JP2003072544A

JP2003072544A - 鉄道車両

Info

Publication number: JP2003072544A
Application number: JP2001271337A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Sugawara; 能生菅原; Tadao Takigami; 唯夫瀧上
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP4700862B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セミアクティブ方式の上下方向サスペンショ
ンシステムを有する鉄道車両において、車体の剛体運動
及び一次曲げ振動（弾性振動）の双方を低減する制振装
置を提供する。【解決手段】鉄道車両の制振制御を行うコントローラ
２０のモード変換部２１は、６個の加速度センサ１５か
ら出力された加速度検出信号が入力されて、各振動モー
ドにそれぞれモード展開する。モード変換部２１でモー
ド展開された後は、積分器２２、スカイフックゲイン器
２３、モード変換・リミッタ部２４を経て、バルブドラ
イバ２５に送られる。バルブドライバ２５では電圧値を
電流値に変換し、１位〜４位の各可変減衰ダンパ内蔵型
空気ばね１２のバルブを駆動して、減衰力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セミアクティブ方
式のサスペンションシステムを備える鉄道車両に関す
る。特には、車体の剛体運動及び一次曲げ振動（弾性振
動）の双方を低減することができる鉄道車両に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】鉄道車
両の車体の上下振動の形態（振動モード）は、剛体運動
と曲げ振動（弾性振動）とに大きく分けることができ
る。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、鉄道車両の車体の上下振動
の形態を説明するための模式図である。剛体運動には、
車体の上下方向の変位を表す上下並進（バウンシング）
運動（図７（Ａ）参照）と、車体の中央部を節として車
体の前後が上下に揺れるピッチング運動（図７（Ｂ）参
照）と、車体の回転変位であるローリング運動（図７
（Ｃ）参照）が含まれる。曲げ振動（弾性振動）は、車
体の前後方向の一次曲げ振動（図７（Ｄ）参照）が最も
代表的である。

【０００３】鉄道車両の乗り心地を確保するためには、
上記のような１Ｈｚ程度の剛体モードの運動と、７〜１
２Ｈｚ程度の車体一次曲げ振動の両者を低減することが
非常に重要となる。近年の車両の高速化、軽量化に伴
い、これらの振動が顕著になってきており、対策が望ま
れている。パッシブ系では、これらの振動を同時に低減
させることは非常に困難であるため、制御技術を導入す
る動きがある。

【０００４】鉄道車両に対して、剛体モードの振動と弾
性振動の両者の低減を試みたものとしてフルアクティブ
方式が主に検討されている（例えば、永井正夫・沢田康
宏による『柔構造弾性車体のアクティブ支持制御』、日
本機械学会論文集（Ｃ編）、５３巻、４９２号（昭６２
−８））。図８は、上記論文に開示されたフルアクティ
ブ式車両振動抑制技術の概念を表す図である。図８
（Ａ）は、柔軟構造弾性車体の機構モデルの図であり、
図８（Ｂ）は集中制御（モード別最適制御）方式の説明
図である。

【０００５】図８（Ａ）に示すように、この車体モデル
は、両端自由の一様な弾性はり１と、この弾性はり１を
支える２つの支持系２、３とを有する。このモデルで
は、弾性はり１が車体であり、支持系２、３がそれぞれ
車体前方・後方の支持装置（サスペンション）である。
各支持系２、３には、車両用の空気ばね及び空気圧シリ
ンダ等からなる制御用アクチュエータＡ１、Ａ２が組み
込まれている。各支持系２、３から弾性はり１に向けて
働く力ｆ１、ｆ２は、空気ばねの力と空気圧シリンダの
力との和となる。

【０００６】図８（Ｂ）に示す集中制御（モード別最適
制御）方式では、車体（弾性はり１）の前後支持部（支
持系２、３）にそれぞれセンサＳ１、Ｓ２を取り付ける
とともに、車体中央にもセンサＳ３を取り付け、これら
各センサＳ１〜Ｓ３からの信号を車体前後のアクチュエ
ータＡ１、Ａ２に送信して制御する。この方式によれ
ば、車体の剛体運動と曲げ振動の双方を制御することが
可能である。この他にも、現車試験による結果を示した
もの（上林・臼井・大塚・西・松嶋・段畑による『上下
系アクティブ制振制御装置の開発（３００Ｘ新幹線試験
車両での走行試験結果）』、日本鉄道サイバネティクス
協議会、鉄道におけるサイバネティクス利用国内シンポ
ジウム論文集、（１９９８−１１）等）があるが、その
いずれもがフルアクティブサスペンションによるもので
あった。

【０００７】ところが、フルアクティブ方式の場合は、
下記の短所がある。（１）制御装置に異常が発生した場合、むしろ車体を加
振してしまう危険性がある。（２）油圧ポンプ等の駆動源や、駆動源からアクチュエ
ータまでの配管等を必要とするため、装置が複雑でコス
トも高くなり、メンテナンス性にも劣る。（３）外部の駆動源からエネルギを供給する必要があ
り、省エネルギとはいえない。

【０００８】鉄道車両においては、左右系の振動制御装
置にセミアクティブ方式を採用している例が知られてい
る。一方、鉄道車両において、曲げ振動も含めた上下系
の振動制御を行う際に、セミアクティブ方式を採用する
には、下記の理由により不利であると考えられていた。（１）ダンパを実装する場所は、必然的に車体支持点近
傍となる。しかし、この場所は車体の一次曲げ振動の節
の近傍にあるため、制御力を与えても曲げ振動に対する
振動抑制効果は得られにくい。（２）ダンパを実装する位置における一次曲げ振動によ
る振幅は、高々０．５ｍｍ程度である。このため、一次
曲げ振動に対し、セミアクティブ制御で必要とされる減
衰力をダンパで発生させることが難しい。

【０００９】なお、車体の一次曲げ振動のみの振動抑制
の例として、車体中央にダイナミックダンパを取り付け
る方式が試みられている。図９は、ダイナミックダンパ
方式の振動抑制装置を有する鉄道車両の機構モデルを表
す図である。この図に示す車体モデルは、両端自由の一
様な弾性はり５と、この弾性はり５を支える２つの支持
系６、７とを有する。このモデルでは、弾性はり５が車
体であり、支持系６、７がそれぞれ車体前方・後方の支
持装置（サスペンション）である。各支持系６、７のば
ね定数はｋ、減衰定数はｃである。さらに、弾性はり５
の中央部には、ダイナミックダンパＤが取り付けられて
いる。

【００１０】図９の車体モデルは、ダイナミックダンパ
Ｄを取り付けることで、車体の一次曲げ振動を低減する
ことができる。しかし、ダイナミックダンパＤは一般に
重量が重く（一例として、車体が２５ｔに対してダイナ
ミックダンパが１ｔ程度）、新たに質量を取り付ける場
合には車体の軽量化に反することとなる。また、既存車
両に対してダイナミックダンパを取り付けることは、機
器配置のレイアウト等の問題から一般的には困難であ
る。

【００１１】さらに別の例として、ゴムやＦＲＰ・鋼板
等からなる制振材料を車体に貼り付けて、振動を抑制す
る方法も知られている。しかしながら、制振材料を既存
車両に貼り付けるのは、大掛かりな工事となる。

【００１２】本発明は、セミアクティブ方式のサスペン
ションシステムを有する鉄道車両において、車体の剛体
運動及び一次曲げ振動（弾性振動）の双方を低減する制
振装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の鉄道車両は、車体と、該車体を前後で支
える二台の台車と、各台車と前記車体間に介装された
車体支持装置及び上下方向の可変減衰ダンパと、前記
車体の前、中及び後に配置された、該車体の上下方向の
振動を検出するセンサと、該センサの検出した入力信
号を受け、前記可変減衰ダンパの減衰力を制御して、前
記車体の一次曲げ振動を低減する制振制御手段と、を
具備することを特徴とする。

【００１４】本発明は、セミアクティブ方式（可変減衰
ダンパの減衰力を用いた振動制御方式）を採用している
ため、以下の利点を有する。（１）油圧ポンプ等の駆動源や配管等が不要であるた
め、機器構成が簡単で安価である。（２）故障時や制御不良時に、かえって車体を加振して
しまうようなことがなく、安全性が高い。（３）外部からのエネルギ供給が不要であり、省エネル
ギである。

【００１５】本発明の鉄道車両においては、前記制振制
御手段が、前記センサの検出した信号を、前記車体の上
下並進モード、ピッチングモード、ローリングモード及
び一次曲げモードに分解し、これら各モードに対応して
前記可変減衰ダンパの設定値を算出して、該ダンパへ指
令を発するものとすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図４は、鉄道車両（客車）の一
例を示す側面図である。図５は、図４の車両における台
車の構成を示す分解斜視図である。なお、以下の説明に
おいては、上下・左右・前後は各図における矢印方向を
指すものとする。

【００１７】この鉄道車両は、図４に示すように、車体
１００と、前後２台のボルスタレス台車（以下、台車と
略称する）１０１を中心に構成されている。台車１０１
の左右の側はり１１０上には、図５に示すように、空気
ばね等からなる車体支持装置１０２が設置されている。
この車体支持装置１０２の上に、車体１００が載置され
る。車体支持装置１０２は、台車１０１の振動が車体に
ダイレクトに伝わらないように緩衝して、車両の乗り心
地を改善する役割を果たす。

【００１８】台車１０１の下部には、車輪１０５と車軸
１０６からなる輪軸１０７が組み込まれている。車輪１
０５は、車軸１０６の両端部に圧入されて固定されてい
る。両車輪１０５の外側において、車軸１０６の両端部
には軸受箱１０８が外嵌されている。台車１０１の側は
り１１０と軸受箱１０８間は、２個の軸ばね１０９で連
結されている。この軸ばね１０９等により、輪軸１０７
が側はり１１０に対して上下前後左右に対して適度に弾
性支持される。

【００１９】次に、図６を参照しつつ、本実施の形態で
用いる可変減衰ダンパについて説明する。図６は、特願
平１０−３４３６２４として本発明者の内の一人により
出願された可変減衰ダンパ内蔵型空気ばねの構成を示す
断面図である。車体支持装置１０２は、可変減衰ダンパ
内蔵型空気ばね１３０を中心に構成されている。可変減
衰ダンパ内蔵型空気ばね１３０は、円盤状の上面板１１
１と、リング状の下面板１１２と、ダイヤフラム状の可
撓膜１１３等から構成されている。上面板１１１は、車
体の下面に固定される。上面板１１１の下面中央部に
は、蓋状の部材１１４が固定されており、同部材１１４
の下面には、円盤状の摺動板１１５が取り付けられてい
る。一方、下面板１１２は台車側に固定されている。可
撓膜１１３は、上面板１１１と下面板１１２間を気密に
するようリング状に貼られている。

【００２０】可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１３０の傍
には、高さ調整機構１１６（図５参照）が設けられてい
る。この高さ調整機構１１６は、可変減衰ダンパ内蔵型
空気ばね１３０の高さを自動的に調整して、車体１００
を標準の高さに保つ。可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１
３０の下面板１１２の直下には、図６に示すように、環
状の弾性ゴム１１７と環状の剛性リング１１８が交互に
同心状に積層されている。最下層の弾性ゴム１１７の下
部には、台車側に固定されたエンドプレート１１９が取
り付けられている。これらの部材１１１〜１１５、１１
７〜１１９に囲まれて、空気の封入される気密室１２０
が形成されている。

【００２１】可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１３０の気
密室１２０には、流体圧シリンダ１２１が設置されてい
る。この流体圧シリンダ１２１は、シリンダ本体１２２
とピストン１２３等から構成されている。シリンダ本体
１２２は、エンドプレート１１９の上面中央部に固定さ
れている。このシリンダ本体１２２には、ピストン１２
３が伸縮自在に取り付けられている。ピストン１２３の
上端には低摩擦特性の樹脂シート１２３ａが貼られてお
り、ピストン１２３（台車側）と摺動板１１５（車体
側）の間で生じた横ズレ（前後左右方向の相対変位）を
逃すようになっている。

【００２２】エンドプレート１１９の内部には、アキュ
ムレータ１２４が設置されている。このアキュムレータ
１２４は、流体圧シリンダ１２１のピストン１２３を伸
び方向に付勢して、摺動板１１５に所定圧力で当接させ
る。エンドプレート１１９の上面には、制御ボックス１
２５が設置されている。この制御ボックス１２５は、作
動流体に与える流動抵抗を調整する減衰手段を備えてい
る。車体の振動に併せてこの減衰手段の減衰量を最適に
調整することにより、車体の振動を抑制する。

【００２３】次に、図１〜図３を参照して、本発明の鉄
道車両のシステム構成について説明する。図１は、本発
明の一実施例に係る鉄道車両の車体、台車及び振動抑制
システムを示す模式図である。図２は、本発明の一実施
例に係る鉄道車両の機構モデル図である。図３は、本発
明の一実施例に係る鉄道車両の制振制御装置の構成を示
すブロック図である。

【００２４】図１において符号１０は車体を示し、符号
１１は前後二台の台車を示す。これら車体１０及び台車
１１は、図４に示す車体１００及び台車１０１が模式的
に描かれたものである。車体１０と台車１１間には、前
後左右に計４つの可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１２
（１３０）が介装されている。この空気ばねは内蔵され
た可変減衰ダンパの減衰力を制御することにより、振動
低減を図ることができる。可変減衰ダンパの最大減衰力
は、車体荷重の約１割程度で、ある程度の効果が得られ
た。本実施例の場合は４００ｋｇｆに設定した。

【００２５】図６に示す可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね
１３０は、ボルスタレス台車を装備した車両に好適であ
って、この場合は空気ばね交換を行うことで、上下方向
の可変減衰ダンパを実装することができる。

【００２６】ここで、図２を参照して鉄道車両の機構モ
デルについて説明する。図２に示すように、この車体モ
デルでは、両端自由の一様な弾性はり１０−１が車体１
０であり、この弾性はり１０−１を支える２つの支持系
１１−１、１１−２がそれぞれ車体前方・後方の台車１
１、可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１２である。なお、
この図２のモデルにおける各記号は、後にコントローラ
のモード変換部におけるモード展開原理の説明で述べ
る。

【００２７】図１に戻って、車体１０の前、中及び後の
左右には、計６個の加速度センサ１５が配置されてい
る。これらの加速度センサ１５は、車体１０の上下方向
の振動を検出し、後述するコントローラ２０に検出信号
を出力する。なお、ここでは計６個の加速度センサ１５
を配置しているが、おおむね必要とされる個数は制御し
たい振動モードによって異なる。例えば、上下並進、ピ
ッチング、一次曲げ振動を制御するだけなら最低３個の
加速度センサでよい。又は、ピッチングやローリングに
ついては、加速度センサを使用せずにレートジャイロを
用いてもよい。又は、一次曲げ振動以上の高次の振動も
監視・制御したい場合は、その振動モードに見合った数
だけセンサを増やせばよい。ここで用いる加速度センサ
１５は、サーボ型を用いることが性能上望ましい。ある
いは、歪ゲージ式の加速度センサを用いることも可能で
ある。

【００２８】次に、図３を参照して、制振制御装置（コ
ントローラ）の構成について説明する。図３に示すよう
に、コントローラ２０は、モード変換部２１を備えてい
る。このモード変換部２１には、６個の加速度センサ１
５（１位〜６位）から出力された加速度検出信号が入力
される。このモード変換部２１では、各加速度センサ１
５で検出された加速度に基づき、上下並進モード（図７
（Ａ）参照）、ピッチングモード（図７（Ｂ）参照）、
ローリングモード（図７（Ｃ）参照）及び一次曲げモー
ド（図７（Ｄ）参照）にそれぞれモード展開する。この
モード変換部２１の展開は、以下の原理に沿って行われ
る。

【００２９】図２に示すような弾性はり（車体）１０−
１の慣性、内部粘性及び曲げ剛性を考慮して、弾性はり
１０−１の上下変位ｚ（ｘ，ｔ）を微小とすると、次の
偏微分方程式

【数１】が成立する。但し、この「数１」式において、 ρ：＝単位長さ当たりの車体質量ＥＩ：＝車体の曲げ剛性 μＩ：＝内部粘性減衰係数ｌｉ：＝各支持点の位置を表す。なお、δ（ｘ）はデルタ関数である。

【００３０】ここで、図２に示すように、ｆ₁（ｔ）、
ｆ₂（ｔ）は車体前後の支持系１１−１、１１−２の支
持力を表し、ｆ_a1（ｔ）、ｆ_a2（ｔ）は各支持系１１−
１、１１−２における可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１
２に内蔵された可変減衰ダンパの発生力を表し、ｋ及び
ｃはそれぞれ可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１２の空気
ばね定数及び減衰係数を表す。さらに、弾性はり１０−
１の中央での上下変位をｚ_bc、支持系１１−１、１１−
２の直上での上下変位をそれぞれｚ_b1、ｚ_b2とする。

【００３１】「数１」式の偏微分方程式を、車体の剛体
運動モード、曲げ振動モードに級数展開すると、次式の
ようになる

【数２】この「数２」式の意味は、右辺第１項：車体の上下並進方向変位Ｚに関する項右辺第２項：車体のピッチ角θに関する項右辺第３項以降：弾性はりの曲げ振動ｑｍに関する項
（車体一次曲げの場合はｍ＝３に相当）である。以上がモード変換部２１の展開原理である。

【００３２】モード変換部２１は、積分器２２に接続さ
れている。積分器２２は、各モードに対応した４つの積
分回路を備えている。この積分器２２では、モード変換
部２１でモード展開された各モードの加速度を積分し
て、車体速度を算出する。なお、モード変換部２１で
は、必要であれば、モード展開された加速度から、その
加速度の移動平均を引くことで、直流に近い成分を取り
除くこともできる。この操作を行うと、積分器のドリフ
ト対策となる。この積分器は、ドリフトを防ぐため極低
周波域ではゲインが低いものが望ましい。また、ダンパ
の応答遅れを考慮して積分器を設計することが望まし
い。例えば、本実施例の場合、一次曲げモードに対する
積分器は、純粋な積分器に対し１２．４Ｈｚで約３０度
程度位相を進ませてある。

【００３３】積分器２２は、スカイフックゲイン器２３
に接続されている。スカイフックゲイン器２３では、積
分器２２で算出された車体速度にスカイフックゲインを
かけて、各モードごとに必要な制振力を算出する。この
ように、各モードごとに積分器２２とスカイフックゲイ
ン器２３をもつことにより、各振動モードに対して独立
に制御特性をもたせることができる。このスカイフック
ゲイン器２３は、モード変換・リミッタ部２４に接続さ
れている。このモード変換・リミッタ部２４では、スカ
イフックゲイン器２３で算出された各モード別の制振力
を、車体の各部位（図１の１位〜４位）での可変減衰ダ
ンパ内蔵型空気ばね１２に内蔵された可変減衰ダンパで
の減衰力に変換する。さらにこの際、モード変換・リミ
ッタ部２４では各モードごとにリミッタを設けて、各モ
ードでの最大減衰力を指定する。

【００３４】モード変換・リミッタ部２４は、バルブド
ライバ２５に接続されている。このバルブドライバ２５
は、モード変換・リミッタ部２４で合成された車体の各
部位での力指令を、減衰力指令電流に変換する機能を備
えている。バルブドライバ２５から出力された車体各部
位での減衰力指令電流は、１位〜４位の各可変減衰ダン
パ内蔵型空気ばね１２に内蔵された、可変減衰ダンパの
バルブを駆動して、減衰力を制御する。

【００３５】次に、上記の構成からなる鉄道車両で制振
制御実験を行った具体的な数値結果について述べる。こ
の試験に用いた車両は、在来線車両（軌間１０６７ｍ
ｍ、車体長１９．５ｍ、重量２６ｔ）である。この車両
の空気ばね共振周波数は１．３Ｈｚ、一次曲げ振動の共
振周波数は１２．４Ｈｚである。

【００３６】軌条輪から一次曲げの固有振動数である１
２．４Ｈｚ０．０２ｍｍ正弦波で加振した際の、車体中
央における上下加速度ＰＳＤ（単位（ｍ／ｓ²）²／Ｈ
ｚ）の値は、以下の通りである。なお、カッコ内の数値
（％）は、（ａ）コントローラ２０による制御がない場
合を１として、ＰＳＤがどの程度であるかを示す数値で
ある。

【００３７】（Ａ）１２．４Ｈｚ０．０２ｍｍ正弦波加
振の結果（ａ）コントローラ２０による制振制御がない場合１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．００８１２４
（１００％）（ｂ）コントローラ２０で一次曲げモードのみ制御を行
った場合１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．００９３１１
（１１４％）

【００３８】次に、１２．４Ｈｚ０．０２ｍｍに上下並
進の固有振動数である１．３Ｈｚ３ｍｍ正弦波を重ね合
わせて加振した場合の結果を示す。（Ｂ）１２．４Ｈｚ０．０２ｍｍ＋１．３Ｈｚ３ｍｍ正
弦波加振の結果（ａ）コントローラ２０による制振制御がない場合１．３ＨｚにおけるＰＳＤの値０．１２９９（１
００％）１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．０１３２９
（１００％）（ｂ）コントローラ２０で一次曲げモードのみ制御を行
った場合１．３ＨｚにおけるＰＳＤの値０．１０６５（８
２．０％）１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．００６４１
（４８．２％）

【００３９】（ｃ）コントローラ２０で上下並進モード
のみ制御を行った場合１．３ＨｚにおけるＰＳＤの値０．０３００（２
３．１％）１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．０１６３９
（１２３．３％）（ｄ）コントローラ２０で一次曲げモード及び上下並進
制御を行った場合１．３ＨｚにおけるＰＳＤの値０．０３７０（２
９．１％）１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値０．００９８０
（７３．７％）

【００４０】（Ａ）の加振結果では、（ｂ）の制御を行
っても制振効果が得られていない。これは、可変減衰ダ
ンパのストロークが小さいため、必要とされる減衰力を
発生させることが難しいからである。しかしながら、実
際の走行時には、一次曲げ振動の共振周波数のみで加振
されることはほとんどなく、例えば（Ｂ）の加振条件の
ように、他の周波数でストロークの大きい振動が生じて
いる場合が大部分である。

【００４１】このような場合は、振幅が大きく適当な速
度を持つ振動を利用して減衰力を発生させることができ
るため、（Ｂ）の加振時に（ｂ）の制御を行った場合に
は、１２．２ＨｚにおけるＰＳＤの値が（ａ）の行わな
かった場合と比較して半減しており、一次曲げ振動の低
減効果を確認できる。又は、（ｃ）の制御時において
は、剛体振動は低減するが一次曲げ振動がかえって増加
しているのに対し、（ｄ）の制御を行うことによって、
上下並進（剛体）振動及び一次曲げ（弾性）振動の双方
が低減されることがわかる。

【００４２】図１０は、本発明の他の実施例に係る鉄道
車両の構造を模式的に示す図である。この例では、可変
減衰ダンパは、空気ばねに内蔵されておらず別に設けら
れている。図１０（Ａ）に示すように、台車１１の側は
り２１０の左右両端に、側方に突出する台２１３を設
け、その台２１３と車体１０との間に上下方向の可変減
衰ダンパ２１５を介装している。可変減衰ダンパ２１５
の上下両端は、図１０（Ｂ）に拡大して示すように、ピ
ン付きゴムブッシュ２１７を介して車体１０、台車１１
に接続されている。この例では、台車１１−車体１０間
の２次ばね２１２と並列に可変減衰ダンパ２１５が配置
されている。ただし、この際、ピン付きゴムブッシュの
剛性や球面軸受けのガタに注意する必要がある。また、
本発明は、ボルスタ台車に対しても、２次ばねと並列に
可変減衰ダンパを取り付けることにより適用可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉄道車両
によれば、車体の剛体運動及び一次曲げ振動（弾性振
動）の双方を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鉄道車両の車体、台車
及び振動抑制システムを示す模式図である。

【図２】本発明の一実施例に係る鉄道車両の機構モデル
図である。

【図３】本発明の一実施例に係る鉄道車両の制振制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図４】鉄道車両（客車）の一例を示す側面図である。

【図５】図４の車両における台車の構成を示す分解斜視
図である。

【図６】特願平１０−３４３６２４として本発明者の内
の一人により出願された可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね
の構成を示す断面図である。

【図７】鉄道車両の車体の上下振動の形態を説明するた
めの模式図である。

【図８】従来のフルアクティブ式車両振動抑制技術の概
念を表す図である。図８（Ａ）は、柔軟構造弾性車体の
機構モデルの図であり、図８（Ｂ）は集中制御（モード
別最適制御）方式の説明図である。

【図９】従来のダイナミックダンパ方式の振動抑制装置
を有する鉄道車両の機構モデルを表す図である。

【図１０】本発明の他の実施例に係る鉄道車両の構造を
模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０車体１０−１弾
性はり１１台車１１−１、１
１−２支持系１２可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね１５加速度
センサ２０コントローラ２１モード変換部２２積分器２３スカイフックゲイン器２４モード
変換・リミッタ部２５バルブドライバ１００車体１０１ボルスタレス台車１０２車体
支持装置１０５車輪１０６車軸１０７輪軸１０８軸受
箱１０９軸ばね１１０側は
り１１１上面板１１２下面
板１１３可撓膜１１４部材１１５摺動板１１６高さ
調整機構１１７弾性ゴム１１８剛性
リング１１９エンドプレート１２０気密
室１２１流体圧シリンダ１２２シリ
ンダ本体１２３ピストン１２４アキ
ュムレータ１２５制御ボックス１３０可変減衰ダンパ内蔵型空気ばね２１０側はり２１２２次
ばね２１３台２１５ダン
パ２１７ピン付きゴムブッシュ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と、該車体を前後で支える二台の台車と、各台車と前記車体間に介装された車体支持装置及び上下
方向の可変減衰ダンパと、前記車体の前、中及び後に配置された、該車体の上下方
向の振動を検出するセンサと、該センサの検出した入力信号を受け、前記可変減衰ダン
パの減衰力を制御して、前記車体の一次曲げ振動を低減
する制振制御手段と、を具備することを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】前記制振制御手段が、前記センサの検出
した信号を、前記車体の上下並進モード、ピッチングモ
ード、ローリングモード及び一次曲げモードに分解し、
これら各モードに対応して前記可変減衰ダンパの設定値
を算出して、該ダンパへ指令を発することを特徴とする
請求項１記載の鉄道車両。