(57)【要約】【課題】減速時の走行抵抗を増大できる鉄道車両を提供すること。【解決手段】車両が所定の減速状態にある場合に、高さ調整機構１４，２４が作動され、車体４，６のレール方向に配置される先頭の第１台車１０に配置された第１空気ばね１３に給気され、又は、第１台車１０の後方に位置する第２台車２０に配置された第２空気ばね２３の空気が排気される。その結果、車体４，６が前側に傾斜される状態を抑制または車体を後側に傾斜させるので、前面投影面積を拡大させ、減速時の空気抵抗を大きくできる。車輪１２，２２とレールとの粘着力も確保できるので、減速時の走行抵抗を増大できる。【選択図】図２
2015020445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール方向に複数配置される台車と、その台車にそれぞれ配置された空気ばねにより支持される車体と、前記空気ばねの空気を給排して前記車体の高さを調整する高さ調整機構とを備える鉄道車両において、
車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
その走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が所定の減速状態にあるかを判断する減速状態判断手段と、
その減速状態判断手段により前記車両が所定の減速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねに給気し、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気を排気して、前面投影面積を大きくする投影面積拡大手段とを備え、
前記投影面積拡大手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、前記先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をすることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
前記走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が所定の加速状態にあるかを判断する加速状態判断手段と、
その加速状態判断手段により前記車両が所定の加速状態にあると判断される場合に、前記高さ調整機構を作動させて前記車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねの空気を排気し、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねに給気する姿勢変更手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
【請求項３】
前記姿勢変更手段は、前記先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、前記先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をすることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両に関し、特に減速時の走行抵抗を増大できる鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気ばねを介して複数の台車に車体が支持される鉄道車両では、レバー及び連結棒を備えるリンク機構によって機械的に空気ばねの高さが高さ調整弁に伝達され、高さ調整弁の開閉によって空気ばねの高さ調整や内圧の調整が行われる。特許文献１に開示される従来の鉄道車両では、複数の台車の空気ばねの高さが車両の加減速に応じて調整され、台車への車体荷重が均等化される。これにより、車輪の空転や滑走を生じ難くできるので、車輪とレールとの粘着力を確保することができ、減速時においても想定通りの運転が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非常ブレーキ時のように減速度が大きい場合でも想定通りの運転を可能にするため、特許文献１に開示される技術によって確保される粘着力に加え、さらに走行抵抗を増大させることが望ましい。
【０００５】
本発明は上述した要望に応えるためになされたものであり、減速時の走行抵抗を増大できる鉄道車両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および発明の効果】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１の鉄道車両によれば、レール方向に台車が複数配置され、その台車にそれぞれ配置された空気ばねにより車体が支持され、高さ調整機構により空気ばねの空気が給排されて車体の高さが調整される。走行状態取得手段により車両の走行状態が取得され、減速状態判断手段により、車両が所定の減速状態にあるか判断される。判断の結果、車両が所定の減速状態にある場合に、投影面積拡大手段により高さ調整機構が作動され、車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねに給気され、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねの空気が排気される。
【０００７】
減速度が大きい場合には、慣性力によって車体が前側に傾斜される状態になるところ、投影面積拡大手段によって、車体が前側に傾斜される状態を抑制または車体を後側に傾斜させることができる。その結果、投影面積拡大手段を有しない場合と比較して、前面投影面積を拡大することができる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を拡大することにより、減速時の空気抵抗を大きくすることができる。投影面積拡大手段によって、レール方向後方に重心を移動させることで、車輪とレールとの粘着力も確保できるので、減速時の走行抵抗を増大できる効果がある。
【０００８】
また、投影面積拡大手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。そのため、先頭車両の前面投影面積を、他の車両の前面投影面積を拡大するより先に大きくできる。
【０００９】
ここで、他の車両の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果は、レール方向に沿って先頭車両の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果と比較して小さい。そのため、先頭車両の前面投影面積の拡大を、他の車両の前面投影面積の拡大より先にすることにより、空気抵抗の増大効果が早く得られる効果がある。
【００１０】
さらに、投影面積拡大手段によって、減速時に先頭車両および他の車両の車体が前側に傾斜される状態を抑制または車体を後側に傾斜させることができるので、減速時に乗客が体感する減速度を低減できる効果がある。
【００１１】
請求項２記載の鉄道車両によれば、走行状態取得手段により取得された車両の走行状態が、加速状態判断手段により、所定の加速状態にあるか判断される。判断の結果、車両が所定の加速状態にある場合に、姿勢変更手段により高さ調整機構が作動され、車体のレール方向に配置される複数の台車のうちの先頭の台車に配置された空気ばねの空気が排気され、又は、その台車の後方に位置する他の台車に配置された空気ばねに給気される。
【００１２】
姿勢変更手段により高さ調整機構が作動された後は、高さ調整機構が作動される前より車体の前部側を低くし後部側を高くできるので、車体に作用するダウンフォースを稼ぐことができる。よって、請求項１の効果に加え、加速時にレールと車輪との粘着力が低下することを抑制できる効果がある。
【００１３】
また、姿勢変更手段によって、加速時に車体が後側に傾斜される状態を抑制または車体を前側に傾斜させることができるので、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる効果がある。
【００１４】
請求項３記載の鉄道車両によれば、姿勢変更手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。
【００１５】
加速度が大きい場合には、慣性力によって車体が後側に傾斜される状態になるところ、姿勢変更手段によって、車体が後側に傾斜される状態を抑制または車体を前側に傾斜させることができる。その結果、姿勢変更手段を有しない場合と比較して、前面投影面積を縮小できる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を縮小することにより、加速時の空気抵抗を小さくできる効果がある。
【００１６】
また、姿勢変更手段は、先頭車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をした後、先頭車両の後方に連結された他の車両に配置される台車の空気ばねの給気または排気をする。そのため、先頭車両の前面投影面積を、他の車両の前面投影面積を縮小するより先に小さくできる。
【００１７】
ここで、他の車両の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果は、レール方向に沿って先頭車両の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果と比較して小さい。そのため、先頭車両の前面投影面積の縮小を、他の車両の前面投影面積の縮小より先にすることにより、請求項２の効果に加え、空気抵抗の低減効果が早く得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における鉄道車両の側面図である。
【図２】（ａ）は第２空気ばねの空気を排気した状態を示す先頭車両の模式図であり、（ｂ）は第１空気ばねに給気した状態を示す先頭車両の模式図である。
【図３】（ａ）は第１空気ばねの空気を排気した状態を示す先頭車両の模式図であり、（ｂ）は第２空気ばねに給気した状態を示す先頭車両の模式図である。
【図４】鉄道車両の高さ調整機構および電気的構成を示すブロック図である。
【図５】加減速判断処理を示すフローチャートである。
【図６】姿勢調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して鉄道車両１の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態における鉄道車両１の側面図である。図１では、先頭車両２の後方に連結される他の車両３（２両目車両）の一部、及び、その後方に連結される他の車両（３両目以降の車両）の図示を省略する。
【００２０】
図１に示すように鉄道車両１は、先頭車両２と、先頭車両２の後方に連結される複数の他の車両３とを備えている。先頭車両２及び他の車両３は、乗客を収容する車体４，６と、車体４，６のレール方向の前後の２箇所に配置される第１台車１０及び第２台車２０とをそれぞれ備えている。先頭車両２は、車体４が、先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面４ａを備える流線形状に形成され、先頭部の下部に湾曲板状の排障器５が固定されている。
【００２１】
第１台車１０は、車体４，６の先頭側を支持するものであり、台車枠１１と、台車枠１１に回転自在に軸支される車輪１２とを備えている。第２台車２０は、車体４，６の後尾側を支持するものであり、台車枠２１と、台車枠２１に回転自在に軸支される車輪２２とを備えている。
【００２２】
次に図２を参照して、減速時の第１台車１０及び第２台車２０の動作と先頭車両２の姿勢との関係について説明する。図２（ａ）は第２台車２０に配置された第２空気ばね２３の空気を排気した状態を示す先頭車両２の模式図であり、図２（ｂ）は第１台車１０に配置された第１空気ばね１３に給気した状態を示す先頭車両２の模式図である。
【００２３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、先頭車両２は、第１台車１０に配置された第１空気ばね１３により台車枠１１との間で車体４の先頭側が支持され、第２台車２０に配置された第２空気ばね２３により台車枠２１との間で車体４の後尾側が支持される。第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３は、通常、水平線ｈ上に上端が位置するように、台車枠１１，２１に対して略同一の高さに調整される。
【００２４】
これに対し減速時には、図２（ａ）に示すように、第２台車２０に配置された第２空気ばね２３の空気を排気して第２空気ばね２３を収縮し、第２空気ばね２３の高さを第１空気ばね１３より低くする。これにより、車体４の先頭側を後尾側より高くすることができ、車体４の下面を進行方向に対して上向きに傾斜させることができる。その結果、車体４の下面が進行方向に対面する分だけ前面投影面積を大きくすることができる。
【００２５】
さらに、図２（ｂ）に示すように、第１台車１０に配置された第１空気ばね１３に給気して第１空気ばね１３を伸張すると、さらに第１空気ばね１３の高さを第２空気ばね２３より高くできる。これにより、車体４の先頭側を後尾側よりさらに高くすることができるので、前面投影面積をさらに大きくできる。鉄道車両１の空気抵抗は、前面投影面積に比例し、走行速度の２乗に比例するので、前面投影面積を大きくすることにより、走行抵抗を増大させることができる。
【００２６】
また、減速時には、慣性によって車体４が前側に傾斜される状態になり易いが、第１空気ばね１３の高さを第２空気ばね２３より高くすることにより、車体４が前側に傾斜される状態を抑制することができる。或いは、車体４を後側に傾斜させた後傾状態にすることができる。その結果、減速時に乗客が前のめりになることを防ぎ、乗客が体感する減速度を低減できる。
【００２７】
次に図３を参照して、加速時の第１台車１０及び第２台車２０の動作と先頭車両２の姿勢との関係について説明する。図３（ａ）は第１台車１０に配置された第１空気ばね１３の空気を排気した状態を示す先頭車両２の模式図であり、図３（ｂ）は第２台車２０に配置された第２空気ばね２３に給気した状態を示す先頭車両２の模式図である。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、加速時には、第１台車１０に配置された第１空気ばね１３の空気を排気して第１空気ばね１３を収縮し、第１空気ばね１３の高さを第２空気ばね２３の高さより低くする。これにより、車体４の先頭側を後尾側より低くすることができ、車体４を前傾の状態にできる。その結果、車体４の屋根が進行方向に向かって下降傾斜するので、車体４に作用するダウンフォース（下向きの揚力）を稼ぐことができ、加速時にレール（図示せず）と車輪１２，２２（図１参照）との粘着力が低下することを抑制できる。
【００２９】
また、加速時には、慣性によって車体４が後側に傾斜される状態になり易いが、第１空気ばね１３の高さを第２空気ばね２３の高さより低くすることにより、車体４が後側に傾斜される状態を抑制することができる。或いは、車体４を前側に傾斜させた前傾状態にすることができる。その結果、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる。
【００３０】
さらに、図３（ｂ）に示すように、第２台車２０に配置された第２空気ばね２３に給気して第２空気ばね２３を伸張すると、第２空気ばね２３の高さを第１空気ばね１３よりさらに大きくできる。これにより、車体４の後尾側を先頭側より高くすることができるので、車体４に作用するダウンフォースをさらに大きくできると共に、体感加速度の低減効果も大きくできる。
【００３１】
次に図４を参照して、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の高さを調整する高さ調整機構１４，２４について説明する。図４は鉄道車両１の高さ調整機構１４，２４及び電気的構成を示すブロック図である。なお、図４では、電気信号の流れを実線で図示し、空気の流れを破線で図示する。また、高さ調整機構１４，２４、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３は車両毎に設けられているが、各車両に設けられる高さ調整機構１４，２４、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の構成は同一なので、図４には、１つの車両に設けられる一組の高さ調整機構１４，２４、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３を図示し、他の車両に設けられる一組の高さ調整機構、第１空気ばね及び第２空気ばねの図示は省略する。
【００３２】
図４に示すように鉄道車両１は、第１空気ばね１３の空気の給排を制御するための高さ調整機構１４が、空気タンク１５（元空気溜）と第１空気ばね１３との間に介設され、第２空気ばね２３の空気の給排を制御するための高さ調整機構２４が、空気タンク１５と第２空気ばね２３との間に介設されている。高さ調整機構１４，２４は、それぞれ、空気配管により接続された高さ調整弁１６，２６、給気弁１７，２７、遮断弁１８，２８及び排気弁１９，２９を備えている。
【００３３】
遮断弁１８，２８は、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の給排気時に高さ調整弁１６，２６（後述する）と第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３との間の空気配管を開閉する弁である。給気弁１７，２７は、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３に給気する弁である。給気弁１７，２７、遮断弁１８，２８及び排気弁１９，２９は、一方が第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３に連通し、遮断弁１８，２８の他方は高さ調整弁１６，２６の一方に接続される。排気弁１９，２９の他方は開放状態とされ、高さ調整弁１６，２６及び給気弁１７，２７は他方が空気タンク１５に連通する。
【００３４】
車体４，６（図１参照）は、第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の伸縮に基づき下降または上昇移動し、高さ調整弁１６，２６は、車体４，６の下降または上昇移動に伴って傾動するリンク機構（図示せず）の傾動量に応じて開閉される。遮断弁１８，２８を開弁しておけば、高さ調整弁１６，２６の開度に応じて第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３に給排される空気量が調整され、車体４，６の高さが自動的に調整される。高さ調整弁１６，２６及びリンク機構は周知であるから、ここでの説明は省略する。
【００３５】
次いで、制御装置３０の詳細構成について説明する。図４に示すように制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３を備え、それらがバスライン３４を介して入出力ポート３５に接続されている。また、入出力ポート３５には、高さ調整機構１４，２４等の装置が接続されている。なお、制御装置３０は、鉄道車両１に搭載される。
【００３６】
ＣＰＵ３１は、バスライン３４により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１により実行される制御プログラム（例えば、図５及び図６に図示されるフローチャートのプログラム）や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ３３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、減速フラグ３３ａ，加速フラグ３３ｂ，後傾フラグ３３ｃ及び前傾フラグ３３ｄが設けられている。
【００３７】
減速フラグ３３ａは、鉄道車両１が所定の減速条件を満たすか否かを示すフラグであり、加速フラグ３３ｂは、鉄道車両１が所定の加速条件を満たすか否かを示すフラグである。減速フラグ３３ａ及び加速フラグ３３ｂは、後述する加減速判断処理（図５参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。後傾フラグ３３ｃ及び前傾フラグ３３ｄは車体４の姿勢を示すフラグであり、後述する姿勢調整処理（図６参照）の実行時にオン又はオフに切り替えられる。ＣＰＵ３１は、後傾フラグ３３ｃがオンである場合に、車体４，６が後傾状態に調整されていると判断し、前傾フラグ３３ｄがオンである場合に、車体４，６が前傾状態に調整されていると判断する。
【００３８】
コントローラ４１（主幹制御器）は、運転士によるハンドル操作によって鉄道車両１の力行・惰行・制動の指示を主制御器（図示せず）に与える装置であり、ノッチ情報（段数情報）を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）を備えている。
【００３９】
速度検出装置４２は、鉄道車両１の走行速度を検出すると共にその検出結果をＣＰＵ３１に出力するための装置であり、鉄道車両１の走行速度を検出する速度センサ４２ａと、その速度センサ４２ａの検出結果を処理してＣＰＵ３１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。なお、速度センサ４２ａは、車両駆動用の電動機（図示せず）からの出力信号に基づいて走行速度を検出するものでも良い。ＣＰＵ３１は、コントローラ４１から出力されたノッチ情報と、速度検出装置４２から出力された走行速度とに基づいて、鉄道車両１の加速度（進行方向を正とする正の加速度）及び減速度（進行方向を正とする負の加速度）を算出する。
【００４０】
他の入出力装置５０としては、例えば、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システム等を利用して、取得した鉄道車両１の現在位置や速度をＣＰＵ３１に出力する装置；鉄道車両１に搭載された加速度センサなどが挙げられる。
【００４１】
次に図５を参照して加減速判断処理について説明する。図５は加減速判断処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１が所定の加速条件または減速条件にあるか否かを判断する処理である。
【００４２】
ＣＰＵ３１は加減速判断処理に関し、まず、速度検出装置４２の出力信号から鉄道車両１の走行速度を取得し（Ｓ１１）、コントローラ４１の出力信号からノッチ情報を取得する（Ｓ１２）。ＣＰＵ３１は、取得した走行速度およびノッチ情報から鉄道車両１の加速度（又は減速度）を算出し、加速度が所定の加速度より大きいか否かを判断する（Ｓ１３）。なお、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に予め記憶された所定の加速度（閾値）と、算出された加速度とを比較する。
【００４３】
その結果、鉄道車両１の加速度が所定の加速度（閾値）以下である場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、次に、減速度が所定の減速度より大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。なお、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に予め記憶された所定の減速度（閾値）と、算出された減速度とを比較する。判断の結果、減速度が所定の減速度より大きい場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、鉄道車両１はブレーキ時等の減速状態にあるので、ＣＰＵ３１は減速フラグ３３ａをオンすると共に加速フラグ３３ｂをオフして（Ｓ１５）、この加減速判断処理を終了する。
【００４４】
一方、Ｓ１４の処理の結果、減速度が所定の減速度以下の場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、鉄道車両１は通常の走行状態であるので、ＣＰＵ３１は減速フラグ３３ａ及び加速フラグ３３ｂをオフして（Ｓ１６）、この加減速判断処理を終了する。これに対し、Ｓ１３の処理の結果、加速度が所定の加速度より大きい場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、鉄道車両１は加速状態にあるので、ＣＰＵ３１は減速フラグ３３ａをオフすると共に加速フラグ３３ｂをオンして（Ｓ１７）、この加減速判断処理を終了する。
【００４５】
次に図６を参照して姿勢調整処理について説明する。図６は姿勢調整処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ３１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理であり、鉄道車両１の車体４，６の姿勢を調整するための処理である。
【００４６】
ＣＰＵ３１は姿勢調整処理に関し、まず、減速フラグ３３ａがオンであるか否かを判断し（Ｓ２１）、減速フラグ３３ａがオンである場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、後傾フラグ３３ｃがオンであるか否かを判断する（Ｓ２２）。後傾フラグ３３ｃがオフである場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、ＣＰＵ３１は先頭車両２の第２空気ばね２３の空気を排気する（Ｓ２３）。なお、Ｓ２３の処理は遮断弁２８を閉止し排気弁２９を開弁することにより行われる。これにより先頭車両２の第２空気ばね２３が収縮され、先頭車両２の車体４の後尾側を先頭側に対して下降させることができる（図２（ａ）参照）。その結果、第２空気ばね２３が収縮される前と比較して、鉄道車両１の前面投影面積を大きくできる。
【００４７】
次にＣＰＵ３１は、先頭車両２の第１空気ばね１３に給気する（Ｓ２４）。なお、Ｓ２４の処理は給気弁１７を開弁し、遮断弁１８を閉止することにより行われる。これにより先頭車両２の第１空気ばね１３が伸張され、先頭車両２の車体４の先頭側を後尾側に対して上昇させることができる（図２（ｂ）参照）。その結果、鉄道車両１の前面投影面積をさらに大きくできる。
【００４８】
次にＣＰＵ３１は、先頭車両２の後方に連結された２両目車両（他の車両３）の第２空気ばね２３の空気を排気する（Ｓ２５）。なお、Ｓ２５の処理は遮断弁２８を閉止し排気弁２９を開弁することにより行われる。これにより２両目車両（他の車両３）の第２空気ばね２３が収縮され、他の車両３の車体６の後尾側を先頭側に対して下降させることができる。その結果、第２空気ばね２３が収縮される前と比較して、他の車両３の前面投影面積を大きくできる。
【００４９】
次にＣＰＵ３１は、他の車両３の第１空気ばね１３に給気する（Ｓ２６）。なお、Ｓ２６の処理は給気弁１７を開弁することにより行われる。これにより他の車両３の第１空気ばね１３が伸張され、他の車両３の車体６の先頭側を後尾側に対して上昇させることができる。その結果、他の車両３の前面投影面積をさらに大きくできる。次いで、ＣＰＵ３１は後傾フラグ３３ｃをオンし（Ｓ２７）、前傾フラグ３３ｄをオフして（Ｓ２８）、この姿勢調整処理を終了する。
【００５０】
一方、Ｓ２２の処理の結果、後傾フラグ３３ｃがオンである場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、先頭車両２及び他の車両３は既に車体４，６が後傾状態にあるので、Ｓ２３〜Ｓ２８の処理をスキップして、この姿勢調整処理を終了する。
【００５１】
以上のＳ２１〜Ｓ２８の処理（姿勢調整処理）によれば、減速度が大きい場合に慣性力によって車体４，６が前側に傾斜される状態になるところ、第２空気ばね２３の空気を排気することにより、車体４，６が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体４，６を後側に傾斜させることができる。その結果、第２空気ばね２３の空気を排気しない場合と比較して、車体４，６の下面が進行方向に対面する分だけ、前面投影面積を拡大することができる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を拡大することにより、減速時の空気抵抗を大きくすることができる。
【００５２】
また、車体４，６が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体４，６を後側に傾斜させることにより、車体４，６の荷重を第１台車１０及び第２台車２０に均等化できるので、車輪１２，２２とレール（図示せず）との粘着力を確保できる。粘着力を確保しつつ空気抵抗を大きくできるので、減速時の走行抵抗を増大できる。その結果、ブレーキ時の停止距離を短くできる。
【００５３】
また、先頭車両２に配置される第１台車１０及び第２台車２０の第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の給気または排気をした後、他の車両３に配置される第１台車１０及び第２台車２０の第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の給気または排気をする。そのため、先頭車両２の前面投影面積を、他の車両３の前面投影面積を拡大するより先に大きくできる。
【００５４】
ここで、他の車両３の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果は、レール方向に沿って先頭車両２の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両２の前面投影面積を拡大することによる空気抵抗の増大効果と比較して小さい。そのため、先頭車両２の前面投影面積の拡大を、他の車両３の前面投影面積の拡大より先にすることにより、空気抵抗の増大効果が早く得られる。その結果、ブレーキ時の停止距離を短くできる。
【００５５】
また、各車両の第２空気ばね２３の空気を排気すると共に第１空気ばね１３に給気するので、第２空気ばね２３の空気の排気または第１空気ばね１３の給気のいずれか一方を行う場合と比較して、車体４，６が後傾する角度を大きくできる。よって、第２空気ばね２３の空気の排気または第１空気ばね１３の給気のいずれか一方を行う場合と比較して、車体４，６の下面が進行方向に対面する面積が大きくなるので、前面投影面積を拡大できる。さらに、減速時に、先頭車両２及び他の車両３の車体４，６が前側に傾斜される状態を抑制、又は、車体４，６を後側に傾斜させることができるので、減速時に乗客が体感する減速度を低減できる。
【００５６】
これに対し、Ｓ２１の処理の結果、減速フラグ３３ａがオフである場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、加速フラグ３３ｂがオンであるか否かを判断する（Ｓ２９）。その結果、加速フラグ３３ｂがオンである場合には（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、前傾フラグ３３ｄがオンであるか否かを判断する（Ｓ３０）。前傾フラグ３３ｄがオフである場合には（Ｓ３０：Ｎｏ）、ＣＰＵ３１は先頭車両２の第１空気ばね１３の空気を排気する（Ｓ３１）。なお、Ｓ３１の処理は遮断弁１８を閉止し排気弁１９を開弁することにより行われる。これにより先頭車両２の第１空気ばね１３が収縮され、先頭車両２の車体４の先頭側を後尾側に対して下降させることができる（図３（ａ）参照）。その結果、第１空気ばね１３が収縮される前と比較して、車体４，６が前傾する分だけ、鉄道車両１のアップフォース（上向きの揚力）を抑制して、ダウンフォースを稼ぐことができる。
【００５７】
次にＣＰＵ３１は、先頭車両２の第２空気ばね２３に給気する（Ｓ３２）。なお、Ｓ３２の処理は給気弁２７を開弁し、遮断弁２８を閉止することにより行われる。これにより先頭車両２の第２空気ばね２３が伸張され、先頭車両２の車体４の後尾側を先頭側に対して上昇させることができる（図３（ｂ）参照）。その結果、鉄道車両１のダウンフォースをさらに大きくできる。
【００５８】
次にＣＰＵ３１は、先頭車両２の後方に連結された２両目車両（他の車両３）の第１空気ばね１３の空気を排気する（Ｓ３３）。なお、Ｓ３３の処理は遮断弁１８を閉止し排気弁１９を開弁することにより行われる。これにより２両目車両（他の車両３）の第１空気ばね１３が収縮され、他の車両３の車体６の先頭側を後尾側に対して下降させることができる。その結果、第１空気ばね１３が収縮される前と比較して、他の車両３のダウンフォースを大きくできる。
【００５９】
次にＣＰＵ３１は、他の車両３の第２空気ばね２３に給気する（Ｓ３４）。なお、Ｓ３４の処理は給気弁２７を開弁することにより行われる。これにより他の車両３の第２空気ばね２３が伸張され、他の車両３の車体６の後尾側を先頭側に対して上昇させることができる。その結果、他の車両３のダウンフォースをさらに大きくできる。次いで、ＣＰＵ３１は前傾フラグ３３ｄをオンし（Ｓ３５）、後傾フラグ３３ｃをオフして（Ｓ３６）、この姿勢調整処理を終了する。
【００６０】
一方、Ｓ３０の処理の結果、前傾フラグ３３ｄがオンである場合には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、先頭車両２及び他の車両３は既に車体４，６が前傾状態にあるので、Ｓ３１〜Ｓ３６の処理をスキップして、この姿勢調整処理を終了する。また、Ｓ２９の処理の結果、加速フラグ３３ｂがオフである場合には（Ｓ２９：Ｎｏ）、鉄道車両１は加速条件および減速条件のいずれも満たしていないので、遮断弁１８，２８を開弁し（Ｓ３７）、前傾フラグ３３ｄ及び後傾フラグ３３ｃをオフして（Ｓ３８）、この姿勢調整処理を終了する。
【００６１】
以上のＳ２９〜Ｓ３８の処理（姿勢調整処理）によれば、加速度が大きい場合に慣性力によって車体４，６が後側に傾斜される状態になるところ、第１空気ばね１３の空気を排気することにより、車体４，６が後側に傾斜される状態を抑制、又は、車体４，６を前側に傾斜させることができる。その結果、第１空気ばね１３の空気を排気しない場合と比較して、車体４，６が前傾する分だけダウンフォースを稼ぐことができる。よって、加速時にレール（図示せず）と車輪１２，２２との粘着力が低下することを抑制でき、加速時においても想定通りの走行を可能にできる。
【００６２】
また、第１空気ばね１３の空気を排気しない場合と比較して、車体４，６を前傾させることができるので、その分だけ前面投影面積を縮小できる。空気抵抗は前面投影面積に比例するので、前面投影面積を縮小することにより、加速時の空気抵抗を小さくできる。これにより、加速時のエネルギー損失を少なくできる。特に鉄道車両１は、先頭車両２の先頭部が後方上向きに上昇傾斜する傾斜面４ａ（図１参照）を備えているので、加速時の空気抵抗の低減効果を大きくすることができる。さらに、加速時に、車体４，６が後側に傾斜される状態を抑制、又は、車体４，６を前側に傾斜させることができるので、加速時に乗客が体感する加速度を低減できる。
【００６３】
また、先頭車両２に配置される第１台車１０及び第２台車２０の第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３の給気または排気をした後、他の車両３に配置される第１台車１０及び第２台車２０の第１空気ばね１３及び第２台車２３の給気または排気をする。そのため、先頭車両２の前面投影面積を、他の車両３の前面投影面積を縮小するより先に小さくできる。
【００６４】
ここで、他の車両３の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果は、レール方向に沿って先頭車両２の外側を流れる走行風の影響を受けるので、先頭車両２の前面投影面積を縮小することによる空気抵抗の低減効果と比較して小さい。そのため、先頭車両２の前面投影面積の縮小を、他の車両３の前面投影面積の縮小より先にすることにより、空気抵抗の低減効果を早く得ることができる。その結果、加速時のエネルギー損失の低減効果を大きくできる。
【００６５】
なお、本実施の形態において、請求項１記載の走行状態取得手段としては、図５に示すフローチャート（加減速判断処理）におけるＳ１１，Ｓ１２の処理が該当する。減速状態判断手段としては、図６に示すフローチャート（姿勢制御処理）におけるＳ２１の処理が、投影面積拡大手段としてはＳ２３〜Ｓ２６の処理がそれぞれ該当する。請求項２記載の加速状態判断手段としては、図６に示すフローチャート（姿勢調整処理）におけるＳ２９の処理が、姿勢変更手段としてはＳ３１〜Ｓ３４の処理がそれぞれ該当する。
【００６６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、車体４，６を支持する台車（第１台車１０及び第２台車２０）の数は一例であり、適宜選択できる。
【００６７】
上記実施の形態では、加速度判断処理において、鉄道車両１に搭載された速度検出装置４２によって鉄道車両１の走行速度を検出し、ノッチ情報に基づいて加速度および減速度を算出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、速度検出装置４２に代えて、自動列車制御装置（信号保安装置）や鉄道制御システムによって鉄道車両１の走行速度を検出することは当然可能である。また、鉄道車両１の走行速度およびノッチ情報から加速度および減速度を算出するのに代えて、加速度センサを鉄道車両１に搭載し、その加速度センサによって鉄道車両１のレール方向の加速度および減速度を取得することは当然可能である。
【００６８】
また、車両の加速度を求め、その加速度と閾値とを比較して車両が減速状態にあるか否かを判断する代わりに、ブレーキが作動したことをトリガとして、車両が減速状態にあると判断することは当然可能である。また、車両の走行速度およびノッチ情報から加速度を算出して車両が加速状態や減速状態にあるか否かを判断する代わりに、車両の走行速度およびノッチ情報をパラメータとする変換テーブルを予め設定し、その変換テーブルから、車両が所定の加速状態や減速状態にあるか否かを判断することは当然可能である。
【００６９】
上記実施の形態では、姿勢調整処理において、鉄道車両１の加速度または減速度が所定の加速度または減速度より大きい場合に所定の条件を満たすと判断し、給気弁１７，２７又は排気弁１９，２９を操作することにより第１空気ばね１３及び第２空気ばね２３を給排気する場合について説明した。この場合に、加速度または減速度に応じた給気弁１７，２７又は排気弁１９，２９の操作量を、予め変換テーブルとして設定することは当然可能である。変換テーブルはＲＯＭ３２（図４参照）に記憶される。このようにすることで、給気弁１７，２７及び排気弁１９，２９を加減速度に応じて所望に開閉操作できるので、車体４，６の姿勢をきめ細かく制御できる。
【００７０】
上記実施の形態では、姿勢調整処理において、減速時には第２空気ばね２３の空気を排気した後、第１空気ばね１３に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第１空気ばね１３に給気した後、第２空気ばね２３の空気を排気することは当然可能である。第１空気ばね１３の給気は、第２空気ばね２３の空気の排気に比べて短時間で完了させることができるので、第２空気ばね２３の空気を先に排気する場合と比較して、前面投影面積を拡大する効果を速く得ることができる。
【００７１】
また、加速時には第１空気ばね１３の空気を排気した後、第２空気ばね２３に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第２空気ばね２３に給気した後、第２空気ばね２３の空気を排気することは当然可能である。第２空気ばね２３の給気は、第１空気ばね１３の空気の排気に比べて短時間で完了させることができるので、第１空気ばね１３の空気を先に排気する場合と比較して、ダウンフォースを稼ぐ効果を早く得ることができる。
【００７２】
また、減速時には第２空気ばね２３の空気を排気し、且つ、第１空気ばね１３に給気する場合、加速時には第１空気ばね１３の空気を排気し、且つ、第２空気ばね２３に給気する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、いずれか一方の空気ばねを給排気して、車体４，６の姿勢を制御することは当然可能である。例えば、減速時には第２空気ばね２３の空気の排気、又は、第１空気ばね１３の給気のいずれかを行い、加速時には第１空気ばね１３の空気の排気、又は、第２空気ばね２３の給気のいずれかを行うことは当然可能である。
【００７３】
上記実施の形態では、先頭車両２の先頭部が傾斜面４ａをもつ流線形に形成される鉄道車両１について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、先頭部が道床（図示せず）に対して垂直な切妻型車両（鉄道車両）とすることは当然可能である。切妻型車両の場合も、加速時または減速時に車体４，６の姿勢を調整することによって、本実施の形態と同様に、減速時に前面投影面積を拡大したり加速時にダウンフォースを稼いだりする効果を実現できる。
【符号の説明】
【００７４】
１      鉄道車両
２      先頭車両
３      他の車両
４，６  車体
１０    第１台車（台車）
１３    第１空気ばね（空気ばね）
１４    高さ調整機構
２０    第２台車（台車）
２３    第２空気ばね（空気ばね）
２４    高さ調整機構
【図１】
2015020445.tif 000003
【図２】
2015020445.tif 000004
【図３】
2015020445.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015020445.tif 000007
【図６】
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