JP6220593B2 - 鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両に関し、特に乗務員室や客室の保護の信頼性を向上できる鉄道車両に関するものである。

鉄道車両は、衝突時の衝撃を緩衝して乗務員室や客室を保護するため、車体のレール方向端部にクラッシャブルゾーン等の衝撃吸収機構が設けられている（特許文献１）。乗務員室や客室を保護するには、衝突時の大きなエネルギーを衝撃吸収機構に吸収させることが必要である。それには、連結器の前後で上下方向に折れ曲がる垂直座屈のない状態で、車両が障害物等に衝突することが望ましい。

特開２０１１−２３５７３１号公報

しかしながら上記従来の技術では、衝突を回避するために車両が減速すると垂直座屈を生じ易いので、衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構が想定通りに吸収できないことがあった。衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構が十分に吸収できないと、乗務員室や客室の保護の信頼性が低下するという問題が生じる。

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、乗務員室や客室の保護の信頼性を向上できる鉄道車両を提供することを目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両は、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複数の車体と、その複数の車体のレール方向端部同士を連結する連結器と、前記車体のレール方向端部に設けられる衝撃吸収機構と、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ものにおいて、車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、その走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が、所定の減速状態にあるかを判断する減速状態判断手段と、その減速状態判断手段により車両が所定の減速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向の高低差を調整し前記連結器の水平度を調整する高さ調整手段と、前記走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が加速状態や定速走行状態にある場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記連結器を水平に近づける調整を禁止する高さ調整禁止手段とを備えている。

請求項２記載の鉄道車両は、請求項１記載の鉄道車両において、走行中の車両を緊急に停止させる非常ブレーキと、その非常ブレーキが作動しているかを判断する作動判断手段と、その作動判断手段により前記非常ブレーキが作動していると判断されない場合に、車両の減速度が閾値より大きいかを判断する減速度判断手段とを備え、前記減速状態判断手段は、前記減速度判断手段により車両の減速度が閾値より大きいと判断される場合、又は、前記作動判断手段により前記非常ブレーキが作動していると判断される場合を所定の減速状態にあると判断する。

請求項３記載の鉄道車両は、請求項１又は２に記載の鉄道車両において、前記台車から前記車体の床面までの床面高さを取得する高さ取得手段と、前記高さ取得手段により取得された床面高さに基づいて、前記連結器のレール方向両側に位置する台車の床面高さの差を算出する高低差算出手段とを備え、前記高さ調整手段は、前記高低差算出手段により算出された床面高さの差が小さくなるように前記高さ調整機構を作動させる。

請求項４記載の鉄道車両は、請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両において、前記高さ調整手段は、前記連結器のレール方向前側に位置する台車に配置された空気ばねの空気を排気する排気手段を備えている。

請求項５記載の鉄道車両は、請求項１から４のいずれかに記載の鉄道車両において、前記高さ調整手段は、各車体のレール方向に配置された複数の台車のうち先頭の台車の空気ばねに給気する給気手段を備えている。

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複数の車体が支持され、車体のレール方向端部に衝撃吸収機構が設けられる。複数の車体のレール方向端部同士が連結器により連結され、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。走行状態取得手段により車両の走行状態が取得され、走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が所定の減速状態にあるか減速状態判断手段により判断される。

ここで、車両が衝突を回避する場合には、通常は制動されるので、車両は減速状態にある。減速に伴って車体が前のめりになるため、車両に垂直座屈が生じやすい。これに対し、減速状態判断手段による判断の結果、車両が所定の減速状態にある場合に、高さ調整手段により高さ調整機構が作動されて車体のレール方向の高低差が調整され、連結器の水平度が調整される。これにより、車両の垂直座屈を抑制できるので、衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構に吸収させ易くできる。よって、乗務員室や客室の保護の信頼性を向上できる効果がある。
さらに、走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が加速状態や定速走行状態にある場合には、高さ調整機構を作動させて連結器を水平に近づける調整を高さ調整禁止手段により禁止する。これにより、加速時や定速走行時に高さ調整のために空気ばねの給排気が行われることを防ぎ、制御を簡素化できる効果がある。

請求項２記載の鉄道車両によれば、走行中の車両を緊急に停止させる非常ブレーキが作動しているかが作動判断手段により判断される。作動判断手段により非常ブレーキが作動していると判断されない場合に、車両の減速度が閾値より大きいかが減速度判断手段により判断される。減速状態判断手段では、減速度判断手段により車両の減速度が閾値より大きいと判断される場合、又は、作動判断手段により非常ブレーキが作動していると判断される場合を、所定の減速状態にあると判断する。これにより、非常ブレーキの作動中には減速度判断手段による判断を省略して制御を簡素化できると共に、車両に垂直座屈が生じるおそれがある場合に連結器の水平度を調整できる。その結果、請求項１の効果に加え、制御を簡素化できると共に、車両の垂直座屈を効率良く抑制できる効果がある。

請求項３記載の鉄道車両によれば、高さ取得手段により、台車から車体の床面までの床面高さが取得される。高さ取得手段により取得された床面高さに基づいて、連結器のレール方向両側に位置する台車の床面高さの差が、高低差算出手段により算出される。高低差算出手段により算出された床面高さの差が小さくなるように、高さ調整手段により高さ調整機構が作動されるので、車体間の上下変位を抑制できる。連結器の両側の台車の空気ばねの高さを調整するので、請求項１又は２の効果に加え、車両の垂直座屈を効率良く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、高さ調整手段は、排気手段により、連結器のレール方向前側に位置する台車に配置された空気ばねの空気が排気される。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、減速に伴って車体が前のめりになる場合に、車両の垂直座屈（三角座屈）を簡便に解消できる効果がある。

請求項５記載の鉄道車両によれば、高さ調整手段は、給気手段により、各車体のレール方向に配置された複数の台車のうち先頭の台車の空気ばねに給気される。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、減速に伴って車体が前のめりになる場合に、車両の垂直座屈（三角座屈）を素早く簡便に解消できる効果がある。

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）は通常形態の鉄道車両の模式図であり、（ｂ）は三角座屈が生じた鉄道車両の模式図であり、（ｃ）は台形座屈が生じた鉄道車両の模式図である。 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。 減速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。

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の側面図である。なお、図１では、鉄道車両１のうち先頭車両２の後尾に連結される後続車両３のレール方向の一部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、その先頭車両２の後尾に連結される後続車両３とを含む複数の車両により構成される。先頭車両２は、乗客を収容する客室が設けられた車体４と、レール方向（図１左右方向）に間隔をあけて配置される第１台車１０及び第２台車２０とを備えている。後続車両３は、乗客を収容する客室が設けられた車体５と、車体５のレール方向に間隔をあけて配置される第３台車３０及び第４台車４０（図２（ａ）参照））とを備えている。車体４，５は、車体４，５の床下の両端部に取り付けられた連結器７により連結される。連結器７は、先頭車両２と後続車両３とを連結すると共に、先頭車両２と後続車両３との間隔を適切な範囲に保ち、加減速で生じる牽引力や制動力を伝達するためのものである。

車体４は、乗務員室４ａが先頭に設けられ、乗務員室４ａと客室との間に衝撃吸収機構４ｂが介設されている。衝撃吸収機構４ｂは、衝突時に変形を誘発させてエネルギーを吸収するための機構（クラッシャブルゾーン）である。衝撃吸収機構４ｂが衝突時に変形することにより、乗務員室４ａ及び客室に過大な変形が生じることを防止できる。なお、乗務員室４ａの最前部には、エネルギーの吸収容量を増大させるため、アルミニウム製のハニカムパネル（図示せず（衝撃吸収機構））が配設されている。

第１台車１０は、車体４の先頭側を支持するものであり、台車枠１１と、台車枠１１に回転自在に軸支される車輪１２とを備えている。第２台車２０は、車体４の後尾側を支持するものであり、台車枠２１と、台車枠２１に回転自在に軸支される車輪２２とを備えている。第３台車３０は、車体５の先頭側を支持するものであり、台車枠３１と、台車枠３１に回転自在に軸支される車輪３２とを備えている。

次に図２を参照して列車の垂直座屈（三角座屈および垂直座屈）について説明する。図２（ａ）はレールＲを走行する通常形態の鉄道車両１の模式図であり、図２（ｂ）は三角座屈が生じた鉄道車両１の模式図であり、図２（ｃ）は台形座屈が生じた鉄道車両１の模式図である。なお、図２（ａ）から図２（ｃ）では、車体４，６のレール方向の一部の図示を省略している。

図２（ａ）に示すように、車体５，６は、車体５，６の床下の両端部に取り付けられた連結器８により連結される。第４台車４０は、車体５の後尾側を支持するものであり、台車枠４１と、台車枠４１に回転自在に軸支される車輪４２とを備えている。第５台車５０は、車体６の先頭側を支持するものであり、台車枠５１と、台車枠５１に回転自在に軸支される車輪５２とを備えている。

車体５は、第３台車３０に配置された第３空気ばね３３により台車枠３１との間で先頭側が支持され、第４台車４０に配置された第４空気ばね４３により台車枠４１との間で後尾側が支持される。車体５と同様に、車体４は、第１台車１０（図１参照）に配置された第１空気ばね１３（図３参照）により台車枠１１との間で先頭側が支持され、第２台車２０に配置された第２空気ばね２３により台車枠２１との間で後尾側が支持される。車体６は、第５台車５０に配置された第５空気ばね５３により台車枠５１との間で先頭側が支持され、後尾側は、第５台車５０と間隔をあけて位置する台車（図示せず）に配置された空気ばねにより支持される。

車体４，５，６は、各台車枠２１，３１，４１，５１の中心軸線上となる車体４，５，６の床下の位置に、高さセンサ７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅが配置される。高さセンサ７３ｂは、第２台車２０からの車体４の床面高さを検出するためのセンサであり、高さセンサ７３ｃは、第３台車３０からの車体５の床面高さを検出するためのセンサである。高さセンサ７３ｄは、第４台車４０からの車体５の床面高さを検出するためのセンサであり、高さセンサ７３ｅは、第５台車５０からの車体６の床面高さを検出するためのセンサである。なお、車体４の先頭部の床下には、台車枠１１からの車体４の床面高さを検出する高さセンサ７３ａ（図３参照）が配置される。

図２（ａ）に示すように、列車が上下方向に折れ曲がる垂直座屈が生じていない通常形態の場合には、車体４，５，６を連結する連結器７，８は略水平に保たれる。しかし、自連力（連結器７，８に作用する力）によって連結器７，８がレール方向に傾くと、図２（ｂ）に示す三角座屈や図２（ｃ）に示す台形座屈が生じる。三角座屈や台形座屈が進行すると、車輪にかかる垂直方向の荷重（輪重）が小さくなり、さらには車輪が浮き上がったり車体４，５，６と台車とが分離したりする。特に図２（ｂ）に示す三角座屈は、座屈に至る自連力が、図２（ｃ）に示す台形座屈に至る自連力より小さいことに加え、減速に伴って車体４，５，６が前のめりになるため、台形座屈より発生し易い。

三角座屈（図２（ｂ）参照）や台形座屈（図２（ｂ）参照）が生じた状態で鉄道車両１（図１参照）の先頭車両２の先頭部が障害物等に衝突すると、衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構４ｂが想定通りに吸収できないことがある。衝撃吸収機構４ｂは、通常形態（図２（ａ）参照）で先頭部が障害物等に衝突することを前提に設計されているからである。衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構４ｂが十分に吸収できないと、乗務員室４ａや客室の保護の信頼性が低下するという問題が生じる。本発明は、乗務員室４ａや客室の保護の信頼性を向上させるため、通常形態（図２（ａ）参照）で先頭部が障害物等に衝突できるようにするものである。

次に図３を参照して、第１空気ばね１３、第２空気ばね２３及び第３空気ばね３３の高さを調整する高さ調整機構１４，２４，３４について説明する。図３は鉄道車両１の高さ調整機構１４，２４，３４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。また、第４空気ばね４３及び第５空気ばね５３（図２（ａ）参照）の高さを調整する高さ調整機構は、高さ調整機構１４，２４，３４と同様に構成されているので、図示を省略する。

図３に示すように鉄道車両１は、第１空気ばね１３の空気の給排を制御するための高さ調整機構１４が、空気タンク１５（元空気溜）と第１空気ばね１３との間に介設され、第２空気ばね２３の空気の給排を制御するための高さ調整機構２４が、空気タンク１５と第２空気ばね２３との間に介設されている。高さ調整機構１４，２４は、それぞれ、空気配管により接続された高さ調整弁１６，２６、給気弁１７，２７、遮断弁１８，２８及び排気弁１９，２９を備えている。

遮断弁１８，２８は、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の給排気時に高さ調整弁１６，２６（後述する）と第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３との間の空気配管を開閉する弁である。給気弁１７，２７は、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３に給気する弁である。給気弁１７，２７、遮断弁１８，２８及び排気弁１９，２９は、一方が第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３に連通し、遮断弁１８，２８の他方は高さ調整弁１６，２６の一方に接続される。排気弁１９，２９の他方は開放状態とされ、高さ調整弁１６，２６及び給気弁１７，２７は他方が空気タンク１５に連通する。

また、鉄道車両１は、第３空気ばね３３の空気の給排を制御するための高さ調整機構３４が、空気タンク３５（元空気溜）と第３空気ばね３３との間に介設されている。高さ調整機構３４は、空気配管により接続された高さ調整弁３６、給気弁３７、遮断弁３８及び排気弁３９を備えている。

遮断弁３８は、第３空気ばね３３の給排気時に高さ調整弁３６（後述する）と第３空気ばね３３との間の空気配管を開閉する弁であり、給気弁３７は、第３空気ばね３３に給気する弁である。給気弁３７、遮断弁３８及び排気弁３９は、一方が第３空気ばね３３に連通し、遮断弁３８の他方は高さ調整弁３６の一方に接続される。排気弁３９の他方は開放状態とされ、高さ調整弁３６及び給気弁３７は他方が空気タンク３５に連通する。

車体４，５（図２参照）は、第１空気ばね１３、第２空気ばね２３及び第３空気ばね３３の伸縮に基づき下降または上昇移動し、高さ調整弁１６，２６，３６は、車体４，５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１８，２８，３８を開弁しておけば、高さ調整弁１６，２６，３６の開度に応じて第１空気ばね１３、第２空気ばね２３及び第３空気ばね３３に給排される空気量が調整され、車体４，５の高さが自動的に調整される。高さ調整弁１６，２６，３６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６０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６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２及びＲＡＭ６３を備え、それらがバスライン６４を介して入出力ポート６５に接続されている。また、入出力ポート６５には、高さ調整機構１４，２４，３４等の装置が接続されている。なお、制御装置６０は、鉄道車両１に搭載される。

ＣＰＵ６１は、バスライン６４により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行される制御プログラム（例えば、図４及び図５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。ＲＡＭ６３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、減速フラグ６３ａが設けられている。

減速フラグ６３ａは、鉄道車両１が所定の減速状態にあるか否かを示すフラグであり、後述する減速判断処理（図４参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。ＣＰＵ６１は、減速フラグ６３ａがオンの場合に鉄道車両１が所定の減速状態にあると判断し、減速フラグ６３ａがオフの場合に鉄道車両１が所定の減速状態にないと判断する。

非常ブレーキ７１は、鉄道車両１を緊急に停止させるための装置であり、線路上への落石や倒木、線路内へ進入した動物（人を含む）、踏切に立ち往生した自動車等の障害物がある場合に、ブレーキハンドル（図示せず）の操作または自動列車制御装置（信号保安装置）を介した車内信号の操作によって作動される。非常ブレーキ７１は、非常ブレーキ７１が作動したことをＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）を備えている。

なお、進路上の障害物と鉄道車両１とに距離がある場合など、障害物を運転士が目視により発見できないことがあるので、運転士の目視以外の手段によって進路上の障害物が検出され、その検出結果が運転士に報知される。運転士が障害物を発見するより先に運転士に障害物の存在を知らせて、非常ブレーキ７１を早期に作動させ、衝突を回避するためである。

障害物を検出する手段としては、例えば、落石検知装置、踏切障害物検知装置、踏切支障報知装置、列車非常停止警報装置が挙げられる。落石検知装置は、落石が発生する可能性のある防護壁に電線を配設し、落石によって断線されることで落石の発生を検出するものが例示される。踏切障害物検知装置は、踏切警報発令中に自動車等の障害物が踏切道に存在することを検出する装置であり、光センサ式、超音波センサ式、ループコイル式、レーザレーダ式等の各種方式が例示される。踏切支障報知装置は、押ボタンスイッチ、信号炎管および軌道短絡器を備えるものが例示される。踏切支障報知装置の押ボタンスイッチを通報者が操作することによって信号炎管が発火し、さらに軌道短絡器により軌道回路が短絡されることで障害物が検出される。

列車非常停止警報装置は、プラットホーム下の線路上に設置された転落検知装置により異常（障害物の存在）が検出された場合や、プラットホームから線路へ転落した人などを発見した駅係員や乗客が、プラットホームに設置された非常停止ボタンを押下した場合に作動する。

落石検知装置、踏切障害物検知装置、踏切支障報知装置、列車非常停止警報装置等によって障害物が検出されると、その検出結果は、信号機や特殊信号発光機、信号炎管の発火等の信号表示によって、走行中の鉄道車両１の運転士に報知される。その信号表示を視認した運転士によってブレーキハンドル（図示せず）が操作され、非常ブレーキ７１が作動される。

また、駅構内で非常事態が発生したことを通報する保安装置（列車非常停止警報装置）により非常ブレーキ７１が作動されることもある。非常停止ボタンの押下や転落検知装置により保安装置（図示せず）が作動すると、自動列車制御装置（信号保安装置）等を介して鉄道車両１の車内信号が絶対停止を現示する。これにより非常ブレーキ７１が作動される。

コントローラ７２（主幹制御器）は、運転士によるハンドル操作によって鉄道車両１の力行・惰行・制動の指示を主制御器（図示せず）に与える装置であり、ノッチ情報（段数情報）を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）を備えている。

高さ検出装置７３は、各台車（第１台車１０、第２台車２０及び第３台車３０）からの車体４，５の床面高さを検出する装置である。高さ検出装置７３は、各台車枠１１，２１，３１の中心軸線上となる車体４，５の床下の位置に配置される高さセンサ７３ａ，７３ｂ，７３ｃと、それら高さセンサ７３ａ，７３ｂ，７３ｃの検出結果を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。なお、高さセンサ７３ｄ，７３ｅは、高さセンサ７３ａ，７３ｂ，７３ｃに係る構成と同様なので、説明を省略する。

速度検出装置７４は、鉄道車両１の走行速度を検出すると共にその検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置であり、鉄道車両１の走行速度を検出する速度センサ７４ａと、その速度センサ７４ａの検出結果を処理してＣＰＵ６１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７４ａ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走行速度を検出するものでも良い。ＣＰＵ６１は、コントローラ７２から出力されたノッチ情報と、速度検出装置７４から出力された走行速度とに基づいて、鉄道車両１の加速度（進行方向を正とする正の加速度）及び減速度（進行方向を正とする負の加速度）を算出する。

他の入出力装置８０のうち、入力装置としては、例えば、上述した落石検知装置、踏切障害物検知装置、踏切支障報知装置、列車非常停止警報装置等が発信した障害物の検出結果（防護無線信号）を受信する信号受信器（図示せず）が挙げられる。また、鉄道車両１が走行する地点情報を検出してＲＡＭ６３（バッファメモリ）に出力する自動列車制御装置（信号保安装置）、進路上の障害物を運転士が発見したときに操作される通報装置（図示せず）が挙げられる。通報装置は、運転士に操作される押ボタンスイッチ等の操作部と、操作部が操作されたことをＣＰＵ６１に出力する出力回路とを主に備えている。

信号受信器は、受信装置（図示せず）と、その受信装置の受信結果を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。なお、信号受信器は、落石検知装置、踏切障害物検知装置、踏切支障報知装置、列車非常停止警報装置等による検出結果を、自動列車制御装置（信号保安装置）を介して受信し、その受信結果を処理してＣＰＵ６１に出力するものであっても良い。

他の入出力装置８０のうち、出力装置としては、非常ブレーキ７１や警笛（図示せず）が作動したときや通報装置が操作されたときに、乗客に衝突告知や注意を促すためのアナウンスを行う表示装置やスピーカ（いずれも図示せず）が挙げられる。表示装置やスピーカは、乗客が収容される客室に配設される。

次に図４を参照して減速判断処理について説明する。図４は減速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６０の電源が投入されている間、ＣＰＵ６１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が所定の減速状態にあるか否かを判断する処理である。

ＣＰＵ６１は減速判断処理に関し、まず、速度検出装置７４の出力信号から鉄道車両１の走行速度を取得し（Ｓ１１）、コントローラ７２の出力信号からノッチ情報を取得する（Ｓ１２）。次にＣＰＵ６１は、非常ブレーキ７１が作動したか否かを判断し（Ｓ１３）、非常ブレーキ７１が作動していない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、取得した走行速度およびノッチ情報から鉄道車両１の減速度を算出し、減速度が所定の減速度より大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。なお、Ｓ１４の処理では、ＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に予め記憶された所定の減速度（閾値）と算出された減速度とを比較する。

その結果、鉄道車両１の減速度が所定の減速度（閾値）より大きい場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、鉄道車両１はブレーキ時等の減速状態にあるので、ＣＰＵ６１は減速フラグ６３ａをオンして（Ｓ１５）、この減速判断処理を終了する。

一方、Ｓ１４の処理の結果、減速度が所定の減速度以下の場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、鉄道車両１は通常の走行状態であるので、ＣＰＵ６１は減速フラグ６３ａをオフして（Ｓ１６）、この加減速判断処理を終了する。これに対し、Ｓ１３の処理の結果、非常ブレーキ７１が作動した場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、鉄道車両１は減速状態にあるので、ＣＰＵ６１は減速フラグ６３ａをオンして（Ｓ１５）、この減速判断処理を終了する。

次に図５を参照して高さ調整処理について説明する。図５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６０の電源が投入されている間、ＣＰＵ６１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４，５，６（図２（ａ）参照）の高さ（姿勢）を調整するための処理である。

ＣＰＵ６１は高さ調整処理に関し、まず、第２台車２０、第３台車３０、第４台車４０及び第５台車５０からの車体４，５，６の床面高さを取得する（Ｓ２１）。Ｓ２１の処理は、高さ検出装置７３からの入力信号に基づいて行われる。なお、ＣＰＵ６１は、鉄道車両１に配設された全ての台車からの車体の床面高さを取得するが、理解を容易にするため、ここでは図２（ａ）に示す第２台車２０、第３台車３０、第４台車４０及び第５台車５０からの車体４，５，６の床面高さを取得するものとして説明する。

次にＣＰＵ６１は、取得した床面高さに基づいて、連結器７を挟んでレール方向両側に位置する第２台車２０及び第３台車３０の床面高さの差、連結器８を挟んでレール方向両側に位置する第４台車４０及び第５台車５０の床面高さの差をそれぞれ算出する（Ｓ２２）。

次いでＣＰＵ６１は、減速フラグ６３ａがオンであるか否かを判断し（Ｓ２３）、減速フラグ６３ａがオンである場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、Ｓ２２の処理で算出した床面高さの差が所定値（閾値）以上の連結器があるか否かを判断する（Ｓ２４）。なお、Ｓ２４の処理では、ＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に予め記憶された所定値（閾値）と算出された床面高さの差とを比較する。その結果、床面高さの差が所定値（閾値）以上の連結器がある場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、その連結器のレール方向両側に位置する台車の高さ調整機構を作動させて、床面高さの差が小さくなるように空気ばねの空気を排気した後（Ｓ２５）、この高さ調整処理を終了する。

例えば、図２（ｂ）に示す三角座屈の場合には、連結器７，８が水平になるように、連結器７，８のレール方向前側にそれぞれ位置する第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気する。また、図２（ｃ）に示す台形座屈の場合には、連結器７，８が水平になるように、連結器７のレール方向後側に位置する第３空気ばね３３の空気を排気し、連結器８のレール方向前側に位置する第４空気ばね４３の空気を排気する。

一方、Ｓ２４の処理の結果、床面高さの差が所定値（閾値）以上の連結器がない場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、鉄道車両１は座屈が生じておらず通常形態（図２（ａ）参照）に近いと考えられるので、Ｓ２５の処理をスキップして、この高さ調整処理を終了する。また、Ｓ２３の処理の結果、減速フラグ６３ａがオフである場合には（Ｓ２３：Ｎｏ）、鉄道車両１に垂直座屈が生じる事情は発生していないと考えられるので、Ｓ２４及びＳ２５の処理をスキップして、この高さ調整処理を終了する。

以上のＳ２１〜Ｓ２５の処理（高さ調整処理）によれば、減速度が大きい場合に慣性力によって車体４，５，６が前のめりになり三角座屈が生じるところ（図２（ｂ）参照）、連結器７，８のレール方向前側にそれぞれ位置する第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気することにより、鉄道車両１を通常形態（図２（ａ）参照）に近づけることができる。また、車体４，５，６が上下方向に変位して台形座屈が生じる場合にも（図２（ｃ）参照）、連結器７のレール方向後側および連結器８のレール方向前側にそれぞれ位置する第３空気ばね３３及び第４空気ばね４３の空気を排気することにより、鉄道車両１を通常形態（図２（ａ）参照）に近づけることができる。

これにより垂直座屈を抑制できるので、鉄道車両１の先頭部が障害物に衝突する場合には、衝突時のエネルギーを衝撃吸収機構４ｂ（図１参照）に十分に吸収させることができ、乗務員室４ａや客室の保護の信頼性を向上できる。また、垂直座屈を抑制できるので、輪重が小さくなることを防ぎ、車両が浮き上がったり車体４，５，６と台車とが分離したりすることを防止できる。さらに、減速時に車体４，５，６が前のめりになることを防止できるので、減速時に乗客が体感する減速度を低減できる。

また、Ｓ２３の処理において減速フラグ６３ａがオンであると判断される場合に（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、空気ばねの高さ調整を行うので（Ｓ２５）、加速時や定速走行時に、高さ調整処理（図５参照）において空気ばねの高さ調整が行われることを回避できる。その結果、加速時や定速走行時に高さ調整のために空気ばねの給排気が行われることを防ぎ、制御を簡素化できる。

また、床面高さの差が所定値以上の連結器について（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、その連結器の両側の空気ばねの高さ調整を行うので（Ｓ２５）、全ての連結器の両側の空気ばねの高さ調整を行う場合と比較して、高さ調整を行う空気ばねの数を減らすことができる。また、全ての連結器の両側の台車について空気ばねの高さ調整を行う場合と比較して、効果的に空気ばねの高さ調整を行い、垂直座屈を抑制できる。また、Ｓ２５の処理において床面高さの差が小さくなるように空気ばねの空気を排気するので、空気ばねに給気して床面高さの差を小さくする場合と比較して、車体４，５，６の重心高さを抑えることができる。

なお、請求項１記載の走行状態取得手段としては、図４に示すフローチャート（減速判断処理）におけるＳ１１，Ｓ１２の処理、Ｓ１３の処理中の非常ブレーキ７１の出力信号を受け取る処理が該当する。減速状態判断手段としては、図５に示すフローチャート（高さ調整処理）におけるＳ２３の処理が、高さ調整手段としてはＳ２５の処理が該当する。請求項３記載の高さ取得手段としては、図５に示すフローチャート（高さ調整処理）におけるＳ２１の処理が、請求項３記載の高低差算出手段としては、Ｓ２２の処理が該当する。

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、各車体４，５，６を支持する複数の台車の数（本実施の形態では２台）は一例であり、適宜選択できる。

上記実施の形態では、減速度判断処理において、鉄道車両１に搭載された速度検出装置７４によって鉄道車両１の走行速度を検出し、ノッチ情報に基づいて減速度を算出す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、速度検出装置７４に代えて、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の走行速度を検出することは当然可能である。また、鉄道車両１の走行速度およびノッチ情報から減速度を算出するのに代えて、加速度センサを鉄道車両１に搭載し、その加速度センサによって鉄道車両１のレール方向の減速度を取得することは当然可能である。

また、車両の走行速度およびノッチ情報から減速度を算出して車両が減速状態にあるか否かを判断する代わりに、車両の走行速度およびノッチ情報をパラメータとする変換テーブルを予め設定し、その変換テーブルから、車両が所定の減速状態にあるか否かを判断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、鉄道車両１の減速度が所定の減速度より大きい場合に（減速フラグ６３ａがオンである場合に）所定の減速状態にあると判断し（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、排気弁１９，２９，３９を操作することにより第１空気ばね１３、第２空気ばね２３及び第３空気ばね３３（空気ばね）の空気を排気する場合について説明した（Ｓ２５）。この場合に、減速度に応じた排気弁１９，２９，３９の操作量を、予め変換テーブルとして設定することは当然可能である。変換テーブルはＲＯＭ６２（図３参照）に記憶される。このようにすることで、排気弁１９，２９，３９を減速度に応じて所望に開閉操作できるので、車体４，５，６の高さ（姿勢）をきめ細かく制御できる。

上記実施の形態では、高さ調整処理において、減速時に伸長した空気ばねの空気を排気して連結器７，８の水平度を調整する場合について説明したが（Ｓ２５）、必ずしもこれに限られるものではない。減速時に収縮した空気ばねに給気して連結器７，８の水平度を調整することは当然可能である。空気ばねの給気は、空気ばねの空気の排気に比べて短時間で完了させることができるので、空気ばねの空気を排気する場合と比較して、垂直座屈を解消する効果を早く得ることができる。

また、高さ調整処理において、伸長した空気ばねの空気を排気し、且つ、収縮した空気ばねに給気して連結器７，８の水平度を調整することは当然可能である。空気ばねの給排気を組み合せることにより、連結器７，８の水平度をきめ細かく調整できる。

上記実施の形態では、高さ調整処理（図５参照）において、各台車からの車体４，５，６の床面高さを取得し（Ｓ２１）、取得した床面高さに基づいて給排気を行う空気ばねを決定する場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、各台車からの車体４，５，６の床面高さを取得することなく、予め定められた空気ばねの空気を給排気することは当然可能である。

例えば、減速時には慣性力によって車体４，５，６が前のめりになるので、台形座屈（図２（ｃ）参照）は生じ難く、三角座屈（図２（ｂ）参照）が生じ易い。そこで、鉄道車両１が減速状態にある場合に、連結器７，８のレール方向前側に位置する第２台車２０及び第４台車４０にそれぞれ配置された第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気するように、予め設定することは当然可能である。各台車からの車体４，５，６の床面高さを取得しなくても、連結器７，８のレール方向前側に位置する第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気することで、三角座屈を解消できる。

この場合には、高さ調整処理（図５参照）においてＳ２１，Ｓ２２及びＳ２４の処理を省略し、Ｓ２５の処理において、連結器７，８のレール方向前側に位置する第２台車２０及び第４台車４０にそれぞれ配置された第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気するように処理する。この処理が請求項４記載の排気手段に該当する。このように処理すれば、各台車からの車体４，５，６の床面高さの取得を要しないので、高さ検出装置７３を省略できる。これにより部品点数を削減できる。また、高さ調整処理（図５参照）においてＳ２１，Ｓ２２及びＳ２４の処理を省略できるので、空気ばねの給排気制御（高さ調整処理）を簡素化できる。

また、鉄道車両１が減速状態にある場合に、連結器７，８のレール方向前側に位置する第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気するのに代えて、又はこれに加えて、各車体４，５，６のレール方向の先頭の台車（第１台車１０、第３台車３０及び第５台車５０）に配置された第１空気ばね１３，第３空気ばね３３及び第５空気ばね５３に給気するように、予め設定することは当然可能である。この場合も、各台車からの車体４，５，６の床面高さを取得することなく、第１空気ばね１３、第３空気ばね３３及び第５空気ばね５３に給気することで、三角座屈を解消できる。

この場合には、高さ調整処理（図５参照）においてＳ２１，Ｓ２２及びＳ２４の処理を省略し、上記変更後のＳ２５の処理に代えて、又は変更後のＳ２５の処理に加えて、各車体４，５，６のレール方向の先頭の台車（第１台車１０、第３台車３０及び第５台車５０）に配置された第１空気ばね１３，第３空気ばね３３及び第５空気ばね５３に給気するよう処理する。この処理が請求項５記載の給気手段に該当する。

このように処理すれば、各台車からの車体４，５，６の床面高さの取得を要しないので、高さ検出装置７３を省略できる。これにより部品点数を削減できる。また、高さ調整処理（図５参照）においてＳ２１，Ｓ２２及びＳ２４の処理を省略できるので、空気ばねの給排気制御（高さ調整処理）を簡素化できる。さらに、空気タンク１５，３５内の圧縮空気を第１空気ばね１３，第３空気ばね３３及び第５空気ばね５３に供給する速度は、第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気する速度より大きいので、三角座屈を素早く解消することができる。

なお、各車体４，５，６のレール方向の先頭の台車（第１台車１０、第３台車３０及び第５台車５０）に配置された第１空気ばね１３，第３空気ばね３３及び第５空気ばね５３に給気し、且つ、連結器７，８のレール方向前側に位置する第２空気ばね２３及び第４空気ばね４３の空気を排気することより、連結器７，８の水平度をきめ細かく調整できる。また、連結器７，８の水平度の調整の自由度および調整可能な範囲を大きくできる。

上記実施の形態では、先頭車両２の先頭部が線路に対して略垂直な切妻型車両（鉄道車両１）の場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、先頭部が流線形に形成される鉄道車両（新幹線（登録商標）車両など）とすることは当然可能である。

上記実施の形態では、車体４の先頭部に形成された衝撃吸収機構４ｂが、クラッシャブルゾーンとアルミニウム製のハニカムパネル（衝撃吸収部材）とを備える場合について説明したが、衝撃吸収機構は必ずしもこれに限られるものではない。クラッシャブルゾーン、ハニカムパネルの一方を省略したり、ハニカムパネルに代えて他の衝撃吸収部材を採用したりすることは当然可能である。

また、衝撃吸収機構４ｂ（クラッシャブルゾーン）が乗務員室４ａの後方に配置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。クラッシャブルゾーン及びサバイバルゾーンの配置は適宜設定できる。例えば、乗務員室４ａの先頭部分全体をクラッシャブルゾーンとして変形させ、運転士座席は、前面フレームに固定した高床ごと後方のサバイバルゾーンに移動させる構造を採用することは当然可能である。

１ 鉄道車両
４，５，６ 車体
４ｂ 衝撃吸収機構
７，８ 連結器
１０ 第１台車（台車）
１３ 第１空気ばね（空気ばね）
１４ 高さ調整機構
２０ 第２台車（台車）
２３ 第２空気ばね（空気ばね）
２４ 高さ調整機構
３０ 第３台車（台車）
３３ 第３空気ばね（空気ばね）
３４ 高さ調整機構
４０ 第４台車（台車）
４３ 第４空気ばね（空気ばね）
５０ 第５台車（台車）
５３ 第５空気ばね（空気ばね）
７１ 非常ブレーキ

Claims (5)

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複数の車体と、その複数の車体のレール方向端部同士を連結する連結器と、前記車体のレール方向端部に設けられる衝撃吸収機構と、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、
   車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
   その走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が、所定の減速状態にあるかを判断する減速状態判断手段と、
   その減速状態判断手段により車両が所定の減速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向の高低差を調整し前記連結器の水平度を調整する高さ調整手段と、
   前記走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が加速状態や定速走行状態にある場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記連結器を水平に近づける調整を禁止する高さ調整禁止手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両。
2. 走行中の車両を緊急に停止させる非常ブレーキと、
   その非常ブレーキが作動しているかを判断する作動判断手段と、
   その作動判断手段により前記非常ブレーキが作動していると判断されない場合に、車両の減速度が閾値より大きいかを判断する減速度判断手段とを備え、
   前記減速状態判断手段は、前記減速度判断手段により車両の減速度が閾値より大きいと判断される場合、又は、前記作動判断手段により前記非常ブレーキが作動していると判断される場合を所定の減速状態にあると判断することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記台車から前記車体の床面までの床面高さを取得する高さ取得手段と、
   前記高さ取得手段により取得された床面高さに基づいて、前記連結器のレール方向両側に位置する台車の床面高さの差を算出する高低差算出手段とを備え、
   前記高さ調整手段は、前記高低差算出手段により算出された床面高さの差が小さくなるように前記高さ調整機構を作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記高さ調整手段は、前記連結器のレール方向前側に位置する台車に配置された空気ばねの空気を排気する排気手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両。
5. 前記高さ調整手段は、各車体のレール方向に配置された複数の台車のうち先頭の台車の空気ばねに給気する給気手段を備えてい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。

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