(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の前側台車と車体との間に介装される二つ以上の前側振動抑制力発生源と、上記鉄道車両の後側台車と車体との間に介装される二つ以上の後側振動抑制力発生源と、ヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力を求めるヨー制御器と、上記車体のスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力を求めるスエー制御器とを備え、上記前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源とを制御して上記車体の振動を抑制する鉄道車両用制振装置であって、上記スエー制御器は、上記鉄道車両が曲線区間走行時に上記車体に作用する遠心加速度の周波数以上の周波数の振動を抑制するスエー高周波振動抑制力を求め、上記鉄道車両が曲線区間を走行中であることを認識すると、上記前側振動抑制力発生源の少なくとも一部と上記後側振動抑制力発生源の少なくとも一部に上記ヨー抑制力と上記スエー高周波振動抑制力の合力を出力させ、上記前側振動抑制力発生源の残りの全部と上記後側振動抑制力発生源の残りの全部をパッシブダンパとして機能させることを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項２】
上記スエー制御器は、上記スエー高周波振動抑制力の他に上記車体の共振周波数帯の振動を抑制するスエー低周波振動抑制力を求め、上記鉄道車両が曲線区間以外を走行中であることを認識する場合、上記前側振動抑制力発生源の少なくとも一部と上記後側振動抑制力発生源の少なくとも一部に上記ヨー抑制力と上記スエー高周波振動抑制力の合力を出力させ、上記前側振動抑制力発生源の残りの全部と上記後側振動抑制力発生源の残りの全部に上記スエー低周波振動抑制力を出力させ、上記鉄道車両が曲線区間を走行中であることを認識すると、上記スエー低周波振動抑制力を出力させる前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源をパッシブダンパとして機能させることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用制振装置。
【請求項３】
上記スエー制御器は、上記車体のスエー加速度の車体共振周波数成分に重み付けして上記スエー低周波振動抑制力のみを求める第一スエーＨ∞制御器と、上記車体のスエー加速度の上記遠心加速度の周波数以上の周波数成分に重み付けして上記スエー高周波振動抑制力のみを求める第二スエーＨ∞制御器とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用制振装置。
【請求項４】
上記スエー制御器は、少なくとも上記車体のスエー加速度の車体共振周波数成分を抽出する第一フィルタと、上記車体のスエー加速度の上記遠心加速度の周波数以上の周波数成分を抽出する第二フィルタと、上記第一フィルタで濾波した上記スエー加速度に基づいて上記スエー低周波振動抑制力を求めるとともに、上記第二フィルタで濾波した上記スエー加速度に基づいて上記スエー高周波振動抑制力を求めることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用制振装置。
【請求項５】
上記鉄道車両の走行位置情報である地点情報を取得する地点情報取得部を備え、当該地点情報から当該鉄道車両が走行中の区間が曲線区間であるか否かを認識することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。
【請求項６】
上記前側振動抑制力発生源および後側振動抑制力発生源は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、タンクと、上記ロッド側室と上記ピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、上記ピストン側室と上記タンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、上記タンクから上記ロッド側室へ液体を供給するポンプと、上記ロッド側室を上記タンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁と、上記タンクから上記ピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、上記ピストン側室から上記ロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の鉄道車両用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用制振装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鉄道車両用制振装置にあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と前後の台車との間に減衰力可変ダンパを介装し、車体中心におけるヨー方向の角速度とスエー方向の速度とから車体振動を抑制するために必要な減衰力を求め、減衰力可変ダンパにこの求めた減衰力を発揮させるようにしている。
【０００３】
より具体的には、上記鉄道車両用制振装置にあっては、ヨーレートに車両中心から台車中心までの距離と制御ゲインとを乗じてヨー方向の振動を抑制するのに必要な減衰力を求め、さらに、スエー方向の速度に制御ゲインを乗じてスエー方向の振動を抑制するのに必要な減衰力を求め、ヨー方向振動抑制用の減衰力とスエー方向振動抑制用の減衰力を足し合わせて減衰力を求める。
【０００４】
したがって、各減衰力可変ダンパは、それぞれがヨー方向とスエー方向の振動を抑制する減衰力を発揮し、これによって車体のヨー方向およびスエー方向の振動を抑制する（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２０９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、鉄道車両における車体の共振周波数帯は、０．５Ｈｚ〜２Ｈｚ程度であり、鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体には遠心加速度が作用するがこの遠心加速度の周波数が車体の共振周波数に非常に近い。
【０００７】
そして、車体のヨーレートやスエー方向の速度を得るには、通常、車体の前後に加速度センサを設け、ヨーレートについては加速度センサで得た加速度の差に基づいて求め、スエー方向の速度については加速度センサで得た二つの加速度を加算した値に基づいて求める。
【０００８】
したがって、ヨーレートについては、加速度の差をとるため、鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体に作用する遠心力等の影響は除去されるのであるが、スエー方向の速度については、加速度を加算して求めるため、加速度に重畳される遠心加速度を除去することができない。鉄道車両の高速化によって遠心加速度は、無視することができず、これがスエー方向の速度に重畳されたまま減衰力を求めると、減衰力が必要以上に大きくなって却って車両における乗り心地を損なう結果となる。
【０００９】
これを解消しようと、スエー方向の速度をバンドパスフィルタやハイパスフィルタで濾波して、車体の共振周波数帯の振動のみを抽出しようとしても、先ほど述べたように、遠心加速度の周波数が上記共振周波数に近いので、うまく遠心加速度を除去できない。また、曲線区間では車体の共振周波数帯におけるゲインを下げることで、遠心加速度の影響を受けないようにしようとすると、今度は、車体の共振周波数帯の振動を抑制する減衰力が不足することになって、やはり、車両における乗り心地を損なってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、曲線区間において車両における乗り心地を向上することができる鉄道車両用制振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、鉄道車両の前側台車と車体との間に介装される二つ以上の前側振動抑制力発生源と、上記鉄道車両の後側台車と車体との間に介装される二つ以上の後側振動抑制力発生源と、ヨー方向の振動を抑制するヨー抑制力を求めるヨー制御器と、上記車体のスエー方向の振動を抑制するスエー抑制力を求めるスエー制御器とを備え、上記前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源とを制御して上記車体の振動を抑制する鉄道車両用制振装置であって、上記スエー制御器は、上記鉄道車両が曲線区間走行時に車体に作用する遠心加速度の周波数以上の周波数の振動を抑制するスエー高周波振動抑制力を求め、上記鉄道車両が曲線区間を走行中であることを認識すると、上記前側振動抑制力発生源の少なくとも一部と上記後側振動抑制力発生源の少なくとも一部に上記ヨー抑制力と上記スエー高周波振動抑制力の合力を出力させ、上記前側振動抑制力発生源の残りの全部と上記後側振動抑制力発生源の残りの全部をパッシブダンパとして機能させることを特徴とする。
【００１２】
この鉄道車両用制振装置にあっては、鉄道車両が曲線区間を走行中の場合には、前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源の一部がヨー抑制力と高周波振動抑制力を出力し、前後の残りの前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源がパッシブダンパとして機能するから、車体のヨー方向の振動とスエー方向の高周波振動が効果的に低減されるとともに、スエー方向の低周波振動を遠心加速度の影響なく充分に抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鉄道車両用制振装置によれば、曲線区間において車両における乗り心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施の形態における鉄道車両用制振装置を搭載した鉄道車両の平面図である。
【図２】一実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータの詳細図である。
【図３】一実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御ブロック図である。
【図４】一実施の形態の鉄道車両用制振装置のヨー制御器の制御ブロック図である。
【図５】一実施の形態の鉄道車両用制振装置のスエー制御器の制御ブロック図である。
【図６】一実施の形態の一変形例の鉄道車両用制振装置のスエー制御器の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における鉄道車両用制振装置１は、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１に示すように、前側台車Ｔｆと車体Ｂとの間に対として介装される前側振動抑制力発生源としてのアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２と、後側台車Ｔｒと車体Ｂとの間に介装される後側振動抑制力発生源としてのアクチュエータＡｒ１，Ａｒ２と、これらアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２をアクティブ制御するコントローラＣとを備えて構成されている。アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は、詳細には、鉄道車両の場合、車体Ｂの下方に垂下されるピンＰに連結され、車体Ｂと前後の台車Ｔｆ，Ｔｒとの間で対を成して並列に介装されている。
【００１６】
そして、これら前後のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は、基本的には、アクティブ制御で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっており、この場合、コントローラＣは、前後のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２を制御して上記車体Ｂの水平横方向の振動を抑制するようになっている。
【００１７】
コントローラＣは、本実施の形態にあっては、車体Ｂの振動を抑制する制御を行う際に、車体Ｂの車体の前部Ｂｆの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度αｆと、車体Ｂの車体の後部Ｂｒの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度αｒとを検知し、これらの横方向加速度αｆと横方向加速度αｒに基づいて前後の台車Ｔｆ，Ｔｒの直上における車体中心Ｇ周りの角加速度であるヨー加速度ωを求めるとともに、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒに基づいて車体Ｂの中心Ｇの水平横方向の加速度であるスエー加速度Ｓを求め、さらに、ヨー加速度ωに基づいて車体全体のヨー振動抑制に必要な目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆを求め、スエー加速度Ｓに基づいて車体全体のスエー低周波振動の抑制に必要な目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆと車体全体のスエー高周波振動の抑制に必要な目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆを求める。
【００１８】
また、コントローラＣは、鉄道車両の走行中である区間が曲線区間であるか曲線区間以外であるかを認識できるようになっており、曲線区間以外である場合には、前側のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２の一部のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１，Ａｒ２の一部のアクチュエータＡｒ１へそれぞれ上記のようにして求めた目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／２を乗じて得たヨー抑制力Ｆωと目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆに１／２を乗じて得たスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を発揮させるとともに、前側のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２の残り全部のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ１，Ａｒ２の残り全部のアクチュエータＡｒ２へそれぞれ上記のようにして求めた目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／２を乗じて得たスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを発揮させ、反対に、曲線区間である場合には、前側のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２の一部のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１，Ａｒ２の一部のアクチュエータＡｒ１へそれぞれ上記のようにして求めたヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を発揮させるとともに、前側のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２の残り全部のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ１，Ａｒ２の残り全部のアクチュエータＡｒ２をそれぞれパッシブダンパとして機能させるようになっている。
つづいて、前後のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の具体的な構成について説明する。これらアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は、同じ構成であるので、説明の重複を避けるため、便宜上、一つのアクチュエータＡｆ１の構成のみを説明し、他のアクチュエータＡｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２についての具体的な説明を省略することとする。
【００１９】
アクチュエータＡｆ１は、図２に示すように、鉄道車両の前側台車Ｔｆと車体Ｂの一方に連結されるシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３と前側台車Ｔｆと車体Ｂの他方に連結されるロッド４と、シリンダ２内にピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、タンク７と、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８の途中に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０の途中に設けた第二開閉弁１１と、ロッド側室５へ液体を供給するポンプ１２とを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。また、上記ロッド側室５とピストン側室６には液体が充填されるとともに、タンク７には、液体のほかに気体が充填されている。なお、タンク７内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無い。
【００２０】
そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とするとともに第二開閉弁１１を閉じた状態でポンプ１２を駆動することで、このアクチュエータＡｆ１を伸長作動させることができ、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とするとともに第一開閉弁９を閉じた状態でポンプ１２を駆動することで、アクチュエータＡｆ１を収縮作動させることができるようになっている。
【００２１】
以下、アクチュエータＡｆ１の各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図２中右端は蓋１３によって閉塞され、図２中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、上記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端を同じくシリンダ２内に摺動自在に挿入されているピストン３に連結してある。
【００２２】
なお、ロッド４の外周とシリンダ２との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画されるロッド側室５とピストン側室６には、上述のように液体が充填されている。シリンダ２内に充填される液体は、作動油の他、アクチュエータに適する液体を使用することができる。
【００２３】
また、このアクチュエータＡｆ１の場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積がピストン側室６側の受圧面積の二分の一となるようになっており、伸長作動時と収縮作動時とでロッド側室５の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなるようになっており、アクチュエータＡｆ１の変位量に対する液体量も伸縮両側で同じとなる。
【００２４】
詳しくは、アクチュエータＡｆ１を伸長作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態とする。すると、ロッド側室５内とピストン側室６内の圧力が等しくなって、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に上記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、アクチュエータＡｆ１を収縮作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通を断つ。すると、ピストン側室６がタンク７に連通した状態となるので、ロッド側室５内の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生することになる。よって、アクチュエータＡｆ１の発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一にロッド側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このアクチュエータＡｆ１の推力を制御する場合、伸長作動、収縮作動共に、ロッド側室５の圧力を制御すればよいが、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなるので制御が簡素となり、加えて変位量に対する液体量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室５の圧力でアクチュエータＡｆ１の伸縮両側の推力の制御をすることができる点は変わらない。
【００２５】
戻って、ロッド４の図２中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３には、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータＡｆ１を鉄道車両における車体Ｂと前側台車Ｔｆとの間に介装することができるようになっている。
【００２６】
そして、ロッド側室５とピストン側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外でロッド側室５とピストン側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。
【００２７】
第一開閉弁９は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジション９ｂとロッド側室５とピストン側室６との連通を遮断する遮断ポジション９ｃとを備えたバルブ９ａと、遮断ポジション９ｃを採るようにバルブ９ａを附勢するバネ９ｄと、通電時にバルブ９ａをバネ９ｄに対向して連通ポジション９ｂに切換えるソレノイド９ｅとを備えて構成されている。
【００２８】
つづいて、ピストン側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、この実施の形態の場合、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジション１１ｂとピストン側室６とタンク７との連通を遮断する遮断ポジション１１ｃとを備えたバルブ１１ａと、遮断ポジション１１ｃを採るようにバルブ１１ａを附勢するバネ１１ｄと、通電時にバルブ１１ａをバネ１１ｄに対向して連通ポジション１１ｂに切換えるソレノイド１１ｅとを備えて構成されている。
【００２９】
ポンプ１２は、モータ１５によって駆動されるようになっており、ポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するポンプとされており、その吐出口は供給通路１６によってロッド側室５へ連通され、吸込口はタンク７に通じて、モータ１５によって駆動されると、タンク７から液体を吸込んでロッド側室５へ液体を供給する。
【００３０】
上述のようにポンプ１２は、一方向のみに液体を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無であり、安価なギアポンプ等を使用することができる。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用することができる。なお、供給通路１６の途中には、ロッド側室５からポンプ１２への液体の逆流を阻止する逆止弁１７を設けてある。
【００３１】
このアクチュエータＡｆ１にあっては、ポンプ１２から所定の吐出流量をロッド側室５へ供給するようにして、伸長作動させる際には、第一開閉弁９を開きつつ第二開閉弁１１を開閉させることによってロッド側室５内の圧力を調節し、逆に収縮作動させる際には第二開閉弁１１を開きつつ第一開閉弁９を開閉させることによってロッド側室５内の圧力を調節することで、上記したコントローラＣが求めた抑制力通りの推力を得ることが可能である。伸長作動時には、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれ、ピストン側室６内の圧力はロッド側室５の圧力と同じとなるため、このアクチュエータＡｆ１にあっては、伸長作動時も収縮作動時もロッド側室５の圧力をコントロールすることで推力をコントロールすることができる。なお、第一開閉弁９および第二開閉弁１１は、開弁圧を調節可能であって開閉機能を備えた可変リリーフ弁とされてもよい。この場合には、第一開閉弁９或いは第二開閉弁１１を伸縮作動時に開閉作動させるのではなく、開弁圧を調節することでアクチュエータＡｆ１の推力を調節することも可能である。
【００３２】
上記のように、アクチュエータＡｆ１の推力調節が可能ではあるが、より簡単に推力調節が可能なように、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１にあっては、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１と、この排出通路２１の途中に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２とを設けている。
【００３３】
可変リリーフ弁２２は、この実施の形態では、比例電磁リリーフ弁とされており、排出通路２１の途中に設けた弁体２２ａと、排出通路２１を遮断するように弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂと、通電時にバネ２２ｂに対抗する推力を発生する比例ソレノイド２２ｃとを備えて構成され、比例ソレノイド２２ｃに流れる電流量を調節することで開弁圧を調節することができるようになっている。
【００３４】
この可変リリーフ弁２２は、弁体２２ａに作用させる排出通路２１の上流となるロッド側室５の圧力がリリーフ圧（開弁圧）を超えると、当該排出通路２１を開放させる方向に弁体２２ａを推す上記圧力に起因する推力と比例ソレノイド２２ｃによる推力との合力が、排出通路２１を遮断させる方向へ弁体２２ａを附勢するバネ２２ｂの附勢力に打ち勝つようになって、弁体２２ａを後退させて排出通路２１を開放するようになっている。
【００３５】
また、この可変リリーフ弁２２にあっては、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を増大させると、比例ソレノイド２２ｃが発生する推力を増大させることができるようになっており、比例ソレノイド２２ｃに供給する電流量を最大とすると開弁圧が最小となり、反対に、比例ソレノイド２２ｃに全く電流を供給しないと開弁圧が最大となる。
【００３６】
したがって、排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けることで、アクチュエータＡｆ１を伸縮作動させる際に、ロッド側室５内の圧力は可変リリーフ弁２２の開弁圧に調節され、ロッド側室５の圧力は可変リリーフ弁２２の開弁圧を調節することで容易に調節することができる。このように排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けることで、アクチュエータＡｆ１の推力を調節するために必要なセンサ類が不要となり、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を高速で開閉させたり、第一開閉弁９および第二開閉弁１１を開閉機能付きの可変リリーフ弁としたりする必要もなくなるので、鉄道車両用制振装置１が安価となり、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢なシステムを構築することができる。
【００３７】
なお、可変リリーフ弁２２は、与える電流量で開弁圧を比例的に変化させることができる比例電磁リリーフ弁を用いることで開弁圧の制御が簡単となるが、開弁圧を調節できるリリーフ弁であれば比例電磁リリーフ弁に限定されるものではない。
【００３８】
そして、可変リリーフ弁２２は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状態に関わらず、アクチュエータＡｆ１に伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路２１を開放してロッド側室５をタンク７へ連通し、ロッド側室５内の圧力をタンク７へ逃がして、アクチュエータＡｆ１のシステム全体を保護するようになっている。このように、排出通路２１と可変リリーフ弁２２を設けることでシステムの保護も可能となる。
【００３９】
さらに、この実施の形態のアクチュエータＡｆ１は、ダンパ回路Ｄを備えており、このダンパ回路Ｄは、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁している場合に、アクチュエータＡｆ１をダンパとして機能させる。ダンパ回路Ｄは、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路１８と、タンク７からピストン側室６へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路１９を備えている。また、この実施の形態の場合には、アクチュエータＡｆ１が、排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを備えているので、可変リリーフ弁２２が減衰弁として機能するようになっている。
【００４０】
より詳細には、整流通路１８は、ピストン側室６とロッド側室５とを連通しており、途中に逆止弁１８ａが設けられ、この整流通路１８は、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路１９は、タンク７とピストン側室６とを連通しており、途中に逆止弁１９ａが設けられ、この吸込通路１９は、タンク７からピストン側室６へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、整流通路１８は、第一開閉弁９の遮断ポジション９ｃを逆止弁とすることで第一通路８に集約することができ、吸込通路１９についても、第二開閉弁１１の遮断ポジション１１ｃを逆止弁とすることで第二通路１０に集約することができる。
【００４１】
このように構成されたダンパ回路Ｄは、アクチュエータＡｆ１における第一開閉弁９と第二開閉弁１１がともに遮断ポジション９ｃ，１１ｃを採ると、整流通路１８および吸込通路１９と排出通路２１で、ロッド側室５、ピストン側室６およびタンク７が数珠繋ぎに連通される。そして、整流通路１８、吸込通路１９および排出通路２１は、一方通行の通路に設定されているので、アクチュエータＡｆ１が外力によって伸縮させられると、必ずシリンダ２から液体が排出されて排出通路２１を介してタンク７へ戻され、シリンダ２で足りなくなる液体は吸込通路１９を介してタンク７からシリンダ２内へ供給される。この液体の流れに対して上記可変リリーフ弁２２が抵抗となってシリンダ２内の圧力を開弁圧に調節する圧力制御弁として機能するので、アクチュエータＡｆ１は、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能することになる。つまり、アクチュエータＡｆ１は、アクチュエータとしてもパッシブダンパとしても機能することが可能である。なお、可変リリーフ弁２２と排出通路２１とを設けない場合には、別途、ロッド側室５とタンク７とを接続する通路と、この通路の途中に減衰弁とを設けてダンパ回路Ｄを構成するようにしてもよい。また、アクチュエータＡｆ１の各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１のバルブ９ａ，１１ａがバネ９ｄ，１１ｄに押圧されて、それぞれ遮断ポジション９ｃ，１１ｃを採り、可変リリーフ弁２２は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能するので、アクチュエータＡｆ１は、自動的に、パッシブダンパとして機能することができる。また、アクチュエータＡｆ１がパッシブダンパとして機能する場合、可変リリーフ弁２２で開弁圧を調節することができるので、パッシブダンパとして機能させる際に減衰特性を設定できる。
【００４２】
つづいて、上記のように構成された各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２に所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、たとえば、コントローラＣは、モータ１５を回転させポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給しつつ、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の第一開閉弁９を連通ポジション９ｂとし第二開閉弁１１を遮断ポジション１１ｃとする。このようにすることで、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から液体が供給され、ピストン３が図２中左方へ押されアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁２２が開弁して液体が排出通路２１を介してタンク７へ逃げるので、ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力は、可変リリーフ弁２２に与える電流量で決まる可変リリーフ弁２２の開弁圧にコントロールされる。そして、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は、ピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差に上記した可変リリーフ弁２２によってコントロールされるロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。
【００４３】
これに対して、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２に所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、コントローラＣは、モータ１５を回転させてポンプ１２からロッド側室５内へ液体を供給しつつ、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の第一開閉弁９を遮断ポジション９ｃとし第二開閉弁１１を連通ポジション１１ｂとする。このようにすることで、ピストン側室６とタンク７が連通状態におかれるとともにロッド側室５にポンプ１２から液体が供給されるので、ピストン３が図２中右方へ押され各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は収縮の推力を発揮する。上記したところと同様に、可変リリーフ弁２２の電流量を調節することで、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２は、ピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積と可変リリーフ弁２２にコントロールされるロッド側室５内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。
【００４４】
また、このアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２にあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ１５の駆動状況に関わらず、第一開閉弁９と第二開閉弁１１の開閉のみでパッシブダンパとしても機能させることができるので、面倒かつ急峻な弁の切換動作を伴うことが無いので、応答性および信頼性が高いシステムを提供することができる。
【００４５】
なお、このアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２にあっては、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のアクチュエータに比較してストローク長を確保しやすく、アクチュエータの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。
【００４６】
また、このアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２におけるポンプ１２からの液体供給および伸縮作動による液体の流れは、ロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっており、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、推進力発生の応答性の悪化を阻止できる。
【００４７】
したがって、アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の製造にあたって、面倒な油中での組立や真空環境下での組立を強いられることが無く、液体の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減することができる。
【００４８】
さらに、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、気体は、アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減することができる。
【００４９】
つづいて、コントローラＣは、図２および図３に示すように、車体前側としての車体前部Ｂｆの車両進行方向に対して水平横方向の前側の横方向加速度αｆを検出する前側加速度センサ４０と、車体後側としての車体後部Ｂｒの車両進行方向に対して水平横方向の後側の横方向加速度αｒを検出する後側加速度センサ４１と、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒに含まれるノイズを除去するバンドパスフィルタ４２，４３と、鉄道車両の走行中である地点情報を取得する地点情報取得部４４と、バンドパスフィルタ４２，４３で濾波した横方向加速度αｆと横方向加速度αｒを処理するとともに、地点情報取得部４４で得た鉄道車両の地点情報から走行区間が曲線区間であるかを認識し、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２のモータ１５、第一開閉弁９のソレノイド９ｅ、第二開閉弁１１のソレノイド１１ｅ、可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ制御指令を出力する制御部４５とを備えて構成されていて、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の推力を制御するようになっている。なお、本実施の形態では、制御部４５は、Ｈ∞制御を行って周波数に重み付けして目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆおよび目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆと目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆを求めるようにしているので、バンドパスフィルタ４２，４３を省略することも可能である。
【００５０】
地点情報取得部４４は、この場合、編成列車中のある車両に設置される中央車両モニタ或いはこれに接続される車両モニタ端末とされており、リアルタイムに鉄道車両の走行地点を得ることができるようになっている。なお、地点情報取得部４４は、車両モニタによらず、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等といった鉄道車両の走行地点を検出することができるものであってもよい。
【００５１】
制御部４５は、前側加速度センサ４０で検知した前側の横方向加速度αｆと後側加速度センサ４１で検知した後側の横方向加速度αｒに基づいて前側台車Ｔｆと後側台車Ｔｒの直上における車体中心Ｇ周りのヨー加速度ωを求めるヨー加速度演算部４５ａと、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒに基づいて車体Ｂの中心Ｇのスエー加速度Ｓを求めるスエー加速度演算部４５ｂと、ヨー加速度ωに基づいてヨー抑制力Ｆωを求めるヨー制御器４５ｃと、スエー加速度Ｓに基づいて、スエー抑制力として、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの二つの抑制力ＦＳＬ，ＦＳＨを求めるスエー制御器４５ｄと、地点情報取得部４４から得た地点情報から走行区間が曲線区間であるか否かを判断する走行区間認識部４５ｅと、走行区間認識部４５ｅの認識結果、ヨー抑制力Ｆω、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨから各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２個々に与える制御指令Ｆｆ１，Ｆｆ２，Ｆｒ１，Ｆｒ２を求める指令生成部４５ｆと、制御指令Ｆｆ１，Ｆｆ２，Ｆｒ１，Ｆｒ２に基づいてモータ１５、第一開閉弁９のソレノイド９ｅ、第二開閉弁１１のソレノイド１１ｅ、可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃを駆動する駆動部４５ｇとを備えて構成されている。
【００５２】
なお、コントローラＣは、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、前側加速度センサ４０と後側加速度センサ４１が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、バンドパスフィルタ４２，４３と、バンドパスフィルタ４２，４３で濾波した横方向加速度αｆと横方向加速度αｒを取り込んでアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２を制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、コントローラＣの制御部４５における各部は、ＣＰＵが上記処理を行うためのプログラムを実行することで実現することができる。また、バンドパスフィルタ４２，４３は、上記ＣＰＵがプログラムを実行することで実現されてもよい。
【００５３】
つづいて、横方向加速度αｆ，αｒは、たとえば、図１中車体Ｂの中央を左右に通る軸を基準として上方側へ向く方向となる場合に、正の符号を採り、反対に、図１中車体Ｂの中央を左右に通る軸を基準として下方側へ向く方向となる場合に、負の符号を採るように設定され、ヨー加速度演算部４５ａは、前側の横方向加速度αｆと後側の横方向加速度αｒの差を２で割ることで前側台車Ｔｆと後側台車Ｔｒのそれぞれの直上における車体中心Ｇ周りのヨー加速度ωを求め、スエー加速度演算部４５ｂは、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの和を２で割って車体Ｂの中心Ｇのスエー加速度Ｓを求める。前側加速度センサ４０と後側加速度センサ４１の設置箇所は、ヨー加速度ωを求める都合上、前側加速度センサ４０にあっては車体Ｂの中心Ｇを含む前後方向または対角方向に沿う線上であって前側アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２の近傍に配置されるとよく、後側加速度センサ４１にあっても車体Ｂの中心Ｇと前側加速度センサ４０の設置位置とを含む線上であって後側アクチュエータＡｒ１，Ａｒ２の近傍に配置されるとよいが、中心Ｇと前側加速度センサ４０と後側加速度センサ４１の距離と位置関係と横方向加速度αｆ，αｒとからヨー加速度ωを求めることができるので前側加速度センサ４０と後側加速度センサ４１を任意に設定することも可能である。その場合、ヨー加速度ωは、横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの差を２で割って求めるのではなく、上記横方向加速度αｆと横方向加速度αｒの差と、車体Ｂの中心Ｇと各加速度センサ４０，４１との距離、位置関係からヨー加速度ωを得るようにすればよい。
【００５４】
ヨー制御器４５ｃは、図４に示すように、Ｈ∞制御を行うため、ヨー加速度ωに基づいて車体Ｂの全体のヨーを抑制するのに必要な目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆを求める目標ヨー抑制力演算部５０と、目標ヨー抑制力演算部５０で得た目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／２を乗じてヨー抑制力Ｆωを演算するヨー抑制力演算部５１とを備えてヨーＨ∞制御器を構成している。
【００５５】
目標ヨー抑制力演算部５０は、ヨー加速度ωの入力を受けると重み関数によって周波数整形し、車体全体のヨー振動のうち特に抑制したい周波数帯のヨー振動を抑制するのに最適な目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆを求める。重み関数は、鉄道車両に適するように設計される。
【００５６】
ヨー抑制力演算部５１は、目標ヨー抑制力演算部５０で得た目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆから、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１が出力すべきヨー抑制力Ｆωを求める。目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆは、車体Ｂの全体のヨー方向の振動を抑制する抑制力であり、この実施の形態の場合、車体Ｂのヨーを前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１の二つのアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１が出力する推力で抑制するため、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１に出力させるヨー抑制力Ｆωを目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆの値を二分の一することで求める。なお、ヨーは車体Ｂの水平回転であって、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１とで車体Ｂのヨー方向の振動を抑制する遇力を発揮させる必要があるため、前側のアクチュエータＡｆ１のヨー抑制力Ｆωに対して後側のアクチュエータＡｒ１のヨー抑制力Ｆωの符号は反転させる。つまり、前側のアクチュエータＡｆ１のヨー抑制力ＦωをＸとすると、後側のアクチュエータＡｒ１のヨー抑制力Ｆωは−Ｘとなる。また、上記したところでは、ヨー抑制力Ｆωを発揮させるのはアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１の２本であったので、目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆからヨー抑制力Ｆωを得るために乗じる値は１／２であるが、アクチュエータの本数に応じて上記値は適したものに変更される。したがって、たとえば、ヨー抑制力Ｆωを発揮させる前側のアクチュエータが２本であって後側のアクチュエータが３本である場合、まず、前側のアクチュエータの全部で出力すべきヨー抑制力と後側のアクチュエータの全部で出力すべきヨー抑制力は符号は反転しているものの同じ値となるから目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／２を乗じ、さらに、前側のアクチュエータが２本であるので、さらに、１／２を乗じる必要があるから、前側のアクチュエータのヨー抑制力Ｆωは目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／４を乗じた値となる。これに対して、後側のアクチュエータのヨー抑制力Ｆωは、先程と同様に、目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／２を乗じて後側のアクチュエータの全体で出力すべきヨー抑制力を求め、さらに、後側のアクチュエータの本数が３本であるので、さらに、１／３を乗じる必要があるから、目標ヨー抑制力Ｆωｒｅｆに１／６を乗じて演算され、符号を反転させることになる。
【００５７】
スエー制御器４５ｄは、図５に示すように、第一スエーＨ∞制御器Ｈ１と第二スエーＨ∞制御器Ｈ２とを備え、スエー抑制力としてスエー低周波振動抑制力ＦＳＬとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの二つの抑制力ＦＳＬ，ＦＳＨを求めるようになっている。
【００５８】
第一スエーＨ∞制御器Ｈ１は、スエー加速度Ｓに基づいて車体Ｂの全体のスエー低周波振動を抑制するのに必要な目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆを求める目標スエー低周波振動抑制力演算部６０と、目標スエー低周波振動抑制力演算部６０で得た目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／２を乗じてスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを演算するスエー低周波振動抑制力演算部６１とを備えて構成され、第二スエーＨ∞制御器Ｈ２は、スエー加速度Ｓに基づいて車体Ｂの全体のスエー高周波振動を抑制するのに必要な目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆを求める目標スエー高周波振動抑制力演算部６２と、目標スエー高周波振動抑制力演算部６２で得た目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆに１／２を乗じてスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを演算するスエー高周波振動抑制力演算部６３とを備えて構成されている。
【００５９】
目標スエー低周波振動抑制力演算部６０は、スエー加速度Ｓの入力を受けると特に車体Ｂの共振周波数帯に重み付けする重み関数によって周波数整形し、車体全体のスエー振動のうち車体共振周波数帯の振動を抑制するのに適した目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆを求める。重み関数は、鉄道車両の車体Ｂの共振周波数帯に重み付けするように設計され、一般的には、前後の台車Ｔｆ，Ｔｒにばねで支持された車体Ｂの共振周波数は１Ｈｚ前後であるので、実際の車体Ｂの共振周波数にもよるが、具体的には、たとえば、スエー加速度Ｓの０．５Ｈｚ〜１．５Ｈｚの周波数帯の成分に重み付けするように設定される。
【００６０】
スエー低周波振動抑制力演算部６１は、目標スエー低周波振動抑制力演算部６０で得た目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆから、前側のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ２が出力すべきスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを求める。目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆは、車体Ｂの全体のスエー方向の車体共振周波数帯の低周波振動を抑制する抑制力であり、この実施の形態の場合、車体Ｂのスエーを前側のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ２の二つのアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２が出力する推力で抑制するため、前側のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ２に出力させるスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆの値を二分の一することで求める。
【００６１】
また、目標スエー高周波振動抑制力演算部６２は、スエー加速度Ｓの入力を受けると特に鉄道車両の曲線区間走行時に車体Ｂに作用する遠心加速度の周波数以上の周波数成分に重み付けする重み関数によって周波数整形し、車体全体のスエー振動のうち車体共振周波数帯よりも高い周波数の振動を抑制するのに適した目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆを求める。重み関数は、鉄道車両の車体Ｂの共振周波数帯よりも高い周波数に重み付けするように設計され、鉄道車両が曲線区間を走行することによって車体Ｂに作用する遠心加速度の周波数は、実際の鉄道車両の走行速度等にもよるが、概ね０．５Ｈｚ以下であるため、具体的には、たとえば、スエー加速度Ｓの１Ｈｚ以上の周波数成分に重み付けするように設定される。なお、本実施の形態では、目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆが遠心加速度の影響を受けず遠心加速度に無反応となるようにするため２Ｈｚ以上の周波数成分に重み付けするようになっている。
【００６２】
他方、スエー高周波振動抑制力演算部６３は、目標スエー高周波振動抑制力演算部６２で得た目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆから、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１が出力すべきスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを求める。目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆは、車体Ｂの全体のスエー方向の高周波振動を抑制する抑制力であり、この実施の形態の場合、車体Ｂのスエーを前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１の二つのアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１が出力する推力で抑制するため、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１に出力させるスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆの値を二分の一することで求める。
【００６３】
なお、上記したところでは、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを発揮させるのは２本のアクチュエータであったので、目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆおよび目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆからスエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを得るために乗じる値は１／２であるが、アクチュエータの本数に応じて上記値は適したものに変更される。したがって、たとえば、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬを発揮させる前側のアクチュエータが３本であって後側のアクチュエータが４本である場合には、まず、前側のアクチュエータの全部で出力すべきスエー低周波振動抑制力と後側のアクチュエータの全部で出力すべきスエー低周波振動抑制力は同じ値となるから目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／２を乗じ、さらに、前側のアクチュエータが３本であるので、さらに、１／３を乗じる必要があるから、前側のアクチュエータのスエー低周波振動抑制力ＦＳＬは目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／６を乗じた値となる。これに対して、後側のアクチュエータのスエー低周波振動抑制力ＦＳＬは、先程と同様に、目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／２を乗じて後側のアクチュエータの全体で出力すべきスエー低周波振動抑制力を求め、さらに、後側のアクチュエータの本数が４本であるので、さらに、１／４を乗じる必要があるから、目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆに１／８を乗じて演算される。
【００６４】
走行区間認識部４５ｅは、地点情報取得部４４から得た地点情報から鉄道車両が走行中である区間が曲線区間かそれ以外の区間かを判断し、判断結果を指令生成部４５ｆへ出力する。具体的には、たとえば、走行区間認識部４５ｅは、走行地点に走行区間情報を関連付けたマップを有しており、鉄道車両の走行地点からマップを参照し、曲線区間であるか否かを判断するようにしておけばよい。また、これに限らず、たとえば、曲線区間とそれ以外の区間の境や曲線区間の前後に信号を発信する発信機を設けるとともに、鉄道車両側に発信機の信号を受信する受信機を地点情報取得部として設けておき、走行区間認識部は、曲線区間入口側の発信機の信号の受信をもって曲線区間に入ったことを認識し、曲線区間出口側の発信機の信号の受信をもって曲線区間以外に脱したことを認識するようにしてもよい。要するに、走行区間認識部４５ｅは、鉄道車両が曲線区間を走行中であることを認識することができればよい。なお、曲線区間の走行時における乗り心地を良好に保つため、鉄道車両用制振装置１は、鉄道車両が路線を走行中に曲線区間以外の区間での制御から曲線区間内で行う制御を切換える都合上、実際には、鉄道車両が曲線区間に進入する前に制御の切換を行えるようにするとよいので、曲線区間に進入する場合に曲線区間であると認識する地点を実際の曲線区間より手前に設定し、曲線区間からそれ以外の区間へ脱する場合に曲線区間以外の区間であると認識する地点を実際の曲線区間の終了地点よりも奥へ設定するとよい。また、走行地点に関連付けられる走行区間の情報として、曲線区間とそれ以外の区間の種別のほか、後述するアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させる際の減衰係数を曲線区間に最適となるように設定できるようにする場合には、曲線区間のカント量、曲率、緩和曲線か定常曲線区間の区別、緩和曲線である場合の緩和曲線のパターン、スラック等といった曲線区間がどのような曲線であるかを特定できる情報を関連付けておいてもよい。
【００６５】
指令生成部４５ｆは、走行区間認識部４５ｅの認識結果、ヨー抑制力Ｆω、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨから各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２個々に与える制御指令Ｆｆ１，Ｆｆ２，Ｆｒ１，Ｆｒ２を求める。
【００６６】
具体的には、走行区間認識部４５ｅの認識結果が鉄道車両の走行地点が曲線区間以外の区間である場合、指令生成部４５ｆは、ヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を前側のアクチュエータＡｆ１に出力させる制御指令Ｆｆ１を生成し、ヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を後側のアクチュエータＡｒ１に出力させる制御指令Ｆｒ１を生成し、さらに、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬを前側のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ２に出力させる制御指令Ｆｆ２，Ｆｒ２を生成する。なお、ヨー抑制力Ｆωは、前側のアクチュエータＡｆ１と後側のアクチュエータＡｒ１とで符号が反対となるので、たとえば、前側のアクチュエータＡｆ１のヨー抑制力Ｆωの値をＸとすると、前側のアクチュエータＡｆ１が出力すべき抑制力は、Ｘ＋ＦＳＨとなり、後側のアクチュエータＡｒ１が出力すべき抑制力は、−Ｘ＋ＦＳＨで演算される。
【００６７】
これに対して、走行区間認識部４５ｅの認識結果が鉄道車両の走行地点が曲線区間である場合、指令生成部４５ｆは、ヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を前側のアクチュエータＡｆ１に出力させる制御指令Ｆｆ１を生成し、また、ヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を後側のアクチュエータＡｒ１に出力させる制御指令Ｆｒ１を生成し、さらに、前側のアクチュエータＡｆ２と後側のアクチュエータＡｒ２をパッシブダンパとして機能させる制御指令Ｆｆ２，Ｆｒ２を生成する。
【００６８】
駆動部４５ｇは、制御指令Ｆｆ１，Ｆｆ２，Ｆｒ１，Ｆｒ２通りに各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２に推力を発揮させ、或いは、パッシブダンパとして機能させるべく、モータ１５、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の第一開閉弁９のソレノイド９ｅ、第二開閉弁１１のソレノイド１１ｅおよび可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ与えるべき電流指令を求めて当該電流指令を出力する。
【００６９】
より詳細には、制御指令Ｆｆ２，Ｆｒ２がアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させるものでない場合、駆動部４５ｇは、制御指令Ｆｆ１，Ｆｆ２，Ｆｒ１，Ｆｒ２から各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の推力の発揮方向、推力の大きさに応じて、モータ１５、各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２の第一開閉弁９のソレノイド９ｅ、第二開閉弁１１のソレノイド１１ｅおよび可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ与えるべき電流指令を生成するが、比例ソレノイド２２ｃへ与える電流指令についてはアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２が出力している推力をフィードバックして求めるようにしてもよい。
【００７０】
また、制御指令Ｆｆ２，Ｆｒ２がアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させるものである場合、駆動部４５ｇは、モータ１５、第一開閉弁９のソレノイド９ｅ、第二開閉弁１１のソレノイド１１ｅおよび可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ与えるべき電流を０とする電流指令を各アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２へ出力する。すると、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２は、伸縮の際に、必ずシリンダ２から液体が排出されて排出通路２１を介してタンク７へ戻され、この流れに可変リリーフ弁２２で抵抗を与えるので、パッシブダンパとして機能する。この場合、モータ１５については、電流を完全に０とせずに、各アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させる上で弊害の無い程度に回転数を低くするようにしてもよい。鉄道車両が曲線区間を走行した後に曲線区間以外の区間へ侵入すると、制御指令Ｆｆ２，Ｆｒ２は、それぞれ、スエー制御器４５ｄが求めたスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを各アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２に出力させる指令として生成され、各アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２はパッシブダンパ状態からスエー低周波振動抑制力ＦＳＬ通りの推力を発揮する状態に復帰することになる。
【００７１】
なお、上記したように曲線区間におけるカント量、曲率等といった情報を得ることができる場合、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させる際に、カント量、曲率等といった情報から可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃに与える電流量を決定し、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２の減衰係数を鉄道車両が走行中の曲線区間に最適となるように設定することも可能である。この場合、曲線区間に減衰係数を関連付けるか可変リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ与える電流量を関連付けしておくようにして、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２の減衰係数を鉄道車両が走行中の曲線区間に最適となるように設定してもよい。
【００７２】
以上のように、この鉄道車両用制振装置１にあっては、鉄道車両が曲線区間以外の区間を走行中の場合には、前後の一部のアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１がヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を出力し、前後の残りのアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２がスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを出力するから、車体Ｂのヨー方向およびスエー方向の振動が低減されて乗り心地を向上することができる。
【００７３】
また、鉄道車両用制振装置１にあっては、鉄道車両が曲線区間を走行中の場合には、前後の一部のアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１がヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を出力し、前後の残りのアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２がパッシブダンパとして機能する。そのため、鉄道車両用制振装置１は、曲線区間走行時における車体Ｂのヨー方向の振動と遠心加速度の周波数以上の高周波のスエー方向の振動については効果的に抑制することができ、スエー方向の低周波振動に対してもパッシブダンパが発揮する減衰力で遠心加速度の影響なく効果的に制振できるため、曲線区間走行時にあっても車両における乗り心地を向上することができる。つまり、曲線区間走行中の加速度センサ４０，４１で検出する加速度には、遠心加速度成分が含まれており、スエー抑制力ＦＳを得るに際して、フィルタ処理しても遠心加速度成分を完全には取り除くことができないため、曲線区間走行時に単にスエー抑制力を求めてアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２を制御すると推力過多となり、逆に、これを嫌って加速度センサ４０，４１で検出する加速度から遠心加速度の振動成分を除去してしまうと、遠心加速度の周波数帯が車体Ｂの共振周波数帯と重複するために、車体Ｂの共振周波数帯の加速度成分も除去されてしまって、却って車体Ｂのスエー方向の共振周波数帯の振動を抑制するアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２の推力が不足してしまい乗り心地の悪化につながるが、上記したように、本発明の鉄道車両制振装置１では、曲線区間においてスエー方向の遠心加速度の周波数帯および車体Ｂの共振周波数帯の低周波振動に対してはアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２がパッシブダンパとして機能し、遠心加速度の周波数以上の周波数帯のスエー振動とヨー方向の振動に対してはアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１が抑制力を発揮して振動を抑制するから、スエー方向の車体Ｂの共振周波数帯の振動を充分に抑制でき、ヨー方向の振動に対しても効果的に抑制することができ、曲線区間走行中であっても良好な乗り心地を保つことができるのである。このことは曲線区間が緩和曲線であっても定常円曲線であっても有効である。
【００７４】
なお、曲線区間以外の区間では各アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２のそれぞれにヨー抑制力Ｆω、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を発揮させることも可能で、曲線区間でアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１にヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を出力させるとともに、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させることもできる。さらに、たとえば、曲線区間ではアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１をパッシブダンパとし、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２にヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を出力させ、曲線区間以外でアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１にヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を出力させるとともに、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２にスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを出力させるといったこともできる。
【００７５】
ただし、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１のように、前後のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２のうち一部のアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１をヨー方向の振動抑制とスエー方向の高周波振動の抑制に充て、残りの前後のアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をスエー方向の低周波振動の抑制に充てることで、つまり、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬを出力させる前側と後側のアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２のみをパッシブダンパとして機能させることで、アクチュエータＡｆ１，Ａｒ１の制御を切換えずに済み、制御指令の急変を回避して曲線区間におけるモードと曲線区間以外におけるモードとの切換えがスムーズに行え、モード切換時における車体Ｂの挙動も安定させることができ、車両における乗り心地をより一層向上させることができる。
【００７６】
なお、上記したところでは、前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源をパッシブダンパとして機能可能な上記構成のアクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２としているので、推力調整が可変リリーフ弁２２の開弁圧の調整で行えるのでセンサレスで、モータ１５の回転方向も一方向で回転切換に対する高い応答性が要求されずに安価なモータを使用することができ、制御も簡単であるからコスト面で有利で、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢であるから鉄道車両用制振装置１に最適となる。さらに、アクチュエータＡｆ１，Ａｆ２，Ａｒ１，Ａｒ２がフェール時には全てがパッシブダンパとして機能するから、フェール時にあっても車体Ｂの乗り心地の悪化を抑制することができる。
【００７７】
上記したところでは、スエー制御器４５ｄに低周波振動抑制用の第一スエーＨ∞制御器Ｈ１と、高周波振動抑制用の第二スエーＨ∞制御器Ｈ２とを設けているが、たとえば、図６に示すように、Ｈ∞制御器の設計やプロセッサへの実装が難しく、Ｈ∞制御器を増やさずに上記した制御を行いたい場合には、スエー制御器４５ｄの構成を上述した構成に代えて、スエー加速度Ｓを濾波する第一フィルタ７０および第二フィルタ７１と、Ｈ∞制御器７２とで構成するようにしてもよい。
【００７８】
この場合、第一フィルタ７０は、車体Ｂのスエー加速度Ｓの車体共振周波数以上の周波数成分を抽出するハイパスフィルタとされており、一般的には、前後の台車Ｔｆ，Ｔｒにばねで支持された車体Ｂの共振周波数は１Ｈｚ前後であるので、実際の車体Ｂの共振周波数にもよるが、第一フィルタ７０のカットオフ周波数は、具体的には、たとえば、０．２Ｈｚ程度に設定される。
【００７９】
第二フィルタ７１は、鉄道車両が曲線区間を走行する際に車体Ｂに作用する遠心加速度の周波数以上の周波数成分を抽出するハイパスフィルタとされており、鉄道車両が曲線区間を走行することによって車体Ｂに作用する遠心加速度の周波数は、実際の鉄道車両の走行速度等にもよるが、概ね０．５Ｈｚ以下であるため、具体的には、たとえば、第二フィルタ７１のカットオフ周波数は、１Ｈｚ以上とすればよいが、この本実施の形態では、目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆが遠心加速度の影響を受けず遠心加速度に無反応となるようにするため２Ｈｚに設定されている。
【００８０】
このように、第一フィルタ７０と第二フィルタ７１とで濾波したスエー加速度ＳをそれぞれＨ∞制御器７２に入力する。Ｈ∞制御器７２は、この場合、第一フィルタ７０で濾波したスエー加速度Ｓから車体共振周波数帯のスエー方向の振動抑制に効果のあるスエー方向の低周波振動抑制用の抑制力を得るとともに、第二フィルタ７１で濾波したスエー加速度Ｓから遠心加速度の影響を受けないスエー方向の高周波振動抑制用の抑制力を得る目標スエー抑制力演算部７２ａと、ゲイン乗算器７２ｂと、スエー低周波振動抑制力演算部６１と、スエー高周波振動抑制力演算部６３で構成される。
【００８１】
この場合、第一フィルタ７０と第二フィルタ７１がともにハイパスフィルタとされているので、目標スエー抑制力演算部７２ａが出力する低周波振動抑制用の抑制力をアクチュエータＡｆ２，Ａｒ２に出力させるとともに、目標スエー抑制力演算部７２ａが出力する高周波振動抑制用の抑制力をアクチュエータＡｆ１，Ａｒ１に出力させると、スエー方向の振動抑制に必要な抑制力の２倍に抑制力が発揮されてしまうため、目標スエー抑制力演算部７２ａが出力する低周波振動抑制用の抑制力と高周波振動抑制用の抑制力をゲイン乗算部７２ｂでそれぞれ二分の一するようにしている。したがって、このゲイン乗算部７２ｂで目標スエー抑制力演算部７２ａが出力する低周波振動抑制用の抑制力を二分の一した値を目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆとし、このゲイン乗算部７２ｂでＨ∞制御器７２が出力する高周波振動抑制用の抑制力を二分の一した値を目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆとする。なお、第一フィルタ７０および第二フィルタ７１のカットオフ周波数より低い周波数帯域は位相が進むので位相補償器を別途設けるようにしてもよく、また、第一フィルタ７０が車体Ｂの共振周波数帯成分のみを抽出するバンドパスフィルタであるか、車体Ｂの共振周波数帯以下の成分を抽出するローパスフィルタで構成される場合、第二フィルタ７１で抽出する周波数域の重複が無いのでゲイン乗算部７２ｂを省略することができる。
【００８２】
このようにして得た目標スエー低周波振動抑制力ＦＳＬｒｅｆをスエー低周波振動抑制力演算部６１に入力することでスエー低周波振動抑制力ＦＳＬを求めることができ、また、目標スエー高周波振動抑制力ＦＳＨｒｅｆをスエー高周波振動抑制力演算部６３に入力することでスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを求めることができる。
【００８３】
この場合にあってもスエー制御器に上記した第一スエーＨ∞制御器Ｈ１および第二スエーＨ∞制御器Ｈ２を備えた鉄道車両用制振装置１と同様の効果を奏することができる。また、スエー加速度Ｓを第一フィルタ７０と第二フィルタ７１とで濾波する構成は、Ｈ∞制御器の設計やプロセッサへの実装が難しく、Ｈ∞制御器を増やさずに上記した制御を行いたい場合に最適であるが、このような場合でなくとも当然に使用することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態における鉄道車両用制振装置１では、Ｈ∞制御を行うようになっているので、車体Ｂに入力される振動の周波数によらず高い制振効果を得ることができ、高いロバスト性を得ることができる。このことは、Ｈ∞制御以外の制御を用いることを否定するものではない。したがって、たとえば、スカイフック制御を行いたい場合には、横方向加速度αｆ，αｒから車体Ｂの前側台車Ｔｆおよび後側台車Ｔｒの直上のヨー速度とスエー速度とを得て、スエー速度については上記した第一フィルタ７０と第二フィルタ７１でフィルタ処理し、ヨー速度にスカイフック減衰係数（スカイフックゲイン）を乗じてヨー抑制力Ｆωを得るとともに、濾波後のスエー速度にスカイフック減衰係数（スカイフックゲイン）を乗じてスエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを求めるようにしてもよい。また、前側振動抑制力発生源と後側振動抑制力発生源に減衰力可変ダンパを用いる場合、スカイフックダンパを実現するためにカルノップ制御を用いることもでき、車体Ｂの前側台車Ｔｆおよび後側台車Ｔｒの直上のヨー速度およびスエー速度と、減衰力可変ダンパのストローク方向と、スカイフック減衰係数とからヨー抑制力Ｆω、スエー低周波振動抑制力ＦＳＬおよびスエー高周波振動抑制力ＦＳＨを求めるようにしてもよい。
【００８５】
なお、上記した実施の形態の場合、アクチュエータＡｆ２，Ａｒ２をパッシブダンパとして機能させれば足りるため、アクチュエータＡｆ１，Ａｒ１についてはアクチュエータ機能のみを発揮するものであってもよい。さらに、アクチュエータの本数は、上記した本数に限られず、前後とも２本以上設置されていて、曲線区間では、前後のアクチュエータのそれぞれ一部にヨー抑制力Ｆωとスエー高周波振動抑制力ＦＳＨの合力を発揮させ、前後の残りのアクチュエータをパッシブダンパとして機能させるようになっていればよい。
【００８６】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、鉄道車両等の制振に利用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 鉄道車両用制振装置
２ シリンダ
３ ピストン
４ ロッド
５ ロッド側室
６ ピストン側室
７ タンク
８ 第一通路
９ 第一開閉弁
１０ 第二通路
１１ 第二開閉弁
１２ ポンプ
１６ 供給通路
１７ 逆止弁
１８ 整流通路
１９ 吸込通路
２１ 排出通路
２２ 可変リリーフ弁
４４ 地点情報取得部
４５ｃ ヨー制御器
４５ｄ スエー制御器
Ｈ１ 第一スエーＨ∞制御器
Ｈ２ 第二スエーＨ∞制御器
７０ 第一フィルタ
７１ 第二フィルタ
Ａｆ１，Ａｆ２ 前側振動抑制力発生源としてのアクチュエータ
Ａｒ１，Ａｒ２ 後側振動抑制力発生源としてのアクチュエータ
Ｂ 車体
Ｔｆ 前側台車
Ｔｒ 後側台車
【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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