(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前側アクチュエータと、鉄道車両の後側台車と車体との間に介装される後側アクチュエータと、これら両方のアクチュエータを制御する制御装置とを備えた鉄道車両用制振装置において、制御装置は、前側アクチュエータの制御力指令値と後側アクチュエータの制御力指令値とを比較し、前記比較から大きい絶対値をもつ制御力指令値を車体の中心周りのヨー角速度に応じた重み付け係数を乗じて車体のヨーを低減するように補正することを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項２】
重み付け係数は、ヨー角速度の絶対値の増大に対して１から０へ向けて減少するように設定され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】
制御装置は、鉄道車両の車体前側の車両進行方向に対して横方向の前側横加速度を検出する前側加速度センサと、鉄道車両の車体後側の車両進行方向に対して横方向の後側横加速度を検出する後側加速度センサとを備え、上記前側加速度センサが検出した前側横加速度に基づいて前側アクチュエータの制御力指令値を求めるとともに上記後側加速度センサが検出した後側横加速度に基づいて後側アクチュエータの制御力指令値を求め、上記前側横加速度と後側横加速度からヨー角速度を求め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、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。
【０００３】
この鉄道車両用制振装置は、車体と前側台車との間に介装された前側アクチュエータと、車体と後側台車との間に介装された後側アクチュエータと、これらアクチュエータを制御する制御装置とを備えて構成されている。
【０００４】
より詳しくは、制御装置は、車体の左右方向の加速度を積分して左右方向の速度を得て、当該速度の符号を反転させてスカイフックゲインを乗じて上述の各アクチュエータに発生させるべき制御力を求め、各アクチュエータに当該制御力どおりに推力を発生させるようになっており、これらアクチュエータの推力で鉄道車両の車体の振動を低減する。つまり、この鉄道車両用制振装置は、各アクチュエータをスカイフック制御則に則ってアクティブ制御し、車体振動を抑制するようになっている（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２００８−２４７２０４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、鉄道車両の走行中に軌道狂いや明かり区間（トンネル外）からトンネル内へ侵入する際、或いは、車両同士のすれ違いなどで車体に横方向の振動が入力されることを考えると、鉄道車両は前後方向に長尺であるので、車体前側に振動が入力された後に時間的に遅れたタイミングで車体後側に振動が入力されることになる。
【０００７】
そして、上記鉄道車両用制振装置は、前側に振動が入力されるとこれを車体前側の加速度センサで検知して前側アクチュエータが上記振動を打ち消すように車体を動かそうとするが、この前側アクチュエータの推力によって車体後側が加振され、続いて車体後側に入力される振動に前記前側アクチュエータの推力による振動が重畳されて、これを車体後側の加速度センサで検知するため、後側アクチュエータは過大な推力を発生することになる。
【０００８】
このように、軌道狂いなどの振動に前側アクチュエータの推力による振動が重畳されることによって後側アクチュエータが過大な推力を発生すると、車体を前後のアクチュエータの一方または両方で車体中心回りに回転させてしまうため、従来の鉄道車両用制振装置は、自ら車体のヨー振動を励起して車両における乗り心地を悪化させてしまうという問題を抱えている。
【０００９】
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、ヨー振動の励起を防止し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】
【００１０】
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前側アクチュエータと、鉄道車両の後側台車と車体との間に介装される後側アクチュエータと、これら両方のアクチュエータを制御する制御装置とを備えた鉄道車両用制振装置において、制御装置は、前側アクチュエータの制御力指令値と後側アクチュエータの制御力指令値とを比較し、前記比較から大きい絶対値をもつ制御力指令値を車体の中心周りのヨー角速度に応じた重み付け係数を乗じて車体のヨーを低減するように補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鉄道車両用制振装置によれば、ヨー角速度に応じて制御力指令値のうち絶対値が大きい方の制御力指令値がその絶対値が減少するように補正される。この補正は、最終的な前側アクチュエータの制御力指令値と後側アクチュエータの制御力指令値との差が補正前の前側アクチュエータの制御力指令値と後側アクチュエータの制御力指令値の差より小さくなる補正であり、前後のアクチュエータの推力による車体のヨー振動を低減することができる。
【００１２】
すなわち、鉄道車両用制振装置によれば、ヨー振動の励起を抑制しつつアクティブ制御を実施することが可能であり、鉄道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】
【００１３】
【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制御装置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における重み付け係数とヨー角速度との関係を示す図である。
【図５】一実施の形態の鉄道車両用制振装置における制御装置の処理手順の一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】
【００１４】
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アクチュエータＡｆと、後側台車Ｔｒと車体Ｂとの間に介装される後側アクチュエータＡｒと、これら両方のアクチュエータＡｆ，Ａｒをアクティブ制御する制御装置Ｃとを備えて構成されている。アクチュエータＡｆ，Ａｒ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。
【００１５】
そして、これら前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒ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、制御装置Ｃは、たとえば、スカイフック制御を行って、これら前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒに推力を発生させて上記車体Ｂの横方向の振動を抑制するようになっている。
【００１６】
制御装置Ｃは、本実施の形態にあっては、基本的には、スカイフック制御則に則って、車体Ｂの前部と後部における車両進行方向に対して水平横方向の速度から前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒで個々に発生すべき推力である制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒを求めた後、この制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒの絶対値のうち大きい方を車体Ｂの中心Ｇ周りのヨー角速度ωに応じた重み付け係数βを乗じて車体Ｂのヨーを低減するように補正し、補正後の制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊通りの推力を前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒに発生させるべく制御することで車体Ｂの上記横方向の振動を抑制するようになっている。具体的には、制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒの絶対値のうち大きい方を重み付け係数βを乗じて当該制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒの絶対値が減少するように補正する。
【００１７】
前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒは、制御装置Ｃが求めた制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊通りに推力を発生するものであればよいので種々のアクチュエータ、たとえば、液圧や空圧のアクチュエータや電磁アクチュエータを用いることができるが、以下に示す、アクチュエータを用いると鉄道車両用制振装置１に最適となる。
【００１８】
つづいて、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒ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Ａｆ，Ａｒは、同じ構成であるので、説明の重複を避けるため、便宜上、前側アクチュエータＡｆについての構成についてのみ説明し、後側アクチュエータＡｒについての具体的な説明を省略することとする。
【００１９】
前側アクチュエータＡｆは、図２に示すように、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、ポンプ１２を駆動するモータ１５と、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には作動油等の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、この前側アクチュエータＡｆを伸長駆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、前側アクチュエータＡｆを収縮駆動させることができるようになっている。
【００２１】
以下、前側アクチュエータＡｆ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、上述のように液体として作動油が充填されている。
【００２３】
また、この前側アクチュエータＡｆ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、伸長駆動時と収縮駆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、前側アクチュエータＡｆの変位量に対する流量も伸縮両側で同じとなる。
【００２４】
詳しくは、前側アクチュエータＡｆを伸長駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態となってロッド側室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し、反対に、前側アクチュエータＡｆを収縮駆動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通が断たれてピストン側室６をタンク７に連通させた状態となるので、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り、前側アクチュエータＡｆ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、この前側アクチュエータＡｆの推力を制御する場合、伸長駆動、収縮駆動共に、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流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の圧力で前側アクチュエータＡｆ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、この前側アクチュエータＡｆを鉄道車両における車体Ｂと車軸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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、この実施の形態の場合、ロッド側室５とタンク７とが排出通路２１を通じて接続されており、この排出通路２１の途中に開弁圧を変更可能な比例電磁リリーフ弁２２が設けられている。
【００３３】
比例電磁リリーフ弁２２は、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に対向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】
この比例電磁リリーフ弁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、この比例電磁リリーフ弁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】
そして、比例電磁リリーフ弁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、前側アクチュエータＡｆ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、前側アクチュエータＡｆのシステム全体を保護するようになっている。
【００３７】
また、ピストン側室６とロッド側室５とを連通する整流通路１８が設けられており、この整流通路１８の途中には逆止弁１８ａが設けられて、当該整流通路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、タンク７とピストン側室６とを連通する吸込通路１９が設けられており、この吸込通路１９の途中には逆止弁１９ａが設けられて、当該吸込通路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。
【００３８】
前側アクチュエータＡｆに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、たとえば、制御装置Ｃは、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として、前側アクチュエータＡｆの伸縮状況に応じてモータ１５を所定の回転数で回転させポンプ１２からシリンダ２内へ液体を供給する。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中左方へ押され前側アクチュエータＡｆ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内の圧力が比例電磁リリーフ弁２２の開弁圧を上回ると、比例電磁リリーフ弁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、比例電磁リリーフ弁２２に与える電流量で決まる比例電磁リリーフ弁２２の開弁圧にコントロールされる。そして、前側アクチュエータＡｆ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比例電磁リリーフ弁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。
【００３９】
これに対して、前側アクチュエータＡｆに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、制御装置Ｃは、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として、前側アクチュエータＡｆの伸縮状況に応じてモータ１５を所定の回転数で回転させつつポンプ１２からロッド側室５内へ液体を供給する。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中右方へ押され前側アクチュエータＡｆは収縮の推力を発揮する。上記したところと同様に、比例電磁リリーフ弁２２の電流量を調節することで、前側アクチュエータＡｆは、ピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積と比例電磁リリーフ弁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。
【００４０】
このように、モータ１５を所定の回転数で定速回転させることで、ポンプ１２の回転数が変化しないので、ポンプ１２の回転数変動に伴う騒音の発生を防止でき、アクチュエータＡｆ，Ａｒの制御応答性をも良好なものとすることができるが、比例電磁リリーフ弁２２による圧力調整にモータ１５の回転数の変更を加味してアクチュエータＡｆ，Ａｒの発生推力を調節するようにしてもよい。
【００４１】
また、このアクチュエータＡｆ，Ａｒ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。
【００４２】
なお、このアクチュエータＡｆ，Ａｒ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と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。
【００４３】
また、このアクチュエータＡｆ，Ａｒ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Ａｆ，Ａｒ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。
【００４４】
したがって、アクチュエータＡｆ，Ａｒの製造にあたって、面倒な液体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。
【００４５】
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Ａｆ，Ａｒ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。
【００４６】
なお、このアクチュエータＡｆ，Ａｒにあっては、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のでユニフロー型のダンパとして機能することになる。したがって、アクチュエータＡｆ，Ａｒ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、比例電磁リリーフ弁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Ａｆ，Ａｒ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。
【００４７】
つづいて、制御装置Ｃは、図１から図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横加速度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横加速度αｒを検出する後側加速度センサ４１と、前側横加速度αｆと後側横加速度αｒに含まれる曲線走行時の定常加速度、ドリフト成分やノイズを除去するバンドパスフィルタ４２，４３と、バンドパスフィルタ４２，４３で濾過した前側横加速度αｆと後側横加速度αｒを処理して、各アクチュエータＡｆ，Ａｒ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、比例電磁リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ制御指令を出力する制御部４４とを備えて構成されていて、各アクチュエータＡｆ，Ａｒの推力を制御するようになっている。なお、バンドパスフィルタ４２，４３で前側横加速度αｆと後側横加速度αｒに含まれる曲線走行時の定常加速度が除去されるので、乗り心地を悪化させる振動のみを抑制することができる。
【００４８】
制御部４４は、前側加速度センサ４０で検知した前側横加速度αｆを積分して車体前部Ｂｆの水平横方向の速度Ｖｆを求め、速度Ｖｆからスカイフック制御則に則り前側アクチュエータＡｆが発生すべき推力の大きさ、方向でなる制御力指令値Ｆｆを求める。また、制御部４４は、後側についても、後側加速度センサ４１で検知した後側横加速度αｒを積分して車体後部Ｂｒの水平横方向の速度Ｖｒを求め、速度Ｖｒからスカイフック制御則に則り後側アクチュエータＡｒが発生すべき推力の大きさ、方向でなる制御力指令値Ｆｒを求める。制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒは、たとえば、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒに車体Ｂを図１中上方側へ推す推力を発生させるときに正の符号を採り、反対に、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒに車体Ｂを図１中下方側へ推す推力を発生させるときに負の符号を採るように設定される。同様に、前側加速度αｆ、後側横加速度αｒ、速度Ｖｆ、速度Ｖｒも図１中上方側を正としてある。なお、車体Ｂの前後の横方向の速度Ｖｆ，Ｖｒを求めるのに他のセンサ、手段を用いてもよい。
【００４９】
さらに、制御部４４は、上記制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒを求めるのとは別に、上記速度Ｖｆと速度Ｖｒの差と、車体Ｂの中心Ｇと各加速度センサ４０，４１との距離、位置関係からヨー角速度ωを得て、ヨー角速度ωに応じた重み付け係数βを求める。この重み付け係数βは、ヨー角速度ωの絶対値に対して１から減少するようになっており、たとえば、図４中の線Ｘ，Ｙ，Ｚで示したように、ヨー角速度ωの絶対値の増加に対して１から減少するように設定されればよく、鉄道車両の乗り心地の向上に最適となるように任意に設定することができる。なお、重み付け係数βをヨー角速度ωの絶対値のｎ次式（ｎは任意の数）で数式化しておいて、制御部４４で当該数式にヨー角速度ωを与えて重み付け係数βを求めてもよいし、重み付け係数βとヨー角速度ωとの関係をマップ化しておき、ヨー角速度ωを得てから制御部４４でマップ演算することによって重み付け係数βを求めるようにしてもよい。
【００５０】
なお、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、ヨー角速度ωを求め、前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒの制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊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Ａｆ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を含む前後方向または対角方向に沿う線上であって後側アクチュエータＡｒ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速度Ｖｆ，Ｖｒとからヨー角速度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。前側加速度センサ４０と車体Ｂの中心Ｇとの前後方向距離Ｌｆと、後側加速度センサ４１と車体Ｂの中心Ｇとの前後方向距離Ｌｒとすると、ヨー角速度ωは、ω＝（Ｖｆ−Ｖｒ）／（Ｌｆ＋Ｌｒ）で計算できる。本実施の形態では、ヨー角速度ωを前側加速度センサ４０と後側加速度センサ４１で加速度を検知して求めているが、ヨー角度センサを用いて求めてもよい。
【００５１】
つづいて、制御部４４は、上記制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒの各絶対値を比較し、これら制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒのうち大きい絶対値を持つ制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒに上記の如く求めた重み付け係数βを乗算して補正する。たとえば、後側アクチュエータＡｒに対応する制御力指令値Ｆｒの絶対値が前側アクチュエータＡｆに対応する制御力指令値Ｆｆの絶対値より大きい場合、ヨー角速度ωが０でない場合には重み付け係数βが１より小さいので、この重み付け係数βを後側の制御力指令値Ｆｒに乗算して補正すると、補正後の制御力指令値Ｆｒ＊の絶対値が小さくなるように、当該制御力指令値Ｆｒが補正されることになる。他方、上記制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒのうち小さい絶対値を持つ制御力指令値Ｆｆは、重み付けを行われずに、そのまま制御力指令値Ｆｆとされる。
【００５２】
そして、制御装置Ｃにおける制御部４４は、制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊を求めた後、制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊通りに各アクチュエータＡｆ，Ａｒに推力を発揮させるべく、これらアクチュエータＡｆ，Ａｒへ制御指令を与える。具体的には、制御部４４は、制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊から各アクチュエータＡｆ，Ａｒ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、比例電磁リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ与えるべき制御指令を求めて当該制御指令を出力することになる。また、制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊から制御指令を求める際、現在アクチュエータＡｆ，Ａｒが出力している推力をフィードバックして制御指令を求めてもよい。
【００５３】
以上の制御部４４における処理を図５に示したフローチャートに基づいて説明すると、ステップＳ１では、前側横加速度αｆおよび後側横加速度αｒを取り込む。
【００５４】
つづいて、ステップＳ２では、制御部４４は、前側アクチュエータＡｆに対応する制御力指令値Ｆｆと、後側アクチュエータＡｒに対応する制御力指令値Ｆｒとを求める。
【００５５】
さらに、ステップＳ３では、制御部４４は、重み付け係数βを求める。つづいて、ステップＳ４では、制御部４４は、制御力指令値Ｆｆの絶対値が制御力指令値Ｆｒの絶対値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップＳ５へ移行して制御力指令値Ｆｆを重み付け係数βで補正して、制御力指令値Ｆｆ＊を求めるとともに制御力指令値Ｆｒ＊＝Ｆｒとする。
【００５６】
そして、ステップＳ６へ移行して、制御部４４は、制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊通りに各アクチュエータＡｆ，Ａｒの推力を制御すべく、各アクチュエータＡｆ，Ａｒ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、比例電磁リリーフ弁２２の比例ソレノイド２２ｃへ制御指令を出力する。
【００５７】
他方、ステップＳ４の判断で、制御力指令値Ｆｆの絶対値が制御力指令値Ｆｒの絶対値より大きくない場合、ステップＳ７へ移行して、制御部４４は、制御力指令値Ｆｒの絶対値が制御力指令値Ｆｆの絶対値より大きいか否かを判断する。このステップＳ７の判断で、制御力指令値Ｆｒの絶対値が制御力指令値Ｆｆの絶対値より大きい場合は、ステップＳ８へ移行して、制御部４４は、制御力指令値Ｆｒを重み付け係数βで補正して、制御力指令値Ｆｒ＊を求めるとともに制御力指令値Ｆｆ＊＝Ｆｆとし、ステップＳ６へ移行して上記同様に制御指令を出力する。
【００５８】
上記ステップＳ７の判断で、制御力指令値Ｆｒの絶対値が制御力指令値Ｆｆの絶対値より大きくない場合、制御力指令値Ｆｒの絶対値が制御力指令値Ｆｆの絶対値と等しいので、ステップＳ９へ移行して、制御部４４は、制御力指令値Ｆｆを最終的な制御力指令値Ｆｆ＊とするとともに、制御力指令値Ｆｒを最終的な制御力指令値Ｆｒ＊とし、ステップＳ６へ移行して上記同様に制御指令を出力する。
【００５９】
上記一連の手順を順次繰り返すことにより、制御装置Ｃは、各アクチュエータＡｆ，Ａｒの推力を制御する。
【００６０】
なお、制御装置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で濾過した前側横加速度αｆと後側横加速度αｒを取り込んでアクチュエータＡｆ，Ａｒ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（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  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（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、制御装置Ｃの上記制御部４４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。なお、積分器を使用して前側横加速度αｆと後側横加速度αｒから速度Ｖｆ，Ｖｒを求めてもよく、前側横加速度αｆと後側横加速度αｒのバンドパスフィルタ４２，４３および積分器で処理した後に位相補償用のフィルタで処理してもよく、また、バンドパスフィルタ４２，４３、積分器および位相補償用のフィルタの特性を合成したフィルタで処理するようにしてもよく、バンドパスフィルタ４２，４３および積分器で処理した後に位相補償用のフィルタは、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現されてもよい。
【００６１】
このように、制御部４４が上記した処理を行うことで、この鉄道車両用制振装置１では、ヨー角速度ωに応じて制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒのうち絶対値が大きい方の制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒがその絶対値が減少するように補正される。この補正は、最終的な制御力指令値Ｆｆ＊と制御力指令値Ｆｒ＊の差が補正前の制御力指令値Ｆｆと制御力指令値Ｆｒの差より小さくなる補正であり、アクチュエータＡｆ，Ａｒの推力による車体Ｂのヨー振動を低減することができる。
【００６２】
すなわち、鉄道車両用制振装置１によれば、ヨー振動の励起を抑制しつつアクティブ制御を実施することが可能であり、鉄道車両における乗り心地を向上することができる。
【００６３】
そして、制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒの一方を補正すると、補正後の制御力指令値Ｆｆ＊，Ｆｒ＊の絶対値が小さくなるので、その分、アクチュエータＡｆ，Ａｒの推力も小さくなり、加振による車体Ｂを振動に悪影響を与える機会も減少するとともに、消費エネルギを低減することもできる。
【００６４】
また、この鉄道車両用制振装置１にあっては、重み付け係数βで制御力指令値Ｆｆと制御力指令値Ｆｒのいずれか一方を補正するので、車体Ｂのヨー振動をアクチュエータＡｆ，Ａｒの推力で励起してしまう状況のみに対応してヨー振動の励起を低減することができる。
【００６５】
なお、上記したところでは、制御装置Ｃは、スカイフック制御則に則って前後のアクチュエータＡｆ，Ａｒの制御力指令値Ｆｆ，Ｆｒを求めているが、他の制御則を用いてもよく、その場合にも、ヨー角速度ωに応じた重み付け係数βで補正を行うことができ、本発明の効果は失われることはない。
【００６６】
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】
【００６７】
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】
【００６８】
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
９ａ第一開閉弁におけるバルブ
９ｂ第一開閉弁における連通ポジション
９ｃ第一開閉弁における遮断ポジション
９ｄ第一開閉弁におけるバネ
９ｅ第一開閉弁におけるソレノイド
１０第二通路
１１第二開閉弁
１１ａ第二開閉弁におけるバルブ
１１ｂ第二開閉弁における連通ポジション
１１ｃ第二開閉弁における遮断ポジション
１１ｄ第二開閉弁におけるバネ
１１ｅ第二開閉弁におけるソレノイド
１２ポンプ
１３蓋
１４ロッドガイド
１５モータ
１６供給通路
１７逆止弁
１８整流通路
１８ａ整流通路における逆止弁
１９吸込通路
１９ａ吸込通路における逆止弁
２１排出通路
２２比例電磁リリーフ弁
２２ａ比例電磁リリーフ弁における弁体
２２ｂ比例電磁リリーフ弁におけるバネ
２２ｃ比例電磁リリーフ弁における比例ソレノイド
４０前側加速度センサ
４１後側加速度センサ
４２，４３バンドパスフィルタ
４４制御部
Ａｆ前側アクチュエータ
Ａｒ後側アクチュエータ
Ｂ 車体
Ｂｆ車体前部
Ｂｒ車体後部
Ｃ 制御装置
Ｇ 車体の中心
Ｐ ピン
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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