(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各台車上で車体を支えるため車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置に、曲線軌道通過時にはそれぞれ独立に圧縮空気を供給して、車体を傾斜させる曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法において、
車体のヨー方向の回転角速度をレートジャイロで検出して曲線軌道通過時か否かを判断し、
曲線軌道通過時に、遠心加速度を加速度計で検出し、乗客にかかる超過遠心加速度を軽減するために必要な軌道曲率半径方向内方への車体の傾斜角度を算出し、
算出結果に基づいて、空気ばね装置に圧縮空気を供給して車体を傾斜させながら、
傾斜動作における回動中心である仮想傾斜中心が進行方向に垂直な車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近であるレール面上の高さＨ３＝２２５０ｍｍとなり、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように、車体を軌道曲率半径方向外方へ移動させることを特徴とする曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法。
【請求項２】
車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、仮想傾斜中心が軌道面上で予め定める高さとなるように行うことを特徴とする請求項１記載の曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法。
【請求項３】
車体の傾斜のための空気ばね装置への圧縮空気の供給は、車体の曲線通過速度および遠心加速度それぞれの検出結果に従って行い、
車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、空気ばね装置間の高さの変化の検出結果に従って行うことを特徴とする請求項１または２記載の曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法。
【請求項４】
各台車上で車体を支えるため、車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置と、
空気ばね装置にそれぞれ独立に圧縮空気を供給するための空気供給手段と、
空気ばね装置の高さ方向の変化を検出する高さ検出手段と、
一端を台車側に、他端を車体側にそれぞれ連結し、車体を台車上で水平、かつ軌道と直交する両方向に対して移動可能な直動型のアクチュエータと、
アクチュエータの移動時のストロークを検出するストローク検出手段と、
車体のヨー方向の回転角速度を検出するレートジャイロと、
車体の遠心加速度を検出する加速度検出手段と、
レートジャイロおよび加速度検出手段からの出力に応答し、車両の曲線通過時に乗客にかかる超過遠心加速度を軽減するような角度に車体を傾斜させるため、高さ検出手段からの出力によってフィードバック制御しながら空気供給手段を介して空気ばね装置に圧縮空気を供給して車体を傾斜させ、傾斜動作における回動中心である仮想傾斜中心が進行方向に垂直な車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近であるレール面上の高さＨ３＝２２５０ｍｍとなり、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように、傾斜角に対して予め定める移動量だけ、ストローク検出手段からの出力によってフィードバック制御しながらアクチュエータを作動させて車体を移動させる制御手段とを含むことを特徴とする曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の車体を傾斜させることによって、車両が曲線軌道部分を通過する際に乗客に作用する超過遠心加速度を軽減させるための曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両が走行する路線の曲線軌道部分には、遠心力を軽減するためにカントと呼ばれる傾斜が設けられている。カントを生じさせるために、曲率半径の内側のレールよりも外側のレールの方が高くなるように敷設してある。しかしながら、車体に生じる遠心力は、車両の曲線通過速度に従って変化する。通過速度が等しいときには、曲線軌道の曲率半径が小さくなるほど大きな遠心力が作用する。実際の線路にはいろいろな速度の列車が通るので、一般にはその路線の平均速度に対応させる。しかし、車両速度の高速化に伴って、カント量が不足し、車両に乗車している乗客には超過遠心加速度が加わり、乗り心地を悪化させる原因となる。
【０００３】
このような超過遠心加速度を軽減する方法として、台車に設ける弧状のレールガイドに沿って車体が傾斜するような、いわゆる振子式車体傾斜方式が用いられることがある。振子式車体傾斜方式の車両は、超過遠心加速度の軽減に優れた性能を発揮するけれども、台車に弧状のレールガイドを設けるために重量が増加し、かつ高価となる。振子式車体傾斜方式の先行技術は、たとえば特開平６−２７０８０６などに開示されている。
【０００４】
振子方式を用いないで台車上で車体を支えるばねなどの傾斜で車体傾斜を実現する先行技術は、たとえば特開平６−２６３０３１、特開平６−２７８６０４、特開平６−３１６２６５および特開平６−３１６２６６などで開示されている。本件出願人も、特願平５−２４８７３０で台車上で車体を支える空気ばね装置を利用して、車体を傾斜させる方法および装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
車両速度の高速化に伴って、超過遠心加速度を軽減するために必要な車体の傾斜角度は増大する。傾斜角度が増大すると、車両の走行の安全かつ円滑な運用を可能とするために予め規定されている車両限界から外れるおそれがある。これに対しては、車両の進行方向に垂直な車体の断面形状を、たとえば上方で幅が狭くなるように絞っておくことによって、ある程度まで対処可能である。しかしながら、通常車体の上部に設置されるパンタグラフなどの集電装置も車体の傾斜とともに、架線から外れるおそれがある。振子式車両として実現されている或る先行技術によれば、車体上部でパンタグラフを移動可能とし、傾斜角度が大きくなるときにはワイヤで引張り、パンタグラフの位置を修正するようにしている。しかしながら、パンタグラフには高い電圧がかかり、ワイヤなどで引張る構成では、架線への通電を遮断して、ある期間ごとに保守が必要という課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、軽量かつ安価で安全に乗客の超過遠心加速度を軽減することができる曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各台車上で車体を支えるため車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置に、曲線軌道通過時にはそれぞれ独立に圧縮空気を供給して、車体を傾斜させる曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法において、
車体のヨー方向の回転角速度をレートジャイロで検出して曲線軌道通過時か否かを判断し、
曲線軌道通過時に、遠心加速度を加速度計で検出し、乗客にかかる超過遠心加速度を軽減するために必要な軌道曲率半径方向内方への車体の傾斜角度を算出し、
算出結果に基づいて、空気ばね装置に圧縮空気を供給して車体を傾斜させながら、
傾斜動作における回動中心である仮想傾斜中心が進行方向に垂直な車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近であるレール面上の高さＨ３＝２２５０ｍｍとなり、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように、車体を軌道曲率半径方向外方へ移動させることを特徴とする曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御方法である。
本発明に従えば、曲線軌道通過時に乗客の超過遠心加速度を軽減するための傾斜角度が算出され、算出結果に基づいて、各台車の車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置に圧縮空気を供給して車体が軌道曲率半径方向の内方へ傾けられる。車体の傾斜によって、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように、車体を軌道曲率半径方向外方へ移動させるので、車体を充分に傾斜させて高速走行時の乗客に作用する超過遠心加速度を軽減させ、曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両としての乗り心地を向上させることができる。車体を台車上に支える空気ばね装置を用いるので、重量の増加を避け、安価に乗り心地の向上を図ることができる。車体上で集電装置を移動させる必要がないので、架線の通電を遮断せずに、かつ保守のインターバルを長くできる。
【０００８】
また、車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、傾斜動作における回動中心（以下、「仮想傾斜中心」という）が進行方向に垂直な車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近となるように行われるので、車体の傾斜に伴う車体上部の集電位置の変位量が機械的な振子式と等価となり、振子式車両がすでに走行している路線の区間では、車両限界等の制限を検証することなく走行させることができる。これによって車体の傾斜角度を大きくすることができ、高速で曲線軌道を通過する際に乗客に与える超過遠心加速度を充分に軽減することができる。
【０００９】
また本発明で、車体の傾斜のための空気ばね装置への圧縮空気の供給は、車体の曲線通過速度および遠心加速度それぞれの検出結果に従って行い、
車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、空気ばね装置間の高さの変化の検出結果に従って行うことを特徴とする。
本発明に従えば、鉄道車両が路線の曲線部分に進入すると遠心加速度が作用し、そのときの車体の曲線通過速度に基づいて超過遠心加速度を軽減するための車体の傾斜角度が算出される。算出された傾斜角度に車体を傾斜させるために、空気ばね装置に空気を供給して膨張させる。空気ばね装置間の高さの変化は車体の傾斜角度に対応するので、これに従って車体を軌道曲率半径方向外方へ移動させれば、車体の傾斜に伴う集電装置の架線からのずれを修正することができる。
【００１０】
また本発明の車体の傾斜角度は、予め記憶される軌道の曲率についての情報を、軌道上の通過位置に対応して読出し、曲率半径および通過速度に基づいて算出し、
車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、予め記憶される軌道のカントについての情報を軌道上の通過位置に対応して読出し、算出された傾斜角度をカントについての情報に基づいて補正して行うことを特徴とする。
本発明に従えば、軌道の曲率とカントとは、予め記憶される。車体の傾斜角度は、軌道上の通過位置に対応して曲率を読出し、曲率半径および通過速度に基づいて算出する。集電装置の架線からのずれを生ずる車体の傾斜は、算出された傾斜角度から軌道のカントによる傾斜角度を除いたものであり、記憶されているカントについての情報から容易に補正することができる。
【００１１】
さらに本発明は、各台車上で車体を支えるため、車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置と、
空気ばね装置にそれぞれ独立に圧縮空気を供給するための空気供給手段と、
空気ばね装置の高さ方向の変化を検出する高さ検出手段と、
一端を台車側に、他端を車体側にそれぞれ連結し、車体を台車上で水平、かつ軌道と直交する両方向に対して移動可能な直動型のアクチュエータと、
アクチュエータの移動時のストロークを検出するストローク検出手段と、
車体のヨー方向の回転角速度を検出するレートジャイロと、
車体の遠心加速度を検出する加速度検出手段と、
レートジャイロおよび加速度検出手段からの出力に応答し、車両の曲線通過時に乗客にかかる超過遠心加速度を軽減するような角度に車体を傾斜させるため、高さ検出手段からの出力によってフィードバック制御しながら空気供給手段を介して空気ばね装置に圧縮空気を供給して車体を傾斜させ、傾斜動作における回動中心である仮想傾斜中心が進行方向に垂直な車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近であるレール面上の高さＨ３＝２２５０ｍｍとなり、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように、傾斜角に対して予め定める移動量だけ、ストローク検出手段からの出力によってフィードバック制御しながらアクチュエータを作動させて車体を移動させる制御手段とを含むことを特徴とする曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両の車体傾斜制御装置である。
本発明に従えば、曲線通過時に車体を傾斜可能な鉄道車両が路線の曲線部分に進入したことを、遠心加速度を検出する加速度検出手段からの出力によって検知することができる。制御手段は、加速度検出手段が検出した曲率半径方向外方に作用する超過遠心加速度を、空気供給手段を介して、各台車上で車幅方向に間隔をあけて配置される一対の空気ばね装置を膨張させて車体を曲率半径方向内方に傾斜させることによって、容易に軽減させることができる。さらに直動型のアクチュエータによって、車体を台車に対して車幅方向の両方向に対して移動可能であるので、車体の傾斜によってパンタグラフなどの集電装置が架線から架線と直交する方向に離れることがないように調整することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態についてのアクティブ姿勢制御の基本的動作原理を示す。図１（ａ）は、直線の軌道を走行しているときの通常の車両の状態を示す。図１（ｂ）は、車体を傾斜させた状態を示す。図１（ｃ）は、車体を傾斜させた状態で車体を軌道であるレールと直交する方向に移動させ、パンタグラフの架線からの外れを抑制した状態を示す。空気ばね装置１，２は、台車３の上で車体４を支える。台車３には、車輪５が設けられ、レール６上を走行する。車体４の上部には、集電装置であるパンタグラフ７が設けられ、架線８に接触しながら、車両の走行に必要となる電力を受け入れる。
【００１３】
図１（ａ）では、パンタグラフ７の最大高さＨ１をたとえば５４００ｍｍとし、空気ばね装置１，２の中心のレール面上からの高さＨ２をたとえば９００ｍｍとし、傾斜時に車体の左右方向の移動によって仮想傾斜中心Ｃとなる位置の高さＨ３をたとえば２２５０ｍｍとする。このＨ３は、ＪＲ各社の３８１系車両の振子中心位置を想定している。空気ばね装置１，２の間隔Ｗはたとえば１５００ｍｍである。
【００１４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態で、一方の空気ばね装置２を膨張させ、傾斜角度θが３．５°となるように傾斜させた状態を示す。仮想傾斜中心が他方の空気ばね装置１の中心付近にあり、パンタグラフ７が架線８から離れてしまう。一方の空気ばね装置２と他方の空気ばね装置１との高さの差ΔＨは、たとえば１００ｍｍとなる。
【００１５】
図１（ｃ）は、レール面上Ｈ３の高さの仮想傾斜中心Ｃに関して車体４を傾斜させた状態を示す。このときはパンタグラフ７は架線８から離れない。このために必要な車体４の左右移動の制御量ΔＳは約８５ｍｍとなる。
【００１６】
図２は、図１の車両の簡略化した側面図を（ａ）で、平面図を（ｂ）でそれぞれ示す。車体４に対して進行方向の前後に台車３が設けられ、各台車３上には一対の空気ばね装置１，２が設けられて車体４を支える。すなわち車体４は、台車３毎に２個、合計４つの空気ばね装置１，２によって支えられる。車体４同士は、連結器９を介して相互に連結される。
【００１７】
図３は、図１に示す空気ばね装置１，２の制御のための圧縮空気配管系統を示す。元空気溜１０からの圧縮空気は、空気ばね１１，１２にそれぞれ供給され、空気ばね１１，１２の膨張量に応じて図１および図２の車体４の傾斜角度が決定される。空気ばね１１と元空気溜１０との間には、ＬＶ装置１３および強制排気弁１４が接続される。また別の配管系統では、大径の給・排気弁１５および小径の給・排気弁１６が並列に接続される。ＬＶ装置１３および強制排気弁１４側の配管系統には、遮断弁１７が設けられる。給・排気弁１５，１６側の配管系統には、前後に遮断弁１８が設けられ、さらに前後に締切コック１９が設けられる。同様に他方の空気ばね１２に関し、ＬＶ装置２３、強制排気弁２４、給・排気弁２５，２６、遮断弁２７，２８および締切コック２９がそれぞれ設けられる。
【００１８】
空気ばね１１，１２には補助空気室３１，３２がそれぞれ接続される。補助空気室３１，３２間には、差圧弁３３および遮断弁３４を直列に介して接続される。元空気溜１０からは、空気サーボ弁３５を介して直動シリンダ３６を駆動するための圧縮空気も供給される。直動シリンダ３６の一端は、車体に連結され、他端は台車に連結される。直動シリンダ３６のストロークが増大すると、車体を台車に対して走行方向に垂直な一側方に移動させ、直動シリンダ３６が収縮すると車体を他方向に移動させる。
【００１９】
通常車体を支えている空気ばね１１，１２の高さは、ＬＶ装置１３，２３で荷重が変動しても一定となるように制御されている。ＬＶ装置１３，２３は、車体側に回転軸の回転角度に応じて空気流量を制御することができる流量制御弁を設け、台車側に一端を固定し、他端を流量制御弁の回転軸に接続したリンク機構を有する。車体が所定の高さにあるときは、流量制御弁の回転軸は中立の角度に設定されており、空気ばね１１，１２に供給する空気は遮断される。仮に重量バランスの不均一などによって、空気ばね１１，１２の一方が圧縮されて車体が沈むと、流量制御弁の回転軸が回転して元空気溜１０からの圧縮空気が圧縮された空気ばね１１，１２に供給され、車体を上昇させることができる。車体の上昇につれて、流量制御弁の回転軸は戻るので、車体が所定の高さに到達すると流量制御弁は空気の供給を遮断するようになる。
【００２０】
車体が所定の高さ以上に上昇すると、流量制御弁の回転軸は中立位置から変化し、空気ばねの空気を排気して車体を降下させる。車体の傾斜制御のためには給・排気弁１５，１６；２５，２６がそれぞれ設けられる。ＬＶ装置による車体の高さの制御と、給・排気弁１５，１６；２５，２６による車体の傾斜制御とは、遮断弁１７，１８；２７，２８および締切コック１９，２０の操作によって切換えられる。また左右の空気ばね１１，１２は、補助空気室３１，３２にそれぞれ連通し、補助空気室３１，３２間は差圧弁３３および遮断弁３４を介して連通する。
【００２１】
元空気溜１０からの圧縮空気は、空気サーボ弁３５を介して直動シリンダ３６にも供給される。また、前記の空気式直動シリンダ３６の代わりに、油圧源装置、油圧サーボ弁および油圧式直動シリンダで行うことも可能である。直動シリンダ３６のストローク変化は、ストローク検出器４０によって検出される。空気ばね１１，１２の高さ変化は、エンコーダ４１，４２によってそれぞれ検出される。
【００２２】
図４は、図３の圧縮空気配管系統を用いて、図１および図２に示すようなアクティブ姿勢制御を行うための概略的な電気的構成を示す。前述のサーボ弁３５は、サーボアンプ４５を介して制御される。制御ＯＮスイッチ４９の投入によって動作状態となる制御装置５０には、各車体当たり４つの空気ばね装置の高さを検出するためのエンコーダユニット５１，５２，５３，５４からの検出出力が入力される。各エンコーダユニット５１〜５４は、同一の内部構成を有する。図３の直動シリンダ３６のストローク検出器４０からの検出出力は、シリンダユニット５５から入力される。車両が曲線区間に進入するときには、車体の前後で回転（ヨー）が生ずるけれども、これはレートジャイロ５６によって検出される。レートジャイロ５６が検出する車体の回転角速度ω１を制御装置５０は監視しており、予め定めた閾値Ｋ１との関係がω１＞Ｋ１となると車両が曲線区間に進入したと判断する。また、回転角速度と列車速度の検出値を利用して曲線区間の曲率を求めることができるので、この求められた曲率から曲線区間への進入を判断することもできる。また、遠心加速度を検出するための加速度計５７と、進行方向の加速度を検出するための加速度計５８も設けられる。制御装置５０からは、駆動回路６１および異常表示ランプ６２に対する出力も導出される。エンコーダユニット５１内には、エンコーダ４１からの出力を制御装置５０の入力条件に合わせるための整合回路６５が設けられる。レートジャイロ５６からの出力を、制御装置５０の入力条件に合わせるために、出力整合回路７０が挿入される。
【００２３】
制御装置５０が車体の傾斜制御を行うための傾斜装置７１，７２，７３，７４は、それぞれ同一の内部構成を有して駆動回路７５，７６を含み、大口径の給・排気弁１５および小口径の給・排気弁１６をそれぞれ駆動する。大口径の給・排気弁１５では迅速な制御、小口径の給・排気弁１６では細かな制御がそれぞれ可能である。駆動回路６１からの出力は、各空気ばね装置８１，８２，８３，８４毎に設けられる遮断弁元圧８５および遮断弁制御圧８６をそれぞれ駆動する。駆動回路６１からの出力はまた、遮断弁差圧８７，８８もそれぞれ駆動する。
【００２４】
制御ＯＮスイッチ４９がＯＦＦの状態では、図３の遮断弁１７，２７が導通し、遮断弁１８，２８が遮断する結果、ＬＶ装置１３，２３による車体の高さ制御が行われる。制御ＯＮスイッチ４９がＯＮ状態になって、車体傾斜制御中に車両が曲線区間に進入したことが認識されると、差圧弁３３を介して連結されている左右の空気ばね１１，１２間の空気圧回路を遮断弁３４が遮断し、同時にＬＶ装置１３，２３の空気圧回路を遮断弁１７，２７が遮断し、遮断弁１８，２８が導通する。なお、保守点検時以外は、締切コック１９，２９は導通させておく。車体には、遠心加速度を検出する加速度計５７が設けられており、車両が曲線部に進入したことが検知されると、制御装置５０は加速度計５７によって検出される超過遠心加速度を軽減させるために必要な車体傾斜角θを演算し、傾斜角θを得るために必要な空気ばね高さＨを演算する。
【００２５】
算出された空気ばね高さＨを設定値として、その設定値が保持されるように給・排気弁１５，１６；２５，２６を制御して、空気ばね１１，１２に圧縮空気が給排気される。制御装置５０は、予め設定した空気ばね高さＨと、空気ばね高さＨを検出するエンコーダ４１，４２からの出力とを比較して、空気ばね高さが設定値よりも高い場合は給気信号を、設定値より低い場合は排気信号を給・排気弁１５，１６；２５，２６に出力し、車体の傾斜角θを制御する。なお、何らかの原因で車体の傾斜角が制御できなくなり、空気ばねへの空気の供給が継続して予め定めた車体上昇の上限値を越えると、強制排気弁１４，２４が余剰の空気を排気する。
【００２６】
傾斜角θに応じて、パンタグラフの架線に対する相対位置が移動するけれども、その移動量Ｌｐは車体の幾何学的な形状と配置関係とを基に、次の第１式によって容易に算出することができる。
【００２７】
Ｌｐ  ＝  （Ｈ１−Ｈ２）×Θ×ｃｏｓθ                  …（１）
ただし、Θは、θをラジアン角に変換した値である。この移動量Ｌｐを低減するためには、車体側に一端を、また台車側に反対側の一端を固定した直動シリンダ３６を用いる。車体４をレール６および架線８と直交する方向に、かつ車体４の傾斜による移動量を減殺する方向に移動させる。遠心力は軌道曲率半径方向外方に作用し、これを緩和するための車体４の傾斜は軌道曲率半径方向内方に向かうので、移動方向は軌道曲率半径方向の外方となる。この移動に必要な直動シリンダ３６のストローク量をＬｓｔとすると、パンタグラフの架線に対する移動量の許容値をＬｄとして、次の第２式が求められる。
【００２８】
Ｌｓｔ  ＝  Ｌｐ−Ｌｄ                                  …（２）
ただしＬｓｔ≧０である。したがって、傾斜量が決定されるとパンタグラフ７の架線８に対する位置ずれを減殺するための車体の移動量、すなわち直動シリンダ３６のストローク量Ｌｓｔが決定され、制御装置５０から直動シリンダ３６に圧縮空気を供給するための空気サーボ弁３５に対して励磁電流が出力される。直動シリンダ３６には、そのストローク量を検出するストローク検出器４０が設けられているので、Ｌｓｔと検出値とを用いてサーボ制御が行われる。なお直動シリンダ３６は、油圧など空気圧以外の流体圧によるアクチュエータや電動式のアクチュエータを用いることもできる。
【００２９】
図５は、本発明の他の形態による車体傾斜制御のための部分的な電気的構成を示す。データ処理装置９０には、車速検出器９１が検出する車両の進行速度が入力される。データ処理装置９０では、入力された速度値を積分処理して、車両の移動距離を算出する。メモリ９２には、予め車両が走行する路線についての曲線区間の位置や曲線区間のカントの量などのデータが記憶されている。
【００３０】
車速検出器９１は、一般的には車輪の回転数を計数するためのセンサ、たとえば車軸に設けたパルス発生器によって実現される。メモリ９２には、予め基準位置からの距離に対応させて路線の曲線部のデータを記憶しておく。基準位置からの距離Ｘは次の第３式で表される。
【００３１】
Ｘ  ＝  ２π・ｒ・Σｐ／ｎ                              …（３）
ここでπは円周率であり、ｒは車輪の半径であり、Σｐはパルス発生器から発生されたパルスの積算値であり、ｎは車輪１回転当たりの出力パルス数である。第３式に従って求められる距離Ｘと、メモリ９２に記憶されている基準位置から曲線部までの距離とを比較し、両者が一致するときに車両が曲線区間に進入したと判断することができる。データ処理装置９０は、車両が曲線区間に進入したと判断されるときには、メモリ９２に記憶されている曲率半径およびカント量から、車体の傾斜角度と、車体の移動量とを算出し、たとえば図４に示される制御装置５０にデータとして与える。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、鉄道車両が曲線軌道通過時に車体を傾斜させながら、車体上部に設けられる集電装置が架線から外れないように車体を軌道曲率半径方向外方へ移動させるので、車体を充分に傾斜させることができる。これによって、高速度で曲線を通過する際に乗客に作用する超過遠心加速度が軽減され、車両の乗り心地を向上させることができる。
【００３３】
また、曲線通過の際の軌道曲率半径方向外方への移動は、仮想傾斜中心が車体の断面形状内で着席乗客の頭の高さ付近となるように行うので、移動量を容易に算出し、車体の傾斜角度を大きく取って、高速度で曲線通過時の乗り心地を向上させることができる。
【００３４】
また本発明によれば、鉄道車両が路線の曲線部分に進入したときに、遠心加速度および曲線通過速度のそれぞれの検出結果に従って車体を傾斜させ、遠心加速度を軽減させる。車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、空気ばね装置間の高さの変化の検出結果に従って行うので、車体を傾斜させて遠心加速度を軽減した状態でも集電装置が架線から外れないように車体の位置を修正することができる。
【００３５】
また本発明によれば、車体の傾斜と傾斜に伴う車体の軌道曲率半径方向外方への移動は、予め記憶されている軌道の曲率およびカントについての情報に従って行うので、車両の通過速度に従って適切な制御が可能となる。
【００３６】
さらに本発明によれば、空気ばね装置によって曲線通過時の車体を傾斜させ、直動型のアクチュエータによって車体の位置を曲率半径方向外方へ移動させるので、車両が高速度で曲線を通過しても、乗客に作用する遠心加速度を充分に低減し、しかも車体上部の集電装置が架線から外れないように修正することができる。車体を振子構造にするような必要はないので、軽量かつ安価な装置で超過遠心加速度の軽減を実現することができる。また、車体の傾斜を大きくしても集電装置が架線から外れないので、安全かつ信頼性の高い傾斜制御を実現することができる。
【００３７】
また、制御手段は、仮想傾斜中心が着席乗客の頭の高さ付近となるようにアクチュエータによる車体の移動量を算出すればよいので、傾斜角度と車体の移動との制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態についての原理的構成を示す簡略化した正面図である。
【図２】図１の実施の形態に対応する簡略化した側面図および平面図である。
【図３】図１の実施の形態を動作させるための空気圧制御系統図である。
【図４】図１の実施の形態の制御のための概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の他の形態の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，２  空気ばね装置
３  台車
４  車体
５  車輪
６  レール
７  パンタグラフ
８  架線
１０  元空気溜
１１，１２  空気ばね
１３，２３  ＬＶ装置
１５，１６，２５，２６  給・排気弁
３１，３２  補助空気室
３３  差圧弁
３５  空気サーボ弁
３６  直動シリンダ
４０  ストローク検出器
４１，４２  エンコーダ
４９  制御ＯＮスイッチ
５０  制御装置
５６  レートジャイロ
５７，５８  加速度計
６０  サーボアンプ
９０  データ処理装置
９１  車速検出器
９２  メモリ
【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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