(57)【要約】【課題】信頼性が高いレベリングバルブ装置を用いつつ、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることが鉄道車両の車体傾斜装置を提供すること。【解決手段】車体傾斜装置１０ＦＬは、空気バネ３ＦＬと空気溜め４の間の空気流路に、車体１の高さ位置に応じて圧縮空気の供給と排気と遮断を行うレベリングバルブ装置２０を備える。車体傾斜制御部４０は、車体１を上昇傾斜させるとき又は車体１を傾斜復帰させるときに、電磁切換弁３１で圧縮空気の流れを切り換える。傾斜側流路５０Ｂには、車体１が通常高さ位置にあるときに空気溜め４から送り込まれる圧縮空気を取り込む傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが設けられている。パッシブ側流路５０Ａには、車体１を傾斜復帰させるときに空気バネ３ＦＬから圧縮空気を取り込むパッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが設けられている。【選択図】  図４
2015147478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車に載置されていて車体を支持する空気バネと、
前記空気バネに供給するための圧縮空気を貯留する空気溜めと、
前記空気バネと前記空気溜めの間の空気流路に設けられて前記車体の高さ位置に応じて圧縮空気の供給と排気と遮断とを行うレベリングバルブ装置とを備え、
前記レベリングバルブ装置は、
前記車体が通常高さ位置にあるときに圧縮空気の流れを遮断する側に設定され、前記車体が上昇位置にあるときに圧縮空気を大気に排気する側に設定されるパッシブレベリングバルブと、
前記車体が通常高さ位置にあるときに前記空気バネに圧縮空気を供給する側に設定され、前記車体が上昇位置にあるときに圧縮空気の流れを遮断する側に設定される傾斜レベリングバルブとを有し、
前記パッシブレベリングバルブと前記空気バネの間のパッシブ側流路で圧縮空気の流れを許容又は禁止すると共に、前記傾斜レベリングバルブと前記空気バネの間の傾斜側流路で圧縮空気の流れを許容又は禁止する電磁弁装置が設けられ、
前記車体を前記通常高さ位置から前記上昇位置へ上昇傾斜させるときに、前記傾斜側流路で圧縮空気の流れを許容するように前記電磁弁装置を制御し、前記車体を前記上昇位置から前記通常高さ位置へ傾斜復帰させるときに、前記パッシブ側流路で圧縮空気の流れを許容するように前記電磁弁装置を制御する車体傾斜制御部が設けられている鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜側流路には、前記車体が通常高さ位置にあるときに前記空気溜めから送り込まれる圧縮空気を取り込んで、前記車体を上昇傾斜させるときに取り込んだ圧縮空気を前記空気バネに送り込む傾斜側貯留部が設けられ、
前記パッシブ側流路には、前記車体が上昇位置にあるときに内部の圧縮空気を前記パッシブレベリングバルブを通して大気に排気して、前記車体を傾斜復帰させるときに前記空気バネから送り込まれる圧縮空気を取り込むパッシブ側貯留部が設けられていることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜側貯留部が圧縮空気を取り込むことができる容量は、前記車体を上昇傾斜させる速度に基づいて設定されていて、
前記パッシブ側貯留部が圧縮空気を取り込むことができる容量は、前記車体を傾斜復帰させる速度に基づいて設定されていることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜側貯留部は、前記傾斜側流路に接続される傾斜側貯留配管と、この傾斜側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる傾斜側リザーバタンクとを有して構成されていて、
前記パッシブ側貯留部は、前記パッシブ側流路に接続されるパッシブ側貯留配管と、このパッシブ側貯留配管から圧縮空気が送り込まれるパッシブ側リザーバタンクとを有して構成されていることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項４】
請求項３に記載された鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜側貯留配管には、前記傾斜側リザーバタンクから前記傾斜側流路へ圧縮空気を流す状態と前記傾斜側流路から前記傾斜側リザーバタンクへ圧縮空気を流す状態とを切換える傾斜側電磁切換弁が設けられ、
前記パッシブ側貯留配管には、前記パッシブ側リザーバタンクから前記パッシブ側流路へ圧縮空気を流す状態と前記パッシブ側流路から前記パッシブ側リザーバタンクへ圧縮空気を流す状態とを切換えるパッシブ側電磁切換弁が設けられていることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両の車体傾斜装置において、
前記傾斜側貯留部は、前記傾斜側流路に接続される傾斜側貯留配管と、この傾斜側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる兼用リザーバタンクとを有して構成されていて、
前記パッシブ側貯留部は、前記パッシブ側流路に接続されるパッシブ側貯留配管と、このパッシブ側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる前記兼用リザーバタンクとを有して構成されていて、
前記兼用リザーバタンクと前記傾斜側貯留配管の間の圧縮空気の流れを許容し且つ前記兼用リザーバタンクと前記パッシブ側貯留配管の間の圧縮空気の流れを禁止する状態と、前記兼用リザーバタンクと前記傾斜側貯留配管の間の圧縮空気の流れを禁止し且つ前記兼用リザーバタンクと前記パッシブ側貯留配管の間の圧縮空気の流れを許容する状態とを切換える兼用電磁切換弁が設けられていることを特徴とする鉄道車両の車体傾斜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気バネと空気溜めの間に設けられたレベリングバルブ装置が、車体の高さ位置に応じて圧縮空気の給排気を行うことで、車体を上昇傾斜又は傾斜復帰させる鉄道車両の車体傾斜装置に関し、特に、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる鉄道車両の車体傾斜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、走行する前後の台車の上方に車体が設けられている。そして、各台車の枕木方向の両端に、それぞれ空気バネが載置されていて、車体が各空気バネによって支持されている。これら空気バネは、空気溜めから圧縮空気が供給されると、伸張して車体の高さ位置を上昇させ、貯留する圧縮空気を排出すると、収縮して車体の高さ位置を下降させるようになっている。
【０００３】
このように圧縮空気の給排気を行うために、従来から、各空気バネと空気溜めの間にレベリングバルブ装置を備えた鉄道車両がある。レベリングバルブ装置は、車体の高さ位置に応じて、圧縮空気の供給と排気と遮断とを機械的な動作によって自動的に切換えることができる自動高さ調整弁装置である。これにより、車体の高さ位置が変化すると、レベリングバルブ装置のレベリングバルブの開閉が切換えられて、空気バネに対する圧縮空気の給排気が行われる。
【０００４】
例えば、乗客が増加して車体の高さ位置が下降しようとすると、レベリングバルブが空気バネに圧縮空気を供給する側に切換えられて、空気溜めの圧縮空気がレベリングバルブを通って空気バネへ供給される。これにより、空気バネが伸張して、車体の高さ位置が上昇する。一方、乗客が減少して車体の高さ位置が上昇しようとすると、レベリングバルブが圧縮空気を大気に排気する側に切換えられて、空気バネの圧縮空気がレベリングバルブを通って大気へ排気される。これにより、空気バネが収縮して、車体の高さ位置が下降する。こうして、レベリングバルブ装置によって、車体が水平で且つ一定の高さ位置に受動的に調整される。
【０００５】
ところで、近年、各空気バネに対する圧縮空気の給排気を利用して、鉄道車両の車体傾斜制御が実現されている。車体傾斜制御は、鉄道車両が曲線路を走行する際に、車体を曲線路の内軌側に傾ける制御方法である。具体的には、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、曲線路の外軌側に設けられている空気バネを伸張させて、車体が曲線路の内軌側に傾くように上昇傾斜させる。
【０００６】
これにより、鉄道車両が曲線路を走行する際に、車体に作用する横方向の加速度が減少する。この結果、乗客に作用する横方向の遠心力を減少させることができて、乗り心地を向上させることができる。また、鉄道車両が曲線路を走行する際の車速を向上させることができる。なお、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前には、曲線路の外軌側に設けられている空気バネを収縮させて、車体が水平になるように傾斜復帰させる。
【０００７】
ここで、下記特許文献１には、本出願人によるレベリングバルブ装置を用いた鉄道車両の車体傾斜装置が記載されている。この車体傾斜装置１００では、図１１に示すように、車体１０１に取付けられているパッシブレベリングバルブ１２１Ａと、台車１０２に支持される第１支持柱１２３Ａと、パッシブレベリングバルブ１２１Ａと第１支持柱１２３Ａとに連結された第１アーム１２２Ａと、パッシブレベリングバルブ１２１Ａと空気バネ１０３との間の空気配管１５０Ａで圧縮空気の流れを許容又は禁止する第１電磁弁１３１Ａとが設けられている。パッシブレベリングバルブ１２１Ａは、空気溜め１０４に空気配管１５１Ａで接続されている。
【０００８】
更に、この車体傾斜装置１００には、車体１０１に取付けられている傾斜レベリングバルブ１２１Ｂと、台車１０２に支持される第２支持柱１２３Ｂと、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂと第２支持柱１２３Ｂとに連結された第２アーム１２２Ｂと、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂと空気バネ１０３との間の空気配管１５０Ｂで圧縮空気の流れを許容又は禁止する第２電磁弁１３１Ｂとが設けられている。傾斜レベリングバルブ１２１Ｂは、空気溜め１０４に空気配管１５１Ｂで接続されている。
【０００９】
そして、図１１に示すように、第２支持柱１２３Ｂが第１支持柱１２３Ａより長いため、車体１０１が通常高さ位置にあるときに、第１アーム１２２Ａが水平に延びて、パッシブレベリングバルブ１２１Ａが圧縮空気の流れを遮断する側に設定されるのに対して、第２アーム１２２Ｂが傾斜レベリングバルブ１２１Ｂから上方傾斜して延びて、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂが空気バネ１０３に圧縮空気を供給する側に設定されている。
【００１０】
こうして、この車体傾斜装置１００では、車体傾斜制御を行わないときに、車体傾斜制御部１４０が、第１電磁弁１３１Ａで圧縮空気の流れを許容し且つ第２電磁弁１３１Ｂで圧縮空気の流れを禁止するように制御する。これにより、空気溜め１０４の圧縮空気は傾斜レベリングバルブ１２１Ｂを通過できるものの、第２電磁弁１３１Ｂを通過することができない。つまり、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂが実質的に機能しないようになっている。
【００１１】
このため、パッシブレベリングバルブ１２１Ａのみが実質的に機能していて、例えば乗客が減少して車体１の高さ位置が上昇しようとすると、図１２に示すように第１アーム１２２Ａがパッシブレベリングバルブ１２１Ａから下方傾斜して、パッシブレベリングバルブ１２１Ａが圧縮空気を大気に排気する側に切換えられる。これにより、空気バネ１０３の圧縮空気が空気配管１５０Ａとパッシブレベリングバルブ１２１Ａを通って大気中に排気される。この結果、空気バネ１０３が収縮して車体１の高さ位置が自動的に下降するようになっている。
【００１２】
一方、車体傾斜制御を行うとき、即ち鉄道車両が曲線路を走行する際に車体１０１を上昇傾斜させるとき、車体傾斜制御部１４０が、第１電磁弁１３１Ａで圧縮空気の流れを禁止し且つ第２電磁弁１３１Ｂで圧縮空気の流れを許容するように制御する。これにより、パッシブレベリングバルブ１２１Ａが実質的に機能しなくなるのに対して、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂが実質的に機能する。そして、このときには、上述したように、第２アーム１２２Ｂが傾斜レベリングバルブ１２１Ｂから上方傾斜して延びて（図１１参照）、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂが空気バネ１０３に圧縮空気を供給する側に予め設定されているため、第２電磁弁１３１Ｂで圧縮空気の流れが許容されると、空気溜め１０４の圧縮空気が空気配管１５１Ｂと傾斜レベリングバルブ１２１Ｂと空気配管１５０Ｂを通って空気バネ１０３に供給される。
【００１３】
これにより、空気バネ１０３が伸張して、車体１０１を上昇傾斜させることができる。ここで、車体１０１を上昇傾斜させる際には、台車１０２の枕木方向の両端に設けられている各空気バネ１０３のうち、曲線路の外軌側に設けられている空気バネ１０３を伸張させることになる。こうして、この車体傾斜装置１００は、二つのレベリングバルブ１２１Ａ，１２１Ｂを用いて、第２電磁弁１３１Ｂで圧縮空気の流れが許容されるとすぐに空気バネ１０３に対する圧縮空気の供給が始まるため、一つのレベリングバルブを用いる車体傾斜装置に比べて、車体１０１を上昇傾斜させる速度を大きくできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４７６４１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、近年では、鉄道車両の更なる高速化が検討されていて、曲線路を走行する際の車速を少しでも向上させることが求められている。しかし、車体傾斜制御を行う場合、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、車体の上昇傾斜を確実に完了させなければならない。同様に、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、車体の傾斜復帰を確実に完了させなければならない。従って、曲線路を走行する際の車速を向上させるためには、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を従来から大幅に向上させることが求められている。しかし、上記特許文献１に記載された鉄道車両の車体傾斜装置１００では、求められている車体の傾斜速度が十分に得られていないという問題点があった。
【００１６】
ここで、車体１０１を上昇傾斜させる速度及び車体１０１を傾斜復帰させる速度を向上させるために、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂやパッシブレベリングバルブ１２１Ａを、圧縮空気の流量が大きいものに変更する方法が考えられる。しかし、この方法の場合、車体１０１を傾斜復帰させる際に、圧縮空気がパッシブレベリングバルブ１２１Ａから勢い良く大気へ排気され、車体１０１の高さ位置が通常高さ位置よりも下降し過ぎて、ハンチングするおそれがある。また、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂで流れる圧縮空気の流量が多くなっても、ハンチングし易くなる。
【００１７】
これに対して、傾斜レベリングバルブ１２１Ｂとパッシブレベリングバルブ１２１Ａを有するレベリングバルブ装置を用いずに、センサで検出した車体の高さ位置に基づいて圧縮空気の流量をコントロールする電磁開閉弁を用いて、空気バネに対する圧縮空気の給排気を行う方法も考えられる。しかし、レベリングバルブ装置は、主に機械的に作動するものであり、技術的蓄積が大きくて故障に対する信頼性が高いものである。そして、センサ及び電磁開閉弁等の新たな電子機器を用いると構造が複雑になり、コストが上昇する。こうして、信頼性が高いレベリングバルブ装置を用いつつ、車体の傾斜速度を大幅に向上させることが求められていた。
【００１８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、信頼性が高いレベリングバルブ装置を用いつつ、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる鉄道車両の車体傾斜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置は、台車に載置されていて車体を支持する空気バネと、前記空気バネに供給するための圧縮空気を貯留する空気溜めと、前記空気バネと前記空気溜めの間の空気流路に設けられて前記車体の通常高さ位置に応じて圧縮空気の供給と排気と遮断とを行うレベリングバルブ装置とを備え、前記レベリングバルブ装置は、前記車体が通常高さ位置にあるときに圧縮空気の流れを遮断する側に設定され、前記車体が上昇位置にあるときに圧縮空気を大気に排気する側に設定されるパッシブレベリングバルブと、前記車体が通常高さ位置にあるときに前記空気バネに圧縮空気を供給する側に設定され、前記車体が上昇位置にあるときに圧縮空気の流れを遮断する側に設定される傾斜レベリングバルブとを有し、前記パッシブレベリングバルブと前記空気バネの間のパッシブ側流路で圧縮空気の流れを許容又は禁止すると共に、前記傾斜レベリングバルブと前記空気バネの間の傾斜側流路で圧縮空気の流れを許容又は禁止する電磁弁装置が設けられ、前記車体を前記通常高さ位置から前記上昇位置へ上昇傾斜させるときに、前記傾斜側流路で圧縮空気の流れを許容するように前記電磁弁装置を制御し、前記車体を前記上昇位置から前記通常高さ位置へ傾斜復帰させるときに、前記パッシブ側流路で圧縮空気の流れを許容するように前記電磁弁装置を制御する車体傾斜制御部が設けられているものであって、前記傾斜側流路には、前記車体が通常高さ位置にあるときに前記空気溜めから送り込まれる圧縮空気を取り込んで、前記車体を上昇傾斜させるときに取り込んだ圧縮空気を前記空気バネに送り込む傾斜側貯留部が設けられ、前記パッシブ側流路には、前記車体が上昇位置にあるときに内部の圧縮空気を前記パッシブレベリングバルブを通して大気に排気して、前記車体を傾斜復帰させるときに前記空気バネから送り込まれる圧縮空気を取り込むパッシブ側貯留部が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置によれば、車体が通常高さ位置にあるときに、傾斜レベリングバルブが空気バネに圧縮空気を供給する側に設定されていて、傾斜側貯留部が空気溜めから送り込まれる圧縮空気を取り込んでいる。このため、傾斜側貯留部が所定の容量で予め高圧状態になっている。そして、車体を上昇傾斜させるとき、車体傾斜制御部は、傾斜側流路で圧縮空気の流れを許容するように電磁弁装置を制御する。これにより、傾斜側貯留部は、取り込んでいた圧縮空気を空気バネに勢い良く送り込むことができる。この結果、傾斜側流路で圧縮空気の流れが許容されるとすぐに空気バネが素早く伸張して、車体を上昇傾斜させる速度を大幅に向上させることができる。
【００２１】
一方、車体が上昇位置にあるときに、パッシブレベリングバルブが圧縮空気を大気に排気する側に設定されていて、パッシブ側貯留部が内部の圧縮空気をパッシブレベリングバルブを通して大気に排気している。このため、パッシブ側貯留部が所定の容量で予め低圧（大気圧）状態になっている。そして、車体を傾斜復帰させるとき、車体傾斜制御部は、パッシブ側流路で圧縮空気の流れを許容するように電磁弁装置を制御する。これにより、パッシブ側貯留部は、空気バネから送り込まれる圧縮空気を勢い良く取り込むことができる。この結果、パッシブ側流路で圧縮空気の流れが許容されるとすぐに空気バネが素早く収縮して、車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる。
【００２２】
こうして、傾斜レベリングバルブやパッシブレベリングバルブを圧縮空気の流量が大きいものに変更しないで、車体の高さ位置がハンチングすることを防止しつつ、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる。そして、センサ及び電磁開閉弁等の新たな電子機器を用いずに、信頼性が高いレベリングバルブ装置を用いつつ、傾斜側貯留部及びパッシブ側貯留部を設けるだけであるため、低コストで信頼性が高い車体傾斜装置を構成することができる。
【００２３】
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置において、前記傾斜側貯留部が圧縮空気を取り込むことができる容量は、前記車体を上昇傾斜させる速度に基づいて設定されていて、前記パッシブ側貯留部が圧縮空気を取り込むことができる容量は、前記車体を傾斜復帰させる速度に基づいて設定されていると良い。
この場合には、設定される傾斜側貯留部の容量によって、車体を上昇傾斜させる速度を最適に調整でき、設定されるパッシブ側貯留部の容量によって、車体を傾斜復帰させる速度を最適に調整できる。
【００２４】
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置において、前記傾斜側貯留部は、前記傾斜側流路に接続される傾斜側貯留配管と、この傾斜側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる傾斜側リザーバタンクとを有して構成されていて、前記パッシブ側貯留部は、前記パッシブ側流路に接続されるパッシブ側貯留配管と、このパッシブ側貯留配管から圧縮空気が送り込まれるパッシブ側リザーバタンクとを有して構成されていると良い。
この場合には、傾斜側貯留配管及び傾斜側リザーバタンクの簡易な構成によって、圧縮空気を取り込むために必要な容量を十分に確保することができる。同様に、パッシブ側貯留配管及びパッシブ側リザーバタンクの簡易な構成によって、パッシブ側貯留部が圧縮空気を取り込むために必要な容量を十分に確保することができる。
【００２５】
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置において、前記傾斜側貯留配管には、前記傾斜側リザーバタンクから前記傾斜側流路へ圧縮空気を流す状態と前記傾斜側流路から前記傾斜側リザーバタンクへ圧縮空気を流す状態とを切換える傾斜側電磁切換弁が設けられ、前記パッシブ側貯留配管には、前記パッシブ側リザーバタンクから前記パッシブ側流路へ圧縮空気を流す状態と前記パッシブ側流路から前記パッシブ側リザーバタンクへ圧縮空気を流す状態とを切換えるパッシブ側電磁切換弁が設けられていても良い。
この場合には、傾斜側電磁切換弁による圧縮空気の流れを適宜切換えることで、傾斜側リザーバタンクから空気バネへ供給される圧縮空気の容量（圧力）を調整することができる。これにより、空気バネの伸張を調整して、車体を上昇傾斜させる速度を微調整することができる。また、パッシブ側電磁切換弁による圧縮空気の流れを適宜切換えることで、パッシブ側リザーバタンクが空気バネから取り込む圧縮空気の容量を調整することができる。これにより、空気バネの収縮を調整して、車体を傾斜復帰させる速度を微調整することができる。
【００２６】
また、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置において、前記傾斜側貯留部は、前記傾斜側流路に接続される傾斜側貯留配管と、この傾斜側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる兼用リザーバタンクとを有して構成されていて、前記パッシブ側貯留部は、前記パッシブ側流路に接続されるパッシブ側貯留配管と、このパッシブ側貯留配管から圧縮空気が送り込まれる前記兼用リザーバタンクとを有して構成されていて、前記兼用リザーバタンクと前記傾斜側貯留配管の間の圧縮空気の流れを許容し且つ前記兼用リザーバタンクと前記パッシブ側貯留配管の間の圧縮空気の流れを禁止する状態と、前記兼用リザーバタンクと前記傾斜側貯留配管の間の圧縮空気の流れを禁止し且つ前記兼用リザーバタンクと前記パッシブ側貯留配管の間の圧縮空気の流れを許容する状態とを切換える兼用電磁切換弁が設けられていても良い。
この場合には、兼用電磁切換弁による圧縮空気の流れを適宜切換えることで、上述した場合のように、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を微調整することができる。一方、上述した場合と異なり二つのリザーバタンク（傾斜側リザーバタンク、パッシブ側リザーバタンク）を用いる必要がなく、単一の兼用リザーバタンクで済む。また、二つの電磁切換弁（傾斜側電磁切換弁、パッシブ側電磁切換弁）を用いる必要がなく、単一の兼用電磁切換弁で済む。従って、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を微調整できる構造を、できるだけコンパクト且つ簡易に構成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の鉄道車両の車体傾斜装置によれば、信頼性が高いレベリングバルブ装置を用いつつ、車体を上昇傾斜させる速度及び車体を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる。これにより、曲線路を走行する際の車速を向上させても、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、車体の上昇傾斜を確実に完了させることができる。また、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、車体の傾斜復帰を確実に完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】鉄道車両に設けられている車体と台車と空気バネを模式的に示した斜視図である。
【図２】図１に示した車体傾斜装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】図２に示した車体が通常高さ位置から上昇位置に上昇している状態を示した図である。
【図４】第１実施形態の車体傾斜装置の空気回路図である。
【図５】車体を上昇傾斜させる前の空気回路の状態を示した図である。
【図６】車体の上昇傾斜を開始させたときの空気回路の状態を示した図である。
【図７】車体が上昇傾斜している最中の空気回路の状態を示した図である。
【図８】車体の傾斜復帰を開始させたときの空気回路の状態を示した図である。
【図９】第２実施形態の車体傾斜装置の空気回路図である。
【図１０】第３実施形態の車体傾斜装置の空気回路図である。
【図１１】従来の車体傾斜装置において車体が通常高さ位置にある状態を模式的に示した図である。
【図１２】従来の車体傾斜装置において車体が上昇位置にある状態を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１実施形態＞
本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、鉄道車両に設けられている車体１と台車２Ｆ，２Ｂと空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲを模式的に示した斜視図である。
【００３０】
車体１は、走行する前後２つの台車２Ｆ，２Ｂの上方に設けられている。各台車２Ｆ，２Ｂの枕木方向の両端には、それぞれ空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲが載置されていて、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲによって車体１が支持されている。これら各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲは、空気溜め４から圧縮空気が供給されると、伸張して車体１の高さ位置を上昇させ、貯留する圧縮空気を排出すると、収縮して車体１の高さ位置を下降させるようになっている。空気溜め４は、空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲに供給するための圧縮空気を貯留していて、高圧状態になっている。
【００３１】
この鉄道車両では、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲの圧縮空気の給排気を利用して、曲線路を走行する際に車体１を曲線路の内軌側に傾ける車体傾斜制御が実現化されている。例えば、鉄道車両が図１の矢印側に向かって走行して右向きに曲がる場合、曲線路の円曲線（曲線路は入口緩和曲線と円曲線と出口緩和曲線とで構成され、曲線路のうち曲率が最大でほぼ一定になっている部分が円曲線である）に到達する前に、曲線路の外軌側に設けられている空気バネ３ＦＬ，３ＢＬを伸張させて、車体１のうち曲線路の外軌側を通常高さ位置から上昇位置へ上昇させる。
【００３２】
これにより、車体１が曲線路の内軌側に傾くように上昇傾斜して、曲線路を走行する際に、車体１に作用する横方向の加速度が減少する。この結果、乗客に作用する横方向の遠心力を減少させることができ、乗り心地を向上させることができる。そして、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、曲線路の外軌側に設けられている空気バネ３ＦＬ，３ＢＬを収縮させて、車体１のうち曲線路の外軌側を上昇位置から通常高さ位置まで下降させる。この結果、車体１が水平になって傾斜復帰するようになっている。
【００３３】
このような車体傾斜制御を行うための車体傾斜装置１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲが、各空気バネ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲに対応して設けられている。各車体傾斜装置１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲの構成はそれぞれ同様であるため、以下では、車体傾斜装置１０ＦＬの構成を代表して説明する。ここで、図２は、図１に示した車体傾斜装置１０ＦＬの構成を模式的に示した図である。そして、図２は車体１が通常高さ位置にある状態を示した図であり、図３は車体１が上昇位置にある状態を示した図である。
【００３４】
車体傾斜装置１０ＦＬは、図２に示すように、主に空気バネ３ＦＬと、空気溜め４と、レベリングバルブ装置２０と、電磁弁装置３０と、車体傾斜制御部４０とを備えて構成されている。レベリングバルブ装置２０は、空気バネ３ＦＬと空気溜め４の間の空気流路に設けられていて、車体１の高さ位置に応じて圧縮空気の給気と排気と遮断とを行うものである。このレベリングバルブ装置２０は、パッシブレベリングバルブ２１Ａと第１アーム２２Ａと第１支持柱２３Ａを有すると共に、傾斜レベリングバルブ２１Ｂと第２アーム２２Ｂと第２支持柱２３Ｂを有している。
【００３５】
パッシブレベリングバルブ２１Ａは、車体１に取付けられていて、車体１の高さ位置に応じて圧縮空気の流れを遮断する側ａ１（図４参照）と、圧縮空気を大気に排気する側ａ２と、空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ａ３とに切換えられるようになっている。第１アーム２２Ａは、一端がパッシブレベリングバルブ２１Ａに接続されていて、他端が第１支持柱２３Ａに接続されている。第１支持柱２３Ａは、台車２Ｆに起立した状態で取付けられていて、車体１と台車２Ｆとの間の距離（車体１の高さ位置）に応じて第１アーム２２Ａを傾動させることができる。
【００３６】
これにより、図２に示すように、車体１が通常高さ位置にあるとき、第１アーム２２Ａは水平状に延びて、パッシブレベリングバルブ２１Ａは圧縮空気の流れを遮断する側ａ１に設定されている。そして、図３に示すように、車体１が上昇位置にあるときに、第１アーム２２Ａはパッシブレベリングバルブ２１Ａから下方傾斜して延びて、パッシブレベリングバルブ２１Ａは圧縮空気を大気に排気する側ａ２に設定される。一方、車体が下降位置にあるときに（図示省略）、第１アーム２２Ａはパッシブレベリングバルブ２１Ａから上方傾斜して延びて、パッシブレベリングバルブ２１Ａは空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ａ３に設定される。
【００３７】
このパッシブレベリングバルブ２１Ａは、車体１が通常高さ位置にあるとき、車体１が瞬間的に振動や傾斜等を起こしても、圧縮空気の流れを遮断していて、空気バネ３ＦＬに対して圧縮空気の給排気を開始するまでに一定のタイムラグを生じさせるようになっている。つまり、パッシブレベリングバルブ２１Ａは、作動時間遅れを有する遅延タイプのレベリングバルブで構成されている。これにより、車体１が瞬間的に振動や傾斜等を起こしても、圧縮空気の給排気によるハンチングを防止して、圧縮空気の浪費を防止できるようになっている。
【００３８】
傾斜レベリングバルブ２１Ｂは、車体１に取付けられていて、車体１の高さ位置に応じて圧縮空気の流れを遮断する側ｂ１（図４参照）と、圧縮空気を大気に排気する側ｂ２と、空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ｂ３とに切換えられるようになっている。第２アーム２２Ｂは、一端が傾斜レベリングバルブ２１Ｂに接続されていて、他端が第２支持柱２３Ｂに接続されている。第２支持柱２３Ｂは、台車２Ｆに起立した状態で取付けられていて、車体１と台車２Ｆとの間の距離に応じて第２アーム２２Ｂを傾動させることができる。
【００３９】
ここで、図２に示すように、第２支持柱２３Ｂが第１支持柱２３Ａより長いため、車体１が通常高さ位置にあるとき、第２アーム２２Ｂは傾斜レベリングバルブ２１Ｂから上昇傾斜して延びている。これにより、傾斜レベリングバルブ２１Ｂは、空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ｂ３に予め設定されている。但し、傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気バネ３ＦＬの間の空気流路には電磁弁装置３０が設けられていて、その電磁弁装置３０の電磁切換弁３１（図４参照）が圧縮空気の流れを許容した状態になっていなければ、圧縮空気が傾斜レベリングバルブ２１Ｂを通って空気バネ３ＦＬに供給されることはない。
【００４０】
一方、図３に示すように、車体１が上昇位置にあるとき、第２アーム２２Ｂは水平状に延びて、傾斜レベリングバルブ２１Ｂは圧縮空気の流れを遮断する側ｂ１に設定される。傾斜レベリングバルブ２１Ｂとパッシブレベリングバルブ２１Ａは、車体１が通常高さ位置にあるときの設定状態が異なること以外は同様の構成であり、それらの詳細な構成は、本出願人による上記特許文献１の図３に記載されているため、その説明を省略する。
【００４１】
電磁弁装置３０は、パッシブレベリングバルブ２１Ａと空気バネ３ＦＬの間のパッシブ側流路５０Ａで圧縮空気の流れを許容又は禁止すると共に、傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気バネ３ＦＬの間の傾斜側流路５０Ｂで圧縮空気の流れを許容又は禁止するものである。この電磁弁装置３０は、電磁切換弁３１を有していて、車体傾斜制御部４０が電磁切換弁３１による圧縮空気の流れを切換えるようになっている。ここで、図４は、第１実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬの空気回路図である。
【００４２】
図４に示すように、パッシブレベリングバルブ２１Ａと電磁切換弁３１との間に、圧縮空気が流れる空気配管５１Ａが設けられ、パッシブレベリングバルブ２１Ａと空気溜め４との間に、圧縮空気が流れる空気配管５２Ａが設けられている。また、傾斜レベリングバルブ２１Ｂと電磁切換弁３１との間に、圧縮空気が流れる空気配管５１Ｂが設けられ、傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気溜め４との間に、圧縮空気が流れる空気配管５２Ｂが設けられている。そして、電磁切換弁３１と空気バネ３ＦＬとの間に、圧縮空気が流れる空気配管５３が設けられている。
【００４３】
電磁切換弁３１は、空気配管５１Ａと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを許容していて、空気配管５１Ｂと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを禁止している。そして、電磁切換弁３１は、車体傾斜制御部４０によって通電されると、空気配管５１Ａと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを禁止し、空気配管５１Ｂと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを許容するようになっている（図６参照）。
【００４４】
車体傾斜制御部４０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備え、車体傾斜制御を行うための制御プログラムを実行するものである。具体的には、車体傾斜制御部４０は、鉄道車両の車速と鉄道車両の走行位置とデータベースに記憶されている走行路線データに基づいて、曲線路を走行していると判断するときに電磁切換弁３１への通電を制御する。これにより、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れが切換えられて、車体傾斜制御が行われる。なお、鉄道車両の車速は加速度センサや速度発電機等を用いた周知の方法によって逐次演算されていて、車体傾斜制御部４０に逐次入力されている。また、鉄道車両の走行位置は、データベースに記憶されている走行路線データと車速から演算される走行距離等を用いた周知の方法によって求められていて、車体傾斜制御部４０に逐次入力されている。
【００４５】
次に、レベリングバルブ装置２０の動作について説明する。先ず、車体１の高さ位置が図２に示す通常高さ位置から上下に受動的に変化する場合を例にして説明する。この場合には、車体傾斜制御を行わないため、車体傾斜制御部４０は電磁切換弁３１に通電しておらず、電磁切換弁３１は空気配管５１Ａと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを許容していて、空気配管５１Ｂと空気配管５３との間で圧縮空気の流れを禁止している。これにより、空気溜め４の圧縮空気が傾斜レベリングバルブ２１Ｂを通過しても電磁切換弁３１を通過できないため、傾斜レベリングバルブ２１Ｂが実質的に機能しないようになっている。
【００４６】
このため、パッシブレベリングバルブ２１Ａのみが実質的に機能していて、例えば乗客が減少して車体１の高さ位置が上昇しようとすると、図３に示すように第１アーム２２Ａがパッシブレベリングバルブ２１Ａから下方傾斜して、パッシブレベリングバルブ２１Ａが、圧縮空気の流れを遮断する側ａ１から圧縮空気を大気に排気する側ａ２に切換えられる。これにより、空気バネ３ＦＬの圧縮空気が、空気配管５３と電磁切換弁３１と空気配管５１Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って、大気中に排気される。この結果、空気バネ３ＦＬが収縮し、その他の車体傾斜装置１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲの空気バネ３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲも同様に収縮して、車体１の高さ位置が下降する。
【００４７】
一方、乗客が増加して車体１の高さ位置が下降しようとすると、第１アーム２２Ａがパッシブレベリングバルブ２１Ａから上方傾斜して、パッシブレベリングバルブ２１Ａが、圧縮空気の流れを遮断する側ａ１から空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ａ３に切換えられる。これにより、空気溜め４の圧縮空気が、空気配管５２Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａと空気配管５１Ａと電磁切換弁３１と空気配管５３を通って、空気バネ３ＦＬに供給される。この結果、空気バネ３ＦＬが伸張し、その他の車体傾斜装置１０ＦＲ，１０ＢＬ，１０ＢＲの空気バネ３ＦＲ，３ＢＬ，３ＢＲも同様に伸張して、車体１の高さ位置が上昇する。なお、空気溜め４の圧縮空気の圧力は、空気バネ３ＦＬの圧縮空気の圧力及び大気圧より高い約８００ｋＰａになっていて、空気バネ３ＦＬの圧縮空気の圧力は、大気圧より高い約４００ｋＰａになっている。
【００４８】
続いて、鉄道車両が図１の矢印側に向かって走行して右向きに曲がる際に、車体傾斜制御を行う場合を例にして説明する。この車体傾斜制御では、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、空気バネ３ＦＬ，３ＲＬを伸張させて、車体１を上昇傾斜させることになる。そこで、車体傾斜制御部４０は、走行中に曲線路の入口緩和曲線を認識して、鉄道車両が曲線路の入口緩和曲線に進入した時点で、電磁切換弁３１に通電する。
【００４９】
これにより、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れが切換えられて、空気配管５１Ａと空気配管５３との間で圧縮空気の流れが禁止され、空気配管５１Ｂと空気配管５３との間で圧縮空気の流れが許容される（図６参照）。こうして、パッシブレベリングバルブ２１Ａが実質的に機能しなくなるのに対して、傾斜レベリングバルブ２１Ｂが実質的に機能する。そして、このときには、傾斜レベリングバルブ２１Ｂが空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ｂ３に予め設定されているため、空気溜め４の圧縮空気が、空気配管５２Ｂと傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気配管５１Ｂと電磁切換弁３１と空気配管５３を通って、空気バネ３ＦＬに供給される。
【００５０】
この結果、空気バネ３ＦＬが伸張し、車体傾斜装置１０ＢＬの空気バネ３ＲＬも同様に伸張して、車体１が曲線路の内軌側に傾くように上昇傾斜する。なお、車体１を上昇傾斜させるとき、本実施形態では、空気バネ３ＦＲ，３ＢＲを伸張させなくて、車体１のうち曲線路の内軌側の高さ位置を変化させていないが、変形実施形態として、空気バネ３ＦＲ，３ＢＲを収縮させて、車体１のうち曲線路の内軌側の高さ位置を下降させても良い。
【００５１】
こうして、車体１の上昇傾斜によって、車体１のうち曲線路の外軌側は上昇位置になるため（図３参照）、パッシブレベリングバルブ２１Ａは圧縮空気を大気に排気する側ａ２に切換えられて、傾斜レベリングバルブ２１Ｂは圧縮空気の流れを遮断する側ｂ１に切換えられる（図７参照）。これにより、空気配管５１Ａの内部の圧縮空気はパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排気される。
【００５２】
そして、鉄道車両は車体１が上昇傾斜した状態で曲線路の円曲線を通過した後、直線路に到達する前に、伸張した空気バネ３ＦＬ，３ＲＬを収縮させて、車体１を傾斜復帰させる。つまり、鉄道車両が直線路に到達する前に、車体１のうち曲線路の外軌側を上昇位置から通常高さ位置まで下降させる。そこで、車体傾斜制御部４０は、走行中に曲線路の出口緩和曲線を認識して、出口緩和曲線に進入した時点で、電磁切換弁３１への通電を解除する。
【００５３】
これにより、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れが切換えられて、空気配管５１Ａと空気配管５３との間で圧縮空気の流れが許容され、空気配管５１Ｂと空気配管５３との間で圧縮空気の流れが禁止される（図８参照）。こうして、空気バネ３ＦＬの圧縮空気が、空気配管５３と電磁切換弁３１と空気配管５１Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排気される。
【００５４】
この結果、空気バネ３ＦＬが収縮して、車体傾斜装置１０ＢＬの空気バネ３ＲＬも同様に収縮して、車体１が水平になるように傾斜復帰する。こうして、車体１の傾斜復帰によって、車体１（車体のうち曲線路の外軌側）は通常高さ位置になるため（図２参照）、パッシブレベリングバルブ２１Ａは圧縮空気の流れを遮断する側ａ１に切換えられて、傾斜レベリングバルブ２１Ｂは空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ｂ３に切換えられる。これにより、空気バネ３ＦＬの圧縮空気がパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排気されなくなる。
【００５５】
ところで、近年では、鉄道車両の更なる高速化が検討されていて、曲線路を走行する際の車速を少しでも向上させることが求められている。しかし、鉄道車両は曲線路のうち円曲線を通過しているときに車体１に作用する横方向の加速度（遠心力）が最も大きくなるため、車体傾斜制御を行う場合、鉄道車両が直線路から曲線路の円曲線に到達する前に、車体の上昇傾斜を確実に完了させなければならない。同様に、鉄道車両が曲線路の円曲線から直線路に到達する前に、車体の傾斜復帰を確実に完了させなければならない。従って、曲線路を走行する際の車速を向上させるためには、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を従来から大幅に向上させることが求められている。しかし、従来の鉄道車両の車体傾斜装置では、求められている車体の傾斜速度が十分に得られていないという問題点があった。
【００５６】
ここで、車体１の傾斜速度を向上させるために、傾斜レベリングバルブ２１Ｂやパッシブレベリングバルブ２１Ａを、圧縮空気の流量が大きいものに変更する方法が考えられる。しかし、この方法の場合、車体１を傾斜復帰させる際に、圧縮空気がパッシブレベリングバルブ２１Ａから勢い良く大気へ排気され、車体１の高さ位置が通常高さ位置よりも下降し過ぎて、ハンチングするおそれがある。また、傾斜レベリングバルブ２１Ｂで流れる圧縮空気の流量が多くなっても、ハンチングし易くなる。
【００５７】
これに対して、傾斜レベリングバルブ２１Ｂとパッシブレベリングバルブ２１Ａを有するレベリングバルブ装置２０を用いずに、センサで検出した車体の高さ位置に基づいて圧縮空気の流量をコントロールする電磁開閉弁を用いて、空気バネ３ＦＬに対する圧縮空気の給排気を行う方法も考えられる。しかし、レベリングバルブ装置２０は、主に機械的に作動するものであり、技術的蓄積が大きくて故障に対する信頼性が高いものである。そして、センサ及び電磁開閉弁等の新たな電子機器を用いると構造が複雑になり、コストが上昇する。
【００５８】
そこで、本実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬは、信頼性が高いレベリングバルブ装置２０を用いつつ、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができるように構成されている。具体的には、図２〜図４に示すように、空気配管５１Ｂに傾斜側貯留配管６１Ｂが接続されていて、この傾斜側貯留配管６１Ｂから圧縮空気が送り込まれる傾斜側リザーバタンク６２Ｂが設けられている。また、空気配管５１Ａにパッシブ側貯留配管６１Ａが接続されていて、このパッシブ側貯留配管６１Ａから圧縮空気が送り込まれるパッシブ側リザーバタンク６２Ａが設けられている。
【００５９】
傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂは、簡易な構成によって所定の容量の圧縮空気を取り込むことができるものであり、車体１が通常高さ位置にあるときに、空気溜め４の圧縮空気を空気配管５２Ｂと傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気配管５１Ｂを通して取り込むことができる。そして、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂは、車体１を上昇傾斜させるときに、取り込んだ圧縮空気を空気配管５１Ｂと電磁切換弁３１と空気配管５３を通して、空気バネ３ＦＬに送り込むようになっている。これら傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが、本発明の「傾斜側貯留部」に相当する。
【００６０】
パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは、簡易な構成によって所定の容量の圧縮空気を取り込むことができるものであり、車体１が上昇位置にあるときに、内部の圧縮空気を空気配管５１Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａを通して大気中に排気するようになっている。そして、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは、車体１を傾斜復帰させるときに、空気バネ３ＦＬの圧縮空気を空気配管５３と電磁切換弁３１と空気配管５１Ａを通して取り込むようになっている。これらパッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが、本発明の「パッシブ側貯留部」に相当する。
【００６１】
この車体傾斜装置１０ＦＬにおいて、車体傾斜制御が実行される際の空気回路の状態を図５〜図８を参照して説明する。なお、車体傾斜装置１０ＦＬの状態と車体傾斜装置１０ＢＬの状態は同様であるため、車体傾斜装置１０ＦＬの状態についてのみ説明する。上述したように、空気溜め４の圧縮空気の圧力は、空気バネ３ＦＬの圧縮空気の圧力及び大気圧より非常に高圧であり、以下では「ＭＲ圧」と呼ぶことにする。また、空気バネ３ＦＬの圧縮空気の圧力は、大気圧より高圧になっていて、以下では「ＡＳ圧」と呼ぶことにする。そして、図５〜図８では、圧力の状態を模式的に説明するために、「ＭＲ圧」になっている部分が太い実線で示され、「ＡＳ圧」になっている部分が太い破線で示され、「大気圧」になっている部分が太い一点鎖線で示されている。
【００６２】
図５は、車体１を上昇傾斜させる前の空気回路の状態を示した図である。図５に示すように、車体１を上昇傾斜させる前、傾斜レベリングバルブ２１Ｂが空気バネ３ＦＬに圧縮空気を供給する側ｂ３に設定されており、且つ電磁切換弁３１が空気配管５１Ｂと空気配管５３の間で圧縮空気の流れを禁止しているため、空気配管５２Ａ，５２Ｂ，５１Ｂでは「ＭＲ圧」になっている。そして、本実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬでは、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが設けられているため、空気溜め４の圧縮空気を取り込んでいて「ＭＲ圧」になっている。即ち、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂでは、車体１を上昇傾斜させる前に、貯留した圧縮空気で高圧状態になっている。
【００６３】
図６は、車体１の上昇傾斜を開始させたときの空気回路の状態を示した図である。図６に示すように、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れを切換えると、空気溜め４の圧縮空気が空気配管５２Ｂと傾斜レベリングバルブ２１Ｂと空気配管５１Ｂと電磁切換弁３１と空気配管５３を通って空気バネ３ＦＬに送り込まれる。このとき、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂは、貯留した圧縮空気で高圧状態になっているため、高圧の圧縮空気を空気配管５１Ｂと電磁切換弁３１と空気配管５３を通して、空気バネ３ＦＬに勢い良く送り込む。つまり、傾斜レベリングバルブ２１Ｂは、圧縮空気を空気バネ３ＦＬに供給できる流量が大きいものではないのに対して、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂは、圧縮空気を送り込むことができる容量を十分確保しているため、電磁切換弁３１が切換えられるとすぐに圧縮空気が空気バネ３ＦＬに供給される。こうして、車体１の上昇傾斜を開始した直後に空気バネ３ＦＬが素早く伸張して、車体１を上昇傾斜させる速度を従来より大幅に向上させることができる。
【００６４】
図７は、車体１が上昇傾斜している最中の空気回路の状態を示した図である。図７に示すように、車体１が上昇傾斜している途中で、車体１（車体１のうち曲線路の外軌側）が上昇位置になるため、パッシブレベリングバルブ２１Ａが圧縮空気を大気に排気する側ａ２に切換わる。これにより、空気配管５１Ａの内部の圧縮空気が、パッシブレベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排気されると共に、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａの内部の圧縮空気が、空気配管５１Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って大気中に排気される。こうして、空気配管５１Ａとパッシブ側貯留配管６１Ａとパッシブ側リザーバタンク６２Ａの圧力は、「大気圧」になっている。即ち、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは、車体１を傾斜復帰させる前に圧縮空気を大気に排気して低圧状態になっている。
【００６５】
図８は、車体１の傾斜復帰を開始させたときの空気回路の状態を示した図である。図８に示すように、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れを切換えると、空気バネ３ＦＬの圧縮空気が、空気配管５３と電磁切換弁３１と空気配管５１Ａとパッシブレベリングバルブ２１Ａを通って、大気中に排気され始める。このとき、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは、予め低圧状態になっているため、空気バネ３ＦＬの圧縮空気を空気配管５３と電磁切換弁３１と空気配管５１Ａを通して勢い良く取り込む。つまり、パッシブレベリングバルブ２１Ａは圧縮空気を大気に排気できる流量が十分大きいものではないのに対して、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは圧縮空気を取り込むことができる容量を十分確保しているため、電磁切換弁３１が切換えられるとすぐに空気バネ３ＦＬの圧縮空気がパッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａの方へ送り込まれる。こうして、車体１の傾斜復帰を開始した直後に空気バネ３ＦＬが素早く収縮して、車体１を傾斜復帰させる速度を従来より大幅に向上させることができる。その後、車体１の傾斜復帰が完了すると、空気回路の状態は図５に示した状態になる。
【００６６】
ここで、本実施形態において、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが圧縮空気を取り込むことができる容量と、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが圧縮空気を取り込むことができる容量について説明する。車体１を上昇傾斜させる速度は、鉄道車両が走行し得る曲線路の形状（曲率、カント、向き等）と、曲線路を走行するときの車速とに基づいて最適値が決定されるようになっている。そして、最適値として決定された車体１を上昇させる速度と、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが圧縮空気を取り込むことができる容量とは相関関係がある。
【００６７】
このため、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが圧縮空気を取り込むことができる容量を適切に設定しておけば、最適値として決定された車体１を上昇傾斜させる速度を達成することができる。こうして、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂが圧縮空気を取り込むことができる容量は、車体１を上昇傾斜させる速度に基づいて予め設定されている。
【００６８】
同様に、車体１を傾斜復帰させる速度は、鉄道車両が走行し得る曲線路の形状（曲率、カント、向き等）と、曲線路を走行するときの車速と、空気バネ３ＦＬの容量とに基づいて最適値が決定されるようになっている。そして、最適値として決定された車体１を傾斜復帰させる速度と、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが圧縮空気を取り込むことができる容量とは相関関係がある。
【００６９】
このため、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが圧縮空気を取り込むことができる容量を適切に設定しておけば、最適値として決定された車体１を傾斜復帰させる速度を達成することができる。こうして、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａが圧縮空気を取り込むことができる容量は、車体１を傾斜復帰させる速度に基づいて予め設定されている。
【００７０】
以上の説明から分かるように、本実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬは、レベリングバルブ（２１Ｂ，２１Ａ）と電磁切換弁３１との間に設けた配管（６１Ｂ，６１Ａ）及びリザーバタンク（６２Ｂ，６２Ａ）を用い、圧力差（「ＭＲ圧」と「ＡＳ圧」の差、「ＡＳ圧」と「大気圧」の差）を上手く利用して、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を従来から大幅に向上させるという従来にない技術的思想を有している。更に、鉄道車両が走行し得る曲線路に対応させるために、それら配管（６１Ｂ，６１Ａ）及びリザーバタンク（６２Ｂ，６２Ａ）の容量を適切に設定して、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を最適に調節するという技術的思想を有している。
【００７１】
第１実施形態の作用効果について説明する。
第１実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬによれば、車体１を上昇傾斜させるときに、図６に示すように、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れを切換えると、傾斜側貯留配管６１Ｂ及び傾斜側リザーバタンク６２Ｂは、取り込んでいた圧縮空気を空気バネ３ＦＬに勢い良く送り込むことができる。これにより、空気バネ３ＦＬが素早く伸張して、車体１を上昇傾斜させる速度を大幅に向上させることができる。一方、車体１を傾斜復帰させるときに、図８に示すように、電磁切換弁３１による圧縮空気の流れを切換えると、パッシブ側貯留配管６１Ａ及びパッシブ側リザーバタンク６２Ａは、空気バネ３ＦＬから送り込まれる圧縮空気を勢い良く取り込むことができる。これにより、空気バネ３ＦＬが素早く収縮して、車体１を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる。
【００７２】
こうして、第１実施形態の車体傾斜装置１０ＦＬでは、傾斜レベリングバルブ２１Ｂやパッシブレベリングバルブ２１Ａを圧縮空気の流量が大きいものに変更しないで、車体１の高さ位置がハンチングすることを防止しつつ、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を大幅に向上させることができる。そして、センサ及び電磁開閉弁等の新たな電子機器を用いずに、信頼性が高いレベリングバルブ装置２０を用いつつ、傾斜側貯留配管６１Ｂと傾斜側リザーバタンク６２Ｂ、及びパッシブ側貯留配管６１Ａとパッシブ側リザーバタンク６２Ａを設けるだけであるため、低コストで信頼性が高い車体傾斜装置１０ＦＬになっている。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図９は、第２実施形態の車体傾斜装置７０ＦＬの空気回路である。図９に示すように、傾斜側貯留配管６１Ｂには、傾斜側電磁切換弁６３Ｂが設けられていて、パッシブ側貯留配管６１Ａには、パッシブ側電磁切換弁６３Ａが設けられている。
【００７４】
傾斜側電磁切換弁６３Ｂは、車体傾斜制御部４０の制御によって、圧縮空気の流れを切換えるようになっている。即ち、傾斜側電磁切換弁６３Ｂは、空気配管５１Ｂから傾斜側リザーバタンク６２Ｂに圧縮空気を流すことができる状態になっていて、傾斜側リザーバタンク６２Ｂが取り込んでいる圧縮空気は傾斜側電磁切換弁６３Ｂを通って空気配管５１Ｂへ流れ込むことができない状態になっている。そして、傾斜側電磁切換弁６３Ｂは、車体傾斜制御部４０によって通電されると、傾斜側リザーバタンク６２Ｂから空気配管５１Ｂへ圧縮空気を流すことができる状態に切換えられる。
【００７５】
こうして、車体１を上昇傾斜させるとき、車体傾斜制御部４０が傾斜側電磁切換弁６３Ｂに通電すると、傾斜側リザーバタンク６２Ｂが取り込んだ圧縮空気を空気バネ３ＦＬに供給することができる。そして、車体傾斜制御部４０が傾斜側電磁切換弁６３Ｂへの通電を停止すると、傾斜側リザーバタンク６２Ｂから空気バネ３ＦＬへの圧縮空気の供給を停止させることができ、空気バネ３ＦＬの伸張を遅くすることができる。
【００７６】
パッシブ側電磁切換弁６３Ａは、車体傾斜制御部４０の制御によって、圧縮空気の流れを切換えるようになっている。即ち、パッシブ側電磁切換弁６３Ａは、パッシブ側リザーバタンク６２Ａが取り込んでいる圧縮空気を空気配管５１Ａに流すことができる状態になっていている。そして、パッシブ側電磁切換弁６３Ａは、車体傾斜制御部４０によって通電されると、空気配管５１Ａからパッシブ側リザーバタンク６２Ａに圧縮空気を流すことができ且つパッシブ側リザーバタンク６２Ａが取り込んでいる圧縮空気を空気配管５１Ａに流すことができない状態に切換えられる。
【００７７】
こうして、車体１が上昇傾斜しているときに、車体傾斜制御部４０がパッシブ側電磁切換弁６３Ａに通電しておらず、パッシブ側リザーバタンク６２Ａ及びパッシブ側貯留配管６１Ａの内部の圧縮空気がパッシブレベリングバルブ２１Ａを通して大気中に排気され、パッシブ側リザーバタンク６２Ａ及びパッシブ側貯留配管６１Ａの圧力が大気圧になっている。そして、車体１を傾斜復帰させるとき、車体傾斜制御部４０がパッシブ側電磁切換弁６３Ａに通電して、パッシブ側リザーバタンク６２Ａが空気バネ３ＦＬの圧縮空気を取り込むことができる。このとき、車体傾斜制御部４０がパッシブ側電磁切換弁６３Ａに対する通電を解除すると、パッシブ側リザーバタンク６２Ａが空気バネ３ＦＬの圧縮空気を取り込まなくなり、空気バネ３ＦＬの収縮を遅くすることができる。
【００７８】
第２実施形態の作用効果について説明する。
第２実施形態の車体傾斜装置７０ＦＬによれば、車体傾斜制御部４０が傾斜側電磁切換弁６３Ｂによる圧縮空気の流れを適宜切換えることで、傾斜側リザーバタンク６２Ｂから空気バネ３ＦＬへ供給される圧縮空気の容量（圧力）を調整することができる。これにより、空気バネ３ＦＬの伸張を調整して、車体１を上昇傾斜させる速度を微調整することができる。また、車体傾斜制御部４０がパッシブ側電磁切換弁６３Ａによる圧縮空気の流れを適宜切換えることで、パッシブ側リザーバタンク６２Ａが空気バネ３ＦＬから取り込む圧縮空気の容量を調整することができる。これにより、空気バネ３ＦＬの収縮を調整して、車体１を傾斜復帰させる速度を微調整することができる。第２実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００７９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第２実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０は、第３実施形態の車体傾斜装置８０ＦＬの空気回路である。図１０に示すように、車体傾斜装置８０ＦＬでは、傾斜側貯留配管６１Ｂとパッシブ側貯留配管６１Ａとに、単一の兼用電磁切換弁６４が設けられている。そして、傾斜側貯留配管６１Ｂ及びパッシブ側貯留配管６１Ａのそれぞれから、圧縮空気が送り込まれる単一の兼用リザーバタンク６５が設けられている。
【００８０】
兼用電磁切換弁６４は、車体傾斜制御部４０の制御によって、圧縮空気の流れを切換えるようになっている。即ち、兼用電磁切換弁６４は、兼用リザーバタンク６５と傾斜側貯留配管６１Ｂの間で圧縮空気の流れを許容し且つ兼用リザーバタンク６５とパッシブ側貯留配管６１Ａの間で圧縮空気の流れを禁止する状態になっている。そして、兼用電磁切換弁６４は、車体傾斜制御部４０によって通電されると、兼用リザーバタンク６５と傾斜側貯留配管６１Ｂの間の圧縮空気の流れを禁止し且つ兼用リザーバタンク６５とパッシブ側貯留配管６１Ａの間の圧縮空気の流れを許容する状態に切換えられる。
【００８１】
こうして、車体１を上昇傾斜させるとき、車体傾斜制御部４０が兼用電磁切換弁６４に通電しないと、兼用リザーバタンク６５が取り込んだ圧縮空気を空気バネ３ＦＬに供給することができる。そして、車体１を上昇傾斜させている途中で、車体傾斜制御部４０が兼用電磁切換弁６４へ通電すると、兼用リザーバタンク６５から空気バネ３ＦＬへの圧縮空気の供給を停止させることができ、空気バネ３ＦＬの伸張を遅くすることができると共に、兼用リザーバタンク６５の内部の圧縮空気がパッシブレベリングバルブ２１Ａを通して大気中に排気される。
【００８２】
また、車体１を傾斜復帰させるとき、車体傾斜制御部４０が兼用電磁切換弁６４へ通電していると兼用リザーバタンク６５が空気バネ３ＦＬの圧縮空気を取り込むことができる。そして、車体傾斜制御部４０が兼用電磁切換弁６４へ通電を停止すると、空気バネ３ＦＬの圧縮空気が兼用リザーバタンク６５に送り込まれなくなり、空気バネ３ＦＬの収縮を遅くすることができる。
【００８３】
第３実施形態の作用効果について説明する。
第３実施形態の車体傾斜装置８０ＦＬによれば、車体傾斜制御部４０が兼用電磁切換弁６４による圧縮空気の流れを適宜切換えることで、第２実施形態の車体傾斜装置７０ＦＬと同様、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を微調整することができる。一方、第２実施形態の車体傾斜装置７０ＦＬと異なり、二つのリザーバタンク（傾斜側リザーバタンク６２Ｂ、パッシブ側リザーバタンク６２Ａ）を用いる必要がなく、単一の兼用リザーバタンク６５で済む。また、二つの電磁切換弁（傾斜側電磁切換弁６３Ｂ、パッシブ側電磁切換弁６３Ａ）を用いる必要がなく、単一の兼用電磁切換弁６４で済む。従って、車体１を上昇傾斜させる速度及び車体１を傾斜復帰させる速度を微調整できる構造を、できるだけコンパクト且つ簡易に構成することができる。第３実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【００８４】
以上、本発明に係る鉄道車両の車体傾斜装置の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、傾斜側貯留配管６１Ｂと傾斜側リザーバタンク６２Ｂとパッシブ側貯留配管６１Ａとパッシブ側リザーバタンク６２Ａとを設け、第３実施形態では、傾斜側貯留配管６１Ｂとパッシブ側貯留配管６１Ａと兼用リザーバタンク６５とを設けた。しかしながら、傾斜側貯留配管６１Ｂのみによって圧縮空気を取り込むために必要な容量を確保でき、パッシブ側貯留配管６１Ａのみによって圧縮空気を取り込むために必要な容量を確保できる場合には、傾斜側リザーバタンク６２Ｂ、パッシブ側リザーバタンク６２Ａ、兼用リザーバタンク６５は必ずしも設けなくても良い。
【符号の説明】
【００８５】
１                                車体
２Ｆ                              台車
３ＦＬ                            空気バネ
４                                空気溜め
１０ＦＬ，７０ＦＬ，８０ＦＬ      車体傾斜装置
２０                              レベリングバルブ装置
２１Ａ                            パッシブレベリングバルブ
２１Ｂ                            傾斜レベリングバルブ
３０                              電磁弁装置
３１                              電磁切換弁
４０                              車体傾斜制御部
５０Ａ                            パッシブ側流路
５０Ｂ                            傾斜側流路
６１Ａ                            パッシブ側貯留配管
６１Ｂ                            傾斜側貯留配管
６２Ａ                            パッシブ側リザーバタンク
６２Ｂ                            傾斜側リザーバタンク
６３Ａ                            パッシブ側電磁切換弁
６３Ｂ                            傾斜側電磁切換弁
６４                              兼用電磁切換弁
６５                              兼用リザーバタンク
【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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