(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の台車と車体の間に介装されて鉄道車両の振動を伸縮動により調整するアクチュエータと、このアクチュエータの伸縮動を制御する制御器とを備えた鉄道車両の振動抑制装置であって、
前記制御器は、鉄道車両走行中に所定期間内での前記アクチュエータの延べ伸縮変位量を導出し、導出した延べ伸縮変位量を用いて前記アクチュエータが固渋していると判断することを特徴とする鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが電動モータの回転運動を伸縮動に変換する電動式アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項３】
前記アクチュエータの伸縮変位を検出するセンサを備え、
前記制御器は、前記センサの検出信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出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抑制装置。
【請求項４】
前記アクチュエータの伸縮速度を検出するセンサを備え、
前記制御器は、前記センサの検出信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出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抑制装置。
【請求項５】
前記アクチュエータにおける前記台車側の端部と前記車体側の端部のそれぞれに伸縮方向の加速度を検出するセンサを備え、
前記制御器は、前記センサの検出信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出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抑制装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理し、処理した信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記センサの検出信号をローパスフィルタで処理するとともに、予め登録されている前記センサの零点値を減算する処理を施し、処理した信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項８】
前記制御器は、鉄道車両の走行速度が予め登録されている速度を超えているときに、前記延べ伸縮変位量の導出を実行することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項９】
前記制御器は、前記アクチュエータの延べ伸縮変位量を導出するとともに、前記所定期間内で前記車体に作用する、前記アクチュエータの伸縮する方向と同じ方向の振動加速度の実効値を導出し、導出した延べ伸縮変位量と振動加速度実効値とを用いて、前記アクチュエータが固渋していると判断することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【請求項１０】
前記車体に作用する、前記アクチュエータの伸縮する方向と同じ方向の振動加速度を検出する振動加速度センサを備え、
前記制御器は、前記振動加速度センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理し、処理した信号に基づいて前記振動加速度実効値を導出することを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両の振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に発生する振動に対して伸縮動により減衰効果をもたらすアクチュエータを備えた振動抑制装置に関し、特に、アクチュエータの作動状態の良否を自己診断することが可能な鉄道車両の振動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの鉄道車両は、走行中に、上下動、左右動、ローリング、ヨーイングなどの振動加速度が付加され、振動が発生する。このため、鉄道車両には、各種の振動を抑制する振動抑制装置が搭載される。振動抑制装置の減衰力発生機構としては、空気バネや、空圧または油圧を利用した流体圧ダンパや、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用いられ、これらは鉄道車両の台車と車体の間に介装される。【０００３】
これらの減衰力発生機構のうちでアクチュエータは、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、発生した振動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。このとき、流体圧式アクチュエータでは、本体側となるシリンダの内部にロッド（ピストンロッド）が配置されており、シリンダへの圧縮空気や油の供給量（封入量）を制御することにより、ロッドが伸縮動する。電動式アクチュエータでは、本体側となる電動モータの主軸にボールねじ機構を介してロッドが同軸状に配置されており、電動モータの回転角を制御することにより、電動モータの回転運動が直線運動に変換され、ロッドが伸縮動する。【０００４】
ところで、アクチュエータを用いた振動抑制装置では、アクチュエータの伸縮動が不能になる故障（以下、この故障を「固渋」という）が発生し得る。流体圧式アクチュエータの固渋は、何らかのトラブルにより、シリンダに圧縮空気や油を供給するポートが開いたままになったり閉じたままになった場合などに発生する。電動式アクチュエータの固渋は、ボールねじ機構に異物が噛み込んだ場合などに発生する。【０００５】
流体圧式アクチュエータで固渋が発生した場合、そのアクチュエータは、シリンダ内に封入された流体の持つ圧縮特性により、幾分かロッド伸縮を許容する低い剛性を有する状態になる。一方、電動式アクチュエータで固渋が発生した場合、そのアクチュエータは、ロッド伸縮がほぼ許容されない高い剛性を有する状態になる。いずれのアクチュエータでも、固渋の発生は、直ちに走行安全性や乗り心地に致命傷を与えるわけでないが、乗り心地を悪化させることは否めない。特に、固渋の発生に伴って高剛性の状態になる電動式アクチュエータでは、乗り心地の悪化が著しい。【０００６】
従って、アクチュエータが固渋した場合は、アクチュエータを修理したり交換する必要がある。この要求に対応する従来の技術として、例えば、特許文献１、２には、鉄道車両の停止中に、アクチュエータを意図的に駆動させて車体を加振し、加振された車体の振動加速度を加速度センサで検出し、検出した振動加速度を基準値と比較して、振動加速度が基準値よりも小さい場合にアクチュエータが故障していると診断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８４００２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６７２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１、２に記載の技術では、アクチュエータの固渋を診断することができ、その診断結果からアクチュエータの修理・交換を行えるものの、固渋診断を実施できるのは鉄道車両の停止中に限定される。すなわち、現実にアクチュエータの固渋を発見できるのは、鉄道車両の整備工場において１ヶ月に１回程度の頻度で行われる点検時に限られる。このため、場合によっては長期わたりアクチュエータの固渋が発見されることなく、アクチュエータの固渋に伴って乗り心地が悪化したままで鉄道車両の運行を行っている状況が起こる。【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、鉄道車両に発生する振動に対して伸縮動により減衰効果をもたらすアクチュエータについて、固渋を早期に自己診断して発見することができる鉄道車両の振動抑制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】
【００１０】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、アクチュエータの固渋を早期に発見するには、鉄道車両の運行における走行中に固渋診断を実施するのが有効であり、さらに、走行中であっても的確な精度で固渋診断を実施するには、アクチュエータの伸縮変位量を瞬時値でなくある一定期間の延べ量で評価するのが有効であることを知見した。【００１１】
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、下記の鉄道車両の振動抑制装置にある。【００１２】
本発明の鉄道車両の振動抑制装置は、鉄道車両の台車と車体の間に介装されて鉄道車両の振動を伸縮動により調整するアクチュエータと、このアクチュエータの伸縮動を制御する制御器とを備えた鉄道車両の振動抑制装置であって、
前記制御器は、鉄道車両走行中に所定期間内での前記アクチュエータの延べ伸縮変位量を導出し、導出した延べ伸縮変位量を用いて前記アクチュエータが固渋していると判断することを特徴とする。ここでは、例えば、導出した延べ伸縮変位量と予め登録されている第１の閾値を比較し、前記延べ伸縮変位量が前記第１の閾値よりも小さい場合に前記アクチュエータが固渋していると判断する。【００１３】
上記の振動抑制装置では、前記アクチュエータが電動モータの回転運動を伸縮動に変換する電動式アクチュエータであることが好ましい。【００１４】
また、上記の振動抑制装置において、前記アクチュエータの伸縮変位を検出するセンサ、前記アクチュエータの伸縮速度を検出するセンサ、または、前記アクチュエータにおける前記台車側の端部と前記車体側の端部のそれぞれに伸縮方向の加速度を検出するセンサを備え、前記制御器は、前記センサの検出信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出する構成とすることが好ましい。【００１５】
これらのセンサを備えた振動抑制装置の場合、前記制御器は、前記センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理し、処理した信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出する構成であったり、前記センサの検出信号をローパスフィルタで処理するとともに、予め登録されている前記センサの零点値を減算する処理を施し、処理した信号に基づいて前記延べ伸縮変位量を導出する構成であることが好ましい。【００１６】
以上の振動抑制装置において、前記制御器は、鉄道車両の走行速度が予め登録されている速度を超えているときに、前記延べ伸縮変位量の導出を実行する構成とすることが望ましい。【００１７】
また、以上の振動抑制装置において、前記制御器は、前記アクチュエータの延べ伸縮変位量を導出するとともに、前記所定期間内で前記車体に作用する、前記アクチュエータの伸縮する方向と同じ方向の振動加速度の実効値（ＲＭＳ値：Root Mean Square Value）を導出し、導出した延べ伸縮変位量と振動加速度実効値とを用いて、前記アクチュエータが固渋していると判断する構成にすることもできる。ここでは、例えば、導出した延べ伸縮変位量と予め登録されている第１の閾値を比較するとともに、導出した振動加速度実効値と予め登録されている第２の閾値を比較し、前記延べ伸縮変位量が前記第１の閾値よりも小さくて、前記振動加速度実効値が前記第２の閾値よりも大きい場合に前記アクチュエータが固渋していると判断する。【００１８】
この振動抑制装置では、前記車体に作用する、前記アクチュエータの伸縮する方向と同じ方向の振動加速度を検出する振動加速度センサを備え、前記制御器は、前記振動加速度センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理し、処理した信号に基づいて前記振動加速度実効値を導出する構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の鉄道車両の振動抑制装置によれば、鉄道車両の走行中にアクチュエータの固渋診断を実施できるため、アクチュエータの固渋を早期に発見することができ、早急に対処することが可能になる。また、固渋診断の評価指標として、アクチュエータの所定期間内での延べ伸縮変位量を採用するため、的確な精度で固渋診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の振動抑制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】図２は、本発明の振動抑制装置によるアクチュエータの固渋診断の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の振動抑制装置によるアクチュエータの固渋診断の手順の別例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の鉄道車両の振動抑制装置について、その実施形態を詳述する。
図１は、本発明の振動抑制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３上を走行する。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５が介装されている。
【００２２】
図１に示すアクチュエータ５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１１の主軸１２にねじ溝が刻設され、この主軸１２にボールねじナット１３が螺合し、主軸１２と同軸状のロッド１４がボールねじナット１３に固設された構成である。アクチュエータ５は、電動モータ１１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１４側の他端部が鉄道車両の台車２側に連結されている。
【００２３】
また、台車２と車体１の間には、アクチュエータ５と並列に減衰力可変の流体圧ダンパ６が介装されている。車体１の前後左右の四隅には、左右方向の振動加速度を検出する振動加速度センサ７が設置されている。また、車体１には、アクチュエータ５および流体圧ダンパ６の作動を制御する制御器４が設置されている。
【００２４】
車両の走行中、アクチュエータ５は、発生した振動に起因して振動加速度センサ７で検出される車体１の振動加速度に応じ、制御器４からの指令により、電動モータ１１の主軸１２の回転角が制御される。これにより、アクチュエータ５は、電動モータ１１の主軸１２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１４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、図１に示す鉄道車両では、流体圧ダンパ６も振動減衰効果を発揮する。
【００２５】
上記の例では、車両の左右方向の振動を抑制するために、振動抑制装置として、アクチュエータ５を左右方向に伸縮可能に設置し、左右方向の振動加速度を検出する振動加速度センサ７を設置したものを示しているが、アクチュエータ５と振動加速度センサ７の設置方向は、抑制する対象の振動の方向、例えば車両の前後方向や上下方向に合致するように変更できる。また、アクチュエータ５には、流体圧式アクチュエータを用いることもできる。
【００２６】
このように振動抑制装置を搭載した鉄道車両において、制御器４は、走行中に、上記したアクチュエータ５による振動抑制の制御を行い、これと同時にアクチュエータ５の固渋診断を行うことができる。以下に、その固渋診断の具体的な手順を説明する。
【００２７】
図２は、本発明の振動抑制装置によるアクチュエータの固渋診断の手順を示すフローチャートである。鉄道車両の走行中、予め設定された条件により、または、運転士の操作入力により診断モードに移行する。このとき、診断モードに移行しても、アクチュエータによる振動抑制の制御は継続される。
【００２８】
診断モードに移行した後、ステップ＃５で、制御器は、車両の走行速度Ｖが規定の基準速度Ｖ０を超えているか否かを判定する。基準速度Ｖ０の情報は、制御器に予め登録されており、走行速度Ｖは、制御器が鉄道車両の例えば先頭車両に搭載される車両情報制御器から伝送で受領したり、制御器自身が速発パルスを受信して演算することにより、得ることができる。また、ステップ＃５では、基準速度Ｖ０が車両情報制御器に登録されていてもよく、この場合、車両情報制御器が走行速度Ｖと基準速度Ｖ０を比較して、走行速度Ｖが基準速度Ｖ０を超えているか否かを判断し、制御器がその判断結果を伝送で受領する構成でも構わない。
【００２９】
ステップ＃５で走行速度Ｖが基準速度Ｖ０を超えていると判定されると、ステップ＃１０に進み、制御器は、所定の期間Ｔ内でのアクチュエータの延べ伸縮変位量Ｘを導出する。その延べ伸縮変位量Ｘは、下記（１）〜（３）のいずれかの手法で導出することができる。
【００３０】
（１）アクチュエータのロッドの伸縮変位を検出する変位センサを備える。制御器は、所定の期間Ｔ内で所定の周期Δｔごとに、変位センサから出力される伸縮変位ｘｉの検出信号をサンプリングし、下記（ａ）式に示すように、サンプリングした伸縮変位ｘｉの差分の総和から延べ伸縮変位量Ｘを算出する。
【００３１】
【数１】
0005408358.tif 000002
【００３２】
（２）アクチュエータのロッドの伸縮速度を検出する速度センサを備える。制御器は、所定の期間Ｔ内で所定の周期Δｔごとに、速度センサから出力される速度ｖｉの検出信号をサンプリングし、下記（ｂ）式に示すように、サンプリングした速度ｖｉにサンプリング周期Δｔを掛け合わせ、その総和から延べ伸縮変位量Ｘを算出する。
【００３３】
【数２】
0005408358.tif 000003
【００３４】
アクチュエータとして電動式アクチュエータを用いる場合、速度センサには、電動モータの回転数を検出するレゾルバを適用することができ、アクチュエータのロッドの伸縮速度ｖｉは、サンプリング時にレゾルバから出力される回転数ｒｉ［ｒｐｍ］と、ボールねじのリードＬ［ｍ］とから、下記（ｃ）式に従って算出できる。
【００３５】
【数３】
0005408358.tif 000004
【００３６】
（３）アクチュエータにおけるロッド側の端部と本体側の端部のそれぞれに伸縮方向の加速度を検出する加速度センサを備える。制御器は、所定の期間Ｔ内で所定の周期Δｔごとに、各加速度センサから出力される加速度αｉ、βｉの検出信号をサンプリングし、下記（ｄ）式に示すように、サンプリングした各加速度αｉ、βｉの差にサンプリング周期Δｔの２乗を掛け合わせ、その総和から延べ伸縮変位量Ｘを算出する。
【００３７】
【数４】
0005408358.tif 000005
【００３８】
ステップ＃１０でアクチュエータの延べ伸縮変位量Ｘを導出した後、ステップ＃１５に進み、制御器は、延べ伸縮変位量Ｘが規定の閾値（第１の閾値）Ｘ０より小さいか否かを判定する。この第１の閾値Ｘ０の情報は、制御器に予め登録されている。ステップ＃１５で延べ伸縮変位量Ｘが第１の閾値Ｘ０より小さいと判定されると、この場合は、所定の期間Ｔ内でアクチュエータによる振動抑制の制御が行われているにもかかわらず、アクチュエータが伸縮動していないといえるため、制御器は、アクチュエータが固渋していると判断し、ステップ＃２０にて、警報を発したり運転席の操作盤に異常を表示するなど、固渋発生の報知を行って、診断を終了する。
【００３９】
一方、ステップ＃１５で延べ伸縮変位量Ｘが第１の閾値Ｘ０より小さくないと判定されると、この場合は、アクチュエータが十分に作動し正常であるといえるため、警報も何も行わないか、または運転席の操作盤に正常を表示するなどする。
【００４０】
このように、本発明の振動抑制装置によれば、鉄道車両の運行における走行中にアクチュエータの固渋診断を実施できるため、アクチュエータの固渋を早期に発見することができ、早急に対処することが可能になる。従って、長期にわたり乗り心地が悪化したままで鉄道車両の運行を行う状況は起こらない。また、固渋診断の評価指標として、アクチュエータの所定期間内での延べ伸縮変位量を採用するため、的確な精度で固渋診断を行うことができる。これは、アクチュエータが正常に作動する場合であっても、車両に発生する振動が小さいときにはアクチュエータの伸縮動も小さいため、仮にアクチュエータの瞬時の伸縮変位量を評価しても、固渋の正確な判断を行えないからである。
【００４１】
上記の実施形態では、鉄道車両の走行速度Ｖが基準速度Ｖ０を超えているときに、アクチュエータの延べ伸縮変位量の導出を実行するようにしていているが、これは以下の理由による。走行速度Ｖが低速である場合、アクチュエータの作動状態が正常であっても、車両に発生する振動が小さいためにアクチュエータの伸縮動も小さく、これに伴い延べ伸縮変位量も小さくなる。このため、走行速度Ｖが低速であるときの延べ伸縮変位量を評価するのでは、固渋の判断を正確に行えない状況が起こり得る。従って、固渋の誤判断を回避するために、走行速度Ｖが基準速度Ｖ０を超えた高速であるときに延べ伸縮変位量を導出し評価することが望ましい。
【００４２】
また、アクチュエータの延べ伸縮変位量を上記（１）〜（３）の手法により導出する際、変位センサ、速度センサおよび加速度センサからの検出信号には、通常、アクチュエータの伸縮動に関与しないノイズが含まれるため、このノイズを除去する処理を施すことが好ましい。アクチュエータの伸縮動に直接関与するのは、センサの検出信号のうちで、車体と台車間のアクチュエータによる固有振動数の帯域である。ノイズの除去は、下記（Ａ）または（Ｂ）の処理で行うことができる。
【００４３】
（Ａ）制御器により、センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理する。このバンドパスフィルタは、アクチュエータによる固有振動数の帯域を外れる低周波帯域および高周波帯域を遮断するものである。バンドパスフィルタの回路は制御器に含まれる。
【００４４】
（Ｂ）制御器により、センサの検出信号をローパスフィルタで処理するとともに、センサの零点値を減算する処理を施す。このローパスフィルタは、アクチュエータによる固有振動数の帯域を外れる高周波帯域を遮断するものである。ローパスフィルタの回路は制御器に含まれ、センサの零点値の情報は制御器に予め登録されている。
【００４５】
上記した鉄道車両の基準速度Ｖ０、延べ伸縮変位量Ｘの評価基準である第１の閾値Ｘ０、延べ伸縮変位量Ｘを導出するサンプリング期間Ｔ、サンプリング周期Δｔ、およびセンサの検出信号をフィルタ処理する際の遮断周波数帯域は、車両の車種や走行する環境に依存するため、事前に走行試験を実施して適宜決定する。
【００４６】
例えば、新幹線の場合、基準速度Ｖ０として１６０［ｋｍ／ｈ］を採用することができ、例えば、第１の閾値Ｘ０として５［ｍｍ］（サンプリング期間Ｔを５［ｓｅｃ］、サンプリング周期Δｔを５［ｍｓｅｃ］）を採用することができる。基準速度Ｖ０を１６０［ｋｍ／ｈ］とする理由は、通常、１６０［ｋｍ／ｈ］を超えると、車両に発生する振動が急激に大きくなり、アクチュエータの伸縮動も大きくなるからである。第１の閾値Ｘ０を５［ｍｍ］とする理由は、アクチュエータが正常に作動する場合に、１６０［ｋｍ／ｈ］を超える走行中の延べ伸縮変位量Ｘの実績が１０［ｍｍ］以上であったことに基づき、安全率を考慮して、その実績である１０［ｍｍ］の半分を第１の閾値Ｘ０とするのが適切だからである。
【００４７】
また、サンプリング期間Ｔは１〜２０［ｓｅｃ］の範囲内とし、サンプリング周期Δｔは１０［ｍｓｅｃ］以下とするのが好ましい。サンプリング期間Ｔが短すぎると、アクチュエータの作動状態の良否にかかわらず延べ伸縮変位量が小さくなり、逆に長すぎると、診断に長時間を要するからである。一方、サンプリング周期が長すぎると、車体と台車間の固有振動数の帯域を測定することができなくなる。具体的な運用としては、サンプリング期間Ｔを５［ｓｅｃ］とし、サンプリング周期Δｔを５［ｍｓｅｃ］とすることができる。
【００４８】
車体と台車間のアクチュエータによる固有振動数の帯域は、新幹線でもそれ以外でも大体同じで、０．５〜３Ｈｚ程度である。その帯域を外れるように、フィルタ処理する際の遮断周波数帯域は、例えば、バンドパスフィルタでは０．１Ｈｚ以下および５Ｈｚ以上とし、ローパスフィルタでは５Ｈｚ以上とすることができる。
【００４９】
ところで、前記図２に示す固渋診断は、車両の車種や走行する環境に依存して車体の振動が発生することを考慮したものである。ただし、厳密には、車体の振動は軌道のずれによっても生じることから、車体振動の発生は路線の軌道状態にも依存する。このため、軌道が正規の寸法通りであって、軌道のずれが極めて小さい場合は、車両の走行速度にかかわらず、車両に発生する振動が小さくなり、これに伴ってアクチュエータの延べ伸縮変位量も小さくなることから、固渋を誤判断する事態が生じ得る。このような事態に対処するため、延べ伸縮変位量Ｘの評価基準である第１の閾値Ｘ０は、事前に走行試験を実施することにより、路線の区間ごとに決定して個別に登録すればよいが、それでは、すべての路線で走行試験が必要となり、閾値の管理も煩雑になる。
【００５０】
そこで、本発明においては、軌道のずれが小さい場合の条件を排除するため、固渋発生の判断指標として、アクチュエータが連結されている車体に作用する振動加速度を加えることができる。以下に、その固渋診断の具体的な手順を説明する。
【００５１】
図３は、本発明の振動抑制装置によるアクチュエータの固渋診断の手順の別例を示すフローチャートである。同図に示す固渋診断は、前記図２に示す固渋診断と比較し、固渋発生の判断指標が一部で異なること以外は共通である。なお、図３中、前記図２に示すものと同じステップには、同一のステップ番号を付している。
【００５２】
ステップ＃５で走行速度Ｖが基準速度Ｖ０を超えていると判定されると、ステップ＃１０に進み、制御器は、所定の期間Ｔ内でのアクチュエータの延べ伸縮変位量Ｘを導出する。これと同時に、ステップ＃１２にて、制御器は、その所定期間Ｔ内で車体に作用する左右方向の振動加速度の実効値（ＲＭＳ値）Ｙを導出する。その振動加速度の実効値Ｙは、下記の手法で導出することができる。
【００５３】
前記図１に示すように、振動抑制装置の本来の目的から、車体１に振動加速度センサ７を備える。制御器は、所定期間Ｔ内で所定の周期Δｔごとに、振動加速度センサ７から出力される振動加速度の検出信号をサンプリングし、サンプリングした各振動加速度を２乗した上で相加平均し平方根をとって振動加速度の実効値Ｙを算出する。
【００５４】
ステップ＃１０でアクチュエータの延べ伸縮変位量Ｘを導出し、さらにステップ＃１２で車体の振動加速度の実効値Ｙを導出した後、ステップ＃１５に進み、制御器は、延べ伸縮変位量Ｘが第１の閾値Ｘ０より小さいか否かを判定する。ステップ＃１５で延べ伸縮変位量Ｘが第１の閾値Ｘ０より小さいと判定されると、この場合は、所定期間Ｔ内でアクチュエータによる振動抑制の制御が行われているにもかかわらず、アクチュエータの伸縮動が小さいといえるため、制御器は、アクチュエータが固渋しているおそれがあると一次判断し、ステップ＃１７に進む。
【００５５】
ステップ＃１７にて、制御器は、振動加速度の実効値Ｙが規定の閾値（第２の閾値）Ｙ０より大きいか否かを判定する。この第２の閾値Ｙ０の情報は、制御器に予め登録されている。ステップ＃１７で振動加速度の実効値Ｙが第２の閾値Ｙ０より大きいと判定されると、この場合は、所定期間Ｔ内で著しい振動を減衰させるためにアクチュエータによる振動抑制の制御を必要としているにもかかわらず、アクチュエータが伸縮動していないといえるため、制御器は、アクチュエータが固渋していると最終判断し、ステップ＃２０に進む。そして、制御器は、ステップ＃２０にて、固渋発生の報知を行い、診断を終了する。
【００５６】
一方、ステップ＃１５で延べ伸縮変位量Ｘが第１の閾値Ｘ０より小さくないと判定された場合、またはステップ＃１７で振動加速度の実効値Ｙが第２の閾値Ｙ０より大きくないと判定された場合は、アクチュエータが十分に作動し正常であるといえるため、警報も何も行わないか、または運転席の操作盤に正常を表示するなどする。
【００５７】
ここで、車体の振動加速度の実効値を導出する際、車体に設置された振動加速度センサからの検出信号には、通常、ノイズが含まれるため、上記したアクチュエータの延べ伸縮変位量を導出する際と同様に、その検出信号にノイズを除去する処理を施すことが好ましい。例えば、制御器により、振動加速度センサの検出信号をバンドパスフィルタで処理することができ、この場合、フィルタ処理する際の遮断周波数帯域は、０．１Ｈｚ以下および５Ｈｚ以上とすることができる。
【００５８】
振動加速度の実効値Ｙの評価基準である第２の閾値Ｙ０は、車両の車種や走行する環境に加え、軌道のずれも依存するため、事前に走行試験を実施して決定することができるが、路線の軌道のずれと車両の諸元などを反映した三次元シミュレーション解析を行って決定することもできる。例えば、新幹線を想定した場合、車体と台車との間を剛体結合した三次元解析モデルを用い、軌道のずれを変数として入力したシミュレーションにおいて、車体に作用する左右方向の振動加速度を、０．１Ｈｚ以下および５Ｈｚ以上の周波数を遮断するバンドパスフィルタで処理し、５秒（サンプリング期間Ｔ）ごとにＲＭＳ値を計算すると、最低でも０．２［ｍ／ｓ２］になる。このシミュレーション結果から、具体的な運用では、第２の閾値Ｙ０を０．２［ｍ／ｓ２］とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の鉄道車両の振動抑制装置によれば、アクチュエータの固渋を的確な精度で早期に発見することができるため、早急に対処することが可能になり、その結果、長期にわたり乗り心地が悪化したままで鉄道車両の運行を行う状況は起こらない。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。
【符号の説明】
【００６０】
１：車体、    ２：台車、    ３：レール、    ４：制御器、
５：アクチュエータ、    ６：流体圧ダンパ、
７：振動加速度センサ、    １１：電動モータ、
１２：主軸、    １３：ボールねじナット、    １４：ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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