JP3996917B2

JP3996917B2 - 鉄道車両

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Publication number: JP3996917B2
Application number: JP2004205382A
Authority: JP
Inventors: 浩新村; 信之岡田; 安彦谷川
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2006027328A

Description

本発明は、鉄道車両の走行において発生する車体の横揺れを抑制し、乗り心地を向上させるための振動抑制装置を有する鉄道車両に関する。

鉄道車両では、一般に台車と車体の間に空気バネが設けられ、台車からの振動を緩和して乗り心地を良くしているが、空気バネは振動を減衰させることができないので、振動が持続したり、外乱に対して共振する問題がある。そこで、この空気ばねの横方向振動を減衰させるために台車と車体間にダンパが設けられている。このダンパは、種々のものが使用されているが、横方向振動の程度によって、制振度合いを変動可能にしたいわゆるセミアクティブダンパが知られており、例えば、特開平９−３０１１６４号公報に記載されている。このセミアクティブダンパの構成を図１１に示して説明する。

ダンパ１００は、油圧シリンダ１１０と油タンク１２０および油圧シリンダ１１０のロッド側室１１１とヘッド側室１１２からそれぞれ油タンク１２０へ連通する油圧回路から構成されている。油圧シリンダ１１０は、ピストンロッド１１３の末端が台車に、シリンダヘッド１１４は車体に固定されている（もしくは、その逆向きに取り付けられる場合もある）。そして油圧シリンダ１１０のヘッド側室１１２は、ピストン１１５に設けられたチェック弁１１６を介してロッド側室１１１と連通されている。

油圧回路は、ヘッド側室１１２はチェック弁１２１を介して油タンク１２０に接続され、ロッド側室１１１は流路２００からオリフィス１３１または高速電磁弁１４１〜１４４を介して、流路２０から油タンク１２０へ還流するように接続されている。ピストンロッド１１３の縮小時は、ヘッド側室１１２の作動油がチェック弁１１６を通ってロッド側室１１１に流れ、さらに流路２００へ送られる。また、ピストンロッド１１３の伸長時は、ヘッド側室１１２が負圧になり油タンク１２０からチェック弁１２１を介して作動油が吸入されるとともに、ロッド側室１１１の作動油が流路２００へ排出される。

ピストンロッド１１３の伸縮によって流路２００に送られた作動油は、オリフィス１３１または高速電磁弁１４１〜１４４を介して流路２０から油タンク１２０へ還流されるが、オンロード（ダンパに減衰力を発生させる）の場合は、高速電磁弁１４１〜１４３のソレノイドのＯＮ／ＯＦＦが適宜組み合わせて開閉され、オリフィス１３１〜１３３を通過させてオリフィスの絞り効果による減衰力を発生させる。なお、オリフィス１３２，１３３の径はオリフィス１３１より大きく設定されている。
また、高速電磁弁１４４を介して流路３００へ作動油を還流させるアンロード（ダンパに減衰力を発生させない）経路や、無通電状態（フェイル時ともいう）においてオリフィス１３５を介して流路３００へ作動油を還流させるフェイル用流路が備えられている。

ダンパ定数は、車体に設けた左右方向の加速度を検知する加速度検出手段から、車体の左右方向の速度を算出して制御入力信号とし、一方、ダンパのピストンロッド１１３の伸縮速度を変位検出手段の微分演算にて検出し、該制御入力信号とからダンパ定数を設定している。この変位検出手段は、ピストンロッド１１３の側面に、軸方向に等間隔にて埋めこまれた磁性体ビット１５０と、磁性体ビット１５０に対向して配置された磁気センサ１５１が設けられている。そしてピストンロッド１１３が伸縮すると、磁気センサ１５１が磁性体ビット１５０をカウントし、所定サンプリング時間内の変位値からピストン速度を出力するようにされている。
特開平９−３０１１６４号公報（第７−８頁、図７）特開２００２−１２６９６５号公報（第５頁、図３、図４）

しかしながら、こうした従来のセミアクティブダンパには、車体の多様な振動状態に対応して制振力をきめ細かく与えるために制振力を多段にしており、高速電磁弁を多数必要とし、油圧回路の構成が複雑となっているばかりでなく、変位検出手段の磁気センサがシリンダ外に設けているためセンサ長分ピストンロッドを長くしなければならないなどダンパの重量が大きくなっている。
また、セミアクティブダンパは、約半分のタイミングでアンロードになるため制振効果が十分ではなかった。例えば、対向車両とのすれ違いの際に車体が空力外乱を受けて加振し、横揺れを生じた場合に車体と台車が同位相で左右に振れるようなことが多く見られる。このとき、セミアクティブダンパではオンロードになるタイミングが少なく、かつオンロードであってもダンパ速度が小さすぎて十分な制御効果を発揮できない問題があった。

そこで、本発明は、係る課題を解決すべく、制振性に優れた振動抑制装置を有する鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両は、油圧シリンダの作動油の流れを制御することにより伸縮するピストンロッドに作用する抵抗を調節する振動制振用ダンパと、電気エネルギを動力源として油圧を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドを伸縮させる電油ハイブリッドアクチュエータとを備え、その振動制振用ダンパの一端が台車側に連結され、電油ハイブリッドアクチュエータの一端が車体側に連結されて、振動制振用ダンパの他端と電油ハイブリッドアクチュエータの他端が、電油ハイブリッドアクチュエータの伸縮荷重が前記振動制振用ダンパに対して軸方向に作用するように連結されたものであって、振動制振用ダンパをアンロード状態にしたときに、アンロード状態の振動制振用ダンパが伸縮しようとするその動作よりも速く電油ハイブリッドアクチュエータを同じ伸縮作動させるようにした振動抑制装置を有することを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両は、前記振動抑制装置が、前記振動制振用ダンパと電油ハイブリッドアクチュエータとが平行又は所定の角度で配置され、車体側に軸支されたスイングアームを介して連結されたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記振動抑制装置が、前記振動制振用ダンパが車体に対して横向きに配置され、前記電油ハイブリッドアクチュエータは台車の外側にて車体に沿って配置され、車体側に軸支されたスイングアームを介して連結されたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記振動抑制装置が、前記振動制振用ダンパと電油ハイブリッドアクチュエータとが一直線上に配置され、それぞれ車体に取り付けられた直動システムによって連結されたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両は、前記振動抑制装置が、油圧シリンダの変位が大きくなったら、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかけるようにして、前記電油ハイブリッドアクチュエータを制御するようにしたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両は、車両電源と前記電油ハイブリッドアクチュエータから発生する起電力を蓄えるバッテリとを備え、前記振動制振用ダンパおよび電油ハイブリッドアクチュエータは、車両電源の電力によって駆動が制御され、前記振動制振用ダンパは更に、切り換え装置によって車両電源とバッテリとの接続が切り換えられ、それぞれの電力によって駆動が制御されるようにしたものであることを特徴する。

よって、本発明に係る鉄道車両によれば、振動抑制装置では振動制振用ダンパがオンロードとアンロードとの切り換えによる制振制御が行われ、その振動制振用ダンパがアンロード状態のときに、スイングアーム等によって連結された電油ハイブリッドアクチュエータが、そのアンロード状態の振動制振用ダンパが伸縮しようとするその動作よりも速く同じ伸縮作動を行う。これにより、振動制振用ダンパが制振制御によってオンロード状態からアンロード状態への変化をキャンセルしてオンロード状態を長い時間維持することができるようになる。そのため、本発明では、オンロードによる制振制御時間を増やすことができ、乗り心地レベルを上げることが可能になる。

次に、本発明に係る鉄道車両の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両における第１実施形態の振動抑制装置を示した斜視図である。この振動抑制装置１は、動力源を持たない油圧シリンダからなる振動制振用ダンパ２と、電気エネルギを動力源とする電油ハイブリッドアクチュエータ３とが、中央が軸支されたスイングアーム４を介して連結されている。振動制振用ダンパ２と電油ハイブリッドアクチュエータ３とは、図示するように平行に配置され、ともに車体に対して横向きに取り付けられている。

そのスイングアーム４は、その中心の軸孔４ａが車体に軸支されている。そして、その一端には振動制振用ダンパ２のシリンダチューブ２１に突設されたブラケット１１が軸着され、他端には電油ハイブリッドアクチュエータ３のピストンロッド５１先端のブラケット１３が軸着されている。更に、一端がスイングアーム４を介して車体側に連結された振動制振用ダンパ２は、そのピストンロッド２２先端が台車側に固定された軸受けボックス１２に軸着されている。また、一端がスイングアーム４を介して車体側に連結された電油ハイブリッドアクチュエータ３は、そのシリンダチューブ５２が同じく車体に設けられた軸受け１４に軸着されている。

こうして本実施形態の制動抑制装置１は、振動制振用ダンパ２が車体と台車との間に連結されたセミアクティブダンパであり、オンロードとアンロードとを切り換えて車体の振動を抑えるように配置されている。一方、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、動力源をもったフルアクティブダンパであり、その出力をスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２に伝達し、振動制振用ダンパ２における制振をサポートしてより高い制振性を得ることができるよう構成されている。

次に、振動抑制装置１を構成する振動制振用ダンパ２と電油ハイブリッドアクチュエータ３について、一例を挙げてそれぞれの構成及び作用について以下に詳細に説明する。
先ず、図５は、振動制振用ダンパ２の一例を示す回路図である。この振動制振用ダンパ２は、ピストン２５を挟んでヘッド側室２３とロッド側室２４が設けられ、そのピストン２５には両室を連通する流路が形成され、ロッド側室２４からヘッド側室２３へのみ流れが生じるようにチェック弁２６が設けられている。また、ヘッド側室２３の断面積はピストンロッド２２の断面積の２倍に設定され、ピストンロッド２２が伸長および圧縮する何れの方向のストロークに対しても、振動制振用ダンパ２から排出される作動油の量が同じになるように構成されている。

ヘッド側室２３は流路２７によって油タンク２８に接続され、この流路２７にはヘッド側室２３から油タンク２８への流れを止めるチェック弁２９と、このチェック弁２９の動作を検知する検知手段３０が設けられている。この検知手段３０は、高速電磁弁３９の切換制御の判断要素の一つの情報であるピストンロッド２２の伸縮を検出するためのもので、ヘッド側室２３が圧力のかかった状態であるか、逆に負圧の状態であるかをチェック弁２９の作動を検知することによって判断するようにしたものである。

一方、ロッド側室２４には流路３１が接続され、フェールセーフ弁３５を介して流路３２が接続されている。流路３２にはオリフィス３６が形成され、更には流路３４に接続されて油タンク２８へと還流するように構成されている。また、流路３２はオリフィス３６の手前で分岐した分岐流路４０がシーケンスアンロード弁３７に接続され、流路３３を介して流路３４に接続されている。そのシーケンスアンロード弁３７は高速電磁弁３９の切換え操作によって開閉するものである。なお、オリフィス３８はオリフィス３６に比べて大きな流路となっている。

次に、こうした構成からなる振動制振用ダンパ２は、車体と台車との間に連結され、次のようにして制振制御が行われる。本実施形態でも、図１に示すように振動制振用ダンパ２は、ピストンロッド２２側が台車に連結され、シリンダチューブ２１側が車両に対してスイングアーム４を介して連結されている。
そこで、車両には車体の横揺れに伴う加速度を検出する不図示の加速度センサが設けられ、不図示の制御装置では、その加速度信号と併せて処理した検知手段３０からの検出信号に基づいて高速電磁弁３９の切換えが判断され、ソレノイドにＯＮまたはＯＦＦの信号が出力される。すなわち、振動制振用ダンパ２に減衰力を発生させるか否か、つまりアンロードかオンロードかの判定が行われ、その判定に従って高速電磁弁３９へＯＮ／ＯＦＦ信号が送られる。

そして、オンロードの信号が出された場合には、高速電磁弁３９のソレノイドがＯＦＦの状態に制御され、シーケンスアンロード弁３７が遮断される。また、このときフェールセーフ弁３５は切り換えられた状態になっている。そのため、ロッド側室２４の作動油は流路３１へ吐出されると、その流路３１を流れてフェールセーフ弁３５を通り、更に流路３２へ流れてオリフィス３６を介して流路３４から油タンク２８へと還流する。このとき振動制振用ダンパ２は、オリフィス３６によって流路抵抗が大きくなっているため制振力が大きくなる。

こうした制振制御は、例えば対向車両とのすれ違いや、狭い空間のトンネル内を走行するような場合に実行される。すなわち、対向車両とすれ違うとき車両間の空気によって車体が押し退けられて車体に横揺れが生じる。そうした場合に、振動制振用ダンパ２をオンロードにして大きい制振力を発生させることにより、振動制振用ダンパ２を介して車体を台車に連結状態にして横揺れを防止する。
ところで、ピストンロッド２２の速度が速くロッド側室２４からの吐出流量が大きい場合は、流路３１から油タンク２８に接続された流路５３の高圧リリーフ弁４１が作動することになる。

一方、制御装置からアンロードの信号が出された場合には、高速電磁弁３９のソレノイドがＯＮの状態となり、シーケンスアンロード弁３７が開状態に切り換えられる。また、フェールセーフ弁３５は切り換えられた状態になっている。
そのため、ロッド側室２４の作動油は流路３１へ吐出され、シーケンスアンロード弁３７が開状態のため、流路３２から分岐流路４０へと流れる。そして、シーケンスアンロード弁３７から流路３３を流れ流路３４を通って油タンク２８へと還流する。このとき、上記の流路３２からオリフィス３６を通って流路３４へと還流するものもあるが、殆どは流路３３を通ることになる。従って、このとき振動制振用ダンパ２は、流路抵抗が小さくなっているため制振力も小さくなる。

こうした制振制御は、例えば軌道から受ける台車の横揺れに対し、車体が台車と同じように横揺れを生じないように、振動制振用ダンパ２をアンロードにして連結を切り離す。
振動制振用ダンパ２はその性質上、ピストンロッド２２の移動方向と同じ方向には減衰力を発生できないので、制御入力速度信号の方向とピストンロッド２２の移動の方向が等しい場合には、アンロードの判定がなされ、ビットが異なる場合には、オンロードの判定がなされる。

なお、無通電状態になった場合、フェールセーフ弁３５はソレノイドＳＯＬがＯＦＦになって図示する状態に切り換えられる。そのため、ロッド側室２４の作動油は流路３１から、フェールセーフ弁３５を通りオリフィス３８を通って流路３４へと還流する。ロッド側室２４からの吐出流量が大きい場合はリリーフ弁４２が作動する。

続いて、振動抑制装置１を構成する電油ハイブリッドアクチュエータ３について説明する。図６は、その電油ハイブリッドアクチュエータ３の一例を示す図であり、図７は、同じ電油ハイブリッドアクチュエータ３の回路図である。なお、この図６及び図７に示す本実施形態の電油ハイブリッドアクチュエータ３は、特開２００２−１２６９６５号公報に開示されたものである。

電油ハイブリッドアクチュエータ３は、図６に示すように、油圧シリンダ３Ａと駆動部３Ｂとが一体に構成されたものであり、油圧シリンダ３Ａは、シリンダチューブ５２に対してピストンロッド５１が伸縮する複動型片ロッドシリンダである。シリンダチューブ５２の長手方向にはタイロッド５３が設けられていて、このタイロッド５３に対して駆動部３Ｂが固定されている。駆動部３Ｂは、正回転と逆回転とが可能なサーボモータ５４と、このサーボモータ５４の出力軸に直結した二方向吐出型の可変容量ポンプ（油圧ポンプ）５５とが備えられている。そして、油圧ポンプ５５のサーボモータ５４に対する反対側には、作動流体である作動油を封入したタンク５６が設けられている。

油圧ポンプ５５は、図７に示したようにポート５５ａが配管５７を介して油圧シリンダ３Ａのロッド側室５９に接続され、他方のポート５５ｂが配管５８を介して油圧シリンダ３Ａのヘッド側室６０に接続されている。
駆動部３Ｂでは、図６に示すように、サーボモータ５４が油圧ポンプ５５とコントローラ６１とに挟まれるようにして設けられている。そして、サーボモータ５４はコントローラ６１によってその駆動が制御され、油圧シリンダ３Ａは、そのサーボモータ５４の駆動によってピストンロッド５１の伸縮量及び伸縮速度の操作が行われるようになっている。

また、油圧シリンダ３Ａは、図７に示すように、シリンダチューブ５２のボトム部にストロークセンサ６２が取り付けられ、ピストンロッド５１の伸縮量が検出できるようになっている。さらに、サーボモータ５４にはロータリエンコーダ６３が設けられており、サーボモータ５４の回転状態も検出できるようになっている。
これらストロークセンサ６２およびロータリエンコーダ６３はコントローラ６１に接続され、各検出信号がコントローラ６１に送られるようになっている。すなわち電油ハイブリッドアクチュエータ３では、コントローラ６１がストロークセンサ６２とロータリエンコーダ６３の検出信号に基づいてサーボモータ５４をフィードバック制御するように構成されている。

配管５７と配管５８との間には油量調整器６４が油圧ポンプ５５と並列に接続されている。この油量調整器６４は、油圧シリンダ３Ａのロッド側室５９とヘッド側室６０とにおいて、ピストンロッド５１の有無による容積の相違によって作動油の過不足が生じるため、それを調整するために設けられている。本実施形態の油量調整器６４は、シャトル弁（以下「シャトル弁６４」とする）によって構成されている。
シャトル弁６４は、配管５７と配管５８とを連通する流路６６上の２箇所に弁座が形成され、それぞれに当接・離間するボール弁体Ｂ１，Ｂ２が配置されている。そして、弁座同士をつなぐ流路上には連結バーが挿入され、その連結バーによって一対のボール弁体Ｂ１，Ｂ２が一体になって弁の開閉が交互に切り換えられるようになっている。

こうした構成の電油ハイブリッドアクチュエータ３では、コントローラ６１が、例えばあらかじめ与えられたプログラムに従って位置指令信号を入力すると、その位置指令信号に基づいてサーボモータ５４の回転方向、回転速度、回転トルクが制御される。そして、このサーボモータ５４の出力は二方向吐出形の油圧ポンプ５５に伝えられ、その出力に従って油圧ポンプ５５が駆動し、その回転方向により一方のポート５５ａ又は５５ｂから所定流量の作動油が吐出される。

従って、油圧ポンプ５５のポート５５ａから作動油が吐出されると、配管５７を流れた作動油が油圧シリンダ３Ａのロッド側室５９内に供給され、その圧力によってピストンが加圧されてピストンロッド５１が収縮作動する。一方、逆に油圧ポンプ５５のポート５５ｂから作動油が吐出されると、配管５８を流れた作動油が油圧シリンダ３Ａのシリンダ側室６０内に供給され、その圧力によってピストンが加圧されてピストンロッド５１が伸長作動する。こうして油圧シリンダ９４の伸縮が制御される場合、ストロークセンサ６２によって油圧シリンダ３Ａのストローク量が検出され、またロータリエンコーダ６３によってサーボモータ５４の回転状態が検出されている。そして、それぞれの検出信号はフィードバック信号としてコントローラ６１へとフィードバックされる。従って、フィードバック信号を用いて制御系の誤差が補正され、コントローラ６１からの位置指令信号通りに正確に油圧シリンダ３Ａのストローク動作が制御される。

とろこで、こうして油圧ポンプ５５から油圧シリンダ３Ａに作動油が送り込まれて伸縮が操作されているが、その際、油圧シリンダ３Ａ内での作動油の過不足が以下のようにしてシャトル弁６４で調整される。
先ず、油圧ポンプ５５のポート５５ａから作動油が吐出されると、油圧シリンダ３Ａの摩擦抵抗によりピストンロッド５１が動きだす前に、ポート５５ａ側に接続されているため供給側となった配管５７内の圧力が上昇する。その圧力でシャトル弁６４のボール弁体Ｂ１が弁座に当接し、そのボール弁体Ｂ１と連結バーを介し連結されたボール弁体Ｂ２が弁座から離間する。このためポート５５ｂ側の配管５７と油タンク６５とが連通する。油圧ポンプ５５からロッド側室５９へ供給される作動油の圧力によってピストンロッド５１が収縮作動する。そして、ヘッド側室６０から流出する作動油の流量のうち油圧ポンプ５５の吸入量よりも余分な量の作動油は油タンク６５へ戻される。

その一方、油圧ポンプ５５が逆転してポート５５ｂから作動油が吐出されと、逆にポート５５ｂ側に接続された配管５８内の圧力が上昇する。それに伴い、シャトル弁６４のボール弁体Ｂ２が弁座に当接し、そのボール弁体Ｂ２と連結バーを介して連結されたボール弁体Ｂ１が弁座から離間する。このためポート５５ａ側の配管５８と油タンク６５とが連通する。従って、油圧ポンプ５５からヘッド側室６０へ供給される作動油の圧力によってピストンロッド５１が伸長作動する。そして、反対のロッド側室５９から作動油が排出され、その排出される作動油量は油圧ポンプ５５の吸入量よりも少ないが、不足分の作動油は油タンク６５から吸い上げられて補充される。

図１に示す第１実施形態の振動抑制装置１では、以上のようにしてセミアクティブダンパとして機能する振動制振用ダンパ２と、フルアクティブダンパとして機能する電油ハイブリッドアクチュエータ３とがスイングアーム４を介して直列に連結され、一体的に作用している。
前述した振動制振用ダンパ２によるオンロードとアンロードとの切り換えによる制振制御は、カルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段３０から得られるダンパの伸縮情報とから、図９に示すようにオンロード（ＯＮ）とアンロード（ＵＮ）が判定される。

セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２の場合、例えば空間が広がった走行区間では、車体は周りからの空気抵抗を受けず、台車上においてあたかも滑るように進むことができるが、特にトンネルのような狭い空間部分を走行する場合には渦巻く空気抵抗によって車体が左右に揺らされる。従って、左右の揺れが生じる場合には常に制振力を発揮するオンロード制御を行うことが望ましいが、セミアクティブダンパでは時間の半分がアンロードになってしまう。そのため、セミアクティブダンパだけでは制振力が得られないアンロード時に揺れが大きくなってしまい、これまで乗り心地レベルを上げるには限界があった。そこで、本実施形態では、電油ハイブリッドアクチュエータ３を利用して、アンロードを強制的にオンロード状態にすることにより制振力を得て振動を効果的に抑えることを可能にしている。

車体がトンネルに入った場合の振動抑制装置１の作用について説明する。鉄道車両がトンネルへ進入すると、車体は空気抵抗を受けて左右に揺れを生じることになる。そこで、例えば車体が右側に揺れるとき、加速度センサによって検出した車体の横揺れに伴う加速度信号と、図５に示す検知手段３０からの伸縮信号とに基づいて、制御装置からはオンロード信号が出力される。すなわち、図５に示す振動制振用ダンパ２は、高速電磁弁３９のソレノイドがＯＦＦの状態に制御され、シーケンスアンロード弁３７が遮断される。また、このときフェールセーフ弁３５は切り換えられた状態になっており、ロッド側室２４の作動油は流路３１へ吐出されてフェールセーフ弁３５を通り、更に流路３２へ流れてオリフィス３６を介して流路３４から油タンク２８へと還流することになる。そのため振動制振用ダンパ２は、オリフィス３６によって流路抵抗が大きいオンロード状態になり、台車との間で車体が右側に触れるのを制振力によって防止する。

このとき振動抑制装置１では、図１に示す振動制振用ダンパ２が伸びるとすると、それによってスイングアーム４の連結端が矢印Ｌ（車体右側）方向に振れることになる。そして、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の駆動を停止しているならば油圧シリンダ３Ａ内の作動油の流れが制限されて伸縮が抑えられる。そのため、このときはセミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２だけの制振制御になる。
その一方で、本実施形態では、伸長作動する振動制振用ダンパ２の伸びに対し、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａがそれよりも速く伸びるように制御する。すると、振動制振用ダンパ２が前述した制振制御によってオンロード状態からアンロード状態への変化をキャンセルしてオンロード状態を維持することができるようになる。

すなわち、振動制振用ダンパ２の伸びによってスイングアーム４の連結端が矢印Ｌ方向に振れようとするのに対し、電油ハイブリッドアクチュエータ３が伸びて他端に矢印Ｒ方向への回転を与える。すると、スイングアーム４の車体に軸着された軸孔４ａ部分は、振動制振用ダンパ２の伸びようとする動きに対応して車体右側（矢印Ｌ，Ｒと同方向）に移動する。そして、このとき電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａが振動制振用ダンパ２よりも速く伸びて、スイングアーム４が矢印Ｒ方向に回転して振動制振用ダンパ２の伸びが抑えられる。

ところで、カルノップの判断側では、車体の絶対速度に対して台車の絶対速度が同方向で高い場合には、車体と台車とを接続すると逆効果になるためアンロードとなる。そのため、本例のような場合、通常は振動制振用ダンパ２が伸びきったところでアンロードになってしまい、続く逆の左側への揺れに対してオンロード制御することができなかった。しかし、本実施形態では、振動制振用ダンパ２の車体側取付部が電油ハイブリッドアクチュエータ３によって振れるスイングアーム４によって見かけ上車体に対しフローティング状態で連結されているため、前述したように振動制振用ダンパ２を伸長作動させることなくアンロード状態を維持することができる。

また、例えば車体が左右一方に揺れた場合、それよりも速く台車が同方向に揺れる場合には車体が台車にもっていかれないように振動制振用ダンパ２をアンロード状態にする。このときアンロード状態の振動制振用ダンパ２が伸びようとするその動作よりも速く電油ハイブリッドアクチュエータ３を伸長作動させてやれば、前述したようにスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２の伸びを抑えてアンロードの時間をオンロードにすることができる。この時、電油ハイブリッドアクチュエータ３はアンロード状態になった振動制振用ダンパ２を介して台車を車体から遠ざかる方向に蹴り、車体が左に振れるのを抑えることができる。そして、車体が止まれば後は振動制振用ダンパ２だけの制振制御になる。

よって、振動抑制装置１では、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２に対して、フルアクティブダンパである電油ハイブリッドアクチュエータ３を直列に設けたので、振動制振用ダンパ２がアンロードの状態で伸縮している場合に電油ハイブリッドアクチュエータ３がそれ以上の速度で伸縮すれば、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａの伸縮量の範囲で、振動制振用ダンパ２だけではアンロード状態になって制振を放棄していた時間帯でもオンロード状態を維持して制振を実行することができるようになり、台車と車体との間に制振力が与えられるようになった。すなわち、本実施形態の振動抑制装置１では、オンロードによる制振制御時間を増やすことができたため、乗り心地レベルを上げることが可能になった。

ところで、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２におけるオンロード・アンロードの切り換えによる制振制御は、カルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段３０から得られるダンパの伸縮情報とから判定される。一方、アクティブダンパである電油ハイブリッドアクチュエータ３は、車体が揺れる左右の方向だけを検出しており、例えば前記加速度センサからの信号によってその大きさと速度に応じて伸びと縮みが制御される。

ここで、図１０は、アンロード状態の振動制振用ダンパ２を電油ハイブリッドアクチュエータ３の駆動によりオンロードにする場合の制御フローを示した図である。
先ず、振動制振用ダンパ２がアンロード状態であるか否かが確認される（Ｓ１０１）。そこで、振動制振用ダンパ２がアンロード状態の場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークに余裕があるか否かが確認される（Ｓ１０２）。一方、アンロード状態にない場合には（Ｓ１０１：ＮＯ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３の伸縮速度Ｖ_H と、振動制振用ダンパ２の伸縮速度Ｖ_S が比較される（Ｓ１０３）。そして、フルアクティブダンパの伸縮速度Ｖ_H がセミアクティブダンパの伸縮速度Ｖ_S より大きい場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークに余裕があるか否かが確認される（Ｓ１０２）。

電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークに余裕が無い場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、それ以上の伸縮が不可能であるためアンロードの振動制振用ダンパ２を強制的にアンロード状態にすることはできず、次に備えて電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークが中立に戻される（Ｓ１０７）。
また、Ｓ１０３に戻って伸縮速度Ｖ_H がＶ_S より小さい場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークを中立に戻した場合に振動制振用ダンパ２がアンロード状態になるか否かの確認が行われる（Ｓ１０４）。そして、アンロード状態になる場合には中立に戻り、（Ｓ１０４：ＮＯ／Ｓ１０７）アンロード状態にならない場合にはそのままのストロークが維持される（Ｓ１０４：ＹＥＳ／Ｓ１０５）。

一方、電油ハイブリッドアクチュエータ３のストロークに余裕がある場合は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、振動制振用ダンパ２の伸縮速度Ｖ_S より、電油ハイブリッドアクチュエータ３の最大の伸縮速度Ｖ_Hmaxが大きいか否かが確認される（Ｓ１０６）。そして、例えば振動制振用ダンパ２がアンロード状態で伸縮速度Ｖ_S の方が伸縮速度Ｖ_Hmaxよりも大きい場合には（Ｓ１０６：ＮＯ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３のストローク状態が中立に戻される（Ｓ１０７）。また、伸縮速度Ｖ_Hmaxの方が伸縮速度Ｖ_S よりも大きい場合には（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、振動制振用ダンパ２の伸縮動作が伸びであるか否かが確認される（Ｓ１０８）。

そして、振動制振用ダンパ２が伸び状態である場合には（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、Ｖ_H＝|Ｖ_S|＋|α・Ｆ_S| の指令速度で伸縮が制御され（Ｓ１０９）、逆に振動制振用ダンパ２が収縮状態である場合には（Ｓ１０８：ＮＯ）、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、Ｖ_H＝−|Ｖ_S|−|α・Ｆ_S| の指令速度で伸縮が制御される（Ｓ１１０）。ここで、αはゲインであり、Ｆ_S はスカイフック指令速度である。従って、電油ハイブリッドアクチュエータ３が以上の条件の下で指令速度Ｖ_H によって伸縮することにより、振動制振用ダンパ２がアンロード或いはオンロード状態で伸縮した場合でも、強制的にオンロード状態にすることにより制振力を得て振動を効果的に抑えることができる。

本実施形態の振動抑制装置１では、非駆動時には次に車体が左右の揺れるのに備え、ピストン２５が真ん中に位置する状態を初期状態として戻される。それには図７に示すようにストロークセンサ６２によって油圧シリンダ３Ａのストローク量が検出され、その信号によって電油ハイブリッドアクチュエータ３が制御装置６１によってフィードバック制御が行われる。そこで、電油ハイブリッドアクチュエータ３を構成する油圧シリンダ３Ａの変位が大きくなったら、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかける。これによりスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２のピストン位置も中央に戻り、その伸縮のストロークを確保しておくことができる。

一方、車体の揺れが小さい走行時には振動制振用ダンパ２の駆動制御は行われていない。その時、振動制振用ダンパ２がオンロード状態で、電油ハイブリッドアクチュエータ３のサーボモータ５４が駆動を停止しているとすると、車体に生じる左右の揺れは振動制振用ダンパ２を介して電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａを伸縮させる外力として働く。このとき、その油圧シリンダ３Ａが外力によって伸縮すると、図７に示すシリンダチューブ５２内の作動油が流れ出て油圧ポンプ５５を回転させる。そして、その油圧ポンプ５５の回転によってサーボモータ５４に逆起電力が発生し、そこから得られた電力を安定化して蓄えることで振動制振用ダンパ２の駆動電力として利用することができる。図８は、その回生回路を示したブロック図である。

電油ハイブリッドアクチュエータ３（の制御装置６１）には、インバータ７１を介して車両電源７２が接続され、更にその車両電源７２にはフィルタ７３およびＤＣ−ＤＣコンバータ７４を介して振動制振用ダンパ２（の制御装置）へ接続されている。一方、電油ハイブリッドアクチュエータ３には、車両電源７２の他にインバータ７５を介してバッテリ７６が接続されている。このバッテリ７６には電圧検出器７７が接続されており、バッテリ７６の充電電力量によってリレー７８が、車両電源７２とバッテリ７６との間で振動制振用ダンパ２への接続を切り換えるようになっている。

そこで、車体が揺れて電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａが伸縮して作動油が流れると、油圧ポンプ５５が回転してサーボモータ５４から逆起電力が発生する。そして、その電力をインバータ７５を介してバッテリ７６に安定化して蓄える。バッテリ７６の充電電力量が十分な場合には、それを検出した電圧検出器７７の信号によってリレー７８が図示するようにバッテリ７６側に接続された状態になる。そのため、バッテリ７６の電力が振動制振用ダンパ２の駆動に利用される。一方、充電電力量が十分でない場合には、リレー７８が逆に切り換えられて車両電源７２の電力によって振動制振用ダンパ２が駆動する。なお、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、常に車両電源７２の電力によって駆動が制御される。こうして、回生電力を振動制振用ダンパ２の駆動に利用することにより省エネが実現できる。

また、本実施形態の振動抑制装置１は、電油ハイブリッドアクチュエータ３が動作異常（例えばビリビリ振動）となっても、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２がその振動などを絶縁するので乗り心地が悪くならない。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は多くの精密部品によって構成されている。そのため、本実施形態のものが振動に強くはない場合でも、振動抑制装置１はその電油ハイブリッドアクチュエータ３が車体に取り付けられて上下振動にさらされないため、振動による影響が小さくて済む。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は重量が大きいものであるが、本実施形態では振動制振用ダンパ２と分離可能な構成になっているため容易に着脱することができる。
更に、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の出力と油圧ポンプ５５の容量との限界によって大ストロークの急激な横揺れ等に対してロック状態、又はリリーフ状態となってしまうが、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２が直列に接続されているので、そのアンロード状態によって乗客が大きな衝撃を感じなくて済むようにできる。

次に、本発明の鉄道車両における第２実施形態の振動抑制装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図２は、鉄道車両における第２実施形態の振動抑制装置を示した側面図である。なお、前記第１実施形態の振動抑制装置１と同じ構成については同符号を付して説明する。
振動抑制装置５は、動力源を持たない油圧シリンダからなる振動制振用ダンパ２と、電気エネルギを動力源とする電油ハイブリッドアクチュエータ３とが、直動システムであるＬＭガイド８１を介して連結されている。振動制振用ダンパ２と電油ハイブリッドアクチュエータ３とは、図示するように一直線上に配置され、ともに車体に対して横向きに取り付けられている。

ＬＭガイド８１は、ガイドレール８２が車体に固定され、そのガイドレール８２をスライドするようにガイドブロック８３が垂設されている。ガイドブロック８３には左右にブラケットが突設され、一方には振動制振用ダンパ２のシリンダチューブ２１が軸着され、他方には電油ハイブリッドアクチュエータ３のピストンロッド５１先端が軸着されている。更に、振動制振用ダンパ２は、そのピストンロッド２２先端が台車側に固定されたブラケットに軸着され、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、そのシリンダチューブ５２が車体に設けられたブラケットに軸着されている。

こうした制動抑制装置５は、振動制振用ダンパ２が図５に示すようなセミアクティブダンパであり、オンロードとアンロードとを切り換えて車体の振動を抑えるように配置されたものである。一方、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、図６及び図７に示すように動力源をもったフルアクティブダンパであり、その出力をＬＭガイド８１を介して振動制振用ダンパ２に伝達し、振動制振用ダンパ２における制振をサポートしてより高い制振性を得ることができるよう構成され、つぎにように作用する。

振動制振用ダンパ２では、オンロードとアンロードの切り換えによる制振制御はカルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段３０から得られるダンパの伸縮情報とから、図９に示すようにオンロード（ＯＮ）とアンロード（ＵＮ）が判定される。そして、特にセミアクティブダンパだけでは制振力が得られないアンロード時に揺れが大きくなってしまうため、電油ハイブリッドアクチュエータ３を利用して、アンロードを強制的にオンロード状態にすることにより制振力を得て振動を効果的に抑えるようにしている。

例えば、トンネルへの進入によって車体が右側に揺れるとき、加速度センサによって検出した車体の横揺れに伴う加速度信号と、図５に示す検知手段３０からの伸縮信号とに基づいて、制御装置によってオンロード状態に切り換えられ、台車との間で車体が右側に触れるのを制振力によって防止する。
このとき振動抑制装置５では、図２に示す振動制振用ダンパ２が伸びるとすると、それによってＬＭガイド８１のガイドブロック８３が右に押される。そして、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の駆動を停止しているならば油圧シリンダ３Ａ内の作動油の流れが制限されて伸縮が抑えられる。そのため、このときはセミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２だけの制振制御になる。

その一方で、本実施形態では、伸長作動する振動制振用ダンパ２の伸びに対し、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａがそれよりも速く伸びるように制御する。すると、振動制振用ダンパ２が前述した制振制御によってオンロード状態からアンロード状態への変化をキャンセルしてオンロード状態を維持することができるようになる。すなわち、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａが振動制振用ダンパ２よりも速く伸びると、振動制振用ダンパ２をオンロード状態にしたままその伸びを抑える。従って、振動制振用ダンパ２を伸長作動させることなくアンロード状態を維持することができる。

よって、本実施形態の振動抑制装置５では、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２に対して、フルアクティブダンパである電油ハイブリッドアクチュエータ３を直列に設けたので、振動制振用ダンパ２がアンロードの状態で伸縮している場合に電油ハイブリッドアクチュエータ３がそれ以上の速度で伸縮すれば、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａの伸縮量の範囲で、振動制振用ダンパ２だけではアンロード状態になって制振を放棄していた時間帯でもオンロード状態を維持して制振を実行することができるようになり、台車と車体との間に制振力が与えられるようになった。すなわち、振動抑制装置５では、オンロードによる制振制御時間を増やすことができたため、乗り心地レベルを上げることが可能になった。

また、本実施形態の振動抑制装置５でも、ストロークセンサ６２によって油圧シリンダ３Ａのストローク量を検出し、その信号によって電油ハイブリッドアクチュエータ３が制御装置６１によってフィードバック制御することにより、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかけ、これによりスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２のピストン位置も中央に戻り、その伸縮のストロークを確保しておくことができる。
更に、図８に示すように回生回路を構成することにより、油圧シリンダ３Ａからの作動油によって油圧ポンプ５５を回転してサーボモータ５４から逆起電力が発生させ、その電力をインバータ７５を介してバッテリ７６に安定化して蓄えることにより、回生電力を振動制振用ダンパ２の駆動に利用することにより省エネが実現できる。

また、本実施形態の振動抑制装置５でも、電油ハイブリッドアクチュエータ３が動作異常（例えばビリビリ振動）となっても、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２がその振動などを絶縁するので乗り心地が悪くならない。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は多くの精密部品によって構成されている。そのため、本実施形態のものが振動に強くはない場合でも、振動抑制装置１はその電油ハイブリッドアクチュエータ３が車体に取り付けられて上下振動にさらされないため、振動による影響が小さくて済む。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は重量が大きいものであるが、本実施形態でも振動制振用ダンパ２と分離可能な構成になっているため容易に着脱することができる。
更に、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の出力と油圧ポンプ５５の容量との限界によって大ストロークの急激な横揺れ等に対してロック状態、又はリリーフ状態となってしまうが、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２が直列に接続されているので、そのアンロード状態によって乗客が大きな衝撃を感じなくて済むようにできる。

次に、鉄道車両における第３実施形態の振動抑制装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図３は、鉄道車両における３実施形態の振動抑制装置を示した平面図である。なお、前記第１実施形態の振動抑制装置１と同じ構成については同符号を付して説明する。
振動抑制装置６は、動力源を持たない油圧シリンダからなる振動制振用ダンパ２と、電気エネルギを動力源とする電油ハイブリッドアクチュエータ３とが、Ｌ形スイングアーム８５を介して連結されている。振動制振用ダンパ２と電油ハイブリッドアクチュエータ３とは、図示するように直角に配置され、振動制振用ダンパ２は車体に対して横向きに取り付けられ、電油ハイブリッドアクチュエータ３は車体に沿って取り付けられている。

Ｌ形スイングアーム８５は、その中心の軸孔８５ａで車体に軸支されている。そして、その一端には振動制振用ダンパ２のピストンロッド２２先端が軸着され、他端には電油ハイブリッドアクチュエータ３のピストンロッド５１先端が軸着されている。更に、振動制振用ダンパ２は、シリンダチューブ２１が台車２００側に軸着され、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、そのシリンダチューブ５２が車体側に軸着されている。

こうした本実施形態の制動抑制装置６は、振動制振用ダンパ２が図５に示すセミアクティブダンパであり、オンロードとアンロードとを切り換えて車体の振動を抑えるように配置されている。一方、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、図６及び図７に示す動力源をもったフルアクティブダンパであり、その出力をＬ形スイングアーム８５を介して振動制振用ダンパ２に伝達し、振動制振用ダンパ２における制振をサポートしてより高い制振性を得ることができるよう構成され、次のように作用する。

振動制振用ダンパ２は、オンロードとアンロードの切り換えによる制振制御はカルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段３０から得られるダンパの伸縮情報とから、図９に示すようにオンロード（ＯＮ）とアンロード（ＵＮ）が判定される。そして、特にセミアクティブダンパだけでは制振力が得られないアンロード時に揺れが大きくなってしまうため、電油ハイブリッドアクチュエータ３を利用して、アンロードを強制的にオンロード状態にすることにより制振力を得て振動を効果的に抑えるようにしている。

例えば、トンネルへの進入によって車体が右側に揺れるとき、加速度センサによって検出した車体の横揺れに伴う加速度信号と、図５に示す検知手段３０からの伸縮信号とに基づいて、制御装置によってオンロード状態に切り換えられ、台車との間で車体が右側に触れるのを制振力によって防止する。
このとき振動抑制装置６では、振動制振用ダンパ２が伸びるとすると、それによってＬ形スイングアーム８５が図３において反時計回りに回転する。そして、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の駆動を停止しているならば油圧シリンダ３Ａ内の作動油の流れが制限されて伸縮が抑えられる。そのため、このときはセミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２だけの制振制御になる。

よって、本実施形態の振動抑制装置６では、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２に対して、フルアクティブダンパである電油ハイブリッドアクチュエータ３を直列に設けたので、振動制振用ダンパ２がアンロードの状態で伸縮している場合に電油ハイブリッドアクチュエータ３がそれ以上の速度で伸縮すれば、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａの伸縮量の範囲で、振動制振用ダンパ２だけではアンロード状態になって制振を放棄していた時間帯でもオンロード状態を維持して制振を実行することができるようになり、台車と車体との間に制振力が与えられるようになった。すなわち、本実施形態の振動抑制装置６では、オンロードによる制振制御時間を増やすことができたため、乗り心地レベルを上げることが可能になった。そして、本実施形態では、台車２００と車体との間に電油ハイブリッドアクチュエータ３を設置するスペースが無い場合でも、振動抑制装置６を損なうことなく設置することができる。

また、本実施形態の振動抑制装置６でも、ストロークセンサ６２によって油圧シリンダ３Ａのストローク量を検出し、その信号によって電油ハイブリッドアクチュエータ３が制御装置６１によってフィードバック制御することにより、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかけ、これによりスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２のピストン位置も中央に戻り、その伸縮のストロークを確保しておくことができる。
更に、図８に示すように回生回路を構成することにより、油圧シリンダ３Ａからの作動油によって油圧ポンプ５５を回転してサーボモータ５４から逆起電力が発生させ、その電力をインバータ７５を介してバッテリ７６に安定化して蓄えることにより、回生電力を振動制振用ダンパ２の駆動に利用することにより省エネが実現できる。

また、本実施形態の振動抑制装置６でも、電油ハイブリッドアクチュエータ３が動作異常（例えばビリビリ振動）となっても、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２がその振動などを絶縁するので乗り心地が悪くならない。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は多くの精密部品によって構成されている。そのため、本実施形態のものが振動に強くはない場合でも、振動抑制装置１はその電油ハイブリッドアクチュエータ３が車体に取り付けられて上下振動にさらされないため、振動による影響が小さくて済む。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は重量が大きいものであるが、本実施形態でも振動制振用ダンパ２と分離可能な構成になっているため容易に着脱することができる。
更に、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の出力と油圧ポンプ５５の容量との限界によって大ストロークの急激な横揺れ等に対してロック状態、又はリリーフ状態となってしまうが、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２が直列に接続されているので、そのアンロード状態によって乗客が大きな衝撃を感じなくて済むようにできる。

次に、本発明の鉄道車両における第４実施形態の振動抑制装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図４は、鉄道車両における第４実施形態の振動抑制装置を簡略化して示した側面図である。なお、前記第１実施形態の振動抑制装置１と同じ構成については同符号を付して説明する。
振動抑制装置７は、動力源を持たない油圧シリンダからなる振動制振用ダンパ２と、電気エネルギを動力源とする電油ハイブリッドアクチュエータ３とが直接連結され、車体に対して横向きに取り付けられている。振動制振用ダンパ２と電油ハイブリッドアクチュエータ３とは、共にシリンダチューブ２１，５２が固定され、逆向きにピストンロッド２２，５１が突設されている。そして、振動制振用ダンパ２もピストンロッド２２先端が車体側に軸着され電油ハイブリッドアクチュエータ３のピストンロッド５１先端が台車側に軸着されている。

そして、第４実施形態の振動抑制装置７では、第１実施形態の振動制御装置１と同様にセミアクティブダンパとして機能する振動制振用ダンパ２と、フルアクティブダンパとして機能する電油ハイブリッドアクチュエータ３とが一体的に作用する。
すなわち、振動制振用ダンパ２では、オンロードとアンロードの切り換えによる制振制御はカルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段３０から得られるダンパの伸縮情報とから、図９に示すようにオンロード（ＯＮ）とアンロード（ＵＮ）が判定される。そして、特にセミアクティブダンパだけでは制振力が得られないアンロード時に揺れが大きくなってしまうため、電油ハイブリッドアクチュエータ３を利用して、アンロードを強制的にオンロード状態にすることにより制振力を得て振動を効果的に抑えるようにしている。

例えば、トンネルへの進入によって車体が右側に揺れるとき、加速度センサによって検出した車体の横揺れに伴う加速度信号と、図５に示す検知手段３０からの伸縮信号とに基づいて、制御装置によってオンロード状態に切り換えられ、台車との間で車体が右側に触れるのを制振力によって防止する。
このとき振動抑制装置７では、振動制振用ダンパ２が伸びる場合に電油ハイブリッドアクチュエータ３がサーボモータ５４の駆動を停止しているならば、油圧シリンダ３Ａ内の作動油の流れが制限されて伸縮が抑えられる。そのため、このときはセミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２だけの制振制御になる。

よって、本実施形態の振動抑制装置７では、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２に対して、フルアクティブダンパである電油ハイブリッドアクチュエータ３を直列一体に設けたので、振動制振用ダンパ２がアンロードの状態で伸縮している場合に電油ハイブリッドアクチュエータ３がそれ以上の速度で伸縮すれば、電油ハイブリッドアクチュエータ３の油圧シリンダ３Ａの伸縮量の範囲で、振動制振用ダンパ２だけではアンロード状態になって制振を放棄していた時間帯でもオンロード状態を維持して制振を実行することができるようになり、台車と車体との間に制振力が与えられるようになった。すなわち、本実施形態の振動抑制装置７では、オンロードによる制振制御時間を増やすことができたため、乗り心地レベルを上げることが可能になった。

また、本実施形態の振動抑制装置７でも、ストロークセンサ６２によって油圧シリンダ３Ａのストローク量を検出し、その信号によって電油ハイブリッドアクチュエータ３が制御装置７１によってフィードバック制御することにより、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかけ、これによりスイングアーム４を介して振動制振用ダンパ２のピストン位置も中央に戻り、その伸縮のストロークを確保しておくことができる。
更に、図８に示すように回生回路を構成することにより、油圧シリンダ３Ａからの作動油によって油圧ポンプ５５を回転してサーボモータ５４から逆起電力が発生させ、その電力をインバータ７５を介してバッテリ７６に安定化して蓄えることにより、回生電力を振動制振用ダンパ２の駆動に利用することにより省エネが実現できる。

また、本実施形態の振動抑制装置７でも、電油ハイブリッドアクチュエータ３が動作異常（例えばビリビリ振動）となっても、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２がその振動などを絶縁するので乗り心地が悪くならない。
また、電油ハイブリッドアクチュエータ３は多くの精密部品によって構成されている。そのため、本実施形態のものが振動に強くはない場合でも、振動抑制装置１はその電油ハイブリッドアクチュエータ３が車体に取り付けられて上下振動にさらされないため、振動による影響が小さくて済む。
更に、電油ハイブリッドアクチュエータ３は、サーボモータ５４の出力と油圧ポンプ５５の容量との限界によって大ストロークの急激な横揺れ等に対してロック状態、又はリリーフ状態となってしまうが、セミアクティブダンパである振動制振用ダンパ２が直列に接続されているので、そのアンロード状態によって乗客が大きな衝撃を感じなくて済むようにできる。

以上、本発明の鉄道車両に関し、その振動抑制装置について各種実施形態を説明したが、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。

鉄道車両における第１実施形態の振動抑制装置を示した斜視図である。鉄道車両における第２実施形態の振動抑制装置を示した側面図である。鉄道車両における第３実施形態の振動抑制装置を示した平面図である。鉄道車両における第４実施形態の振動抑制装置を簡略化して示した図である。振動制振用ダンパの一例を示す回路図である。電油ハイブリッドアクチュエータの一例を示した側面図である。電油ハイブリッドアクチュエータの一例を示した回路図である。鉄道車両における振動抑制装置を構成する回生回路を示したブロック図である。カルノップ理論によるオンロード（ＯＮ）とアンロード（ＵＮ）が判定を示した図である。アンロード状態の振動制振用ダンパを電油ハイブリッドアクチュエータの駆動によりオンロードにする場合の制御フローを示した図である。セミアクティブダンパの構成を示した回路図である。

符号の説明

１振動抑制装置
２振動制振用ダンパ
３電油ハイブリッドアクチュエータ
４スイングアーム
２１，５２シリンダチューブ
２２，５１ピストンロッド

Claims

油圧シリンダの作動油の流れを制御することにより伸縮するピストンロッドに作用する抵抗を調節する振動制振用ダンパと、電気エネルギを動力源として油圧を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドを伸縮させる電油ハイブリッドアクチュエータとを備え、その振動制振用ダンパの一端が台車側に連結され、電油ハイブリッドアクチュエータの一端が車体側に連結されて、振動制振用ダンパの他端と電油ハイブリッドアクチュエータの他端が、電油ハイブリッドアクチュエータの伸縮荷重が前記振動制振用ダンパに対して軸方向に作用するように連結されたものであって、振動制振用ダンパをアンロード状態にしたときに、アンロード状態の振動制振用ダンパが伸縮しようとするその動作よりも速く電油ハイブリッドアクチュエータを同じ伸縮作動させるようにした振動抑制装置を有することを特徴とする鉄道車両。
請求項１に記載する鉄道車両において、
前記振動抑制装置は、前記振動制振用ダンパと電油ハイブリッドアクチュエータとが平行又は所定の角度で配置され、車体側に軸支されたスイングアームを介して連結されたものであることを特徴とする鉄道車両。
請求項１に記載する鉄道車両において、
前記振動抑制装置は、前記振動制振用ダンパが車体に対して横向きに配置され、前記電油ハイブリッドアクチュエータは台車の外側にて車体に沿って配置され、車体側に軸支されたスイングアームを介して連結されたものであることを特徴とする鉄道車両。
請求項１に記載する鉄道車両において、
前記振動抑制装置は、前記振動制振用ダンパと電油ハイブリッドアクチュエータとが一直線上に配置され、それぞれ車体に取り付けられた直動システムによって連結されたものであることを特徴とする鉄道車両。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記振動抑制装置は、油圧シリンダの変位が大きくなったら、徐々にピストンが真ん中に戻るように弱いゲインのフィードバックをかけるようにして、前記電油ハイブリッドアクチュエータを制御するようにしたものであることを特徴とする鉄道車両。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する鉄道車両において、
車両電源と前記電油ハイブリッドアクチュエータから発生する起電力を蓄えるバッテリとを備え、
前記振動制振用ダンパおよび電油ハイブリッドアクチュエータは、車両電源の電力によって駆動が制御され、前記振動制振用ダンパは更に、切り換え装置によって車両電源とバッテリとの接続が切り換えられ、それぞれの電力によって駆動が制御されるようにしたものであることを特徴する鉄道車両。