(57)【要約】  上下方向の振動と左右方向の振動を協調して制御することができるサスペンション制御装置を提供する。  車体と台車とを有する車両に設けられるサスペンション制御装置は、車体と台車との間に設けられるための上下動力発生機構であって、上下方向の振動に対して力を発生させる上下動力発生機構と、車体と台車との間に設けられるための左右動力発生機構であって、左右方向の振動に対して力を発生させる左右動力発生機構と、上下動力発生機構が発生させる力を制御する上下動制御コントローラと、左右動力発生機構が発生させる力を制御する左右動制御コントローラと、を備える。上下動制御コントローラは、左右動力発生機構の状態に応じて、上下動力発生機構が発生させる力を決定する。
2017145794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と台車とを有する車両に設けられるサスペンション制御装置であって、
前記車体と前記台車との間に設けられるための上下動力発生機構であって、上下方向の振動に対して力を発生させる上下動力発生機構と、
前記車体と前記台車との間に設けられるための左右動力発生機構であって、左右方向の振動に対して力を発生させる左右動力発生機構と、
前記上下動力発生機構が発生させる力を制御する上下動制御コントローラと、
前記左右動力発生機構が発生させる力を制御する左右動制御コントローラと、
を備え、
前記上下動制御コントローラは、前記左右動力発生機構の状態に応じて、前記上下動力発生機構が発生させる力を決定する
サスペンション制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンション制御装置であって、
前記上下動力発生機構および前記左右動力発生機構は、アクチュエータにより作動流体の流れを制御する上下動制御ダンパおよび左右動制御ダンパである
サスペンション制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のサスペンション制御装置であって、
前記左右動制御コントローラは、前記上下方向の振動に対して前記上下動力発生機構が発生させる力が不足するときは前記左右動力発生機構が発生させる力を高めるように、前記左右動力発生機構を制御する
サスペンション制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のサスペンション制御装置であって、
前記上下動制御コントローラは、前記左右方向の振動に対して前記左右動力発生機構が発生させる力が不足するときは前記上下動力発生機構が発生させる力を高めるように、前記上下動力発生機構を制御する
サスペンション制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載のサスペンション制御装置であって、
前記左右動制御コントローラは、前記車両の走行速度が所定速度以上に高速のときは、前記左右動力発生機構が発生させる力を高め、
前記上下動制御コントローラは、前記車両の走行速度が前記所定速度よりも低速のときは、前記上下動力発生機構が発生させる力を高める
サスペンション制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載のサスペンション制御装置であって、
前記上下動力発生機構が発生させる力、および、前記左右動力発生機構が発生させる力は、ゲインを変化させることにより調整される
サスペンション制御装置。
【請求項７】
車両であって、
前記車体と、
前記台車と、
請求項１に記載のサスペンション制御装置と  を備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の振動等を低減するのに好適に用いられるサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の鉄道用サスペンション制御装置として、減衰力が調整可能な左右動制御ダンパを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６９２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、さらなる車両挙動向上を目指して、左右動制御ダンパに加えて、上下動制御ダンパを採用することが検討されている。その際、単に２つのダンパの制御を組み合わせると、例えばロールが発生しているときには左右動制御ダンパがロールを抑える制御を行うため、上下動制御ダンパはその動きを邪魔しないように制御力を弱める。しかし、左右動制御ダンパがストロークエンドに達すると、それ以上のロール抑制ができない。このとき、上下動制御ダンパは制御力を抑えるように制御しているため、ロール抑制効果を高めるよう作用することはできないという問題がある。【０００５】
また、車両の走行速度によって、車両の挙動は異なる。例えば、高速時は空気力加振等の影響により、左右方向の振動が支配的であり、低速時は上下方向の振動が支配的であることが分かっている。このため、車両速度によって、制御を協調させる必要がある。【０００６】
本発明の目的は、上下方向の振動と左右方向の振動を協調して制御することができるサスペンション制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、車体と台車とを有する車両に設けられるサスペンション制御装置が提供される。このサスペンション制御装置は、車体と台車との間に設けられるための上下動力発生機構であって、上下方向の振動に対して力を発生させる上下動力発生機構と、車体と台車との間に設けられるための左右動力発生機構であって、左右方向の振動に対して力を発生させる左右動力発生機構と、上下動力発生機構が発生させる力を制御する上下動制御コントローラと、左右動力発生機構が発生させる力を制御する左右動制御コントローラと、を備える。上下動制御コントローラは、左右動力発生機構の状態に応じて、上下動力発生機構が発生させる力を決定する。【０００８】
本発明の一実施形態によれば、上下方向の振動と左右方向の振動を協調して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１ないし第４、第９、第１０の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図３】左右動アクティブサスペンションのストローク量と、上下動アクティブサスペンションのゲインとを示すタイミングチャートである。
【図４】第３の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図５】左右動セミアクティブサスペンションのピストン速度と、上下動アクティブサスペンションのゲインとを示すタイミングチャートである。
【図６】第５、第７の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図７】第５の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図８】車両の走行速度と、左右動アクティブサスペンションのゲインと、上下動アクティブサスペンションのゲインとを示すタイミングチャートである。
【図９】第６、第８の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図１０】第６の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図１１】第７の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図１２】第８の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図１３】第９の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図１４】上下動アクティブサスペンションの状態と、左右動アクティブサスペンションのゲインとを示すタイミングチャートである。
【図１５】第１０の実施の形態による協調制御プログラムを示す流れ図である。
【図１６】上下動セミアクティブサスペンションの状態、ストローク量、理想減衰力、ゲインと、左右動アクティブサスペンションのゲインとを示すタイミングチャートである。
【図１７】第１の変形例によるサスペンション制御装置が適用された鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図１８】第２の変形例によるサスペンション制御装置が適用された鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１１】
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、鉄道車両１（車両）は、例えば乗客、乗員等が乗車する車体２と、車体２の下側に設けられた前側および後側の台車３（１台のみ図示）とを有している。これらの台車３は、車体２の前部側と後部側とに離間して配置され、各台車３にはそれぞれ４個の車輪４が設けられている。鉄道車両１は、各車輪４が左右のレール５上を回転することにより、レール５に沿って走行駆動する。
【００１２】
台車３と車輪４との間には、車輪４（輪軸）からの振動や衝撃を緩和する軸ばね６が設けられている。また、車体２と台車３との間には、枕ばねとしての空気ばね７が複数設けられると共に、空気ばね７と並列に上下動力発生機構としての上下動アクティブサスペンション８が複数設けられている。空気ばね７および上下動アクティブサスペンション８は、台車３の左右両側に配置され、台車３に２個ずつ設けられている。このため、空気ばね７および上下動アクティブサスペンション８は、鉄道車両１全体で合計４個設けられている。
【００１３】
各上下動アクティブサスペンション８は、アクチュエータ８Ａによって振動とは逆の力（制振力）を発生させるアクティブダンパによって構成されている。アクティブダンパは、シリンダ内で往復動するピストンを備えている。また、アクティブダンパは、動力源に作動油や圧縮空気を使用する油圧式や空圧式でもよく、電動アクチュエータを使用する電動式でもよく、リニアモータ等のように電磁力を用いる電磁式でもよい。この上下動アクティブサスペンション８は、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような力を発生する。これにより、上下動アクティブサスペンション８は、車体２の上下方向の振動を低減する。
【００１４】
また、車体２と台車３との間は、車両１の左右方向に沿って左右動力発生機構としての左右動アクティブサスペンション９が設けられている。左右動アクティブサスペンション９は、上下動アクティブサスペンション８と同様に、能動動作するアクティブダンパを用いて構成されている。このため、左右動アクティブサスペンション９は、アクチュエータ９Ａによって振動とは逆の力（制振力）を発生させる。この左右動アクティブサスペンション９は、台車３に対する車体２の左右方向の振動に対して、振動を低減させるような力を発生する。これにより、左右動アクティブサスペンション９は、車体２の左右方向の振動を低減する。
【００１５】
車体振動センサ１０は、例えばばね上側となる車体２に設けられ、車体２の上下方向の振動、左右方向の振動、ロール振動、スウェ振動、ヨー振動等を検出する。即ち、車体振動センサ１０は、車体２の振動状態を検出する車体状態検出部を構成している。この車体振動センサ１０は、例えば車両１の進行方向に対して左右方向に作用する車体２の左右加速度センサ、前後方向に作用する車体２の前後加速度センサ、ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向等の振動を検出する角速度センサ等によって構成されている。
【００１６】
なお、車体振動センサ１０は、上下方向の振動、左右方向の振動、ロール振動、ピッチ振動、ヨー振動、スウェ振動、バウンス振動等を一緒に計測可能な複合センサであるものとした。本発明はこれに限らず、これらの振動は別個のセンサで個別に計測してもよい。
【００１７】
第１のコントローラ１１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動アクティブサスペンション８が発生すべき力（制振力）を演算する。第１のコントローラ１１は、上下動アクティブサスペンション８のアクチュエータ８Ａに出力すべき目標電流値等のような制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動アクティブサスペンション８の制振力を制御する。具体的には、コントローラ１１は、車体２の上下方向の振動やロール振動を低減すべく、サンプリング時間毎に例えばスカイフック理論（スカイフック制御則）に基づいて上下動アクティブサスペンション８の制振力を制御する。そして、上下動アクティブサスペンション８は、アクチュエータ８Ａに供給された制御指令信号に従って制振力が連続的に、または複数段で可変に制御される。
【００１８】
また、第１のコントローラ１１は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、イーサネット（登録商標）等の各種のネットワークを介して、第２のコントローラ１２に接続されている。これにより、第１のコントローラ１１および第２のコントローラ１２は、互いの状態を通信により伝達している。
【００１９】
第１のコントローラ１１は、第２のコントローラ１２からの信号に基づいて、例えば左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘ等を取得する。第１のコントローラ１１は、後述の協調制御プログラムを実行し、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘ等に応じて、上下動アクティブサスペンション８のゲインを調整する。
【００２０】
第２のコントローラ１２は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動アクティブサスペンション９が発生すべき力（制振力）を演算する。第２のコントローラ１２は、左右動アクティブサスペンション９のアクチュエータ９Ａに出力すべき目標電流値等のような制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動アクティブサスペンション９の制振力を制御する。具体的には、コントローラ１２は、車体２の左右方向の振動やロール振動を低減すべく、サンプリング時間毎にスカイフック理論等のような各種の制御則に基づいて左右動アクティブサスペンション９の制振力を制御する。そして、左右動アクティブサスペンション９は、アクチュエータに供給された制御指令信号に従って制振力が連続的に、または複数段で可変に制御される。
【００２１】
次に、第１のコントローラ１１が実行する上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９の協調制御プログラムについて、図１ないし図３を用いて説明する。なお、図２に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００２２】
まず、ステップ１はストローク量取得部の一例を示している。このステップ１では、第１のコントローラ１１は、第２のコントローラ１２からの信号に基づいて、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘを取得する。なお、第１のコントローラ１１は、左右動アクティブサスペンション９に設けられたセンサ等によって、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘを直接的に取得してもよい。
【００２３】
続くステップ２はストローク量判定部の一例を示している。このステップ２では、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘが予め決められた閾値±Ｘdを超えているか否かを判定する（−Ｘd＞Ｘ，Ｘ＞Ｘd）。具体的には、例えばストローク距離の８０％のように、予め決められた所定の長さ（Ｘd）を超えて、左右動アクティブサスペンション９がストロークしたか否かを判定する（｜Ｘ｜＞Ｘd）。
【００２４】
ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、左右動アクティブサスペンション９が伸び側または縮み側のストローク限界付近で動作しており、ロール振動に対して十分な制振力が発生できない可能性がある。このため、ステップ３に移行して、第１のコントローラ１１は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを上昇させる（図３参照）。これにより、ロール振動に対して、左右動アクティブサスペンション９では不足する制振力を、車体２の左側と右側に設けられた２つの上下動アクティブサスペンション８の制振力によって補うことができる。
【００２５】
一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、左右動アクティブサスペンション９がストローク限界から離れた位置で動作しており、ロール振動に対して十分な制振力が発生可能と考えられる。このため、ステップ４に移行して、第１のコントローラ１１は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを低下させる（図３参照）。これにより、上下動アクティブサスペンション８の制振力の影響を低下させた状態で、左右動アクティブサスペンション９の制振力によってロール振動を抑制することができる。
【００２６】
かくして、第１の実施の形態によれば、第１のコントローラ１１は、左右動アクティブサスペンション９の状態に応じて、上下動アクティブサスペンション８の発生力（制振力）を決定する。ここで、左右動アクティブサスペンション９がストローク限界まで伸長または縮小した場合、振動を抑える力を発生することができないため、乗り心地が悪化する。これに対し、第１のコントローラ１１は、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘからロール振動に十分な制振力を発生することができない場合は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に対するゲインを高める。これにより、左右動アクティブサスペンション９がロール振動を抑えるために十分な力が発生することができない状態の場合でも、ロール振動を抑制することができるため、乗り心地を向上することができる。
【００２７】
次に、図１は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態による協調制御を、上下動セミアクティブサスペンションに適用したことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００２８】
第２の実施の形態による鉄道車両２１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動セミアクティブサスペンション２２、左右動アクティブサスペンション９、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ２３，１２等を備えている。
【００２９】
ここで、上下動セミアクティブサスペンション２２は、それぞれの減衰力を個別に調整可能なセミアクティブダンパを用いて構成されている。即ち、上下動セミアクティブサスペンション２２は、アクチュエータ２２Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。セミアクティブダンパは、例えば作動流体として作動油を用いる油圧式でもよく、作動流体として空気を用いる空圧式のいずれでもよい。この上下動セミアクティブサスペンション２２は、第１のコントローラ２３からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、上下動セミアクティブサスペンション２２は、車体２の上下方向の振動を低減する。
【００３０】
第１のコントローラ２３は、第１の実施の形態による第１のコントローラ１１とほぼ同様に構成されている。但し、車両２１は、上下動アクティブサスペンション８に代えて、上下動セミアクティブサスペンション２２を備えている。このため、第１のコントローラ２３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動セミアクティブサスペンション２２が発生すべき減衰力を演算する。第１のコントローラ２３は、上下動セミアクティブサスペンション２２のアクチュエータ２２Ａに出力すべき目標電流値等のような制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動セミアクティブサスペンション２２の減衰力を制御する。そして、上下動セミアクティブサスペンション２２は、アクチュエータ２２Ａに供給された制御指令信号に従って、減衰力がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。
【００３１】
また、第１のコントローラ２３は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ１２に接続されている。第１のコントローラ２３は、第２のコントローラ１２からの信号に基づいて、例えば左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘ等を取得する。第１のコントローラ２３は、図２に示す協調制御プログラムとほぼ同様な協調制御プログラムを実行し、左右動アクティブサスペンション９のストローク量Ｘ等に応じて、上下動セミアクティブサスペンション２２のゲインを調整する。
【００３２】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
次に、図１、図４および図５は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、左右動セミアクティブサスペンションのピストン速度に応じて、上下動アクティブサスペンションのロール振動に対するゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３４】
第３の実施の形態による鉄道車両３１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動アクティブサスペンション８、左右動セミアクティブサスペンション３２、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ３３，３４等を備えている。
【００３５】
ここで、左右動セミアクティブサスペンション３２は、減衰力を調整可能なセミアクティブダンパを用いて構成されている。このため、左右動セミアクティブサスペンション３２は、例えば第２の実施の形態による上下動セミアクティブサスペンション２２と同様に、アクチュエータ３２Ａにより作動流体の流れを制御する。この左右動セミアクティブサスペンション３２は、第２のコントローラ１２からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の左右方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、左右動セミアクティブサスペンション３２は、車体２の左右方向の振動を低減する。
【００３６】
第１のコントローラ３３は、第１の実施の形態による第１のコントローラ１１とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ３３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動アクティブサスペンション８が発生すべき制振力を演算する。第１のコントローラ３３は、上下動アクティブサスペンション８のアクチュエータ８Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動アクティブサスペンション８の制振力を制御する。
【００３７】
また、第１のコントローラ３３は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ３４に接続されている。第１のコントローラ３３は、第２のコントローラ３４からの信号に基づいて、例えば左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰを取得する。第１のコントローラ３３は、後述の協調制御プログラムを実行し、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰに応じて、上下動アクティブサスペンション８の制振力を調整する。
【００３８】
第２のコントローラ３４は、第２の実施の形態による第２のコントローラ１２とほぼ同様に構成されている。但し、左右動セミアクティブサスペンション３２は、セミアクティブダンパによって構成されている。このため、第２のコントローラ３４は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動セミアクティブサスペンション３２が発生すべき減衰力を演算する。第２のコントローラ３４は、左右動セミアクティブサスペンション３２のアクチュエータ３２Ａに出力すべき目標電流値等のような制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動セミアクティブサスペンション３２の減衰力を制御する。そして、左右動セミアクティブサスペンション３２は、アクチュエータ３２Ａに供給された制御指令信号に従って、減衰力がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。
【００３９】
次に、第１のコントローラ３３が実行する上下動アクティブサスペンション８と左右動セミアクティブサスペンション３２の協調制御プログラムについて、図１、図４および図５を用いて説明する。なお、図４に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００４０】
まず、ステップ１１はピストン速度取得部の一例を示している。このステップ１１では、第１のコントローラ３３は、第２のコントローラ３４からの信号に基づいて、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰを取得する。なお、第１のコントローラ１１は、左右動セミアクティブサスペンション３２に設けられたセンサ等によって、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰを直接的に取得してもよい。
【００４１】
続くステップ１２はピストン速度判定部の一例を示している。ステップ１２では、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰが予め決められた閾値±ＶＰdよりも低いか否かを判定する（｜ＶＰ｜＞ＶＰd）。このとき、閾値ＶＰdは、例えばセミアクティブダンパからなる左右動セミアクティブサスペンション３２が、ロール振動を低減させるために十分な減衰力を発生できないピストン速度の値に設定されている。なお、閾値ＶＰdは、一定値に限らず、必要な減衰力に応じて変化させてもよい。
【００４２】
ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定したときには、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰが所望の減衰力が発生できない程度まで低下している。このため、ステップ１３に移行して、第１のコントローラ３３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを上昇させる（図５参照）。これにより、ロール振動に対して、左右動セミアクティブサスペンション３２では不足する減衰力を、車体２の左側と右側に設けられた２つの上下動アクティブサスペンション８の制振力によって補うことができる。
【００４３】
一方、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰが所望の減衰力が発生できる程度まで上昇している。このため、ステップ１４に移行して、第１のコントローラ３３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを低下させる（図５参照）。これにより、上下動アクティブサスペンション８の制振力の影響を低下させた状態で、左右動セミアクティブサスペンション３２の減衰力によってロール振動を抑制することができる。
【００４４】
かくして、第３の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第３の実施の形態では、セミアクティブダンパからなる左右動セミアクティブサスペンション３２の伸縮速度（ピストン速度ＶＰ）が低下して、発生する減衰力が不足するときでも、上下動アクティブサスペンション８の制振力によって補うことができる。
【００４５】
次に、図１は本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、第３の実施の形態による協調制御を、上下動セミアクティブサスペンションに適用したことにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第３の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４６】
第４の実施の形態による鉄道車両４１は、第３の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動セミアクティブサスペンション４２、左右動セミアクティブサスペンション３２、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ４３，３４等を備えている。
【００４７】
ここで、上下動セミアクティブサスペンション４２は、第２の実施の形態による上下動セミアクティブサスペンション２２とほぼ同様に構成されている。即ち、上下動セミアクティブサスペンション４２は、アクチュエータ４２Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。この上下動セミアクティブサスペンション４２は、第１のコントローラ４３からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、上下動セミアクティブサスペンション４２は、車体２の上下方向の振動を低減する。
【００４８】
第１のコントローラ４３は、第３の実施の形態による第１のコントローラ３３とほぼ同様に構成されている。但し、上下動セミアクティブサスペンション４２は、セミアクティブダンパによって構成されている。このため、第１のコントローラ４３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動セミアクティブサスペンション４２が発生すべき減衰力を演算する。具体的には、第１のコントローラ４３は、上下動セミアクティブサスペンション４２のアクチュエータ４２Ａに出力すべき制御指令信号を演算処理し、上下動セミアクティブサスペンション４２の減衰力を制御する。
【００４９】
また、第１のコントローラ４３は、第２のコントローラ３４からの信号に基づいて、例えば左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰ等を取得する。第１のコントローラ４３は、図４に示す協調制御プログラムとほぼ同様な協調制御プログラムを実行し、左右動セミアクティブサスペンション３２のピストン速度ＶＰ等に応じて、上下動セミアクティブサスペンション４２のゲインを調整する。
【００５０】
かくして、第４の実施の形態でも、第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
次に、図６ないし図８は本発明の第５の実施の形態を示している。第５の実施の形態の特徴は、車両の走行速度に応じて、上下動アクティブサスペンションおよび左右動アクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第５の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５２】
第５の実施の形態による鉄道車両５１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動アクティブサスペンション８、左右動アクティブサスペンション９、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ５３，５４等を備えている。これに加えて、車両５１は、走行速度Ｖを取得する走行速度取得部５２を備えている。
【００５３】
走行速度取得部５２は、速度センサ等によって走行速度Ｖを直接的に取得してもよい。また、走行速度取得部５２は、車両５１に連結された他の車両や外部の指令センタ等から送信される信号に基づいて、走行速度Ｖを間接的に取得してもよい。
【００５４】
第１のコントローラ５３は、第１の実施の形態による第１のコントローラ１１とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ５３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動アクティブサスペンション８が発生すべき制振力を演算する。第１のコントローラ５３は、上下動アクティブサスペンション８のアクチュエータ８Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動アクティブサスペンション８の制振力を制御する。
【００５５】
また、第１のコントローラ５３は、後述の協調制御プログラムを実行し、車両５１の走行速度Ｖに応じて、上下動アクティブサスペンション８の制振力を調整する。これに加え、第１のコントローラ５３は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ５４に接続されている。第１のコントローラ５３は、車両５１の走行速度Ｖに応じて、第２のコントローラ５４に向けて左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。
【００５６】
第２のコントローラ５４は、第１の実施の形態による第２のコントローラ１２とほぼ同様に構成されている。このため、第２のコントローラ５４は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動アクティブサスペンション９が発生すべき制振力を演算する。第２のコントローラ５４は、左右動アクティブサスペンション９のアクチュエータ９Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動アクティブサスペンション９の制振力を制御する。また、第２のコントローラ５４は、第１のコントローラ５３からの協調制御信号に基づいて、左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整する。
【００５７】
次に、第１，第２のコントローラ５３，５４が実行する上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９の協調制御プログラムについて、図６ないし図８を用いて説明する。なお、図７に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００５８】
まず、ステップ２１は走行速度判定部の一例を示している。このステップ２１では、走行速度取得部５２によって取得した車両５１の走行速度Ｖが予め決められた閾値Ｖd以上か否かを判定する（Ｖ≧Ｖd）。このとき、閾値Ｖdは、高速走行の速度（例えば２００ｋｍ／ｈ以上）と低速走行の速度（例えば１６０ｋｍ／ｈ以下）が既知であるときに、これらのうち高速走行か否かを判定可能な値（例えば１８０ｋｍ／ｈ）に基づいて設定されている。
【００５９】
ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定したときには、走行速度Ｖが閾値Ｖd以上であり、車両５１は高速走行している。このとき、第１のコントローラ５３は、第２のコントローラ５４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ２２では、第２のコントローラ５４は、左右動アクティブサスペンション９のスウェ振動およびヨー振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ２３では、第２のコントローラ５４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを低下させる。これに加えて、ステップ２４では、第１のコントローラ５３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ２５では、第１のコントローラ５３は、上下動アクティブサスペンション８のバウンス振動およびピッチ振動に関するゲインを低下させる（図８参照）。
【００６０】
一方、ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには、走行速度Ｖが閾値Ｖdよりも低く、車両５１は低速走行している。このため、ステップ２６では、第１のコントローラ５３は、上下動アクティブサスペンション８のバウンス振動およびピッチ振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ２７では、第１のコントローラ５３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを低下させる。これに加え、第１のコントローラ５３は、第２のコントローラ５４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ２８では、第２のコントローラ５４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ２９では、第２のコントローラ５４は、左右動アクティブサスペンション９のスウェ振動およびヨー振動に関するゲインを低下させる（図８参照）。
【００６１】
かくして、第５の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第５の実施の形態では、車両５１の走行速度Ｖに応じて、上下動アクティブサスペンション８および左右動アクティブサスペンション９のゲインを切り換える構成とした。
【００６２】
例えば、新幹線等のような高速走行車両では、高速で走行することを前提に線路の整備が行われている。このため、車両５１が高速走行用の区間を走行しているときには、空気力加振等の影響により、左右方向の振動が支配的である。即ち、高速走行時は、上下動アクティブサスペンション８に比べて、左右動アクティブサスペンション９の仕事量が大きい。
【００６３】
この点を考慮して、高速走行時では、左右動アクティブサスペンション９は、左右振動（スウェ振動およびヨー振動）のゲインを高め、ロール振動に対するゲインを下げる（図７、図８参照）。その代わり、上下動アクティブサスペンション８は、仕事量が少ないから、ロール振動に対するゲインを高める。この結果、左右動アクティブサスペンション９はスウェ振動およびヨー振動に注力し、ロール振動は、上下動アクティブサスペンション８によって低減させることができる。
【００６４】
一方、低速走行時では、左右動アクティブサスペンション９に比べて、上下動アクティブサスペンション８の仕事量が大きい。そのため、上下動アクティブサスペンション８は、上下振動（バウンス振動およびピッチ振動）に対するゲインを高め、ロール振動に対するゲインを下げる。その代わり、左右動アクティブサスペンション９は、仕事量が少ないから、ロール振動に対するゲインを高める。
【００６５】
これにより、走行速度Ｖに応じて上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９のロール振動に対するゲインを調整して、振動成分に対して役割分担を明確にすることができる。この結果、走行速度Ｖに応じた最適な制御を行うことができ、乗り心地を向上することができる。
【００６６】
次に、図９および図１０は本発明の第６の実施の形態を示している。第６の実施の形態の特徴は、車両の走行位置に応じて、上下動アクティブサスペンションおよび左右動アクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第６の実施の形態では、前述した第５の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
第６の実施の形態による鉄道車両６１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動アクティブサスペンション８、左右動アクティブサスペンション９、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ６３，６４等を備えている。これに加えて、車両５１は、現在の走行位置Ｐを取得する位置情報取得部６２を備えている。
【００６８】
位置情報取得部６２は、例えばモニタ装置から得られるキロ程情報に基づいて走行位置を取得してもよく、ＧＰＳ（Global Positioning System）から得られる位置情報に基づいて走行位置を取得してもよい。
【００６９】
第１のコントローラ６３は、第５の実施の形態による第１のコントローラ５３とほぼ同様に構成されている。第２のコントローラ６４は、第５の実施の形態による第２のコントローラ５４とほぼ同様に構成されている。
【００７０】
但し、第１のコントローラ６３は、後述の協調制御プログラムを実行し、車両６１の走行位置に応じて、上下動アクティブサスペンション８の制振力を調整する。これに加え、第１のコントローラ６３は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ６４に接続されている。第１のコントローラ６３は、車両６１の走行位置に応じて、第２のコントローラ６４に向けて左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。第２のコントローラ６４は、第１のコントローラ５３からの協調制御信号に基づいて、左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整する。
【００７１】
次に、第１，第２のコントローラ６３，６４が実行する上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９の協調制御プログラムについて、図９および図１０を用いて説明する。なお、図１０に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００７２】
まず、ステップ３１は走行位置判定部の一例を示している。このステップ３１では、位置情報取得部６２によって取得した車両６１の走行位置が、左右振動が支配的な区間内か否かを判定する。このとき、左右振動が支配的な区間は、例えば高速走行用に整備された区間である。
【００７３】
ステップ３１で「ＹＥＳ」と判定したときには、車両６１は左右振動が支配的な区間内を走行している。このとき、第１のコントローラ６３は、第２のコントローラ６４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ３２では、第２のコントローラ６４は、左右動アクティブサスペンション９のスウェ振動およびヨー振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ３３では、第２のコントローラ６４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを低下させる。これに加えて、ステップ３４では、第１のコントローラ６３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ３５では、第１のコントローラ６３は、上下動アクティブサスペンション８のバウンス振動およびピッチ振動に関するゲインを低下させる。
【００７４】
一方、ステップ３１で「ＮＯ」と判定したときには、車両６１は左右振動が支配的な区間外を走行している。このため、ステップ３６では、第１のコントローラ６３は、上下動アクティブサスペンション８のバウンス振動およびピッチ振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ３７では、第１のコントローラ６３は、上下動アクティブサスペンション８のロール振動に関するゲインを低下させる。これに加え、第１のコントローラ６３は、第２のコントローラ６４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ３８では、第２のコントローラ６４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを上昇させる。続くステップ３９では、第２のコントローラ６４は、左右動アクティブサスペンション９のスウェ振動およびヨー振動に関するゲインを低下させる。
【００７５】
かくして、第６の実施の形態でも、第５の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第５の実施の形態では、走行速度Ｖに応じて上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整しているが、区間毎に走行速度が明確に定められていることがある。このように、走行速度が明確に定められている区間では、第６の実施の形態のように、走行位置に応じて上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整してもよい。
【００７６】
次に、図６および図１１は本発明の第７の実施の形態を示している。第７の実施の形態の特徴は、車両の走行速度に応じて、上下動セミアクティブサスペンションおよび左右動セミアクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第７の実施の形態では、前述した第５の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
第７の実施の形態による鉄道車両７１は、第５の実施の形態による鉄道車両５１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動セミアクティブサスペンション７２、左右動セミアクティブサスペンション７３、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ７４，７５等を備えている。
【００７８】
上下動セミアクティブサスペンション７２は、第２の実施の形態による上下動セミアクティブサスペンション２２とほぼ同様に構成されている。即ち、上下動セミアクティブサスペンション７２は、アクチュエータ７２Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。この上下動セミアクティブサスペンション７２は、第１のコントローラ７４からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。
【００７９】
左右動セミアクティブサスペンション７３は、第３の実施の形態による左右動セミアクティブサスペンション３２とほぼ同様に構成されている。即ち、左右動セミアクティブサスペンション７３は、アクチュエータ７３Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。この左右動セミアクティブサスペンション７３は、第２のコントローラ７５からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の左右方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。
【００８０】
第１のコントローラ７４は、第５の実施の形態による第１のコントローラ５３とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ７４は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動セミアクティブサスペンション７２が発生すべき減衰力を演算する。第１のコントローラ７４は、上下動セミアクティブサスペンション７２のアクチュエータ７２Ａに出力すべき目標電流値等のような制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動セミアクティブサスペンション７２の減衰力を制御する。
【００８１】
また、第１のコントローラ７４は、後述の協調制御プログラムを実行し、車両５１の走行速度Ｖに応じて、上下動セミアクティブサスペンション７２の減衰力を調整する。これに加え、第１のコントローラ７４は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ７５に接続されている。第１のコントローラ７４は、車両７１の走行速度Ｖに応じて、第２のコントローラ７５に向けて左右動セミアクティブサスペンション７３のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。
【００８２】
第２のコントローラ７５は、第５の実施の形態による第２のコントローラ５４とほぼ同様に構成されている。このため、第２のコントローラ７５は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動セミアクティブサスペンション７３が発生すべき減衰力を演算する。第２のコントローラ７５は、左右動セミアクティブサスペンション７３のアクチュエータ７３Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動セミアクティブサスペンション７３の減衰力を制御する。また、第２のコントローラ７５は、第１のコントローラ７４からの協調制御信号に基づいて、左右動セミアクティブサスペンション７３のゲインを調整する。
【００８３】
次に、第１，第２のコントローラ７４，７５が実行する上下動セミアクティブサスペンション７２と左右動セミアクティブサスペンション７３の協調制御プログラムについて、図６および図１１を用いて説明する。なお、図１１に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００８４】
まず、ステップ４１は走行速度判定部の一例を示している。このステップ４１では、第１のコントローラ７４は、走行速度取得部５２によって取得した車両７１の走行速度Ｖが予め決められた閾値Ｖd以上か否かを判定する（Ｖ≧Ｖd）。
【００８５】
ステップ４１で「ＹＥＳ」と判定したときには、走行速度Ｖが閾値Ｖd以上であり、車両７１は高速走行している。このとき、上下動セミアクティブサスペンション７２に比べて、左右動セミアクティブサスペンション７３の方が大きな減衰力が発生可能と考えられる。このため、第１のコントローラ７４は、第２のコントローラ７５に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ４２では、第２のコントローラ７５は、左右動セミアクティブサスペンション７３のロール振動に関するゲインを上昇させる。これに加えて、ステップ４３では、第１のコントローラ７４は、上下動セミアクティブサスペンション７２のロール振動に関するゲインを低下させる。
【００８６】
一方、ステップ４１で「ＮＯ」と判定したときには、走行速度Ｖが閾値Ｖdよりも低く、車両７１は低速走行している。このとき、左右動セミアクティブサスペンション７３に比べて、上下動セミアクティブサスペンション７２の方が大きな減衰力が発生可能と考えられる。このため、ステップ４４では、第１のコントローラ７４は、上下動セミアクティブサスペンション７２のロール振動に関するゲインを上昇させる。これに加え、第１のコントローラ７４は、第２のコントローラ７５に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ４５では、第２のコントローラ７５は、左右動セミアクティブサスペンション７３のロール振動に関するゲインを低下させる。
【００８７】
かくして、上下動セミアクティブサスペンション７２および左右動セミアクティブサスペンション７３がセミアクティブダンパの場合は、ダンパが伸縮することによって力を発生することができる。このため、振動が小さい方向のセミアクティブダンパが発生することができる力は小さい。
【００８８】
この点を考慮して、第７の実施の形態では、高速走行時には、左右動セミアクティブサスペンション７３は左右振動とロール振動に対するゲインを高め、上下動セミアクティブサスペンション７２はロール振動に対するゲインを下げる。一方、低速走行時には、上下動セミアクティブサスペンション７２は上下振動とロール振動に対するゲインを高め、左右動セミアクティブサスペンション７３はロール振動に対するゲインを下げる。
【００８９】
これにより、走行速度Ｖに応じて上下動セミアクティブサスペンション７２と左右動セミアクティブサスペンション７３のロール振動に対するゲインを調整して、力を発生することができる方向のセミアクティブサスペンション７２，７３がロール振動の役割を担うことができる。この結果、最適な制御を行い、乗り心地を向上することができる。従って、第７の実施の形態でも、第５の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００９０】
次に、図９および図１２は本発明の第８の実施の形態を示している。第８の実施の形態の特徴は、車両の走行位置に応じて、上下動セミアクティブサスペンションおよび左右動セミアクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第８の実施の形態では、前述した第６の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９１】
第８の実施の形態による鉄道車両８１は、第６の実施の形態による鉄道車両６１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動セミアクティブサスペンション８２、左右動セミアクティブサスペンション８３、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ８４，８５等を備えている。
【００９２】
上下動セミアクティブサスペンション８２は、第２の実施の形態による上下動セミアクティブサスペンション２２とほぼ同様に構成されている。即ち、上下動セミアクティブサスペンション８２は、アクチュエータ８２Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。この上下動セミアクティブサスペンション８２は、第１のコントローラ８４からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。
【００９３】
左右動セミアクティブサスペンション８３は、第３の実施の形態による左右動セミアクティブサスペンション３２とほぼ同様に構成されている。即ち、左右動セミアクティブサスペンション８３は、アクチュエータ８３Ａにより作動流体の流れを制御するセミアクティブダンパによって構成されている。この左右動セミアクティブサスペンション８３は、第２のコントローラ８５からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の左右方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。
【００９４】
第１のコントローラ８４は、第６の実施の形態による第１のコントローラ６３とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ８４は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動セミアクティブサスペンション８２が発生すべき減衰力を演算する。第１のコントローラ８４は、上下動セミアクティブサスペンション８２のアクチュエータ８２Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動セミアクティブサスペンション８２の減衰力を制御する。
【００９５】
また、第１のコントローラ８４は、後述の協調制御プログラムを実行し、車両５１の走行位置に応じて、上下動セミアクティブサスペンション８２の減衰力を調整する。これに加え、第１のコントローラ８４は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ８５に接続されている。第１のコントローラ８４は、車両８１の走行位置に応じて、第２のコントローラ８５に向けて左右動セミアクティブサスペンション８３のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。
【００９６】
第２のコントローラ８５は、第６の実施の形態による第２のコントローラ６４とほぼ同様に構成されている。このため、第２のコントローラ８５は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動セミアクティブサスペンション７３が発生すべき減衰力を演算する。第２のコントローラ８５は、左右動セミアクティブサスペンション８３のアクチュエータ８３Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動セミアクティブサスペンション８３の減衰力を制御する。また、第２のコントローラ８５は、第１のコントローラ８４からの協調制御信号に基づいて、左右動セミアクティブサスペンション８３のゲインを調整する。
【００９７】
次に、第１，第２のコントローラ８４，８５が実行する上下動セミアクティブサスペンション８２と左右動セミアクティブサスペンション８３の協調制御プログラムについて、図９および図１２を用いて説明する。なお、図１２に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【００９８】
まず、ステップ５１は走行位置判定部の一例を示している。このステップ５１では、第１のコントローラ８４は、位置情報取得部６２によって取得した車両８１の走行位置が、左右振動が支配的な区間内か否かを判定する。
【００９９】
ステップ５１で「ＹＥＳ」と判定したときには、車両８１は左右振動が支配的な区間内を走行している。このとき、上下動セミアクティブサスペンション７２に比べて、左右動セミアクティブサスペンション８３の方が大きな減衰力が発生可能と考えられる。このため、第１のコントローラ８４は、第２のコントローラ８５に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ５２では、第２のコントローラ８５は、左右動セミアクティブサスペンション８３のロール振動に関するゲインを上昇させる。これに加えて、ステップ５３では、第１のコントローラ８４は、上下動セミアクティブサスペンション８２のロール振動に関するゲインを低下させる。
【０１００】
一方、ステップ５１で「ＮＯ」と判定したときには、車両８１は左右振動が支配的な区間外を走行している。このとき、左右動セミアクティブサスペンション８３に比べて、上下動セミアクティブサスペンション８２の方が大きな減衰力が発生可能と考えられる。このため、ステップ５４では、第１のコントローラ８４は、上下動セミアクティブサスペンション８２のロール振動に関するゲインを上昇させる。これに加え、第１のコントローラ８４は、第２のコントローラ８５に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ５５では、第２のコントローラ８５は、左右動セミアクティブサスペンション８３のロール振動に関するゲインを低下させる。
【０１０１】
かくして、第８の実施の形態でも、第６，第７の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
次に、図１、図１３および図１４は本発明の第９の実施の形態を示している。第９の実施の形態の特徴は、上下動アクティブサスペンションが失陥した場合に、左右動アクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第９の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０３】
第９の実施の形態による鉄道車両９１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動アクティブサスペンション８、左右動アクティブサスペンション９、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ９２，９３等を備えている。
【０１０４】
第１のコントローラ９２は、第１の実施の形態による第１のコントローラ１１とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ９２は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動アクティブサスペンション８が発生すべき制振力を演算する。第１のコントローラ９２は、上下動アクティブサスペンション８のアクチュエータ８Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動アクティブサスペンション８の制振力を制御する。
【０１０５】
また、第１のコントローラ９２は、例えばアクチュエータ８Ａに流れる電流値等に基づいて、上下動アクティブサスペンション８が失陥（ＯＦＦ状態）しているか否かを把握する。これに加え、第１のコントローラ９２は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ９３に接続されている。第１のコントローラ９２は、図１３に示す協調制御プログラムを実行し、上下動アクティブサスペンション８が失陥しているか否かに応じて、第２のコントローラ９３に向けて左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。
【０１０６】
第２のコントローラ９３は、第１の実施の形態による第２のコントローラ１２とほぼ同様に構成されている。このため、第２のコントローラ９３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動アクティブサスペンション９が発生すべき制振力を演算する。第２のコントローラ９３は、左右動アクティブサスペンション９のアクチュエータ９Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動アクティブサスペンション９の制振力を制御する。また、第２のコントローラ９３は、第１のコントローラ９２からの協調制御信号に基づいて、左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整する。
【０１０７】
次に、第１，第２のコントローラ９２，９３が実行する上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９の協調制御プログラムについて、図１、図１３および図１４を用いて説明する。なお、図１３に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【０１０８】
まず、ステップ６１は失陥状態判定部の一例を示している。このステップ６１では、第１のコントローラ９２は、上下動アクティブサスペンション８が失陥しているか否を判定する。
【０１０９】
ステップ６１で「ＹＥＳ」と判定したときには、上下動アクティブサスペンション８に不具合が生じて、上下動アクティブサスペンション８は所望の制振力が発生不能な状態（ＯＦＦ状態）であると考えられる。このとき、第１のコントローラ９２は、第２のコントローラ９３に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ６２では、第２のコントローラ９３は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを上昇させる（図１４参照）。
【０１１０】
一方、ステップ６１で「ＮＯ」と判定したときには、上下動アクティブサスペンション８は所望の制振力が発生可能な状態（ＯＮ状態）であると考えられる。このため、上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９とを、それぞれ通常通りに制御するために、そのままのゲインを維持して協調制御処理を終了する。このとき、上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９とは、それぞれ車体２の振動を抑制する制振力を発生させる。
【０１１１】
かくして、第９の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８が失陥した場合に、左右動アクティブサスペンション９は車体２の左右振動およびヨー振動だけでなく、ロール振動も抑制するよう制御を行うように制御則を変更する。これにより、上下動アクティブサスペンション８が制御不能になっても、ロール振動を抑制することができる。このため、上下動アクティブサスペンション８に不具合が生じたときでも、乗り心地の悪化を抑制することができる。
【０１１２】
なお、第９の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８が失陥したときに、ロール振動に対する制御ゲインを上昇または低下させる方式とした。本発明はこれに限らず、上下動アクティブサスペンション８が正常なときに、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に対する制御ゲインが０だったものを、上下動アクティブサスペンション８が失陥したときに、ロール振動の制御が可能なゲインに変更する方式でもよい。
【０１１３】
また、第９の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８および左右動アクティブサスペンション９はいずれもアクティブダンパによって構成されるものとした。本発明はこれに限らず、セミアクティブダンパからなる上下動セミアクティブサスペンションと、アクティブダンパからなる左右動アクティブサスペンションとを備えた鉄道車両に適用してもよい。
【０１１４】
同様に、アクティブダンパからなる上下動アクティブサスペンションと、セミアクティブダンパからなる左右動セミアクティブサスペンションとを備えた鉄道車両に適用してもよい。但し、左右動セミアクティブサスペンションは、ピストン伸縮方向と反対向きの力しか発生することができない。このため、必ずしもロール振動を抑制する力の向きと左右動セミアクティブサスペンションが発生する力の向きとが一致しない。従って、第９の実施の形態に比べて、効果は限定的である。しかしながら、この場合でも、上下動アクティブサスペンションと左右動セミアクティブサスペンションとが連携しない構成に比べて、ロール振動を低減することができる。
【０１１５】
次に、図１、図１５および図１６は本発明の第１０の実施の形態を示している。第１０の実施の形態の特徴は、上下動セミアクティブサスペンションが失陥したか否かに加えて、上下動セミアクティブサスペンションが発生する減衰力の向きを考慮して、上下動セミアクティブサスペンションおよび左右動アクティブサスペンションのゲインを切り換える構成としたことにある。なお、第１０の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１１６】
第１０の実施の形態による鉄道車両１０１は、第１の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２、台車３、車輪４、上下動セミアクティブサスペンション１０２、左右動アクティブサスペンション９、車体振動センサ１０、第１，第２のコントローラ１０３，１０４等を備えている。
【０１１７】
上下動セミアクティブサスペンション１０２は、第２の実施の形態による上下動セミアクティブサスペンション２２と同様に構成されている。即ち、上下動セミアクティブサスペンション１０２は、アクチュエータ１０２Ａにより作動流体の流れを制御する。この上下動セミアクティブサスペンション１０２は、第１のコントローラ１０３からの制御指令に基づいて、台車３に対する車体２の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。
【０１１８】
第１のコントローラ１０３は、第９の実施の形態による第１のコントローラ９２とほぼ同様に構成されている。このため、第１のコントローラ１０３は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生すべき減衰力を演算する。第１のコントローラ１０３は、上下動セミアクティブサスペンション１０２のアクチュエータ１０２Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、上下動セミアクティブサスペンション１０２の減衰力を制御する。
【０１１９】
また、第１のコントローラ１０３は、例えばアクチュエータ１０２Ａに流れる電流値等に基づいて、上下動セミアクティブサスペンション１０２が失陥しているか否かを把握する。これに加え、第１のコントローラ１０３は、各種のネットワークを介して第２のコントローラ１０４に接続されている。第１のコントローラ１０３は、図１５に示す協調制御プログラムを実行し、上下動セミアクティブサスペンション１０２が失陥しているか否か、および、上下動セミアクティブサスペンション１０２の減衰力の方向等に応じて、第２のコントローラ１０４に向けて左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整するための協調制御信号を出力する。
【０１２０】
第２のコントローラ１０４は、第１の実施の形態による第２のコントローラ１２とほぼ同様に構成されている。このため、第２のコントローラ１０４は、車体振動センサ１０からの検出信号に基づいて、車体２の振動を制御するために、左右動アクティブサスペンション９が発生すべき制振力を演算する。第２のコントローラ１０４は、左右動アクティブサスペンション９のアクチュエータ９Ａに出力すべき制御指令信号（制御指令）を演算処理し、左右動アクティブサスペンション９の制振力を制御する。また、第２のコントローラ１０４は、第１のコントローラ１０３からの協調制御信号に基づいて、左右動アクティブサスペンション９のゲインを調整する。
【０１２１】
次に、第１，第２のコントローラ１０３，１０４が実行する上下動セミアクティブサスペンション１０２と左右動アクティブサスペンション９の協調制御プログラムについて、図１、図１５および図１６を用いて説明する。なお、図１５に示す協調制御プログラムは、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
【０１２２】
まず、ステップ７１は失陥状態判定部の一例を示している。このステップ７１では、第１のコントローラ１０３は、上下動セミアクティブサスペンション１０２が失陥しているか否を判定する。ステップ７１で「ＹＥＳ」と判定したときには、第１のコントローラ１０３は、第２のコントローラ１０４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ７２では、第２のコントローラ１０４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを上昇させる（図１６参照）。
【０１２３】
一方、ステップ７１で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ７３に移行する。ステップ７３は、減衰力方向判定部の一例を示している。このステップ７３では、第１のコントローラ１０３は、ロール振動を抑える力の向きと、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生する力の向きが一致しているか否かを判定する。ここで、上下動セミアクティブサスペンション１０２は、ピストン伸縮方向と反対向きの力しか発生することができない。このため、ステップ７３では、ロール振動を抑える力の向きと、上下動セミアクティブサスペンション１０２のピストン伸縮方向とが互いに逆向きであるか否かを判定する。
【０１２４】
ステップ７３で「ＹＥＳ」と判定したときには、ロール振動を抑える力の向きと、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生する力の向きとが一致している。このとき、セミアクティブダンパからなる上下動セミアクティブサスペンション１０２は、ロール振動の抑制が可能である。このため、ステップ７４に移行して、第１のコントローラ１０３は、上下動セミアクティブサスペンション１０２のロール振動に関するゲインを上昇させる（図１６参照）。
【０１２５】
一方、ステップ７３で「ＮＯ」と判定したときには、ロール振動を抑える力の向きと、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生する力の向きとが一致しておらず、セミアクティブダンパからなる上下動セミアクティブサスペンション１０２は、ロール振動を抑制することができない。このため、ステップ７５に移行して、第１のコントローラ１０３は、上下動セミアクティブサスペンション１０２のロール振動に関するゲインを低下させる。これに加えて、第１のコントローラ１０３は、第２のコントローラ１０４に協調制御信号を出力する。これにより、ステップ７２に移行して、第２のコントローラ１０４は、左右動アクティブサスペンション９のロール振動に関するゲインを上昇させる（図１６参照）。
【０１２６】
かくして、第１０の実施の形態では、第９の実施の形態と同様に、上下動セミアクティブサスペンション１０２が制御不能になった場合に、左右動アクティブサスペンション９によってロール振動を抑制する制御を行う。このため、第１０の実施の形態でも、第９の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【０１２７】
但し、第１０の実施の形態では、上下動セミアクティブサスペンション１０２はセミアクティブダンパによって構成されているから、上下動セミアクティブサスペンション１０２が制御可能な状態でも、ロール振動を抑制することができない状態がある。
【０１２８】
例えば、車体２の上下振動やピッチ振動が支配的な状況であれば、ロール振動を抑制するために発生する力の向きが、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生する力の向きと異なる場合がある。その場合、上下動セミアクティブサスペンション１０２は、ロール振動に関しては減衰力が小さくなるような制御を行うことしかできず、ロール振動を抑制することができない。
【０１２９】
そのため、ロール振動を抑制するために発生する力の向きが、上下動セミアクティブサスペンション１０２が発生する力の向きと異なる場合は、上下動セミアクティブサスペンション１０２はロール制御を停止し、代わりに左右動アクティブサスペンション９がロール制御を行う。これにより、上下動セミアクティブサスペンション１０２をセミアクティブダンパによって構成したときでも、左右動アクティブサスペンション９と協調して、ロール振動を抑制することができる。
【０１３０】
なお、上下動セミアクティブサスペンション１０２の状態に応じて、上下動セミアクティブサスペンション１０２および左右動アクティブサスペンション９の制御を切り換えるためには、上下動セミアクティブサスペンション１０２の伸縮方向、つまりピストン速度の正負が分かるシステムでなければならない。これらの情報は、車体加速度から推定する方式でもよく、上下動セミアクティブサスペンション１０２にストロークセンサを取り付けて計測する方式でもよい。
【０１３１】
また、第９，第１０の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８や上下動セミアクティブサスペンション１０２が振動を抑えるために十分な力を発生することができない場合に、左右動アクティブサスペンション９によって振動を抑制する構成とした。本発明はこれに限らず、左右動アクティブサスペンションや左右動セミアクティブサスペンションが振動を抑えるために十分な力を発生することができない場合に、上下動アクティブサスペンションによって振動を抑制する構成としてもよい。
【０１３２】
また、第１の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８の動作と左右動アクティブサスペンション９の動作がいずれも既知であるものとしたが、本発明はこれに限らない。図１７に示す第１の変形例による鉄道車両１１１のように、例えば、左右動アクティブサスペンション９の動作状態が不明な場合でも、左右動アクティブサスペンション９の状態を推定して、上下動アクティブサスペンション８を制御する構成としてもよい。具体的には、左右動アクティブサスペンション９の状態を推定することによって、左右動アクティブサスペンション９が力を発生し難い状況では、上下動アクティブサスペンション８がロール制御を補う等のような協調制御が可能である。そのためには、左右動アクティブサスペンション９のストローク状態を推定する必要があるが、この推定にはカルマンフィルタ１１２を用いた状態推定が考えられる。カルマンフィルタ１１２は、例えば車体振動センサ１０からの信号と、上下動アクティブサスペンション８の状態とに基づいて、左右動アクティブサスペンション９のストローク状態を推定する。左右動アクティブサスペンション９のストロークが推定できれば、第１のコントローラ１１は、左右動アクティブサスペンション９に協調させて、上下動アクティブサスペンション８を制御することができる。この構成は、第２ないし第４の実施の形態にも適用することができる。
【０１３３】
また、第１の実施の形態では、第１，第２のコントローラ１１，１２によって上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９を別個に制御するものとしたが、本発明はこれに限らない。図１８に示す第２の変形例による鉄道車両１２１のように、第１，第２のコントローラを統合した単一のコントローラ１２２によって、上下動アクティブサスペンション８と左右動アクティブサスペンション９の両方を制御する構成としてもよい。この場合、コントローラ１２２は、上下動アクティブサスペンション８の発生力を制御するための上下動制御コントローラ１２３と、左右動アクティブサスペンション９の発生力を制御するための左右動制御コントローラ１２４とを備えている。この構成は、第２ないし第９の実施の形態にも適用することができる。
【０１３４】
また、前記第１の実施の形態では、第１，第２のコントローラ１１，１２は、スカイフック制御則によって上下動アクティブサスペンション８および左右動アクティブサスペンション９を制御する構成とした。本発明はこれに限らず、例えばＬＱＧ制御則、Ｈ∞制御則等のような他の制御則に基づいて、上下動アクティブサスペンションおよび左右動アクティブサスペンションを制御してもよい。この構成は、第２ないし第１０の実施の形態にも適用することができる。
【０１３５】
前記第１の実施の形態では、上下動アクティブサスペンション８および左右動アクティブサスペンション９によって車体２のロール振動を協調制御する構成とした。本発明はこれに限らず、上下動アクティブサスペンション８および左右動アクティブサスペンション９によって他の振動を協調制御してもよい。この構成は、第２ないし第１０の実施の形態にも適用することができる。
【０１３６】
前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【０１３７】
次に、他の実施形態について記載する。上下動制御コントローラは、左右動力発生機構の状態に応じて、上下動力発生機構の発生力を決定する。このため、左右動力発生機構によって、車体の振動を抑制できないときには、上下動力発生機構の発生力によって、車体の振動を抑制することができ、車両の乗り心地を向上することができる。
【０１３８】
上下動力発生機構および左右動力発生機構は、アクチュエータにより作動流体の流れを制御する上下動制御ダンパおよび左右動制御ダンパによって構成した。このため、上下動制御コントローラは、左右動制御ダンパの状態に応じて、上下動制御ダンパの発生力を決定することができる。
【０１３９】
左右動制御コントローラは、上下動力発生機構による上下方向振動の発生力が不足するときは左右動力発生機構の発生力を高めるよう制御する。このため、上下動力発生機構による上下方向振動の発生力が不足して車体の振動を抑制できないときには、左右動力発生機構の発生力を高めて、車体の振動を抑制することができる。
【０１４０】
上下動制御コントローラは、左右動力発生機構による左右方向振動の発生力が不足するときは上下動力発生機構の発生力を高めるよう制御する。このため、左右動力発生機構による左右方向振動の発生力が不足して車体の振動を抑制できないときには、上下動力発生機構の発生力を高めて、車体の振動を抑制することができる。
【０１４１】
左右動制御コントローラは、車両の走行速度が高速のときは、左右動力発生機構の発生力を高めるようにし、上下動制御コントローラは、高速走行時よりも低速の低速走行時は、上下動力発生機構の発生力を高めるようにする。ここで、高速走行時には、空気力加振等の影響により、左右方向の振動が支配的である。このとき、左右動制御コントローラは左右動力発生機構の発生力を高めるから、高速走行時に発生する左右方向の振動を、左右動力発生機構の発生力によって抑えることができる。
【０１４２】
一方、低速走行時には、上下方向の振動が支配的になる。このとき、上下動制御コントローラは上下動力発生機構の発生力を高めるから、低速走行時に発生する上下方向の振動を、上下動力発生機構の発生力によって抑えることができる。
【０１４３】
発生力はゲインを変化させることにより調整されるから、上下動力発生機構の制御と左右動力発生機構の制御とを維持しつつ、一方の発生力によって振動抑制が不足するときに、他方の発生力によって振動抑制を補うことができ、両者を協調制御することができる。
【０１４４】
以上の説明した実施形態に基づくサスペンション制御装置として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１４５】
サスペンション制御装置の第１態様としては、車体と台車とを有する車両に設けられるサスペンション制御装置は、前記車体と前記台車との間に設けられるための上下動力発生機構であって、上下方向の振動に対して力を発生させる上下動力発生機構と、前記車体と前記台車との間に設けられるための左右動力発生機構であって、左右方向の振動に対して力を発生させる左右動力発生機構と、前記上下動力発生機構が発生させる力を制御する上下動制御コントローラと、前記左右動力発生機構が発生させる力を制御する左右動制御コントローラと、を備え、前記上下動制御コントローラは、前記左右動力発生機構の状態に応じて、前記上下動力発生機構が発生させる力を決定する。
【０１４６】
第２の態様としては、第１の態様において、前記上下動力発生機構および前記左右動力発生機構は、アクチュエータにより作動流体の流れを制御する上下動制御ダンパおよび左右動制御ダンパである。
【０１４７】
第３の態様としては、第１の態様において、前記左右動制御コントローラは、前記上下方向の振動に対して前記上下動力発生機構が発生させる力が不足するときは前記左右動力発生機構が発生させる力を高めるように、前記左右動力発生機構制御する。
【０１４８】
第４の態様としては、第１の態様において、前記上下動制御コントローラは、前記左右方向の振動に対して前記左右動力発生機構が発生させる力が不足するときは前記上下動力発生機構が発生させる力を高めるように、前記上下動力発生機構を制御する。
【０１４９】
第５の態様としては、第１の態様において、前記左右動制御コントローラは、前記車両の走行速度が所定速度以上に高速のときは、前記左右動力発生機構が発生させる力を高め、前記上下動制御コントローラは、前記車両の走行速度が前記所定速度よりも低速のときは、前記上下動力発生機構が発生させる力を高める。
【０１５０】
第６の態様としては、第１の態様乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記上下動力発生機構が発生させる力、および、前記左右動力発生機構が発生させる力は、ゲインを変化させることにより調整される。
【０１５１】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上述した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【０１５２】
本願は、２０１６年２月２４日出願の日本特許出願番号２０１６−０３３３３０号に基づく優先権を主張する。２０１６年２月２４日出願の日本特許出願番号２０１６−０３３３３０号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。
【符号の説明】
【０１５３】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１  鉄道車両（車両）、  ２  車体、  ３  台車、  ４  車輪、  ８  上下動アクティブサスペンション（上下動力発生機構）、  ８Ａ，９Ａ，２２Ａ，３２Ａ，４２Ａ，７２Ａ，７３Ａ，８２Ａ，８３Ａ，１０２Ａ  アクチュエータ、  ９  左右動アクティブサスペンション（左右動力発生機構）、  １０  車体振動センサ（車体状態検出部）、  １１，２３，３３，４３，５３，６３，７４，８４，９２，１０３  第１のコントローラ（上下動制御コントローラ）、  １２，３４，５４，６４，７５，８５，９３，１０４  第２のコントローラ（左右動制御コントローラ）、  ２２，４２，７２，８２，１０２  上下動セミアクティブサスペンション（上下動制御ダンパ）、  ３２，７３，８３  左右動セミアクティブサスペンション（左右動制御ダンパ）、  ５２  走行速度取得部、  ６２  位置情報取得部、  １１２  カルマンフィルタ、  １２２  コントローラ、  １２３  上下動制御コントローラ、  １２４  左右動制御コントローラ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
2017145794.tif 000021
2017145794.tif 000022
2017145794.tif 000023