JP6605986B2 - 車体傾斜制御装置および車体傾斜制御装置の故障判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体傾斜制御装置および車体傾斜制御装置の故障判定装置に関し、特に故障検知を行うことができる車体傾斜制御装置および車体傾斜制御装置の故障判定装置に関する。

鉄道車両として、走行方向の前後に配置された台車と、これら台車の上に配置された車体と、これら台車および車体の間に配置された空気バネと、が少なくとも設けられた構成が一般に知られている。空気バネは台車の枕木方向の両端に配置され、内部に貯留する圧縮空気（圧力が大気圧よりも高められた空気）により車体を支持している。空気溜めから空気バネに圧縮空気が更に供給されると、空気バネは伸張して車体の高さ位置が上方に移動し、空気バネに貯留する圧縮空気が大気に排出されると、空気バネは収縮して車体の高さ位置が下方に移動する。なお、枕木方向とは上述の走行方向に対して水平面内で直交する方向のことを意味し、実際に枕木が延びる方向を意味するものではない。

近年では、上述の空気バネを用いて鉄道車両の車体を傾斜させる制御が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。この車体傾斜制御では、鉄道車両が曲線路を走行する際に、車体を曲線路の内軌側に傾ける制御が行われる。例えば、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、曲線路の外軌側に配置された空気バネを伸張させ、車体を曲線路の内軌側に傾ける制御が行われる。その後、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、曲線路の外軌側に配置された空気バネを収縮させ、車体が水平になるように傾斜復帰させる制御が行われる。

このように車体を傾斜させる制御を行うことで、鉄道車両が曲線路を走行する際に、車体に作用する曲線路の径方向外側に働く加速度、言い換えると、乗客に作用する遠心力を減少させることができ、乗り心地を向上させることができる。また、鉄道車両が曲線路を走行する際の車速の向上を図ることもできる。

さらには、上述の車体傾斜制御を行うにあたり、車体が制御した通りに傾斜しているか否か、空気バネを含む車体を傾斜させる装置に故障が発生しているか否か検知する方法や装置も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。例えば、空気バネの伸張や収縮による車体の高さ位置の変位を監視することにより故障などを検知する方法や、空気溜まりから空気バネに圧縮空気を供給する流路の空気圧力および空気バネから圧縮空気を大気に排出する流路の空気圧力を監視することにより故障などを検知する方法が開発されている。

特開２０１５−１４７４７８号公報 特開２０１５−１４７４７９号公報

しかしながら、上述の車体の高さ位置の変位を監視する方法では、故障などを正確に検知することが難しいという問題があった。つまり、上述のように鉄道車両は１車両につき走行方向の前後に台車が配置され、その台車の枕木方向の両端に空気バネが配置されている。例えば、走行方向の前側の台車に配置された空気バネを制御する装置が故障していた場合であっても、走行方向の後側の台車に配置された空気バネを制御する装置が正常に作動していると、車体を介して繋がっている前側の台車に配置された空気バネも、後側の台車に配置された空気バネの伸張や収縮に伴い（故障していない場合と比較して変位の量は小さいながらも）伸張や収縮を行う。つまり、前側の台車に配置された空気バネを制御する装置の故障が検知されにくいという問題があった。

その他にも、空気バネに圧縮空気を供給する流路および制御弁を有する系統や、圧縮空気を排気する流路および制御弁を有する系統が二重、三重に設けられている場合には、１つの系統に故障が発生したとしても、二重、三重に設けられた系統により空気バネの動作が確保されるため、故障を検知することが難しいという問題があった。

また、上述の流路の空気圧力を監視することにより故障などを検知する方法では、空気溜めから空気バネに通じる流路を流れる圧縮空気の圧力を検知し、圧力を検知した結果を故障モードと照合して故障検知を行っているため、故障判定が可能なパターンが限定されている。そのため、判定可能なパターン以外の故障を判定できないという問題があった。さらに、正常状態から故障状態に至る途中の段階、例えば、故障状態までには至らないが正常状態と比較して動作が不完全な段階や、正常状態と故障状態の間を行き来する段階などを故障と判断することが難しいという問題が合った。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、故障の検知を早期にかつ正確に行うことができる車体傾斜制御装置および車体傾斜制御装置の故障判定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に、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様に係る車体傾斜制御装置は、車体を支持する位置に配置され内部に貯留された空気の圧力に基づいて前記車体を支持する空気バネ部と、前記空気バネ部に貯留された空気よりも高い圧力に昇圧された高圧空気が貯留され、前記空気バネ部に前記高圧空気を供給する空気溜め部と、前記空気溜め部から前記空気バネ部への前記高圧空気の供給を制御する供給弁部、および、前記空気バネ部から外部へ前記空気バネ部に貯留された空気の排気を制御する排気弁部を有する弁装置であって、前記空気溜め部から前記空気バネ部へ前記高圧空気が供給される経路、および、前記空気バネ部から前記外部へ前記貯留された空気が排気される経路に並列に配置された複数の弁装置と、前記供給弁部に対して前記高圧空気の供給を制御する信号、および、前記排気弁部に対して前記貯留された空気の排気を制御する信号を出力する弁駆動部と、前記供給弁部における前記高圧空気の供給制御に関する値の情報である供給制御情報、および、前記排気弁部における前記貯留された空気の排出制御に関する値の情報である排気制御情報を取得する取得部と、同じ前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報と前記排気弁部の前記排気制御情報との比の値、異なる前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報の比の値、および、異なる前記弁装置における前記排気弁部の前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比し、前記比の値が前記所定の閾値を越えた場合には、前記同じ弁装置、または、前記異なる弁装置の少なくとも一方に故障が発生したと判定する判定部と、が設けられている。

本発明の第２の態様に係る車体傾斜制御装置の故障判定装置は、車体を支持する位置に配置され内部に貯留された空気の圧力に基づいて前記車体を支持する空気バネ部と、前記空気バネ部に貯留された空気よりも高い圧力に昇圧された高圧空気が貯留され、前記空気バネ部に前記高圧空気を供給する空気溜め部と、前記空気溜め部から前記空気バネ部への前記高圧空気の供給を制御する供給弁部、および、前記空気バネ部から外部へ前記空気バネ部に貯留された空気の排気を制御する排気弁部を有する弁装置であって、前記空気溜め部から前記空気バネ部へ前記高圧空気が供給される経路、および、前記空気バネ部から前記外部へ前記貯留された空気が排気される経路に並列に配置された複数の弁装置と、前記供給弁部に対して前記高圧空気の供給を制御する信号、および、前記排気弁部に対して前記貯留された空気の排気を制御する信号を出力する弁駆動部と、前記供給弁部における前記高圧空気の供給制御に関する値の情報である供給制御情報、および、前記排気弁部における前記貯留された空気の排出制御に関する値の情報である排気制御情報を取得する取得部と、が設けられた車体傾斜制御装置の故障判定装置であって、前記取得部により取得された前記供給制御情報、および、前記排気制御情報を受信する通信部と、同じ前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報と前記排気弁部の前記排気制御情報との比の値、異なる前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報の比の値、および、異なる前記弁装置における前記排気弁部の前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比し、前記比の値が前記所定の閾値を越えた場合には、前記同じ弁装置、または、前記異なる弁装置の少なくとも一方に故障が発生したと判定する判定部と、が設けられている。

本発明の第１の態様に係る車体傾斜制御装置、および、第２の態様に係る車体傾斜制御装置の故障判定装置によれば、弁装置における故障発生の判定に、同じ弁装置における供給制御情報と排気制御情報の比の値、供給制御情報同士の比の値、および、排気制御情報同士の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値との対比を用いることにより、故障の検知が早期にかつ正確に行われる。

例えば、弁装置の動作状態を示す供給制御情報および排気制御情報に基づいて故障判定を行うため、弁装置の故障以外の要因でも変化する車体の高さ位置に基づいて弁装置の故障発生を判定する場合と比較して、誤って故障を検知することが抑制される。また、弁装置の動作状態に基づいて故障判定を行うため、空気バネに圧縮空気を供給する系統などが二重、三重に設けられている場合であっても、故障の検知が可能となる。

その他に、同じ弁装置における供給制御情報と排気制御情報の比の値、供給制御情報同士の比の値、および、排気制御情報同士の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値との対比に基づいて故障判定を行うため、予め準備された故障モードとの比較で故障判定を行う場合と比較して、正常状態から故障状態に至る途中の早期の段階でも故障の検知を行いやすくなる。

上記発明の第１の態様において前記複数の弁装置のうちの少なくとも一つは、所定時間に前記供給弁部を通過する前記高圧空気の流量、および、前記所定時間に前記排気弁部を通過する前記貯留された空気の流量である弁容量が、前記複数の弁装置のうちの他の前記弁容量と異なり、前記判定部は、同じ前記弁装置における前記供給制御情報と前記排気制御情報との比の値、隣接する前記弁容量を有する異なる前記弁装置における前記供給制御情報の比の値、および、隣接する前記弁容量を有する異なる前記弁装置における前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比することが好ましい。

このように複数の弁装置には弁容量が異なる弁装置が含まれる場合において、判定部は、同じ弁装置の供給制御情報と排気制御情報との比の値、隣接する弁容量の弁装置における供給制御情報の比の値、および、隣接する弁容量の弁装置における排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比を行うことで故障発生を判定する。ことにより、弁容量の異なる弁装置に対しても故障の検知が早期にかつ正確に行われる。

上記発明の第１の態様において前記複数の弁装置は、第１弁容量を有する第１弁装置、前記第１弁容量よりも前記所定時間に通過する空気の流量が大きな第２弁容量を有する第２弁装置、および、前記第２弁容量よりも前記所定時間に通過する空気の流量が大きな第３弁容量を有する第３弁装置であり、前記判定部は、同じ前記弁装置における前記供給制御情報と前記排気制御情報との比の値、前記第１弁装置および前記第２弁装置における前記供給制御情報の比の値、前記第２弁装置および前記第３弁装置における前記供給制御情報の比の値、前記第１弁装置および前記第２弁装置における前記排気制御情報の比の値、および、前記第２弁装置および前記第３弁装置における前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比することが好ましい。

このように第１弁容量を有する第１弁装置、第２弁容量を有する第２弁装置、および、第３弁容量を有する第３弁装置が設けられている場合において、判定部は、同じ弁装置の供給制御情報と排気制御情報との比の値、第１弁装置および第２弁装置における供給制御情報の比の値、第２弁装置および第３弁装置における供給制御情報の比の値、第１弁装置および第２弁装置における排気制御情報の比の値、および、第２弁装置および第３弁装置における排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比を行うことで故障発生を判定する。ことにより、弁容量の異なる弁装置に対しても故障の検知が早期にかつ正確に行われる。

上記発明の第１の態様においては、前記取得部により取得された前記供給制御情報、および、前記排気制御情報を前記判定部に送信する通信部が更に設けられていることが好ましい。

このように送信部を設けることにより、空気バネ部、空気溜め部、弁装置、弁駆動部、および、取得部から判定部を離れた位置に設けることができる。例えば、車体を有する車両に空気バネ部、空気溜め部、弁装置、弁駆動部、および、取得部を配置する一方で、データ分析センター等のように車両以外の施設に判定部を設けることができる。

上記発明の第１の態様において前記弁駆動部は、前記供給弁部の開閉を制御する信号、および、前記排気弁部の開閉を制御する信号を出力するものであり、前記供給制御情報は、前記取得部により取得された所定期間における前記供給弁部の開閉回数であり、前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記所定期間における前記排気弁部の開閉回数であることが好ましい。

このように供給制御情報を供給弁部の開閉回数とし、排気制御情報を排気弁部の開閉回数とすることにより、供給制御情報および排気制御情報として空気の流量を用いる場合と比較して、供給制御情報および排気制御情報の取得が容易となる。例えば、弁駆動部から弁装置に出力される信号を取得することにより、供給制御情報および排気制御情報が取得できる。

さらに、供給制御情報および排気制御情報が弁の開と閉という二値の情報となるため、空気の流量や弁の開度を供給制御情報および排気制御情報として用いる場合と比較して、判定の際に行われる演算も容易となる。

上記発明の第１の態様においては、前記供給制御情報は、前記取得部により取得された所定期間に前記供給弁部を通過する前記高圧空気の流量であり、前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記所定期間に前記排気弁部を通過する前記貯留された空気の流量であることが好ましい。

このように供給弁部を通過する高圧空気の流量を供給制御情報とし、排気弁部を通過する前記貯留された空気の流量を排気制御情報とすることにより、故障判定が可能となる弁装置の範囲が広くなる。具体的には、弁の開度が開と閉のみの開閉弁だけでなく、弁の開度が連続的に変化する流量制御弁が用いられた弁装置についても故障判定が可能となる。

上記発明の第１の態様においては、前記弁駆動部は、前記供給弁部の開度を制御する信号、および、前記排気弁部の開度を制御する信号を出力するものであり、前記供給制御情報は、前記取得部により取得された前記供給弁部における開度情報であり、前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記排気弁部における開度情報であることが好ましい。

このように供給弁部の開度情報を供給制御情報とし、排気弁部の開度情報を排気制御情報とすることにより、故障判定が可能となる弁装置の範囲が広くなる。また、供給制御情報および排気制御情報として空気の流量を用いる場合と比較して、供給制御情報および排気制御情報の取得が容易となる。

本発明の第１の態様に係る車体傾斜制御装置、および、第２の態様に係る車体傾斜制御装置の故障判定装置によれば、弁装置における故障発生の判定に、同じ弁装置における供給制御情報と排気制御情報の比の値、供給制御情報同士の比の値、および、排気制御情報同士の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値との対比を用いることにより、故障の検知を早期にかつ正確に行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る車体傾斜制御装置が設けられる鉄道車両の構成を説明する模式図である。 図１の車体傾斜制御装置の構成を説明する模式図である。 図１の第１電磁弁部の構成を説明する模式図である。 図１の車体傾斜制御部の構成を説明するブロック図である。 図５（ａ）は第１電磁弁部の動作を説明する模式図であり、図５（ｂ）は車体の傾きを説明する模式図である。 図６（ａ）は第１電磁弁部の動作を説明する模式図であり、図６（ｂ）は車体の傾きを説明する模式図である。 図７（ａ）は第１電磁弁部の動作を説明する模式図であり、図７（ｂ）は車体の傾きを説明する模式図である。 図８（ａ）は第１電磁弁部の動作を説明する模式図であり、図８（ｂ）は車体の傾きを説明する模式図である。 図９（ａ）は、供給弁が開き固渋の状態を説明する模式図であり、図９（ｂ）は、供給弁が閉じ固渋の状態を説明する模式図である。 判定部による故障の判定処理の内容を説明する表である。 排気制御情報ＡＥの値、および、供給制御情報ＡＳの値の変動を示すグラフである。 （排気制御情報ＡＥの値）／（供給制御情報ＡＳの値）の値の変動を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る車体傾斜制御装置の車体制御部および故障判定装置の構成を説明するブロック図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る車体傾斜制御装置ついて図１から図１２を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明を鉄道車両９０における車体９１の傾斜を制御する車体傾斜制御装置１０に適用して説明する。鉄道車両９０には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、車体９１と、台車９２と、車体傾斜制御装置１０と、が設けられている。車体９１は乗客が乗車する空間等を有するものであり、台車９２の上方に配置されたものである。台車９２は、鉄道車両９０の走行に用いられるものであり、車体９１を下方から支持するものである。

本実施形態では、一つの車体９１に対して走行方向の前方および後方のそれぞれに台車９２が１台ずつ配置された例に適用して説明するが、１つの車体９１に配置される台車９２の台数を限定するものではない。また、本実施形態では台車９２が二軸を有するものの例に適用して説明するが、一軸の台車９２であってもよいし、三軸の台車９２であってもよく、特に軸の数を限定するものではない。さらに本実施形態では、台車９２が上下方向に垂直に延びる回転軸線を中心として車体９１に対して相対的に回転可能に配置されたボギー台車に適用して説明するが、ボギー台車に限定するものでもない。

車体傾斜制御装置１０は、台車９２および車体９１の間に配置された空気バネ部１１の伸長および収縮を制御するものであり、空気バネ部１１の制御により台車９２に対する車体９１の高さ位置を制御するものである。具体的には、乗客が乗車したり降車したりすることにより変動する車体９１の高さ位置を一定の範囲内に収める制御や、鉄道車両９０が曲線路を走行する際に、車体９１を曲線路の内軌側に傾ける制御などを行うものである。

車体傾斜制御装置１０には、図２に示すように、空気バネ部１１と、空気溜め部１２と、電磁弁装置２０と、高さ調整弁部４１と、車体傾斜制御部５１と、が主に設けられている。

なお、本実施形態では、鉄道車両の走行方向の前を前方、後を後方と表記し、走行方向に対して水平方向に直交する方向を枕木方向と表記し、走行方向の前方を向いて枕木方向の右を右側、左を左側と表記し、鉛直方向の上を上側、下を下側と表記する。

空気バネ部１１は、台車９２における枕木方向の右側および左側の端部領域であって、台車９２と車体９１と間の位置に配置され、車体９１を支持するものである。本実施形態では、鉄道車両９０の１つの車体９１に対して、４つの空気バネ部１１が設けられている例に適用して説明する。つまり、車体９１の前方の台車９２における右側に１つの空気バネ部１１、および、左側に１つの空気バネ部１１が配置され、後方の台車９２における右側に１つの空気バネ部１１、および、左側に１つの空気バネ部１１が配置されている例に適用して説明する（図１参照。）。

また、空気バネ部１１は、その内部に貯留された空気の圧力に基づいて車体９１を、高さ位置を変更可能に支持するものである。空気バネ部１１には、電磁弁装置２０との間で空気の流通を可能とする傾斜用流路１５と、高さ調整弁部４１との間で空気の流通を可能とする高さ調整流路１６と、が接続されている。なお、空気バネ部１１の構成としては、車体９１を、高さ位置変更に可能に支持できる構成であればよく、特に具体的な構成を限定するものではない。

空気溜め部１２は、空気バネ部１１に貯留された空気よりも高い圧力に昇圧された高圧空気が貯留される容器であり、空気バネ部１１に高圧空気を供給するものである。空気溜め部１２に貯留される高圧空気は、例えば空気圧縮機などの圧縮手段により昇圧された大気を例示することができる。空気溜め部１２には、電磁弁装置２０への高圧空気の供給を可能とする傾斜側供給流路１７と、高さ調整弁部４１への高圧空気の供給を可能とする高さ調整側流路１８と、が接続されている。なお、空気溜め部１２の構成としては、高圧空気が貯留できる構成であればよく、特に具体的な構成を限定するものではない。

本実施形態では、１つの車体９１に１つの空気溜め部１２が配置され、１つの空気溜め部１２から同じ車体９１に配置された４つの空気バネ部１１に高圧空気を供給する構成である例に適用して説明する。なお、１つの車体９１に配置される空気溜め部１２の数は１つに限定されるものではなく、複数の空気溜め部１２であってもよいし、複数の車体９１に対して１つの空気溜め部１２が配置されていてもよい。さらに、１つの空気溜め部１２から高圧空気が供給される空気バネ部１１の数は、４つであってもよいし、４つよりも多くても少なくてもよい。

電磁弁装置２０は、車体傾斜制御部５１からの制御信号に基づいて空気バネ部１１への高圧空気の供給、および、空気バネ部１１に貯留された空気の大気への排気を制御するものである。本実施形態では、１つの空気バネ部１１に対して、１つの電磁弁装置２０が配置されている例に適用して説明するが、車体９１の傾斜が制御できる構成であれば、複数の空気バネ部１１に対して１つの電磁弁装置２０が配置されていてもよいし、１つの空気バネ部１１に複数の電磁弁装置２０が配置されていてもよい。

本実施形態において電磁弁装置２０には、第１弁容量を有する第１電磁弁部（第１弁装置）２１Ａと、第１弁容量よりも容量が大きな第２弁容量を有する第２電磁弁部（第２弁装置）２１Ｂと、第２弁容量よりも容量が大きな第３弁容量を有する第３電磁弁部（第３弁装置）２１Ｃと、が設けられている。なお、弁容量は、所定時間に電磁弁部を通過する空気の流量のことである。

第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃは、弁容量は異なるものの構成は同一であるため、第１電磁弁部２１Ａについて図３を参照しながら構成を説明し、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃについては構成の説明を省略する。

第１電磁弁部２１Ａは、空気溜め部１２と空気バネ部１１との間に、第２電磁弁部２１Ｂおよび第３電磁弁部２１Ｃと並列に配置される電磁弁である。さらに、第１電磁弁部２１Ａは、空気溜め部１２から空気バネ部１１への高圧空気の供給を制御するとともに、空気バネ部１１に貯留された空気の大気への排気を制御するものである。

第１電磁弁部２１Ａには、弁部本体２２と、供給弁（供給弁部）３１Ｓと、排気弁（排気弁部）３１Ｅと、が主に設けられている。
弁部本体２２は、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅとともに第１電磁弁部２１Ａを構成するものであり、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの外形の一部を構成するものである。さらに弁部本体２２には、本体供給流路２３と、本体中間流路２４と、本体排気流路２５と、供給側開口２６と、空気バネ側開口２７と、排気側開口２８と、が設けられている。

本体供給流路２３は、供給弁３１Ｓと供給側開口２６との間を空気の流通が可能につなぐ流路である。本体中間流路２４は、供給弁３１Ｓと空気バネ側開口２７と排気弁３１Ｅとの間を空気の流通が可能につなぐ流路である。本体排気流路２５は、排気弁３１Ｅと排気側開口２８との間を空気の流通が可能につなぐ流路である。

供給側開口２６は、傾斜側供給流路１７との間を空気の流通が可能につなぐ開口である。空気バネ側開口２７は、傾斜用流路１５との間を空気の流通が可能につなぐ開口である。排気側開口２８は大気に開放された開口である。

供給弁３１Ｓは、空気溜め部１２から空気バネ部１１への高圧空気の供給を制御する電磁弁であり、排気弁３１Ｅは、空気バネ部１１に貯留された空気の大気への排気を制御する電磁弁である。供給弁３１Ｓは、供給側開口２６および空気バネ側開口２７との間で空気の流通が可能とされ、排気弁３１Ｅは、空気バネ側開口２７および排気側開口２８との間で空気の流通が可能とされている。本実施形態では、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅは、同一の構成を有する電磁弁である例に適用して説明するため、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅを構成する要素には同一の符号を付して説明する。

供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅには、電磁石３２と、ロッド３３と、弁本体３４と、弁体３５と、バネ３６と、が主に設けられている。電磁石３２は、車体傾斜制御部５１により磁力を発生させる電流の供給が制御されるものであり、発生させる磁力により供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅにおける弁の開閉を制御するものである。

ロッド３３は、電磁石３２が発生する磁力により軸線方向に移動する柱状の部材であり、その一方の端部は弁体３５に当接する、または、接続されたものである。弁本体３４は、少なくとも電磁石３２およびロッド３３を内部に収納するものであり、弁体３５とともに空気の流路の開閉を行うものである。また、供給弁３１Ｓの弁本体３４内部には、本体中間流路２４と空気の流通が可能につながる流路が設けられ、排気弁３１Ｅの弁本体３４内部には、本体排気流路２５と空気の流通が可能につながる流路が設けられている。

弁体３５は、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅにおける弁の開閉を行うものであり、電磁石３２、ロッド３３、および、バネ３６により配置位置が変更されるものである。バネ３６は、弁体３５を弁本体３４に向けて押し付ける付勢力を発生させるものである。

なお、本実施形態では、第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃは、電磁石により弁の開閉が制御される電磁弁である例に適用して説明したが、その他の空気圧により弁の開閉が制御される弁や、油圧により弁の開閉が制御される弁であってもよく、弁の種類を特に限定するものではない。

高さ調整弁部４１は、乗客が乗車したり降車したりすることにより変動する車体９１の高さ位置を一定の範囲内に収める制御を行うものである。高さ調整弁部４１の構成としては、例えば、特開２０１５−１４７４７８号公報に開示された構成などを例示することができるが、その他の公知の構成を用いることができ、構成を限定するものではない。

車体傾斜制御部５１は、車体９１を曲線路の内軌側に傾ける制御、および、車体９１を水平になるように傾斜復帰させる制御などを行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムは、図４に示すように、ＣＰＵや入出力インタフェース等を弁駆動部５２や、取得部５３や、判定部５４として機能させるものである。

また、車体傾斜制御部５１は、制御伝送５６との間で情報の入出力が可能に接続されるとともに、高さセンサ５７から入力される車体９１の高さ位置の情報が入力可能に接続されている。さらに、高さ調整弁部４１の動作状況の情報が入力可能に接続されている。

制御伝送５６は、車体９１を曲線路の内軌側に傾ける制御、および、車体９１を水平になるように傾斜復帰させる制御を指示する制御信号を車体傾斜制御部５１に出力するものである。高さセンサ５７は、車体９１の高さ位置を検出するセンサであり、例えば、台車９２などの所定の基準点から車体９１の所定位置までの上下方向の長さを測定するセンサを挙げることができる。

弁駆動部５２は、第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃにおける弁の開閉を制御し、空気溜め部１２から空気バネ部１１への高圧空気の供給を制御するとともに、空気バネ部１１に貯留された空気の大気への排気を制御するものである。

具体的には、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓ、第２電磁弁部２１Ｂの供給弁３１Ｓ、および、第３電磁弁部２１Ｃの供給弁３１Ｓの開閉を制御し、空気溜め部１２から空気バネ部１１への高圧空気の供給を制御するとともに、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅ、第２電磁弁部２１Ｂの排気弁３１Ｅ、および、第３電磁弁部２１Ｃの排気弁３１Ｅの開閉を制御し、空気バネ部１１に貯留された空気の大気への排気を制御するものである。

弁駆動部５２は、第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃにおける弁の開閉を制御する駆動電流を直接出力してもよいし、車体傾斜制御部５１とは別に配置された第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃに駆動電流を供給する電源装置に対して、駆動電流の供給を制御する制御信号を出力するものであってもよい。なお、弁駆動部５２による第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃにおける弁の開閉制御の具体的な内容は後述する。

取得部５３は、供給弁３１Ｓにおける弁の開閉回数の情報である供給制御情報、および、排気弁３１Ｅにおける弁の開閉回数の情報である排気制御情報を取得するものである。取得部５３は、供給弁３１Ｓから供給制御情報を取得し、排気弁３１Ｅから排気制御情報を取得してもよいし、弁駆動部５２から直接、弁を開閉させる制御情報を取得してもよいし、弁駆動部５２から出力される駆動電流または制御信号を取得してもよい。取得部５３により取得された供給制御情報、および、排気制御情報は判定部５４へ出力される。

判定部５４は、供給制御情報、および、排気制御情報に基づいて第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃにおける故障の発生を判定するものである。判定部５４における故障の判定方法の詳細については後述する。

次に、上記の構成からなる車体傾斜制御装置１０における動作について説明する。まず、車体傾斜制御装置１０による車体９１の傾斜制御について説明し、その後に、車体傾斜制御装置１０の判定部５４における故障の判定方法について説明する。

鉄道車両９０が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、制御伝送５６から車体傾斜制御装置１０に曲線路の外軌側に配置された空気バネ部１１を伸張させ、車体９１を曲線路の内軌側に傾ける制御信号が入力される。車体傾斜制御装置１０の弁駆動部５２は、曲線路の外軌側に配置された空気バネ部１１へ高圧空気を供給する制御を行う。具体的には、曲線路の外軌側に配置された空気バネ部１１に対応する電磁弁装置２０に、高圧空気を空気溜め部１２から空気バネ部１１に供給する制御を行う。

電磁弁装置２０には、弁容量の異なる第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃが設けられている。高圧空気の供給制御に用いられる電磁弁部の選択は、車体９１を傾ける程度および傾け動作に許容される時間的な猶予に基づいて行われる。

例えば、車体９１を傾ける程度が小さく、かつ、時間的な猶予が確保されている場合には、第１電磁弁部２１Ａが選択される。車体９１を傾ける程度が大きく、かつ、時間的な猶予が少ない場合には、第３電磁弁Ｃが選択される。

弁駆動部５２は、制御伝送５６から入力された制御情報に基づいて、第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃから弁の開閉制御を行うものを選択し、弁を開閉制御する制御信号を出力する。本実施形態では、第１電磁弁部２１Ａが選択された例に適用して説明する。

弁駆動部５２は、弁を開く駆動電流を第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓに出力する。供給弁３１Ｓは、図５（ａ）に示すように、電磁石３２に発生した磁力によりロッド３３および弁体３５が押し下げられ弁が開く。これにより高圧空気は、供給側開口２６から本体供給流路２３、本体中間流路２４を介して空気バネ側開口２７に向かって流れる。この際、排気弁３１Ｅは弁が閉じられている。なお、図５（ａ）では、高圧空気が流通している範囲をＭＲ圧として表記している。

高圧空気は、空気バネ側開口２７から傾斜用流路１５を介して空気バネ部１１に流入する。高圧空気が流入した空気バネ部１１は伸長し、図５（ｂ）に示すように、車体９１は傾斜する。車体９１の傾斜は、高さセンサ５７により測定される車体９１の高さ位置に基づいて検出される。車体９１の傾斜が制御伝送５６から入力された制御情報に基づく傾斜に到達するまで、空気バネ部１１への高圧空気の供給は継続される。

車体９１の傾斜が制御伝送５６から入力された制御情報に基づく傾斜に到達すると、弁駆動部５２は、弁を開く駆動電流の供給を停止する制御を行う。供給弁３１Ｓは、図６（ａ）に示すように、バネ３６の付勢力により弁体３５およびロッド３３が上方を押し上げられ弁が閉じられる。この際、排気弁３１Ｅも弁が閉じられている。これにより、空気バネ部１１とつながる空気バネ側開口２７および本体中間流路２４は、供給側開口２６および排気側開口２８から切り離される。高圧空気が流入した空気バネ部１１は、図６（ｂ）に示すように、伸長した長さで保持され、車体９１は傾斜した状態で保持される。

この際、空気バネ部１１に貯留された空気の圧力（ＡＳ圧力）は高圧空気の圧力（ＭＲ圧力）よりも低い値となっている。図６（ａ）では、貯留された空気で満たされている領域をＡＳ圧力として表記している。

その後、鉄道車両９０が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、制御伝送５６から車体傾斜制御装置１０に曲線路の外軌側に配置された空気バネ部１１を収縮させ、車体９１が水平になるように傾斜復帰させる制御が行われる。車体傾斜制御装置１０の弁駆動部５２は、曲線路の外軌側に配置された空気バネ部１１に対応する電磁弁装置２０に、空気バネ部１１に貯留された空気を大気に排気する制御を行う。

弁駆動部５２は、弁を開く駆動電流を第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅに出力する。排気弁３１Ｅは、図７（ａ）に示すように、電磁石３２に発生した磁力によりロッド３３および弁体３５が押し下げられ弁が開く。これにより空気バネ部１１に貯留された空気は、空気バネ側開口２７から本体中間流路２４、本体排気流路２５を介して排気側開口２８に向かって流れ、排気側開口２８から大気へ排気される。この際、供給弁３１Ｓは弁が閉じられている。

空気バネ部１１は貯留された空気が大気へ排気されるため、図７（ｂ）に示すように、収縮し、車体９１の傾斜は水平に向かって復帰する。貯留された空気を大気へ排気する制御は、車体９１の傾斜が水平に復帰するまで継続される。

車体９１の傾斜が水平に復帰すると、弁駆動部５２は、弁を開く駆動電流の供給を停止する制御を行う。供給弁３１Ｓは、図８（ａ）に示すように、バネ３６の付勢力により弁体３５およびロッド３３が上方を押し上げられ弁が閉じられる。この際、供給弁３１Ｓも弁が閉じられている。これにより、空気バネ部１１とつながる空気バネ側開口２７および本体中間流路２４は、供給側開口２６および排気側開口２８から切り離される。空気バネ部１１は、図８（ｂ）に示すように、車体９１が水平となる状態で保持され、車体９１は水平に保持される。

次に、本実施形態の特徴である車体傾斜制御装置１０の判定部５４における故障の判定方法について説明する。まず、図９を参照しながら、故障の具体的な一態様について説明する。なお、ここで説明する故障の態様は例示であり、その他の故障の態様を除外するものではない。

第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃの故障の態様としては、供給弁３１Ｓや排気弁３１Ｅにおける弁体３５の動き不良が挙げられる。弁体３５の動き不良の原因の一例としては、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、弁体３５が傾いて密閉状態が保たれないことが考えられる。図９（ａ）では、供給弁３１Ｓにおける弁が開いた状態で動かない、または、動きにくくなっている（以下「開き固渋」とも表記する。）状態を示し、図９（ｂ）では、供給弁３１Ｓにおける弁が閉じた状態で動かない、または、動きにくくなっている（以下「閉じ固渋」とも表記する。）状態を示している。

なお、上述の開き固渋や、閉じ固渋は排気弁３１Ｅにおいても供給弁３１Ｓと同様に発生する故障の態様であり、さらに、第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃのいずれにおいても発生する故障の態様である。

車体傾斜制御部５１は、次の処理を行うことにより第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃにおける故障の判定を行う。まず、取得部５３は、第１電磁弁部２１Ａにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅにおける所定期間内の弁の開閉回数の情報である供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥと、第２電磁弁部２１Ｂにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅにおける所定期間内の弁の開閉回数の情報である供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥと、第３電磁弁部２１Ｃにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅにおける所定期間内の弁の開閉回数の情報である供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥと、を取得する。

取得された供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥと、供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥと、供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥとは、車体傾斜制御部５１の記憶部に記憶される。なお、本実施形態では、上述の所定期間が１日である例に適用して説明するが、所定期間は１日よりも長くてもよいし、短くてもよく特に限定するものではない。

車体傾斜制御部５１の判定部５４は、取得された供給制御情報および排気制御情報に基づいて、図１０に示すように、（１）〜（６）に処理の内容を示す判定処理を用いて第１電磁弁部２１Ａ、および、第２電磁弁部２１Ｂにおける故障の判定を行う。

本実施形態では、第３電磁弁部２１Ｃは他の電磁弁と比較して開閉回数が少ないため、所定期間に開閉していない場合には、故障が発生したとの判定が行われる例に適用して説明するが、上述の第１電磁弁部２１Ａ、および、第２電磁弁部２１Ｂと同様の判定が行われてもよい。

（１）の判定処理では、判定部５４は、第１電磁弁部２１Ａにおける排気制御情報ＡＥ／供給制御情報ＡＳの比の値に基づいて、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓの開き固渋ＡＳＯおよび排気弁３１Ｅの開き固渋ＡＥＯの判定を行う。具体的には、排気制御情報ＡＥ／供給制御情報ＡＳの比の値が、第１上限閾値を越えた場合には、開き固渋ＡＳＯが発生したとの判定を行い、排気制御情報ＡＥ／供給制御情報ＡＳの比の値が、第１下限閾値を下回った場合には、開き固渋ＡＥＯが発生したとの判定を行う。

（２）の判定処理では、判定部５４は、第２電磁弁部２１Ｂにおける排気制御情報ＢＥ／供給制御情報ＢＳの比の値に基づいて、第２電磁弁部２１Ｂの供給弁３１Ｓの開き固渋ＢＳＯおよび排気弁３１Ｅの開き固渋ＢＥＯの判定を行う。具体的には、排気制御情報ＢＥ／供給制御情報ＢＳの比の値が、第２上限閾値を越えた場合には、開き固渋ＢＥＯが発生したとの判定を行い、排気制御情報ＢＥ／供給制御情報ＢＳの比の値が、第２下限閾値を下回った場合には、開き固渋ＢＥＯが発生したのとの判定を行う。

（３）の判定処理では、判定部５４は、第２電磁弁部２１Ｂにおける供給制御情報ＢＳ／第１電磁弁部２１Ａにおける供給制御情報ＡＳの比の値に基づいて、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓの閉じ固渋ＡＳＣの判定を行う。具体的には、供給制御情報ＢＳ／供給制御情報ＡＳの比の値が第３上限閾値を越えた場合には、閉じ固渋ＡＳＣが発生したとの判定を行う。

（４）の判定処理では、判定部５４は、第２電磁弁部２１Ｂにおける排気制御情報ＢＥ／第１電磁弁部２１Ａにおける排気制御情報ＡＥの比の値に基づいて、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅの閉じ固渋ＡＥＣの判定を行う。具体的には、排気制御情報ＢＥ／排気制御情報ＡＥの比の値が第４上限閾値を越えた場合には、閉じ固渋ＡＥＣが発生したとの判定を行う。

（５）の判定処理では、判定部５４は、第３電磁弁部２１Ｃにおける供給制御情報ＣＳ／第２電磁弁部２１Ｂにおける供給制御情報ＢＳの比の値に基づいて、第２電磁弁部２１Ｂの供給弁３１Ｓの閉じ固渋ＢＳＣの判定を行う。具体的には、供給制御情報ＣＳ／供給制御情報ＢＳの比の値が第５上限閾値を越えた場合には、閉じ固渋ＢＳＣが発生したとの判定を行う。

（６）の判定処理では、判定部５４は、第３電磁弁部２１Ｃにおける排気制御情報ＣＥ／第２電磁弁部２１Ｂにおける排気制御情報ＢＥの比の値に基づいて、第２電磁弁部２１Ｂの排気弁３１Ｅの閉じ固渋ＢＥＣの判定を行う。具体的には、排気制御情報ＣＥ／排気制御情報ＢＥの比の値が第６上限値を超えた場合には、閉じ固渋ＢＥＣが発生したとの判定を行う。

なお、本実施形態では、（３）の判定処理および（４）の判定処理で用いられる閾値が、別である第３上限閾値および第４上限閾値である例に適用して説明したが、同じ上限閾値であってもよい。また、（５）の判定処理および（６）の判定処理で用いられる閾値についても同様に、同じ上限閾値であってもよい。

次に、（１）〜（６）に示す判定処理において故障と判定される場合の具体的な動作について説明する。（１）の判定処理において判定される開き固渋ＡＳＯが発生した場合、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓは弁が開いた状態、または、閉じにくい状態が継続されることになる。この場合、供給弁３１Ｓに対して電磁弁を開く制御が行われなくても、空気バネ部１１への高圧空気の供給が継続され、空気バネ部１１の伸長量が増加し続ける。

車体傾斜制御部５１は、高さセンサ５７からの出力に基づいて空気バネ部１１の伸長量が増加していると判定し、空気バネ部１１の伸長量を所望の範囲内に戻す制御を行う。つまり、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅを開く制御を繰り返し行う。このように、供給弁３１Ｓに対して電磁弁を開く制御が行われなくても、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅを開く制御が繰り返し行われ、排気制御情報ＡＥ／供給制御情報ＡＳの比の値が、第１上限閾値を越えることになる。

（１）の判定処理において判定される開き固渋ＡＥＯが発生した場合、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅは弁が開いた状態、または、閉じにくい状態が継続されることになる。この場合、排気弁３１Ｅに対して電磁弁を開く制御が行われなくても、空気バネ部１１から大気への貯留された空気の排気が継続され、空気バネ部１１の収縮量が増加し続ける。

車体傾斜制御部５１は、高さセンサ５７からの出力に基づいて空気バネ部１１の収縮量が増加していると判定し、空気バネ部１１の収縮量を所望の範囲内に戻す制御を行う。つまり、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓを開く制御を繰り返し行う。このように、排気弁３１Ｅに対して電磁弁を開く制御が行われなくても、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓを開く制御が繰り返し行われ、排気制御情報ＡＥ／供給制御情報ＡＳの比の値が、第１下限閾値を下回ることになる。

（２）の判定処理において判定される開き固渋ＢＥＯおよび開き固渋ＢＥＯが発生した場合についても、判定を行う対象が第１電磁弁部２１Ａから第２電磁弁部２１Ｂに変わるだけであり、その動作は同様であるため、詳細な説明を省略する。

（３）の判定処理において判定される閉じ固渋ＡＳＣが発生した場合、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓは弁が閉じた状態、または、開きにくい状態が継続されることになる。この場合、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓに電磁弁を開く制御が行われても、空気バネ部１１へ供給される高圧空気の流量は増大しない、または、増大しにくく、空気バネ部１１の伸長量も増大しない、または、増大しにくい。

車体傾斜制御部５１は、高さセンサ５７からの出力に基づいて空気バネ部１１の伸長量が増大しない、または、増大しにくいと判定し、空気バネ部１１の伸長量を所望の範囲内とするため、第２電磁弁部２１Ｂの供給弁３１Ｓに電磁弁を開く制御を行う。このように、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓに電磁弁を開く制御が行われても、第２電磁弁部２１Ｂの供給弁３１Ｓに電磁弁を開く制御が行われるため、供給制御情報ＢＳ／供給制御情報ＡＳの比の値が第３上限閾値を超えることになる。

（４）の判定処理において判定される閉じ固渋ＡＥＣが発生した場合、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅは弁が閉じた状態、または、開きにくい状態が継続されることになる。この場合、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅに電磁弁を開く制御が行われても、空気バネ部１１から大気に排出される貯留された空気の流量は増大しない、または、増大しにくく、空気バネ部１１の収縮量も増大しない、または、増大しにくい。

車体傾斜制御部５１は、高さセンサ５７からの出力に基づいて空気バネ部１１の収縮量が増大しない、または、増大しにくいと判定し、空気バネ部１１の収縮量を所望の範囲内とするため、第２電磁弁部２１Ｂの排気弁３１Ｅに電磁弁を開く制御を行う。このように、第１電磁弁部２１Ａの排気弁３１Ｅに電磁弁を開く制御が行われても、第２電磁弁部２１Ｂの排気弁３１Ｅに電磁弁を開く制御が行われるため、排気制御情報ＢＥ／排気制御情報ＡＥの比の値が第４上限閾値を超えることになる。

（５）の判定処理において判定される閉じ固渋ＢＳＣが発生した場合は、（３）の判定処理の場合と対比して、判定を行う対象が第１電磁弁部２１Ａから第２電磁弁部２１Ｂに変わり、第２電磁弁部２１Ｂから第３電磁弁部２１Ｃに変わるだけであり、その動作は同様であるため、詳細な説明を省略する。

また、（６）の判定処理において判定される閉じ固渋ＢＥＣが発生した場合は、（４）の判定処理の場合と対比して、判定を行う対象が第１電磁弁部２１Ａから第２電磁弁部２１Ｂに変わり、第２電磁弁部２１Ｂから第３電磁弁部２１Ｃに変わるだけであり、その動作は同様であるため、詳細な説明を省略する。

上記の構成の車体傾斜制御装置１０によれば、電磁弁装置２０における故障発生の判定に、上述の（１）〜（６）の判定処理に基づいた判定を行うため、故障の検知が早期にかつ正確に行うことができる。

例えば、供給弁３１Ｓの開閉回数の情報である供給制御情報ＡＳ、供給制御情報ＢＳ、供給制御情報ＣＳ（以下「供給制御情報ＡＳ等」と表記する。）、および、排気弁３１Ｅの開閉回数の情報である排気制御情報ＡＥ、排気制御情報ＢＥ、排気制御情報ＣＥ（以下、「排気制御情報ＡＥ等」と表記する。）に基づいて故障判定を行うため、電磁弁装置２０の故障以外の要因でも変化する車体９１の高さ位置に基づいて電磁弁装置２０の故障発生を判定する場合と比較して、誤って故障を検知することが抑制される。また、供給弁３１Ｓや排気弁３１Ｅの開閉回数の情報に基づいて故障判定を行うため、空気バネ部１１に高圧空気を供給する系統などが二重、三重に設けられ、車体９１の高さ位置制御の冗長化が図られている場合であっても、電磁弁装置２０の故障の検知が可能となる。

その他に、上述の（１）〜（６）の判定処理に基づいた判定を行うため、予め準備された故障モードとの比較で故障判定を行う場合と比較して、正常状態から故障状態に至る途中の早期の段階でも故障の検知を行いやすくなる。

また、供給制御情報ＡＳ等の値、および、排気制御情報ＡＥ等の値を直接用いて電磁弁装置２０の故障の検知する場合（比の値を用いない場合）と比較して、故障の検知が行いやすくなる。例えば、第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓの開き固渋ＡＳＯが発生した場合、供給制御情報ＡＳの値、および、排気制御情報ＡＥの値を直接用いると、図１１に示すグラフの通りとなる。開き固渋ＡＳＯが発生すると、開き固渋ＡＳＯが発生していない時点と比較して、供給制御情報ＡＳの値は約０．６倍に減少し、排気制御情報ＡＥの値は約１．５倍に増加する。

これに対して、排気制御情報ＡＥの値、および、供給制御情報ＡＳの値の比の値、具体的には（排気制御情報ＡＥの値）／（供給制御情報ＡＳの値）の値を用いると、図１２に示すグラフの通りとなる。開き固渋ＡＳＯが発生すると、開き固渋ＡＳＯが発生していない時点と比較して、比の値が約２．５倍に増加する。上述の比の値を用いない場合と比較すると、比の値を用いた場合は、開き固渋ＡＳＯが発生した際の値の変動幅が大きく故障の検知が行いやすいとともに、故障を早期に検知しやすい。

さらに、開き固渋ＡＳＯが発生していない領域Ｒについて比較すると、排気制御情報ＡＥの値、および、供給制御情報ＡＳの値の比の値を用いた場合（図１２参照）は、供給制御情報ＡＳの値、および、排気制御情報ＡＥの値を直接用いた場合（図１１参照。）よりも値の変動が小さい。そのため、上述の比の値を用いない場合と比較すると、比の値を用いた場合は、開き固渋ＡＳＯが発生していない状態と、開き固渋ＡＳＯが発生している状態との判別が行いやすく、故障を早期に検知しやすい。

なお、図１１および図１２では、開き固渋ＡＳＯが発生している期間はそれぞれの値が増加または減少していることが示されている。その後、開き固渋ＡＳＯが発生した第１電磁弁部２１Ａの供給弁３１Ｓが修理、または、交換されると、開き固渋ＡＳＯが発生していない時点と同じ値に戻ることが示されている。

上述の（１）〜（６）の判定処理に基づいた判定を行うことにより、開き固渋ＡＳＯ、開き固渋ＡＥＯ、開き固渋ＢＥＯ、閉じ固渋ＡＳＣ、閉じ固渋ＡＥＣ、閉じ固渋ＢＳＣ、および、閉じ固渋ＢＥＣの判定を行うことができる。つまり、弁容量の異なる第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃに対しても故障の検知を正確に行うことができる。

供給制御情報ＡＳ等を供給弁３１Ｓの開閉回数の情報とし、排気制御情報ＡＥ等を排気弁３１Ｅの開閉回数の情報とすることにより、供給制御情報ＡＳ等および排気制御情報ＡＥ等として高圧空気や貯留された空気の流量を用いる場合と比較して、供給制御情報ＡＳ等および排気制御情報ＡＥ等の取得が容易となる。例えば、弁駆動部５２から電磁弁装置２０に出力される信号を取得することにより、供給制御情報ＡＳ等および排気制御情報ＡＥ等が取得できる。

さらに、供給制御情報ＡＳ等および排気制御情報ＡＥ等が弁の開と閉という二値の情報となるため、高圧空気および貯留された空気の流量や弁の開度を供給制御情報ＡＳ等および排気制御情報ＡＥ等として用いる場合と比較して、判定の際に行われる演算も容易となる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る車体傾斜制御装置について図１３を参照しながら説明する。本実施形態の車体傾斜制御装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、車体傾斜制御部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１３を用いて車体傾斜制御部の構成について説明し、その他の構成等の説明を省略する。

本実施形態における車体傾斜制御装置１０の車体傾斜制御部１５１には、図１３に示すように、弁駆動部５２と、取得部５３と、車体側通信部１５５と、が主に設けられている。車体傾斜制御部１５１は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵや入出力インタフェース等を弁駆動部５２や、取得部５３や、車体側通信部１５５として機能させるものである。

また、本実施形態における車体傾斜制御装置１０には、故障判定装置１６１が設けられている。故障判定装置１６１には、判定側通信部１５６と、判定部１５４と、が主に設けられている。故障判定装置１６１は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵや入出力インタフェース等を判定側通信部１５６や、判定部１５４として機能させるものである。

本実施形態において故障判定装置１６１は、鉄道車両９０とは異なる場所、例えば、データ分析センター等の施設に設けられている例に適用して説明する。また、本実施形態における判定部１５４は、第１の実施形態における判定部５４と同様の演算処理等を行うものであり、その詳細な説明は省略する。

車体側通信部１５５および判定側通信部１５６は、車体傾斜制御部１５１と故障判定装置１６１との間で、供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥ、供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥ、供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥを受け渡し可能とするものである。車体側通信部１５５および判定側通信部１５６の間の情報の受け渡し方法としては、無線による通信や、情報媒体による情報の受け渡しなど、公知の方法を用いることができる。

本実施形態における車体傾斜制御装置１０の動作は第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、故障の判定方法については、車体側通信部１５５および判定側通信部１５６による供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥ等の情報の受け渡しが異なる他は第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

上記の構成によれば、車体側通信部１５５および判定側通信部１５６を設けることにより、故障判定装置１６１を鉄道車両９０とは異なる場所に設けることができる。例えば、判定部１５４を有する故障判定装置１６１をデータ分析センター等の施設に設けることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥが第１電磁弁部２１Ａにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開閉回数の情報であり、供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥが第２電磁弁部２１Ｂにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開閉回数の情報であり、並びに、供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥが第３電磁弁部２１Ｃにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開閉回数の情報である例に適用して説明したが、空気の流量センサを新たに設けて、供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥを、第１電磁弁部２１Ａにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅを所定期間に通過する高圧空気の流量および貯留された空気の流量の情報とし、供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥを、第２電磁弁部２１Ｂにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅを所定期間に通過する高圧空気の流量および貯留された空気の流量の情報とし、供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥを、第３電磁弁部２１Ｃにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅを所定期間に通過する高圧空気の流量および貯留された空気の流量の情報としてもよい。

このようにすることにより、故障判定が可能となる第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃの範囲が広くなる。具体的には、供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅが弁の開度が開と閉のみの開閉弁だけでなく、弁の開度が連続的に変化する流量制御弁である場合についても故障判定が可能となる。

さらに、空気の流量センサを新たに設ける代わりに、弁駆動部５２から出力される弁の開度を制御する信号に基づいて、供給制御情報ＡＳおよび排気制御情報ＡＥを、第１電磁弁部２１Ａにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開度情報とし、供給制御情報ＢＳおよび排気制御情報ＢＥを、第２電磁弁部２１Ｂにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開度情報とし、供給制御情報ＣＳおよび排気制御情報ＣＥを、第３電磁弁部２１Ｃにおける供給弁３１Ｓおよび排気弁３１Ｅの弁の開度情報としてもよい。

このようにすることにより、故障判定が可能となる第１電磁弁部２１Ａ、第２電磁弁部２１Ｂ、および、第３電磁弁部２１Ｃの範囲が広くなる。また、供給制御情報および排気制御情報として空気の流量を用いる場合と比較して、供給制御情報および排気制御情報の取得が容易となる。

１０…車体傾斜制御装置、１１…空気バネ部、１２…空気溜め部、２１Ａ…第１電磁弁部（第１弁装置）、２１Ｂ…第２電磁弁部（第２弁装置）、２１Ｃ…第３電磁弁部（第３弁装置）、３１Ｓ…供給弁（供給弁部）、３１Ｅ…排気弁（排気弁部）、５２…弁駆動部、５３…取得部、５４，１５４…判定部、９１…車体、１５５…車体側通信部、１５６…判定側通信部、１６１…故障判定装置

Claims (8)

1. 車体を支持する位置に配置され内部に貯留された空気の圧力に基づいて前記車体を支持する空気バネ部と、
   前記空気バネ部に貯留された空気よりも高い圧力に昇圧された高圧空気が貯留され、前記空気バネ部に前記高圧空気を供給する空気溜め部と、
   前記空気溜め部から前記空気バネ部への前記高圧空気の供給を制御する供給弁部、および、前記空気バネ部から外部へ前記空気バネ部に貯留された空気の排気を制御する排気弁部を有する弁装置であって、前記空気溜め部から前記空気バネ部へ前記高圧空気が供給される経路、および、前記空気バネ部から前記外部へ前記貯留された空気が排気される経路に並列に配置された複数の弁装置と、
   前記供給弁部に対して前記高圧空気の供給を制御する信号、および、前記排気弁部に対して前記貯留された空気の排気を制御する信号を出力する弁駆動部と、
   前記供給弁部における前記高圧空気の供給制御に関する値の情報である供給制御情報、および、前記排気弁部における前記貯留された空気の排出制御に関する値の情報である排気制御情報を取得する取得部と、
   同じ前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報と前記排気弁部の前記排気制御情報との比の値、異なる前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報の比の値、および、異なる前記弁装置における前記排気弁部の前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比し、前記比の値が前記所定の閾値を越えた場合には、前記同じ弁装置、または、前記異なる弁装置の少なくとも一方に故障が発生したと判定する判定部と、
   が設けられている車体傾斜制御装置。
2. 前記複数の弁装置のうちの少なくとも一つは、所定時間に前記供給弁部を通過する前記高圧空気の流量、および、前記所定時間に前記排気弁部を通過する前記貯留された空気の流量である弁容量が、前記複数の弁装置のうちの他の前記弁容量と異なり、
   前記判定部は、同じ前記弁装置における前記供給制御情報と前記排気制御情報との比の値、隣接する前記弁容量を有する異なる前記弁装置における前記供給制御情報の比の値、および、隣接する前記弁容量を有する異なる前記弁装置における前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比する請求項１記載の車体傾斜制御装置。
3. 前記複数の弁装置は、第１弁容量を有する第１弁装置、前記第１弁容量よりも前記所定時間に通過する空気の流量が大きな第２弁容量を有する第２弁装置、および、前記第２弁容量よりも前記所定時間に通過する空気の流量が大きな第３弁容量を有する第３弁装置であり、
   前記判定部は、同じ前記弁装置における前記供給制御情報と前記排気制御情報との比の値、前記第１弁装置および前記第２弁装置における前記供給制御情報の比の値、前記第２弁装置および前記第３弁装置における前記供給制御情報の比の値、前記第１弁装置および前記第２弁装置における前記排気制御情報の比の値、および、前記第２弁装置および前記第３弁装置における前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比する請求項２記載の車体傾斜制御装置。
4. 前記取得部により取得された前記供給制御情報、および、前記排気制御情報を前記判定部に送信する通信部が更に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の車体傾斜制御装置。
5. 前記弁駆動部は、前記供給弁部の開閉を制御する信号、および、前記排気弁部の開閉を制御する信号を出力するものであり、
   前記供給制御情報は、前記取得部により取得された所定期間における前記供給弁部の開閉回数であり、
   前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記所定期間における前記排気弁部の開閉回数である請求項１から４のいずれか１項に記載の車体傾斜制御装置。
6. 前記供給制御情報は、前記取得部により取得された所定期間に前記供給弁部を通過する前記高圧空気の流量であり、
   前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記所定期間に前記排気弁部を通過する前記貯留された空気の流量である請求項１から４のいずれか１項に記載の車体傾斜制御装置。
7. 前記弁駆動部は、前記供給弁部の開度を制御する信号、および、前記排気弁部の開度を制御する信号を出力するものであり、
   前記供給制御情報は、前記取得部により取得された前記供給弁部における開度情報であり、
   前記排気制御情報は、前記取得部により取得された前記排気弁部における開度情報である請求項１から４のいずれか１項に記載の車体傾斜制御装置。
8. 車体を支持する位置に配置され内部に貯留された空気の圧力に基づいて前記車体を支持する空気バネ部と、
   前記空気バネ部に貯留された空気よりも高い圧力に昇圧された高圧空気が貯留され、前記空気バネ部に前記高圧空気を供給する空気溜め部と、
   前記空気溜め部から前記空気バネ部への前記高圧空気の供給を制御する供給弁部、および、前記空気バネ部から外部へ前記空気バネ部に貯留された空気の排気を制御する排気弁部を有する弁装置であって、前記空気溜め部から前記空気バネ部へ前記高圧空気が供給される経路、および、前記空気バネ部から前記外部へ前記貯留された空気が排気される経路に並列に配置された複数の弁装置と、
   前記供給弁部に対して前記高圧空気の供給を制御する信号、および、前記排気弁部に対して前記貯留された空気の排気を制御する信号を出力する弁駆動部と、
   前記供給弁部における前記高圧空気の供給制御に関する値の情報である供給制御情報、および、前記排気弁部における前記貯留された空気の排出制御に関する値の情報である排気制御情報を取得する取得部と、
   が設けられた車体傾斜制御装置の故障判定装置であって、
   前記取得部により取得された前記供給制御情報、および、前記排気制御情報を受信する通信部と、
   同じ前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報と前記排気弁部の前記排気制御情報との比の値、異なる前記弁装置における前記供給弁部の前記供給制御情報の比の値、および、異なる前記弁装置における前記排気弁部の前記排気制御情報の比の値の少なくとも一つと、所定の閾値とを対比し、前記比の値が前記所定の閾値を越えた場合には、前記同じ弁装置、または、前記異なる弁装置の少なくとも一方に故障が発生したと判定する判定部と、
   が設けられている車体傾斜制御装置の故障判定装置。