WO2017061087A1 - 車体傾斜装置を備えた鉄道車両および列車編成 - Google Patents

Abstract

一対の空気バネに供給する加圧エアを貯留するメインタンクと、メインタンクと一対の空気バネとの間で加圧エアが流通するエア供給通路と、メインタンクに加圧エアを供給する複数のコンプレッサと、一対の空気バネに接続され、該空気バネから排出された排気加圧エアを通過させるエア排出通路と、エア排出通路に接続され、各空気バネから排出された排気加圧エアを貯留する排気タンクと、を備え、複数のコンプレッサは、大気から導入した空気を加圧する少なくとも１つの第１コンプレッサと、第１コンプレッサの作動に対して補助的に作動し、排気タンクから導入した排気加圧エアを加圧する少なくとも１つの第２コンプレッサとを含む。

Description

車体傾斜装置を備えた鉄道車両および列車編成

　本発明は、車体傾斜装置を備えた鉄道車両および列車編成に関する。

　鉄道車両の曲線走行時に台車に対して車体の姿勢を傾斜可能な車体傾斜装置が提案されている。このような鉄道車両の車体傾斜方式として、台車と車体との間に空気バネが設けられた空気バネ式車体傾斜方式が存在している。

　一般に、車体傾斜装置の空気バネは、車両のブレーキや車両ドア等の駆動動力源として設けられた鉄道車両に搭載されたコンプレッサによって供給される圧縮空気（以下、加圧エアと言う）を貯留可能なメインタンク（Main Reservoir）に接続される。曲線区間走行時は、外軌側の空気バネとメインタンクとを連通して加圧エアを導入し、曲線区間走行終了時は、外軌側の空気バネとメインタンクとの間を遮断すると共に外軌側の空気バネ内の圧縮空気を大気中へ放出している（以下、空気バネ内から排気される圧縮空気を排気加圧エアと言う）。走行線区に曲線区間を多く含む場合、左右の空気バネに対する給排気が頻繁に行われ、その結果、メインタンク内の加圧エアの圧力が減少し、車体傾斜装置の作動応答性が低下する。

　このような車体傾斜装置の作動応答性の低下を防止するために、空気バネ内から排気される排気加圧エアを排気タンクに貯留し、当該排気加圧エアを再度メインタンクに還流させる構成が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５５１３１７５号公報

　ここで、メインタンク内の加圧エアは、車体傾斜動作だけでなく、エアブレーキまたは警笛等の他の動作にも使用され、このような他の動作では、使用された空気が大気中へ放出される。したがって、車体傾斜動作において使用される加圧エアを再度メインタンクに還流させた場合であっても、メインタンクの内圧は低下し得る。

　これに関して、上記提案においては、排気タンク内の排気加圧エアをコンプレッサに導入して車体傾斜動作を行っている際に、他の動作によってメインタンクの内圧が下がると、同じコンプレッサから大気を導入可能なように切換える必要があった。より具体的には、上記提案では、三方切換弁の出力部がコンプレッサの上流側に接続され、三方切換弁の２つの入力部のうちの一方が排気タンクに接続され、他方の入力部が大気導入部に接続されている。このような構成のため、上記提案において、大気導入中は、排気加圧エアを使用することができず効率が低下する。

　本発明の目的は、メインタンクの内圧が低下しても排気加圧エアの供給を効率的に行うことができる鉄道車両および列車編成を提供することである。

　本発明の一態様に係る鉄道車両は、車体と台車枠との間であって車幅方向両側に設けられた一対の空気バネの少なくとも一方に加圧エアを供給して車体を傾斜させる車体傾斜装置を備えた鉄道車両であって、前記一対の空気バネに供給する加圧エアを貯留するメインタンクと、前記メインタンクと前記一対の空気バネとの間で加圧エアが流通するエア供給通路と、前記メインタンクに加圧エアを供給する複数のコンプレッサと、前記一対の空気バネに接続され、該空気バネから排出された排気加圧エアを通過させるエア排出通路と、前記エア排出通路に接続され、各空気バネから排出された排気加圧エアを貯留する排気タンクと、を備え、前記複数のコンプレッサは、大気から導入した空気を加圧する少なくとも１つの第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサの作動に対して補助的に作動し、前記排気タンクから導入した前記排気加圧エアを加圧する少なくとも１つの第２コンプレッサとを含んでいる。

　上記構成によれば、大気を導入する第１コンプレッサとは別に排気加圧エアを導入する第２コンプレッサが設けられており、車体傾斜動作を連続的に行う必要がある区間においては第２コンプレッサが補助的に作動する。このため、第２コンプレッサの作動時であっても、それとは独立して第１コンプレッサにより大気を導入することができるため、メインタンクの内圧が下がった場合でも、第２コンプレッサの作動を停止させる必要がなく効率が高い状態を維持することができる。

　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

　本発明によれば、鉄道車両および列車編成において、メインタンクの内圧が低下しても排気加圧エアの供給を効率的に行うことができる。

実施の形態１における鉄道車両の概略構造を示す平面図である。 実施の形態１における第２コンプレッサの作動条件を示すグラフである。 実施の形態２における鉄道車両の概略構造を示す平面図である。 実施の形態３における列車編成の概略構造を示す平面図である。 実施の形態４における列車編成の概略構造を示す平面図である。

　以下に、一実施の形態について図面とともに説明する。なお、以下の説明において、鉄道車両の進行方向に沿って車体が延びる方向を車両長手方向とし、鉄道車両の進行方向に対して直交する方向を車幅方向として説明する。

　［実施の形態１］
　図１は実施の形態１における鉄道車両の概略構造を示す平面図である。図１に示すように、本実施の形態における鉄道車両１は、乗客が搭乗する車体２と、車輪（図示せず）を支持する台車枠３とを備える。車体２と台車枠３との間には、車幅方向両側に設けられた一対の空気バネ４が設けられている。鉄道車両１には、１つの車体２に対して車両長手方向に２つの台車枠３が設けられ、１つの台車枠３に対して一対の空気バネ４がそれぞれ設けられる。各空気バネ４は、例えばダイヤフラム式の空気バネ等、公知の構成が採用される。

　鉄道車両１には、鉄道車両１の曲線走行時に台車枠３に対して車体２の姿勢を傾斜可能な車体傾斜装置を備えている。車体傾斜装置５は、一対の空気バネ４に給気する空気（加圧エア）を貯留するメインタンク６と、メインタンク６と一対の空気バネ４との間で加圧エアが流通するエア供給通路７と、各台車枠３に対応する一対の空気バネ４を用いて各台車枠３に対する車体２の姿勢を傾斜させる２つの傾斜機構２０と、を備えている。

　エア供給通路７は、傾斜機構２０として、各空気バネ４に接続されるように分岐され、加圧エアを各空気バネ４に供給する一対の給気通路１３を含んでいる。各給気通路１３には、各空気バネ４への加圧エアの流量を調整するためのエア供給用調整弁１４が設けられている。さらに、エア供給通路７は、一対の給気通路１３に並行して設けられ、途中にエア供給用調整弁１４が設けられない一対の平常時用給気通路２３が設けられている。エア供給通路７には、メインタンク６と一対の給気通路１３および一対の平常時用給気通路２３との間に切換え弁２４が設けられている。切換え弁２４は、メインタンク６内の加圧エアが通過する経路として一対の給気通路１３および一対の平常時用給気通路２３の何れかとメインタンク６とを連通するように切り換えられる。

　一対の空気バネ４には、各空気バネ４から排出された空気（排気加圧エア）を通過させるエア排出通路８が接続されている。エア排出通路８には、各空気バネ４から排気された排気加圧エアを貯留する排気タンク９が接続されている。エア排出通路８は、各空気バネ４に接続されるように分岐され、各空気バネ４から排出された排気加圧エアをエア排出通路８に合流させる一対の排気通路１５、合流後の排気加圧エアを排気タンク９に導く還流通路１８および後述する排気加圧エア導入通路１９を含んでいる。各排気通路１５には、各空気バネ４からの排気加圧エアの流量を調整するためのエア排出用調整弁１６が設けられる。

　メインタンク６には、当該メインタンク６に加圧エアを供給する複数のコンプレッサ１１，１２が接続されている。複数のコンプレッサ１１，１２は、大気から導入した空気を加圧する第１コンプレッサ１１と、排気タンク９から導入した排気加圧エアを加圧する第２コンプレッサ１２とを含む。

　第１コンプレッサ１１は、大気導入通路１７上に設けられる。大気導入通路１７は、メインタンク６と外部とを接続し、メインタンク６に大気を導入可能に構成される。第２コンプレッサ１２は、エア排出通路８上に設けられる。排気加圧エア導入通路１９は、排気タンク９と第２コンプレッサ１２とを接続し、第２コンプレッサ１２を介して排気加圧エアをメインタンク６に導入するよう構成されている。

　本実施の形態においては、車両長手方向に並んだ２つの台車枠３があり、傾斜機構２０が台車枠３ごとに設けられる。第２コンプレッサ１２および排気タンク９は、一車両あたりに１つ設けられる。図１の例では、還流通路１８は、各傾斜機構２０から排出された排気加圧エアがそれぞれ排気タンク９に導入されるように配設されている。これに代えて、還流通路１８は、各傾斜機構２０から排出された排気加圧エアが予め合流してから排気タンク９に導入されるように配設されてもよい。

　メインタンク６は、一車両あたりに１つ設けられる。図１の例では、エア供給通路７は、各傾斜機構２０へそれぞれ加圧エアを供給するように配設されている。これに代えて、メインタンク６から各傾斜機構２０へ加圧エアを供給するためのポートは１つとし、エア供給通路７が各傾斜機構２０へ加圧エアを供給可能なように途中で分岐するように配設されてもよい。

　車体傾斜装置５は、各調整弁１４，１６の開度制御、切換え弁２４の切換え制御等を行う制御部１０を備えている。さらに、制御部１０は、複数のコンプレッサ１１，１２のオン／オフ制御をも行い得る。すなわち、制御部１０は、第２コンプレッサ１２の作動制御を行う第２コンプレッサ制御部１０ａとして機能する。制御部１０は、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を含むマイクロコントローラ等により構成される。

　なお、図１においては、制御部１０と紙面左側（車両長手方向一方側）の傾斜機構２０の各信号送受信対象との間の信号線が破線で示されているが、制御部１０と紙面右側（車両長手方向他方側）の傾斜機構２０の各信号送受信対象との間の信号線は一部省略されている。

　メインタンク６には、メインタンク６内の加圧エアの圧力（メインタンク６の内圧）Ｐ６を検出するメインタンク内圧検出器２１が設けられ、メインタンク内圧検出器２１で検出されたメインタンク６の内圧情報は、制御部１０に送られる。ここで、メインタンク６に貯留された加圧エアは、一対の空気バネ４の他に、鉄道車両１の制動装置、ドア駆動装置、および警笛装置（何れも図示せず）等へ駆動源として供給される。このため、車体傾斜装置５（一対の空気バネ４）によってメインタンク６内の加圧エアが利用されない状態でもメインタンク６内の加圧エアが他の装置へ供給されることにより消費される場合がある。このため、制御部１０は、メインタンク６の内圧Ｐ６が所定圧力以上を維持するように複数のコンプレッサ１１，１２を制御する。

　制御部１０は、車体傾斜制御を行う場合には、メインタンク６内の加圧エアが一対の給気通路１３を介して一対の空気バネ４に送られるように切換え弁２４を切り換え、車体傾斜制御を行わない場合（平常時）には、メインタンク６内の加圧エアが平常時用給気通路２３を介して一対の空気バネ４に送られるように切換え弁２４を切り換える。

　一対の空気バネ４には、各空気バネ４の内圧Ｐ４を検出する一対の空気バネ内圧検出器２２が設けられ、各空気バネ内圧検出器２２で検出された各空気バネ４の内圧情報は、制御部１０に送られる。また、各空気バネ４には、各平常時用給気通路２３から自動的に加圧エアを給排気して空気バネ高さを調整する自動高さ調整弁（レべリングバルブ）２９が設けられている。また、各空気バネ４には、各空気バネ４の全高（空気バネ高さ）を計測する空気バネ高さセンサ３０が設けられている。車体傾斜制御を行わない場合には、制御部１０は、切換え弁２４を制御して、加圧エアが通過する経路として給気通路１３を連通させて、自動高さ調整弁２９を動作させることにより、空気バネ高さ（車高）が一定に保たれる。

　車体傾斜制御を行う場合には、エア供給用調整弁１４は、制御部１０からの指令信号によりそれぞれ独立して開度調整され、各給気通路１３を流れる加圧エアの流量が調整される。同様に、エア排出用調整弁１６も、制御部１０からの指令信号により独立して開度調整され、各排気通路１５を流れる排気加圧エアの流量が調整される。

　例えば、制御部１０は、自車位置検出装置（図示せず）で検出された外部情報を線路曲線データベース（図示せず）と対照することにより車両存在位置における軌道の曲率、カント量を求め、その曲率、カント量に基づいて必要な車体傾斜指令角を算出する。制御部１０は、この車体傾斜指令角に基づいて、外軌側となる何れか一方の空気バネ４の全高を設定し、かかる目標値と、空気バネ高さセンサ３０により計測された車体傾斜時の空気バネ高さの計測値とを比較することにより、エア供給用調整弁１４の開弁量を算出し、その指令信号を出力する。

　自車位置検出装置は、例えばロータリエンコーダにより得られた車輪回転数に車輪径を乗じて得た値を走行距離として積算し、軌道の近傍に設置されたＡＴＳ（自動列車停止装置）やＡＴＣ（自動列車制御装置）の地上子位置からの積算走行距離によって自車位置を算出する。

　例えば左曲線走行のとき、空気バネ高さの目標値と、空気バネ高さセンサ３０の計測値とを比較することにより、左方の空気バネ４のエア供給用調整弁１４と双方のエア排出用調整弁１６を閉弁状態に保持するとともに、右方の空気バネ４のエア供給用調整弁１４を開作動し、曲線走行における外軌側（右方）の空気バネ４の全高を旋回曲率とカント量と走行速度とに応じて高くする。これにより、車体２を台車枠３に対して最終的に１～２°傾斜させて、鉄道車両１に加わる遠心力の車体床面に平行な成分を低減させ、鉄道車両１に加わる車体床面に垂直な成分の力を増大させる。車体傾斜制御を終了する場合には、空気バネ４の全高が高くなった側のエア排出用調整弁１６が開弁され、対応する空気バネ４の高さが平常時の高さに収まるように調整される。　排気タンク９には、当該排気タンク９から外部に延びるタンク排気通路２６が設けられている。タンク排気通路２６には、エア放出用排気弁２７が介装されている。エア放出用排気弁２７は、排気タンク９の内圧Ｐ９が所定のしきい値より高い場合に弁開して排気タンク９が大気に開放されるように構成されている。エア放出用排気弁２７の弁開のためのしきい値は、空気バネ４の内圧Ｐ４において想定される最低値より低い値に設定される。エア放出用排気弁２７は、例えば機械式のリリーフ弁が採用される。空気バネ４の内圧Ｐ４が排気タンク９の内圧Ｐ９より高い状態を維持することにより空気バネ４から排気された排気加圧エアを排気タンク９へスムーズに移動させることができる。

　ここで、制御部１０は、第２コンプレッサ１２が、第１コンプレッサ１１の作動に対して補助的に作動するように制御する。

　上記構成によれば、大気を導入する第１コンプレッサ１１とは別に排気加圧エアを導入する第２コンプレッサ１２が設けられており、車体傾斜動作を連続的に行う必要がある区間においては第２コンプレッサ１２が補助的に作動する。このため、第２コンプレッサ１２の作動時であっても、それとは独立して第１コンプレッサ１１により大気を導入することができるため、メインタンク６の内圧が下がった場合でも、第２コンプレッサ１２の作動を停止させる必要がなく効率が高い状態を維持することができる。

　さらに、第２コンプレッサ１２の故障時においても、第１コンプレッサ１１を継続的に作動させることができるため、鉄道車両１を停止させる可能性を低減することができる。

　さらに、第２コンプレッサ１２の稼働率を下げることにより、第２コンプレッサ１２の連続的な熱の発生を防止することができ、第２コンプレッサ１２を長寿命化することができる。

　本実施の形態において、排気タンク９には、排気タンク９内の排気加圧エアの圧力（排気タンク９の内圧）Ｐ９を検出する排気タンク内圧検出器２５が設けられ、排気タンク内圧検出器２５で検出された排気タンク９の内圧情報は、制御部１０に送られる。

　制御部１０（第２コンプレッサ制御部１０ａ）は、第２コンプレッサ１２を第１コンプレッサ１１に対して補助的に作動させるために、排気タンク９の内圧Ｐ９を大気圧以上に保つように、第２コンプレッサ１２の作動を停止する制御を行う。これによれば、排気タンク９の内圧Ｐ９を検出し、検出された排気タンク９の内圧が大気圧未満（負圧）になるような値になる前に第２コンプレッサ１２の作動が停止される。例えば、メインタンク６の内圧Ｐ６からは第２コンプレッサ１２を作動可能な状況であっても、第２コンプレッサ１２を作動させることにより排気タンク９の内圧Ｐ９が負圧になるような状況であれば、第２コンプレッサ１２を作動させても効率的に第２コンプレッサ１２を動作させることができない。したがって、排気タンク９の内圧Ｐ９が負圧にならないように、第２コンプレッサ１２の作動を停止制御することにより、第２コンプレッサ１２を用いることによる効率を高く維持することができる。

　第２コンプレッサ１２の作動制御についてより具体的に説明する。図２は実施の形態１における第２コンプレッサ１２の作動条件を示すグラフである。制御部１０は、排気タンク９の内圧Ｐ９が第１しきい値Ｐｔｈ１より低い場合、または、メインタンク６の内圧Ｐ６が第１しきい値Ｐｔｈ１より高い第２しきい値Ｐｔｈ２より高い場合（Ｐ９＜Ｐｔｈ１またはＰ６＞Ｐｔｈ２）に、第２コンプレッサ１２の作動を停止する。第１しきい値Ｐｔｈ１は、排気タンク９の内圧Ｐ９が負圧にならない値（例えばＰｔｈ１＝２５ＫｐａＧ）に設定される。また、第２しきい値Ｐｔｈ２は、メインタンク６の内圧Ｐ６が上限値にならない値（例えばＰｔｈ２＝８８０ＫｐａＧ）に設定される。

　一方、排気タンク９の内圧Ｐ９が第１しきい値Ｐｔｈ１より高い第３しきい値Ｐｔｈ３より高い場合、かつ、メインタンク６の内圧Ｐ６が第２しきい値Ｐｔｈ２より低い第４しきい値Ｐｔｈ４より低い場合（Ｐ９＜Ｐｔｈ３かつＰ６＞Ｐｔｈ４）に、第２コンプレッサ１２の作動を開始する。第３しきい値Ｐｔｈ３は、第１しきい値Ｐｔｈ１より所定の不感帯分低い値（例えばＰｔｈ３＝５０ＫｐａＧ）に設定される。また、第４しきい値Ｐｔｈ４は、第２しきい値Ｐｔｈ２より所定の不感帯分低い値（例えばＰｔｈ４＝７８０ＫｐａＧ）に設定される。このように、第２コンプレッサ１２の作動開始および停止条件にはヒステリシスが設けられる。

　また、第１コンプレッサ１１は、メインタンク６の内圧Ｐ６に応じて作動制御される。制御部１０は、メインタンク６の内圧Ｐ６が第２しきい値Ｐｔｈ２より高い場合に第１コンプレッサ１１の作動を停止し、メインタンク６の内圧Ｐ６が第４しきい値Ｐｔｈ４より低い場合に第１コンプレッサの作動を開始する。

　この場合、メインタンク６の内圧Ｐ６が第４しきい値Ｐｔｈ４より低くても、排気タンク９の内圧Ｐ９が第３しきい値Ｐｔｈ３以下であれば、第２コンプレッサ１２は作動せず、第１コンプレッサ１１のみ作動する。すなわち、排気タンク９の内圧Ｐ９が負圧になりそうな場合には、第２コンプレッサ１２の効率低下抑制のために、第２コンプレッサ１２の作動が停止した状態となる。傾斜区間において車体傾斜制御が開始されると、第１コンプレッサ１１のみを用いて空気バネ４に加圧エアが供給される。この結果、空気バネ４から排出された排気加圧エアが排気タンク９に充填されると排気タンク９の内圧Ｐ９が上昇する。排気タンク９の内圧Ｐ９が第３しきい値Ｐｔｈ３より高くなると第２コンプレッサ１２の作動条件が成立するため、第２コンプレッサ１２を効率的に動作させることができる。したがって、第３しきい値Ｐｔｈ３は、１回の車体傾斜制御で排気タンク９に充填される空気量（による内圧上昇値）に基づいて、なるべく少ない車体傾斜回数（例えば１回）で当該第３しきい値Ｐｔｈ３を超えるような値に設定される。

　また、メインタンク６の内圧Ｐ６が過剰になりそうな場合（Ｐ６＞Ｐｔｈ２）には、メインタンク６およびメインタンク６から空気供給を受ける他の空気圧機器の過剰な負荷抑制のために、第２コンプレッサ１２の作動が停止する。

　このように、メインタンク６の内圧が過剰とならない圧力下であり、かつ、排気タンク９の内圧がある程度高く、効率よく排気加圧エアを吐出できる状態になってから第２コンプレッサ１２の作動が開始される。このような制御ロジックを用いて第２コンプレッサ１２の作動または停止が制御されることにより、第２コンプレッサ１２の稼働率を下げつつ、第２コンプレッサ１２を効率的に作動させることができる。

　なお、第２コンプレッサ１２のメインタンク６の内圧Ｐ６に関する作動条件（Ｐ６＜Ｐｔｈ４）は、上記のように第１コンプレッサ１１の作動条件と同じでもよいが、第４しきい値Ｐｔｈ４を第１コンプレッサ１１の作動条件におけるしきい値より低い値としてもよい。これにより、第２コンプレッサ１２の稼働率を下げ、第２コンプレッサ１２を長寿命化することができる。

　本実施の形態において、各調整弁１４，１６の開度制御、切換え弁２４の切換え制御等を行う制御部１０が第２コンプレッサ１２の作動制御を行う第２コンプレッサ制御部１０ａとして機能する態様について説明したが、これに限られない。例えば、車体傾斜装置５は、制御部１０とは別に第２コンプレッサ１２の作動制御を行う他の制御部（マイクロコントローラ等）を有してもよいし、第２コンプレッサ１２の作動制御を行う論理回路を備えていてもよい。

　［実施の形態２］
　図３は実施の形態２における鉄道車両の概略構造を示す平面図である。本実施の形態において上記実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図３に示すように、本実施の形態における鉄道車両１Ｂの車体傾斜装置５Ｂが実施の形態１と異なる点は、排気タンク９から排気加圧エアを大気開放するためのエア放出用排気弁２７Ｂがリリーフ圧を変化させることができる電磁弁で構成されていることである。

　制御部１０は、エア放出用排気弁２７Ｂの作動制御を行う排気弁制御部１０ｂとして機能し、制御部１０は、排気タンク９の内圧Ｐ９が第５しきい値Ｐｔｈ５（Ｐｔｈ５＞Ｐｔｈ３）より高い場合に、エア放出用排気弁２７Ｂを開いて排気タンク９を外部に開放するように制御する。また、制御部１０は、排気タンク９の内圧Ｐ９が第５しきい値Ｐｔｈ５より低い第６しきい値Ｐｔｈ６より低い場合に、エア放出用排気弁２７Ｂを閉じるように制御する。すなわち、エア放出用排気弁２７Ｂの作動制御においてもヒステリシスが設けられている。

　本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、排気タンク９の内圧Ｐ９を第５しきい値以下にすることで、加圧エアの空気バネ４からの排出および排気タンク９への導入が行えなくなるのを防止することができる。

　さらに、制御部１０は、鉄道車両１が所定条件を満たす場合、一対の空気バネ４の内圧Ｐ４に応じて第５しきい値Ｐｔｈ５および第６しきい値Ｐｔｈ６を変化させる。より具体的には、制御部１０は、空気バネ内圧検出器２２により検出された空気バネ４の内圧Ｐ４が安定したときの一対の空気バネ４の内圧Ｐ４に応じて第５しきい値Ｐｔｈ５および第６しきい値Ｐｔｈ５を変化させる。基準となる空気バネ４の内圧Ｐ４は、鉄道車両１の走行経路の所定位置において各空気バネ内圧検出器２２から検出される一対の空気バネ４の内圧Ｐ４のうち低い方の値が採用される。なお、一対の空気バネ４の内圧Ｐ４の双方の値を平均した値を所定位置における空気バネ４の内圧Ｐ４として採用してもよい。

　各鉄道車両１において乗車率が増減すると空気バネ４が支持する車体２の重量が増減するため、それに応じて各空気バネ４の内圧Ｐ４が増減する。前述の通り、空気バネ４から排気された排気加圧エアを排気タンク９へスムーズに移動させるためには、排気タンク９の内圧Ｐ９は、空気バネ４の内圧Ｐ４より低い状態（圧力勾配の形成）を維持する必要がある。しかし、第２コンプレッサ１２を用いた排気加圧エアのメインタンク６への供給をより効率的に行うためには、排気タンク９の内圧Ｐ９は、なるべく高い値とすることが望ましい。

　そこで、制御部１０は、排気タンク９の内圧Ｐ９を空気バネ４の内圧Ｐ４より低い値としつつなるべく高い値とすることができるように、エア放出用排気弁２７Ｂの開弁条件（第５しきい値Ｐｔｈ５）を変更する。例えば、制御部１０のメモリに、所定位置における空気バネ４の内圧Ｐ４、第５しきい値Ｐｔｈ５、および第６しきい値Ｐｔｈ６の関係式が記憶される。例えばＰｔｈ５＝Ｐ４－Ａ、Ｐｔｈ６＝Ｐｔｈ５－Ｂ（Ａ，Ｂは予め定められる定数）が記憶される。制御部１０は、所定位置における各空気バネ４の内圧Ｐ４を取得した後、上記関係式に基づいて各しきい値Ｐｔｈ５，Ｐｔｈ６を算出し、算出された値をエア放出用排気弁２７Ｂの開弁条件および閉弁条件として設定する。

　このような関係式の代わりに、所定位置における空気バネ４の内圧Ｐ４に基づいて設定されるべき各しきい値Ｐｔｈ５，Ｐｔｈ６がそれぞれ定められる記憶テーブルが記憶されてもよい。

　このような構成によれば、乗車率によって空気バネ４の内圧が変化しても、排気タンク９の内圧Ｐ９の上限を空気バネ４の内圧Ｐ４に近付けることができるため、第２コンプレッサ１２のための排気加圧エアの貯留量（排気タンク９の内圧Ｐ９）を可能な限り高くすることができる。

　本実施の形態において、各調整弁１４，１６の開度制御、切換え弁２４の切換え制御等を行う制御部１０がエア放出用排気弁２７Ｂの作動制御を行う排気弁制御部１０ｂとして機能する態様について説明したが、これに限られない。例えば、車体傾斜装置５Ｂは、制御部１０とは別にエア放出用排気弁２７Ｂの作動制御を行う他の制御部（マイクロコントローラ等）を有してもよいし、エア放出用排気弁２７Ｂの作動制御を行う論理回路を備えていてもよい。

　第５しきい値Ｐｔｈ５および第６しきい値Ｐｔｈ６を変化させる所定条件についてより詳しく例示する。例えば、第１の条件として、鉄道車両１の走行速度Ｖが所定の第１速度以上となった場合に、制御部１０は、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定してもよい。本条件における所定の第１速度は、鉄道車両１の走行開始状態を示す速度として停止状態に近い速度（例えば５ｋｍ／ｈ）に設定される。なお、チャタリング動作の発生を防止するために、一度、第１の条件を満たした後は、制御部１０は、鉄道車両１の走行速度Ｖが一旦当該所定の第１速度より低い速度（例えば３ｋｍ／ｈ）未満になってからでないと条件を満たさないと判定する。これにより、例えば、停止状態から走行速度Ｖが所定の第１速度以上となったことをもって、停車駅からの鉄道車両１の出発を容易に検出できる。したがって、鉄道車両１において乗車率が比較的安定している状態を容易に検出できる。

　これに加えてまたはこれに代えて、例えば、第２の条件として、鉄道車両１の乗客乗降用ドアの開閉を検知するセンサ（図示せず）により、乗客乗降用ドアが閉じた場合に、制御部１０は、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定してもよい。これによっても、鉄道車両１において乗車率が比較的安定している状態を容易に検出できる。

　また、例えば、第３の条件として、鉄道車両１が予め記憶された所定の停車駅に到着した場合に、制御部１０は、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定してもよい。例えば、制御部１０には、乗客の乗降があり得る停車駅が予め記憶されており、鉄道車両１が停車した場合に、制御部１０が当該予め記憶された停車駅か否かを判定する。例えば制御部１０は、停車駅を認識することができる公知の車両モニタ装置（図示せず）から停車駅情報を鉄道車両１の停車時に受信し、当該停車駅が予め記憶されている所定の停車駅か否かを判定する。なお、鉄道車両１が停車したことは、走行速度Ｖ＝０かつ乗客乗降用ドアが開状態であることを条件としてもよい。

　第３の条件も、第１の条件および／または第２の条件とのＡＮＤ条件として設定できる。すなわち、第１の条件かつ第３の条件が成立した場合に、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定されてもよいし、第２の条件かつ第３の条件が成立した場合に、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定されてもよいし、第１から第３の条件がすべて成立した場合に、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定されてもよい。

　また、例えば、第４の条件として、鉄道車両１の走行速度Ｖが安定的な走行状態を示す所定の第２速度以上となった場合に、制御部１０は、鉄道車両１が所定条件を満たすと判定してもよい。本条件は、特に互いに乗客の行き来が可能な複数の鉄道車両１が連結された列車編成において適用され得る。本条件における所定の第２速度は、速度がある程度速くなり、複数の鉄道車両１間で乗客の行き来が生じ難い状態を示す速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）に設定される。なお、チャタリング動作の発生を防止するために、一度第４の条件を満たした後は、制御部１０は、鉄道車両１の走行速度Ｖが一旦当該所定の第２速度より低い速度未満になってからでないと条件を満たさないと判定する。

　さらに、第４の条件を採用する場合、制御部１０は、鉄道車両１の走行速度Ｖが所定の第２速度より高い第３速度（例えば５０ｋｍ／ｈ）以上となった場合に、車体傾斜制御を実行可能としてもよい。この場合、鉄道車両１の走行開始後、車体傾斜制御が開始される前に、必ず排気タンク９の内圧Ｐ９についての第５しきい値Ｐｔｈ５および第６しきい値Ｐｔｈ６が設定更新される。したがって、空気バネ４の内圧Ｐ４の実情に応じた排気タンク９の内圧Ｐ９の上限が設定された状態で車体傾斜制御を行うことができる。

　さらに、第４の条件には、鉄道車両１が直線区間を走行中かつ空気バネ高さが基準高さに基づいて設定される所定範囲内であることが付加されてもよい。この場合、例えば、制御部１０は、公知の走行区間識別部（図示せず）を備えており、鉄道車両１が直線区間を走行しているか曲線区間を走行しているかを識別するように構成されてもよい。このような条件を付加することにより、排気タンク９の内圧Ｐ９についての第５しきい値Ｐｔｈ５および第６しきい値Ｐｔｈ６の設定をより適切に行うことができる。

　第４の条件も、第１の条件、第２の条件および／または第３の条件と組み合わせた条件として設定できる。すなわち、第１の条件、第２の条件および第３の条件のうちの何れか１つと、第４の条件とを所定条件としてもよいし、第１の条件、第２の条件および第３の条件のうちの何れか２つと、第４の条件とを所定条件としてもよいし、第１の条件、第２の条件、第３の条件および第４の条件を所定条件（ＡＮＤ条件）としてもよい。

　［実施の形態３］
　図４は実施の形態３における列車編成の概略構造を示す平面図である。本実施の形態において上記実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。

　上記実施の形態１および２には、一の鉄道車両１に第１コンプレッサ１１および第２コンプレッサ１２を備えた構成が例示されている。しかし、既存の鉄道車両、すなわち、特許文献１の構成または通常の大気導入型のコンプレッサ（第１コンプレッサ１１）のみを備えた鉄道車両において、上記実施の形態１および２を適用しようとした場合、既存の鉄道車両のレイアウトではさらに第２コンプレッサ１２を追加することがスペース上難しい場合がある。

　そこで、本実施の形態では、メインタンクの内圧が低下しても排気加圧エアの供給を効率的に行うことができる鉄道車両の車体傾斜装置を、既存の鉄道車両でも比較的容易に導入することができる列車編成を提供するための態様を例示する。

　本実施の形態における列車編成５０は、エア供給通路７Ｃおよびエア排出通路８Ｃが、それぞれ、２つの車両１Ｃａ，１Ｃｂにわたって延び、２つの車両１Ｃａ，１Ｃｂ単位で１つの車体傾斜装置５Ｃを形成するように構成される。本実施の形態では、エア排出通路８Ｃのうち、空気バネ４と排気タンク９との間の還流通路１８Ｃが２つの車両１Ｃａ，１Ｃｂにわたって延びている。そして、２つの車両１Ｃａ，１Ｃｂのうちの一の車両１Ｃａに第２コンプレッサ１２が設置され、他の車両１Ｃｂに第１コンプレッサ１１が設置されている。なお、図４においては制御部１０からの信号線は図示を省略している。また、制御部１０は、一の車両１Ｃａのみに図示しているが、各車両に設けられてもよい。また、エア供給通路７Ｃおよびエア排出通路８Ｃは、図４には車幅方向両端側に配設されるように図示されているが、両通路７Ｃ，８Ｃが車幅方向の何れか一端側に配設されてもよいし、車幅方向中央部に配設されてもよい。

　このように、本実施の形態における列車編成５０においては、従来の大気導入型コンプレッサを採用する複数の車両を１ユニットとして、当該複数の車両のうちの少なくとも一の車両のコンプレッサを、排気タンク９から導入した排気加圧エアを加圧する第２コンプレッサ１２に置き換えている。これにより、一の車両において、新たに第２コンプレッサ１２を設置するスペースを設ける必要がなく、既存の車両においても本車体傾斜装置５Ｃを比較的容易に導入することができる。また、一の車両に第１コンプレッサ１１および第２コンプレッサ１２を設置するよりもスペース効率を良好にすることができる。

　なお、メインタンク６は、各車両１Ｃａ，１Ｃｂに１つずつ設けられる。また、排気タンク９も、各車両１Ｃａ，１Ｃｂにそれぞれ１つずつ設けられる。

　排気タンク９が各車両１Ｃａ，１Ｃｂに設けられることにより、各空気バネ４と各排気タンク９との間に接続されるエア排出通路８Ｃ（還流通路１８Ｃ）の距離を短く（一定に）することができ、複数の空気バネ４における排気速度の偏り（圧力勾配の偏り）を防止することができる。このため、さらに、エア排出通路８Ｃ（還流通路１８Ｃ）の内径をエア供給通路７Ｃの内径に比べて小さくすることができる。これにより、複数の車両１Ｃａ，１Ｃｂ間に延びるエア供給通路７Ｃおよびエア排出通路８Ｃ（還流通路１８Ｃ）の配設に要するスペースを小さくすることができる。

　排気タンク９を各車両１Ｃａ，１Ｃｂに設けることに加えてまたはこれに代えて、各空気バネ４と排気タンク９との間のエア排出通路８Ｃの内径を大きくしてもよい。この場合には、各空気バネ４と排気タンク９との間の距離が長くなっていても（各空気バネ４と排気タンク９との間の各距離が異なっていても）、複数の空気バネ４における排気速度の偏りを抑制することができる。したがって、この場合には、各車両１Ｃａ，１Ｃｂに排気タンク９を必ずしも設けなくてもよい。

　なお、本実施の形態において、２両編成の場合を説明したが、これに限られない。本実施の形態における２両を１ユニットとして、複数ユニットを連結した列車編成としてもよい。

　［実施の形態４］
　図５は実施の形態４における列車編成の概略構造を示す平面図である。本実施の形態において上記実施の形態３と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態の列車編成５１は、３つの車両１Ｃａ，１Ｃｂ，１Ｃｃ単位で１つの車体傾斜装置５Ｃを形成するように構成される。したがって、中間車１Ｃｃにおいて、エア供給通路７Ｃおよびエア排出通路８Ｃが、隣接する各車両１Ｃａ，１Ｃｂに延びている。そして、３つの車両１Ｃａ，１Ｃｂ，１Ｃｃのうちの一の車両１Ｃａに第２コンプレッサ１２が設置され、他の車両１Ｃｂ，１Ｃｃに第１コンプレッサ１１が設置されている。

　本実施の形態における列車編成５１においても、２両１編成である実施の形態３における列車編成５０と同様に、メインタンク６の内圧が低下しても排気加圧エアの供給を効率的に行うことができる鉄道車両の車体傾斜装置５Ｃを、既存の鉄道車両でも比較的容易に導入することができる効果を奏する。

　なお、本実施の形態において、３両編成の場合を説明したが、これに限られない。本実施の形態における３両を１ユニットとして、複数ユニットを連結した列車編成としてもよい。

　なお、複数の車両のうちの少なくとも一の車両に第２コンプレッサ１２が設置されればよい。したがって、１つの車体傾斜装置５Ｃを構成する複数の車両において第２コンプレッサ１２が設置される車両の位置（先頭車、中間車等）は、限定されない。また、１つの車体傾斜装置５Ｃを構成する複数の車両において第１コンプレッサ１１の数に対する第２コンプレッサ１２の数の割合も、各コンプレッサが少なくとも１つずつ設置される限り、適宜変更可能である。また、４両以上の車両単位で１つの車体傾斜装置を構成してもよい。この場合も、第１コンプレッサ１１の数に対する第２コンプレッサ１２の数の割合や、各コンプレッサ１１，１２が設置される車両の位置は限定されない。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、複数の上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせることとしてもよい。例えば、実施の形態３および４において図４および図５には排気タンク９から排気加圧エアを大気開放するためのエア放出用排気弁２７が実施の形態１のような機械式のリリーフ弁であるように示されているが、実施の形態２のようなリリーフ圧を変化させることができる電磁弁で構成されていてもよい。

　また、上記実施の形態における車体傾斜装置５，５Ｂ，５Ｃが設けられる鉄道車両１，１Ｂないし列車編成５０，５１は、一対の空気バネ４を用いる限り、ボルスタレス式の鉄道車両でもよいし、ボルスタを用いた鉄道車両でもよい。また、上記実施の形態における車体傾斜装置５，５Ｂ，５Ｃが設けられる鉄道車両１，１Ｂないし列車編成５０，５１は、１つの車両に１つの台車枠３が設けられる構成であってもよいし、１つの台車枠３に対して一対の空気バネ４が複数組設けられる構成であってもよい。

　また、上記実施の形態においては、１つの車両に一対の空気バネ４が２組設けられるとともに排気タンク９が１つの車両に１つ設けられる例について説明したが、これに限られず、一対の空気バネ４（１組）ごとに排気タンク９が設けられてもよい。

　また、第１コンプレッサ１１および第２コンプレッサ１２のうち、第１コンプレッサ１１または第２コンプレッサ１２のみが設置された車両と、第１コンプレッサ１１および第２コンプレッサ１２の双方が設置された車両（上記実施の形態１および２のような車両）とを組み合わせて１つの車体傾斜装置が形成される列車編成としてもよい。

　また、車体傾斜制御自体の態様は特に限定されず、例えば、加速度センサまたはジャイロセンサからの検出値と速度センサからの検出値とに基づいて曲率等を演算し、それに基づいて車体傾斜制御を行うこととしてもよい。また、ＧＰＳにより自車位置や曲率等を検知することも可能である。

　なお、上記実施の形態３および４において、各車両にメインタンク６を設けているが、その容量は同一でもなくてもよい。特に、メインタンク６間を連通する空気配管（ＭＲ直通管）の径は比較的大きいため、メインタンクの容量のばらつきは許容できる。また、ＭＲ直通管の径をさらに大きくできる場合には、メインタンク６を列車編成のうち、特定の車両に纏めて配置してもよい。

　同様に、上記実施の形態３および４において、各車両に排気タンク９を設けているが、これに限られない。上記と同様の理由により、排気タンク９を連通する空気配管の径を大きくすることができる場合には、排気タンク９を列車編成のうち、特定の車両に纏めて配置してもよい。

　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

　上記態様は、鉄道車両および列車編成において、メインタンクの内圧が低下しても排気加圧エアの供給を効率的に行うために有用である。

　１，１Ｂ…鉄道車両
１Ｃａ，１Ｃｂ，１Ｃｃ…車両
２…車体
３…台車枠
４…空気バネ
５，５Ｂ，５Ｃ…車体傾斜装置
６…メインタンク
７，７Ｃ…エア供給通路
８，８Ｃ…エア排出通路
９…排気タンク
１０…制御部
１０ａ…第２コンプレッサ制御部
１０ｂ…排気弁制御部
１１…第１コンプレッサ
１２…第２コンプレッサ
２１…メインタンク内圧検出器
２２…空気バネ内圧検出器
２５…排気タンク内圧検出器
２６…タンク排気通路
２７，２７Ｂ…エア放出用排気弁
５０，５１…列車編成

Claims (6)

1. 　車体と台車枠との間であって車幅方向両側に設けられた一対の空気バネの少なくとも一方に加圧エアを供給して車体を傾斜させる車体傾斜装置を備えた鉄道車両であって、
   　前記一対の空気バネに供給する加圧エアを貯留するメインタンクと、
   　前記メインタンクと前記一対の空気バネとの間で加圧エアが流通するエア供給通路と、
   　前記メインタンクに加圧エアを供給する複数のコンプレッサと、
   　前記一対の空気バネに接続され、該空気バネから排出された排気加圧エアを通過させるエア排出通路と、
   　前記エア排出通路に接続され、各空気バネから排出された排気加圧エアを貯留する排気タンクと、を備え、
   　前記複数のコンプレッサは、大気から導入した空気を加圧する少なくとも１つの第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサの作動に対して補助的に作動し、前記排気タンクから導入した前記排気加圧エアを加圧する少なくとも１つの第２コンプレッサとを含む、車体傾斜装置を備えた鉄道車両。
2. 　前記排気タンクの内圧を検出する排気タンク内圧検出器と、
   　前記第２コンプレッサの作動制御を行う第２コンプレッサ制御部と、を備え、
   　前記第２コンプレッサ制御部は、前記排気タンクの内圧を大気圧以上に保つように、前記第２コンプレッサの作動を停止する制御を行う、請求項１に記載の車体傾斜装置を備えた鉄道車両。
3. 　前記メインタンクの内圧を検出するメインタンク内圧検出器を備え、
   　前記第２コンプレッサ制御部は、前記排気タンクの内圧が第１しきい値より低い場合、または、前記メインタンクの内圧が前記第１しきい値より高い第２しきい値より高い場合に、前記第２コンプレッサの作動を停止し、前記排気タンクの内圧が前記第１しきい値より高い第３しきい値より高い場合、かつ、前記メインタンクの内圧が前記第２しきい値より低い第４しきい値より低い場合に、前記第２コンプレッサの作動を開始する、請求項２に記載の車体傾斜装置を備えた鉄道車両。
4. 　前記排気タンクから外部に延びるタンク排気通路と、
   　前記タンク排気通路に介装されたエア放出用排気弁と、
   　前記排気タンクの内圧を検出する排気タンク内圧検出器と、
   　前記エア放出用排気弁の作動制御を行う排気弁制御部と、を備え、
   　前記排気弁制御部は、前記排気タンクの内圧が第５しきい値より高い場合に、前記エア放出用排気弁を開いて前記排気タンクを外部に開放するように制御する、請求項１に記載の車体傾斜装置を備えた鉄道車両。
5. 　前記一対の空気バネの内圧を検出する一対の空気バネ内圧検出器を備え、
   　前記排気弁制御部は、前記空気バネ内圧検出器により検出された前記空気バネの内圧が安定したときの前記一対の空気バネの内圧に応じて前記第５しきい値を変化させる、請求項４に記載の車体傾斜装置を備えた鉄道車両。
6. 　車体傾斜装置を備え、２つ以上の車両が連結された列車編成であって、
   　各車両は、
   　車体と台車枠との間であって車幅方向両側に設けられた一対の空気バネと、
   　前記一対の空気バネに供給する加圧エアを貯留するメインタンクと、
   　前記一対の空気バネの少なくとも一方に前記加圧エアを供給して前記車体を傾斜させる車体傾斜装置と、
   　前記メインタンクと前記一対の空気バネとの間で加圧エアが流通するエア供給通路と、
   　前記一対の空気バネに接続され、該空気バネから排出された排気加圧エアを通過させるエア排出通路と、
   　前記エア排出通路に接続され、各空気バネから排出された排気加圧エアを貯留する排気タンクと、を備え、
   　前記複数の車両のうちの少なくとも一の車両は、
   　前記排気タンクから還流通路を介して導入した前記排気加圧エアを加圧する第２コンプレッサを備え、
   　前記複数の車両のうちの他の車両は、
   　大気から導入した空気を加圧する少なくとも１つの第１コンプレッサを備える、列車編成。

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