(57)【要約】【課題】  連接列車の振動を抑制することができるサスペンション制御装置を提供する。【解決手段】  車体２iと車体２i+1は連結部３iによって連結される。連結部３iの下側には台車４iを設けると共に、台車４iの左右方向の両側には、台車４iと連結部３iとに連結された上下動ダンパ７を設ける。上下動ダンパ７は、アクチュエータ７Ａによって減衰力が制御される。台車４iの直上位置には、上下方向の振動を検出するための加速度センサ９iを設ける。制御装置１０は、加速度センサ９i-1，９i，９i+1からの検出信号を用いて、車体２i，２i+1の振動を検出し、全ての車体２1〜２nの振動を考慮して各台車４iの上下動ダンパ７に対するｉ番台車制御力指令ｕiを演算する。【選択図】      図１
2015009696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の車体と、
前記第１の車体と隣接する第２の車体と、
前記第１の車体と前記第２の車体との間を駆動力が伝達可能となるように連結する連結部と、
少なくとも前記第１の車体の前記第２の車体側においてバネ部材を介して支持する連接台車と、
前記連接台車と前記第１の車体との間に設けられ、アクチュエータによって作動力を調整可能なシリンダ装置と、
前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１の車体の振動を検出する第１の振動検出手段の検出値と、前記第２の車体の振動を検出する第２の振動検出手段の検出値とに基づいて前記アクチュエータの指令値を算出することを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項２】
前記第１の車体および／または前記第２の車体には、１台または複数台の車体をさらに追加して連結し、
前記制御装置は、追加された前記車体のうち前記連結部から離れた少なくとも１台の車体の振動を省いて前記アクチュエータの指令値を算出してなる請求項１に記載のサスペンション制御装置。
【請求項３】
前記連接台車と前記第２の車体との間に設けられ、他のアクチュエータによって作動力を調整可能な他のシリンダ装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１の振動検出手段の検出値と、前記第２の振動検出手段の検出値とに基づいて前記他のアクチュエータの指令値を算出してなる請求項１または２に記載のサスペンション制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１の振動検出手段の検出値と前記第２の振動検出手段の検出値とから、前記第１，第２の車体のバウンシングおよびピッチングの共振点よりも低周波の成分を除去するハイパスフィルタを備えてなる請求項１ないし３のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
【請求項５】
前記第１の車体と前記第２の車体との間の車体間変位を検出する車体間変位センサをさらに備え、
前記第２の振動検出手段は、前記第１の振動検出手段の検出値と前記車体間変位センサの検出値とに基づいて前記第２の車体の振動を演算してなる請求項１ないし４のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両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】
編成両数の変更の必要性の低い路線を走る鉄道車両においては、車両の連結部分に台車を配置し、隣り合う２つの車体を１つの台車で支持する方式を採用することがある。このような台車を連接台車といい、連接台車を採用した車両を連接列車という。連接列車は非連接の列車と比較して、台車の位置が客室から離れているため、客室騒音を小さくする、車体重心を低下させる、枕ばね支持高さを高くする等の車両運動面で有利な設計がし易いという利点がある。
【０００３】
また、鉄道車両の車体と台車との間に減衰力調整式緩衝器等のシリンダ装置を設け、制御信号（指令電流）に応じてシリンダ装置による減衰力特性を可変に制御する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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７６５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された構成は、車体間は上下方向に互いに変位可能な状態で柔に連結された非連接列車に適用される。非連接列車では、隣の車体の上下振動が自身の車体の上下振動に与える影響が小さく、また、前後の台車の上下動ダンパは自身の車体のみに繋がる。そのため、上下動ダンパに自身の車体の振動を抑える減衰力を発生させれば、車体の振動を抑えることができる。
【０００６】
これに対し、連接列車では、連結部（連接部）によって車体間は上下方向に互いに変位不能な状態で剛に連結されており、隣の車体の上下振動が自身の車体の上下振動に強い影響を与える。このため、連接台車によって繋がる全ての車体が結び付きを持ち、上下動ダンパは、それらの車体の振動吸収を担う。この結果、従来技術のように、上下動ダンパに自身の車体の振動を抑える減衰力を発生させるだけでは、車体の振動を十分に抑えることができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、連接列車の振動を抑制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】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、第１の車体と、前記第１の車体と隣接する第２の車体と、前記第１の車体と前記第２の車体との間を駆動力が伝達可能となるように連結する連結部と、少なくとも前記第１の車体の前記第２の車体側においてバネ部材を介して支持する連接台車と、前記連接台車と前記第１の車体との間に設けられ、アクチュエータによって作動力を調整可能なシリンダ装置と、前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１の車体の振動を検出する第１の振動検出手段の検出値と、前記第２の車体の振動を検出する第２の振動検出手段の検出値と、に基づいて前記アクチュエータの指令値を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、連接列車の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１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示す正面図である。
【図２】第１の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図３】図１中の連結部、台車、上下動ダンパ等の配置関係を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図５】車体のピッチングモードを示す説明図である。
【図６】車体のバウンシングモードを示す説明図である。
【図７】車体のピッチングとバウンシングが複合されたモードを示す説明図である。
【図８】第１の実施の形態における鉄道車両をシミュレーションするために作成したモデル図である。
【図９】ｉ番目の台車と車体との間の結合力を示す説明図である。
【図１０】ｉ号車後方に加わる牽引力を示す説明図である。
【図１１】ｉ番目の車体とｉ＋１番目の車体との相対回転を抑える向きに働く力を示す説明図である。
【図１２】ｉ番目の車体とｉ＋１番目の車体との間の相対回転によって生じる力を示す説明図である。
【図１３】第１の変形例による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図１４】第２の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図１５】第２の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図１６】車体のバウンシングのＰＳＤを示す特性線図である。
【図１７】車体のピッチングのＰＳＤを示す特性線図である。
【図１８】第３の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図１９】第４の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図２０】第５の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図２１】第６の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図２２】登坂路線の走行中に客車に加わる牽引力を示す説明図である。
【図２３】第７の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２４】第２の変形例による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２５】第３の変形例による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２６】第４の変形例による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２７】第８の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図２８】第８の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図２９】第９の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図３０】仮想的な鉄道車両を示す説明図である。
【図３１】第１０の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図３２】第１０の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図３３】第１１の実施の形態による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図３４】第１１の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図３５】第５の変形例による鉄道車両を模式的に示す説明図である。
【図３６】第１２の実施の形態による制御装置を示すブロック図である。
【図３７】第６の変形例による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】
【００１１】
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。
【００１２】
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１および図２において、鉄道車両１は、車体２i、連結部３i、台車４i、上下動ダンパ７、加速度センサ９i、制御装置１０等を有している。鉄道車両１は、例えばｎ台の車体２1〜２nが連結された連接台車を用いた連接列車である。このような連結台車は、例えば小田急電鉄株式会社の５００００系電車や江ノ島電鉄株式会社の３００系電車に用いられている。
【００１３】
車体２iには、例えば乗客、乗員等が乗車する。また、車体２iの前側には、車体２i-1が隣接して設けられ、車体２iの後側には、車体２i+1が隣接して設けられる。このため、ｎ両編成の鉄道車両１（連接列車）では、先頭が車体２1で、最後尾が車体２nになる。以下では、車体２1〜２nを総称するときには、車体２iという。
【００１４】
連結部３iは、車体２iと車体２i+1との間を駆動力が伝達可能となるように連結する。連結部３iは、図示されないゴムブッシュまたは機械的なリンク機構によって、車体２iと車体２i+1とを繋いでいる。これにより、軌道がカーブしている場合、車体２i間の進行方向に対する左右方向の折れを許容し、また、軌道が傾斜に入る場合の車両１の上下方向の折れを許容している。
【００１５】
また、車体２iの後側には連結部３iが配置され、車体２iの前側には連結部３i-1が配置される。このため、例えばｎ両編成の列車では、１号車の車体２1と２号車の車体２2との間に連結部３1が配置され、ｎ−１号車の車体２n-1と最後尾となるｎ号車の車体２nとの間に連結部３n-1が配置される。以下では、連結部３1〜３n-1を総称するときには、連結部３iという。
【００１６】
連結部３iは、車体２iおよび車体２i+1の間を、それらが上下方向に同相に略同量だけ変位するように連結している。即ち、車体２iおよび車体２i+1は、連結部３iが基点となり、上下方向に剛に連結されている。このため、車体２iおよび車体２i+1は、連結部３iの位置で上下方向に一緒に変位する。なお、連結部３iにより車体２iおよび車体２i+1は上下方向に剛で連結される、つまり上下方向への相対変位ができない状態で連結されることが望ましいが、多少の上下方向へのずれは許すものとする。
【００１７】
台車４iは、車体２iの下側または連結部３iの下側に設けられる。ここで、台車４1〜４n-1は、例えば車体２iと車体２i+1のように２両分を支持する連接台車であり、連結部３1〜３n-1の下側にそれぞれ設けられる。また、台車４0は、先頭の車体２1の前部下側に設けられ、台車４nは、最後尾の車体２nの後部下側に設けられる。これらの台車４0，４nは、車体２1，２nのように１両分だけを支持する。以下では、台車４0〜４nを総称するときには、台車４iという。
【００１８】
図１および図３に示すように、台車４iは、空気ばね５、車輪６、上下動ダンパ７、牽引リンク（図示せず）等を有する。台車４0，４nは、牽引リンクを用いて車体２1，２nに連結されている。台車４1〜４n-1は、牽引リンクを用いて連結部３1〜３n-1に連結されている。台車４iは、例えば左，右両端に車輪６が設けられた車軸を２本備えることによって、合計４個の車輪６が取付けられている。鉄道車両１は、各車輪６が左，右のレール８（一方のみ図示）上を回転することによりレール８に沿って、例えば前進時に矢示Ａ方向に走行駆動される。
【００１９】
空気ばね５は、本発明のバネ部材であり、台車４iに設けられた枕ばねを構成する。空気ばね５は、例えば台車４iの左右方向の両側にそれぞれ設けられ、台車４iに対して連結部３1〜３n-1や車体２1，２nを上下方向に弾性的に支持する。この空気ばね５は、台車４iと、連結部３1〜３n-1や車体２1，２nとの間の上下方向の振動を低減させる。
【００２０】
また、牽引リンクは、台車４iと連結部３1〜３n-1や車体２1，２nとの間で前後方向に加わる牽引力や制動力を伝達する。牽引リンクは、台車４iに対して連結部３1〜３n-1や車体２1，２nが上下方向、左右方向、ヨー（台車旋回）方向、およびピッチング方向に相対変位する（動く）ことを許容するように、ゴムブッシュ等を用いて構成される。
【００２１】
上下動ダンパ７は、台車４iの右側と左側にそれぞれ位置して、車体２1，２nと台車４0，４nとの間、または連結部３1〜３n-1と台車４1〜４n-1との間に設けられる。上下動ダンパ７は、例えばゴムブッシュ等を介して連結部３1〜３n-1や車体２1，２nと台車４iとにそれぞれ連結される。この上下動ダンパ７は、作動力となる減衰力を個別に調整可能なシリンダ装置（例えば、セミアクティブダンパと呼ばれる減衰力調整式の油圧緩衝器）を構成し、シリンダ装置内の作動流体の流れを抑制して減衰力を発生させる減衰力発生機構（図示せず）を有する。
【００２２】
減衰力発生機構は、シリンダ装置内の作動流体の流れを制御して減衰力を発生させるアクチュエータ７Ａによって構成される。このアクチュエータ７Ａは、例えば流量制御バルブを構成し、発生減衰力の特性（減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整する。具体的には、アクチュエータ７Ａは、例えば電流制御型の比例ソレノイドバルブ等によって構成される。そして、上下動ダンパ７は、アクチュエータ７Ａに流れる電流値に応じて減衰力特性を調節可能としている。なお、減衰力調整用のアクチュエータ７Ａは、減衰力特性を連続的でなくとも、２段階または複数段階に調整可能なものであってもよい。
【００２３】
そして、上下動ダンパ７は、車体２iの振動を低減するために、減衰力特性をハードな特性とソフトな特性との間で任意な特性に調整する。具体的には、車体２iのピッチングやバウンシングを低減させるように、後述の制御装置１０によってｉ番台車制御力指令ｕiに応じた制御信号（指令電流）がアクチュエータ７Ａに供給され、制御信号に従って上下動ダンパ７の減衰力が可変に制御される。これにより、上下動ダンパ７は、車体２iの上下方向の振動を抑えるための制御力を発生させる。
【００２４】
加速度センサ９iは、連結部３1〜３n-1や車体２1，２nにそれぞれ設けられる。具体的には、加速度センサ９1〜９n-1は、台車４1〜４n-1と対応した位置として連結部３1〜３n-1に設けられ、連結部３1〜３n-1の上下方向の加速度ａ1〜ａn-1を検出する。加速度センサ９0は、台車４0と対応した位置として車体２1の前側に設けられ、台車４0の位置で車体２1の上下方向の加速度ａ0を検出する。加速度センサ９nは、台車４nと対応した位置として車体２nの後側に設けられ、台車４nの位置で車体２nの上下方向の加速度ａnを検出する。これらの加速度センサ９0〜９nは、台車４0〜４nの直上位置で連結部３1〜３n-1や車体２1，２nの上下方向の加速度ａ0〜ａnを検出し、これらの加速度ａ0〜ａnに応じた検出信号を出力する。以下では、加速度センサ９0〜９nを総称するときには、加速度センサ９iという。
【００２５】
例えば車体２iを第１の車体とし、車体２iの後方に隣接された車体２i+1を第２の車体とする。このとき、加速度センサ９i-1と加速度センサ９iは、後述する制御装置１０のｉ番車体振動演算部１２iと共に、車体２iの振動を検出する第１の振動検出手段を構成する。また、加速度センサ９iと加速度センサ９i+1は、制御装置１０のｉ＋１番車体振動演算部１２i+1と共に、車体２i+1の振動を検出する第２の振動検出手段を構成する。このように、加速度センサ９iは、第１，第２の振動検出手段の一部を構成する。なお、第２の車体は、第１の車体の後方に配置されたものに限らず、第１の車体の前方に配置されてもよい。
【００２６】
制御装置１０は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、その入力側には加速度センサ９iが接続されている。また、制御装置１０の出力側には、各台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａが接続されている。そして、制御装置１０は、加速度センサ９iからの検出信号に基づいて各台車４iの上下動ダンパ７の減衰力指令信号となるｉ番台車制御力指令ｕiを生成し、これらの上下動ダンパ７の減衰力を可変に制御する。
【００２７】
図４に示すように、制御装置１０は、ＡＤ変換器、フィルタ処理部等からなり加速度センサ９iの検出信号から加速度ａiを取得する前処理部（図示せず）を備えると共に、加速度ａiに基づいてアクチュエータ７Ａの指令値に応じたｉ番台車制御力指令ｕiを出力する振動制御部１１を備える。
【００２８】
振動制御部１１は、加速度センサ９iの検出値となる加速度ａiに基づいて車体２iの振動を演算するｉ番車体振動演算部１２iと、ｉ番車体振動演算部１２iによって算出された車体２iの振動に基づいて各台車４iの上下動ダンパ７へのｉ番台車制御力指令ｕiを算出する制御力指令演算部１３とを備える。このとき、ｉ番車体振動演算部１２iは、加速度センサ９i-1からの検出信号と加速度センサ９iからの検出信号とに基づいて、車体２iの振動を演算する。このため、振動制御部１１は、ｎ両の車体２1〜２nに対応して１〜ｎ番車体振動演算部１２1〜１２nを備える。以下では、１〜ｎ番車体振動演算部１２1〜１２nを総称するときには、ｉ番車体振動演算部１２iという。
【００２９】
制御力指令演算部１３は、後述の制御側に従って、ｉ番台車制御力指令ｕiを算出する。そして、制御力指令演算部１３によって算出したｉ番台車制御力指令ｕiはｉ番台車電流出力部１４iに入力され、ｉ番台車電流出力部１４iはｉ番台車制御力指令ｕiに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに供給する。これにより、車体２iのピッチングとバウンシングによる振動が減衰され、車体２iの乗り心地を向上させることができる。以下では、１〜ｎ番台車電流出力部１４0〜１４nを総称するときには、ｉ番台車電流出力部１４iという。このような制御に対して、最もシンプルな構成として、車体側の連結部直上に加速度センサを配置し、連結部直上の車体の上下方向の加速度を取得し、その加速度変動が小さくなるように連結部直下の上下動ダンパを制御する構成が考えられる。しかし、この構成では車体のピッチングやバウンシング等の運動モードを考慮していないため、乗り心地の改善効果が小さいと考えられる。
【００３０】
ここで、鉄道車両１における車体２iの振動モードの概念を説明する。図５は車体２iのピッチングモードを概念的に示す図である。また、図６は車体２iのバウンシングモードを概念的に示す図であり、図７はバウンシングしている車体２i-1，２i+1とピッチングしている車体２iが複合されたモードを概念的に示す図である。図５ないし図７では、バウンシングとピッチングのモードをそれぞれ独立して図示したが、実際の車体２iではこれらのモードは合成される。
【００３１】
次に、前述した構成を有する鉄道車両１において、加速度センサ９iの出力に基づいて、各台車４iの上下動ダンパ７の減衰力を制御するときの制御則について説明する。
【００３２】
制御装置１０での減衰力指令（ｉ番台車制御力指令ｕi）の算出に当っては、１つの車体２iをバウンシングモード、ピッチングモードの２自由度でモデル化し、編成両数ｎの車両としては２×ｎの自由度で４×ｎ次の状態方程式を用いて制御則を導出する。
【００３３】
状態方程式の算出方法について説明する。図８は、本実施の形態における鉄道車両１をシミュレーションするために作成したモデル図である。図８中の左側が本モデルの進行方向Ａであり、進行方向Ａ（前進方向）にＸ軸、車体２iの上下方向にＺ軸，車体２iの左右方向にＹ軸を取っている（図３参照）。本モデルでは、車体２iの弾性振動は考慮せず、車体２iと台車４iはいずれも剛体として扱う。
【００３４】
モデリングで用いる主な記号は表１の通りである。なお、特に注記しない限り、ｉは号車番号を意味し、またｉ号車の後方の台車４iの台車番号をｉとする。即ち、１号車の後方の台車４1の台車番号は１となり、１号車の前方の台車４0の台車番号は０となる。
【００３５】
また、式中のドットは、時間ｔによる１階微分（ｄ／ｄｔ）を意味する。ドットが２つであれば２階微分（ｄ2／ｄｔ2）を意味する。さらに、全ての車体２iの車体長は、いずれも等しいものとし（Ｌ1＝Ｌ2＝…＝Ｌn＝Ｌ）、空気ばね５の剛性は、全ての台車４iで等しいものとする（ｋ1＝ｋ2＝…＝ｋn＝ｋ）。
【００３６】
【表１】
2015009696.tif 000003
【００３７】
さらに、ｉ番車体振動演算部１２iは、以下の数１の式に基づいて、車体２iの振動としての車体２iの中心位置での上下方向の加速度（ｄ2ｚBi／ｄｔ2）を求めると共に、数２の式に基づいてピッチング角加速度（ｄ2θi／ｄｔ2）を求める。
【００３８】
【数１】
2015009696.tif 000004
【００３９】
【数２】
2015009696.tif 000005
【００４０】
全ての１〜ｎ番車体振動演算部１２1〜１２nは、同様な演算処理を行う。例えば車体２iを第１の車体とし、車体２i+1を第２の車体としたときには、加速度（ｄ2ｚBi／ｄｔ2）、ピッチング角加速度（ｄ2θi／ｄｔ2）が第１の車体（車体２i）の振動に相当し、加速度（ｄ2ｚBi+1／ｄｔ2）、ピッチング角加速度（ｄ2θi+1／ｄｔ2）が第２の車体（車体２i+1）の振動に相当する。
【００４１】
なお、ｉ番車体振動演算部１２iは、積分演算等を行うことによって、加速度（ｄ2ｚBi／ｄｔ2）に基づいて、車体２iの中心位置での上下方向の速度（ｄｚBi／ｄｔ）と変位ｚBiを求めることができ、ピッチング角加速度（ｄ2θi／ｄｔ2）に基づいて、車体２iの中心位置でのピッチング角速度（ｄθi／ｄｔ）とピッチング角度θiを求めることができる。
【００４２】
次に、ｉ号車に関して、結合力Ｆi、牽引力Ｔi、相対回転によって生じる力Ｆriを次のように数式化する。なお、結合力Ｆiは、ｉ番目の台車４i（ｉ番台車）と車体２iとの間の結合力である。牽引力Ｔiは、ｉ号車後方（ｉ番目の台車４iの直上）に加わる牽引力である。相対回転によって生じる力Ｆriは、車体２iと車体２i+1との間の相対回転によって生じる力である。
【００４３】
ｉ番目の台車４iと車体２iとの間の結合力Ｆiは、図９に示すように表される。このとき、車体２iと台車４iとの間の上下方向の結合力Ｆiは、空気ばね５の張力と上下動ダンパ７の減衰力の和として、次式のように求められる。
【００４４】
【数３】
2015009696.tif 000006
【００４５】
ここで、ｉ号車とｉ＋１号車の連結部３i（連接部）にかかる結合力Ｆiは、ｉ号車の車体２iの後端部に加わる力ｆi(i)と、ｉ＋１号車の前端部に加わる力ｆi(i+1)とを用いて、次のように表現できる。但し、ｆａ(b)は、台車番号aの連結部３aに加わる力のうちｂ番目の車体２b側に加わる分力を表している。
【００４６】
【数４】
2015009696.tif 000007
【００４７】
次に、ｉ号車後方（ｉ番目の台車４iの直上）に加わる牽引力Ｔiは、図１０のように表される。このとき、ｉ号車の車体２i（ｉ番目の台車４iの直上）に加わる牽引力Ｔiは、車体２iが前方に加速するときの車体２iの前後慣性力により、数５の式のように求められる。なお、数５の式では、転がり摩擦は無視している。
【００４８】
【数５】
2015009696.tif 000008
【００４９】
このとき、牽引力ＴiのＺ方向成分をＴziとおくと、Ｚ方向成分Ｔziは、以下の数６の式で表すことができる。
【００５０】
【数６】
2015009696.tif 000009
【００５１】
なお、分散動力式の車両では各車体２iが動力を持ち、車体２i間に牽引力Ｔiが生じないため、登坂や加速に関わらずＴzi＝０となる。また、ブレーキが各台車４iに搭載されている場合は、集中動力・分散動力に拘らず、減速時はＴzi＝０と仮定できる。即ち、集中動力式車両の登坂中や加速中にのみ、Ｔzii≠０となる。
【００５２】
次に、車体２iと車体２i+1との間の相対回転によって生じる力Ｆriは、図１２のように表される。ここで、図１１に示すように、ｉ号車がピッチングモードで運動するときに、ばね成分ｋrと減衰成分ｃrによってｉ号車とｉ＋１号車の車体２i，２i+1の相対回転を抑える向きに働く力は、ｉ号車とｉ＋１号車との間の連結部３iの周囲で、ｉ号車の前端部（ｉ−１番目の台車４i-1の連結部３i-1）に車体２iに直角に働く力ｆri-1(i)と、ｉ＋１号車の後端部（ｉ＋１番目の台車４i+1の連結部３i+1）に車体２i+1に直角に働く力ｆri+1(i+1)との和で表される。但し、ｆra(b)は、台車番号aの連結部３aのｂ番目の車体２b側に加わる分力を表している。このとき、力ｆri-1(i)，ｆri+1(i+1)は、次式のように表される。
【００５３】
【数７】
2015009696.tif 000010
【００５４】
このため、車体の相対回転によって生じる力Ｆriは、数８の式のように求められる。
【００５５】
【数８】
2015009696.tif 000011
【００５６】
ここで、鉄道車両１の車体２iでは、ピッチング角度θiは十分に小さいため、以下のように近似する。
【００５７】
【数９】
2015009696.tif 000012
【００５８】
また、平地を等速走行すると仮定する。このため、車体２iの中心には前後方向の加速度が生じないものとし（ｄ2ｘBi／ｄｔ2＝０）、かつＺ方向成分Ｔziも発生しないものとする（Ｔzi＝０）。このとき、車体２iの上下方向の運動方程式は、数１０の式のようになる。また、車体２iの回転方向の運動方程式は、数１１の式のようになる。
【００５９】
【数１０】
2015009696.tif 000013
【００６０】
【数１１】
2015009696.tif 000014
【００６１】
そして、これらの運動方程式により、４×ｎ個の状態量を持ち、ｎ＋１個の外乱入力とｎ＋１個の制御入力をもつ次の状態方程式を得ることができる。
【００６２】
【数１２】
2015009696.tif 000015
【００６３】
但し、状態ベクトルｘ、外乱入力ｗ、制御入力ｕ（ｉ番台車制御力指令ｕi）は、以下に示す通りである。
【００６４】
【数１３】
2015009696.tif 000016
【００６５】
【数１４】
2015009696.tif 000017
【００６６】
【数１５】
2015009696.tif 000018
【００６７】
続いて、この状態方程式を用いて、ＬＱ制御を例に挙げて制御則を導出する。この場合、例えば状態方程式に対して次の式で表せる評価関数Ｊを最小にするように、状態フィードバックＫを与えてあげればよい。
【００６８】
【数１６】
2015009696.tif 000019
【００６９】
【数１７】
2015009696.tif 000020
【００７０】
このとき得られる状態フィードバックＫは、次のようなｎ行４×ｎ列の行列で表される。このとき、ＧAは上下方向の速度（ｄｚBi／ｄｔ）に対する制御ゲイン行列を示し、ＧBは上下方向の変位ｚBiに対する制御ゲイン行列を示し、ＧCはピッチング角速度（ｄθi／ｄｔ）に対する制御ゲイン行列を示し、ＧDはピッチング角度θiに対する制御ゲイン行列を示している。
【００７１】
【数１８】
2015009696.tif 000021
【００７２】
【数１９】
2015009696.tif 000022
【００７３】
【数２０】
2015009696.tif 000023
【００７４】
【数２１】
2015009696.tif 000024
【００７５】
【数２２】
2015009696.tif 000025
【００７６】
以上の制御則によれば、制御対象を編成全体の多自由度振動とし、車体２i同士の干渉を考慮して各上下動ダンパ７の制御力を決定するため、鉄道車両１の編成全体の乗り心地を向上することができる。このとき、状態フィードバックＫは、前述のＬＱ制御に限らず、ＬＱＧ制御やＨ∞等の各種制御理論から求めてよい。
【００７７】
また、以上のシステムを実現するに当って、加速度センサ９iによって検出したｉ番台車４i直上の加速度ａiを用いて、状態ベクトルｘの加速度成分（ｄ2ｚBi／ｄｔ2，ｄ2θi／ｄｔ2）を求めるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、状態量はこれらの加速度センサ９iの検出結果（情報）から求めてもよく、適当な状態オブザーバを設計して推定してもよい。
【００７８】
次に、本実施の形態による乗り心地改善の効果について説明する。鉄道車両１の乗り心地においては、車体２iのヨーやスウェー等の左右方向の振動加速度や、車体２iのロール・ピッチング・バウンシング等の上下方向の振動加速度、さらには曲線走行中に生じる左右定常加速度や加減速時に生じる前後加速度のような比較的低周波の加速度が乗り心地に影響する。
【００７９】
狭いトンネルに高速で侵入する車両や、軌道の通り狂いが多い区間を走る車両では左右動の乗り心地が特に問題となるが、このような車両では左右方向のアクティブサスペンションが広く普及しており近年は乗り心地が改善されている。また、ローリングと左右並進、ヨーイングの練成も左右の乗り心地に影響するが、これらも左右方向のアクティブサスペンションと車体傾斜装置（振り子装置も含む）の併用により乗り心地が改善されている。このように、左右方向の乗り心地が向上した結果、相対的に上下方向の軌道狂いに起因する上下の乗り心地が目立つようになってきている。
【００８０】
また、トンネルが広い、トンネルが少ない、直線が多い、軌道の通り狂いが少ない、または軌道の高低狂いが大きい区間を走る車両では、従来から上下の乗り心地が目立っていた。
【００８１】
連接列車である鉄道車両１では、車体２i間は連結部３iで上下方向に剛に結合されており、隣の車体２i-1，２i+1の上下振動が自身の車体２iの上下振動に強い影響を与える。これにより、連接台車４1〜４n-1によって繋がる全ての車体２1〜２nが結び付きを持つ。上下動ダンパ７はこれらの車体２1〜２nの振動吸収を担うから、上下動ダンパ７に自身の車体２iの振動を抑える減衰力を発生させるだけでは、車体２iの振動を十分に抑えることができなかった。
【００８２】
これに対し、本実施の形態では、制御装置１０は、全ての車体２1〜２nの振動の検出値に基づいて台車４iのアクチュエータ７Ａの指令値となるｉ番台車制御力指令ｕiを算出する。このため、連接台車４1〜４n-1によって繋がる全ての車体２1〜２nが結び付きを持つときでも、車体２1〜２nの相互の振動の影響を考慮して台車４iの上下動ダンパ７を制御することができる。この結果、ｎ両の車体２iを備えた連接列車となる鉄道車両１全体で、車体２iの振動を抑制することができ、乗り心地を改善することができる。
【００８３】
また、鉄道車両１は、連結部３i-1に設けた加速度センサ９i-1によって車体２iの加速度ａi-1を検出し、連結部３i+1に設けた加速度センサ９i+1によって車体２i+1の加速度ａi+1を検出し、連結部３iに設けた加速度センサ９iによって連結部３iの加速度ａiを検出する。このため、加速度センサ９i-1による加速度ａi-1の検出値と加速度センサ９iによる加速度ａiの検出値とに基づいて車体２iの振動を演算することができると共に、加速度センサ９i+1による加速度ａi+1の検出値と加速度センサ９iによる加速度ａiの検出値とに基づいて車体２i+1の振動を演算することができる。
【００８４】
なお、第１の実施の形態では、単一の制御装置１０に、全ての加速度センサ９0〜９nと、全ての台車４0〜４nの上下動ダンパ７とを接続した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示す第１の変形例による鉄道車両２１のように、加速度情報や上下動ダンパ７の制御指令を通信等のデジタル信号に乗せて車両間で共有してもよい。この場合、制御装置２２は、ｎ＋１個の子機２３0〜２３nと、１個の親機２４とによって構成する。子機２３0〜２３nは、例えば各上下動ダンパ７の直近に位置して、加速度センサ９0〜９nの検出信号をそれぞれ取得し、その情報を通信線２５に載せる。また、子機２３0〜２３nは、通信線２５上の制御力情報（ｉ番台車制御力指令ｕi）に従って、上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに減衰力指令としての指令電流を出力する。親機２４は、ｎ号車分の加速度情報を通信線２５から取得し、前述の制御則に従って、各上下動ダンパ７に必要な制御力（ｉ番台車制御力指令ｕi）を演算する。親機２４は、その演算結果を通信線２５に載せて子機２３0〜２３nに伝達する。
【００８５】
次に、図１４および図１５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、制御装置は、２両分の車体の振動に基づいて連接台車の制御力を演算することにある。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。
【００８６】
第２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２i、連結部３i、台車４i、上下動ダンパ７、加速度センサ９i、制御装置３２i等を備える。
【００８７】
制御装置３２iは、例えばマイクロコンピュータ等を用いて第１の実施の形態による制御装置１０と同様に構成される。但し、鉄道車両３１は、台車４iの台数に対応して合計ｎ＋１個の制御装置３２0〜３２nを備える。これらの制御装置３２0〜３２nは、台車４0〜４nの上下動ダンパ７をそれぞれ別個に制御する。以下では、制御装置３２1〜３２nを総称するときには、制御装置３２iという。
【００８８】
制御装置３２iの出力側には、台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａが接続されている。制御装置３２iの入力側には、加速度センサ９i-1，９i，９i+1が接続されている。そして、制御装置３２iは、３個の加速度センサ９i-1，９i，９i+1からの検出信号に基づいて台車４iの上下動ダンパ７の減衰力指令信号となるｉ番台車制御力指令ｕiを生成し、これらの上下動ダンパ７の減衰力を可変に制御する。
【００８９】
図１５に示すように、制御装置３２iは、ＡＤ変換器、フィルタ処理部等からなり加速度センサ９i-1，９i，９i+1の検出信号から加速度ａi-1，ａi，ａi+1を取得する前処理部（図示せず）を備えると共に、加速度ａi-1，ａi，ａi+1に基づいてアクチュエータ７Ａの指令値に応じたｉ番台車制御力指令ｕiを出力する振動制御部３３を備える。
【００９０】
振動制御部３３は、加速度センサ９i-1，９iの検出値となる加速度ａi-1，ａiに基づいて車体２iの振動を演算するｉ番車体振動演算部３４iと、加速度センサ９i，９i+1の検出値となる加速度ａi，ａi+1に基づいて車体２i+1の振動を演算するｉ＋１番車体振動演算部３４i+1と、これらの車体振動演算部３４i，３４i+1によって算出された車体２i，２i+1の振動に基づいて台車４iの上下動ダンパ７へのｉ番台車制御力指令ｕiを算出する制御力指令演算部３５とを備える。
【００９１】
このとき、車体振動演算部３４i，３４i+1は、第１の実施の形態によるｉ番車体振動演算部１２iとほぼ同様に構成される。このため、車体振動演算部３４i，３４i+1は、数１および数２の式に基づいて、車体２i，２i+1の振動を演算する。また、制御力指令演算部３５は、後述の制御側に従って、ｉ番台車制御力指令ｕiを算出する。
【００９２】
そして、制御力指令演算部３５によって算出したｉ番台車制御力指令ｕiはｉ番台車電流出力部１４iに入力され、ｉ番台車電流出力部１４iはｉ番台車制御力指令ｕiに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに供給する。これにより、車体２iのピッチングとバウンシングによる振動が減衰され、車体２iの乗り心地を向上させることができる。
【００９３】
次に、前述した構成を有する鉄道車両３１において、加速度センサ９i-1，９i，９i+1の出力に基づいて、各台車４iの上下動ダンパ７の減衰力を制御するときの制御則について説明する。
【００９４】
第２の実施の形態による制御則は、基本的には第１の実施の形態と同様である。但し、以下のように、状態フィードバックＫを近似する点で、第１の実施の形態とは異なる。
【００９５】
第１の実施の形態において、数１８ないし数２２の式に示す各種の制御理論により求めた状態フィードバックＫに着目する。最適フィードバック等の制御則により求めた状態フィードバックＫは、主に行列の対角要素周辺のゲインが大きく、非対角要素のゲインは対角行列から遠ざかるほど小さい。そのことに注目し、非対角要素うち、対角要素から離れたゲインを０に近似し、例えば状態フィードバックＫを次のように近似する。
【００９６】
【数２３】
2015009696.tif 000026
【００９７】
【数２４】
2015009696.tif 000027
【００９８】
【数２５】
2015009696.tif 000028
【００９９】
【数２６】
2015009696.tif 000029
【０１００】
【数２７】
2015009696.tif 000030
【０１０１】
このとき、ｉ番台車４iの上下動ダンパ７に発生させる制御力は次の漸化式で表現される。
【０１０２】
【数２８】
2015009696.tif 000031
【０１０３】
上記の漸化式に注目すると、ｉ番台車４iの上下動ダンパ７に発生させる制御力はｉ号車（車体２i）とｉ＋１号車（車体２i+1）の運動のみにより決まる。即ち、制御装置３２iを各ダンパ７の直近に配置し、各制御装置３２iは前記漸化式に従って自身の車両（車体２i）と隣の車両（車体２i+1）の加速度情報のみから制御力を決定させる。この場合、加速度センサ９iや上下動ダンパ７と制御装置３２iとの間を引き回す信号線の長さは、例えば２両分程度のように短く済むのに加え、各制御装置３２iの演算量も少なくなる。このため、第１の実施の形態と同等の性能をシンプルな構成で得ることができる。
【０１０４】
次に，上記制御則における振動制御効果として、車体２iのバウンシングのＰＳＤのシミュレーション結果を図１６に示し、車体２iのピッチングのＰＳＤを図１７に示す。図１６および図１７において、実線は、第２の実施の形態を適用した場合のＰＳＤを示している。破線は、第１の比較例として、アクティブな制御を行わないパッシブな油圧ダンパを適用した場合のＰＳＤを示している。一点鎖線は、第２の比較例として、連結部３i直上の車体２iの上下方向の加速度を取得し、その加速度変動が小さくなるように連結部３i直下の上下動ダンパ７を制御した場合のＰＳＤを示している。図１６および図１７に示すように、例えば人間が感じ易い１〜２Ｈｚ周辺の周波数帯域において、第２の実施の形態では、パッシブダンパを用いた場合や連結部３i直上の振動だけに基づいて上下動ダンパ７を制御した場合に比べて、バウンシングとピッチングの両方を低減できることが分かる。
【０１０５】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】
また、第１の実施の形態では、単一の制御装置１０に対してｎ両の車体２i中に配置したｎ＋１個の加速度センサ９iの配線と、ｎ＋１個の上下動ダンパ７の制御線を引き込むことになる。この結果、配線が複雑になる、配線にノイズが乗り易くなる、アナログ信号の精度が保てない等の種々の課題が生じる。
【０１０７】
一方、図１３に示す第１の変形例では、加速度情報や上下動ダンパ７の制御指令を通信などのデジタル信号に乗せて車両間で共有する。この構成の場合、子機２３0〜２３nでの加速度取得と通信での加速度情報送信、親機２４での加速度情報受信と制御演算および制御力指令送信、子機２３0〜２３nでの制御力指令受信と上下動ダンパ７への電流出力のそれぞれで遅れが発生する。通信ケーブル（通信線２５）は百メートル以上にわたるノイズ環境での伝送が必要なため高速化が難しい。
【０１０８】
さらに、第１の実施の形態のように、編成全体を制御対象と捕らえると、制御対象の状態量が多く演算量が膨大になるから、４×ｎ個の状態量を扱う状態演算は高性能なマイコンが必要となる。このような制約の中で、遅れなく乗り心地制御演算を実現するシステムは、高価なシステムとなる。
【０１０９】
これに対し、第２の実施の形態では、制御装置３２iは、台車４iを挟んで前方に設けられた車体２iの振動と後方に設けられた車体２i+1の振動とに基づいて、台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａの指令値となるｉ番台車制御力指令ｕiを演算する。このため、加速度センサ９i-1，９i，９i+1や上下動ダンパ７と制御装置３２iとの間を接続するケーブルの長さは２両分程度で済むから、配線の簡略化やノイズの低減を図ることができる。これに加えて、乗り心地制御演算を簡略化することができるから、製造コストの低減を図ることができる。
【０１１０】
次に、図１８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、制御装置は、路面勾配の変化のような緩やかな加速度変化の成分を取り除いて、アクチュエータの指令値を算出することにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第２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。
【０１１１】
第３の実施の形態による制御装置４１iは、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同様に構成される。このため、制御装置４１iは、ｉ番車体振動演算部３４i、ｉ＋１番車体振動演算部３４i+1および制御力指令演算部３５からなる振動制御部３３を有する。また、制御装置４１iは、加速度センサ９iの検出信号から加速度ａiを取得する前処理部４２を備える。この前処理部４２は、加速度取得部４２Ａ、ローパスフィルタ４２Ｂ（以下、ＬＰＦ４２Ｂという）、ハイパスフィルタ４２Ｃ（以下、ＨＰＦ４２Ｃという）、位相補償器４２Ｄを有する。
【０１１２】
加速度取得部４２Ａは、ＡＤ変換器等によって構成され、加速度センサ９iの検出信号をデジタル信号に変換して加速度ａiを取得する。ＬＰＦ４２Ｂは、その遮断周波数が例えばサンプリング周波数の１／２以下の値に設定され、加速度ａiの入力に重畳する高周波ノイズを除去する。ＨＰＦ４２Ｃは、その遮断周波数が車体２iのバウンシングとピッチングの共振周波数のうち低周波側のものよりも低い値に設定され、バウンシングとピッチングの周波数成分は残し、路面状況の変化に伴う緩やかな加速度変化の成分を除去する。
【０１１３】
車体２iのバウンシングとピッチングの共振点は、例えば１〜２Ｈｚ程度の周波数で発生する。一方、登坂や降坂に伴うオフセット成分は、例えば０．５Ｈｚ以下の周波数になる。このため、ＨＰＦ４２Ｃの遮断周波数は、バウンシングとピッチングの共振周波数とオフセット成分の周波数との間の値として、例えば０．５Ｈｚ程度に設定される。なお、ＨＰＦ４２Ｃの遮断周波数は、上述したものに限らず、実際の車両を走行させたときの振動等を考慮して、実験的に決められる。
【０１１４】
位相補償器４２Ｄは、ＬＰＦ４２ＢおよびＨＰＦ４２Ｃによって、望ましい位相特性が制御周波数周辺で得られない場合に、位相特性を改善する。ＬＰＦ４２Ｂ、ＨＰＦ４２Ｃ、位相補償器４２Ｄは、デジタル信号処理に基づくデジタルフィルタ等によって構成される。以上の前処理部４２から出力される加速度ａiの検出値に基づいて、振動制御部３３は、ｉ番台車制御力指令ｕiを演算し、ｉ番台車電流出力部１４iに出力する。
【０１１５】
かくして、第３の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１６】
また、加速度センサ９iを用いた乗り心地制御では、制御装置４１iは車体２iのピッチング角速度の変化や上下方向の速度の変化が少なくなるように制御力指令を生成する。このため、第２の実施の形態による制御では、鉄道車両３１が登坂路線に差し掛かる瞬間、登坂路線から抜ける瞬間、降坂路線に差し掛かる瞬間、降坂路線から抜ける瞬間、ないしは１編成の一部の車両は登坂状態にあり、一部の車両は降坂状態にある瞬間に、車体２iの動き（ピッチング角速度の変化や上下方向の速度の変化）を妨げる制御力指令が生成される。
【０１１７】
この制御力指令は車体２iを伸び上がらせる、または縮み込ませる、または前のめりや後ろのめりに傾かせようとする指令であり、この指令が乗り心地制御指令に重畳することで、結果として坂道に差し掛かる瞬間の乗り心地を悪化させる。また、登坂中や降坂中の加減速や、車体２iを傾けての曲線通過中は、車体２iの上下方向の加速度ａiにオフセットが現れて、乗り心地に影響を与える。
【０１１８】
これに対し、第３の実施の形態では、ＨＰＦ４２Ｃによって、路面勾配の変化のような緩やかな加速度変化の成分を取り除くから、ピッチングやバウンシングによる加速度ａiのみに制御を与えることができ、登坂路線や降坂路線での乗り心地を改善することができる。
【０１１９】
なお、第３の実施の形態は、第２の実施の形態に適用した場合について説明したが、第１の実施の形態に適用してもよい。
【０１２０】
次に、図１９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、制御装置は、隣合う２つの車体の重量に応じて制御ゲインを切り換えることにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第２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。
【０１２１】
第４の実施の形態による制御装置５１iは、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同様に構成される。制御装置５１iは、加速度センサ９iの検出信号から加速度ａiを取得する前処理部５２を備える。この前処理部５２は、加速度取得部５２Ａ、ローパスフィルタ５２Ｂ（以下、ＬＰＦ５２Ｂという）、ハイパスフィルタ５２Ｃ（以下、ＨＰＦ５２Ｃという）、位相補償器５２Ｄを有する。
【０１２２】
加速度取得部５２Ａは、ＡＤ変換器等によって構成され、加速度センサ９iの検出信号をデジタル信号に変換して加速度ａiを取得する。ＬＰＦ５２Ｂは、車体２iのバウンシングとピッチングの周波数よりも高周波側のノイズ等を除去する。ＨＰＦ５２Ｃは、車体２iのバウンシングとピッチングの周波数よりも低周波側のノイズ等や不要な信号を除去する。位相補償器５２Ｄは、ＬＰＦ５２ＢおよびＨＰＦ５２Ｃによって、望ましい位相特性が制御周波数周辺で得られない場合に、位相特性を改善する。
【０１２３】
また、制御装置５１iは、タンク水位取得部５３、ｉ号車重量バランス演算部５４i、ｉ＋１号車重量バランス演算部５４i+1を備える。タンク水位取得部５３は、ＡＤ変換器等によって構成されると共に、ｉ号車上水タンク水量計５５i、ｉ号車下水タンク水量計５６i、ｉ＋１号車上水タンク水量計５５i+1、ｉ＋１号車下水タンク水量計５６i+1に接続される。タンク水位取得部５３は、ｉ号車の上水タンクの水量Ｑaiと下水タンクの水量Ｑbiを取得すると共に、ｉ＋１号車の上水タンクの水量Ｑai+1と下水タンクの水量Ｑbi+1を取得する。
【０１２４】
ｉ号車重量バランス演算部５４iは、ｉ号車のタンクの水量Ｑai，Ｑbiに基づいてｉ号車重量バランスを演算し、バランスイナーシャと車体２iの重量に応じた信号を出力する。
【０１２５】
ｉ＋１号車重量バランス演算部５４i+1は、ｉ＋１号車のタンクの水量Ｑai+1，Ｑbi+1に基づいてｉ＋１号車重量バランスを演算し、バランスイナーシャと車体２i+1の重量に応じた信号を出力する。
【０１２６】
制御装置５１iは、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部５７を有する。このため、振動制御部５７は、第２の実施の形態によるｉ番車体振動演算部３４i、ｉ＋１番車体振動演算部３４i+1、制御力指令演算部３５とほぼ同様な、ｉ番車体振動演算部５８i、ｉ＋１番車体振動演算部５８i+1、制御力指令演算部５９を有する。これに加えて、振動制御部５７は、複数種類（例えばＭ種類）の制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)を格納したメモリ６０と、重量バランス演算部５４i，５４i+1からの出力される信号に基づいて、メモリ６０内に格納された制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)から１種類を選択するパラメータ選択部６１とを有する。そして、パラメータ選択部６１は、選択した１種類の制御ゲインＧAi,i(m)，ＧAi,i+1(m)，ＧCi,i(m)，ＧCi,i+1(m)を制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1として制御力指令演算部５９に与える。
【０１２７】
このとき、パラメータ選択部６１は、例えばｉ号車とｉ＋１号車のうちｉ号車の方が重いときには、重い車両の制御ゲインＧAi,iを大きくし、軽い車両の制御ゲインＧAi,i+1を小さくする。また、パラメータ選択部６１は、ｉ号車とｉ＋１号車のｉ号車の方がピッチング方向のイナーシャが大きいときには、イナーシャの大きい車体２iのピッチング角度θiに対する制御ゲインＧCi,iを大きくし、イナーシャの小さい車体２iのピッチング角度θiに対する制御ゲインＧCi,i+1を小さくする。
【０１２８】
なお、重量やイナーシャと制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1との関係は、これに限らず、車両を実際に走行させたときの車体２iの振動に基づいて、車体２iの振動が低減できる最適な関係を決定する。また、上下方向の速度（ｄｚBi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1の種類数と、ピッチング角速度（ｄθi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧCi,i，ＧCi,i+1の種類数とは、同数である必要はなく、互いに異なる数でもよい。
【０１２９】
そして、制御力指令演算部５９は、前処理部５２から加速度ａiの検出値が入力されると、パラメータ選択部６１によって選択された制御ゲインを用いて、ｉ番台車制御力指令ｕiを演算し、ｉ番台車電流出力部１４iに出力する。
【０１３０】
かくして、第４の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３１】
また、第２の実施の形態における制御ゲインＧAi,j，ＧBi,j，ＧCi,j，ＧDi,jは、車体２iの重量や車体２i間の結合剛性が走行中に変化しないことを前提にすれば、これらは予めチューニングした固定値になる。しかし、汽動車での積載燃料の消費や、寝台列車での浄水・汚水のバランス変化、車両毎の乗車率の違い等によって重量バランスが崩れる可能性がある。
【０１３２】
これに対し、第４の実施の形態では、車両の重量バランスの変化を考慮した複数種類の制御ゲインＧAi,j(1)〜ＧAi,j(M)，ＧCi,j(1)〜ＧCi,j(M)を用意し、例えば制御ゲインＧAi,iと制御ゲインＧAi,i+1の比率をｉ号車とｉ＋１号車の車体重量の違いによって切り替えたり、制御ゲインＧCi,iと制御ゲインＧCi,i+1の比率をｉ号車とｉ＋１号車のイナーシャの違いによって切り換える。
【０１３３】
具体的には、ｉ号車とｉ＋１号車の車体重量が異なる場合は、車両のバウンシングに対する制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1のうち車重が重たい側の制御ゲインを大きくする。また、ｉ号車とｉ＋１号車のピッチング方向のイナーシャが異なる場合は、車両のピッチング角度θiに対する制御ゲインＧCi,i，ＧCi,i+1
のうちイナーシャの大きい車体２i，２i+1のピッチング角度θiに対する制御ゲインを大きくする。これにより、車体２iの重量やイナーシャが変化したときでも、これらに応じた制御ゲインＧAi,j，ＧCi,jを選択して、車体２iの振動を抑えることができる。
【０１３４】
なお、バウンシングとピッチングの制御ゲインのバランス、即ち制御ゲインＧAi,j〜ＧDi,jのバランスは適宜変更してよい。
【０１３５】
また、第４の実施の形態では、上水タンク水量計５５i，５５i+1および下水タンク水量計５６i，５６i+1によって計測した上水タンクの水量Ｑai，Ｑai+1と下水タンクの水量Ｑbi，Ｑbi+1を取得し、これらによる浄水・汚水のバランスに基づいて、車体２iの重量バランスの変化として重量やイナーシャの変化を検出した。しかし、本発明はこれに限らず、重量バランスの変化は、例えば燃料消費による重量変化の場合は走行時間や燃料計によって検出してもよく、乗車率の違いは枕ばねの初期変位等によって検出してもよい。さらに、車体２iの重量やイナーシャを直接的に計測してもよい。
【０１３６】
また、第４の実施の形態には、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部５７を備える構成としたが、第１の実施の形態による振動制御部１１を適用してもよい。また、第４の実施の形態は、第３の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０１３７】
次に、図２０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、制御装置は、車両速度に応じて制御ゲインを切り換えることにある。なお、第５の実施の形態では、前述した第４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。
【０１３８】
第５の実施の形態による制御装置７１iは、第４の実施の形態による前処理部５２を備える。これに加えて、制御装置７１iは、速度情報取得部７２を備える。速度情報取得部７２は、例えば車両内の通信線７３に接続され、通信線７３から車両速度を取得する。なお、速度情報取得部７２は、通信線７３からの信号に限らず、例えば速度センサ等からの信号によって車両速度を取得してもよい。
【０１３９】
制御装置７１iは、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部７４を有する。このため、振動制御部７４は、第２の実施の形態によるｉ番車体振動演算部３４i、ｉ＋１番車体振動演算部３４i+1、制御力指令演算部３５とほぼ同様な、ｉ番車体振動演算部７５i、ｉ＋１番車体振動演算部７５i+1、制御力指令演算部７６を有する。これに加えて、振動制御部７４は、第４の実施の形態によるメモリ６０、パラメータ選択部６１とほぼ同様な、メモリ７７、パラメータ選択部７８を有する。
【０１４０】
ここで、メモリ７７には、複数種類（例えばＭ種類）の制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)を格納する。パラメータ選択部７８は、速度情報取得部７２からの出力される信号に基づいて、メモリ７７内に格納された制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)から１種類を選択する。そして、パラメータ選択部７８は、選択した１種類の制御ゲインＧAi,i(m)，ＧAi,i+1(m)，ＧCi,i(m)，ＧCi,i+1(m)を制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1として制御力指令演算部７６に与える。
【０１４１】
このとき、パラメータ選択部７８は、例えば車両速度が速いときには、制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1を大きくし、車両速度が遅いときには、制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1を小さくする。なお、上下方向の速度（ｄｚBi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1の種類数と、ピッチング角速度（ｄθi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧCi,i，ＧCi,i+1の種類数とは、同数である必要はなく、互いに異なる数でもよい。
【０１４２】
そして、制御力指令演算部７６は、前処理部５２から加速度ａiの検出値が入力されると、パラメータ選択部７８によって選択された制御ゲインを用いて、ｉ番台車制御力指令ｕiを演算し、ｉ番台車電流出力部１４iに出力する。
【０１４３】
かくして、第５の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、軌道の上下狂いの空間周波数が大きなピークを持たない場合には、車両の走行速度が速くなるに従って車両の乗り心地が低下する。この場合でも、第５の実施の形態では、車両速度に応じて制御ゲインＧAi,i，ＧCi,iを変化させるから、車両の速度変化に伴う乗り心地の低下を抑制することができる。
【０１４４】
なお、第５の実施の形態には、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部７４を備える構成としたが、第１の実施の形態による振動制御部１１を適用してもよい。また、第５の実施の形態は、第３ないし第４の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０１４５】
次に、図２１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、制御装置は、車両の登坂中や加速中に制御ゲインを切り換えることにある。なお、第６の実施の形態では、前述した第４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。
【０１４６】
第６の実施の形態による制御装置８１iは、第４の実施の形態による前処理部５２を備える。これに加えて、制御装置８１iは、進行方向取得部８２、勾配角度取得部８３、前後加速度取得部８４を備える。進行方向取得部８２は、例えば車両内の通信線８５に接続され、通信線８５から車両の進行方向を取得する。勾配角度取得部８３は、例えば車両の勾配を検出する角度計８６に接続され、車両の傾きを取得する。前後加速度取得部８４は、例えば前後方向の加速度センサ８７に接続され、前後方向の加速度を取得する。
【０１４７】
なお、進行方向取得部８２は、車両の速度センサによって進行方向を取得してもよい。勾配角度取得部８３は、ＧＰＳや車両の運行管理センタ等による車両の地点情報に基づいて、車両の傾きを取得してもよい。前後加速度取得部８４は、車両の速度情報に微分処理を行うことによって、前後方向の加速度を取得してもよい。
【０１４８】
制御装置８１iは、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部８８を有する。このため、振動制御部８８は、ｉ番車体振動演算部３４i、ｉ＋１番車体振動演算部３４i+1、制御力指令演算部３５とほぼ同様な、ｉ番車体振動演算部８９i、ｉ＋１番車体振動演算部８９i+1、制御力指令演算部９０を有する。これに加えて、振動制御部８８は、第４の実施の形態によるメモリ６０、パラメータ選択部６１とほぼ同様な、メモリ９１、パラメータ選択部９２を有する。
【０１４９】
ここで、メモリ９１には、複数種類（例えばＭ種類）の制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)を格納する。パラメータ選択部９２は、進行方向取得部８２、勾配角度取得部８３および前後加速度取得部８４からの出力される信号に基づいて、メモリ９１内に格納された制御ゲインＧAi,i(1)〜ＧAi,i(M)，ＧAi,i+1(1)〜ＧAi,i+1(M)，ＧCi,i(1)〜ＧCi,i(M)，ＧCi,i+1(1)〜ＧCi,i+1(M)から１種類を選択する。そして、パラメータ選択部９２は、選択した１種類の制御ゲインＧAi,i(m)，ＧAi,i+1(m)，ＧCi,i(m)，ＧCi,i+1(m)を制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1として制御力指令演算部９０に与える。
【０１５０】
ここで、第１の実施の形態では、平地を等速走行すると仮定し、加速度（ｄ2ｘBi／ｄｔ2）＝０、即ちＴzi＝０として運動方程式を解いた。しかし、集中動力式車両のように進行方向前方の機関車の牽引のみで駆動する車両では、登坂中や加速中は、牽引力は次式で表される（図２２参照）。
【０１５１】
【数２９】
2015009696.tif 000032
【０１５２】
但し、数２９の式中でｇは重力加速度を示し、θrは路面の勾配で下り勾配のときに正とする。第１の実施の形態で述べたように、牽引力Ｔiのｚ方向成分Ｔziは、前述した数６の式のように表される。
【０１５３】
即ち、登坂中や加速中は先頭台車４0に近いほどピッチング時に働く上下力Ｔziが大きくなることを意味する。この力は、ｉ号車とｉ＋１号車が逆相にピッチングしたときに、車体２iのピッチングを妨げる方向に働く。このため、登坂中や加速中は先頭台車４0に近いほどピッチング振動が少ない。
【０１５４】
この点を踏まえて、パラメータ選択部９２は、例えば車両が登坂中や加速中のときには、先頭に近い連接台車４1〜４nほどピッチングの制御ゲインＧCi,i，ＧCi,i+1を低くして、制御装置８１iのターゲットとする周波数帯を高めに設定する。同様に、パラメータ選択部９２は、例えば車両が登坂中や加速中か否かに応じて、バウンシングの制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1も切り換える。
【０１５５】
なお、上下方向の速度（ｄｚBi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1の種類数と、ピッチング角速度（ｄθi／ｄｔ）に対する制御ゲインＧCi,i，ＧCi,i+1の種類数とは、同数である必要はなく、互いに異なる数でもよい。
【０１５６】
そして、制御力指令演算部９０は、前処理部５２から加速度ａiの検出値が入力されると、パラメータ選択部９２によって選択された制御ゲインを用いて、ｉ番台車制御力指令ｕiを演算し、ｉ番台車電流出力部１４iに出力する。
【０１５７】
かくして、第６の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、車両が登坂中や加速中のときには、これらの状態に応じて制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1を切り換えるから、登坂中や加速中でも最適な乗り心地制御を実現することができる。
【０１５８】
なお、分散動力式の車両では各車体２iが動力を持ち、車体２i間に牽引力Ｔiが生じないため、登坂や加速に関わらずＴzi＝０となる。また、ブレーキが各台車４iに搭載されている場合は、集中動力・分散動力に拘らず、減速時はＴzi＝０と仮定できる。即ち、集中動力式車両の登坂中や加速中にのみ、第６の実施の形態は適用される。
【０１５９】
また、第６の実施の形態には、第２の実施の形態による振動制御部３３と同様な振動制御部８８を備える構成としたが、第１の実施の形態による振動制御部１１を適用してもよい。また、第６の実施の形態は、第３ないし第５の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０１６０】
次に、図２３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、制御装置は、先頭台車の制御ゲインを他の連接台車の制御ゲインと異なる値に設定したことにある。なお、第７の実施の形態では、前述した第２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。
【０１６１】
第７の実施の形態による鉄道車両１０１では、連接台車４1〜４n-1によって連結されたｎ両の車体２1〜２nは、機関車１０２によって牽引される。このとき、機関車１０２と車体２1〜２n等からなる客車（１号車〜ｎ号車）とは、切り離しが可能である。このため、１号車の先頭台車４0は、連接台車とならず、車体２1の端部（前端部）に位置しない。
【０１６２】
機関車１０２と１号車とは、前後方向では剛で接続されるものの、上下方向に相対変位が可能な柔で接続される。この場合、０番台車４0は、１号車の車重の１／２を支持することになる。一方、１番台車４1は、連接台車となるため、１号車の車重の１／２と２号車の車重の１／２との和を支持することになる。即ち、０番台車４0に加わる上下力は、０番台車４0と１番台車４1の取付点間の距離が短いことを考慮しても、他の連接台車４1〜４n-1と比較して小さい。
【０１６３】
従って、鉄道車両１０１は、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同じ制御装置１０３iを備えるものの、先頭台車４0用の制御装置１０３0は、他の連接台車４1〜４n-1用の制御ゲインに比べて、先頭台車４0用の制御ゲインを低く設定する。
【０１６４】
また、最後尾台車４nに加わる上下力も、先頭台車４0と同様に、他の連接台車４1〜４n-1と比較して小さい。このため、最後尾台車４n用の制御装置１０３nは、他の連接台車４1〜４n-1用の制御ゲインに比べて、最後尾台車４n用の制御ゲインを低く設定する。
【０１６５】
かくして、第７の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、先頭台車４0や最後尾台車４nの制御ゲインを他の連接台車４1〜４n-1の制御ゲインよりも低く設定したから、制御装置１０３0，１０３nは、台車４0，４nに加わる上下力に応じた制御力指令ｕ0，ｕnを演算することができ、鉄道車両１０１の乗り心地を向上することができる。
【０１６６】
なお、第７の実施の形態では、機関車１０２と１号車が柔に接続されるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２４に示す第２の変形例による鉄道車両１１１のように、機関車１１２と１号車は、上下方向に相対変位が不能な剛で接続されてもよい。
【０１６７】
この場合、０番台車４0には、１号車の車体２1の上下力に加えて、機関車１１２の上下力が加わる。一般に、機関車１１２の質量は、客車と比較して大きい。このため、０番台車４0に加わる上下力は、他の台車４1〜４nと比較して大きい。この点を考慮して、第２の変形例による鉄道車両１１１は、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同じ制御装置１１３iを備える。このとき、先頭台車４0用の制御装置１１３0は、先頭台車４0の制御ゲインを他の台車４1〜４nの制御ゲインよりも高く設定する。
【０１６８】
また、第７の実施の形態では、客車１号車は機関車１０２に接続されるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２５に示す第３の変形例による鉄道車両１２１のように、機関車に牽引されない車両に適用してもよい。
【０１６９】
モータ等からなる動力装置１２２が各客車に分散して配置されている鉄道車両１２１では、客車の先頭台車４0（０番台車）は、車両の先頭台車になる。この場合、０番台車４0は１号車の車重の１／２のみを支持することになり、１番台車４1は１号車の車重の１／２と２号車の車重の１／２との和を支持することになる。一方、先頭車両（１号車）は、運転台が配置されるため、他の客車と車体重量や台車間距離が異なる可能性が高い。この点を考慮して、第３の変形例による鉄道車両１２１では、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同じ制御装置１２３iを備える。このとき、先頭台車４0用の制御装置１２３0は、これらの影響を総合的に考慮して、先頭台車４0の制御ゲインを他の連接台車４1〜４n-1の制御ゲインとは異なる値に設定する。
【０１７０】
例えば、０番台車４0に加わる上下力が他の連接台車４1〜４ｎ-1に比較して小さいときには、先頭台車４0の制御ゲインを低く設定する。逆に、運転台等の影響によって、０番台車４0に加わる上下力が他の連接台車４1〜４ｎ-1に比較して大きいときには、先頭台車４0の制御ゲインを低く設定する。
【０１７１】
また、第７の実施の形態では、最後尾台車４nに加わる上下力が他の連接台車４1〜４ｎ-1に比較して小さいことを考慮し、最後尾台車４nの制御ゲインを低く設定するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２６に示す第４の変形例による鉄道車両１３１のように、最後尾台車４nの制御ゲインを異なる値に設定してもよい。
【０１７２】
高速に走行する車両の場合、空気力外乱の影響によって最後尾の車両の乗り心地が悪化する傾向がある。この点を考慮して、第３の変形例による鉄道車両１３１では、制御装置１３２0〜１３２nのうち制御装置１３２nは、最後尾台車４nの制御ゲインを、他の連接台車４1〜４ｎ-1の制御ゲインとは異なる値（例えば高い値）に設定してもよい。具体的な制御ゲインの値は、車両を実際に走行させたときの振動等の検出結果に基づき、適宜設定されるものである。この場合、鉄道車両１３１は、機関車によって牽引されるものでもよく、第３の変形例のように、機関車に牽引されないものでもよい。
【０１７３】
また、第７の実施の形態および第２〜第４の変形例は、第２の実施の形態に適用した場合について説明したが、第１の実施の形態に適用してもよい。さらに、第７の実施の形態は、第３ないし第６の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０１７４】
次に、図２７および図２８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、制御装置は、隣合う２つの車体の振動を、一方の車体の周囲に設けたセンサの検出値に基づいて演算することにある。なお、第８の実施の形態では、前述した第２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。
【０１７５】
第８の実施の形態による鉄道車両１４１は、第２の実施の形態による鉄道車両１とほぼ同様に、車体２i、連結部３i、台車４i、上下動ダンパ７、加速度センサ９i、制御装置１４３i等を備える。これに加えて、隣合う車体２iと車体２i+1との間の前後方向の相対変位を検出する車体間変位センサ１４２iを備える。
【０１７６】
車体間変位センサ１４２0は、１号車の車体２1と２号車の車体２2との間に設けられ、これらの間の前後方向の相対変位ｘb1,2を検出する。車体間変位センサ１４２n-1は、ｎ−１号車の車体２n-1とｎ号車（最後尾車）の車体２nとの間に設けられ、これらの間の前後方向の相対変位ｘbｎ-1,ｎを検出する。これらの車体間変位センサ１４２0〜１４２n-1は、隣合う車体間距離となる前後方向の相対変位ｘbi,i+1に応じた検出信号を出力する。以下では、車体間変位センサ１４２0〜１４２n-1を総称するときには、車体間変位センサ１４２iという。車体間変位センサ１４２iは、ｉ号車とｉ＋１号車の連結部３iから上方向に距離ｈだけ離れた位置に取付けられる。
【０１７７】
制御装置１４３iは、加速度センサ９i-1，９iの検出信号から加速度ａi-1，ａiを取得すると共に、車体間変位センサ１４２iの検出信号から相対変位ｘbi,i+1を取得する前処理部（図示せず）を備える。これに加えて、制御装置１４３iは、加速度ａi-1，ａiおよび相対変位ｘbi,i+1に基づいてアクチュエータ７Ａの指令値に応じたｉ番台車制御力指令ｕiを出力する振動制御部１４４を備える。
【０１７８】
振動制御部１４４は、加速度センサ９i-1，９iの検出値となる加速度ａi-1，ａiに基づいて車体２iの振動を演算するｉ番車体振動演算部１４５iと、ｉ番車体振動演算部１４５iの演算結果と車体間変位センサ１４２iの検出値となる相対変位ｘbi,i+1とに基づいて車体２i+1の振動を演算するｉ＋１番車体振動演算部１４５i+1と、これらの車体振動演算部１４５i，１４５i+1によって算出された車体２i，２i+1の振動に基づいて台車４iの上下動ダンパ７へのｉ番台車制御力指令ｕiを算出する制御力指令演算部１４６とを備える。このとき、制御力指令演算部１４６は、第２の実施の形態による制御力指令演算部３５とほぼ同様に構成される。
【０１７９】
そして、制御力指令演算部１４６によって算出したｉ番台車制御力指令ｕiはｉ番台車電流出力部１４iに入力され、ｉ番台車電流出力部１４iはｉ番台車制御力指令ｕiに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに供給する。これにより、車体２iのピッチングとバウンシングによる振動が減衰され、車体２iの乗り心地を向上させることができる。
【０１８０】
次に、ｉ番車体振動演算部１４５iとｉ＋１番車体振動演算部１４５i+1によって車体２i，２i+1の振動を演算する演算方法について説明する。
【０１８１】
車体間変位センサ１４２iによって検出した相対変位ｘbi,i+1は、車体間変位センサ１４２iと連結部３iとの間の距離ｈを用いて、次のように定義される。このとき、相対変位ｘbi,i+1は、ｉ号車とｉ＋１号車のピッチング角度θi，θi+1が等しい場合に０となる。
【０１８２】
【数３０】
2015009696.tif 000033
【０１８３】
ピッチング角度θi，θi+1はいずれも小さいから、次のように近似することができる。
【０１８４】
【数３１】
2015009696.tif 000034
【０１８５】
このため、車体間変位センサ１４２iの出力（相対変位ｘbi,i+1）から、ｉ号車とｉ＋１号車の相対角度（θi−θi+1）が次の換算式で求められる。
【０１８６】
【数３２】
2015009696.tif 000035
【０１８７】
本実施の形態では、ｉ号車のピッチング角加速度（ｄ2θi／ｄｔ2）は、数３３の式で求める。
【０１８８】
【数３３】
2015009696.tif 000036
【０１８９】
このため、ｉ＋１号車のピッチング角加速度（ｄ2θi+1／ｄｔ2）は、次のように求める。
【０１９０】
【数３４】
2015009696.tif 000037
【０１９１】
さらに、ｉ号車とｉ＋１号車の上下加速度（ｄ2ｚBi／ｄｔ2），（ｄ2ｚBi+1／ｄｔ2）は、加速度センサ９i-1で取得した加速度ａi-1と、加速度センサ９iで取得した加速度ａiとに基づいて、次式で求まる。
【０１９２】
【数３５】
2015009696.tif 000038
【０１９３】
【数３６】
2015009696.tif 000039
【０１９４】
以上の演算によって、本実施の形態では、ｉ号車の加速度ａi-1，ａiとｉ号番台車４i直上の車体間変位ｘbi,i+1だけから、ｉ号車とｉ＋１号車のピッチングとバウンシングを求めることができる。このとき、加速度ａiは、ｉ号車の上下加速度（ｄ2ｚBi／ｄｔ2）とピッチング角加速度（ｄ2θi／ｄｔ2）によって表すことができる。このため、ｉ＋１号車のピッチングとバウンシングは、ｉ号車のピッチングおよびバウンシングと、車体間変位ｘbi,i+1によって求めることができる。
【０１９５】
このとき、加速度センサ９i-1と加速度センサ９iは、制御装置１４３iのｉ番車体振動演算部１４５iと共に、車体２iの振動を検出する第１の振動検出手段を構成する。また、第１の振動検出手段および車体間変位センサ１４２iは、制御装置１４３iのｉ＋１番車体振動演算部１４５i+1と共に、車体２i+1の振動を検出する第２の振動検出手段を構成する。
【０１９６】
なお、ｉ＋１番車体振動演算部１４５i+1は、第１の振動検出手段の検出値を用いることなく、加速度センサ９i-1、加速度センサ９iの検出値である加速度ａi-1，ａiと、車体間変位センサ１４２iの検出値である車体間変位ｘbi,i+1とを、数３４および数３６の式に代入することによって、車体２i+1の振動を演算してもよい。
【０１９７】
かくして、第８の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第８の実施の形態では、自分の車両のみの配線で、第２の実施の形態と同様に、自分の車体２iと隣の車体２i+1の振動を抑える制御が可能である。このため、制御装置１４３iの演算量も少なく、第２の実施の形態に近い制御効果をよりシンプルな構成で得ることができる。
【０１９８】
なお、第８の実施の形態では、車体間変位センサ１４２iは前後方向の相対変位ｘbi,i+1を検出し、車体間の相対角度（θi−θi+1）を算出するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、車体間変位センサは、車体間の相対角度（θi−θi+1）を直接的に検出してもよい。
【０１９９】
また、第８の実施の形態では、車体２iは前端部と後端部に設けた加速度センサ９i-1，９iによってピッチングやバウンシング等の車体２iの振動を検出したが、加速度センサ９i-1，９iの位置や加速度の検出方向はこれに限らず、適宜変更してもよい。
【０２００】
即ち、第８の実施の形態では、隣合う車体２iと車体２i+1とで、これらの間の相対角度と一方の車体２iの運動が検出できれば、他方の車体２i+1の運動を算出することができ、前述した制御の適用が可能である。
【０２０１】
また、第８の実施の形態は、第３ないし第７の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０２０２】
次に、図２９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、制御装置は、車体が単独で存在したときの台車の制御力に基づいて連接台車の制御力を演算することにある。なお、第９の実施の形態では、前述した第２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。
【０２０３】
第９の実施の形態による制御装置１５１iは、加速度センサ９i-1，９i，９i+1の検出信号から加速度ａi-1，ａi，ａi+1を取得する前処理部（図示せず）を備える。これに加えて、制御装置１５１iは、加速度ａi-1，ａi，ａi+1に基づいてアクチュエータ７Ａの指令値に応じたｉ番台車制御力指令ｕiを出力する振動制御部１５２を備える。
【０２０４】
振動制御部１５２は、ｉ番車体振動演算部１５３i、ｉ＋１番車体振動演算部１５３i+1、制御力指令演算部１５４を有する。
【０２０５】
ｉ番車体振動演算部１５３iは、第２の実施の形態によるｉ番車体振動演算部３４iとほぼ同様に構成され、加速度センサ９i-1，９iの検出値となる加速度ａi-1，ａiに基づいて車体２iの振動を演算する。ｉ＋１番車体振動演算部１５３i+1は、第２の実施の形態によるｉ番車体振動演算部３４i+1とほぼ同様に構成され、加速度センサ９i，９i+1の検出値となる加速度ａi，ａi+1に基づいて車体２i+1の振動を演算する。
【０２０６】
制御力指令演算部１５４は、車体２i，２i+1の振動に基づいてｉ番台車制御力指令ｕiを演算する。この制御力指令演算部１５４は、ｉ号車制御力指令演算部１５５i、ｉ＋１号車前側制御力指令演算部１５５i+1、加算部１５６を有する。
【０２０７】
ｉ号車制御力指令演算部１５５iは、車体２iの前部と後部に台車４iF，台車４iRが設けられた非連接な独立した車両を仮定したときに、これらの台車４iF，台車４iRによって車体２iの振動を低減するための制御力指令ｕiF，ｕiRを算出する。具体的には、ｉ号車制御力指令演算部１５５iは、車体２iの振動に基づいて、車体２iの前部に仮想的に設けた台車４iFの上下動ダンパ７へのｉ号車前側制御力指令ｕiFを算出する。同様に、ｉ号車制御力指令演算部１５５iは、車体２iの振動に基づいて、車体２iの後部に仮想的に設けた台車４iRの上下動ダンパ７へのｉ号車後側制御力指令ｕiRを算出する。
【０２０８】
ｉ＋１号車制御力指令演算部１５５i+1は、車体２i+1の前部と後部に台車４i+1F，台車４i+1Rが設けられた非連接な独立した車両を仮定したときに、これらの台車４i+1F，台車４i+1Rによって車体２iの振動を低減するための制御力指令ｕi+1F，ｕi+1Rを算出する。具体的には、ｉ＋１号車制御力指令演算部１５５i+1は、車体２i+1の振動に基づいて、車体２i+1の前部に仮想的に設けた台車４i+1Fの上下動ダンパ７へのｉ＋１号車前側制御力指令ｕi+1Fを算出する。同様に、ｉ＋１号車制御力指令演算部１５５i+1は、車体２i+1の振動に基づいて、車体２i+1の後部に仮想的に設けた台車４i+1Rの上下動ダンパ７へのｉ＋１号車後側制御力指令ｕi+1Rを算出する。
【０２０９】
加算部１５６は、ｉ号車制御力指令演算部１５５iによるｉ号車後側制御力指令ｕiRと、ｉ＋１号車制御力指令演算部１５５i+1によるｉ＋１号車前側制御力指令ｕi+1Fとを加算して、ｉ号車とｉ＋１号車の間に設けた連接台車４iの上下動ダンパ７へのｉ番台車制御力指令ｕiを算出する。
【０２１０】
そして、制御力指令演算部１５４によって算出したｉ番台車制御力指令ｕiはｉ番台車電流出力部１４iに入力され、ｉ番台車電流出力部１４iはｉ番台車制御力指令ｕiに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに供給する。これにより、車体２iのピッチングとバウンシングによる振動が減衰され、車体２iの乗り心地を向上させることができる。
【０２１１】
次に、制御力指令演算部１５４による制御則について説明する。
【０２１２】
まず、ｉ号車の車体２iの乗り心地制御について考える。図３０に示すように、車体２iが単独で存在し、かつ車体２iの前部と後部に仮想的に台車４iF，４iRが存在し、前部台車４iFと後部台車４iRにはそれぞれに上下動ダンパ７がついており、これらの制御力はｕiF，ｕiRとする。
【０２１３】
そのとき、ｉ号車制御力指令演算部１５５iは、ｉ号車の車体２iの上下変位ｚBiとピッチング角度θiとに基づいて、ｉ号車の前部台車４iFの上下動ダンパ７の制御力ｕiFと、ｉ号車の後部台車４iRの上下動ダンパ７の制御力ｕiRとは、次のように求める。
【０２１４】
【数３７】
2015009696.tif 000040
【０２１５】
ここで、ゲインＡiF〜ＤiF，ＡiR〜ＤiRは、例えばｉ号車車体２iのピッチングとバウンシングに対するスカイフック制御やＬＱＧ制御等により決定する。
【０２１６】
同様に、ｉ＋１号車制御力指令演算部１５５i+1は、ｉ＋１号車の前部台車４i+1Fの上下動ダンパ７の制御力ｕi+1Fと、ｉ＋１号車の後部台車４i+1Rの上下動ダンパ７の制御力ｕi+1Rとを、次のように求める。
【０２１７】
【数３８】
2015009696.tif 000041
【０２１８】
ここで、連接台車４iにおいては、ｉ号車の後部台車４iRとｉ＋１号車の前部台車４i+1Fとを兼ねる。このため、制御力指令演算部１５４の加算部１５６は、以下の数３９の式に示すように、ｉ号車の後部台車４iRの制御力ｕiRとｉ＋１号車の前部台車４i+1Fの制御力ｕi+1Fとの和によって、ｉ番台車４iの制御力ｕiを求める。
【０２１９】
【数３９】
2015009696.tif 000042
【０２２０】
以上の数３７ないし数３９の式の関係をまとめると、以下の数４０の式が得られる。
【０２２１】
【数４０】
2015009696.tif 000043
【０２２２】
この数４０の式は、第２の実施の形態による数２８の漸化式と同じ形である。即ち、第９の実施の形態は、第２の実施の形態による制御ゲインＧAi,i，ＧAi,i+1，ＧBi,i，ＧBi,i+1，ＧCi,i，ＧCi,i+1，ＧDi,i，ＧDi,i+1を以下のように置き換えたことと同じである。
【０２２３】
【数４１】
2015009696.tif 000044
【０２２４】
従って、第９の実施の形態では、数３９の式によって求めた制御力ｕiで、第２の実施の形態に近い振動抑制効果を得ることができる。これに加えて、第９の実施の形態では、前述した高次の最適フィードバックの計算を行うことなく、制御パラメータを決めることができる。
【０２２５】
かくして、第９の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第９の実施の形態では、高次の最適フィードバックの計算を行う必要がないため、制御装置１５１iの演算量を低減することができる。
【０２２６】
なお、第９の実施の形態は、第３ないし第８の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０２２７】
次に、図３１および図３２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、制御装置は、４両分の車体の振動に基づいて連接台車の制御力を演算することにある。なお、第１０の実施の形態では、前述した第２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。
【０２２８】
第１０の実施の形態による鉄道車両１６１は、第２の実施の形態による鉄道車両３１とほぼ同様に、車体２i、連結部３i、台車４i、上下動ダンパ７、加速度センサ９i、制御装置１６２i等を備える。
【０２２９】
制御装置１６２iは、加速度センサ９i-2，９i-1，９i，９i+1，９i+2の検出信号から加速度ａi-2，ａi-1，ａi，ａi+1，ａi+2を取得する前処理部（図示せず）を備える。これに加えて、制御装置１６２iは、加速度ａi-2，ａi-1，ａi，ａi+1，ａi+2に基づいてアクチュエータ７Ａの指令値に応じたｉ番台車制御力指令ｕiを出力する振動制御部１６３を備える。
【０２３０】
振動制御部１６３は、ｉ−１番車体振動演算部１６４i-1、ｉ番車体振動演算部１６４i、ｉ＋１番車体振動演算部１６４i+1、ｉ＋２番車体振動演算部１６４i+2、制御力指令演算部１６５を有する。
【０２３１】
このとき、車体振動演算部１６４i-1，１６４i，１６４i+1，１６４i+2は、第１の実施の形態によるｉ番車体振動演算部１２iとほぼ同様に構成される。このため、車体振動演算部１６４i-1，１６４i，１６４i+1，１６４i+2は、数１および数２の式に基づいて、車体２i-1，２i，２i+1，２i+2の振動を演算する。従って、ｉ番車体振動演算部１６４i-1は、加速度センサ９i-2，９i-1の検出値となる加速度ａi-2，ａi-1に基づいて車体２i-1の振動を演算する。ｉ番車体振動演算部１６４iは、加速度センサ９i-1，９iの検出値となる加速度ａi-1，ａiに基づいて車体２iの振動を演算する。ｉ＋１番車体振動演算部１６４i+1は、加速度センサ９i，９i+1の検出値となる加速度ａi，ａi+1に基づいて車体２i+1の振動を演算する。ｉ＋２番車体振動演算部１６４i+2は、加速度センサ９i+1，９i+2の検出値となる加速度ａi+1，ａi+2に基づいて車体２i+2の振動を演算する。
【０２３２】
制御力指令演算部１６５は、これらの車体振動演算部１６４i-1，１６４i，１６４i+1，１６４i+2によって算出された車体２i-1，２i，２i+1，２i+2の振動に基づいて台車４iの上下動ダンパ７へのｉ番台車制御力指令ｕiを算出する。そして、制御力指令演算部１６５によって算出したｉ番台車制御力指令ｕiはｉ番台車電流出力部１４iに入力され、ｉ番台車電流出力部１４iはｉ番台車制御力指令ｕiに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ７のアクチュエータ７Ａに供給する。これにより、車体２iのピッチングとバウンシングによる振動が減衰され、車体２iの乗り心地を向上させることができる。
【０２３３】
次に、前述した構成を有する鉄道車両１６１において、加速度センサ９i-2，９i-1，９i，９i+1，９i+2の出力に基づいて、各台車４iの上下動ダンパ７の減衰力を制御するときの制御則について説明する。
【０２３４】
第１０の実施の形態による制御則は、基本的には第２の実施の形態と同様である。但し、以下のように、状態フィードバックＫを近似する点で、第２の実施の形態とは異なる。
【０２３５】
【数４２】
2015009696.tif 000045
【０２３６】
【数４３】
2015009696.tif 000046
【０２３７】
【数４４】
2015009696.tif 000047
【０２３８】
【数４５】
2015009696.tif 000048
【０２３９】
【数４６】
2015009696.tif 000049
【０２４０】
このとき、ｉ番台車４iの上下動ダンパ７に発生させる制御力ｕiは次の漸化式で表現される。
【０２４１】
【数４７】
2015009696.tif 000050
【０２４２】
上記の漸化式に注目すると、ｉ番台車４iの上下動ダンパ７に発生させる制御力ｕiはｉ−１号車、ｉ号車、ｉ＋１号車およびｉ＋２号車の運動のみにより決まる。即ち、制御装置１６２iを各ダンパ７の直近に配置し、制御装置１６２iは、前述した漸化式に従って、自身の車両（車体２i）と隣の車両（車体２i+1）と、更にその両隣の車両（車体２i-1，２i+2）の加速度情報から制御力ｕiを決定する。この場合、鉄道車両１６１を引き回す配線の線長が４両分と長くなるが、制御装置１６２iの性能は、第１の実施の形態のように、全ての車両（車体２1〜２n）の振動を考慮した場合の性能に近付いたものとなる。
【０２４３】
かくして、第１０の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第１０の実施の形態では、台車４iを挟んで前方と後方に２両ずつ合計４両分の車体２i-1，２i，２i+1，２i+2の振動に基づいて、台車４iの制御力ｕiを演算するから、全ての車両（車体２1〜２n）の振動を考慮した場合に近い振動抑制効果を得ることができる。
【０２４４】
なお、第１０の実施の形態では、４両分の車体２i-1，２i，２i+1，２i+2の振動に基づいて、台車４iの制御力ｕiを演算した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば６両分の車体の振動に基づいて、台車４iの制御力ｕiを演算してもよく、８両分以上の車体の振動に基づいて、台車４iの制御力ｕiを演算してもよい。また、偶数車両の振動に限らず、３両以上の奇数車両の振動に基づいて、台車４iの制御力ｕiを演算してもよい。即ち、ｎ両の車体２1〜２nのうち制御対象となる台車４iから離れた少なくとも１両分の車体の振動を省いて、台車４iの制御力ｕiを演算すればよい。このとき、制御力ｕiの演算において省く車体は、台車４iの制御力ｕiの影響が少ない車体として、台車４iから遠くに位置するものを優先する。
【０２４５】
さらに、第１０の実施の形態は、第３ないし第９の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０２４６】
次に、図３３および図３４は本発明の第１１の実施の形態を示している。第１１の実施の形態の特徴は、連接台車には、前方の車体と後方の車体との間に別個に上下動ダンパを設けたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第２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。
【０２４７】
第１１の実施の形態による鉄道車両１７１は、第２の実施の形態による鉄道車両３１とほぼ同様に、車体２i、連結部３i、台車４i、上下動ダンパ１７２iF，１７２iR、加速度センサ９i、制御装置１７３i等を備える。
【０２４８】
上下動ダンパ１７２iFは、シリンダ装置を構成し、台車４iの前方で右側と左側にそれぞれ位置して、車体２iと台車４iとの間に設けられる。上下動ダンパ１７２iFは、上下動ダンパ７と同様に構成され、アクチュエータ７Ａを備える。上下動ダンパ１７２iFのアクチュエータ７Ａには、制御装置１７３iによってｉ番台車前側制御力指令ｕiFに応じた制御信号（指令電流）が供給される。これにより、上下動ダンパ１７２iFの減衰力は、制御信号に従って可変に制御される。
【０２４９】
上下動ダンパ１７２iRは、シリンダ装置を構成し、台車４iの後方で右側と左側にそれぞれ位置して、車体２i+1と台車４iとの間に設けられる。上下動ダンパ１７２iRは、上下動ダンパ７と同様に構成され、アクチュエータ７Ａを備える。上下動ダンパ１７２iRのアクチュエータ７Ａには、制御装置１７３iによってｉ番台車後側制御力指令ｕiRに応じた制御信号（指令電流）が供給される。これにより、上下動ダンパ１７２iFの減衰力は、制御信号に従って可変に制御される。
【０２５０】
制御装置１７３iは、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同様に構成され、振動制御部３３を備える。但し、制御装置１７３iは、振動制御部３３から出力されるｉ番台車制御力指令ｕiをｉ番台車前側制御力指令ｕiFとｉ番台車後側制御力指令ｕiRとに分離させる分離部１７４を備える。
【０２５１】
ここで、第１１の実施の形態では、台車４iは、上下動ダンパ１７２iF，１７２iRを用いて、台車４iの前側の車体２iと後側の車体２i+1をそれぞれ直接支持する。この場合、上下動ダンパ１７２iF，１７２iRがそれぞれ別の制御力を出力すると、台車４iに対しては台車４iをピッチングさせるようなモーメントが加わり台車４iの接地性を損ね、制動距離に影響を与える可能性がある。
【０２５２】
そこで、前側と後側の上下動ダンパ１７２iF，１７２iRには均一の制御力指令を与えることが望ましい。連接列車では、車体間が上下方向に剛に繋がっているため、前側と後側の上下動ダンパ１７２iF，１７２iRのストローク速度・量は、ほぼ一致する。このことから、前側と後側の上下動ダンパ１７２iF，１７２iRが同一の減衰係数となるように指令を与えれば、それぞれのダンパがほぼ同じ減衰力を発生する。
【０２５３】
以上の点を考慮して、分離部１７４は、前側と後側の上下動ダンパ１７２iF，１７２iRに与える制御力指令ｕiF，ｕiRはそれぞれｉ番台車制御力指令ｕiの１／２の値にする。ｉ番台車前側制御力指令ｕiFはｉ番台車前側電流出力部１７５iFに入力され、ｉ番台車後側制御力指令ｕiFはｉ番台車後側電流出力部１７５iRに入力される。これらの電流出力部１７５iF，１７５iRは制御力指令ｕiF，ｕiRに応じた指令電流を台車４iの上下動ダンパ１７２iF，１７２iRに供給する。
【０２５４】
かくして、第１１の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０２５５】
なお、第１１の実施の形態では、台車４iと連結部３iとの間に空気ばね５を設ける構成としたが、図３５に示す第５の変形例による鉄道車両１８１のように、台車４iと車体２i，２i+1との間に別個に空気ばね５を設けてもよい。
【０２５６】
また、第１１の実施の形態は、第１の実施の形態に適用してもよく、第３ないし第１０の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０２５７】
次に、図３６は本発明の第１２の実施の形態を示している。第１２の実施の形態の特徴は、制御装置は、車体のロールに対しても振動抑制制御を行うことにある。なお、第１２の実施の形態では、前述した第２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。
【０２５８】
第１２の実施の形態による制御装置１９１iは、第２の実施の形態による制御装置３２iとほぼ同様に構成され、振動制御部３３を備える。これに加えて、制御装置１９１iは、車体２i，２i+1のロールを抑制するための制御力指令ｕirollL，ｕirollRを出力するロール振動制御部１９２と、ｉ番台車制御力指令ｕiと制御力指令ｕirollLとに基づいてｉ番台車左側制御力指令ｕimixLを演算する左側制御力指令演算部１９３Lと、ｉ番台車制御力指令ｕiと制御力指令ｕirollRとに基づいてｉ番台車右側制御力指令ｕimixRを演算する右側制御力指令演算部１９３Rとを備える。ロール振動制御部１９２は、例えば車体２i，２i+1の左右方向の両側に設けた加速度センサ（図示せず）によって車体２i，２i+1のロールを検出する。
【０２５９】
ここで、ｉ番台車制御力指令ｕiは、台車４iの左側と右側の上下動ダンパ７の制御力の合計値である。このため、制御力指令演算部１９３L，１９３Rは、ｉ番台車４iの左側の上下動ダンパ７に対するｉ番台車左側制御力指令ｕimixLと、ｉ番台車４iの右側の上下動ダンパ７に対するｉ番台車右側制御力指令ｕimixRとを次式に基づいてそれぞれ求める。
【０２６０】
【数４８】
2015009696.tif 000051
【０２６１】
【数４９】
2015009696.tif 000052
【０２６２】
ｉ番台車左側制御力指令ｕimixLはｉ番台車左側電流出力部１９４iLに入力され、ｉ番台車右側制御力指令ｕimixRはｉ番台車右側電流出力部１９４iRに入力される。これらの電流出力部１９４iL，１９４iRは、制御力指令ｕimixL，ｕimixRに応じた指令電流を、台車４iの左側の上下動ダンパ７と右側の上下動ダンパ７とにそれぞれ供給する。
【０２６３】
かくして、第１２の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。第１２の実施の形態では、車体２iのピッチングやバウンシングに加えて、ロールの抑制も行うことができる。
【０２６４】
なお、第１２の実施の形態では、数４８および数４９の式ではロールと上下の重みをほぼ同一としたが、これらの足し算の重みは適宜に変更してよい。
【０２６５】
また、第１２の実施の形態では、制御対象をバウンシングとピッチングの２自由度の振動にロールを加えた３自由度にしたが、本発明はこれに限らない。例えば車体のロールやヨー、台車の運動を追加して運動方程式を高次化したものに対して制御装置を構成し、上下以外の振動モードの抑制もしつつ、その上で、本発明を適用して乗り心地を制御してもよい。
【０２６６】
また、第１２の実施の形態は、第１の実施の形態に適用してもよく、第３ないし第１１の実施の形態と組み合わせてもよい。
【０２６７】
また、前記各実施の形態では、連接台車４iは、２両の車体２i，２i+1を連結する連結部３iに設けるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図３７に示す第６の変形例による鉄道車両２０１のように、連結部３iとは別個の位置に連接台車２０２iを設けてもよい。この場合、連接台車２０２iは、例えば車体２iのうち隣接する車体２i+1側である車体２iの後端部に位置して、その下側に取付けられ、空気ばね５等のバネ部材を介して車体２i等を支持する。また、連接台車４iは４個の車輪６を備えるものとしたが、連接台車２０２iのように、２個の車輪６を備えたものでもよい。
【０２６８】
また、前記各実施の形態では、上下動ダンパ７がセミアクティブダンパである場合を例に挙げて説明したが、これに代えて、アクティブダンパ（電気アクチュエータ、油圧アクチュエータのいずれか）を用いるようにしてもよい。アクティブダンパを用いる場合には、より効果的に乗り心地を向上させることができる。
【０２６９】
さらに、前記各実施の形態では、制御装置１０，２２，３２i，４１i，５１i，７１i，８１i，１０３i，１１３i，１２３i，１３２i，１４３i，１５１i，１６２i，１７３i，１９１iは、バウンシングやピッチングのように、車体２iの上下方向の振動を抑制するものとしたが、車体２iの左右方向の振動を抑制してもよい。
【０２７０】
次に、前記各実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、制御装置は、第１の車体の振動を検出する第１の振動検出手段の検出値と、第２の車体の振動を検出する第２の振動検出手段の検出値とに基づいてアクチュエータの指令値を算出する。このため、連接台車によって繋がる複数の車体が結び付きを持つときでも、車体の相互の振動の影響を考慮して台車の上下動ダンパを制御することができる。この結果、複数の車体を備えた連接列車全体で、車体の振動を抑制することができ、乗り心地を改善することができる。
【０２７１】
本発明によれば、第１の車体および／または第２の車体には、１台または複数台の車体をさらに追加して連結し、制御装置は、追加された車体のうち連結部から離れた少なくとも１台の車体の振動を省いてアクチュエータの指令値を算出する。このため、例えば全ての車体の振動に基づいて振動の制御を行う場合に比べて、各種のセンサや上下動ダンパと制御装置との間を接続するケーブルの長さを短くすることができ、配線の簡略化やノイズの低減を図ることができる。これに加えて、乗り心地制御演算を簡略化することができるから、製造コストの低減を図ることができる。
【０２７２】
本発明によれば、連接台車と第２の車体との間に設けられ、他のアクチュエータによって作動力を調整可能な他のシリンダ装置をさらに備え、制御装置は、第１の振動検出手段の検出値と、第２の振動検出手段の検出値とに基づいて前記他のアクチュエータの指令値を算出する。これにより、第１の車体および第２の車体と連接台車との間にそれぞれ別個のシリンダ装置が設けられているときでも、制御装置は、これらのシリンダ装置の作動力を調整して、連接列車の乗り心地を向上させることができる。
【０２７３】
本発明によれば、制御装置は、第１の振動検出手段の検出値と第２の振動検出手段の検出値とから、第１，第２の車体のバウンシングおよびピッチングの共振点よりも低周波の成分を除去するハイパスフィルタを備える。このため、例えば路面勾配の変化のような緩やかな加速度変化の成分を、第１，第２の振動検出手段の検出値から取り除くことができ、ピッチングやバウンシング等の振動のみに制御を与えることができる。この結果、登坂路線や降坂路線でシリンダ装置が不要な作動力を発生させることがなく、登坂路線等での乗り心地を改善することができる。
【０２７４】
本発明によれば、第１の車体と第２の車体との間の車体間変位を検出する車体間変位センサをさらに備え、第２の振動検出手段は、第１の振動検出手段の検出値と前記車体間変位センサの検出値とに基づいて前記第２の車体の振動を演算する。このため、第１の車体に周囲に設けた第１の振動検出手段および車体間変位センサによって、第１，第２の車体の振動を検出することができる。
【符号の説明】
【０２７５】
１，２１，３１，１０１，１１１，１２１，１３１，１４１，１６１，１７１，１８１，２０１  鉄道車両
２i  車体
３i  連結部
４i  台車（連接台車）
５  空気ばね（バネ部材）
６  車輪
７，１７２iF，１７２iR  上下動ダンパ（シリンダ装置）
７Ａ  アクチュエータ
９i  加速度センサ
１０，２２，３２i，４１i，５１i，７１i，８１i，１０３i，１１３i，１２３i，１３２i，１４３i，１５１i，１６２i，１７３i，１９１i  制御装置
４２Ｃ，５２Ｃ  ハイパスフィルタ
６１，７８，９２  パラメータ選択部
１４２i  車体間変位センサ
２０２i  連接台車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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