(57)【要約】【課題】セミアクティブダンパとアクチュエータの接続による協調制御を向上させた鉄道車両の制振装置を提供すること。【解決手段】セミアクティブダンパ１１とアクチュエータ１２とを備えた制振手段１５が車体２と台車３との間に連結され、コントローラ１６によってアクチュエータ１２を伸縮されることによりセミアクティブダンパ１１に対するアンロード制御をオンロード制御可能な状態にするものであって、セミアクティブダンパ１１は、車体２の地面に対する左右方向の絶対速度とセミアクティブダンパ１１の伸縮との各情報に基づいてオンロードとアンロードとの制御が行われ、アクチュエータ１２は、車体２の地面に対する左右方向の絶対速度と車体２及び台車３の間の左右方向の相対速度との各情報に基づいて伸縮の制御が行われるようにした鉄道車両の制振装置１０。【選択図】  図１
2010264918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油の抵抗によって減衰力を発生するセミアクティブダンパと、そのセミアクティブダンパに対して伸縮運動を出力するアクチュエータとを備えた制振手段が車体と台車との間に連結され、その制振手段を制御するコントローラによって、前記アクチュエータを伸縮されることにより前記セミアクティブダンパに対するアンロード制御をオンロード制御可能な状態にする鉄道車両の制振装置において、
前記セミアクティブダンパは、前記車体の地面に対する左右方向の絶対速度と当該セミアクティブダンパの伸縮との各情報に基づいてオンロードとアンロードとの制御が行われ、前記アクチュエータは、前記車体の地面に対する左右方向の絶対速度と前記車体及び台車間の左右方向の相対速度との各情報に基づいて伸縮の制御が行われるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両の制振装置において、
アンロード状態の前記セミアクティブダンパをオンロード制御可能な状態にする前記アクチュエータの伸縮制御は、その伸縮速度の変化が、前記相対速度に追いつくための目標となる伸縮速度指令値に達する加速工程と、その後の一定時間の定速工程と、速度ゼロにするまでの減速工程とを有することを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両の制振装置において、
前記アクチュエータのストロークエンド側に所定のしきい値を設定し、該しきい値を超えた場合にはアクチュエータの伸縮を停止させることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する鉄道車両の制振装置において、
前記アクチュエータの伸縮を停止させた後は、当該伸縮によるストローク変位を中立位置に戻すことを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セミアクティブダンパとアクチュエータとを連結した制振手段を有し、アクチュエータの動作によってセミアクティブダンパによる制振を制御する鉄道車両の制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、一般に台車と車体の間に空気バネが設けられ、台車からの振動を緩和して乗り心地を良くしているが、空気バネは振動を減衰させることができないので、振動が持続したり、外乱に対して共振する問題がある。そこで、鉄道車両には、この空気ばねの横方向振動を減衰させるため、例えば下記特許文献１に示す制振装置が設けられている。そして、その制振装置には、台車と車体との間に、車体横方向の振動の程度によって制振度合いを変動可能にしたセミアクティブダンパが用いられている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、そうしたセミアクティブダンパの他にフルアクティブダンパとして機能するアクチュエータを有し、両者が直列に連結された振動抑制装置が記載されている。その振動抑制装置は、約半分のタイミングでアンロードになるセミアクティブダンパの制振効果を上げる構成を有する。そして、振動制振用ダンパにおけるオンロードとアンロードとの切り替え制振制御にはカルノップ理論が用いられ、加速度センサによって得られる車体の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）と、検知手段から得られるダンパの伸縮情報とから判定される。一方、アクチュエータは、車体が揺れる左右方向を検出し、前記加速度センサの信号から得られる加速度の大きさと速度に応じて伸縮が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３０１１６４号公報
【特許文献２】特許第３９９６９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、セミアクティブダンパは、約半分のタイミングでアンロードになるため制振効果が十分ではなかった。例えば、対向車両とのすれ違いの際に車体が空力外乱を受けて加振し、横揺れを生じるような場合に車体と台車が同位相で左右に振れるようなことが多く見られる。このような場合、セミアクティブダンパでは、オンロードによる制御時間が少ないため十分な制振効果を発揮できない問題があった。一方で、フルアクティブダンパでは装置が大型化してしまい、鉄道車両に搭載するものとしては実用的ではない。
【０００６】
この点、前記特許文献２の制振装置では、セミアクティブ機能にフルアクティブ機能を追加し、アクチュエータの動作によって振動制振用ダンパのオンロードによる制御時間を稼いで制振効果を上げることができ、装置全体の構成もフルアクティブダンパに比べて小型化することができる。しかし、こうした特許文献２の制振装置であっても、単純にアンロード状態の判定によって制振性向上を図ったものであるため、より高度な制振制御が必要であった。例えば、車体が空力外乱を受けて加振され車体と台車が同位相で左右に振れるようなモードでは、セミアクティブダンパがオンロードであってもダンパ速度が小さすぎて十分な制振効果を発揮できないからである。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、セミアクティブダンパとアクチュエータの接続による協調制御を向上させた鉄道車両の制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る鉄道車両の制振装置は、作動油の抵抗によって減衰力を発生するセミアクティブダンパと、そのセミアクティブダンパに対して伸縮運動を出力するアクチュエータとを備えた制振手段が車体と台車との間に連結され、その制振手段を制御するコントローラによって、前記アクチュエータを伸縮されることにより前記セミアクティブダンパに対するアンロード制御をオンロード制御可能な状態にするものであって、前記セミアクティブダンパは、前記車体の地面に対する左右方向の絶対速度と当該セミアクティブダンパの伸縮との各情報に基づいてオンロードとアンロードとの制御が行われ、前記アクチュエータは、前記車体の地面に対する左右方向の絶対速度と前記車体及び台車間の左右方向の相対速度との各情報に基づいて伸縮の制御が行われるようにしたものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る鉄道車両の制振装置は、アンロード状態の前記セミアクティブダンパをオンロード制御可能な状態にする前記アクチュエータの伸縮制御は、その伸縮速度の変化が、前記相対速度に追いつくための目標となる伸縮速度指令値に達する加速工程と、その後の一定時間の定速工程と、速度ゼロにするまでの減速工程とを有することが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の制振装置は、前記アクチュエータのストロークエンド側に所定のしきい値を設定し、該しきい値を超えた場合にはアクチュエータの伸縮を停止させることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両の制振装置は、前記アクチュエータの伸縮を停止させた後は、当該伸縮によるストローク変位を中立位置に戻すことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アクチュエータの伸縮によってアンロード制御となる時間を大幅に短縮し、セミアクティブダンパによるオンロードの制御時間を大幅に増加させることで、鉄道車両の車体制振効果の向上、すなわち乗客に対する乗心地を向上させることができた。特に、車体−台車間速度を判定要素としてアクチュエータを動作させたセミアクティブダンパのオンロード制御を行わせているため、セミアクティブダンパがオンロード状態に切り替わった後もフルアク制御の継続による安定した制振を可能とし、セミアクティブダンパとアクチュエータの接続による協調制御を向上させている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】鉄道車両に設けられた制振装置を概念的に示した図であり、車体長手方向に見た図である。
【図２】セミアクティブダンパによる制振を概念的に示した図である。
【図３】セミアクティブダンパとアクチュエータによる制振の一部について概念的に示した図である。
【図４】セミアクティブダンパやアクチュエータによる制振に関し、その制御指令を作成するための判定要素について概念的に示した図である。
【図５】制振装置によるフルアクティブ制御の状態遷移図である。
【図６】フルアクティブ制御におけるアクチュエータの伸縮速度と伸縮変位について示した図である。
【図７】フルアクティブ制御のＯＮとＯＦＦの判定条件を示した図である。
【図８】フルアクティブ制御におけるアクチュエータの指令速度を求める数１のパラメータを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る鉄道車両の制振装置について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両に設けられた制振装置を概念的に示した図であり、車体長手方向に見た図である。
鉄道車両１は、前後２台の台車３に空気バネ４を介して車体２が載せられており、そうした車体２の横揺れを防止する制振装置１０が設けられている。制振装置１０は、セミアクティブダンパ１１とアクチュエータ１２が車体２と台車３との間に直列に接続され、そのセミアクティブダンパ１１やアクチュエータ１２からなる制振手段１５の駆動を制御するコントローラ１６が設けられている。
【００１３】
セミアクティブダンパ１１は、作動油の抵抗によって減衰力を発生する油圧シリンダであり、アクチュエータ１２には、自ら動力源をもって伸縮運動を出力する電動シリンダなどが使用される。特に、セミアクティブダンパ１１は、作動流体を制御する比例リリーフ弁やアンロード弁等を備えた流体回路を有し、アンロード弁の開閉や電磁比例リリーフ弁のリリーフ荷重調節によって、車体２が振動加速する方向に強い減衰力を与えるオンロードや、減衰力を小さくしたアンロードの切り替えを可能にしたものである。
【００１４】
制振手段１５は、セミアクティブダンパ１１が車体２の横揺れに対して減衰力を与えて制振を行い、アクチュエータ１２が、そのストローク調整によってセミアクティブダンパ１１による制振をサポートする。本実施形態では、こうした両者の組合せによって高い制振性を得られる構成となっている。すなわち、セミアクティブダンパ１１が減衰力を有効に発揮できるタイミングではセミアクティブ制御を行い、車体２の振動方向によってセミアクティブダンパ１１が減衰力を発揮できない場合に、アクチュエータ１２を動作させたアクティブ制御を行うようにしたものである。
【００１５】
また、制振装置１０には、車体２の左右方向の横揺れに対し、地面に対する車体２の加速度を検出する加速度センサ１７と、車体２と台車３との相対速度を検出する速度センサ１８が設けられ、更にセミアクティブダンパ１１には、その伸縮を検出する伸縮検知センサ１９が設けられ、それぞれがコントローラ１６に接続されている。制振装置１０では、コントローラ１６によって各センサ１７，１８，１９からの検出信号に基づいた減衰力指令信号が作成され、制振手段１５を動作させた車体２の制振制御が行われる。
【００１６】
ところで本実施形態では、アクチュエータ１２がセミアクティブダンパ１１をサポートしたフルアクティブ制御（フルアク制御）を行うが、セミアクティブダンパ１１のみによって行う従来のセミアクティブ制御（セミアク制御）は、例えば図２に示すように行われる。図２（ａ）〜（ｅ）は、軌道狂いなどによって車体２に生じた振動を、セミアクティブダンパ１１のみによって制振するセミアク制御を概念的に示した図である。図に示した矢印は、車体２と台車３との移動速度の大きさと方向を示したものであって、更にセミアクティブダンパ１１に作用する車体２や台車３からの力の大きさと方向を示している。
【００１７】
軌道狂いによって台車３に振動が生じた軌道加振時は、台車３から車体２へ振動が伝達され、台車３の動きが車体２よりも先行する。このときセミアクティブダンパ１１は、台車３の振動が伝わらないようにアンロード状態になっている（ａ）。そして、セミアクティブダンパ１１の伸縮が変わると、車体２と台車３が引っ張り合う状態になり、車体２の振れを止めるためセミアクティブダンパ１１がオンロードに切り替えられる（ｂ）。
【００１８】
その後、振動する車体２の移動方向が右から左に変わり、台車３に引っ張られる状態になってセミアクティブダンパ１１がアンロードに切り替えられる（ｃ）。更に、台車３の振動方向が変わってセミアクティブダンパ１１の伸縮が伸長から収縮へ変わると、車体２と台車３が押し合う状態になってセミアクティブダンパ１１がオンロードに切り替えられる（ｄ）。そして、車体２の移動方向が左から右に変わり台車３に押される状態になると、セミアクティブダンパ１１がアンロードに切り変えられる（ｅ）。
【００１９】
そして、再びセミアクティブダンパ１１の伸縮が収縮から伸長へ変わると、そのセミアクティブダンパ１１がオンロードに切り替えられる（ｂ）。このようにして、軌道加振によって車体２が台車３から振動を受けた後は、車体２の移動方向やセミアクティブダンパ１１の伸縮の変化によって、そのセミアクティブダンパ１１のオンロード及びアンロードの制振制御が実行され、（ｂ）〜（ｅ）が繰り返される。
【００２０】
図４は、減衰力指令信号を作成するための判定要素について概念的に示した図である。特に、セミアクティブダンパ１１のみからなる従来パターン（ａ）と、セミアクティブダンパ１１とアクチュエータ１２を接続した本実施形態パターン（ｂ）との比較を示している。そして、車体２に生じる振動は、図２に示す横揺れに対応している。
【００２１】
先ず、セミアクティブダンパ１１に対するオンロードとアンロードの切り替え制御にはカルノップ理論が用いられ、車体２の地面に対する左右方向の絶対速度（スカイフック速度）とセミアクティブダンパ１１の伸縮情報に基づいた判定が行われる。図４に示す荷重指令の波形がスカイフック速度であり、ダンパ伸縮の波形がセミアクティブダンパ１１の伸縮を示したものである。そして、セミアクティブダンパ１１は、荷重指令とダンパ伸縮とが、「正」と「伸」、「負」と「縮」の組合せの場合にオンロード制御が行われ、そうでない場合にアンロード制御となる。
【００２２】
本来であれば常に減衰力を発生させたオンロード制御を行うことで車体２を制振させることが望ましいが、セミアクティブダンパ１１のみによって構成された制振手段の場合には（図４（ａ））、セミアク指令の波形で示すように、また、図２をもって説明したように、セミアクティブダンパ１１による車体２の制振は、オンロード制御が可能な約半分の時間だけであった。
【００２３】
一方、本実施形態の制振装置１０では、アクチュエータ１２を備えた制振手段１５を構成しており、セミアクティブダンパ１１のオンロード状態とアンロード状態を切り替えるセミアク制御の他、アクチュエータ１２のストローク調整によってオンロード制御を可能な状態にするフルアク制御が行われる。すなわち、車体２を制振させる減衰力をセミアクティブダンパ１１で発生させるが、減衰力を発生させることができないアンロード状態のセミアクティブダンパ１１に対しては、アクチュエータ１２を伸縮させることで積極的にオンロード制御が可能な状態をつくり出すようにしている。
【００２４】
その際、アクチュエータ１２の伸縮によるフルアク制御は、加速度センサ１７の検出信号から得られる荷重指令と、速度センサ１８の検出信号から得られる車体２と台車３との相対速度（車体−台車間速度）の判定に基づいて行われる。なお、セミアクティブダンパ１１に対するオンロードとアンロードの切り替え制御は、従来例と同様に荷重指令とダンパ伸縮の判定に基づいて行われる。
【００２５】
そこで、図２に示す（ｂ）から（ｃ）の状態へ切り替わる図４に示すｔ２の時点では、荷重指令が「負」の方向（収縮方向）へ切り替わり、ダンパ伸縮の「伸」との符号が一致しなくなるため、セミアクティブダンパ１１がアンロードに切り替えられる。そして、従来のセミアク指令では、図４（ａ）に示すように、ｔ２の時点から状態が変化するｔ３時に至るまでの間、セミアクティブダンパ１１に対するアンロード制御が継続していた。
【００２６】
これに対して本実施形態では、減衰力を発揮できないアンロード状態のセミアクティブダンパ１１をオンロード制御が可能な状態にするため、連結されたアクチュエータ１２を所定速度で伸ばしたストローク調整が行われる。そのための制御指令が、図４に示すアクチュエータ伸縮速度の波形に基づいて行われる。なお、この図４（ｂ）に示すアクチュエータ伸縮速度やダンパ伸縮に重ねて記載した破線の波形は、車体−台車間速度である。
【００２７】
ところで、ｔ２の時点では、図２の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、車体２の移動方向が変わったことにより、セミアクティブダンパ１１がオンロード状態のままでは台車３に引っ張られてしまい、横揺れを加速させてしまう。そこで、一旦アンロード制御が行われるが、本実施形態では、そのアンロード制御とともに、アクチュエータ１２のストローク調整によって、横揺れを加速させることなくセミアクティブダンパ１１による減衰力を発揮できる状態へのフルアク制御が行われる。図３は、セミアクティブダンパ１１とアクチュエータ１２の制御を概念的に示した図であり、図２の（ｃ）に相当する。
【００２８】
図３（ａ）に示すｔ２時点の状態では、左側へ移動する車体２に対して、セミアクティブダンパ１１の収縮による減衰力が必要になるが、台車３の移動によってセミアクティブダンパ１１には伸びが生じてしまいアンロード状態にせざるを得ない。そこで、本実施形態では、アクチュエータ１２を所定速度で伸ばすことにより、セミアクティブダンパ１１をオンロードにしても車体２が台車３に引っ張られない状態をつくり出し、それよって車体２の移動に対して収縮による減衰力を発生させるようにする。
【００２９】
アクチュエータ伸縮速度は、図４（ｂ）に示すように、ｔ２時から伸びはじめ、ｔ21〜ｔ22の間一定速度を維持した後、ｔ３時に至るまで減速して停止する。こうしたアクチュエータ１２によるフルアク制御は、荷重指令と車体−台車間速度の判定に基づいて決定されるが、その関係を示したものが図７である。すなわち、荷重指令と車体−台車間速度が「正」「負」の組合せの場合にフルアク制御が行われる。
【００３０】
図４（ｂ）に示すｔ１〜ｔ２時までは図２（ｂ）に対応し、ここでは荷重指令が「正」で車体−台車間速度も「正」である。なお、図２では、車体２の右方向の絶対速度が「正」であり、台車３に対する車体２の右側への相対速度が「正」である。従って、アクチュエータ１２は動作せず、フルアク制御ではないセミアクティブダンパ１１のみによるセミアク制御となる。一方、ｔ２〜ｔ３時までは図２（ｃ）に対応し、ここでは車体２の方向が切り替わって荷重指令が「負」になるが、車体−台車間速度は、車体２に対する台車３の同方向への速度が大きいため「正」のままである。従って、この場合にはアクチュエータ１２が伸縮してフルアク制御が行われる。
【００３１】
そこで、ｔ２〜ｔ３の間の制振制御について更に図４に基づいて説明する。ここではセミアクティブダンパ１１がアンロード状態になるｔ２時から、アクチュエータ伸縮速度に示すように、速度を上げて伸長方向にアクチュエータ１２のストローク制御が行われる。これにより、セミアクティブダンパ１１は、ダンパ伸縮に示すようにｔ２時から急激に伸長から収縮可能な状態に変化している。すなわち、アクチュエータ１２の伸長速度がｔ21時で車体−台車間速度に追いつき、その時点からセミアクティブダンパ１１はオンロード制御によって収縮方向の減衰力を発生させることが可能になる。
【００３２】
そして、ｔ21〜ｔ22の間は一定速度でアクチュエータ１２を伸ばしながらセミアクティブダンパ１１のオンロード制御を継続し、ｔ22時から伸長方向の速度を下げてｔ３時にアクチュエータ１２のストロークを停止させる。ｔ３時以降のｔ４時点までは図２（ｄ）に示すようにオンロード制御が可能な状態であって、セミアクティブダンパ１１に対するセミアク制御によって減衰力を発生させる。一方、ｔ４時点からは再びアンロード状態になるが、ここではアクチュエータ１２の収縮によって、セミアクティブダンパ１１に伸長方向の減衰力を発生させるフルアク制御が行われる。
【００３３】
よって、本実施形態の制振装置１０によれば、アクチュエータ１２の伸縮によってアンロード制御となる時間を大幅に短縮し、セミアクティブダンパ１１によるオンロードの制御時間を大幅に増加させることができた。具体的には、図４（ａ）（ｂ）に示すｔ２〜ｔ３時の間でセミアク指令を比較した場合、従来はその間アンロード制御を行っていたが、本実施形態の制振装置１０によれば、ｔ21〜ｔ３時間でオンロード制御を可能とし、アンロード状態を僅かｔ２〜ｔ21時間だけに短縮することができた。そして、これによって鉄道車両の車体制振効果の向上、すなわち乗客に対する乗心地を向上させることができた。
【００３４】
また、前記文献２の制御装置では、セミアクティブダンパ１１のアンロード状態を確認することによってアクチュエータ１２を動作させているが、本実施形態では特に、車体−台車間速度を判定要素としてフルアク制御を行っている。そのため、セミアクティブダンパ１１がオンロード状態に切り替わった後もフルアク制御の継続による安定した制振が可能になった。更に、車体−台車間速度に応じた速度でアクチュエータ１２を伸縮させることにより、短時間でオンロード制御を可能な状態にすることができ、またセミアクティブダンパ１１のオンロード制御を確実なものにしている。
このように、本実施形態では、車体−台車間速度に基づいたアクチュエータ１２の伸縮制御を特徴にしているが、更に詳しくは次の通りである。
【００３５】
図５は、本来アンロード状態のセミアクティブダンパをアクチュエータによって積極的に減衰力を発生させるようにした前記フルアク制御の状態遷移図である。そして、図６は、フルアク制御におけるアクチュエータの伸縮速度と伸縮変位について示した図である。フルアク制御に関しては、図４（ｂ）のｔ２〜ｔ３時に示すアクチュエータ伸縮速度に従って説明する。
【００３６】
先ず、ｔ２時のようにフルアク制御を行うＯＮ条件ＣONと、ｔ３時のようにフルアク制御を停止するＯＦＦ条件ＣOFF は次の通りである。
(荷重指令＞０＆＆ＶD ＜０)||(荷重指令＜０＆＆ＶD ＞０)・・・ＣON
(荷重指令＞０＆＆ＶD ＞０)||(荷重指令＜０＆＆ＶD ＜０)・・・ＣOFF
すなわち、ＯＮ条件ＣONは、荷重指令が正であり且つ車体−台車間速度が負の場合、または荷重指令が負であり且つ車体−台車間速度が正の場合である。一方、ＯＦＦ条件ＣOFF は、荷重指令及び車体−台車間速度が共に正の場合、または共に負の場合である。そして、この関係を表したものが図７に示す表である。なお、この指令荷重は、図４に示した指令荷重であり、ＶD は車体−台車間速度である。
【００３７】
鉄道車両の走行中、制振装置１０ではコントローラ１６によって図５に示す制御が行われている。そこで、前記ＯＦＦ条件ＣOFF を満たす場合には、アクチュエータ１２は動作せず（Ｓ１）、セミアクティブダンパ１１のオンロード制御が行われる。例えば、図４に示すｔ１〜ｔ２時の状態である。
次に、図５に示す遷移条件Ｃ１すなわち前記ＯＮ条件ＣONを満たした場合には、図４に示すアクチュエータ伸縮速度に従ってアクチュエータ１２の伸縮が開始する（Ｓ２）。Ｓ２では、その初期段階であるｔ２〜ｔ21時の間では、アクチュエータ１２の伸縮速度の立ち上がりが制御される。図６（ａ）には、Ｓ２における指令速度と変位が示されている。
【００３８】
図６に示す状態遷移は、図４（ｂ）に示すアクチュエータ伸縮速度を作成するものであり、アクチュエータ１２の動作を滑らかにするための指令速度値ＶHDが次式に基づいて作成される。そして、図５に示す各ステップと、そこでの指令速度を求める次式のパラメータを表にしたものが図８に示されている。
【数１】
2010264918.tif 000003
【００３９】
図６（ａ）に示すように、アクチュエータ１２の指令速度値ＶHDは目標値がＶT であり、これはセミアクティブダンパ１１のオンロード制御が可能な状態にするための速度である。オンロード制御を可能にするには、アクチュエータ１２の伸縮速度が車体−台車間速度ＶD 以上にならなければならないため、目標値ＶT は、車体−台車間速度ＶD の比例値或いは車体−台車間速度ＶD に一定値を加算した値に設定される。そして、アクチュエータ１２の速度指令値ＶHDは、図６（ａ）のＳ２に示すように、初期値ＶH0から目標値ＶT までサインの半波となる。
【００４０】
図６（ａ）のＳ２に示す速度の立ち上がりによって、アクチュエータ１２の伸縮速度が所定時間ｔで車体−台車間速度ＶD に追いつく。次に、遷移条件Ｃ２すなわち時間ｔ＝Ｔ（Ｔは任意）の経過によってＳ３に移り、図６（ａ）のＳ３に示す速度指令値に基づく制御が行われる。なお、ここでの目標値ＶT も、車体−台車間速度ＶD の比例値或いは車体−台車間速度ＶD に一定値を加算した値に設定され、アクチュエータ１２は、車体−台車間速度ＶD に応じた目標値ＶT で伸縮が制御される。こうしたＳ２及びＳ３の速度指令値によって、アクチュエータ１２は、図６（ａ）の下段に示すように初期値ＤH0からの伸縮変位を出力する。
【００４１】
Ｓ３に基づく制御の実行中、次に示す遷移条件Ｃ３を満たすことによって、減速指令制御を行うＳ４へと制御が切り替えられる。
(ＣOFF ||(|ＤH |＞δ＆＆sign(ＶHD)＝sign(ＤH ))・・・Ｃ３
ここで、後者の条件は、アクチュエータ変位ＤH がアクチュエータ１２のストロークエンドに近い所定のしきい値δを超えてしまい、且つアクチュエータ１２の伸縮方向sign(ＶHD)がストロークエンドに近づく方向sign(ＤH )である場合を示している。よって、アクチュエータ１２の伸縮は、フルアク制御を停止するＯＦＦ条件ＣOFF を満たすか、ストロークエンドに達する後者の条件を満たす場合に、Ｓ４のフルアク減速指令制御へと切り替えられる。
【００４２】
Ｓ４では、図４に示すｔ22〜ｔ３のアクチュエータ伸縮速度が、図６（ｂ）のＳ４に示す速度指令値に基づいて行われ、こうしたＳ４の速度指令値によって、アクチュエータ１２の伸縮が停止する。この間、図６（ｂ）の下に示すように初期値ＤH0からの伸縮変位を出力する。なお、ここでは、アクチュエータ１２の速度指令値ＶHDは、ｔ22時での速度を初期値ＶH0とし、そこから目標値ゼロまで減速するサインの半波となる。
【００４３】
ところで、Ｓ２でフルアク制御が行われている間に遷移条件Ｃ３を満たすことになった場合には、Ｓ４へと移ってフルアク減速指令制御によりアクチュエータ１２の伸縮が停止する。その一方で、Ｓ４におけるフルアク減速指令制御中に、次に示す遷移条件Ｃ４を満たした場合には、Ｓ４からＳ２へと制御が切り替えられる。
(|ＤH |＜δ＆＆ＣON||sign(ＶD )≠sign(ＤH )＆＆ＣON)・・・Ｃ４
遷移条件Ｃ４は、アクチュエータ変位ＤH がしきい値δに達しておらず且つＯＮ条件ＣONを満たし、またはアクチュエータ１２の伸縮方向sign(ＶD)がストロークエンドに近づく方向sign(ＤH )ではなく且つＯＮ条件ＣONを満たした場合である。
【００４４】
続いて、Ｓ４の制御によるフルアク制御の終了時点では、多くの場合、アクチュエータ１２のストローク変位がゼロ位置（中立位置）からいずれかの方向にずれて停止するため、その後にアクチュエータ１２のストローク変位を中立位置に戻す制御Ｓ５又はＳ６が行われる。Ｓ５は中立位置から遠ざかる方向で伸縮が停止する場合の制御であり、Ｓ６は中立位置に近づく方向で伸縮が停止する場合の制御である。
【００４５】
Ｓ５の制御は、Ｓ４でのフルアク減速指令制御によってアクチュエータ１２の伸縮速度が所定時間ｔでゼロになるため、遷移条件Ｃ４すなわち時間ｔ＝Ｔ（Ｔは任意）の経過によって実行される。このときアクチュエータ１２は、図６（ｂ）のＳ５に示す速度指令値に基づく制御が行われ、更にその下段に示すように伸縮して中立位置のストロークで停止する。
【００４６】
一方、Ｓ６の制御は、Ｓ４でのフルアク減速指令制御によってアクチュエータ１２の伸縮方向がストロークエンドとは逆方向であるsign(ＶD )≠sign(ＤH )の遷移条件Ｃ５を満たす場合に行われる。すなわち、Ｓ４でのフルアク減速指令制御を開始するための遷移条件Ｃ３がＯＦＦ条件ＣOFF であった場合にＳ６の制御が行われる。
従って、このとき図４に示すｔ22〜ｔ３のアクチュエータ伸縮速度が、図６（ｃ）のＳ６に示す速度指令値に基づいて行われ、こうしたＳ６の速度指令値によって、アクチュエータ１２の伸縮が停止する。この間、図６（ｃ）の下に示すように伸縮変位を出力し、中立位置のストロークで停止する。
【００４７】
そして、アクチュエータ１２のストロークが中立位置で停止した後は、次にフルアク制御のＯＦＦ（Ｓ１）とＯＮ（Ｓ２）のいずれかへの判定が行われる。そこで、Ｓ５のゼロ変位制御の後では、遷移条件Ｃ４を満たす場合にフルアクＯＮ制御（Ｓ２）に切り替えられ、そうでない場合には、遷移条件Ｃ６すなわち中立位置に戻る時間ｔ＝Ｔ（Ｔは任意）の経過によってフルアクＯＦＦ制御（Ｓ１）に切り替えられる。一方、Ｓ６のゼロ変位制御の後では、遷移条件Ｃ４を満たす場合にフルアクＯＮ制御（Ｓ２）に切り替えられ、そうでない場合には、遷移条件Ｃ７すなわち中立位置に戻る時間ｔ＝Ｔ（Ｔは任意）の経過によってフルアクＯＦＦ制御（Ｓ１）に切り替えられる。
【００４８】
本実施形態の制御装置１０では、フルアク制御によってセミアクティブダンパ１１の減衰力発生時間を大幅に増やして制振性向上を図っている。その際、アクチュエータ１２の伸縮速度を数１式に基づいて制御することによって、図６に示すように速度変化を滑らかにすることができた。これにより、セミアクティブダンパ１１の減衰力による制振時の衝撃緩和に加え、アクチュエータ１２によるフルアク制御においても衝撃を緩和して乗客への乗心地を向上させることができた。また、数１式の時間ｔを任意に設定することにより、図６のＳ２に示すアクチュエータ１２の立ち上がり速度を調節し、短時間にオンロード制御を可能な状態にすることができる。
【００４９】
また、図６のＳ２，Ｓ３に示すアクチュエータ１２の伸縮速度の目標値ＶT を車体−台車間速度ＶD に比例し、或いは一定値を加算して制御するため、本来アンロード制御になってしまう時間帯のセミアクティブダンパ１１を確実にオンロード制御可能な状態にし、制振手段１５による減衰力によって車体２の制振を確実なものにすることができた。
そして、こうしたセミアクティブダンパ１１の減衰力を利用した制振手段１５は、フルアクティブダンパに比べて小型であって、取り扱いが容易である。
【００５０】
以上、本発明に係る鉄道車両の制振装置について実施形態を示したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、アクチュエータに電動シリンダを挙げたが、特許文献２で開示されている、電気エネルギを動力源として油圧を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドを伸縮させる電油ハイブリッドアクチュエータであってもよい。
前記実施形態の制振手段１５は、セミアクティブダンパ１１とアクチュエータ１２を直線上に配置したものを示したが、例えば、両者を並列配置してリンクで連結するような構成にしたものであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１    鉄道車両
２    車体
３    台車
１０  制振装置
１１  セミアクティブダンパ
１２  アクチュエータ
１５  制振手段
１６  コントローラ
１７  加速度センサ
１８  速度センサ
１９  伸縮検知センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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