JP6779147B2 - 鉄道車両用制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用制振装置の改良に関する。

一般的に、鉄道車両の台車には、車体の台車に対する移動限界を規制するストッパが設けられている。そして、鉄道車両の曲線区間走行時には、遠心力が車体に作用するため、車体が台車に対して大きく変位するが、車体がストッパに接触してストッパを押しつぶした状態とすると台車側の振動が車体に伝達されて乗心地が悪化する。

近年の高速車両では、曲線区間を走行する際に、車体と台車の間の空気ばねを伸縮させて車体を曲率中心側に傾けて高速走行を実現している。このように、車体傾斜をすると車体とストッパとの間隔が狭まるため、車体がストッパを押しつぶして最圧縮させてしまい易い。

他方、鉄道車両には、車体と台車との間に介装された複動型のアクチュエータと、アクチュエータを制御するコントローラを備えて、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ている。鉄道車両用制振装置は、鉄道車両が直線区間を走行する際には、加速度センサで検知した車体の左右方向の加速度をコントローラに入力して、加速度フィードバックによりアクチュエータを制御し、車体の左右動を抑制できる。

そして、従来の鉄道車両用制振装置では、車体を押す力を発揮できるので、曲線区間走行時においてアクチュエータに車体を台車に対して中立位置側へ押す力を発揮させて、車体がストッパを最圧縮しないようにしている。

具体的には、従来の鉄道車両用制振装置は、加速度センサの他に車体と台車との相対変位を検知する変位センサを備えており、相対変位が設定値以上となると、アクチュエータに相対変位を抑制する方向へ車体を押す力を発揮させるべく、変位フィードバック制御を実行する（たとえば、特許文献１参照）。

特開昭６１−２７５０５３号公報

しかしながら、従来の鉄道車両用制振装置は、曲線区間で変位フィードバック制御を実行すると、アクチュエータが剛体棒のように振る舞うので、台車側からの振動が車体に伝達するのを絶縁できず、却って乗心地を悪化してしまう場合がある。また、曲線区間においても加速度フィードバック制御と変位フィードバック制御を併用する考えもあるが、それでも、乗心地の悪化が避けられない。

さらに、従来の鉄道車両用制振装置では、変位センサで検知する相対変位から曲線区間を走行中であるか否かを判断し、変位フィードバック制御を実行するために、変位センサが必須であり、コストが嵩んでしまう。

そこで、本発明の目的は、コストを低減できるとともに曲線区間走行時における乗心地を向上できる鉄道車両用制振装置の提供である。

本発明の鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータと、車体の横方向加速度に基づいて車体の振動を抑制する制御力を求めるコントローラとを備え、定常加速度の絶対値がセンタリング閾値以上の場合、車体の振動を抑制する抑制力と、定常加速度に基づいて求めた車体を中立位置へ戻す方向のセンタリング力とに基づいて制御力を求める。

このように構成された鉄道車両用制振装置では、センタリング力の発揮の要不要の判断を定常加速度の値で判定しており、変位センサを必要としない。そして、本発明の鉄道車両用制振装置によれば、曲線区間走行時に振動を抑制する抑制力とセンタリング力を発揮でき、車体がストッパに接触して最圧縮させるのを抑制できるから、曲線区間走行時において台車側からの振動が車体に伝達するのを抑制できる。

また、本発明の他の鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータと、車体のヨー加速度とスエー加速度に基づいて車体の振動を抑制する制御力を求めるコントローラとを備え、定常加速度の絶対値がセンタリング閾値以上の場合、ヨー加速度とスエー加速度に基づいて求めた車体のヨー方向およびスエー方向の振動を抑制する抑制力と、定常加速度に基づいて求めた車体を中立位置へ戻す方向のセンタリング力とに基づいて制御力を求める。

このように構成された鉄道車両用制振装置では、スエー加速度から抽出した定常加速度がセンタリング閾値以上となると、センタリング力が必要と判断して、抑制力とセンタリング力とに基づいて制御力を求める。したがって、鉄道車両用制振装置では、センタリング力の発揮の要不要の判断をスエー加速度の値で判定しており、変位センサを必要としない。そして、本発明の鉄道車両用制振装置によれば、曲線区間走行時に振動を抑制する抑制力とセンタリング力を発揮でき、車体がストッパに接触して最圧縮させるのを抑制できるから、曲線区間走行時において台車側からの振動が車体に伝達するのを抑制できる。

また、鉄道車両用制振装置は、センタリング力の上限をモータが定格トルクでポンプを駆動する際にアクチュエータが発揮可能な力の最大値としてセンタリング力を求めるようにしてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置では、アクチュエータがセンタリング力のみを出力しても、モータが出力可能な最大トルクまでには余力が残されているので、センタリング力を発揮しつつ車体の振動抑制のための抑制力も出力可能となる。よって、鉄道車両用制振装置によれば、曲線区間走行時において車体を中立位置へ戻すセンタリング力を発揮しつつ車体の振動を抑制する抑制力を発揮でき、曲線区間走行中の乗心地をより一層向上できる。

さらに、鉄道車両用制振装置は、抑制力を求める直線区間用制御部と曲線区間用制御部とを有し、定常加速度が曲線判定閾値未満から曲線判定閾値以上となると、直線区間用制御部が求める抑制力から曲線区間用制御部が求める抑制力へ切換え、定常加速度が曲線判定閾値以上から曲線判定閾値未満となると、曲線区間用制御部が求める抑制力から直線区間用制御部が求める抑制力へ切換えてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、鉄道車両の走行区間に応じて最適な制御力を発揮できるので、走行区間に関わらず高い振動抑制効果が得られる。

また、鉄道車両用制振装置は、直線区間用制御部が求めた抑制力と曲線区間用制御部が求めた抑制力との切換えに際して、切換前に選択されている抑制力をフェードアウトさせるとともに切換後に選択されるべき抑制力をフェードインさせてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置によれば、直線区間用の抑制力と曲線区間用の抑制力の切換えに際して、抑制力の値が急変せずに済むので制御上安定性が向上する。

さらに、曲線判定閾値をセンタリング閾値よりも大きな値に設定する場合、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移すると、直線区間に適した抑制力から曲線区間に適した抑制力へ切換わる前に、センタリング力が制御力にフェードインする。そのため、鉄道車両が曲線区間に差し掛かると直ちにセンタリング力が発揮されて、車体のスエーを抑制でき、車体が図示しないストッパを最圧縮させてしまう事態を効果的に防止できる。また、曲線区間の入口では、アクチュエータに直線区間に適した抑制力を発揮した方が乗心地が良となることが分かっている。曲線判定閾値をセンタリング閾値より大きくして鉄道車両の走行区間が完全に曲線区間であると判定できる値に設定しているので、直線区間に適した抑制力を曲線区間の入口で発揮でき、乗心地を向上できる。

発明の鉄道車両用制振装置によれば、変位センサが不要となってコストを低減できるとともに、曲線区間走行時における乗心地を向上できる。

第一の実施の形態における鉄道車両用制振装置を搭載した鉄道車両の断面である。 アクチュエータの詳細図である。 第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御ブロック図である。 第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御演算部の制御ブロック図である。 第一の実施の形態の制御演算部における抑制力演算部の制御ブロック図である。 直線区間用ゲインと曲線区間用ゲインを示した図である。 第一の実施の形態の制御演算部におけるセンタリング力演算部の制御ブロック図である。 第一の実施の形態の制御演算部における制御力演算部の制御ブロック図である。 第一の実施の形態の制御演算部における処理手順を示したフローチャートである。 第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置を搭載した鉄道車両の平面図である。 第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御ブロック図である。 第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御演算部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の制御演算部におけるヨー抑制力演算部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の制御演算部におけるスエー抑制力演算部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の制御演算部におけるセンタリング力演算部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の制御演算部における制御力演算部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の制御演算部における処理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。

＜第一の実施の形態＞
一実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ１は、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１に示すように、車体Ｂと台車Ｔとの間に対として介装されるアクチュエータＡと、アクチュエータＡを制御するコントローラＣ１とを備えて構成されている。アクチュエータＡは、詳細には、鉄道車両の場合、車体Ｂの下方に垂下されるピンＰに連結され、車体Ｂと台車Ｔとの間で対を成して並列に介装されている。台車Ｔは、車輪Ｗを回転自在に保持しており、車体Ｂと台車Ｔとの間には、ばねＳ，Ｓが介装され、車体Ｂが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、これらのアクチュエータＡは、基本的には、アクティブ制御で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。コントローラＣ１は、アクチュエータＡを制御して前記車体Ｂの横方向の振動を抑制するようになっている。

コントローラＣ１は、本例にあっては、車体Ｂの振動を抑制する制御を行う際に、車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度αを検知する。そして、コントローラＣ１は、横方向加速度αに基づいて、アクチュエータＡが発生すべき制御力Ｆを求め、各アクチュエータＡに制御力Ｆ通りの推力を発生させて車体Ｂの前記横方向の振動を抑制する。

つづいて、アクチュエータＡの具体的な構成について説明する。これらアクチュエータＡは、共に同じ構成である。なお、図示したところでは、アクチュエータＡが台車Ｔに対して二つずつ設けられているが、一つのみを設けてもよい。また、各アクチュエータＡに対して一つずつコントローラＣ１を設けてもよい。

アクチュエータＡは、本例では図２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２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３と、車体Ｂと台車Ｔの他方に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６とを備えて伸縮可能なシリンダ装置Ｃｙに加え、作動油を貯留するタンク７と、タンク７から作動油を吸い上げてロッド側室５へ作動油を供給可能なポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するモータ１５と、シリンダ装置Ｃｙの伸縮の切換と推力を制御する液圧回路ＨＣとを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。

また、前記ロッド側室５とピストン側室６には、本例では、作動液体として作動油が充填されるとともに、タンク７には、作動油の他に気体が充填されている。なお、タンク７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ＨＣは、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１とを備えている。

そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とし、第二開閉弁１１を閉じてポンプ１２を駆動すると、シリンダ装置Ｃｙが伸長し、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とし、第一開閉弁９を閉じてポンプ１２を駆動すると、シリンダ装置Ｃｙが収縮する。

以下、アクチュエータＡの各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図２中右端は蓋１３によって閉塞され、図２中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、前記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端をシリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３に連結している。

なお、ロッドガイド１４の外周とシリンダ２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２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画されるロッド側室５とピストン側室６には、前述のように作動油が充填されている。

また、このシリンダ装置Ｃｙの場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積がピストン側室６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５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Ｃｙの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。

詳しくは、シリンダ装置Ｃｙを伸長作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態とする。すると、ロッド側室５内とピストン側室６内の圧力が等しくなり、アクチュエータＡは、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、シリンダ装置Ｃｙを収縮作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通を断ちピストン側室６をタンク７に連通させた状態とする。すると、アクチュエータＡは、ロッド側室５内の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生する。

要するに、アクチュエータＡの発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一にロッド側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このアクチュエータＡの推力を制御する場合、伸長作動、収縮作動共に、ロッド側室５の圧力を制御すればよい。また、本例のアクチュエータＡでは、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなるので制御が簡素となる。加えて、変位量に対する作動油量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室５の圧力でアクチュエータＡの伸縮両側の推力を制御できる点は変わらない。

戻って、ロッド４の図２中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３とには、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータＡ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５とピストン側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外でロッド側室５とピストン側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。

第一開閉弁９は、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジションと、第一通路８を遮断してロッド側室５とピストン側室６との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第一開閉弁９は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。

つづいて、ピストン側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジションと、第二通路１０を遮断してピストン側室６とタンク７との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第二開閉弁１１は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。

ポンプ１２は、コントローラＣ１に制御されて所定の回転数で回転するモータ１５によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するポンプとされている。そして、ポンプ１２の吐出口は供給通路１６によってロッド側室５へ連通されるとともに吸込口はタンク７に通じていて、ポンプ１２は、モータ１５によって駆動されるとタンク７から作動油を吸込んでロッド側室５へ作動油を供給する。

前述のようにポンプ１２は、一方向のみに作動油を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用できる。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用できる。なお、供給通路１６の途中には、ロッド側室５からポンプ１２への作動油の逆流を阻止する逆止弁１７が設けられている。

さらに、本例の液圧回路ＨＣは、前述の構成に加えて、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１と、排出通路２１の途中に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２を備えている。

可変リリーフ弁２２は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、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。

このように、排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けると、シリンダ装置Ｃｙを伸縮作動させる際に、ロッド側室５内の圧力を可変リリーフ弁２２の開弁圧に調節でき、アクチュエータＡの推力を可変リリーフ弁２２へ供給する電流量で制御できる。排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けると、アクチュエータＡの推力を調節するために必要なセンサ類が不要となり、ポンプ１２の吐出流量の調節のためにモータ１５を高度に制御する必要もなくなる。よって、鉄道車両用制振装置Ｖ１が安価となり、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢なシステムを構築できる。

なお、第一開閉弁９を開いて第二開閉弁１１を閉じる場合或いは第一開閉弁９を閉じて第二開閉弁１１を開く場合、ポンプ１２の駆動状況に関わらず、外力からの振動入力に対して伸長或いは収縮のいずれか一方にのみアクチュエータＡが減衰力を発揮できる。よって、たとえば、減衰力を発揮する方向が鉄道車両の台車Ｔの振動により車体Ｂを加振する方向である場合、そのような方向には減衰力を出さないようにアクチュエータＡを片効きのダンパと機能させ得る。よって、このアクチュエータＡ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、可変リリーフ弁２２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開弁圧の制御が簡単となるが、開弁圧を調節できる可変リリーフ弁であれば比例電磁リリーフ弁に限定されない。

そして、可変リリーフ弁２２は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状態に関わらず、シリンダ装置Ｃｙに伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路２１を開放する。このように、可変リリーフ弁２２は、ロッド側室５の圧力が開弁圧以上となると、ロッド側室５内の圧力をタンク７へ排出するので、シリンダ２内の圧力が過大となるのを防止してアクチュエータＡのシステム全体を保護する。よって、排出通路２１と可変リリーフ弁２２を設けると、システムの保護も可能となる。

さらに、本例のアクチュエータＡにおける液圧回路ＨＣは、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路１８と、タンク７からピストン側室６へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路１９を備えている。よって、本例のアクチュエータＡでは、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁する状態でシリンダ装置Ｃｙが伸縮すると、シリンダ２内から作動油が押し出される。シリンダ２内から排出された作動油の流れに対して可変リリーフ弁２２が抵抗を与えるので、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁する状態では、本例のアクチュエータＡはユニフロー型のダンパとして機能する。

より詳細には、整流通路１８は、ピストン側室６とロッド側室５とを連通しており、途中に逆止弁１８ａが設けられ、ピストン側室６からロッド側室５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１９は、タンク７とピストン側室６とを連通しており、途中に逆止弁１９ａが設けられ、タンク７からピストン側室６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１８は、第一開閉弁９の遮断ポジションを逆止弁とすると第一通路８に集約でき、吸込通路１９についても、第二開閉弁１１の遮断ポジションを逆止弁とすると第二通路１０に集約できる。

このように構成されたアクチュエータＡでは、第一開閉弁９と第二開閉弁１１がともに遮断ポジションを採っても、整流通路１８、吸込通路１９および排出通路２１で、ロッド側室５、ピストン側室６およびタンク７を数珠繋ぎに連通させる。また、整流通路１８、吸込通路１９および排出通路２１は、一方通行の通路に設定されている。よって、シリンダ装置Ｃｙが外力によって伸縮すると、シリンダ２から必ず作動油が排出されて排出通路２１を介してタンク７へ戻され、シリンダ２で足りなくなる作動油は吸込通路１９を介してタンク７からシリンダ２内へ供給される。この作動油の流れに対して前記可変リリーフ弁２２が抵抗となってシリンダ２内の圧力を開弁圧に調節するので、アクチュエータＡは、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能する。

また、アクチュエータＡの各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１のそれぞれが遮断ポジションを採り、可変リリーフ弁２２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、アクチュエータＡは、自動的に、パッシブダンパとして機能する。

つづいて、アクチュエータＡに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、コントローラＣ１は、基本的には、モータ１５を回転させてポンプ１２からシリンダ２内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁９を連通ポジションとし、第二開閉弁１１を遮断ポジションとする。このようにすると、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から作動油が供給され、ピストン３が図２中左方へ押されアクチュエータＡは伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁２２が開弁して作動油が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。よって、ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力は、可変リリーフ弁２２に与える電流量で決まる可変リリーフ弁２２の開弁圧にコントロールされる。そして、アクチュエータＡは、ピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差に可変リリーフ弁２２によってコントロールされるロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。

これに対して、アクチュエータＡに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、コントローラＣ１は、モータ１５を回転させてポンプ１２からロッド側室５内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁９を遮断ポジションとし、第二開閉弁１１を連通ポジションとする。このようにすると、ピストン側室６とタンク７が連通状態におかれるとともにロッド側室５にポンプ１２から作動油が供給されるので、ピストン３が図２中右方へ押されアクチュエータＡは収縮方向の推力を発揮する。そして、前述と同様に、可変リリーフ弁２２の電流量を調節すると、アクチュエータＡは、ピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積と可変リリーフ弁２２にコントロールされるロッド側室５内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。

ここで、アクチュエータＡが外力で伸縮するのではなく、自ら伸縮する場合、ロッド側室５の圧力の上限は、モータ１５が駆動するポンプ１２の吐出圧に制限される。つまり、アクチュエータＡが外力で伸縮するのではなく、自ら伸縮する場合、ロッド側室５の圧力の上限は、モータ１５が出力可能な最大トルクに制限される。

また、アクチュエータＡにあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ１５の駆動状況に関わらず、第一開閉弁９と第二開閉弁１１の開閉のみでダンパとしても機能できる。また、アクチュエータＡをアクチュエータからダンパへ切換える際に、面倒かつ急峻な第一開閉弁９と第二開閉弁１１の切換動作を伴わないので、応答性および信頼性が高いシステムを提供できる。

なお、本例のアクチュエータＡにあっては、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のアクチュエータに比較してストローク長を確保しやすく、アクチュエータの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。

また、本例のアクチュエータＡにおけるポンプ１２からの作動油供給および伸縮作動による作動油の流れは、ロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっている。そのため、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、シリンダ装置Ｃｙの伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、推力発生の応答性の悪化を阻止できる。したがって、アクチュエータＡの製造にあたって、面倒な油中での組立や真空環境下での組立を強いられず、作動油の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減できる。さらに、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、気体は、シリンダ装置Ｃｙの伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減できる。

つづいて、コントローラＣ１は、図３に示すように、車体Ｂの横方向加速度αを検知する加速度センサ４０と、アクチュエータＡが出力すべき制御力Ｆを求める制御演算部４２と、制御力Ｆに基づいてモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１、可変リリーフ弁２２を駆動する駆動部４３とを備えている。

加速度センサ４０は、図１中で右側へ向く方向となる場合に、横方向加速度αを正の値として検知し、反対に図１中左側へ向く方向となる場合に負の値とをして検知する。

制御演算部４２は、図４に示すように、車体Ｂの振動を抑制する抑制力ｆを求める抑制力演算部４２１と、車体Ｂを中立位置へ戻す方向のセンタリング力ｆｎを求めるセンタリング力演算部４２２と、鉄道車両が曲線区間を走行中であるか否かを判定する曲線区間判定部４２３と、ゲイン変更部４２４と、各アクチュエータＡが発揮すべき制御力Ｆを求める制御力演算部４２５とを備えている。

抑制力演算部４２１は、図５に示すように、横方向加速度αを濾波する直線区間用バンドパスフィルタ４２１１と、横方向加速度αを濾波する曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２と、直線区間用制御部４２１３と、曲線区間用制御部４２１４と、直線区間用制御部４２１３が求めた直線区間用の抑制力ｆｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じるゲイン乗算部４２１５と、曲線区間用制御部４２１４が求めた曲線区間用の抑制力ｆｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じるゲイン乗算部４２１６と、最終的な抑制力ｆを求める加算部４２１７とを備えている。

直線区間用バンドパスフィルタ４２１１は、横方向加速度αにおける鉄道車両が直線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。台車Ｔによって弾性支持される車体Ｂは、直線区間走行時には車体Ｂの台車Ｔに対する横方向の移動を制限範囲に規制するストッパ（図示せず）に通常は接触しないので、車体Ｂの共振周波数は１Ｈｚから１．５Ｈｚまでの間にある。よって、直線区間用バンドパスフィルタ４２１１は、横方向加速度αを濾波して横方向加速度αに含まれる１Ｈｚから１．５Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２は、横方向加速度αにおける鉄道車両が曲線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。曲線区間走行時には、車体Ｂの前記ストッパへの接触が想定され、車体Ｂの共振周波数は、ストッパに接触する分、直線区間走行時よりも高くなり、２Ｈｚから３Ｈｚまでの間にある。よって、曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２は、横方向加速度αを濾波して横方向加速度αに含まれる２Ｈｚから３Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

直線区間用制御部４２１３は、Ｈ∞制御器とされており、直線区間用バンドパスフィルタ４２１１が抽出した横方向加速度αの共振周波数帯の成分から車体Ｂの横方向の振動を抑制する直線区間用の抑制力ｆｓを演算する。直線区間用バンドパスフィルタ４２１１が抽出した横方向加速度αの共振周波数帯の成分は、直線区間走行時における車体Ｂの共振周波数帯の振動加速度である。したがって、直線区間用制御部４２１３が求める直線区間用の抑制力ｆｓは、直線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

曲線区間用制御部４２１４は、Ｈ∞制御器とされており、曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２が抽出した横方向加速度αの共振周波数帯の成分から車体Ｂの横方向を抑制する曲線区間用の抑制力ｆｃを演算する。曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２が抽出した横方向加速度αの共振周波数帯の成分は、曲線区間走行時における車体Ｂの横方向の共振周波数帯の振動加速度である。したがって、曲線区間用制御部４２１４が求める曲線区間用の抑制力ｆｃは、曲線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

ゲイン乗算部４２１５は、直線区間用制御部４２１３が求めた直線区間用の抑制力ｆｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じて出力する。ゲイン乗算部４２１６は、曲線区間用制御部４２１４が求めた曲線区間用の抑制力ｆｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じて出力する。

直線区間用ゲインＧｓは、図６に示すように、曲線区間判定部４２３が鉄道車両が直線区間を走行中であると判定すると値を１とし、曲線区間判定部４２３によって鉄道車両が曲線区間を走行中であると判定すると値を０とする。直線区間用ゲインＧｓの値は、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間へ切換わると、時間の経過とともに１から徐々に低下して０へ変更される。直線区間用ゲインＧｓの値は、図示はしないが鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間へ切換わると、時間の経過とともに０から徐々に増加して１へ変更される。反対に、曲線区間用ゲインＧｃは、図６に示すように、曲線区間判定部４２３が鉄道車両が直線区間を走行中であると判定すると値を０とし、曲線区間判定部４２３によって鉄道車両が曲線区間を走行中であると判定すると値を１とする。そして、曲線区間用ゲインＧｃの値は、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間へ切換わると、時間の経過とともに０から徐々に増加して１へ変更される。曲線区間用ゲインＧｃの値は、図示はしないが鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間へ切換わると、時間の経過とともに１から徐々に低下して０へ変更される。また、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃの値の合計は、常に１とされており、０から１へ或いは１から０へ変化する途中でも両者の合計値は１となるように設定される。なお、両ゲインＧｓ，Ｇｃの値の前記変化に要する時間は、任意に設定可能である。

そして、加算部４２１７は、抑制力ｆｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じた値ｆｓ・Ｇｓと、曲線区間用ゲインＧｃを乗じた値ｆｃ・Ｇｃとを加算して最終的な抑制力ｆを求める。よって、抑制力ｆは、基本的には、鉄道車両が直線区間を走行中の場合には直線区間用の抑制力ｆｓとなり、鉄道車両が曲線区間を走行中の場合には曲線区間用の抑制力ｆｃとなる。つまり、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃは、直線区間に適する直線区間用の抑制力ｆｓと曲線区間に適する曲線区間用の抑制力ｆｃとのいずれかを抑制力ｆとして選択するための係数となっている。また、直線区間用の抑制力ｆｓと曲線区間用の抑制力ｆｃの切換えに際して、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃとの値の合計は常に１となるので、抑制力ｆが過少や過大とならず、制御が不安定にならずに済む。

センタリング力演算部４２２は、図７に示すように、横方向加速度αを濾波するローパスフィルタ４２２１と、濾波された横方向加速度αからセンタリング力ｆｎを求めるセンタリング力算出部４２２２と、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じるゲイン乗算部４２２３とを備えている。センタリング力ｆｎは、車体Ｂを台車Ｔの中央である中立位置へ戻す力であり、曲線区間走行時に車体Ｂに作用する遠心加速度に起因する車体Ｂの台車Ｔに対する偏りを抑制する力である。

ローパスフィルタ４２２１は、横方向加速度αを濾波して横方向加速度αに含まれる定常加速度αｃを抽出する。具体的には、ローパスフィルタ４２２１のカットオフ周波数は０．３Ｈｚ程度に設定されており、横方向加速度αに含まれる０．３Ｈｚ以下の成分を抽出できる。定常加速度αｃは、鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体Ｂに作用する遠心力に起因する横方向の加速度である。よって、ローパスフィルタ４２２１で横方向加速度αを濾波すれば、定常加速度αｃを抽出できる。

ここで、定常加速度をαｃ、鉄道車両が曲線区間を走行する際に許容される定常加速度の最大値をαｃｍａｘ、モータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡが出力可能な力の最大値をｆｔｍａｘとする。すると、センタリング力算出部４２２２は、定常加速度をαｃからセンタリング力ｆｎを次式ｆｎ＝αｃ×ｆｔｍａｘ／αｃｍａｘを演算して求める。なお、定常加速度αｃがαｃｍａｘを超える場合、定常加速度αｃの値をαｃｍａｘに制限する。よって、センタリング力ｆｎの上限は、モータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡが発揮可能な力の最大値とされる。なお、定常加速度αｃの最大値αｃｍａｘは、予め決められている値である。

ゲイン乗算部４２２３は、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じて出力する。ゲイン乗算部４２２３は、定常加速度αｃの絶対値がセンタリング閾値α１以上であるとセンタリング力ゲインＧｎを１とし、定常加速度αｃの絶対値がセンタリング閾値α１未満であるとセンタリング力ゲインＧｎを０とする。ゲイン乗算部４２２３は、定常加速度αｃの絶対値がセンタリング閾値α１の値を跨いで上昇する場面においては、時間の経過とともに、センタリング力ゲインＧｎを０から徐々に増加させて１へ変更する。また、ゲイン乗算部４２２３は、定常加速度αｃの絶対値がセンタリング閾値α１の値を跨いで下降する場面においては、時間の経過とともに、センタリング力ゲインＧｎを１から徐々に減少させて０へ変更する。このように、ゲイン乗算部４２２３は、前述のようにセンタリング力ゲインＧｎの値を変化させてセンタリング力ｆｎに乗じる。

曲線区間判定部４２３は、ローパスフィルタ４２２１が出力する定常加速度αｃの絶対値と曲線判定閾値α２とを比較して定常加速度αｃの絶対値が曲線判定閾値α２以上となると鉄道車両の走行区間を曲線区間と判定する。逆に、曲線区間判定部４２３は、定常加速度αｃの絶対値が曲線判定閾値α２未満となると鉄道車両の走行区間を直線区間と判定する。なお、本例では、曲線判定閾値α２は、センタリング閾値α１よりも大きな値に設定されている。

曲線区間判定部４２３の判定結果は、ゲイン変更部４２４に入力され、ゲイン変更部４２４は、判定結果に基づいて前述の直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃの値を変更する。ゲイン変更部４２４の各ゲインＧｓ，Ｇｃの変更の仕方は、前述の通りである。つまり、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間へ切換わると、時間の経過とともに、直線区間用ゲインＧｓについては値を１から徐々に低下させて０へ変更し、曲線区間用ゲインＧｃについては値を０から徐々に増加させて１へ変更する。また、ゲイン変更部４２４は、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間へ切換わると、時間の経過とともに、直線区間用ゲインＧｓについては値を０から徐々に増加させて１へ変更し、曲線区間用ゲインＧｃについては値を１から徐々に低下させて０へ変更する。また、ゲイン変更部４２４は、前述したように各ゲインＧｓ，Ｇｃの総和が常に１となるように変更し、両ゲインＧｓ，Ｇｃの値の前記変化に要する時間は、任意に設定される。

制御力演算部４２５は、図８に示したように、抑制力ｆとセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・ＧｎとからアクチュエータＡの制御力Ｆを求める制御力算出部４２５１と、リミッタ４２５２とを備えている。

制御力算出部４２５１は、抑制力ｆとセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎとを加算してアクチュエータＡの制御力Ｆを求める。このようにして制御力Ｆが求められると、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、直線区間用の抑制力ｆｓがフェードアウトしつつ曲線区間用の抑制力ｆｃがフェードインして両者が切換わる。また、このようにして制御力Ｆが求められると、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、曲線区間用の抑制力ｆｃがフェードアウトしつつ直線区間用の抑制力ｆｓがフェードインして両者が切換わる。また、センタリング力ｆｎが必要な際には、センタリング力ｆｎを最終的な制御力Ｆにフェードインさせ得る。さらに、センタリング力ｆｎが不要な際には、センタリング力ｆｎを最終的な制御力Ｆからフェードアウトさせ得る。

なお、曲線判定閾値α２は、センタリング閾値α１よりも大きな値に設定されているので、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移すると、直線区間に適した抑制力ｆｓから曲線区間に適した抑制力ｆｃへ切換わる前に、センタリング力ｆｎが制御力Ｆにフェードインする。そのため、鉄道車両が曲線区間に差し掛かると直ちにセンタリング力ｆｎが発揮されて、車体Ｂのスエーを抑制でき、車体Ｂが図示しないストッパを最圧縮させてしまう事態を効果的に防止できる。また、曲線区間の入口では、アクチュエータＡに直線区間に適した抑制力ｆｓを発揮した方が乗心地が良となることが分かっている。曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きくして鉄道車両の走行区間が完全に曲線区間であると判定できる値に設定しているので、直線区間に適した抑制力ｆｓを曲線区間の入口で発揮でき、乗心地を向上できる。

また、前述ように制御力Ｆを求めると、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移すると、センタリング力ｆｎが制御力Ｆからフェードアウトする。また、制御力Ｆの内訳の抑制力についても、曲線区間に適した抑制力ｆｃから直線区間に適した抑制力ｆｓに切換わる。前述のように、曲線判定閾値α２は、センタリング閾値α１よりも大きな値に設定されているので、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移すると、曲線区間に適した抑制力ｆｃから直線区間に適した抑制力ｆｓへ切換わった後に、センタリング力ｆｎが制御力Ｆからフェードアウトする。そのため、鉄道車両が直線区間に完全に入るまではセンタリング力ｆｎの発揮が継続されて、車体Ｂのスエーを抑制でき、車体Ｂが図示しないストッパを最圧縮させてしまう事態を効果的に防止できる。また、曲線区間の出口では、アクチュエータＡに直線区間に適した抑制力ｆｓを発揮した方が乗心地が良となることが分かっている。曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きくしているので、鉄道車両の走行区間が曲線区間を脱したと判定しやすくなり、直線区間に適した抑制力ｆｓを曲線区間の出口で発揮できる。よって、走行区間に関わらず、乗心地を向上できる。

前述のようにして求められた制御力Ｆは、リミッタ４２５２によって上限を超える場合には上限値に制限されて、駆動部４３に入力される。

駆動部４３は、モータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を駆動するドライバ回路を備えている。駆動部４３は、制御力Ｆに応じて、アクチュエータＡにおけるモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２へ供給する電流量を制御して、制御力Ｆ通りにアクチュエータＡに推力を発揮させる。

駆動部４３は、モータ１５の制御に当たり、モータ１５を所定の回転速度で等速回転させるようモータ１５を制御する。そして、モータ１５は、焼損しない範囲で定格トルクを上回るトルクの出力が可能である。よって、制御力Ｆがモータ１５に定格トルクを上回るトルクを出力させる値となっても、焼損しない範囲ではモータ１５は定格トルクを上回るトルクを出力可能である。

なお、コントローラＣ１は、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度センサ４０が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、横方向加速度αを取り込んでアクチュエータＡを制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよい。そして、コントローラＣ１の各部の構成は、ＣＰＵの前記処理を行うためのプログラムの実行により実現できる。

コントローラＣ１の処理を図９に示したフローチャートを用いて説明する。まず、コントローラＣ１は、横方向加速度αを取り込む（ステップＦ１）。つづいて、コントローラＣ１は、横方向加速度αから直線区間用の抑制力ｆｓ、曲線区間用の抑制力ｆｃを求める（ステップＦ２）。次に、コントローラＣ１は、横方向加速度αから定常加速度αｃを抽出する（ステップＦ３）。そして、コントローラＣ１は、定常加速度αｃからセンタリング力ｆｎを求める（ステップＦ４）。さらに、コントローラＣ１は、定常加速度αｃの絶対値と曲線判定閾値α２から鉄道車両が直線区間を走行しているが曲線区間を走行しているかを判定して各ゲインＧｓ，Ｇｃの値を決定する（ステップＦ５）。そして、コントローラＣ１は、ゲインＧｓ，Ｇｃ、直線区間用の抑制力ｆｓ、曲線区間用の抑制力ｆｃから抑制力ｆを求める（ステップＦ６）。つづいて、コントローラＣ１は、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じて値ｆｎ・Ｇｎを求める（ステップＦ７）。さらに、コントローラＣ１は、抑制力ｆおよびセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・ＧｎとからアクチュエータＡの制御力Ｆを求める（ステップＦ８）。最後に、コントローラＣ１は、制御力Ｆに基づいてアクチュエータＡのモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を駆動して、アクチュエータＡに推力を発揮させる（ステップＦ９）。

以上のように鉄道車両用制振装置Ｖ１は、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔとの間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータＡと、車体Ｂの横方向加速度αに基づいて車体Ｂの振動を抑制する制御力Ｆを求めるコントローラＣ１とを備え、定常加速度αｃの絶対値がセンタリング閾値α１以上の場合、車体Ｂの振動を抑制する抑制力ｆと、定常加速度αｃに基づいて求めた車体Ｂを中立位置へ戻す方向のセンタリング力ｆｎとに基づいて制御力Ｆを求め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Ｖ１では、センタリング力ｆｎの発揮の要不要の判断を定常加速度αｃの値で判定しており、変位センサを必要としない。そして、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、曲線区間走行時に振動を抑制する抑制力ｆとセンタリング力ｆｎを発揮でき、車体Ｂがストッパに接触して最圧縮させるのを抑制できるから、曲線区間走行時において台車Ｔ側からの振動が車体Ｂに伝達するのを抑制できる。

また、鉄道車両用制振装置Ｖ１では、定常加速度αｃに基づいて車体Ｂを中立位置へ戻すセンタリング力ｆｎを求めるので、変位フィードバック制御は行われず、車体Ｂの振動を抑制する制御を邪魔せずに、台車Ｔ側からの振動が車体Ｂに伝達するのも抑制できる。このように、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１では、センタリング力ｆｎの発揮の要不要の判断を定常加速度αｃの値で判定しており、変位センサが不要となって、乗心地を阻害する変位フィードバック制御を行わず、定常加速度αｃに基づいてセンタリング力ｆｎを求めるので、曲線区間走行時における乗心地を向上できる。

よって、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、変位センサが不要となってコストを低減できるとともに、曲線区間走行時における乗心地を向上できる。なお、鉄道車両に搭載された車両モニタから入手可能な地点情報から鉄道車両が曲線区間を走行中であるかを判定可能であるが、地点情報には誤差があって、曲線区間でないのにセンタリング力ｆｎを発揮してしまう可能性がある。これに対して、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１では、センタリング力ｆｎの発揮の要不要の判断を定常加速度αｃの値で判定しており、センタリング力ｆｎが必要であるか否かを正確に判定でき、センタリング力ｆｎの発揮タイミングが曲線区間とずれてしまって乗心地を阻害してしまう事態も生じさせない。

また、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１では、センタリング力ｆｎの上限をモータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡが発揮可能な力の最大値としてセンタリング力ｆｎを求め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Ｖ１では、アクチュエータＡがセンタリング力ｆｎのみを出力しても、モータ１５が出力可能な最大トルクまでには余力が残されているので、センタリング力ｆｎを発揮しつつ車体Ｂの振動抑制のための抑制力ｆも出力可能となる。よって、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、曲線区間走行時において車体Ｂを中立位置へ戻すセンタリング力ｆｎを発揮しつつ車体Ｂの振動を抑制する抑制力ｆを発揮でき、曲線区間走行中の乗心地をより一層向上できる。

また、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１では、抑制力ｆｓを求める直線区間用制御部４２１３と抑制力ｆｃを求める曲線区間用制御部４２１４とを有し、定常加速度αｃの絶対値が曲線判定閾値α２未満から曲線判定閾値α２以上となると、直線区間用制御部４２１３が求める抑制力ｆｓから曲線区間用制御部４２１４が求める抑制力ｆｃへ切換えられ、定常加速度αｃの絶対値が曲線判定閾値α２以上から曲線判定閾値α２未満となると、曲線区間用制御部４２１４が求める抑制力ｆｃから直線区間用制御部４２１３が求める抑制力ｆｓへ切換えられる。直線区間用制御部４２１３は、直線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力ｆｓを求め、曲線区間用制御部４２１４は、曲線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力ｆｃを求める。よって、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、鉄道車両の走行区間に応じて最適な制御力Ｆを発揮できるので、走行区間に関わらず高い振動抑制効果が得られる。

さらに、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１では、直線区間用制御部４２１３が求めた抑制力ｆｓと曲線区間用制御部４２１４が求めた抑制力ｆｃとの切換えに際して、切換前に選択されている抑制力をフェードアウトさせるとともに切換後に選択されるべき抑制力をインフェードインさせる。このように構成された鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、直線区間用の抑制力ｆｓと曲線区間用の抑制力ｆｃの切換えに際して、抑制力ｆの値が急変せずに済むので制御上安定性が向上する。また、直線区間用と曲線区間用の抑制力ｆｓ，ｆｃのフェードイン、フェードアウトに際して直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃを用い、両者の和を常に１とすると最終の抑制力ｆが過少や過大とならず、制御が不安定にならずに済む。

前述したように、曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きな値に設定するのが好ましいが、両者を同じ値に設定することも可能である。その場合、ゲイン乗算部４２２３では、センタリング力ゲインＧｎの代わりに曲線区間用ゲインＧｃをセンタリング力ｆｎに乗じるようにして、センタリング力ゲインＧｎについては廃止してもよい。

＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ２は、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１０に示すように、前側の台車Ｔｆと車体Ｂとの間に対として介装される前側のアクチュエータＡｆと、後側の台車Ｔｒと車体Ｂとの間に介装される後側のアクチュエータＡｒと、これら両方のアクチュエータＡｆ，Ａｒをアクティブ制御するコントローラＣ２とを備えて構成されている。

第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ２は、コントローラＣ２の構成が第一の実施の形態のコントローラＣ１の構成と異なっており、アクチュエータＡｆ，ＡｒについてはアクチュエータＡと同様の構成となっている。よって、異なるコントローラＣ２についてのみ詳細に説明し、アクチュエータＡｆ，Ａｒについては説明が重複するので、詳細な説明は省略する。

アクチュエータＡｆ，Ａｒは、詳細には、鉄道車両の場合、車体Ｂの下方に垂下されるピンＰに連結され、車体Ｂと前後の台車Ｔｆ，Ｔｒとの間で対を成して並列に介装されている。これら前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒは、基本的には、アクティブ制御で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。コントローラＣ２は、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒを制御して前記車体Ｂの横方向の振動を抑制するようになっている。

コントローラＣ２は、本例にあっては、車体Ｂの振動を抑制する制御を行う際に、車体Ｂの車体前部Ｂｆの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度αｆと、車体Ｂの車体後部Ｂｒの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度αｒとを検知する。コントローラＣ２は、横方向加速度αｆ，αｒに基づいて前後の台車Ｔｆ，Ｔｒの直上における車体中心Ｇ周りの角加速度であるヨー加速度ωを求めるとともに、車体Ｂの中心Ｇの水平横方向の加速度であるスエー加速度βを求める。そして、コントローラＣ２は、ヨー加速度ωとスエー加速度βに基づいて、各アクチュエータＡｆ，Ａｒで個々に発生すべき制御力Ｆｆ，Ｆｒを求め、各アクチュエータＡｆ，Ａｒに制御力Ｆｆ，Ｆｒ通りの推力を発生させて車体Ｂの前記横方向の振動を抑制する。

つづいて、コントローラＣ２は、図１１に示すように、車体前側としての車体前部Ｂｆの横方向加速度αｆを検知する前側加速度センサ４１ａと、車体後側としての車体後部Ｂｒの横方向加速度αｒを検知する後側加速度センサ４１ｂと、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒが出力すべき制御力Ｆｆ，Ｆｒを求める制御演算部４４と、制御力Ｆｆ，Ｆｒに基づいてモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１、可変リリーフ弁２２を駆動する駆動部４５とを備えている。

前側加速度センサ４１ａと後側加速度センサ４１ｂは、図１０中車体Ｂの中央を左右に通る軸を基準として上方側へ向く方向となる場合に、横方向加速度αｆ，αｒを正の値として検知し、反対に図１０中下方側へ向く方向となる場合に負の値として検知する。

以下、コントローラＣ２の各部について詳細に説明する。制御演算部４４は、図１２に示すように、車体Ｂのヨーを抑制するヨー抑制力ｆωを求めるヨー抑制力演算部５０と、車体Ｂのスエーを抑制するスエー抑制力ｆβを求めるスエー抑制力演算部５１と、車体Ｂを中立位置へ戻す方向のセンタリング力ｆｎを求めるセンタリング力演算部５２と、鉄道車両が曲線区間を走行中であるか否かを判定する曲線区間判定部５３と、ゲイン変更部５４と、各アクチュエータＡｆ，Ａｒが発揮すべき制御力Ｆｆ，Ｆｒを求める制御力演算部５５とを備えている。

ヨー抑制力演算部５０は、図１３に示すように、横方向加速度αｆ，αｒからヨー加速度ωを求めるヨー加速度演算部５０１と、ヨー加速度ωを濾波する第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２と、ヨー加速度ωを濾波する第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３と、直線区間用ヨー制御部５０４と、曲線区間用ヨー制御部５０５と、直線区間用ヨー制御部５０４が求めた直線区間用ヨー抑制力ｆωｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じるゲイン乗算部５０６と、曲線区間用ヨー制御部５０５が求めた曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じるゲイン乗算部５０７と、最終的なヨー抑制力ｆωを求める加算部５０８とを備えている。

ヨー加速度演算部５０１は、前側の横方向加速度αｆと後側の横方向加速度αｒの差を２で割って前側の台車Ｔｆと後側の台車Ｔｒのそれぞれの直上における車体中心Ｇ周りのヨー加速度ωを求める。前側加速度センサ４１ａの設置箇所は、ヨー加速度ωを求める都合上、車体Ｂの中心Ｇを含む前後方向または対角方向に沿う線上であって前側アクチュエータＡｆの近傍に配置されるとよい。また、後側加速度センサ４１ｂの設置箇所は、車体Ｂの中心Ｇを含む前後方向または対角方向に沿う線上であって後側アクチュエータＡｒの近傍に配置されるとよい。しかしながら、中心Ｇと前側加速度センサ４１ａと後側加速度センサ４１ｂの距離と位置関係と横方向加速度αｆ，αｒとからヨー加速度ωを求められるので前側加速度センサ４１ａと後側加速度センサ４１ｂを任意に設定してよい。その場合、ヨー加速度ωは、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの差を２で割って求めるのではなく、前記横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの差と、車体Ｂの中心Ｇと各加速度センサ４１ａ，４１ｂとの距離、位置関係からヨー加速度ωを得るようにすればよい。具体的には、前側加速度センサ４１ａと車体Ｂの中心Ｇとの前後方向距離Ｌｆと、前側加速度センサ４１ｂと車体Ｂの中心Ｇとの前後方向距離Ｌｒとすると、ヨー加速度ωは、ω＝（αｆ−αｒ）／（Ｌｆ＋Ｌｒ）で計算できる。本例では、ヨー加速度ωを前側加速度センサ４１ａと前側加速度センサ４１ｂで加速度を検知して求めているが、ヨー加速度センサを用いて検知するようにしてもよい。

第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２は、ヨー加速度ωにおける鉄道車両が直線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。よって、第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２は、直線区間用バンドパスフィルタ４２１１と同様に、直線区間走行時における車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する。具体的には、第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２は、ヨー加速度演算部５０１が求めたヨー加速度ωを濾波してヨー加速度ωに含まれる１Ｈｚから１．５Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３は、ヨー加速度ωにおける鉄道車両が曲線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。よって、第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３は、曲線区間用バンドパスフィルタ４２１２と同様に、曲線区間走行時の車体Ｂの共振周波数の周波数帯の成分を抽出する。具体的には、第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３は、ヨー加速度演算部５０１が求めたヨー加速度ωを濾波してヨー加速度ωに含まれる２Ｈｚから３Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

直線区間用ヨー制御部５０４は、Ｈ∞制御器とされており、第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２が抽出したヨー加速度ωの共振周波数帯の成分から車体Ｂのヨーを抑制する直線区間用ヨー抑制力ｆωｓを演算する。第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２が抽出したヨー加速度ωの共振周波数帯の成分は、直線区間走行時における車体Ｂのヨー方向の共振周波数帯の振動加速度である。したがって、直線区間用ヨー制御部５０４が求める直線区間用ヨー抑制力ｆωｓは、直線区間走行時における車体Ｂのヨー方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

曲線区間用ヨー制御部５０５は、Ｈ∞制御器とされており、第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３が抽出したヨー加速度ωの共振周波数帯の成分から車体Ｂのヨーを抑制する曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃを演算する。第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３が抽出したヨー加速度ωの共振周波数帯の成分は、曲線区間走行時における車体Ｂのヨー方向の共振周波数帯の振動加速度である。したがって、曲線区間用ヨー制御部５０５が求める曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃは、曲線区間走行時における車体Ｂのヨー方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

ゲイン乗算部５０６は、直線区間用ヨー制御部５０４が求めた直線区間用ヨー抑制力ｆωｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じて出力する。ゲイン乗算部５０７は、曲線区間用ヨー制御部５０５が求めた曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じて出力する。

直線区間用ゲインＧｓおよび曲線区間用ゲインＧｃは、図６に示すように、第一の実施の形態の各ゲインＧｓ，Ｇｃと同様に設定されており、曲線区間判定部５３が鉄道車両の走行区間の判定することによって、値が０から１まで変更される。直線区間用ゲインＧｓおよび曲線区間用ゲインＧｃの値の変化の仕方は、第一の実施の形態と同様である。

そして、加算部５０８は、直線区間用ゲインＧｓが乗じられた直線区間用ヨー抑制力ｆωｓと、曲線区間用ゲインＧｃが乗じられた曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃを加算して最終的なヨー抑制力ｆωを求める。よって、ヨー抑制力ｆωは、基本的には、鉄道車両が直線区間を走行中の場合には直線区間用ヨー抑制力ｆωｓとなり、鉄道車両が曲線区間を走行中の場合には曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃとなる。つまり、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃは、直線区間に適する直線区間用ヨー抑制力ｆωｓと曲線区間に適する曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃとのいずれかを、ヨー抑制力ｆωとして選択するための係数となっている。また、直線区間用ヨー抑制力ｆωｓと曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃの切換えに際して、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃとの値の合計は常に１となるので、ヨー抑制力ｆωが過少や過大とならず、制御が不安定にならずに済む。このようにしてヨー抑制力ｆωが求められると、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、直線区間用ヨー抑制力ｆωｓがフェードアウトしつつ曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃがフェードインして両者が切換わる。また、このようにしてヨー抑制力ｆωが求められると、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃがフェードアウトしつつ直線区間用ヨー抑制力ｆωｓがフェードインして両者が切換わる。

スエー抑制力演算部５１は、図１４に示すように、横方向加速度αｆ，αｒからスエー加速度βを求めるスエー加速度演算部５１１と、スエー加速度βを濾波する第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２と、スエー加速度βを濾波する第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３と、直線区間用スエー制御部５１４と、曲線区間用スエー制御部５１５と、直線区間用スエー制御部５１４が求めた直線区間用スエー抑制力ｆβｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じるゲイン乗算部５１６と、曲線区間用スエー制御部５１５が求めた曲線区間用スエー抑制力ｆβｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じるゲイン乗算部５１７と、最終的なスエー抑制力ｆβを求める加算部５１８とを備えている。

スエー加速度演算部５１１は、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの和を２で割って車体Ｂの中心Ｇのスエー加速度βを求める。

第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２は、スエー加速度βにおける鉄道車両が直線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２が通過を許容する周波数帯は、第一直線区間用バンドパスフィルタ５０２と同様に１Ｈｚから１．５Ｈｚまでの周波数帯に設定されている。よって、第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２は、スエー加速度演算部５１１が求めたスエー加速度βを濾波してスエー加速度βに含まれる１Ｈｚから１．５Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３は、スエー加速度βにおける鉄道車両が曲線区間を走行する際の車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出する目的で設けられている。第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３が通過を許容する周波数帯は、第一曲線区間用バンドパスフィルタ５０３と同様に２Ｈｚから３Ｈｚまでの周波数帯に設定されている。よって、第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３は、スエー加速度演算部５１１が求めたスエー加速度βを濾波してスエー加速度βに含まれる２Ｈｚから３Ｈｚまでの周波数帯の成分を抽出する。

直線区間用スエー制御部５１４は、Ｈ∞制御器とされており、第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２が抽出したスエー加速度βの共振周波数帯の成分から車体Ｂのスエーを抑制する直線区間用スエー抑制力ｆβｓを演算する。第二直線区間用バンドパスフィルタ５１２が抽出したスエー加速度βの共振周波数帯の成分は、直線区間走行時における車体Ｂのスエー方向の共振周波数帯の振動加速度である。したがって、直線区間用スエー制御部５１４が求める直線区間用スエー抑制力ｆβｓは、直線区間走行時における車体Ｂのスエー方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

曲線区間用スエー制御部５１５は、Ｈ∞制御器とされており、第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３が抽出したスエー加速度βの共振周波数帯の成分から車体Ｂのスエーを抑制する曲線区間用スエー抑制力ｆβｃを演算する。第二曲線区間用バンドパスフィルタ５１３が抽出したスエー加速度βの共振周波数帯の成分は、曲線区間走行時における車体Ｂのスエー方向の共振周波数帯の振動加速度である。したがって、曲線区間用スエー制御部５１５が求める曲線区間用スエー抑制力ｆβｃは、曲線区間走行時における車体Ｂのスエー方向の振動の抑制に適する抑制力となる。

ゲイン乗算部５１６は、直線区間用スエー制御部５１４が求めた直線区間用スエー抑制力ｆβｓに直線区間用ゲインＧｓを乗じて出力する。ゲイン乗算部５１７は、曲線区間用スエー制御部５１５が求めた曲線区間用スエー抑制力ｆβｃに曲線区間用ゲインＧｃを乗じて出力する。直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃは、前述したゲインであり、前述同様に値が０から１まで変化するゲインである。

そして、加算部５１８は、直線区間用ゲインＧｓが乗じられた直線区間用スエー抑制力ｆβｓと、曲線区間用ゲインＧｃが乗じられた曲線区間用スエー抑制力ｆβｃを加算して最終的なスエー抑制力ｆβを求める。よって、スエー抑制力ｆβは、基本的には、鉄道車両が直線区間を走行中の場合には直線区間用スエー抑制力ｆβｓとなり、鉄道車両が曲線区間を走行中の場合には曲線区間用スエー抑制力ｆβｃとなる。つまり、スエー抑制力演算部５１においては、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃは、直線区間に適する直線区間用スエー抑制力ｆβｓと曲線区間に適する曲線区間用スエー抑制力ｆβｃのいずれかをスエー抑制力ｆβとして選択するための係数となっている。また、直線区間用スエー抑制力ｆβｓと曲線区間用スエー抑制力ｆβｃの切換えに際して、直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃとの値の合計は常に１となるので、スエー抑制力ｆβが過少や過大とならず、制御が不安定にならずに済む。このようにしてスエー抑制力ｆβが求められると、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、直線区間用スエー抑制力ｆβｓがフェードアウトしつつ曲線区間用スエー抑制力ｆβｃがフェードインして両者が切換わる。また、このようにしてスエー抑制力ｆβが求められると、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移する場合には、ゲインＧｓ，Ｇｃの変化によって、曲線区間用スエー抑制力ｆβｃがフェードアウトしつつ直線区間用スエー抑制力ｆβｓがフェードインして両者が切換わる。

センタリング力演算部５２は、図１５に示すように、スエー加速度演算部５１１が出力するスエー加速度βを濾波するローパスフィルタ５２１と、濾波されたスエー加速度βからセンタリング力ｆｎを求めるセンタリング力算出部５２２と、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じるゲイン乗算部５２３とを備えている。

ローパスフィルタ５２１は、スエー加速度βを濾波してスエー加速度βに含まれる定常加速度βｃを抽出する。具体的には、ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数は０．３Ｈｚ程度に設定されており、スエー加速度βに含まれる０．３Ｈｚ以下の成分を抽出できる。定常加速度βｃは、鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体Ｂに作用する遠心力に起因する横方向の加速度である。よって、ローパスフィルタ５２１でスエー加速度βを濾波すれば、定常加速度βｃを抽出できる。

ここで、定常加速度をβｃ、鉄道車両が曲線区間を走行する際に許容される定常加速度の最大値をβｃｍａｘ、モータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡｆ，Ａｒが出力可能な力の最大値をｆｔｍａｘとする。すると、センタリング力算出部５２２は、定常加速度βｃからセンタリング力ｆｎを次式ｆｎ＝βｃ×ｆｔｍａｘ／βｃｍａｘを演算して求める。なお、定常加速度βｃがβｃｍａｘを超える場合、定常加速度βｃの値をβｃｍａｘに制限する。よって、センタリング力ｆｎの上限は、モータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡｆ，Ａｒが発揮可能な力の最大値とされる。なお、定常加速度βｃの最大値βｃｍａｘは、予め決められている値である。

ゲイン乗算部５２３は、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じて出力する。センタリング力ゲインＧｎは、前述したゲインであり、ゲイン乗算部５２３は、定常加速度βｃがセンタリング閾値α１以上となるとセンタリング力ゲインＧｎを１とし、センタリング閾値α１未満となるとセンタリング力ゲインＧｎを０とする。センタリング力ゲインＧｎの時間経過による変化は、前述と同様である。

曲線区間判定部５３は、スエー加速度βに基づいて鉄道車両が曲線区間を走行中であるか否かを判定する。具体的には、曲線区間判定部５３は、スエー加速度βを濾波するローパスフィルタ５２１が出力した定常加速度βｃの絶対値と曲線判定閾値α２とを比較して定常加速度βｃの絶対値が曲線判定閾値α２以上となると鉄道車両の走行区間を曲線区間と判定する。逆に、曲線区間判定部５３は、定常加速度βｃの絶対値が曲線判定閾値α２未満となると鉄道車両の走行区間を直線区間と判定する。

曲線区間判定部５３の判定結果は、ゲイン変更部５４に入力され、ゲイン変更部５４は、判定結果に基づいて前述の直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃの値を変更する。ゲイン変更部５４の各ゲインＧｓ，Ｇｃの変更の仕方は、前述の通りである。つまり、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間へ切換わると、時間の経過とともに、直線区間用ゲインＧｓについては値を１から徐々に低下させて０へ変更し、曲線区間用ゲインＧｃについては値を０から徐々に増加させて１へ変更する。また、ゲイン変更部５４は、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間へ切換わると、時間の経過とともに、直線区間用ゲインＧｓについては値を０から徐々に増加させて１へ変更し、曲線区間用ゲインＧｃについては値を１から徐々に低下させて０へ変更する。また、ゲイン変更部５４は、前述したように各ゲインＧｓ，Ｇｃの総和が常に１となるように変更し、両ゲインＧｓ，Ｇｃの値の前記変化に要する時間は、任意に設定される。

制御力演算部５５は、図１６に示したように、ヨー抑制力ｆω、スエー抑制力ｆβおよびセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎとから前側のアクチュエータＡｆと後側のアクチュエータＡｒの制御力Ｆｆ，Ｆｒを求める制御力算出部５５１と、リミッタ５５２とを備えている。

制御力算出部５５１は、ヨー抑制力ｆωとスエー抑制力ｆβとを加算した値を２で割って前側のアクチュエータＡｆの抑制力ｆｆを求め、この抑制力ｆｆとセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎとを加算して前側のアクチュエータＡｆの制御力Ｆｆを求める。また、制御力算出部５５１は、スエー抑制力ｆβからヨー抑制力ｆωを差し引いた値を２で割って後側のアクチュエータＡｒの抑制力ｆｒを求め、この抑制力ｆｒにセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎを加算して後側のアクチュエータＡｒの制御力Ｆｒを求める。

このように制御力Ｆｆ，Ｆｒを求めると、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移すると、センタリング力ｆｎが制御力Ｆｆ，Ｆｒにフェードインする。また、制御力Ｆｆ，Ｆｒの内訳の抑制力ｆｆ，ｆｒについても、直線区間に適した直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓから曲線区間に適した曲線区間用のヨー抑制力ｆωｃとスエー抑制力ｆβｃに切換わる。なお、曲線判定閾値α２は、センタリング閾値α１よりも大きな値に設定されているので、鉄道車両の走行区間が直線区間から曲線区間に遷移すると、抑制力ｆｆ，ｆｒが直線区間に適した抑制力から曲線区間に適した抑制力へ切換わる前に、センタリング力ｆｎが制御力Ｆｆ，Ｆｒにフェードインする。そのため、鉄道車両が曲線区間に差し掛かると直ちにセンタリング力Ｆｎが発揮されて、車体Ｂのスエーを抑制でき、車体Ｂが図示しないストッパを最圧縮させてしまう事態を効果的に防止できる。また、曲線区間の入口では、アクチュエータＡｆ，Ａｒに直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓを発揮した方が乗心地が良となることが分かっている。曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きくして鉄道車両の走行区間が完全に曲線区間であると判定できる値に設定しているので、直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓを曲線区間の入口で発揮でき、乗心地を向上できる。

また、前述ように制御力Ｆｆ，Ｆｒを求めると、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移すると、センタリング力ｆｎが制御力Ｆｆ，Ｆｒからフェードアウトする。また、制御力Ｆｆ，Ｆｒの内訳の抑制力ｆｆ，ｆｒについても、曲線区間に適した曲線区間用のヨー抑制力ｆωｃとスエー抑制力ｆβｃから直線区間に適した直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓに切換わる。前述のように、曲線判定閾値α２は、センタリング閾値α１よりも大きな値に設定されているので、鉄道車両の走行区間が曲線区間から直線区間に遷移すると、抑制力ｆｆ，ｆｒが曲線区間に適した抑制力から直線区間に適した抑制力へ切換わった後に、センタリング力ｆｎが制御力Ｆｆ，Ｆｒからフェードアウトする。そのため、鉄道車両が直線区間に完全に入るまではセンタリング力ｆｎの発揮が継続されて、車体Ｂのスエーを抑制でき、車体Ｂが図示しないストッパを最圧縮させてしまう事態を効果的に防止できる。また、曲線区間の出口では、アクチュエータＡｆ，Ａｒに直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓを発揮した方が乗心地が良となることが分かっている。曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きくしているので、鉄道車両の走行区間が曲線区間を脱したと判定しやすくなり、直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓを曲線区間の出口で発揮できる。よって、走行区間に関わらず、乗心地を向上できる。

駆動部４５は、モータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を駆動するドライバ回路を備えている。駆動部４５は、制御力Ｆｆ，Ｆｒに応じて、各アクチュエータＡｆ，Ａｒにおけるモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２へ供給する電流量を制御して、制御力Ｆｆ，Ｆｒ通りに各アクチュエータＡｆ，Ａｒに推力を発揮させる。

駆動部４５は、モータ１５の制御に当たり、モータ１５を所定の回転速度で等速回転させるようモータ１５を制御する。そして、モータ１５は、焼損しない範囲で定格トルクを上回るトルクの出力が可能である。よって、制御力Ｆｆ，Ｆｒがモータ１５に定格トルクを上回るトルクを出力させる値となっても、焼損しない範囲ではモータ１５は定格トルクを上回るトルクを出力可能である。

なお、コントローラＣ２は、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、前側加速度センサ４１ａと後側加速度センサ４１ｂが出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒを取り込んでアクチュエータＡｆ，Ａｒを制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよい。そして、コントローラＣ２の各部の構成は、ＣＰＵの前記処理を行うためのプログラムの実行により実現できる。

コントローラＣ２の処理を図１７に示したフローチャートを用いて説明する。まず、コントローラＣ２は、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒを取り込む（ステップＦ１１）。つづいて、コントローラＣ２は、ヨー加速度ωとスエー加速度βとを求める（ステップＦ１２）。さらに、コントローラＣ２は、ヨー加速度ωとスエー加速度βとから直線区間用ヨー抑制力ｆωｓ、曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃ、直線区間用スエー抑制力ｆβｓおよび曲線区間用スエー抑制力ｆβｃを求める（ステップＦ１３）。次に、コントローラＣ２は、スエー加速度βから定常加速度βｃを抽出する（ステップＦ１４）。そして、コントローラＣ２は、定常加速度βｃからセンタリング力ｆｎを求める（ステップＦ１５）。さらに、コントローラＣ２は、定常加速度βｃの絶対値と曲線判定閾値α２から鉄道車両が直線区間を走行しているが曲線区間を走行しているかを判定して各ゲインＧｓ，Ｇｃの値を決定する（ステップＦ１６）。そして、コントローラＣ２は、ゲインＧｓ，Ｇｃ、直線区間用ヨー抑制力ｆωｓ、曲線区間用ヨー抑制力ｆωｃ、直線区間用スエー抑制力ｆβｓおよび曲線区間用スエー抑制力ｆβｃからヨー抑制力ｆωとスエー抑制力ｆβを求める（ステップＦ１７）。つづいて、コントローラＣ２は、センタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎを求める（ステップＦ１８）。さらに、コントローラＣ２は、ヨー抑制力ｆω、スエー抑制力ｆβおよびセンタリング力ｆｎにセンタリング力ゲインＧｎを乗じた値ｆｎ・Ｇｎとから前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒの制御力Ｆｆ，Ｆｒを求める（ステップＦ１９）。最後に、コントローラＣ２は、制御力Ｆｆ，Ｆｒに基づいてアクチュエータＡｆ，Ａｒのモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を駆動して、各アクチュエータＡｆ，Ａｒに推力を発揮させる（ステップＦ２０）。

以上のように鉄道車両用制振装置Ｖ２は、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔｆ，Ｔｒとの間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータＡｆ，Ａｒと、車体Ｂのヨー加速度ωとスエー加速度βに基づいて車体Ｂの振動を抑制する制御力Ｆｆ，Ｆｒを求めるコントローラＣ２とを備え、定常加速度βｃの絶対値がセンタリング閾値α１以上の場合、ヨー加速度ωとスエー加速度βに基づいて求めた車体Ｂのヨー方向およびスエー方向の振動を抑制する抑制力ｆｆ，ｆｒと、定常加速度βｃに基づいて求めた車体Ｂを中立位置へ戻す方向のセンタリング力ｆｎとに基づいて制御力Ｆｆ，Ｆｒを求め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Ｖ２では、センタリング力ｆｎの発揮の要不要の判断を定常加速度βｃの値で判定しており、変位センサを必要としない。そして、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、曲線区間走行時に振動を抑制する抑制力ｆｆ，ｆｒとセンタリング力ｆｎを発揮でき、車体Ｂがストッパに接触して最圧縮させるのを抑制できるから、曲線区間走行時において台車Ｔ側からの振動が車体Ｂに伝達するのを抑制できる。

ここで、横方向加速度αｆ，αｒには、車体Ｂのスエー加速度βとヨー加速度ωが含まれており、曲線区間走行中の車体Ｂに作用する定常加速度βｃは、スエー加速度βのみに含まれる成分である。したがって、鉄道車両用制振装置Ｖ２では、スエー加速度βから抽出した定常加速度βｃに基づいてセンタリング力ｆｎの要不要を判断しているので、センタリング力ｆｎの要否判定が正確となる。また、鉄道車両用制振装置Ｖ２では、スエー加速度βから抽出した定常加速度βｃに基づいて車体Ｂを中立位置へ戻すセンタリング力ｆｎを求めるので、定常加速度の作用による車体Ｂの中立位置からの偏心のみを抑制するセンタリング力ｆｎを求められる。よって、過不足のないセンタリング力ｆｎの発揮が可能で、車体Ｂの偏心を効果的に抑制できる。また、また、鉄道車両用制振装置Ｖ２では、変位フィードバック制御は行われず、車体Ｂの振動を抑制する制御を邪魔せずに、台車Ｔｆ，Ｔｒ側からの振動が車体Ｂに伝達するのも抑制できる。このように、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、曲線区間の走行の判定に変位センサが不要となって、乗心地を阻害する変位フィードバック制御を行わず、定常加速度βｃに基づいてセンタリング力ｆｎを求めるので、曲線区間走行時における乗心地を向上できる。

よって、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、変位センサが不要となってコストを低減できるとともに、曲線区間走行時における乗心地を向上できる。なお、鉄道車両に搭載された車両モニタから入手可能な地点情報から鉄道車両が曲線区間を走行中であるかを判定可能であるが、地点情報には誤差があって、曲線区間でないのにセンタリング力ｆｎを発揮してしまう可能性がある。対して、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、スエー加速度βから抽出した定常加速度βｃで曲線区間を走行中であるかを判定するため、より一層正確に判定でき、センタリング力ｆｎの発揮タイミングが曲線区間とずれがたく、乗心地をより一層向上できる。

また、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、センタリング力ｆｎの上限をモータ１５が定格トルクでポンプ１２を駆動する際にアクチュエータＡｆ，Ａｒが発揮可能な力の最大値としてセンタリング力ｆｎを求め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Ｖ２では、アクチュエータＡｆ，Ａｒがセンタリング力ｆｎのみを出力しても、モータ１５が出力可能な最大トルクまでには余力が残されているので、センタリング力ｆｎを発揮しつつ車体Ｂの振動抑制のための抑制力ｆｆ，ｆｒも出力可能となる。よって、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、曲線区間走行時において車体Ｂを中立位置へ戻すセンタリング力ｆｎを発揮しつつ車体Ｂの振動を抑制する抑制力ｆｆ，ｆｒを発揮でき、曲線区間走行中の乗心地をより一層向上できる。

また、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、抑制力ｆｆ，ｆｒを求めるために、直線区間用制御部として直線区間用ヨー制御部５０４および直線区間用スエー制御部５１４と、曲線区間用制御部として曲線区間用ヨー制御部５０５および曲線区間用スエー制御部５１５とを備えている。そして、抑制力ｆｆ，ｆｒは、定常加速度βｃの絶対値が曲線判定閾値α２未満から曲線判定閾値α２以上となると、直線区間用制御部が求める抑制力ｆｆ，ｆｒから曲線区間用制御部が求める抑制力ｆｆ，ｆｒへ切換えられ、定常加速度βｃの絶対値が曲線判定閾値α２以上から曲線判定閾値α２未満となると、曲線区間用制御部が求める抑制力ｆｆ，ｆｒから直線区間用制御部が求める抑制力ｆｆ，ｆｒへ切換えられる。直線区間用制御部は、直線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力ｆｆ，ｆｒを求め、曲線区間用制御部は、曲線区間走行時における車体Ｂの横方向の振動の抑制に適する抑制力ｆｆ，ｆｒを求める。よって、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、鉄道車両の走行区間に応じて最適な制御力Ｆｆ，Ｆｒを発揮できるので、走行区間に関わらず高い振動抑制効果が得られる。

また、センタリング力ｆｎの出力の可否はセンタリング閾値α１を基準とし、直線区間用の制御と曲線区間用の制御の切換えはセンタリング閾値α１よりも大きな曲線判定閾値α２を基準としている。よって、曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きくして鉄道車両の走行区間が完全に曲線区間であると判定できる値に設定でき、直線区間用のヨー抑制力ｆωｓとスエー抑制力ｆβｓを曲線区間の入口と出口で発揮でき、乗心地を向上できる。

なお、曲線判定閾値α２をセンタリング閾値α１より大きな値に設定するのが好ましいが、両者を同じ値に設定することも可能であり、その場合、ゲイン乗算部５２３では、センタリング力ゲインＧｎの代わりに曲線区間用ゲインＧｃをセンタリング力ｆｎに乗じるようにして、センタリング力ゲインＧｎについては廃止してもよい。

さらに、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、直線区間用制御部が求めた抑制力ｆｆ，ｆｒと曲線区間用制御部が求めた抑制力ｆｆ，ｆｒとの切換えに際して、切換前に選択されている抑制力ｆｆ，ｆｒをフェードアウトさせるとともに切換後に選択されるべき抑制力ｆｆ，ｆｒをインフェードインさせる。このように構成された鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、直線区間用の抑制力ｆｆ，ｆｒと曲線区間用の抑制力ｆｆ，ｆｒの切換えに際して、抑制力ｆｆ，ｆｒの値が急変せずに済むので制御上安定性が向上する。また、直線区間用と曲線区間用の抑制力ｆｆ，ｆｒのフェードイン、フェードアウトに際して直線区間用ゲインＧｓと曲線区間用ゲインＧｃを用い、両者の和を常に１とすると最終の抑制力ｆｆ，ｆｒが過少や過大とならず、制御が不安定にならずに済む。

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。

１２・・・ポンプ、１５・・・モータ、４２１３・・・直線区間用制御部、４２１４・・・曲線区間用制御部、５０４・・・直線区間用ヨー制御部（直線区間用制御部）、５０５・・・曲線区間用ヨー制御部（曲線区間用制御部）、５１４・・・直線区間用スエー制御部（直線区間用制御部）、５１５・・・曲線区間用スエー制御部（曲線区間用制御部）、Ａ，Ａｆ，Ａｒ・・・アクチュエータ、Ｂ・・・車体、Ｃ１，Ｃ２・・・コントローラ、Ｃｙ・・・シリンダ装置、Ｔ，Ｔｆ，Ｔｒ・・・台車、Ｖ１，Ｖ２・・・鉄道車両用制振装置

Claims (6)

1. 鉄道車両の車体と台車との間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータと、
   前記車体の横方向加速度に基づいて前記車体の振動を抑制する前記制御力を求めて前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記横方向加速度から抽出した定常加速度の絶対値がセンタリング閾値以上の場合、前記横方向加速度に基づいて求めた前記車体の振動を抑制する抑制力と、前記定常加速度に基づいて求めた前記車体を中立位置へ戻す方向のセンタリング力とに基づいて前記制御力を求める
   ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。
2. 鉄道車両の車体と台車との間に介装されて制御力を発揮可能なアクチュエータと、
   前記車体のヨー加速度とスエー加速度に基づいて前記車体の振動を抑制する前記制御力を求めて前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記スエー加速度から抽出した定常加速度の絶対値がセンタリング閾値以上の場合、前記ヨー加速度と前記スエー加速度に基づいて求めた前記車体のヨー方向およびスエー方向の振動を抑制する抑制力と、前記定常加速度に基づいて求めた前記車体を中立位置へ戻す方向のセンタリング力とに基づいて前記制御力を求める
   ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。
3. 前記アクチュエータは、伸縮可能なシリンダ装置と、モータによって駆動されて前記シリンダ装置に作動液体を供給可能なポンプとを有して、前記作動液体の前記シリンダ装置への供給によって前記制御力を発揮し、
   前記コントローラは、前記センタリング力の上限を前記モータが定格トルクで前記ポンプを駆動する際に前記アクチュエータが発揮可能な力の最大値として前記センタリング力を求める
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用制振装置。
4. 前記コントローラは、
   前記抑制力を求める直線区間用制御部と曲線区間用制御部とを有し、
   前記抑制力は、前記定常加速度が曲線判定閾値未満から前記曲線判定閾値以上となると、前記直線区間用制御部が求める抑制力から前記曲線区間用制御部が求める抑制力へ切換えられ、
   前記抑制力は、前記定常加速度が前記曲線判定閾値以上から前記曲線判定閾値未満となると、前記曲線区間用制御部が求める抑制力から前記直線区間用制御部が求める抑制力へ切換えられる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。
5. 前記コントローラは、前記直線区間用制御部が求める抑制力と前記曲線区間用制御部が求める抑制力との切換えに際して、切換前に選択されている抑制力をフェードアウトさせるとともに切換後に選択されるべき抑制力をインフェードインさせる
   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。
6. 前記曲線判定閾値は、前記センタリング閾値より大きな値に設定される
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の鉄道車両用制振装置。

Images