のそれぞれに与える駆動指令を生成し、出力部６３を介して駆動指令をドライブ回路２へ出力する（ステップＳ７）。なお、演算処理部６１は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの目標電流量とソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに実際に流れている電流量との偏差を比例積分補償或いは比例積分微分補償を行って各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの操作量を求める。つまり、演算処理部６１は、電流制御プログラムを実行すると、電流検知回路５３で検知したソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流量を取り込み、電流フィードバックによってソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流を制御する。駆動指令は、本実施の形態では、デューティ比に応じて生成されるＰＷＭ信号でなるＰＷＭ駆動指令とされており、ハイ信号とロー信号の割合を決めるデューティ比に応じて演算処理部６１によって生成される。

演算処理部６１は、特性検知プログラムを実行すると、図７に示すように、デューティ比１００％を指示する駆動指令をドライブ回路２へ与えて、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを印加する（ステップＳ１０）。つづいて、演算処理部６１は、電流検知回路５３で検知した各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流量を取り込む（ステップＳ１１）。さらに、演算処理部６１は、電源Ｅの電圧と取り込んだ電流量とから各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの抵抗値を求める（ステップＳ１２）。

ここで、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃは、第一電磁開閉弁１９、第二電磁開閉弁２１および電磁リリーフ弁３２の仕様に応じて最適なものが採用されている。そして、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの抵抗値が分かれば、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの仕様が分かり、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの仕様が分かれば第一電磁開閉弁１９、第二電磁開閉弁２１および電磁リリーフ弁３２の仕様が分かる。よって、各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの抵抗値が判明すれば、第一電磁開閉弁１９、第二電磁開閉弁２１および電磁リリーフ弁３２の仕様が判明する。前述したように、演算処理装置３は、電流フィードバックによって、第一電磁開閉弁１９、第二電磁開閉弁２１および電磁リリーフ弁３２のソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの駆動指令を求める。電流フィードバックによる制御では、比例積分補償或いは比例積分微分補償をする際に最適なゲインの設定が必要であり、また、第一電磁開閉弁１９、第二電磁開閉弁２１および電磁リリーフ弁３２の応答時間に応じた最適な制御周期の設定が必要である。さらに、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの仕様によって、ディザの大きさや周期も最適化する必要がある。よって、制御装置１は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの仕様に応じて、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流量の制御にあたりゲイン、制御周期、ディザの大きさや周期といった制御パラメータでなる制御情報を最適化する必要がある。

そこで、制御装置１では、予め記憶部６２に、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの電流量の制御に対して最適化された制御情報を保有している。たとえば、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１に仕様の異なる製品が３つあり、電磁リリーフ弁３２に仕様の異なる製品が４つある場合、記憶部６２には、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１の各仕様に最適化された３つの制御情報と電磁リリーフ弁３２の各仕様に最適化された４つの制御情報を予め記憶部６２に記憶させている。そして、これらの制御情報は、ソレノイドの抵抗値に紐づけしてあり、ソレノイドの抵抗値からそのソレノイドの制御に最適な制御情報を選択できるようになっている。よって、演算処理部６１は、得られた各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの抵抗値から最適な制御情報を選択し（ステップＳ１３）、選択した制御情報で電流制御プログラムにおける制御パラメータを更新する（ステップＳ１４）。

以上から、本発明の制御装置１では、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知して、複数の特性の異なるソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した特性に基づいて制御情報のうちソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに適する制御情報を選択し、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを制御する。このように、制御装置１は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの制御に最適な制御情報が選択し、最適な制御情報を用いてドライブ回路２へ与える駆動指令を出力するから、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに最適な駆動指令を生成でき、シリンダ装置Ｃに狙い通りの制御力を発揮させ得る。つまり、電気回路によって駆動指令を生成するのではなく、演算処理装置３によって、駆動指令を生成するようにし、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知して制御ゲイン等の制御パラメータを最適化するので、制御装置１は、仕様の異なるソレノイドに対しても最適な制御を実行できる。

よって、本発明の制御装置１によれば、シリンダ装置Ｃが仕様の異なるソレノイドを搭載したものに交換されても、交換後のシリンダ装置Ｃに最適化された制御情報を利用して制御できるから、仕様の異なるソレノイドを搭載したシリンダ装置Ｃに対応して制御できるのである。

なお、本実施の形態では、ソレノイドの特性は、抵抗値とされているが、ソレノイドの仕様を判断できるものであればよいので、ソレノイドのインダクタンスとされてもよいし、印加時の磁界強度とされてもよい。また、本実施の形態では、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２の特性を検知するにあたって、デューティ比を１００％として印加するようにしているので、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに流れる電流が安定し、検知誤差が少ない精度の高い抵抗値を検知できる。よって、ソレノイドの仕様によっては、或る仕様のソレノイドの抵抗値と他の仕様のソレノイドの抵抗値との差が小さい場合であっても、正確にソレノイドの仕様と特定でき正しい制御情報を選択できる。なお、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知するにあたって、所定電圧を与えてソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知してもよい。

また、本実施の形態の制御装置１は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに電力供給するドライブ回路２と、ドライブ回路２へ駆動指令を与える演算処理装置３とを備え、演算処理装置３がソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに流れる電流をフィードバックして前記駆動指令を生成する処理を行うと共に、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを所定電圧で印加する駆動指令をドライブ回路２へ与えてソレノイドの特性を検知するようになっている。制御装置１は、電流フィードバック制御に不可欠な電流検知回路５３或いは電流センサを利用してソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知するので、特性検知にあたりセンサ類を増設する必要がなく、安価となる。

また、本実施の形態の制御装置１は、駆動指令をＰＷＭ駆動指令としてドライブ回路２へ与え、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知する際にはデューティ比を１００％とするＰＷＭ駆動指令をドライブ回路２へ与えるので、検知誤差が少なく高精度で特性を検知できる。よって、本実施の形態の制御装置１によれば、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの制御に適した制御情報を正確に選択できる。

さらに、本発明の鉄道車両用制振装置は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを有するシリンダ装置Ｃと、シリンダ装置Ｃを制御する制御装置１とを備え、制御装置１がソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知して、複数の特性の異なるソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した特性に基づいて制御情報のうちソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃに適する制御情報を選択し、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを制御する。このように鉄道車両用制振装置は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知して制御ゲイン等の制御パラメータを最適化するので、仕様の異なるソレノイドに対しても最適な制御を実行できる。よって、本発明の鉄道車両用制振装置によれば、シリンダ装置Ｃが仕様の異なるソレノイドを搭載したものに交換されても、交換後のシリンダ装置Ｃに最適化された制御情報を利用して制御できるから、仕様の異なるソレノイドを搭載したシリンダ装置Ｃに対応できる。そして、鉄道車両用制振装置は、ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの制御に最適な制御情報を選択するから、シリンダ装置Ｃに狙い通りの制御力を発揮させて車体Ｂの振動を効果的に抑制できる。

また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置は、シリンダ装置Ｃがシリンダ１２と、シリンダ１２内に移動可能に挿入されるロッド１４と、シリンダ１２内に移動可能に挿入されてロッド１４に連結されるとともにシリンダ１２内をロッド側室１５とピストン側室１６とに仕切るピストン１３と、液体を貯留するタンク１７と、シリンダ１２内とタンク１７とを連通する排出通路３１に設けた電磁リリーフ弁３２と、ロッド側室１５とピストン側室１６とを連通する第一通路１８に設けた第一電磁開閉弁１９と、ピストン側室１６とタンク１７とを連通する第二通路２０に設けた第二電磁開閉弁２１とを備え、制御装置１が電磁リリーフ弁３２、第一電磁開閉弁１９および第二電磁開閉弁２１における各ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの特性を検知するとともに制御するようになっている。このように構成された鉄道車両用制振装置では、シリンダ装置Ｃに搭載される全ソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃを最適に制御できるので、シリンダ装置Ｃを最適に制御できる。

なお、シリンダ装置Ｃの構造および構成は、前述した構造および構成に限られず、ソレノイドを搭載していれば、ダンパのみ或いはアクチュエータのみとして機能するものであってもよい。たとえば、シリンダ装置Ｃの作動液体を電磁粘性流体とする場合には、シリンダ装置Ｃの伸縮に伴って作動液体が通過する流路に磁界を作用させるソレノイドを設け、ソレノイドへ与える電流量によって磁界強度を調節して制御力が制御されるものであってもよい。この場合にも、ソレノイドの仕様によって制御情報が最適化できるので、本発明の効果は失われない。さらに、シリンダ装置Ｃは、鉄道車両の車体Ｂの横方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置に利用されるもののほか、編成列車中の隣り合う車体Ｂ，Ｂ間に介装されて振動を抑制する用途で使用されてもよいし、振り子車両における車体Ｂの傾斜方向の振動の抑制や傾斜させるためのアクチュエータとして利用されるものでもよい。また、シリンダ装置Ｃは、鉄道車両用のみならず、鉄道車両以外の車両、機械、建築物に利用されるものでもよく、制御装置１は、シリンダ装置Ｃの用途に限られずに適用でき、シリンダ装置Ｃの制御に適するように制御に必要な状態量を検知するためのセンサを備えてもよい。

また、前述した制御装置１における前述の各プログラムの実行によって実現される制御手順は一例であって、前述の制御手順以外の制御手順でソレノイド１９ｃ，２１ｃ，３２ｃの制御や特性検知を行ってもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・制御装置、２・・・ドライブ回路、３・・・演算処理装置、１２・・・シリンダ、１３・・・ピストン、１４・・・ロッド、１５・・・ロッド側室、１６・・・ピストン側室、１７・・・タンク、１８・・第一通路、１９・・・第一電磁開閉弁、１９ｃ，２１ｃ，３２ｃ・・・ソレノイド、２０・・・第二通路、２１・・・第二電磁開閉弁、３１・・・排出通路、３２・・・電磁リリーフ弁、Ｃ・・・シリンダ装置

Claims (5)

1. ソレノイドを有するシリンダ装置を制御する制御装置であって、
   前記ソレノイドの特性を検知し、
   複数の特性の異なるソレノイドにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した前記特性に基づいて前記制御情報のうち前記ソレノイドに適する制御情報を選択し、前記ソレノイドを制御する
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記ソレノイドに電力供給するドライブ回路と、
   前記ドライブ回路へ駆動指令を与える演算処理装置とを備え、
   前記演算処理装置は、前記ソレノイドに流れる電流をフィードバックして前記駆動指令を生成する処理を行うと共に、前記ソレノイドを所定電圧で印加する駆動指令を前記ドライブ回路へ与えて前記ソレノイドの特性を検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記演算処理装置は、前記駆動指令をＰＷＭ駆動指令として前記ドライブ回路へ与え、前記ソレノイドの特性を検知する際にはデューティ比を１００％とするＰＷＭ駆動指令を前記ドライブ回路へ与える
   ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. ソレノイドを有するシリンダ装置と、
   前記シリンダ装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記ソレノイドの特性を検知し、
   複数の特性の異なるソレノイドにそれぞれ適する複数の制御情報を保有し、検知した前記特性に基づいて前記制御情報のうち前記ソレノイドに適する制御情報を選択し、前記ソレノイドを制御する
   ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。
5. 前記シリンダ装置は、
   シリンダと、
   前記シリンダ内に移動可能に挿入されるロッドと、
   前記シリンダ内に移動可能に挿入されて前記ロッドに連結されるとともに前記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに仕切るピストンと、
   液体を貯留するタンクと、
   前記シリンダ内と前記タンクとを連通する排出通路に設けた電磁リリーフ弁と、
   前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路に設けた第一電磁開閉弁と、
   前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路に設けた第二電磁開閉弁とを備え、
   前記制御装置は、前記電磁リリーフ弁、前記第一電磁開閉弁および前記第二電磁開閉弁における各ソレノイドの特性を検知するとともに制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用制振装置。

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