(57)【要約】【課題】  動的制振器を有し、かつ車両搭載性に優れた、車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供する。【解決手段】  懸架装置４によって車体２が台車１に支持される車両の台車１と車体２とを連結する動的制振器３と、減衰係数を高減衰係数及び低減衰係数の２段階に切換可能な静的制振器５と、前記車体の振動を検出する車体振動センサ１０と、制御装置５０と、を有し、制御装置５０は、動的制振器３及び静的制振器５によって車体２の振動を抑制するとともに、車体振動センサ１０の出力信号を取得し、該出力信号に基づいて車体２に作用する加振力において台車１から伝達される加振力及び車体２周囲の空気による加振力のいずれが支配的か判別し、該判別結果に基づいて静的制振器５の減衰係数を切り換える。【選択図】  図１
2006327529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸架装置によって車体が台車に支持される車両の該台車と該車体とを連結する動的制振器と、
前記台車と前記車体とを前記動的制振器と並列に連結する、減衰係数を高減衰係数及び低減衰係数の２段階に切換可能な静的制振器と、
前記車体の振動を検出する車体振動センサと、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記動的制振器及び前記静的制振器によって前記車体の振動を抑制するとともに、前記車体振動センサの出力信号を取得し、該出力信号に基づいて前記車体に作用する加振力において前記台車から伝達される加振力及び前記車体周囲の空気による加振力のいずれが支配的か判別し、該判別結果に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える、車体振動制御装置。
【請求項２】
前記車体周囲の空気による加振力が支配的な状態が継続していると判別すると、前記高減衰係数に切り換え、前記台車から伝達される加振力が支配的な状態が継続していると判別すると、前記低減衰係数に切り換える、請求項１に記載の車体振動制御装置。
【請求項３】
前記車体振動センサは前記車体に装着された第１の加速度センサであり、
前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記車体振動加速度あるいは車体振動速度の振幅の大きさに基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える、請求項１及び２に記載の車体振動制御装置。
【請求項４】
前記車体振動センサは前記車体に装着された第１の加速度センサであり、
前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記車体振動加速度あるいは車体振動速度のピーク周波数の大きさに基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える、請求項１及び２に記載の車体振動制御装置。
【請求項５】
前記車体振動センサは、前記車体に装着された第１の加速度センサ及び前記台車に装着された第２の加速度センサ、あるいは前記第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサであり、
前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記第２の加速度センサの出力信号あるいは前記第１の加速度センサと前記変位センサとの出力信号に基づいて台車振動加速度あるいは台車振動速度を取得し、前記台車振動加速度の振幅と前記車体振動加速度の振幅との比較、あるいは前記台車振動速度の振幅と前記車体振動速度の振幅との比較に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える、請求項１及び２に記載の車体振動制御装置。
【請求項６】
前記車体振動センサは、前記第１の加速度センサ及び前記台車に装着された第２の加速度センサ、あるいは前記第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサであり、
前記制御装置は、前記第２の加速度センサの出力信号あるいは前記第１の加速度センサと前記変位センサとの出力信号に基づいて台車振動加速度あるいは台車振動速度を取得し、該台車振動加速度あるいは台車振動速度と伝達関数とに基づいて推定車体振動加速度あるいは推定車体振動速度を演算し、該推定車体振動加速度と前記車体振動加速度との比較、あるいは該推定車体振動速度と前記車体振動加速度との比較に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える、請求項１及び２に記載の車体振動制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記動的制振器、前記車体振動センサ、前記制御装置の少なくとも１つに不具合が生じた場合には、前記静的制振器の減衰係数を高減衰係数に切り換える、請求項１乃至６に記載の車体振動制御装置。
【請求項８】
懸架装置によって車体が台車に支持される車両の該台車と該車体とを連結する動的制振器と、
前記台車と前記車体とを前記動的制振器と並列に連結する、減衰係数を高減衰係数及び低減衰係数の２段階に切換可能な静的制振器と、
前記車体の振動を検出する車体振動センサと、を有し、
前記動的制振器及び前記静的制振器によって前記車体の振動を抑制する第１のステップと、
前記車体振動センサの出力信号を取得する第２のステップと、
該出力信号に基づいて前記車体に作用する加振力において前記台車から伝達される加振力及び前記車体周囲の空気による加振力のいずれが支配的か判別する第３のステップと、
該判別結果に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える第４のステップと、を有する、車体振動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用の台車と車体とを有してなる鉄道車両の車体の振動を制御する車体振動制御装置及び車体振動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行用の台車と車体とを有してなる鉄道車両の走行中に発生する車体振動を制御する車体振動制御装置（以下、車体振動制御装置という）としては、流体圧アクチュエータ、電磁アクチュエータ等の動的制振器を用いたフルアクティブ振動制御装置の研究が行われている。例えば、特許文献１では、鉄道車両の走行中に発生する異なる周波数の振動に対応し、乗り心地の向上を図ることができる鉄道車両の振動制御装置が提案されている。具体的には、地点検知により車両の走行地点のトンネル内外を区別し、その区別に応じて制御特性を切り換えて車体の振動を抑制する振動制御装置が提案されている。
【０００３】
一方、動的制振器は、外部からの駆動エネルギーを要するため、機器が大型化しがちであり、かつ不具合時のバックアップ用の静的制振器を要するという難点がある。
【０００４】
一方、半動的制振器を用いたセミアクティブ振動制御装置が実用化されている。ここで、「半動的制振器」とは、振動状態に合わせて静的制振器の減衰係数等の制振性能が動的に制御される制振器をいう。これらは、制振性能は動的制振器より劣るものの、外部からの駆動エネルギーを要さず、不具合時には静的制振器として作用するため、コスト、フェールセーフの面で有利である。
【０００５】
そこで、上記のフルアクティブ振動制御装置の難点を考慮し、動的制振器と半動的制振器の両方を備えた振動制御装置も提案されている。例えば、特許文献２では、油圧アクチュエータからなる動的制振器を必要時にのみ動作させて、駆動エネルギーを節約することができる鉄道車両用動的制振器が提案されている。すなわち、半動的制振器及び動的制振器を備えるフルアクティブ振動制御装置であって、半動的制振器が該減衰力調整によっても所望の制振力を得られないときに、油圧シリンダへの流体給排により制振力を発生させて、動的制振器を動作させるハイブリッド制御のフルアクティブ振動制御装置が提案されている。また、特許文献３では、特許文献２のハイブリッド制御式振動制御装置は、油圧関連機器の複雑化と保守、点検の作業性の悪さ、いわゆる車両搭載性の悪さ、不十分な制振能力が問題である旨の指摘がされた上で、電磁アクチュエータを用いて、エネルギー消費量の多さ及び電磁ダンパ不調時のフェールセーフの観点も考慮して、半動的制振器と電磁アクチュエータとを組合せたハイブリッド式の車体振動制御装置が提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特許３１０７１３３号公報
【特許文献２】特開２００１−１０３２４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５２２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１乃至３の車体振動制御装置は、動的制振器の種類、及び動的制振器の起動あるいは制御方法に相違はあるものの、鉄道車両に加わるあらゆる振動を抑制することができる動的制振器を備える点で共通している。
【０００７】
しかしながら、あらゆる振動を制御するには動的制振器の高出力化が求められる。こうした動的制振器の高出力化は、動的制振器の占有空間の増大に繋がる。また、動的制振器は不具合時には制振力を喪失するというリスクもあることから、不具合時のフェールセーフの観点から、信頼性の高い静的制振器もバックアップ用として備える必要がある。
【０００８】
他方で、台車と車体との間、及び車体床下の限られた空間に搭載される車体振動制御装置は、その保守や点検の作業のし易さや重量を含めた車両搭載性の善し悪しが重要な問題となっている。
【０００９】
したがって、車体振動制御装置への動的制振器の採用には、車両搭載性が改善すべき問題となっている。動的制振器と半動的制振器を併用する特許文献２乃至３の車体振動制御装置においても、これら装置に加えて半動的制振器のための振動制御装置を搭載する必要もあるため、車両搭載性の改善を図ることは極めて難しい。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、動的制振器を有し、かつ車両搭載性に優れた、鉄道車両用の車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、発明者らは、鉄道車両のように走行用台車と車体とからなる車両の車体に加わる振動を合理的に抑制する方法についてまず検討し、以下の知見を得た。
【００１２】
一般的に、フルアクティブ振動制御装置は、セミアクティブ振動制御装置よりも高い振動制御能力が要求される場合において適用されるため、動的制振器の開発は、より高い制振能力の向上を目指した開発が専らであった。例えば、特許文献１の段落［００１２］乃至［００１５］に示されるようにトンネル内外において車体振動の周波数等が相違することは既に知られている。そして、特許文献１の図３に模式的に示されるように、一見して、トンネル内における車体の振動加速度は大きくなり、かつその変化は激しく、車体の振動加速度の周波数は大きくなるので、応答性に優れる動的制振器が作動するように車体振動制御装置等が構成されている。ところが、車体の振動加速度の最大値も大きくなるので、動的制振器の出力規模は大きくせざるを得ない。
【００１３】
ところで、トンネルの内外で振動の様相が異なるのは、車体の主要な振動源として、台車から伝達される加振力（以下、台車力という）と、車体に直接作用する車体周囲の空気による加振力（以下、空気力という）の２種類が存在し、トンネル外では前者が、トンネル内では後者が支配的なる傾向があるためである。しかし、台車力の大きさは、例えば走行速度、降雨の有無、バラスト軌道あるいはスラブ軌道といった軌道構造の変化によって変動する。また、空気力の大きさは、例えば、走行速度、単線トンネル区間の内外、複線トンネル区間の内外、対向列車とのすれ違いの有無の変化によって変動する。すなわち、支配的となる振動源の変化は、必ずしもトンネル内外の変化に限られるものではない。
【００１４】
したがって、発明者らは、車体振動制御装置は、車両の走行位置のトンネル内外の区別をするのではなく、台車力及び空気力の振動特性に基づいて車体振動の振動源を判別し、支配的となる振動源に対して好適な制振器を用いるように振動制御装置を構成かつ制御することによって、合理的に車体振動を制御することができるものと考えた。
【００１５】
また、発明者らは、台車力による振動の制御には、動的制振器は静的制振器よりも優れた性能を発揮するが、一方、空気力による振動の制御には、理論上、動的制振器、油圧ダンパ等の静的制振器のいずれでも同等の性能を発揮することが可能であること、またこのことは、空気力による振動を静的制振器で対処させることによって、動的制振器の出力規模を抑制する点でも合理的であることに想到し、本発明を創作した。
【００１６】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の車体振動制御装置は、懸架装置によって車体が台車に支持される車両の該台車と該車体とを連結する動的制振器と、前記台車と前記車体とを前記動的制振器と並列に連結する、減衰係数を高減衰係数及び低減衰係数の２段階に切換可能な静的制振器と、前記車体の振動を検出する車体振動センサと、制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記動的制振器及び前記静的制振器によって前記車体の振動を抑制するとともに、前記車体振動センサの出力信号を取得し、該出力信号に基づいて前記車体に作用する加振力において前記台車から伝達される加振力及び前記車体周囲の空気による加振力のいずれが支配的か判別し、該判別結果に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える（請求項１）。また、本発明の車体振動制御方法は、懸架装置によって車体が台車に支持される車両の該台車と該車体とを連結する動的制振器と、前記台車と前記車体とを前記動的制振器と並列に連結する、減衰係数を高減衰係数及び低減衰係数の２段階に切換可能な静的制振器と、前記車体の振動を検出する車体振動センサと、を有し、前記動的制振器及び前記静的制振器によって前記車体の振動を抑制する第１のステップと、前記車体振動センサの出力信号を取得する第２のステップと、該出力信号に基づいて前記車体に作用する加振力において前記台車から伝達される加振力及び前記車体周囲の空気による加振力のいずれが支配的か判別する第３のステップと、該判別結果に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換える第４のステップと、を有する（請求項８）。かかる構成とすると、車体に加わる加振力の振動源を判別し、支配的となる振動源に対して好適な制振器を用いることができるので、動的制振器の出力規模を抑制することができる。すなわち、動的制振器を有し、かつ車両搭載性に優れた、鉄道車両用の車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供することができる。ここで、「静的制振器」とは、急激な振動を油圧、空気圧等の流体圧力によって減衰する器具を言い、例えば油圧ダンパである。「動的制振器」とは、振動を相殺するように自ら逆位相に加振して該振動を低減することができる器具を言い、例えば流体圧アクチュエータあるいは電磁アクチュエータである。さらに、「高減衰係数及び低減衰係数の２段階」とは、大小２種類の減衰係数をいう。
【００１７】
本発明の効果をより確実に得る観点から、本発明の車体振動制御装置において、前記車体周囲の空気による加振力が支配的な状態が継続していると判別すると、前記高減衰係数に切り換え、前記前記台車から伝達される加振力が支配的な状態が継続していると判別すると、前記低減衰係数に切り換えるとよい（請求項２）
本発明の効果をより確実に得る観点から、本発明の車体振動制御装置において、前記車体振動センサは前記車体に装着された第１の加速度センサであり、前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記車体振動加速度あるいは車体振動速度の振幅の大きさに基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換えるとよい（請求項３）。
【００１８】
本発明の効果をより確実に得る観点から、本発明の車体振動制御装置において、前記車体振動センサは前記車体に装着された第１の加速度センサであり、前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記車体振動加速度あるいは車体振動速度のピーク周波数の大きさに基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換えるとよい（請求項４）。
【００１９】
本発明の効果をより確実に得る観点から、本発明の車体振動制御装置において、前記車体振動センサは、前記車体に装着された第１の加速度センサ及び前記台車に装着された第２の加速度センサ、あるいは前記第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサであり、前記制御装置は、前記第１の加速度センサの出力信号に基づいて車体振動加速度あるいは車体振動速度を取得し、前記第２の加速度センサの出力信号あるいは前記第１の加速度センサと前記変位センサとの出力信号に基づいて台車振動加速度あるいは台車振動速度を取得し、前記台車振動加速度の振幅と前記車体振動加速度の振幅との比較、あるいは前記台車振動速度の振幅と前記車体振動速度の振幅との比較に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換えるとよい（請求項５）。特に動的制振器には変位センサが内蔵されている場合がある。したがって、前記車体振動センサを前記車体に装着された第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサによって構成する場合においては、本発明の車体振動抑制装置は、動的制振器に内蔵されている変位センサの出力信号を利用することができるので、変位センサを新たに配設する必要がなく、本発明の車体振動制御装置の構造をより簡素化することができ、車両搭載性をより向上させることができる。
【００２０】
本発明の効果をより確実に得る観点から、本発明の車体振動制御装置において、前記車体振動センサは、前記第１の加速度センサ及び前記台車に装着された第２の加速度センサ、あるいは前記第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサであり、前記制御装置は、前記第２の加速度センサの出力信号あるいは前記第１の加速度センサと前記変位センサとの出力信号に基づいて台車振動加速度あるいは台車振動速度を取得し、該台車振動加速度あるいは台車振動速度と伝達関数とに基づいて推定車体振動加速度あるいは推定車体振動速度を演算し、該推定車体振動加速度と前記車体振動加速度との比較、あるいは該推定車体振動速度と前記車体振動加速度との比較に基づいて前記静的制振器の減衰係数を切り換えるとよい（請求項６）。特に、動的制振器には、変位センサが内蔵されている場合がある。したがって、前記車体振動センサを、前記車体に装着された第１の加速度センサ及び前記車体と台車との変位を検出する変位センサによって構成する場合においては、本発明の車体振動抑制装置は、動的制振器に内蔵されている変位センサの出力信号を利用することができるので、変位センサを新たに配設する必要がなく、本発明の車体振動制御装置の構造をより簡素化することができ、車両搭載性をより向上させることができる。ここで、伝達関数は、台車振動加速度あるいは台車振動速度を入力とし、推定車体振動加速度あるいは推定車体振動速度を出力とする関数であって、台車の質量、車体の質量、懸架装置の弾性係数、減衰係数及び適切に設定されるゲインに基づいて取得される関数をいう。
【００２１】
本発明の車体振動制御装置において、前記制御装置は、前記動的制振器、前記車体振動センサ、前記制御装置の少なくとも１つに不具合が生じた場合には、前記静的制振器の減衰係数を大きくするように切り換えるとよい（請求項７）。かかる構成とすると、車体振動制御装置はバックアップ用の静的制振器を省略することができるので、車体振動制御装置の車体搭載性がさらに改善される。なお、「前記動的制振器、前記車体振動センサ、前記制御装置の少なくとも１つに不具合が生じた場合」とは、これら装置類の故障のような単体事象のみならず、電源喪失、送信ケーブルの損壊のような共通事象も含む。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の車体振動制御装置及び車体振動制御方法は、動的制振器を有し、かつ車両搭載性に優れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の車体振動制御装置１００が搭載されている鉄道車両は、乗客及び乗員が搭乗する車体２が、空気バネ（懸架装置）４を介して台車１によって支持されている。台車１は軸バネ１０２を介して車輪１０１によって支持されている。
【００２６】
また、鉄道車両の進行方向を正面方向とした場合に、空気バネ４は、台車１と車体２との間における両脇に、その上端及び下端が夫々車体２及び台車１に取り付けられている。これによって、空気バネ４は、台車１と車体２との間に生じる垂直方向及び水平方向の振動を吸収することができる。
【００２７】
台車１と車体２との夫々には、支持部材１ａ，２ａが設けられている。支持部材１ａは台車１の上部に立設され、支持部材２ａは車体２の下部に垂設されている。支持部材１ａ，２ａは、進行方向に対して左右方向（以下、単に左右方向という）に所定間隔を有して対向するように配置されている。支持部材１ａ，２ａの間には、アクチュエータ（動的制振器）３及び油圧ダンパ（静的制振器）５が、その作動方向を左右方向と一致させた状態で介装されている。
【００２８】
このように構成された鉄道車両においては、車輪１０１から軸バネ１０２を介して台車１に加振力が作用し、この加振力による振動が空気バネ４、アクチュエータ３及び油圧ダンパ５を介して車体２に伝達される。また、車体２には、台車１以外からも、例えば風圧等によって、加振力が作用する。そして、振動制御装置１００は、車両走行中にはアクチュエータ３及び油圧ダンパ５によって車体２の振動を抑制する。
【００２９】
図２は、図１の車両について、車両進行方向において車両の前半分又は後ろ半分のみを考慮し、半車体及び台車のそれぞれ左右方向の自由度のみによって構成される振動モデルを示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、台車への加振力は、地上に固定された静止座標系に対する台車１の左右振動加速度（以下、台車振動加速度）ａbogieを台車重量に応じて生じさせ、台車振動加速度ａbogieの時間積分が台車振動速度ｖbogieとなり、台車振動速度ｖbogieの時間積分が台車振動変位ｘbogieとなる。
【００３１】
他方で、車体への加振力は、空気バネ４、油圧ダンパ５及びアクチュエータ３からの制振力と相殺された残余が、地上に固定された静止座標系に対する車体２の左右振動加速度（以下、車体振動加速度）ａbodyを車体重量に応じて生じさせる。そして、車体振動加速度ａbodyの時間積分が車体振動速度ｖbodyとなり、車体振動速度ｖbodyの時間積分が車体振動変位ｘbodyとなる。ここで、アクチュエータ３は、制御装置５０によってスカイフック理論に基づいて制御される。つまり、静止している側壁、及びその側壁と車体との間に設置されているダンパを仮想して、この仮想のダンパで発生するはずの力を発生するように制御装置５０によってアクチュエータ３が制御される。つまり、スカイフック制御を適用すると、アクチュエータ３は車体振動速度ｖbodyに大きさが比例し、方向が反対となるよう制振力を発生させ、油圧ダンパ５は車体振動速度ｖbodyと台車振動速度ｖbogieとの差分に応じて制振力を発生させ、空気バネ４は車体振動変位ｘbodyと台車振動変位ｘbogieとの差分に応じて制振力を発生させる。このようにして、アクチュエータ３によって台車１と車体２との間に生じる左右方向の振動が抑制される。
【００３２】
ここで、本発明の車体振動制御装置１００における、アクチュエータ３と油圧ダンパ５との応答特性とそれに基づく動作制御の考え方を説明する。
【００３３】
図２に示すように、車体２の振動源、すなわち、車体２に作用する加振力として、台車１から伝達される加振力（以下、台車力という）と、車体２に直接作用する車体２周囲の空気による加振力（以下、空気力という）とを想定することができる。そして、車体振動加速度ａbodyは、線形理論では、この２つの振動源によってもたらされる加速度の重ね合わせとして算出することができる。
【００３４】
すなわち、台車力に比べ空気力が軽微であって空気力が無視されうる程度となる場合においては、車体振動の振動源として台車力のみが考慮されるので、アクチュエータ３は常に車体振動速度ｖbodyに大きさが比例し、方向が反対となる制振力を発生させて、車体振動加速度ａbodyを抑制することができる。一方、油圧ダンパ５は、常に車体振動速度ｖbodyと台車振動速度ｖbogieとの差分に大きさが比例し、方向が反対となる制振力を発生させる。したがって、油圧ダンパ５の制振力の方向はアクチュエータ３の制振力と反対の方向となる場合もあり、車体振動を抑制するどころか却って車体を加振する場合も生じうる。
【００３５】
また、台車力に比べ空気力が大きく台車力が無視されうる程度となる場合においては、車体振動の振動源として空気力のみが考慮されるので、アクチュエータ３は常に車体振動速度ｖbodyに大きさが比例し、方向が反対となる制振力を発生させるので、車体振動加速度ａbodyを抑制することができる。一方、油圧ダンパ５においても、台車力が無視されるので台車振動速度ｖbogieも無視され、車体振動速度ｖbodyに大きさが比例し、方向が反対となる制振力を発生させる。したがって、油圧ダンパ５の制振力の方向はアクチュエータ３の制振力と一致し、車体振動を抑制することができる。
【００３６】
そこで、車体振動の支配的な振動源が台車力あるいは空気力かを判別し、前者が支配的であれば車体２を加振させる虞のある油圧ダンパ５の減衰力を小さく設定して、主としてアクチュエータ３の制振力で車体２の振動を抑制することができる。そして、後者が支配的であれば車体振動の抑制に貢献する油圧ダンパ５の減衰力を大きく設定して、油圧ダンパ５及びアクチュエータ３の制振力で車体２の振動を抑制することができる。つまり、車体２はアクチュエータ３と油圧ダンパ５との機動的な組合せによって、合理的に制振される。また、アクチュエータ３の出力規模は台車力に対応できる程度の出力規模で足り、従来のフルアクティブ振動制御装置に用いられるアクチュエータに比べコンパクトにすることができるので、車体振動制御装置１００の構造を車両搭載性にも優れた構造とすることができる。
【００３７】
次に、車体振動制御装置１００の構成について説明する。図１に示すように、車体振動制御装置１００は、アクチュエータ３，油圧ダンパ５、車体加速度センサ（第１の加速度センサ）１０及び制御装置５０を有して構成されている。
【００３８】
車体加速度センサ１０は、車体２に左右方向の振動加速度を検出することができるように配設されている。また、制御装置５０は車体２に配設されている。
【００３９】
制御装置５０は、判別部５０ａ及び制御部５０ｂを有し、判別部５０ａの演算結果が制御部５０ｂに伝達され、制御部５０ｂがアクチュエータ３及び油圧ダンパ５０の減衰係数切換手段（図示せず）の動作を制御するように構成されている。制御装置５０は、マイコン等の演算器によって構成される。そして、制御装置５０に格納された所定のソフトウェア（プログラム）によって判別部５０ａ及び制御部５０ｂが実現される。ここで、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して制御を実行する制御装置群をも含んで意味する。よって、制御装置５０は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して車体振動制御装置１００の動作を制御するように構成されていてもよい。あるいは鉄道車両のように複数の車両が連結して構成される場合には、複数の車両の車体振動制御装置１００の制御装置５０がまとめられて構成されていてもよい。
【００４０】
そして、制御装置５０と車体加速度センサ１０、アクチュエータ３及び油圧ダンパ５とは信号ケーブルを介して接続されている。さらに詳しくは、車体加速度センサ１０の出力信号は判別部５０ａに送られ、判別部５０ａの演算結果を取得した制御部５０ｂは該演算結果に応じてアクチュエータ３及び油圧ダンパ５に制御信号を送るように構成されている。
【００４１】
また、油圧ダンパ５は、減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１及び高減衰係数ｃ２に切り換えることができる。低減衰係数ｃ１は高減衰係数ｃ２よりも小さい減衰係数である。例えば、内部に充填された粘性流体の通路をなすオリフィスの開口径が調整可能に構成され、この開口径が調整されることによって、低減衰係数ｃ１及び高減衰係数ｃ２の切り換えが実現されうる。
【００４２】
ここで、低減衰係数ｃ１は、アクチュエータ３の発生力が極めて弱い場合であっても車体２に不安定振動を生ぜしめない程度に可及的に小さく設定することが望ましい。また、高減衰係数ｃ２は、フルアクティブ振動制御装置を有しない車両に備えられる車体及び台車間の左右動用の制振器の減衰係数と同等程度に設定することが望ましい。
【００４３】
図３は、図１の判別部の構成を示すブロック図である。図３に示すように、判別部５０ａは、車体加速度センサ１０から入力される信号からノイズを除去等するフィルタ１１と、フィルタ１１を通過して送られる信号に基づいて車体２の振動加速度と所定の閾値とを比較し、かつその判別結果を演算結果として出力する比較部１３と、を備えている。
【００４４】
フィルタ１１は、必要な周波数帯の範囲の車体振動加速度ａbodyのみを取得するように構成されている。例えばバンドパスフィルタによって０．５乃至１０Ｈｚの周波数帯域の信号のみを通過させるようにしてもよい。
【００４５】
比較部１３は、支配的加振力の判別を行う。ここでは、ｃ＝ｃ１の設定であれば、フィルタ１１から出力される車体振動加速度ａbodyの振幅、すなわち、絶対値｜ａbody｜を、車体振動加速度の第１振幅閾値ｐ１と比較して、｜ａbody｜＞ｐ１の場合には、「空気力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「台車力が支配的」と判別する。また、ｃ＝ｃ２の設定であれば、絶対値｜ａbody｜を、車体振動加速度の第２振幅閾値ｐ２と比較して、｜ａbody｜＜ｐ２の場合には、「台車力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「空気力が支配的」と判別する。そして、この支配的加振力の判別結果を演算結果として出力する。
【００４６】
ここで、第１振幅閾値ｐ１の設定方法について説明する。車両は、トンネル内の走行時には特許文献１に示されるように空気力を強く受ける。したがって、台車力による車体振動と空気力による車体振動との区別は、トンネル内走行時の車体振動加速度ａbodyとトンネル外走行時の車体振動加速度ａbodyを対比することによって検出することができる。そこで、第１振幅閾値ｐ１は、ｃ＝ｃ１の設定での車両の走行試験においてトンネル外からトンネル内への走行時における車体振動加速度ａbodyの変化を計測し、その計測値から、トンネル内外での減衰係数ｃの切換判断が適切に行うことができる振幅値を選定することができる。同様にして、第２振幅閾値ｐ２は、ｃ＝ｃ２の設定での車両の走行試験においてトンネル内からトンネル外の走行時における車体振動加速度ａbodyの変化を計測し、その計測値から、トンネル内外での減衰係数ｃの切換判断が適切に行うことができる振幅値を取得することができる。そして、予め選定された振幅値が第１振幅閾値ｐ１及び第２振幅値ｐ２として判別部５０ｂの比較部１３に切換可能に設定される。
【００４７】
また、車体振動加速度ａbodyは、車体加速度センサ１０から出力信号として発信されてもよく、車体加速度センサ１０からの出力信号が判別部５０ａにおいて車体振動加速度ａbodyに換算されるように構成されてもよい。
【００４８】
次に、本発明の特徴である油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作例について説明する。
【００４９】
図４は、図１の減衰係数ｃの切換動作例を示すフローチャートである。
【００５０】
これらの切換動作は制御装置５０によって油圧ダンパ５の減衰係数が切り換えられることによって遂行される。
【００５１】
まず、ステップＳ１において、制御部５０ｂは、車体振動制御装置１００起動の指令信号を取得する。この指令信号は、一般的には、車両の運行用システムの起動信号、運転席の運転制御起動スイッチのＯＮ操作、によって発信される（第１のステップ）。
【００５２】
そして、ステップＳ２において、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に設定する。また、判別部５０ａの比較部１３の振幅閾値ｐを第１振幅閾値ｐ１に設定する。
【００５３】
そして、ステップＳ３において、判別部５０ａは、車体振動加速度ａbodyを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００５４】
ステップＳ４において、制御部５０ｂは、「空気力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。ここで、ステップＳ４における所定時間、すなわち、低減衰係数時の判断時間は、一般的に３乃至６波程度の振動波を計測する時間であることが望ましい。例えば、一般的に車体振動が２乃至３Ｈｚ程度である場合には、１乃至３秒程度であることが望ましい。これによって、切り換え判断を迅速かつより的確にすることができる。
【００５５】
そして、「空気力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ５において、制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３乃至Ｓ５が繰り返される。これによって、トンネル外での走行時のように車体２に作用する加振力において台車力が支配的な状況においては、油圧ダンパ５の制振力は小さく、車体２は主としてアクチュエータ３によって制振される。つまり、アクチュエータ３の制振動作を油圧ダンパ５の制振力が妨げる事態を防止することができる。
【００５６】
なお、停止指令は、ステップＳ１と同様に、一般的には、車両の運行用システムの停止信号、運転席の運転制御起動スイッチのＯＦＦ操作、によって発信される。
【００５７】
一方、「空気力が支配的」という状態が所定時間以上継続すれば、ステップＳ７に進み、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを高減衰係数ｃ２に切り換える（第４のステップ）。すなわち、減衰係数が大きくなるように切り換える。これによって、油圧ダンパ５の制振力が増強されるので、車体２はアクチュエータ３及び油圧ダンパ５によって制振される。ここで、アクチュエータ３は車体振動速度ｖbodyに対応して車体２の制振を図る。また、空気力が支配的である状況では、前述の通り油圧ダンパ５はアクチュエータ３と同等の制振効果を奏するので、アクチュエータ３を支援するように動作する。つまり、車体２の振動が良く制振される。また、ステップＳ７において判別部５０ａの比較部１３は、閾値ｐを第２振幅閾値ｐ２に切り換える。  そして、ステップＳ８において、ステップＳ３と同様にして、判別部５０ａは、車体振動加速度ａbodyを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００５８】
ステップＳ９において、制御部５０ｂは、「台車力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。ここで、ステップＳ９における所定時間、すなわち、高減衰係数時の判断時間は、一般的に低減衰係数時の判断時間より数秒程度長い時間であることが望ましい。例えば、一般的に車体振動が２乃至３Ｈｚ程度である場合には、２乃至５秒程度であることが望ましい。高減衰係数時の車体２における振動は振幅が小さいので、切り替えの時期が多少遅れても、乗客が不快、あるいは貨物が損傷するおそれが少ない。つまり、高減衰係数時の判断時間を長くすることによって、頻繁な切り換え動作による機器の損耗を防止することができる。
【００５９】
そして、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ５と同様に、ステップＳ１０において制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ８に戻って、ステップＳ８乃至ステップＳ１０が繰り返される。
【００６０】
一方、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間以上であれば、ステップＳ２に戻って、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に切り換える（第４のステップ）。すなわち、減衰係数が小さくなるように切り換える。これによって、トンネルから抜け出た場合のように車体２の振動が再び台車力に強く支配される状況においては、車体２は再びアクチュエータ３によって制振される。つまり、アクチュエータ３の制振動作を油圧ダンパ５の制振力が妨げる事態を防止することができる。また、ステップＳ２において判別部５０ａの比較部１３は、振幅閾値ｐを第１振幅閾値ｐ１に切り換える。そして、ステップＳ３以降のステップが上述のように繰り返される。  なお、ステップＳ５あるいはステップＳ１０において停止指令が確認されれば、それぞれステップＳ６あるいはステップＳ１１に進み、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作は終了する。
【００６１】
このような切換動作によって、油圧ダンパ５の減衰係数ｃは車体振動加速度の絶対値｜ａbody｜の大きさによって切り換えられる。すなわち、トンネル内や対向車両とのすれ違い時の走行のように、台車力に比べて強い空気力が継続的に加わる状況において、油圧ダンパ５の制振力が増強され、かかる状況が解消されれば、再び、油圧ダンパ５の制振力は弱められるので、車体２はアクチュエータ３及び油圧ダンパ５の機動的な組合せによって制振される。また、アクチュエータ３の出力規模は台車からの加振力に対応できる程度の出力規模で足りる。したがって、本発明の車体振動制御装置及び車体振動制御方法は、アクチュエータ３を有し、かつアクチュエータ３の出力規模は、従来のフルアクティブ振動制御装置に用いられるアクチュエータに比べ小さくすることができるので車両搭載性に優れている。
【００６２】
また、油圧ダンパ５の低減衰係数ｃ１及び高減衰係数ｃ２の切り換え構造は、パッシブセーフティ、あるいはフェールセーフの思想に基づいて構成されると好適である。従来技術のフルアクティブ振動制御装置の多くは、フェールセーフの確保のみを目的として、減衰係数を２段階に切換可能な静的制振器が別途設けられている。この静的制振器は、車両の通常運行時には減衰係数が低減衰係数に維持されるが、制御装置、アクチュエータ等の装置類の故障のような単体事象のみならず、電源喪失、送信ケーブルの損壊のような共通事象において、強制的に減衰係数ｃが高減衰係数ｃ２に設定されるように構成されている。本発明の車体振動抑制装置１００においても、同様にして、これら異常事象が発生した場合には、油圧ダンパ５の減衰係数が高減衰係数ｃ２に設定されるように構成されると良い。これによって、車体振動制御装置１００はアクチュエータ３のバックアップ用の静的制振器の設置を省略することができるので、車体振動制御装置１００の車体搭載性はさらに改善される。
【００６３】
以上、本発明の車体振動抑制装置１００においては、車体２に加わる加振力の振動源が判別され、支配的となる振動源に対して好適な制振器を用いることができるのでことができるので、アクチュエータ（動的制振器）３の出力規模を抑制することができる。すなわち、アクチュエータ（動的制振器）３を有し、かつ車両搭載性に優れた、鉄道車両用の車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【００６５】
図５に示すように、本実施形態の車体振動制御装置１１０が搭載されている鉄道車両は、図１と同様である。また、第２実施形態の車体振動制御装置１１０は、第１実施形態の車体振動制御装置１００と比較して、台車１に台車加速度センサ（第２の加速度センサ）２０が配設されていて、車体加速度センサ１０と同じ方向の振動加速度、つまり台車１の左右方向の振動加速度を検出することができるように配設されている。台車加速度センサ２０と制御装置５０とは信号ケーブルを介して接続されている。したがって、これ以外は、振動制御装置１００と同様なので、振動制御装置１１０の構成の説明は省略し、相違点のみを説明する。また、図５において図１と同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図６は図５の判別部の構成を示すブロック図である。図６において図３と同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図６に示すように、判別部５０ａは、フィルタ１１，６１及び比較部６２を有している。判別部５０ａでは、車体加速度センサ１０から入力される信号はフィルタ１１を通過して車体振動加速度ａbodyとして比較部６２に入力される。また、台車加速度センサ２０から入力される信号はフィルタ６１でノイズを除去等されて台車振動加速度ａbogieとして比較部６２に入力される。比較部６２は、車体振動加速度ａbodyの振幅と台車振動加速度ａbogieの振幅との比（以下、振幅比という）ｔ、すなわち、振幅比ｔ＝車体振動加速度ａbody／台車振動加速度ａbogieを演算する。そして、ｃ＝ｃ１の設定であれば、この振幅比ｔを第１振幅比閾値ｑ１と比較して、振幅比ｔが第１振幅比閾値ｑ１を越える（ｔ＞ｑ１）場合には、「空気力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「台車力が支配的」と判別する。また、ｃ＝ｃ２の設定であれば、この振幅比ｔを第２振幅比閾値ｑ２と比較して、振幅比ｔが第２振幅比閾値ｑ２を下回る（ｔ＜ｑ２）場合には、「台車力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「空気力が支配的」と判別する。そして、これらの支配的加振力の判別結果を制御部５０ｂに出力する。
【００６８】
ここで、第１振幅比閾値ｑ１及び第２振幅比閾値ｑ２は第１振幅閾値ｐ１及び第２振幅閾値ｐ２と同様に選定することができる。つまり、ｃ＝ｃ１及びｃ＝ｃ２それぞれの設定でのトンネル内外での車両の走行試験において振幅比ｔを計測し、トンネル内外での計測値の変化から、減衰係数ｃの切換判断が適切に行うことができる振幅比閾値ｑ１，ｑ２を選定することができる。そして、第１振幅比閾値ｑ１及び第２振幅比閾値ｑ２は判別部５０ｂの比較部１３に切換可能に設定される。
【００６９】
ここで、台車振動加速度ａbogieは、前述の車体振動加速度ａbody同様に台車加速度センサ２０から出力信号として発信されてもよく、台車加速度センサ２０からの出力信号が判別部５０ａにおいて台車振動加速度ａbogieに換算されるように構成されてもよい。
【００７０】
次に、本発明の特徴である油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作例について説明する。
【００７１】
図７は、図５の減衰係数ｃの切換動作例を示すフローチャートである。
【００７２】
これらの切換動作は制御装置５０によって油圧ダンパ５の減衰係数の切換動作が制御されることによって遂行される。
【００７３】
まず、ステップＳ２０１は、図４のステップＳ１と同じである（第１のステップ）。
【００７４】
そして、ステップＳ２０２において、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に設定する。また、判別部５０ａの比較部１３は、振幅比閾値ｑを第１閾値ｑ１に設定する。
【００７５】
ステップＳ２０３において、判別部５０ａは、車体加速度センサ１０及び台車加速度センサ２０からそれぞれ車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００７６】
そして、ステップＳ２０４において、制御部５０ｂは、「空気力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。
【００７７】
ここで、「空気力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ２０５において制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ２０３に戻って、ステップＳ２０３乃至Ｓ２０５が繰り返される。
【００７８】
あるいは、「空気力が支配的」という状態の継続時間が所定時間以上であれば、ステップＳ２０７に進み、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを高減衰係数ｃ２に切り換える（第４のステップ）。また、判別部５０ａの比較部１３は、振幅比閾値ｑを第２振幅比閾値ｑ２に設定する。
【００７９】
そして、ステップＳ２０８において、ステップＳ２０３と同様にして、判別部５０ａは、車体加速度センサ１０及び台車加速度センサ２０からそれぞれ車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００８０】
そして、ステップＳ２０９において、制御部５０ｂは「台車力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。
【００８１】
ここで、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ２０５と同様に、ステップＳ２１０において制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ２０８に戻って、ステップＳ２０８乃至ステップＳ２１０が繰り返される。
【００８２】
あるいは、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間以上であれば、ステップＳ２０２に戻って、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に切り換える（第４のステップ）。また、判別部５０ａの比較部１３は、振幅比閾値ｑを第１振幅比閾値ｑ１に切り換える。そして、ステップＳ２０３以降のステップが上述のように繰り返される。
【００８３】
なお、ステップＳ２０５あるいはステップＳ２１０において停止指令が確認されれば、それぞれステップＳ２０６あるいはステップＳ２１１に進み、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作は終了する。
【００８４】
このような切換動作によって、油圧ダンパ５の減衰係数ｃは車体振動加速度ａbodyと台車振動加速度ａbogieとの振幅比ｔの大きさによって切り換えられる。すなわち、本発明の車体振動抑制装置１１０においては、台車１の振動と車体２の振動との比較に基づいて、車体２に作用する加振力において台車力及び空気力のいずれが支配的かが判別され、該判別結果に基づいて油圧ダンパ５の減衰係数が切り換えられる。したがって、本発明の車体振動抑制装置１１０においては、車体２に加わる加振力の振動源が判別され、支配的となる振動源に対して好適な制振器を用いることができるのでことができるので、アクチュエータ（動的制振器）３の出力規模を抑制することができる。すなわち、アクチュエータ（動的制振器）３を有し、かつ車両搭載性に優れた、鉄道車両用の車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供することができる。
【００８５】
［変形例１］
ここで、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作例の変形例について説明する。
【００８６】
図８は図６の判別部の変形例を示すブロック図である。
【００８７】
図８に示すように、判別部５０ａは、フィルタ１１，６１、車体振動加速度推定部６３、及び比較部６４を有している。判別部５０ａでは、車体加速度センサ１０から出力される信号はフィルタ１１を通過して車体振動加速度ａbodyとして比較部６４に入力される。また、台車加速度センサ２０から出力される信号はフィルタ６１でノイズを除去等されて台車振動加速度ａbogieとして車体振動加速度推定部６３に入力される。車体振動加速度推定部６３は、台車振動加速度から車体振動加速度を算出する伝達関数に台車振動加速度ａbogieを代入して、推定車体振動加速度ａestimateを演算する。この推定車体振動加速度ａestimateは空気力が無視できうる程小さい場合における車体振動加速度を推定する推定値となる。この推定車体振動加速度ａestimateは、比較部６４に入力される。比較部６４は、車体振動加速度ａbodyと推定車体振動加速度ａestimateとの比（以下、推定比という）ｕ、すなわち、推定比ｕ＝車体振動加速度ａbody／推定車体振動加速度ａestimateを演算する。そして、ｃ＝ｃ１の設定であれば、この推定比ｕを第１推定比閾値ｒ１と比較して、推定比ｕが第１推定比閾値ｒ１を越える（ｕ＞ｒ１）場合には、「空気力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「台車力が支配的」と判別する。また、ｃ＝ｃ２の設定であれば、この推定比ｕを第２推定比閾値ｒ２と比較して、推定比ｕが第２推定比閾値ｒ２を下回る（ｕ＜ｒ２）場合には、「台車力が支配的」という判別をし、そうでなければ、「空気力が支配的」と判別する。そして、これらの支配的加振力の判別結果を制御部５０ｂに出力する。
【００８８】
ここで、前述の伝達関数は、台車の質量、車体の質量、懸架装置の弾性係数、減衰係数及び適切に設定されるゲインに基づいて取得することができる。具体的には、予め走行試験等における台車及び車体の振動計測等を利用して公知の知見に基づいて容易に求めることができる。あるいは、懸架装置、制振装置、車体及び台車の構造に基づく振動モデルを元にして求めることもできる。このような振動モデルの一例を図２に示す。さらに、車両の進行方向に左右方向のみならず、車両の前後方向、上下方向、ロール、ピッチ、ヨーの各自由度の考慮、あるいは、輪軸、軸バネ等のマス、バネ、ダンパ要素を追加した、より詳細なモデルから伝達関数を求めることもできる。
【００８９】
また、第１推定比閾値ｒ１及び第２推定比閾値ｒ２は第１振幅閾値ｐ１及び第２振幅閾値ｐ２と同様に選定することができる。つまり、ｃ＝ｃ１及びｃ＝ｃ２それぞれの設定でのトンネル内外での車両の走行試験において推定比ｕを計測し、トンネル内外での該計測値の変化状況から、減衰係数ｃの切換判断が適切に行うことができる推定比値閾値ｒ１，ｒ２を選定することができる。そして、第１推定比閾値ｒ１及び第２推定比閾値ｒ２は判別部５０ｂの比較部１３に切換可能に設定される。
【００９０】
次に、本発明の特徴である油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作例について説明する。
【００９１】
図９は、図７のフローチャートの変形例である。したがって、相違点のみを説明する。また、図９において図７と同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ３０１は図４のステップＳ１と同じである（第１のステップ）。
【００９３】
ステップＳ３０２において、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に設定する。また、判別部５０ａの比較部１３は、推定比閾値ｒを第１推定比閾値ｒ１に設定する。
【００９４】
ステップＳ３０３において、判別部５０ａは、車体加速度センサ１０及び台車加速度センサ２０からそれぞれ車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００９５】
そして、ステップＳ３０４において、制御部５０ｂは、「空気力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。
【００９６】
ここで、「空気力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ３０５において制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ３０３に戻って、ステップＳ３０３乃至Ｓ３０５が繰り返される。
【００９７】
あるいは、「空気力が支配的」という状態の継続時間が所定時間以上であれば、ステップＳ３０７に進み、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを高減衰係数ｃ２に切り換える（第４のステップ）。また、判別部５０ａの比較部１３は、推定比閾値ｒを第２推定比閾値ｒ２に切り換える。
【００９８】
そして、ステップＳ３０８において、ステップＳ３０３と同様にして、判別部５０ａは、車体加速度センサ１０及び台車加速度センサ２０からそれぞれ車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieを取得し（第２のステップ）、支配的加振力の判別を行い、制御部５０ｂは判別部５０ａから出力された支配的加振力の判別結果を取得する。
【００９９】
そして、ステップＳ３０９において、制御部５０ｂは「台車力が支配的」という状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（第３のステップ）。
【０１００】
ここで、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ３０５と同様に、ステップＳ３１０において制御部５０ｂは停止指令の有無を確認する。停止指令がなければ、ステップＳ３０８に戻って、ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１０が繰り返される。
【０１０１】
あるいは、「台車力が支配的」という状態の継続時間が所定時間以上であれば、ステップＳ３０２に戻って、制御部５０ｂは、油圧ダンパ５の減衰係数ｃを低減衰係数ｃ１に切り換える（第４のステップ）。また、判別部５０ａの比較部１３は、推定比閾値ｒを第１推定比閾値ｒ１に切り換える。そして、ステップＳ３０３以降のステップが上述のように繰り返される。
【０１０２】
なお、ステップＳ３０５あるいはステップＳ３１０において停止指令が確認されれば、それぞれステップＳ３０６あるいはステップＳ３１１に進み、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作は終了する。
【０１０３】
このような切換動作によって、油圧ダンパ５の減衰係数ｃは推定車体振動加速度ａestimateと車体加速度ａbodyとの推定比ｕの大きさによって切り換えられる。すなわち、本発明の車体振動抑制装置１１０においては、空気力が小さい場合には、台車振動加速度ａbogieから推定される推定車体振動加速度ａestimateと車体加速度ａbodyとは近似し、推定比ｕは１近傍の数値となる。ところが、台車力に加えて空気力が継続的に加わると車体振動速度ａbodyが継続的に大きくなり、推定車体振動加速度ａestimateと乖離し、推定比ｕはより大きな数値へと変化する。
【０１０４】
したがって、推定比ｕに基づいて、車体２に作用する加振力において台車力及び空気力のいずれが支配的かが判別され、該判別結果に基づいて油圧ダンパ５の減衰係数が切り換えられる。したがって、本発明の車体振動抑制装置１１０においては、車体２に加わる加振力の振動源が判別され、支配的となる振動源に対して好適な制振器を用いることができるのでことができるので、アクチュエータ（動的制振器）３の出力規模を抑制することができる。すなわち、アクチュエータ（動的制振器）３を有し、かつ車両搭載性に優れた、鉄道車両用の車体振動制御装置及び車体振動制御方法を提供することができる。
【０１０５】
［変形例２］
ここで、車体振動制御装置１１０の構成の変形例について説明する。
【０１０６】
図１０は、本変形例の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【０１０７】
図１０に示すように、本変形例の車体振動制御装置１２０は、第２実施形態の車体振動制御装置１１０と比較して、台車振動加速センサ２０の代わりに変位センサ３０がアクチュエータ３及び油圧ダンパ５と同様にして、その動作方向を左右方向と一致させた状態で支持部材１ａ，２ａの間に介装されている。そして、制御装置５０と変位センサ３０とは信号ケーブルを介して接続されている。さらに詳しくは、変位センサ３０の出力信号は判別部５０ａに送信されるように構成されている。
【０１０８】
図１１は図１０の判別部の変形例を示すブロック図である。
【０１０９】
図１１に示すように、判別部５０ａは、フィルタ１１，７２、二次ハイパスフィルタ７１、台車加速度算出部７３及び比較部６４を有している。
【０１１０】
台車加速度算出部７３は、加速度センサ１０から取得される車体振動加速度ａbodyと変位センサ３０の出力信号とから台車振動加速度ａbogieを算出するように構成されている。したがって、本変形例の構成によっても、車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieを取得することができるので、上述の第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
また、アクチュエータ３は、変位センサ３０を内蔵している場合がある。したがって、本変形例では、アクチュエータ３に内蔵されている変位センサ３０の出力信号を利用することができるので、変位センサ３０を新たに配設する必要がなく、車体振動制御装置１２０の構造をより簡素化することができ、車両搭載性をより向上させることができる。
【０１１２】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当業者によって実施形態の構成を適宜変更して本発明を実施することができる。
【０１１３】
例えば、制御装置５０の判別部５０ａは、空気力の強弱に伴う車体振動加速度ａbodyの変化を検知できる構成としては以下のように変更することができる。
【０１１４】
第１実施形態及び第２実施形態においては、車体振動加速度ａbody及び台車振動加速度ａbogieの代わりに車体振動速度ｖbody及び台車振動速度ｖbogieによって、振動制御装置１００を動作させるようにすることができる。例えば、図１２は、図１の判別部の構成の変形例を示すブロック図である。図１２に示すように、フィルタ１１と比較部１３との間の信号ケーブルに積分器１２が装着されて構成することもできる。これによって、比較部１３には車体振動速度ｖbodyが入力される。したがって、閾値ｃの切換を車体振動速度ｖbodyの閾値を用いることによって、本発明を実施することができる。
【０１１５】
また、第１実施形態においては、車体振動加速度の振幅｜ａbody｜の代わりに車体振動加速度のピーク周波数を比較部１３が取得して、振動制御装置１００を動作させるようにすることができる。すなわち、特許文献１の図３に示されるように、トンネル内走行時では、トンネル外走行時に比べて車体振動加速度ａbodyの周波数が大きくなるので、判別部５０ａは、車体振動加速度ａbodyの周波数を検知するように構成すればよい。具体的には、トンネル内外における車両走行試験において、車体振動加速度ａbodyのピーク周波数を計測し、適当な周波数閾値を選定し、比較部１３に設定しておく。比較部１３には、車体振動加速度ａbodyの周波数が送信されて、比較部１３においては該周波数が所定の閾値と比較されて、その比較結果が演算結果として出力される。そして、制御装置５０は車体振動加速度の振幅及び振幅閾値ｐの代わりに車体振動加速度のピーク周波数及び周波数閾値によって、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作を行うように構成することによって、本発明を実施することができる。
【０１１６】
第２実施形態においては、車体振動加速度ａbodyと台車振動加速度ａbogieとの振幅差ｄを演算するように、制御装置５０を構成することもできる。つまり、トンネル内外における車両走行試験において、振幅差の絶対値ｄ＝｜車体振動加速度ａbody−台車振動加速度ａbogie｜を計測し、適当な振幅差閾値を選定し、判別部５０ａに設定しておく。そして、制御装置５０は振幅比ｔ及び振幅比閾値ｑの代わりに振幅差絶対値ｄ及び振幅差閾値によって、油圧ダンパ５の減衰係数ｃの切換動作を行うように構成することによって、本発明を実施することができる。
【０１１７】
あるいは、特許文献１のような地点検知によって、支配的な加振力を判別するようにすることもできる。具体的には、車両の走行線区の走行地点毎に高減衰係数ｃ２及び低減衰係数ｃ１のいずれかを示す減衰係数情報が判別部５０ａ内に予め収容されている。そして、図１のようにアクチュエータ３と油圧ダンパ５と制御装置５０とを有する車両において（第１のステップ）、判別部５０ａは走行中の車両の走行地点を示す地点情報を運行管理システム等から取得する（第２のステップ）。判別部５０ａにおいてその地点情報を減衰係数情報と照合して（第３のステップ）、制御部５０ｂが、該減衰係数情報と一致するように減衰係数ｃを切り換える（第４のステップ）ように構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の車体振動制御装置及び車体振動制御方法は、動的制振器を有し、かつ車両搭載性に優れた、車体振動制御装置及び車体振動制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の車両について、車両進行方向において車両の前半分又は後ろ半分のみを考慮し、半車体及び台車のそれぞれ左右方向の自由度のみによって構成される振動モデルを示すブロック図である。
【図３】図１の判別部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１の減衰係数ｃの切換動作例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【図６】図５の判別部の構成を示すブロック図である
【図７】図５の減衰係数ｃの切換動作例を示すフローチャートである。
【図８】図６の判別部の変形例を示すブロック図である。
【図９】図７のフローチャートの変形例である。
【図１０】本変形例の車体振動制御装置が搭載されている鉄道車両の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１０の判別部の変形例を示すブロック図である。
【図１２】図１の判別部の構成の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  台車
１ａ  支持部材
２  車体
２ａ  支持部材
３  アクチュエータ
４  空気バネ
５  油圧ダンパ
１０  車体加速度センサ
１１、６１、７２  フィルタ
１２  積分器
１３、６２、６４  比較部
２０  台車加速度センサ
３０  変位センサ
５０  制御装置
５０ａ  判別部
５０ｂ  制御部
６３  車体振動加速度推定部
７１  二次ハイパスフィルタ
７３  台車加速度算出部
１００、１１０，１２０  車体振動制御装置
１０１  車軸
１０２  軸バネ
ａbody  車体振動加速度
ａbogie  台車振動加速度
ａestimate  推定車体振動加速度
ｃ  減衰係数
ｃ１  低減衰係数
ｃ２  高減衰係数
Ｓ１乃至Ｓ１１  ステップ
Ｓ２０１乃至Ｓ２１１  ステップ
Ｓ３０１乃至Ｓ３１１  ステップ
ｐ  振幅閾値
ｐ１  第１振幅閾値
ｐ２  第２振幅閾値
ｑ  振幅比閾値
ｑ１  第１振幅比閾値
ｑ２  第２振幅比閾値
ｒ  推定比閾値
ｒ１  第１推定比閾値
ｒ２  第２推定比閾値
ｔ  振幅比
ｕ  推定比
ｖbody  車体振動速度
ｖbogie  台車振動速度
ｘbody  車体振動変位
ｘbogie  台車振動変位
【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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