JPH0314762A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 明は、軌道の曲線部分を該軌道のカントに対応した走行
速及よりも速い速度で走行する鉄道車両に好適である。

文先束 〔肴呑の技術〕 従来の鉄道車両●こ用いられている車体支持装置は、高
速における乗心地の向上を図るために種々の工夫がなさ
れている。例えば、鉄道車両の走行時に、軌道から台車
を介して車体に伝わる垂直方向の振動を抑制する振動制
御装置が知られている。

前記振動制御装置は、空気ばねに並べて設けられたアク
チュエータを制御して前記車体の振動を低減する構造と
なっている。前記振動制御装置の例としては、例えば、
日本国特許公開公報５６−１７７５４号が挙げられる。

また、従来の鉄道車両の車体支持装置の例としては、鉄
道車両が曲りだ軌道上を高速で走行する場合に、車体を
該車体の左右方向に仲斜させる単体傾斜４ｌｋｌが知ら
れている。前記車体傾斜装置は、台車上に、ころ装！ｉ
，揺枕および空気ばねを介して車体を支持する構造とな
っている。鉄道車両が曲った軌道上を走行する際に、前
記ころ装置と揺枕との間で車体左右方向の変位が生じて
、車体を該車体の左右方向に傾斜させる。前記ころ装置
と揺枕との間の車体左右方向の変位は、前記ころ装ｊ１
゜κと揺枕との間に設けられたアクチュエータの動作お
よび車体に作用する超過遠心力によって生じる。前記車
体傾斜装置は、車体を該車体の左右方向に傾斜させるこ
とによって、乗客に作用する超過遠心力を低減する。そ
して、乗客に作用する超過遠心力によって生じる乗客自
身の不快感を低減し、乗客の乗り心地を向上させること
ができる。

前記車体傾斜装置の例としは、例えば、日本国特ところ
で、前記車体傾斜装置と揺枕に替えて、へ 空気ばねと車体あるいは台車との間に設置される油圧シ
リンダによって車体を傾斜させる車体傾斜装置も知られ
ている。

〔発明が牌決しようとする課題〕

上記振動制御装置は、車体の振動を抑制するためのアク
チュエータを空気ばねから離れた位置に配置した構造と
なっている。したがって、前記振動制軸装置では．ｓ体
と台車との間に空気ばねおよび前記振動制御用アクチュ
エータを設置するためのスペースが必要となる。また、
前記振動制御装置を備えた鉄道車両では、台車と車体と
の間に設置される機器が増えることにより、製作作業お
よび保守作業に多大な労力と時間を必要とする。

上記車体傾斜装置は、ころ装置と揺枕の間にアクチュエ
ータを設けるためのスペースが必要トなる。また、前記
車体傾斜＊Ｉｉｉは、前記振動制御装置と同様に、台車
と車体との間に設置される機器が増えることにより、製
作作業および保守作業に多大な労力と時間を必要とする
。さらに，前記車体畑斜装置は、ころ装置，揺枕および
空気ばねを垂直方向に並べて配置しなければならないた
め、垂直方向の寸法が長くなる。このため、前記車体傾
斜装置を備えた鉄道車両は、該車体支持１１ｋ置を設置
するスペースを確保するために、台車自体の車体長手方
向の寸怯を長くしなければならなかった。したがって、
台車が大形となり、ＩＬ社が増大する恐れがあった。

ところで、鉄道車両において、車体の垂直方向の振動を
抑制し、さらに、乗客に作用する超過速心力な低減する
ためには、車体支持＊５１として前＆ｌ！振動制御装置
および単体傾斜装置の両方の機能が必要である。ところ
が、台車と車体の間に振動制御用アクチュエータおよび
車体を傾斜させるアクチュエータを設置する以下に述べ
る問題がある。

すなわち、＠動制御用アクチュエータおよび車体を傾斜
させるアクチュエータを設置するスペースを確保するた
め、台車を大型化する必要があり、該台車のｔｉＭが増
大する。したがって、鉄道車両全体の重量が増加する恐
れがあった。

さらに、振動制御４ｋ置および車体傾斜公置自体につい
ても、構成の間素化について十分な配慮がなされていな
かった。

本発明の目的は、単体の振動を抑制する機能および来客
に作用する超過遠心力を低減する機能を有した車体支持
装置を小型にすることによって、全体を軽量化した鉄道
車両を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記目的に加えて，車体自体の車
体長手方向の頼斜を抑制する機能を前記車体支持製置に
付加した鉄道皐両を提供することにある。

前記目的以外の本発明の目的は、以下に説明する各実施
例の記述によって朗らかになるであろう。

〔課畑を贋決するための手段〕

本発明の特徴は、台車と、車体と、前記台車とＩＩ＋Ｔ
記皐体との間に設置され前記台車上で前記単体を支持す
るばね手段と、前記車体の垂ば方−Ｊの振動を抑制する
Ｓ動制一手段と、前記車体の姿勢を制御する姿勢制御手
段とから構成される鉄進車画において、前記ばね手段の
設ｉ範囲に対応する範囲内に＠記振動制御手段を構成す
る振動制御用アクチュエータおよび前記姿勢制御手段を
構成する姿勢制御用アクチュエータを設置したことにあ
る。

本発明の別の特徴は、台車と、車体と、前Ｈピ台車とＡ
′ｌ］記車体との間に設置され前記台車上で前記車体を
支持するばね手段と、前配車体の垂直方向の振動を抑制
する＆動制一手段と、前記車体の姿勢を制御する姿勢制
御手段とから＃Ｉ＆される鉄通車陶において、Ｆｌ’ｌ
ｌ記ばね手段と前記台車もしくは前記車体との間に前記
振動制一手段を楕或する振動制御用アクチュエータおよ
び前記姿勢制御手段を構成する姿勢制御用アクチュエー
タを設置したことにある。

本発明のさらに別の特徴は、台車と、車体と、前記台車
と前記車体との間に設置され前記台車上で前記車体を支
持するばね手段と、前記車体の垂直方向の振動を抑制す
る振動制御手段と、前記車体の姿勢を制御する姿勢制御
手段とから構成される鉄道車両において、前記姿勢制御
手段を構成する姿勢制御器が、前後方向畑斜センサおよ
び該前後方向傾斜センサの検知結果をフィードバックす
るフィードバヅク回路を備えていることにある。

〔作　　　用〕

本発明によれば、ばね手段の設置範囲に対応する範囲内
に振動制御用アクチュエータおよび姿勢制御用アクチュ
エータを設置することによって、車体支持装置の設Ｍ曲
禎を狭くすることができる。

また、本発明によれば、ばね手段とｉｔｌ記台車もしく
は前記車体との間に振動制御用アクチュエータおよび姿
勢制御用アクチ．二一タを設置することによって、車体
支持装置の設置面積を狭くすることができる。したがっ
て、本発明によれば、車体支持装置の設置面積を狭くす
ることができるため、台車を小型化することができる。

このことにより、鉄道車両全体を軽量化することができ
る。

また、本発明によれば、姿勢制御手段によって車体の前
後方向の傾斜を抑制することができる。

このため、本発明の鉄道車両は、車体の振動を抑制する
機能および乗客に作用する超過遠心力を低減する機能に
加えて、車体の前後方向の傾斜を抑制する機能を有して
いる。したがって，本発明によれば、鉄道車両における
乗り心地の向上が図れる。

〔実　施　例〕

以下、本発明による第１実施例を弟１ないし６図により
説明する。軌通１には一対のレールｌａ，ｌｂが設置さ
れている。台車２は軌ｉｔ上を走行する。台車２は台車
枠２ａ，軸ばね２ｂおよび輸軸２Ｃから構成されている
。台車２には、左右方向南側にそれぞれ車体支持装置３
が設置されている。車体４は、車体支持装置３を介して
台車２の上方に支持される。車体支持装置３を構成する
主要構成部材は、姿勢制御用アクチュエータ５，振動制
御用アクチュエータ６および空気ばね７である。前記姿
勢制御用アクチュエータ５は、シリンダ５ａとピストノ
５ｂより構威されている。シリンダ５ａは、該シリンダ
５ａの軸方向を垂直に配置して台車枠２１に取り付けら
れている。ピストン５ｂは、シリンダ５ａの内側を摺動
する。シリンダ５ａとピストノ５ｂのそれぞれの側壁の
間には、気密構造の流体室が形成されている。シリンダ
５ａとピストン５ｂの間の流体室は、ピストン５ｂの側
壁からピストン５ａの側壁へ伸びたフランジ５ｃによっ
て二つに仕切られている。したがって、前記流体室は流
体室１６　ａと流体室１６　ｂに分ｉｔられている。流
体室１６ａｉたは流体室１６　ｂに制御流体を供給する
ことによって、ピストン５ｂは動作する。

ところで、前記ピストン５ｂは、全体が円簡状に構成さ
れており、振動制御用アクチュエータ６のシリンダ６ａ
Ｙｋ兼ねている。した力Ｓつて、ピストン５ｂの内側に
形成されたシリンダ６ａとピストン６ｂによって振動制
御用アクチュエータ６は構成されている。シリンダ６ａ
は、ピストン５ｂの一方の端に看い位置に形成される。

シリンダ６ａとピストン６ｂのそれぞれの側壁の間には
、気密構造の流体室が形成されている。シリンダ６ａと
ピストン６ｂの間の流体室は，ピストン６ｂの側壁から
シリング６ａの側壁へ伸びたプランジ６前記流体室１７
　Ｍと流体室１７　ｂに分けられている。

へ 流体室１７　ａ　１１たは流体室１７　ｂに制御流体を
供給すること６こよって、ピストン６ｂは動作する。ピ
ストン６ｂは円筒状に形成され、一端が関口し、他端が
閉じている。

前記シリンダ５ａとピストン５ｂおよびシリンダ６ａと
ピストン６ｂの摺動部分には、流体シールｌＯがそれぞ
れ設置されている。また、姿勢制御用アクチュエータ５
および振動制御用アクチュエータ６にそれぞれの袖方向
に直行する方向の太きな力が作用する場合には、前記流
体シールｌＯに並べてペアリングを用いる必要がある。

本実施例では、前記ベアリングの説明は、省略する。

前記姿勢制御用アクチュエータ５と振動制御用アクチュ
エータ６の軸方向中心位置は、水平面内で一致しており
、かつ、それぞれの動作方向は垂直方向である。また、
姿勢制御用１クチュエータ５の直径は振動制御用アクチ
ュエータ６の直径よりも大きい。姿勢制御用アクチュエ
ータ５の作動ストロークは、例えば車体の幅が２，６０
０Ｍ，最大傾斜角を５°　としたとき、最大±１１０ｙ
程度となる。振動制御用アクチュエータ６の作動ストロ
ークは、一般的には、最大±２５１１程度となる。

前記ピストン５ｂの上端部と車体４の下面との間に空気
ばね７が配置されている。空気ばね７が卑体４を台皐２
上で弾性支持するばね手段である。

空気ばね７は、下板７ｍ，上板７ｂおよびそれらをつな
ぐダイヤフラム７Ｃより構成されている。

上板７ｂは、車体４の下面に設けられた座１２に結合さ
れる。また、上板７ｂは、座しに嵌入されることにより
位置決めされる。下板７ａは、ピストン５ｂの上端部に
結合されている。下板７ｍ，上板７ｂおよびダイヤフラ
ム７Ｃにより、空気室ｌ８を形成している。下板７ａは
、前記ピストン５ｂの上端部分に取り付けられている。

上板７ｂは、車体４の下曲に取り付けられる。空気ばね
７の高さ寸法は、空気ばね高さｗ４整弁ｌ９によって常
時一定に保たれている。空気ばね高さ調整弁ｌ９は、３
秒程度の時定数によって動作する。下板７ａと上板７ｂ
との間（こは、可視性および伸細性を有したダイヤフラ
ム１４が設もすられている。該ダイヤフラム１４は前記
ダイヤフラム７Ｃよりも直径が小さ（、空気ばね７の軸
方向の中心位置に設置されている。

空気ばね７には、前記ダイヤフラム１４によって貫通ｓ
１５が形成されている。ピストン６ｂは、ロッド８によ
って皐体４の下面に連結されている。ロプド８とビスト
ノ６ｂおよびロッド８と車体４の結合部分には，＊体４
とピストン６ｂとの水平方向の相対変位を許容する連結
体１ａが設けられている。連結体１３としては、例えば
球面軸受あるいは自在継手が用いられる。ロッド８と連
結体ｌ３によって、車体４と台阜２との水平方向の相対
変位を許容しながら、ピストン６ｂの制御力を車体４に
伝える。ところで、前記姿勢制御用アクチュエータ５−
および振動制御用アクチュエータ６は、水平面内におけ
る空気ばね７の設置範囲内に設置されている。すなわち
、姿勢制御用アクチュエータ５および振動制御用アクチ
ュエータ６は、空気ばね７の下板７ａと台車枠２ｍとが
向かいあっている範囲に、設置されている。さらに、空
気ばね７の軸方向の中心位置と姿勢制御用アクチュエー
タ５および振動制御用アクチュエータ６の軸方向中心位
置は、水平面内で一致している。

姿勢制御用アクチュエータ５には、オイルからなる制御
流体が流体供給源３１から姿勢制御用制御弁ガを介して
供給される。姿勢制御用アクチュエータ５と姿勢制御用
制御弁４および姿勢制御用制御弁ムと流体供給ｉ１ｉ３
１は、配管２１ａ，２ｌｂによって連通されている。振
動制御用アクチュエータ６には、オイルからなる制御流
体が流体供給ｉ１ｉｉｔ３１から振動制御用制御弁加を
介して供給される。振動制御用アクチュエータ６と振動
制御用制御弁加および振動制御用制御弁加と流体供給源
３ｌは、配管２０ｍ，２０ｂによって連通されている。

姿勢制御用制御弁ガはピストン５ｂに取り付けられてい
る。

振動制御用制御弁加は、ピストン６ｂに取り付けられて
いる。皐体４の垂直方向の振動加速度を検出する上下振
動加速度計なは、車体４に取り付けられている。上下振
動速度計ｎは、皐体４の４箇所に設置したそれぞれの車
体支持装置３に対応させて配置されている。上下振動加
速度計皐は、車体４における０．７〜１０Ｈｚ程度の垂
直方向の振動加速度を検出して、振動制御用制御回路丞
に出力する。前後方向傾斜センサ幻は、車体４の床に作
用する重力の、車体４が前後方向に傾斜した際に生じる
車体前後方向成分を検出して、姿勢制御用制御回路ｎに
出力する。前後方向傾斜センサ幻は、０．７ＨｚＰｉ度
以下の低い周波数或分のみを検出する加速度針からなり
、車体４に取り付けられている。

変位センサ例は、ピストン５ｂとピストン６ｂとの０．
７Ｈｚ程度以下のゆっくりと変化する相対変位を検出し
て、振動制御用制御回路路に出力する。

変位センサツは、ピストン５ｂとピストン６ｂに連結し
ている。変位センサ５は、シリンダ５ａとｎに出力する
。変位セノサ３は、シリンダ５ａとピストン５ｂに連結
している。

姿勢制御変位目標発生回路加は、車体左右方向傾斜に関
する姿勢制御に必要な制御指令値すなわち姿勢制御目標
変位ｈを出力する。姿勢制御変位目標回路加は、鉄道車
両が曲線軌道に進入する直前から姿勢制御目標変位ｈを
出力する。姿勢制御変位目標発生回＃ｌＩ２６は、鉄道
車両が走行するｊ２１ｍの各曲線軌遍に関して，該曲線
軌道までの基準点わらの距離，曲率，カントおよび長さ
などの情報を記慎している。姿勢制御変位目標発生回路
加は、鉄道車向の走行距離によって必要な曲線軌道の情
報を選び出し、該情報とその時の鉄道車両の走行速度か
ら姿勢制御目標変位ｈを演算して出力する。

姿勢制御用制御回ｊｉｌｓＺ７は、前記姿勢制御目標変
位ｈと変位センサδの出力の偏差および前後方向傾斜セ
ンサ悠の出力によって制御信号値を演算し、該制御信号
値を姿勢制御用制御弁幻に出力する。

振動制御用制御回路路には、上下振動加速度計なの出力
および変位センサ為の出力が入力される。

振動制御用制御回路３は、前記ピストン６ｂに働く圧力
のうち、周波数が０．７〜ｌＯＨｚ程度の前記圧力に関
して、上下振動加速度計ｎからの入力よりも１０００程
度位相進みを有するように、該上下振動加速度計なの入
力の位相を調節する。また、振動制御用制御回ｊ８２８
は、変位センサムからの入力に、０．７Ｈｚ程度以下の
周波数域に亘って３秒程度の時定数を付加する。そして
、振動制御用制御回路団は、前記二つの演算結果を加算
した制御信号値を振動制御用制御井加に出力する。

姿勢制御用制御装置四は、前記姿勢制御変位目標発生器
加，変位センサδ，前後方向傾斜センサ乙，姿勢ｉＩ！
ＩＩ御用制御回路若および姿勢制御用制御弁ａによって
構成されている。振動＋ｌｉｉｌ御用制御装１ｉ３０は
、前記上下振動加速度計卒，変位センサ渕，振動制御用
制御回路沼および振動制御用制御弁加によって構成され
ている。空気ＦＡ器は、空気ばね高さ調整弁１９を介し
て空気ばね７へ圧縮空気を供給する。

ところで、前記車体支持ｇ！［３は、第２図および第３
図に示すように台皐２の上部に、左右両側にそれぞれｌ
セットずつ配置される。したがって、車体４は４セット
の車体支持装置３を介して二つの台車２により支持され
る。前記４セットの車体支持装！１３には、前記姿勢制
御用制御装置四および前記振動制御用制御装置加がそれ
ぞれ接続されている。通常，姿勢制御用制御装置四およ
び前記振動制御用制御装置加は、阜体４に設けられる。

また、流体供給ｆｉ３１も車体４に設けられ、前記４セ
ットの車体支持装１ｉｉ３の各７クチュエー夕に制御流
体を供給する。本弟１実施例において、振動制御手段は
振動制御用アクチュエータ６，振動制御用制御装！１３
０および流体供給源３ｌから構成される。また、姿勢制
御手段は、姿勢制御用アクチュエータ５，姿勢制伽用制
御ＭＩ１２９および流体供給源３ｌから構成される。

以下に前記制御系の制御内容の説明に必要な記号を定義
する。

Ｆｙ：乗客に作用する遠心力，Ｗ：ｊｉ力，φ：ｍ力Ｗ
か皐体４の床面の法線となす角度，Ｑ：重力Ｗと遠心力
Ｆｙの合力，ＭＯ二皐体４に作用するピッチモーメント
＊　ｚＯ　：軌遍ｌの凹凸を表す軌道変位，Ｚｉ：地曲
を基準とした台車変位，Ｚ１：姿勢制御用アクチュエー
タ５のピストン５ｂの地向を基準とした変位，Ｚｂ：地
血を基準とした車体変位，θｂ：ピッチモーメントＭＯ
による車体４の前後方向傾斜角，ΔＺ１：変位センサ５
によって検出され、ピストン５ｂの変位ｚ１と台車変位
Ｚｔとの左によって表わされるピストン５ｂと台皐４と
の相対変位，△Ｚｂ：ｉ位センサ例によって検出され、
車体変位ｚｂとピストン５ｂの変位ｚｌとの差によって
表わされるピストン６ｂとピストン５ｂとの相対変位，
ｈ：姿勢制御目標変位，Ｓ：ラブラス演算子，Ｚｂ二上
下振＃加速度計乙によって検出される車体の上下振動加
速度 前記鉄道車両の動作状況を説明する。

一般的に、曲線軌道に設定されたカントに対応する速度
よりも速い速度で鉄道車両が曲線軌道を走行する場合に
は、乗客に遠心力Ｆｙが作用する。

前記遠心力Ｆｙによる超Ａ４心力Ｆｙ−Ｗφを低減する
ため、前記鉄道車両では、以下に述べる制御句 が行なわれる。ナな拳ち，姿勢制御用制御装［２９にお
いて、姿勢制御変位目４ｌｌ発生Ｗ２６から姿勢制御目
標変位ｈが出力され、該姿勢制御目標変位ｈと変位セン
サδの出力との偏差が姿勢制御用制御回路ｎに入力され
る。該制御回路肴は、前記制御人力を演算して制御指令
値を姿勢制御用制御弁姐に出力する。姿勢制御用制御＠
路ｎから出力された制御指令位によって姿勢制御用制御
弁ｎが抛作される。姿勢制御用制御弁ハは、前記制御指
令憾によって制御流体供給ｔＡ３ｌから姿勢制御用アク
チェエータ５へ供給される制御流体を制御する。姿勢制
御用制御弁ｎは、姿勢制御用アクチュエータ５０塊体ｇ
　１６　ｍと流体室１６　ｂとの間の制御流体量を変化
させる。姿勢制御用アクチュエータ５のピストン５ｂは
、流体室１６　ａと流体室１６　ｂとの間の制御流体量
が変化することによって、ゆっくりと０．７Ｈｚ以下の
応答性で車体４の荷瓜を支持しつつ動作する。阜体４を
支持する四つの姿勢制御用アクチュエータ５のうち、曲
線軌道の外側に位置する姿勢制御用アクチュエータ５は
伸び、曲線軌道の内側に位置する姿勢制御用アクチュエ
ータ５は縮む。したがって、車体４は曲線軌道の内側へ
傾斜する。車体４が傾斜することによって、乗客に作用
する超過遠心力（ＦＹ−Ｗ・φ）を低減することができ
る。卑体４の傾斜状況を詳細に説明する。

第４図に示すように、曲線軌道の外側の車体支持装ｆｔ
３では、姿勢制御用制御弁Ａによって姿勢制御用アクチ
ュエータ５のピストン５ａの相対変位ΔＺ１が士側へ太
き（なる。したがって、車体４が上昇する。曲線軌道の
内側の車体支持装ｌ３では、姿勢制御用制御弁２１１こ
よって姿勢制御用アクチｊ工一夕５のピストン５ａの相
対変位ΔＺ１と逆方向に小さくなる。したがって、車体
４は下降する。

このようにして，車体４は曲線の内側方向に傾（。

複数の前記姿勢制御用アクチュエータ５の動作によって
，皐体４の角度φが大きくなるので栄客の感ずる超過遠
心力、すたわち遠心力ｒｙと重力Ｗ×角度φの差が零に
近づき、超過遠心力を低減することができる。

ところで、曲線軌道の外側の車体支持装１１３でピスト
ン５ｍの相対変位ΔＺ１ｔ−十側へ上記の２倍に太き（
し、曲線軌道の内側の車体支持装置３でピストン５ａの
相対変位Δｚ１を零のｔまとしても、車体４を傾斜させ
ることができる。

前記鉄道車両において、空力などによって車体４がピッ
チモーメントＭθを受けるときの車体の前後方向傾斜を
制御する場合について、説明する。

姿勢制御用制御装置器において、前後方向傾斜セ胛 ンサ幻からの出チと勢制御用制御回路ｎにフィードパッ
クされると、該姿勢制御用制御回路ｎで制御指令値が演
算される。姿勢制御用制御回Ｍ２７から出力される制＃
指令値によって姿勢制御用制御弁２１が動作する。姿勢
制御用制御弁ガの動作により、前記と同様に姿勢制御用
アクチュエータ５のピストン５ａの変位が制御される。

第５図の矢印Ｇは鉄道車両の進行方向を示している。弟
５図に示すように、姿勢制御を行なわない場合は，ピッ
チモーメントＭＯによって各台車２の軸ばね２ｂがたわ
む。このために、進行方向の前側の台車２は高さが低く
なり、進行方向の後側の台皐２は高さが高くなって変位
９ｈｔを生ずる。したがって、車体４は破線の如く前傾
姿勢となる。しかし、上記姿勢制御によって、進行方向
前側の台車２の車体支持＊［３ではピストン５ｍの相対
変位△ｚｌが数１０１１程度ゆっくりと大きくなり、進
行方向後側の台皐２の車体支持装置３ではピストン５ａ
の相対変位△Ｚｌが数１０１１程度小さくなる。これに
より皐体４は、実線の如く水平に保たれ、乗客の感ずる
準静的前後加速度が零に近づき前後加速度を低減できる
。

ところで、空気ばね７は、空気ばね高さ調節弁１９によ
りある範囲の一定の高さに３秒程度の時定数でゆっくり
と制御されている。したがって、姿勢制御用アクチュエ
ータ５の上で空気ばね７により支持された車体４の変位
は、姿勢制御用アクチュエータ５の変位とほぼ同じ大き
さとなる。すなわち、姿勢制御用アクチュエータ５が空
気ばね７によって影響を受けることがなく、また、姿勢
制御用アクチュエータ５の姿勢制御力が空気ばね７によ
って変化することもない。

前記鉄道車両が制動制御を行なっている状況について、
以下説明する。振動制御用制＃装ｇＬ３０において、０
．７〜１０Ｈｚ程度のＭ＆動成分を検出した上下振動加
速度計なの出力が振動制御用制御回路路にフィードバッ
クされる。振動制御用制御回略※では、上下振動加速度
計ｎからの入力によって制御信号位が演算される。振動
制一回ｊｌ！ｓ２Ｂは、制御信号値を振動制御用制御弁
加に出力する。振動制御用制御回路錫からの制御信号値
によって振動制御用制御弁刀が動作する。振動制御用制
御弁加は、流体供給１ｊ３１から振・動制御用アクチュ
エータ６へ供給される制御流体を制御する。振動制御用
制御井加は、振動制御用アクチュエータ６の流体室１７
　ａと流体室１７　ｂとの間の圧力を変化させることに
より、ピストン６ｂの動作を制御する。振動制御用制御
井加は、ピストン６ｂ・を最内±２５朋捏Ｉ！Ｌ！＃Ｉ
ｌｌ作させる。ピストン６ｂは、空気ばね７と並列に設
置されている。また，ピストン６ｂの制御力は、車体４
の振動加速度による慣性力を打消すために１００６程度
位相を進めて皐体４に伝えられる。したがって、車体４
の振動加速曳を低減することができる。一般に、振動は
正負の両方向に振れるので、ピストン６ｂの平均変位は
小さいが、該ピストン６ｂの長期的なドリフトが生じる
恐れがある。ピストン６ｂの長期的な変位ドリフトをな
くするために、変位センサツの出力を振動制御用制御回
路路にフィードバダクする。そして、振動制御用制御回
路路によって、前記ピストン６ｂの平均変位を３秒捏度
の時定数でゆっくりと制候する。これにより、ピストン
６ｂの変位ドリフトをなくすることができる。

なお、ピストン６ｂの制御力は、振動制御用アクチュエ
ータ６が空気ばね７と並列であるため、ピストン５ｂの
制御力よりも小さい。すなわち、ピストン６ｂの制御力
は、車体４の！量よりも小さな車体４の振動或分のみを
制御するので、ピストン５ｂの制御力より小さい。

前記鉄道車両では、車体４の振動制御、車体４の車体左
右方向および車体前後方向の姿勢制御を同時に行なって
も、それぞれの制御系について周波数領域を分けて相互
干渉しないようにしているので何ら支障なく各制御が行
なえる。

前記本発明の弟１実施例においては、水平面内における
空気ばね７の設置範囲内に、姿勢制御用アクチュエータ
５および振動制御用アクチュエータ６を配置している。

したがって、空気ばねから離れた位置に設置する従来の
鉄道車両の構造に比べて、前記アクチュエータ５，６の
設置スペースを狭（することができる。すなわち、前記
空気ばね７，姿勢制御用アクチュエータ５および振動制
御用アクチュエータ６は、垂直方向に並べて配置されて
いるため、これらを設置するための水平方向のスペース
が狭くてよい。台車２上で車体４を支持する車体支持装
置３の全体を小型にすることができる。このことによっ
て、台車２の大形化を防止でき、鉄道車両の軽鼠化を達
成できる。姿勢制御用アクチュエータ５および振動制御
用アクチュエータ６は、それぞれの袖方向中心軸が一致
しているため、ピストン５ｂとシリンダ６ａを一つの部
材によって構成できる。このことは、姿勢制御用アクチ
ュエータ５および振動制御用アクチュ工一夕６を、一体
に構成する上で特に有効な点である。姿勢制御用アクチ
ュエータ５および振動制御用アクチュエータ６のそれぞ
れの軸方向中心柚が、空気ばね７の中心軸に一致してい
ることにより、姿勢制飾力および振動制御力によって無
用なモーメントが生じることがない。

ところで、前記弟ｌ実施例においては、車体支持装Ｍ３
の空気ばね７およびロツド８を車体４に連結し、姿勢制
御用アクチュエータ５を台車枠２ａに取り付けている。

前記車体支持装置３は、その配置を逆にしても前記効果
と同様な効果を達成することができる。すなわち、前記
車体支持装置３は、空気ばね７および口啼ド８を台車枠
２ａに連結し、姿勢制御用アクチュエータ５を車体４に
取り付けて６なんら支障なく動作することができる。た
だし、このような構成の場合には、垂直方向における空
気ばね７の設置位置が車体４の重心位置から下方へ離れ
る。したがって、阜体４の安定性の面で配慮する必要が
あるが、車体４は前記姿勢制御用アクチュエータ５によ
って姿勢を制御されるため、特に問題゛が生じることは
ない。

皐体支持＊［３は、そのピストン６ｂをロツド８および
二つの連結体ｌ３を介して車体４に連結している。した
がって，単体支持装置３は、車体４姿勢制御力Ｋ車体支
持装置３から車体４に伝えることができる。また，前記
ロヅド８は空気ばね７の貫通部ｂを貫通して配置されて
いる。このため、空気ばね７の周囲に該ロッド８な設置
するためのスペースを確保する必要がない。さらに、振
動制御流体としてオイルを用いているので、流体の圧力
を高くすることによって、車体支持装ｉｔ３を小型にで
きる。このことにより、車体支持装置３の軽量化および
制御性の向上が図れる。したがって，前記車体支持装！
３は、浮上式車両のように超軽量化を要求される高速車
両の車体支持装置に好適である。さらに、振動制御用制
御弁加，変位センサＵ，姿勢制御用制御弁ね，変位セン
サ５を車体支持装１１３の内部に設けているので．雨，
油，雪などに対する耐環境性が良いという効果がある。

また、Ｓ＃Ｊ制御用制御弁加と振動制御用アクチュ工−
夕６および姿勢制御用制御弁２１と姿勢制御用アクチュ
エータ５を連結する配管２０ａ，２１ａを短（すること
ができる。内部を通過する制御流体の圧力が頻繁に変化
する前記配管２０ａ，２１ａを短くすることにより、前
記アクチュエータ５．６の作動遅れを防止できる。

ところで，振動制御用アクチュエータ６の流体室１７　
ａと１７　ｂとを，絞りと電磁弁を備えた配管で運通し
たａ或とし、前記振動制御系に異常が発生した時に前記
流体室１７　ａと１７　ｂとを前記絞りを介して連通ず
る二とにより、振動制御用アクチュエ一夕６をダンパと
して用いることができる。また、姿勢制御系の異常発生
時には、車体４の左右両側の姿勢制御用アクチュエータ
５の制御流体を同時に、制御流体供給＃３１を構成する
流体溜に戻すようにしてもよい。

前記第１実施例においては、車体４に前後方向傾斜セン
サおを設け、その出力を姿勢制御用制御回路ｎに入力す
ることによって、車体４の前後方向の傾斜を抑制するこ
とができる。従来の鉄道車両における姿勢制御装置は、
車体の左右方向の傾斜を制御するものが主流であり、前
記第１実施例のように車体の左右方向および前後方向の
傾斜を制御するものはない。このような第１実施例の機
能は、高速で走行する磁気浮上列車において、特に有効
である。

本発明による第２実施例について，第７図により以下説
明する。

第２実施例は、前記第１実施例の姿勢制御用制御回路四
の構造のみを変吏したものである。第２実施例の姿勢制
御用制御装ｔ２９Ａは、前記第１実施例の姿勢制御変位
目標値発生器３と変位センサ３の代わりに車体の超過遠
心加速度（Ｆｙ−ｗ・φ）／Ｗを検出する車体左右加速
度計Ｍを設けている。

本実施例においては、車体４の超過遠心加速度を姿勢制
御系にフィードバックする構成となっている。本実施例
においては、超過遠心力が該車体４に作用する時点より
も、車体４の傾斜動作に遅れを生じる。したがって、緩
和曲線の長さが長い場合あるいは該鉄道車両の走行速度
が遅い場合のように、超過遠心力がゆっくりと作用する
鉄道車両に適している。本実施例では、車体４に作用す
る超過遠心加速度が零となるように姿勢制御される。

本実施例では、前記第１実施例の姿勢制御変位目標発生
器部と変位センサ５が不要で、左右加速度計繁を用いた
構造となっており，構造を簡素化できる。

本発明による第３実施例について、第８図により以下説
明する。

第８図において、前記第１実施例の符号と同一な符号は
、同一な部材を示している。本実施例の構造において、
前記弟１実兄例と異なる点は、空気ばね７と車体４との
結合構造および振動制御用アクチュエータ６のピストン
６ｂと空気ばね７の上板７ｂとの結合構造である。すな
わち、空気ばね７の上板７ｂは、水平弾性体９を介して
車体４を支持している。水平弾性体９は、例えば，ゴム
と金属仮な交互に禎胴し加硫接着して構成されている積
層ゴムによってｍ或されている。この水平弾性体９は、
金嵐板に平行な方向すなわち水平方向のばね定数が小さ
く、金楓板に直角な方向すなわち垂直方向のばね定数が
大きくなるように、構成されている。水平弾性体９は，
台＃Ｌ２と単体４の水平方向の変位を許容する機能およ
び台車２と車体４の水平方向のずれな元の状態に戻す機
能を有している。振動制御用アクチュエータ６のピスの
水平方向の変位を許容するため、ピストン６ｂと上板７
ｂを直接固定することができる。本実施例は、弟ｌ実施
例と同様な機能および効果を有している。さらに、本実
施例は、口ヴド８およびダイヤフラムｌ４を必要゜とし
ないため、！！［！ｌ実施例に比べて構成を簡単にする
ことができる。また、本実施例は、水平弾性体９を設け
ているので、水平方向剛性を独自に選定できるという効
果がある。

本発明による第４実施例について、弟９図により以下説
明する。

第９図において、前記弟１５ｉ！施例の符号と同一な符
号は、同一な部材を示している。本実施例の構造におい
て、前記第１実施例と異なる点は、空気ばね７に代えて
コイルばね１１を用いていることである。したがって、
本実施例では空気ばね高さ調整弁ｌ９も不要である。前
記コイルばね１ｌ以外の構成は、前記第１実施例と同様
である。本実施例は、第１実施例と同様な機能および効
果を有している。さらに、本実施例は、空気ばね高さ調
整弁１９およびダイヤフラム１４を必要としないため、
構造が簡単である。本実施例は、空気ばねを用いないた
め、空気もれが生じることがない。したがって、本実施
例によれば、単体支持装置全体を安価にでき、かつ、メ
ンテフリーにできる。また、本実施例は，乗客の増加お
よび減少に伴って生じるコイルばね１１の撓みにより、
車体４の高さが変化するのを防止できる。すなわち、変
位センサ）によって、コイルばね１１の撓み量を検出し
、この検出結果に基づいて姿勢制御用アクチュエータ５
を動作させる。姿勢制御用アクチュエータ５によりコイ
ルばね１１の撓み量を補正できるため、車体４の高さを
一定に保つことができる。

本発明による弟５実施例について、第１０図により以下
設明する。

弟１０図において，前記第１実施例の符号と同一な符号
は、向一な部材を示している。本実施例の構造において
、前記第１実施例と異なる点は、上下振動加速度針色お
よび前後方向傾斜センサ田を空気ばＱ７に内蔵している
ことである。上下振動加速度計なおよび前後方向傾斜セ
ンサ幻は、空気ばね７の上板７ｂに取り付けられている
。上板７ｂは、車体４の下曲に取り付けられており、車
体４と同様な動きをする。したがって、上板７ｂに上下
振動加速度計坐および前後方向傾斜セノサ※を取り付け
、これらによって車体４の上下方向の振動および前後方
向の傾斜をなんら支障なく検出することができる。本実
施例によれば、車体支持装１１３に上下振動加速度計な
および前後方向傾斜センサ幻を内蔵しているため、該車
体支持装置３の車体４，台車２への取り付けが簡単に行
なえる。

ところで、前記各実施例においては、振動制御用アクチ
ュエータ６および姿勢制御用アクチュエータ５へ供給さ
れる制＃流体としてオイルを用いている。本発明では、
前記制御流体としてエアを用いてもよい。制御流体とし
て、オイルの代りにエアを用いた場合には、オイルの洩
れによる汚染を心配する必要がなくなる。また、このこ
とにより，制御系を含めた車体支持装置全体の保守性．
信頼性を向上することができる。

〔発明の効果〕

本発明では、振動制御用アクチュエータ６に供給される
制御流体としてオイルを用い、姿勢制御用アクチュエー
タ５に供給される制御流体としてエアを用いることも可
能である。このような場合には、振動制御系の応答性が
よくなると共に、多量の制御流体を必要とする姿勢制御
系については保守性，信頼性がよｔなる。

本発明では，振動制御用アクチュエータ６に供給される
制御流体としてエアを用い、姿勢制御用アクチュエータ
６に供給される制御流体としてオイルを用いることも可
能である。このような場合には、振動制御系が＆１１Ｌ
り速い応答性を要しないときに保守性，信頼性がよくた
り、姿勢ｔｒＩｌｌ御系のみが速い応答の要求にこたえ
られる。

本発明によれば、車体の＠動を抑制する機能および乗客
に作用する超過遠心力を低減する機能を存した車体支持
装置を小型にすることができ、このことによって鉄道車
両全体を蛙量化できる。

また、本発明によれば、前記鉄道率画全体の軽鳳化に加
えて、車体の車体前後方向の傾斜を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の鉄道車両における車体支
持装置を示す垂直断面図、第２図は本発明の第１実施例
の鉄道車南の側面図、第３図は第２図に示した鉄道車両
が曲りだ軌道を走行している際の台車の状況を示す平面
図、第４図は第２図に示した鉄道車両が曲った軌道を走
行している際の該鉄道車両の正面図、第５図は第２図に
示した鉄道車両が走行している際の該鉄道車両の側面図
、第６図は弟１図に示した車体支持装置の制御系を示す
ブロック線図、第７図は本発明の弟２実施例の鉄道車両
における車体支持装置の制御系を示すブロブク線図、第
８図は本発明の第３実施例の鉄道車両における単体支持
装置を示す垂直断面図、第９図は本発明の第４実施例の
鉄道車両における車体支持装置を示す垂直断面図、第１
０図は本発明の弟５実施例の鉄道車両における車体文持
製置を示す垂直断市図である。 ２ａ・・・・・・台車枠、３・・・・・・車体支持装置
、４・・・・・・車体、５・・・・・・姿勢制御用アク
チュエータ、６・・・・・・振動制御用アクチュエータ
、７・・・・・・空気ばね、８・・・・・ロブド オｌ 目 オ 図 Ｉｎ ｌ０ ｌ オ ゲ 図 オｌθ 図 −４５０一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、台車と、車体と、前記台車と前記車体との間に設置
   され前記台車上で前記車体を支持するばね手段と、前記
   車体の垂直方向の振動を抑制する振動制御手段と、前記
   車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とから構成される鉄
   道車両において、前記ばね手段の設置範囲に対応する範
   囲内に前記振動制御手段を構成する振動制御用アクチュ
   エータおよび前記姿勢制御手段を構成する姿勢制御用ア
   クチュエータを設置したことを特徴とする鉄道車両。 ２、請求項１記載の鉄道車両において、前記振動制御用
   アクチュエータの作動方向に伸びる中心軸と前記姿勢制
   御用アクチュエータの作動方向に伸びる中心軸とを一致
   させたことを特徴とする鉄道車両。 ３、請求項２記載の鉄道車両において、前記姿勢制御用
   アクチュエータのピストンの内部に、前記振動制御用ア
   クチュエータを構成するシリンダを形成したことを特徴
   とする鉄道車両。 ４、請求項１または２記載の鉄道車両において、前記振
   動制御用アクチュエータの作動方向に伸びる中心軸およ
   び前記姿勢制御用アクチュエータの作動方向に伸びる中
   心軸を、前記ばね手段の水平方向中心位置に配置したこ
   とを特徴とする鉄道車両。 ５、請求項１または２または３または４記載の鉄道車両
   において、前記振動制御用アクチュエータの一端を前記
   ばね手段を貫通して前記台車もしくは車体に連結し、さ
   らに、前記振動制御用アクチュエータの他端を前記姿勢
   制御用アクチュエータに連結し、前記姿勢制御用アクチ
   ュエータの一端を前記ばね手段に取り付け、前記姿勢制
   御用アクチュエータの他端を前記ばね手段が連結されて
   いない車体もしくは台車に取り付けたことを特徴とする
   鉄道車両。 ６、請求項５記載の鉄道車両において、前記ばね手段を
   前記台車と車体との水平方向の相対変位を許容する空気
   ばねとし、前記空気ばねの水平面内における中心位置に
   貫通部を設け、前記振動制御用アクチュエータを前記貫
   通部を介して前記台車もしくは車体に連結し、前記台車
   と車体との水平方向の相対変位を許容する連結体によっ
   て前記振動制御用アクチュエータと前記台車もしくは車
   体とを連結したことを特徴とする鉄道車両。 ７、請求項５記載の鉄道車両において、前記ばね手段を
   コイルばねとし、前記コイルばねの軸方向の中心を貫通
   して前記振動制御用アクチュエータを前記台車もしくは
   車体に連結し、前記台車と車体との水平方向の相対変位
   を許容する連結体によって前記振動制御用アクチュエー
   タと前記台車もしくは車体とを連結したことを特徴とす
   る鉄道車両。 ８、請求項１または２または３または４記載の鉄道車両
   において、前記ばね手段は前記台車もしくは車体との間
   に前記台車と車体との水平方向の相対変位を許容する水
   平弾性体を有しており、前記振動制御用アクチュエータ
   の一端を前記ばね手段を貫通して前記水平弾性体に連結
   し、さらに、前記振動制御用アクチュエータの他端を前
   記姿勢制御用アクチュエータに連結し、前記姿勢制御用
   アクチュエータの一端を前記ばね手段に取り付け、前記
   姿勢制御用アクチュエータの他端を前記ばね手段が連結
   されていない前記車体もしくは台車に取り付けたことを
   特徴とする鉄道車両。 ９、請求項１または２または３または４記載の鉄道車両
   において、前記ばね手段の上端を車体に取り付け、前記
   振動制御用アクチュエータの一端を前記ばね手段を貫通
   して車体に連結し、前記振動制御用アクチュエータの他
   端を前記姿勢制御用アクチュエータに連結し、前記姿勢
   制御用アクチュエータの一端を前記ばね手段の下端に取
   り付け、前記姿勢制御用アクチュエータの他端を前記台
   車に取り付けたことを特徴とする鉄道車両。 １０、請求項１記載の、鉄道車両において、前記振動制
   御手段は振動制御用制御回路を有しており、前記振動制
   御用制御回路を構成する振動制御用制御弁を前記振動制
   御用アクチュエータを構成するピストンに取り付けたこ
   とを特徴とする鉄道車両。 １１、請求項１記載の鉄道車両において、前記姿勢制御
   手段は姿勢制御用制御回路を有しており、前記姿勢制御
   用制御回路を構成する姿勢制御用制御弁を前記姿勢制御
   用アクチュエータを構成するピストンに取り付けたこと
   を特徴とする鉄道車両。 １２、請求項１記載の鉄道車両において、前記姿勢制御
   手段を構成する姿勢制御用制御回路は、車体の前後方向
   の傾斜量を検知する前後方向傾斜センサを有しており、
   該前後方向傾斜センサの検知結果をフィードバックする
   フィードバック回路を備えていることを特徴とする鉄道
   車両。 １３、請求項１記載の鉄道車両において、前記振動制御
   手段は振動制御用制御回路を有しており、前記姿勢制御
   手段は姿勢制御用制御回路を有しており、前記振動制御
   用制御回路を構成する上下振動加速度計および前記姿勢
   制御用制御回路を構成する前後方向傾斜センサを前記ば
   ね手段の上板に設置したことを特徴とする鉄道車両。 １４、台車と、車体と、前記台車と前記車体との間に設
   置され前記台車上で前記車体を支持するばね手段と、前
   記車体の垂直方向の振動を抑制する振動制御手段と、前
   記車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とから構成される
   鉄道車両において、前記ばね手段と前記台車もしくは前
   記車体との間に前記振動制御手段を構成する振動制御用
   アクチュエータおよび前記姿勢制御手段を構成する姿勢
   制御用アクチュエータを設置したことを特徴とする鉄道
   車両。