WO2012026103A1

WO2012026103A1 - 鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法

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Publication number: WO2012026103A1
Application number: PCT/JP2011/004646
Authority: WO
Inventors: 後藤　修
Original assignee: 住友金属工業株式会社
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-03-01
Also published as: CN103097225A; CN103097225B; CA2808269A1; US9162688B2; AU2011294664A1; CA2808269C; ES2798769T3; KR101449354B1; JP5522259B2; EP2610129A4; AU2011294664B2; KR20130045930A; TWI449643B; EP2610129A1; US20130158754A1; EP2610129B1; TW201223809A; JPWO2012026103A1

Abstract

車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する装置は、車体に作用する左右方向の加速度を検出するセンサと、走行地点の軌道情報、走行速度および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、下記式により、車体に作用する理論超過遠心加速度αＬを演算する演算部と、センサで検出した加速度および演算部で求めた加速度αＬに基づいて、車体に作用する振動成分の加速度を導出する演算部とを備える。車体傾斜ＯＮの場合：αＬ＝ηＯＮ×（Ｖ２／Ｒｇ×Ｃ／Ｇ）、車体傾斜ＯＦＦの場合：αＬ＝ηＯＦＦ×（Ｖ２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）。上記両式中で、ηＯＮとηＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量およびＧは軌間を示す。これにより、車体に発生する左右方向の振動を抑制するため、振動成分の加速度を簡易な構成で推定できる。

Description

鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法

　本発明は、鉄道車両が曲線区間を走行するに際し、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する装置および方法に関し、特に、鉄道車両が車体傾斜装置を有する場合に適した鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法に関する。

　新幹線などの鉄道車両は、走行中に、スウェイング、ローリングなどの振動加速度が付加されるのに伴って、左右方向の振動が発生する。この振動は乗り心地を悪化させることから、一般の鉄道車両では振動抑制装置が搭載され、車体と台車の間に空気バネやコイルバネやダンパなどを介装して車体が台車から受ける衝撃を吸収するとともに、左右方向に伸縮するアクチュエータを介装して車体の振動を減衰させるようになっている。

　アクチュエータとしては、空圧または油圧を駆動源とする流体圧式アクチュエータや、電力を駆動源とする電動式アクチュエータなどが採用される。アクチュエータは、台車側および車体側のいずれか一方に本体が連結され、他方に可動のロッドが連結されており、車体に作用する左右方向の加速度を加速度センサによって検出し、検出した加速度に応じてロッドを伸縮動させることにより、車体を加振すると同時に、自身の減衰力を調整し、振動を減衰させる。

　ところで、鉄道車両が曲線区間を走行する際、加速度センサで検出される加速度には、車体に振動を発生させる振動成分のみならず、遠心力に起因して定常的に車体に作用する定常成分が重畳されるため、加速度センサからの出力のみに基づいてアクチュエータの伸縮動を制御するのでは、車体の振動を効果的に抑制することができないおそれがある。

　この問題を解決する従来の技術として、例えば、特許文献１には、車体の振動を抑制するのに減衰力可変のダンパを採用し、鉄道車両が曲線区間を走行するに際し、そのダンパをスカイフックセミアクティブ制御するために、車体に作用する振動成分の加速度を推定する振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法が開示されている。

　同文献に開示される推定装置は、車体に作用する左右方向の加速度を検出する検知手段と、鉄道車両の走行地点における軌道情報および鉄道車両の走行速度に基づいて車体に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを求める理論超過遠心加速度演算手段と、検知手段で検知した加速度と理論超過遠心加速度演算手段で求めた理論超過遠心加速度αＬとに基づいて車体に作用する振動成分の加速度を求める振動加速度演算手段とを備えた構成である。同文献に開示される推定装置および推定方法では、理論超過遠心加速度αＬを求めるのに、鉄道車両が台車に対して車体を傾斜させる車体傾斜装置を有する車体傾斜機構付の場合と、車体傾斜装置を有しない非傾斜車両である場合とに区分し、下記の（ａ）式または（ｂ）式を用いることとしている。

　車体傾斜機構付の場合：
　　αＬ＝Ｄ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ×β－ｇ×θ）　・・・（ａ）
　非傾斜車体の場合：
　　αＬ＝Ｄ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ×β）　・・・（ｂ）
　ただし、上記の（ａ）、（ｂ）式中で、Ｄは旋回方向を表す正負の符号、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、Ｇは軌間、βは曲線係数、およびθは台車に対する車体の傾斜角度をそれぞれ示す。

特開２００９－４００８１号公報

　しかし、前記特許文献１に開示される推定装置および推定方法では、車体傾斜装置を有する鉄道車両の場合、理論超過遠心加速度を求めるのに上記（ａ）式を用いることから、参照するパラメータが多く、算出式も複雑である。このため、多大なパラメータを記憶する大容量のメモリが必要となり、システムが複雑化し大規模になる。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行するに際し、車体に発生する左右方向の振動を抑制するため、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を簡易な構成で推定することができる鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法を提供することを目的とする。

　本発明者は、上記目的を達成するために実機の走行試験を繰り返し、曲線区間での理論超過遠心加速度αＬの算出式を種々変更して振動の抑制度合いを調査した結果、車体傾斜装置を動作させる場合、理論超過遠心加速度αＬの算出式で適切な補正係数を設定すれば、車体傾斜角度θを厳格に考慮しなくても、振動の抑制効果がほとんど変わらないことを知見した。これは、車体傾斜角度θが最大でも２°程度と小さく、車体傾斜装置を動作させる走行速度Ｖが、例えば新幹線の場合は２７５［ｋｍ／ｈ］以上と高速であることから、理論超過遠心加速度αＬを算出するに当たり、走行速度Ｖに比べて車体傾斜角度θの影響が格段に小さいことによると推測される。

　本発明は、上記の知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は、下記（１）に示す鉄道車両の振動成分加速度推定装置、および下記（２）に示す鉄道車両の振動成分加速度推定方法にある。

　（１）車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行する際に、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する鉄道車両の振動成分加速度推定装置であって、
　車体に作用する左右方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
　鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、下記の（１）式または（２）式に基づいて、車体に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する理論超過遠心加速度演算手段と、
　加速度検出手段で検出した加速度、および理論超過遠心加速度演算手段で求めた理論超過遠心加速度αＬに基づいて、車体に作用する振動成分の加速度を導出する振動加速度演算手段とを備えることを特徴とする鉄道車両の振動成分加速度推定装置である。
　車体傾斜動作ＯＮの場合：
　　αＬ＝η_ＯＮ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（１）
　車体傾斜動作ＯＦＦの場合：
　　αＬ＝η_ＯＦＦ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（２）
　ただし、上記の（１）式と（２）式中で、η_ＯＮとη_ＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、およびＧは軌間をそれぞれ示す。

　上記の推定装置において、前記振動加速度演算手段は、前記加速度検出手段で検出した加速度と前記理論超過遠心加速度演算手段で求めた理論超過遠心加速度αＬとの差を演算して前記振動成分の加速度を導出する構成であることが好ましい。

　上記の推定装置において、前記振動加速度演算手段は、導出した前記振動成分の加速度を示す信号をさらにハイパスフィルタで処理する構成とすることが好ましい。

　（２）車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行する際に、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する鉄道車両の振動成分加速度推定方法であって、
　車体に作用する左右方向の加速度を検出する加速度検出ステップと、
　鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、下記の（１）式または（２）式に基づいて、車体に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する理論超過遠心加速度演算ステップと、
　加速度検出ステップで検出した加速度、および理論超過遠心加速度演算ステップで求めた理論超過遠心加速度αＬに基づいて、車体に作用する振動成分の加速度を導出する振動加速度演算ステップとを含むことを特徴とする鉄道車両の振動成分加速度推定方法である。
　車体傾斜動作ＯＮの場合：
　　αＬ＝η_ＯＮ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（１）
　車体傾斜動作ＯＦＦの場合：
　　αＬ＝η_ＯＦＦ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（２）
　ただし、上記の（１）式と（２）式中で、η_ＯＮとη_ＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、およびＧは軌間をそれぞれ示す。

　上記の推定方法において、前記振動加速度演算ステップでは、前記加速度検出ステップで検出した加速度と前記理論超過遠心加速度演算ステップで求めた理論超過遠心加速度αＬとの差を演算して前記振動成分の加速度を導出する構成であることが好ましい。

　上記の推定方法において、前記振動加速度演算ステップでは、導出した前記振動成分の加速度を示す信号をさらにハイパスフィルタで処理する構成とすることが好ましい。

　本発明の鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法によれば、鉄道車両が曲線区間を走行するに際し、車体傾斜が行われる場合であっても、車体に発生する左右方向の振動を抑制するための理論超過遠心加速度を求めるのに、車体傾斜角度を参照しない算出式（上記（１）式）を用いることから、従来の算出式（上記（ａ）式）と比較し、パラメータとして車体傾斜角度を削減でき、算出式も簡略化できるため、パラメータを記憶するメモリの容量を低減することが可能になり、システムを簡易なものにすることができる。そして、算出した理論超過遠心加速度に基づいて車体に作用する振動成分の加速度を的確に導出し、これを用いて車体の振動抑制を実現することができる。

図１は、本発明の振動成分加速度推定装置を搭載した鉄道車両の構成例を示す模式図である。図２は、鉄道車両が走行する軌道の一例として曲線区間を含む軌道を示す模式図である。図３は、走行地点に軌道情報を関連付けたマップの一例を示す図である。図４は、鉄道車両が曲線区間を走行する際の状態を示す模式図であり、図４（ａ）は車体傾斜の動作ＯＮの場合を、図４（ｂ）は車体傾斜の動作ＯＦＦの場合をそれぞれ示している。図５は、曲線区間を走行する際の理論超過遠心加速度の挙動の一例を示す図である。

　以下に、本発明の鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法について、その実施形態を詳述する。

　図１は、本発明の振動成分加速度推定装置を搭載した鉄道車両の構成例を示す模式図である。同図に示すように、鉄道車両の一車両は、車体１と、この車体１を前後で支持する台車２とから構成され、レール４上を走行する。車体１は、台車２との間に介装された空気バネ５によって弾性支持され、台車２は、車軸３との間に介装された軸バネ６によって弾性支持されている。また、台車２と車体１の間には、車両の左右方向に伸縮動が可能なアクチュエータ７が介装されている。

　図１に示すアクチュエータ７は、電動式アクチュエータであって、本体側となる電動モータ２１の主軸２２にねじ溝が刻設され、この主軸２２にボールねじナット２３が螺合し、主軸２２と同軸状のロッド２４がボールねじナット２３に固設された構成である。アクチュエータ７は、電動モータ２１側の一端部が鉄道車両の車体１側に連結されるとともに、ロッド２４側の他端部が鉄道車両の台車２側に連結されている。

　また、台車２と車体１の間には、アクチュエータ７と並列に減衰力可変の流体圧ダンパ８が介装されている。車体１の前後左右の四隅には、車体１に作用する左右方向の振動加速度を検出する加速度センサ９が設置されている。

　さらに、車体１には、アクチュエータ７および流体圧ダンパ８の作動を制御し振動抑制の制御を司る振動抑制制御器１０が設置されている。振動抑制制御器１０は、理論超過遠心加速度演算部１１と、振動加速度演算部１２と、振動制御部１３とから構成される。理論超過遠心加速度演算部１１は、鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、車体１に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する。振動加速度演算部１２は、加速度センサ９で検出した加速度、および理論超過遠心加速度演算部１１で求めた理論超過遠心加速度αＬに基づいて、車体１に作用する振動成分の加速度を導出する。振動制御部１３は、振動加速度演算部１２から出力される振動成分加速度に基づき、主としてアクチュエータ７の作動を制御する駆動信号を送出する。

　車両の走行中、アクチュエータ７は、車体１に作用する振動成分加速度に応じ、振動抑制制御器１０からの指令により、電動モータ２１の主軸２２の回転角が制御される。これにより、アクチュエータ７は、電動モータ２１の主軸２２の回転運動がボールねじ機構によって直線運動に変換されてロッド２４が伸縮動し、車体１を加振すると同時に、自身の減衰力を調整し、振動を減衰させることができる。このとき、流体圧ダンパ８も振動減衰効果を発揮する。

　図１に示す鉄道車両は、車体傾斜装置を有しており、曲線区間を高速で走行する際に、空気バネ５の内圧を左右で異ならせることにより、台車２に対して車体１を傾斜させることができる。この車体傾斜の制御は、上記した振動抑制の制御とは独立し、振動抑制制御器１０とは異なる車体傾斜制御器１４からの指令によって行われる。

　上記の例では、アクチュエータ７として電動式アクチュエータを用いているが、流体圧式アクチュエータを用いることもできる。

　以下に、鉄道車両が走行する際の振動抑制制御器１０による処理の具体的な態様を説明する。

　図２は、鉄道車両が走行する軌道の一例として曲線区間を含む軌道を示す模式図である。同図に示すように、車両の進行方向に沿って直線区間、曲線区間および直線区間が順に連なる軌道において、曲線区間には、直線区間と、曲率半径が一定の定常曲線区間との間の移行を滑らかにするために、定常曲線区間の入口側と出口側のそれぞれに緩和曲線区間が設けられる。緩和曲線区間は、曲率半径およびカント量が互いに異なる直線区間と定常曲線区間との間に位置し、曲率半径およびカント量を連続的に変化させて、直線区間と定常曲線区間とを滑らかに接続する。

　例えば、入口側の緩和曲線区間（以下、「緩和曲線入口区間」という）の曲率半径は、直線区間に連なって最初は無限大であるが、車両の進行に伴って徐々に定常曲線区間の曲率半径に近付き、定常曲線区間との境で定常曲線区間の曲率半径と一致する。出口側の緩和曲線区間（以下、「緩和曲線出口区間」という）は、緩和曲線入口区間とは逆に、その曲率半径は、最初は定常曲線区間の曲率半径と一致しているが、車両の進行に伴って徐々に大きくなり、直線区間との境で無限大となる。

　緩和曲線区間の軌道としては、クロソイド曲線またはサイン半波長逓減曲線が用いられる。クロソイド曲線の軌道は、曲率半径が緩和曲線区間の走行距離に比例して増減する曲線軌道であり、在来線に多く用いられる。サイン半波長逓減曲線の軌道は、曲率半径が緩和曲線区間の走行距離に対してサインカーブを描くように変化する曲線軌道であり、新幹線に多用される。

　図３は、走行地点に軌道情報を関連付けたマップの一例を示す図である。上記の理論超過遠心加速度演算部１１は、自身のメモリに、走行地点に軌道情報を関連付けたマップを有している。このマップに登録されている軌道情報には、図３に示すように、走行区間の種別（緩和曲線入口区間、緩和曲線出口区間、定常曲線区間、直線区間など）、曲線区間の旋回方向、定常曲線区間の曲率半径、曲線区間のカント量、および緩和曲線区間の曲線パターン（クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線など）が含まれる。

　理論超過遠心加速度演算部１１は、鉄道車両の走行地点や速度を監視し記録する図示しない車両モニタから車両の走行位置を伝送で取得し、上記マップと照合して、該当する軌道情報から車両がどのような区間を走行中であるかを認識する。これと同時に、理論超過遠心加速度演算部１１は、鉄道車両の走行速度を取得する。さらに、理論超過遠心加速度演算部１１は、車体傾斜制御器１４から車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、車両の傾斜が行われるか否かを認識する。

　なお、走行地点の情報は、車両モニタから取得する以外に、例えばＧＰＳなどでも取得することができる。車両の走行速度は、例えば先頭車両に搭載される図示しない車両情報制御器から伝送で取得したり、振動抑制制御器１０自身が速発パルスを受信して演算することにより、取得することができる。車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報は、車体傾斜制御器１４から直接または上記の車両情報制御器を介して伝送で取得したり、振動抑制制御器１０が車体傾斜制御器１４を兼ねている場合は振動抑制制御器１０自身の中で取得の処理を行うこともできる。

　図４は、鉄道車両が曲線区間を走行する際の状態を示す模式図であり、同図（ａ）は車体傾斜の動作ＯＮの場合を、同図（ｂ）は車体傾斜の動作ＯＦＦの場合をそれぞれ示している。鉄道車両が曲線区間、すなわち緩和曲線入口区間、定常曲線区間または緩和曲線出口区間を走行する場合、上記の理論超過遠心加速度演算部１１は、取得した各種の情報を参照し、下記の（１）式または（２）式に基づいて、車体１に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する。

　車体傾斜動作ＯＮの場合：
　　αＬ＝η_ＯＮ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（１）
　車体傾斜動作ＯＦＦの場合：
　　αＬ＝η_ＯＦＦ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（２）
　ただし、上記の（１）式と（２）式中で、η_ＯＮとη_ＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、およびＧは軌間をそれぞれ示す。

　このとき、車両の走行速度Ｖは、通常、曲線区間の全域にわたり一定であるため、理論超過遠心加速度演算部１１は、上記の（１）式または（２）式により、まず、定常曲線区間を走行する場合における理論超過遠心加速度αＬ１を演算する。そして、曲線区間の前後の直線区間では、理論上、超過遠心加速度αＬが車両に作用することなく０（ゼロ）となるため、理論超過遠心加速度演算部１１は、緩和曲線入口区間の走行距離ｘ１および緩和曲線出口区間の走行距離ｘ２ごとに、その定常曲線区間の理論超過遠心加速度αＬ１を用いて線形補間することにより、緩和曲線入口区間および緩和曲線出口区間を走行する場合における理論超過遠心加速度αＬを演算する。

　図５は、曲線区間を走行する際の理論超過遠心加速度の挙動の一例を示す図である。同図に示すように、車両が一定の速度で曲線区間の全域を走行する際、定常曲線区間では理論超過遠心加速度αＬ（αＬ１）が一定であり、緩和曲線入口区間の理論超過遠心加速度αＬは、当該区間の走行距離ｘ１に応じて０から定常曲線区間の理論超過遠心加速度αＬ１まで増大し、緩和曲線出口区間の理論超過遠心加速度αＬは、当該区間の走行距離ｘ２に応じて定常曲線区間の理論超過遠心加速度αＬ１から０まで減少することになる。

　このように、鉄道車両が曲線区間を走行する場合、取得した各種の情報（鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度Ｖ、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報）から、上記（１）式または（２）式に基づいて、定常曲線区間の理論超過遠心加速度αＬ１を演算し、この結果を利用して緩和曲線区間の理論超過遠心加速度αＬを演算することにより、曲線区間の全域にわたり理論超過遠心加速度αＬを得ることができる。

　なお、上記の実施形態では、緩和曲線区間の理論超過遠心加速度αＬを定常曲線区間の理論超過遠心加速度αＬ１を用いて演算するようにしているが、緩和曲線入口区間および緩和曲線出口区間それぞれの各地点における曲率半径を求め、それらの区間における理論超過遠心加速度αＬを上記（１）式または（２）式に基づいて直接演算するように変更することもできる。

　ここで、上記の（１）式と（２）式に関し、補正係数η_ＯＮ、η_ＯＦＦは、空気バネ５および軸バネ６によって車軸３に弾性支持された車体１および台車２が曲線区間を走行する際に、遠心力の作用で空気バネ５および軸バネ６が撓むのに伴って車体１が曲線軌道の外側へ傾くことから、これを考慮して設定した係数である。さらにそのうちの補正係数η_ＯＮは、車体傾斜の動作がＯＮの場合に用いる係数であり、事前に走行試験を実施し、車体傾斜角度θを参照しない上記（１）式であっても、振動の抑制効果がほとんど変わらないように設定した係数である。

　これらの補正係数η_ＯＮ、η_ＯＦＦは、曲線区間の旋回方向に応じて正負（プラス／マイナス）の符号が付与される。例えば、右旋回の曲線区間を走行するときに加速度センサ９で検知される加速度の符号が正である場合、補正係数η_ＯＮ、η_ＯＦＦの符号も正とし、これとは逆に左旋回の曲線区間を走行するときは、加速度センサ９で検知される加速度の符号が負であり、補正係数η_ＯＮ、η_ＯＦＦの符号も負とする。補正係数η_ＯＮ、η_ＯＦＦの正負の符号は、走行地点に応じて上記マップの軌道情報から選択される。

　このような理論超過遠心加速度演算部１１での処理に続いて、上記の振動加速度演算部１２は、理論超過遠心加速度演算部１１で算出した理論超過遠心加速度αＬと、加速度センサ９で検出した左右方向の加速度αＦとを取り込み、加速度αＦから理論超過遠心加速度αＬを引き算して両者の差を演算し、この差を振動成分の加速度とする。すなわち、振動加速度演算部１２は、車両が曲線区間を走行する際に車体１に作用し加速度センサ９で検出した加速度αＦから、遠心力に起因する定常成分を取り除き、アクチュエータ７の作動による振動抑制の制御に必要な振動成分の加速度を抽出する。

　振動加速度演算部１２で算出した振動成分加速度を示す信号は、上記の振動制御部１３に出力され、振動制御部１３は、その振動成分加速度に基づいて、アクチュエータ７に振動を抑制する伸縮動の駆動信号を送出する。

　ここで、振動加速度演算部１２で算出した振動成分加速度を示す信号には、遠心力に起因する定常成分が取り除かれているとはいえ、例えば０．５Ｈｚ以下の低周波数帯域にノイズが含まれることが多い。このため、算出した振動成分加速度を示す信号は、ハイパスフィルタで処理し、ノイズを除去することが好ましい。ハイパスフィルタでノイズを除去することにより、特に緩和曲線入口区間および緩和曲線出口区間での振動抑制をより安定して実現することができる。

　以上の通り、鉄道車両が曲線区間を走行する際の振動抑制制御器１０による処理により、車体傾斜が行われる場合であっても、車体に発生する左右方向の振動を抑制するための理論超過遠心加速度を求めるのに、車体傾斜角度を参照しない算出式（上記（１）式）を用いることから、従来の算出式（前記特許文献１に開示される上記（ａ）式）と比較し、車体傾斜角度を参照しない分パラメータを削減することができ、算出式も簡略化することができる。このため、パラメータを記憶するメモリの容量を低減することが可能になり、理論超過遠心加速度を算出するシステムを簡易なものにすることができる。そして、算出した理論超過遠心加速度に基づいて車体に作用する振動成分の加速度を的確に導出し、これを用いて車体の振動抑制を実現することができる。

　本発明の鉄道車両の振動成分加速度推定装置および振動成分加速度推定方法によれば、車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行するに際し、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を簡易な構成で的確に推定することができ、これを用いて車体に発生する左右方向の振動を抑制することが可能になる。従って、本発明は、鉄道車両の快適な運行に極めて有用である。

　　１：車体、　　２：台車、　　３：車軸、　　４：レール、
　　５：空気バネ、　　６：軸バネ、　　７：アクチュエータ、
　　８：流体圧ダンパ、　　９：加速度センサ、
　　１０：振動抑制制御器、　　１１：理論超過遠心加速度演算部、
　　１２：振動加速度演算部、　　１３：振動制御部、
　　１４：車体傾斜制御器、　　２１：電動モータ、　　２２：主軸、
　　２３：ボールねじナット、　　２４：ロッド

Claims

　車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行する際に、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する鉄道車両の振動成分加速度推定装置であって、
　車体に作用する左右方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
　鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、下記の（１）式または（２）式に基づいて、車体に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する理論超過遠心加速度演算手段と、
　加速度検出手段で検出した加速度、および理論超過遠心加速度演算手段で求めた理論超過遠心加速度αＬに基づいて、車体に作用する振動成分の加速度を導出する振動加速度演算手段とを備えることを特徴とする鉄道車両の振動成分加速度推定装置。
　車体傾斜動作ＯＮの場合：
　　αＬ＝η_ＯＮ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（１）
　車体傾斜動作ＯＦＦの場合：
　　αＬ＝η_ＯＦＦ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（２）
　ただし、上記の（１）式と（２）式中で、η_ＯＮとη_ＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、およびＧは軌間をそれぞれ示す。
　前記振動加速度演算手段は、前記加速度検出手段で検出した加速度と前記理論超過遠心加速度演算手段で求めた理論超過遠心加速度αＬとの差を演算して前記振動成分の加速度を導出することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の振動成分加速度推定装置。
　前記振動加速度演算手段は、導出した前記振動成分の加速度を示す信号をさらにハイパスフィルタで処理することを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両の振動成分加速度推定装置。
　車体傾斜装置を有する鉄道車両が曲線区間を走行する際に、車体に作用する左右方向の振動成分の加速度を推定する鉄道車両の振動成分加速度推定方法であって、
　車体に作用する左右方向の加速度を検出する加速度検出ステップと、
　鉄道車両の走行地点における軌道情報、鉄道車両の走行速度、および車体傾斜の動作ＯＮ／ＯＦＦの情報を取得し、下記の（１）式または（２）式に基づいて、車体に作用する左右方向の理論超過遠心加速度αＬを演算する理論超過遠心加速度演算ステップと、
　加速度検出ステップで検出した加速度、および理論超過遠心加速度演算ステップで求めた理論超過遠心加速度αＬに基づいて、車体に作用する振動成分の加速度を導出する振動加速度演算ステップとを含むことを特徴とする鉄道車両の振動成分加速度推定方法。
　車体傾斜動作ＯＮの場合：
　　αＬ＝η_ＯＮ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（１）
　車体傾斜動作ＯＦＦの場合：
　　αＬ＝η_ＯＦＦ×（Ｖ^２／Ｒ－ｇ×Ｃ／Ｇ）　・・・（２）
　ただし、上記の（１）式と（２）式中で、η_ＯＮとη_ＯＦＦは補正係数、Ｖは走行速度、Ｒは軌道の曲率半径、ｇは重力加速度、Ｃは軌道のカント量、およびＧは軌間をそれぞれ示す。
　前記振動加速度演算ステップでは、前記加速度検出ステップで検出した加速度と前記理論超過遠心加速度演算ステップで求めた理論超過遠心加速度αＬとの差を演算して前記振動成分の加速度を導出することを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両の振動成分加速度推定方法。
　前記振動加速度演算ステップでは、導出した前記振動成分の加速度を示す信号をさらにハイパスフィルタで処理することを特徴とする請求項４または５に記載の鉄道車両の振動成分加速度推定方法。