(57)【要約】  【課題】  車両の走行安定性や輪重変動の安定性を向上できる、あるいは、空気供給用コンプレッサの負荷を低減し、騒音・振動（乗り心地の悪化）を少なくすることができる等の利点を有する鉄道車両を提供する。  【解決手段】  この鉄道車両は、車体１０下面と台車枠１３上面との間において、センター空気バネ２５とサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒを備えている。センター空気バネ２５は主として車体１０の荷重を受ける役割を果たし、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒは主として車体１０を左右に傾斜させる役割を果たす。そのため、左右の空気バネでのみ車体荷重の負担と車体傾斜とを行なう車両に比べて、空気の消費量を少なくすることができる。これにより、車両の走行安定性を高めるとともに輪重変動を抑制でき、騒音・振動が少なくて乗り心地のよい鉄道車両を提供できる。【選択図】  図１
2005238937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車と、
該台車上に搭載された車体と、
前記台車上に配置された、前記車体を支える空気バネと、
を具備する鉄道車両であって、
前記空気バネが、車両幅方向中央部に配置されたセンター空気バネと、車両幅方向両側部に配置されたサイド空気バネからなり、
これらセンター空気バネ及びサイド空気バネに接続された空圧制御系統中に、前記センター空気バネ及び前記サイド空気バネ内の各空気量を調節して各バネの高さを制御する制御手段が設けられていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
台車と、
該台車上に搭載された車体と、
前記台車上に配置された、前記車体を支えるバネと、
を具備する鉄道車両であって、
前記バネが、車両幅方向中央部に配置されたセンターバネ（非空気バネ）と、車両幅方向両側部に配置されたサイド空気バネからなり、
前記サイド空気バネに接続された空圧制御系統中に、前記サイド空気バネ内の各空気量を調節して各バネの高さを制御する制御手段が設けられていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
前記制御手段で前記サイド空気バネのバネ高さを制御して、車両曲線走行時の前記車体の傾斜角度を調節することを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両。
【請求項４】
前記センター空気バネ（前記センターバネ）及び／又は前記サイド空気バネが、前記台車の前後方向に沿って延びるように配置されているか、あるいは、前記台車の前後方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鉄道車両。
【請求項５】
左右の前記サイド空気バネが相互に通気管で繋がれており、
該通気管中に、左右のサイド空気バネ間で空気を移動させる手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台車上で車体を支える空気バネを備えた鉄道車両に関する。特には、車両の走行安定性や輪重変動の安定性を向上できる、あるいは、空気供給用コンプレッサの負荷を低減し、騒音・振動（乗り心地の悪化）を少なくすることができる等の利点を有する鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７〜図１２を参照しつつ、鉄道車両の台車周りの構成例について説明する。
まず、３点支持台車を備える鉄道車両について説明する。
図７は、３点支持台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
図７に示す鉄道車両の車体１０１は、台車１１１上に搭載されている。この台車１１１は、台車枠１１３、上揺れ枕１１５、下揺れ枕１１７を備えている。台車枠１１３の下部には、車輪１２１と車軸１２３からなる輪軸１２５が取り付けられている。車輪１２１は、車軸１２３の両側に圧入されて固定されている。両車輪１２１の外側において、車軸１２３の両端部には軸箱１２７が外嵌されている。台車１１１の台車枠１１３と各軸箱１２７の間には、軸バネ１２９が介装されている。
【０００３】
車体１０１の下面には、中心ピン１０３が固定されている。この中心ピン１０３は、台車枠１１３内側を通って上揺れ枕１１５まで垂下している。中心ピン１０３の下端は、上揺れ枕１１５の凹部１１５ａに係合している。上揺れ枕１１５の両側部１１６と車体１０１の両側部下面との間には、側受け１０５が設けられている。これらの側受け１０５は、台車１１１の蛇行防止のためのものである。台車枠１１３と下揺れ枕１１７との間には、スイングハンガ１０７（下揺れ枕吊り）が設けられている。さらに、上揺れ枕１１５と下揺れ枕１１７との間には、板バネやコイルバネ、空気バネ等からなる枕バネ１０９が介装されている。
【０００４】
この図７の鉄道車両の台車１１１は、中央部（中心ピン１０３を受ける上揺れ枕１１５の凹部１１５ａ）と左右両側部（両側受け１０５）の３点で車体１０１の荷重を受けるので、３点支持台車と呼ばれる。この３点支持台車は、中央部で約８０％の荷重を受け、左右両側部でそれぞれ約１０％の荷重を受ける構造となっている。この種の鉄道車両においては、左右両側部において荷重を負担することで台車に回転抵抗を与え、台車の蛇行動を抑えるようになっている。
【０００５】
次に、ボルスタアンカ式台車を備える鉄道車両について説明する。
図８は、ボルスタアンカ式台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
図８に示す鉄道車両の車体２０１は、ボルスタアンカ式台車２１１上に搭載されている。この台車２１１の台車枠２１３の上側には、側受け（摺り板を含む）２１５を介してボルスタ２１７が設けられている。このボルスタ２１７の両側面と車体２０１の両側部との間には、台車枠２１３に対して車体２０１を留めるボルスタアンカ２１９が設けられている。ボルスタアンカ２１９により、車体２０１とボルスタ２１７は、台車枠２１３に対して同期回動可能となる。
【０００６】
ボルスタアンカ式台車２１１の台車枠２１３の下側には、輪軸２２５（車輪２２１及び車軸２２３）が取り付けられている。輪軸２２５の両端部の軸箱２２７と台車枠２１３との間には、軸バネ２２９が介装されている。ボルスタ２０７の下面には、中心ピン２０３が固定されている。この中心ピン２０３は、台車枠２１３まで垂下している。中心ピン２０３の下端は、台車枠２１３の孔２１３ａに係合している。さらに、車体２０１とボルスタ２１７との間には、枕バネ（空気バネ）２０９が介装されている。
【０００７】
このようなボルスタアンカ式台車２１１においては、左右の枕バネ（空気バネ）２０９でそれぞれ約５０％ずつ均等に車体２０１の荷重を受ける（前提条件として車体内の乗客や荷物の分布は左右均等とする）。このボルスタアンカ式台車２１３は、前述の３点支持台車１１１に比べて構造がシンプルという利点を有する。
【０００８】
次に、ボルスタレス式台車を備える鉄道車両について説明する。
図９は、ボルスタレス式台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
図９に示す鉄道車両は、ボルスタレス式台車２１２を備えている。このボルスタレス式台車２１２は、前述のボルスタアンカ式台車２１１と比較して、側受け２１５、ボルスタ２１７、ボルスタアンカ２１９が設けられていない点で大きく異なる。この鉄道車両の車体２０１は、ボルスタレス式台車２１２の台車枠２１４上に枕バネ（空気バネ）２０９を介して直接搭載されている。このようなボルスタレス式台車２１２においても、前述のボルスタアンカ式台車２１１と同様に、左右の空気バネ２０９でそれぞれ約５０％ずつ均等に車体２０１の荷重を受ける。このボルスタレス式台車２１２は、左右の枕バネ２０９のねじれにより台車回転を許容する構造となっている。
【０００９】
ところで、図９に示すボルスタレス式台車２１２を応用して、図１０〜図１２に示す振子式鉄道車両を構成することができる。この種の振子式鉄道車両は、軌道曲線部を通過する際に、車体を内軌側に傾斜させて遠心力を打ち消し、軌道曲線部の高速通過を実現するものである。
【００１０】
図１０は、振子式鉄道車両の一例（メカ振子（コロ機構式））を模式的に示す正面図である。
図１０の鉄道車両は、図９に示すボルスタレス式台車２１２を備える鉄道車両において、台車枠２１４と空気バネ２０９との間にコロ２３１、振子ばり２３３が介装されており、振子ばり２３３に車体傾斜用のアクチュエータである空圧シリンダ２３５が設けられた構成となっている。この鉄道車両の車体２０１は、台車枠２１４上に設けられたコロ２３１の上で、振子ばり２３３とともに傾斜（左右ローリング運動）する。この種の振子式鉄道車両は、軌道曲線部の通過時に空圧シリンダ２３５を作動させ、軌道の曲率に合わせて車体２０１を最大５度傾斜させることができる。
【００１１】
図１１は、左右の空気バネ高さを変えることにより車体を傾斜させる方式の鉄道車両の一例（強制振子式）を模式的に示す正面図である。
図１１の振子式鉄道車両は、図９を用いて前述した車両と同様に、車体２０１、左右の空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒ、ボルスタレス式台車２１２、輪軸２２５等を備えている（中心ピン等は図示省略されている）。左右の空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒは、空気供給管２４１を介して空気源２４３に繋がっている。空気供給管２４１には、左右の空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒに対応して、給気弁（電磁弁）２４５Ｌ、２４５Ｒ及び排気弁（電磁弁）２４７Ｌ、２４７Ｒがそれぞれ組み込まれている。台車２１２上には、空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒのそれぞれのバネ高さを検出するバネ高さセンサー２４９Ｌ、２４９Ｒが設けられている。
【００１２】
給気弁２４５Ｌ、２４５Ｒ、排気弁２４７Ｌ、２４７Ｒ、バネ高さセンサー２４９Ｌ、２４９Ｒは、車体２０１内の制御装置２６０に接続されている。この制御装置２６０には、地上子２５０から地点情報が入力されるようになっている。この種の鉄道車両では、地上子２５０からの地点情報及び速度情報を利用し、バネ高さセンサー２４９Ｌ、２４９Ｒの検出結果に基づいて制御装置２６０が左右両側部の空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒの給排気量（給気弁２４５Ｌ、２４５Ｒ、排気弁２４７Ｌ、２４７Ｒの開閉度）を調節する。これにより、曲線通過時に車体２０１を最大±２°傾斜させることができ、１０〜１５ｋｍ／ｈ程度の曲線通過速度向上が可能となる。
【００１３】
図１２は、振子式鉄道車両の制御系統例を概念的に示す図である。
図１２には、図１１の地上子２５０に代えて、車体２０１にジャイロ２５１ならびに加速度センサー２５３ａが設けられた例が示されている。図１２に示す制御装置は、軌道の曲線検出部（軌道の曲率算出部）２７１と、車体傾斜量算出部２７２と、車高制御部２７３を備えている。曲線検出部２７１は、ジャイロ２５１からのヨーレートと加速度センサー２５３ａからの車速が入力されて軌道の曲率を求める。車体傾斜量算出部２７２は、加速度センサー２５３ａから車体水平方向の加速度が入力されて、この入力値や軌道の曲率、車速に基づいて車体の傾斜量を求める。車高制御部２７３は、車体傾斜量算出部２７２からの車体傾斜量指令値と、バネ高さセンサー２４９Ｌ、２４９Ｒからのバネ高さとが入力されて、車高（車体２０１の傾斜角度）の最適値を決定する。制御装置は、曲線検出部２７１と車高制御部２７３との出力に基づき、電磁弁（給気弁２４５Ｌ、２４５Ｒ及び排気弁２４７Ｌ、２４７Ｒ）の開閉度制御すなわち空気バネの給排気指令を行なう。
【００１４】
この図１２のような制御系統を用いた車両が軌道の曲線部を通過する場合、一例で数値を挙げると、軌道曲率半径が２００〜１０００ｍ、基本通過速度が５０〜１００ｋｍ／ｈの範囲内で、１５〜２５ｋｍ／ｈの速度増加が可能である。
なお、前述した振子式車両について、例えば、図１０の振子式鉄道車両については非特許文献１、図１１の振子式車両については非特許文献２、図１２の制御系統については非特許文献３において、より詳細な解説がなされている。
【００１５】
【非特許文献１】鈴木浩明、『鉄道のスピードアップと乗り心地評価』、鉄道ピクトリアル、４７巻４号（通巻６３５号）、電気車研究会、１９９７年４月。
【非特許文献２】小泉智志、『特集  台車技術とアクティブコントロール』、鉄道車両と技術、Ｎｏ．８０、レール  アンド  テック出版、２００２年１２月。
【非特許文献３】佐藤巌、『研究と開発  ２６１系特急気動車の概要』、Ｒ＆Ｍ、８巻２号（通巻５９３号）、社団法人日本鉄道車両機械技術協会、２０００年２月。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述したボルスタアンカ式台車２１１（図８参照）やボルスタレス式台車２１４（図９参照）を備える鉄道車両、あるいは、振子式鉄道車両（図１０、図１１参照）においては、車体荷重を左右両側部の空気バネで左右均等に受ける構成となっている。
強制振子式鉄道車両（図１１、図１２参照）においては、左右両側部の空気バネの給排気量を調節することで、最大制御角±２°の車体傾斜を行なっている。このように、左右の空気バネの給排気量のみを調整して車体傾斜を行なう場合、給排気時に高圧空気を大量に消費することとなる。すると、応答性が低下したり、コンプレッサに大きな負担がかかって動力損失が増したりする問題が生じる。さらに、コンプレッサの負荷が増加すると騒音・振動も増加し、これが車体内部に伝わると乗り心地の悪化を引き起こすおそれがある。あるいは、鉄道車両が気動車（ディーゼルカー）である場合は、コンプレッサの稼動に応じてディーゼルエンジン動力の相当な分が消費されるので、力行のための動力が減り、加速力や登坂力が低下するおそれもある。
【００１７】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、車両の走行安定性や輪重変動の安定性を向上できる、あるいは、空気供給用コンプレッサの負荷を低減し、騒音・振動（乗り心地の悪化）を少なくすることができる等の利点を有す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】
【００１８】
本発明の第１の鉄道車両は、台車と、  該台車上に搭載された車体と、  前記台車上に配置された、前記車体を支える空気バネと、を具備する鉄道車両であって、  前記空気バネが、車両幅方向中央部に配置されたセンター空気バネと、車両幅方向両側部に配置されたサイド空気バネからなり、  これらセンター空気バネ及びサイド空気バネに接続された空圧制御系統中に、前記センター空気バネ及び前記サイド空気バネ内の各空気量を調節して各バネの高さを制御する制御手段が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の鉄道車両は、台車と、  該台車上に搭載された車体と、  前記台車上に配置された、前記車体を支えるバネと、を具備する鉄道車両であって、  前記バネが、車両幅方向中央部に配置されたセンターバネ（非空気バネ）と、車両幅方向両側部に配置されたサイド空気バネからなり、  前記サイド空気バネに接続された空圧制御系統中に、前記サイド空気バネ内の各空気量を調節して各バネの高さを制御する制御手段が設けられていることを特徴とする。
なお、前記非空気バネとしては、金属や樹脂、複合材料等からなるコイルバネ、板バネや、液体封入ゴムバネ等を用いることができる。
【００２０】
本発明の鉄道車両は、センター空気バネあるいはセンターバネ（非空気バネ）とサイド空気バネを備えており、センター空気バネあるいはセンターバネ（非空気バネ）が主として車体荷重を受ける役割を果たし、サイド空気バネが主として車体を左右に傾斜させる役割を果たす。そのため、従来のような左右の空気バネでのみ車体荷重の負担と車体傾斜とを行なう車両に比べて、空気の消費量を少なくすることができる。これにより、車両の走行安定性を高めるとともに輪重変動を抑制でき、騒音・振動が少なくて乗り心地のよい鉄道車両を提供できる。
【００２１】
より詳しくは、車体荷重は主にセンターのバネで負担するので、サイド空気バネの容量を従来よりも小さくすることができ、車体傾斜時の空気使用量を減らすことができる。そのため、空気圧縮機の作動時における騒音・振動を少なくできる。さらに、少ない給排気量でサイド空気バネのバネ高さを制御できることにより、車両が軌道曲線部を走行する際の車輪横圧を低減させて高速通過を可能とすることができる、あるいは、軌道曲線部走行時における車両への遠心力の作用や軌道の平面狂いに伴う車体荷重のアンバランスを制御して、輪重変動を抑制することができる。さらに、乗車人員の増減や移動に伴って生じる車体荷重のアンバランスに対しても、サイド空気バネのバネ高さを制御することで車体の高さや姿勢を一定に保つことが可能となる。
【００２２】
本発明の鉄道車両においては、前記制御手段で前記サイド空気バネのバネ高さを制御して、車両曲線走行時の前記車体の傾斜角度を調節することができる。
この場合、空気バネに加わる荷重配分としては、例えばセンターが２０〜８０％程度（好ましくは５０〜８０％）、サイドが８０〜２０％程度（好ましくは５０〜８０％）である。サイド空気バネの受ける荷重配分を２０％程度に設定した場合は、従来のように左右両側部でのみ車体荷重を受ける場合に比べて、サイド空気バネ断面積を約１／５とすることができる。これにより、車体傾斜制御を行なう際の給排気量を約１／５とすることができ、空気供給系統中の空気圧縮機の作動時におけるエネルギ消費も約１／５とすることができる。
【００２３】
本発明の鉄道車両においては、前記センター空気バネ（前記センターバネ）及び／又は前記サイド空気バネが、前記台車の前後方向に沿って延びるように配置されているか、あるいは、前記台車の前後方向に沿って複数配置されているものとすることができる。
この場合、ピッチング等の、台車の好ましくない挙動を抑制することができる。
【００２４】
本発明の鉄道車両においては、左右の前記サイド空気バネが相互に通気管で繋がれており、  該通気管中に、左右のサイド空気バネ間で空気を移動させる手段が設けられていることができる。
この場合、車体傾斜時の空気使用量を著しく少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、車両の走行安定性や輪重変動の安定性を向上できる、あるいは、空気供給用コンプレッサの負荷を低減し、騒音・振動（乗り心地の悪化）を少なくすることができる等の利点を有する鉄道車両を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る鉄道車両を模式的に示す図である。（Ａ）は鉄道車両の正面図ならびに空気供給系統図であり、（Ｂ）は（Ａ）のセンター空気バネの形状を示す図であり、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれセンター空気バネの他の例を示す図である。
図２（Ａ）〜（Ｄ）ならびに図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ台車枠上のバネの配置形態を模式的に示す平面図である。
図４は、本実施例に係る制御方式の一例を説明するための図である。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、本実施例に係る鉄道車両の車体１０は、ボルスタレス式台車１１上に搭載されている。このボルスタレス式台車１１の台車枠１３は、図２及び図３の各図に示すように、中央矩形枠部１３ａと前後左右の４本の梁部１３ｂ〜１３ｅを有するＨ字状のものである。図１（Ａ）に示すように、台車枠１３の下部には、左右一対の車輪１５と車軸１６からなる輪軸１７が取り付けられている。車輪１５は、車軸１６の両側に圧入されて固定されている。両車輪１５の外側において、車軸１６の両端部には軸受け（図示されず）を介して軸箱１８が外嵌されている。台車１１の台車枠１３と各軸箱１８の間には、軸バネ１９が介装されている。
【００２８】
車体１０の下面には、中心ピン２１が固定されている。この中心ピン２１は、台車枠１３を貫通して下方まで延び出ている。台車枠１３下面側において、中心ピン２１の下端には牽引装置２３が取り付けられている。この牽引装置２３は、車体１０に中心ピン２１を介して台車枠１３を連結するとともに、台車１１の牽引力を車体１０に伝えるものである。車体１０下面と台車枠１３上面との間において、中止ピン２１の外側にはセンター空気バネ２５が配置されている。図１（Ｂ）に示すように、この例のセンター空気バネ２５はリング状をしており、中心ピン２１の外側全周に配置されている。
【００２９】
図１（Ａ）に示すように、車体１０下面と台車枠１３上面との間において、センター空気バネ２５を挟んで左右両側（車体１０左右両側部）にはサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒがそれぞれ配置されている。台車枠１３の左右上面には、車体１０下面と台車枠１３上面との間の距離（サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒのバネ高さ）をそれぞれ検出するセンサー３１Ｌ、３１Ｒがそれぞれ設けられている。本実施例においては、センター空気バネ２５が主として車体１０の荷重（５０〜８０％）を受ける役割を果たし、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒが主として車体１０を左右に傾斜させる役割を果たす。
【００３０】
なお、センター空気バネは、図１（Ｃ）に示すように、中心ピンを挟んで左右に分割配置された２つの空気バネ２６Ｌ、２６Ｒを、絞り弁（あるいは締め切り弁）２９の組み込まれた連通管２８で繋いだものを用いることもできる。この場合、左右の空気バネ２６Ｌ、２６Ｒがバランスして所定高さとなった時点で給気を止め、封じ切り状態で車体荷重のみを支持する。そして、絞り弁（締め切り弁）２９のダンパー機能により、車体１０の傾斜不要時にローリング抑制効果を上げることができる（後述する図３（Ｄ）も参照）。あるいは、図１（Ｄ）に示すように、このバネは空気バネに限らず、コイルバネ等の非空気バネ２７を用いることもできる。この場合、中心ピンはコイルバネの中心に挿通される。
【００３１】
センター空気バネ２５、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒは、それぞれ空気供給管４１、４２、４３を介して、空気溜４５に繋がっている。この空気溜４５には、空気圧縮機４７が配管を介して接続されており、この空気圧縮機４７から空気溜４５に圧力空気が補充される。各空気供給管４１〜４３には、それぞれ電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖが組み込まれている。各電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖには、大気開放用の排気管４１′〜４３′が繋がっている。これら各電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖと前述のセンサー３１Ｌ、３１Ｒは、コントローラ５０に接続されている。このコントローラ５０は、センサー３１Ｌ、３１Ｒの検出値に基づき各電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖの開閉度を制御して空気バネ２５、３０Ｌ、３０Ｒへの給排気量（バネ高さｈ１〜ｈ３）を調節し、ボルスタレス式台車１１上で車体１０を適宜傾斜させる。
【００３２】
このコントローラ５０が、前述した図１２の制御装置と同様の制御系（曲線検出部２７１、車体傾斜量算出部２７２、車高制御部２７３）を備えている場合、センサー３１Ｌ、３１Ｒの検出値及び前述と同様のジャイロや加速度センサー等の検出値を用いて、各電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖの開閉度制御すなわち空気バネ２５、３０Ｌ、３０Ｒの給排気指令を行なうことで、車体１０を最大２度傾斜させることができる。この場合、車体１０の荷重は主にセンター空気バネ２５で負担するので、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒの容量を前述の空気バネ２０９Ｌ、２０９Ｒよりも小さくすることができ、車体１０の傾斜時の空気使用量を減らすことができる。そのため、空気圧縮機４７の作動時における騒音・振動の発生を少なくできるので、車両の乗り心地の悪化を低減することができる。
【００３３】
さらに、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒのバネ高さｈ２、ｈ３を制御できることにより、車両が軌道曲線部を走行する際の車輪横圧を低減させて高速通過を可能とすることができる、あるいは、軌道曲線部走行時における車両への遠心力の作用や軌道の平面狂いに伴う車体荷重のアンバランスを制御して、輪重変動を抑制することができる。
【００３４】
ここで、図４に示すように、車両が指令制御装置（ＣＣ装置：Command Controller）を備える場合は、軌道曲線部を走行する際の車体の振り遅れを防止することもできる。この図４においては、振子制御装置（ＴＣ装置：Tilt Controller）が図１のコントローラ５０に相当する。ＣＣ装置には軌道の形状やカント等が予め記憶されており、ＡＴＳ地上子（前述の図１１の地上子２５０と同様のもの）からの地点情報と車軸の回転から正確な現在位置を割り出すことが可能となる。そして、ＴＣ装置が車両の速度情報から最適な車体傾斜角度を演算し、それが実現されるように軌道曲線部に進入する直前から車体傾斜制御を実行する。
【００３５】
図４について説明する。車両が走行し始めると、ＡＴＳ地上子からの地点情報及び速度情報に基づき、ＣＣ装置が図４中Ａ地点（緩和曲線入口から約５０ｍ手前の地点）及び傾斜角を算出する。なお、車両の走行中は、軌道データを有するＣＣ装置に対してＴＣ装置が照査を行うが、この際に前述の地点情報及び速度情報が用いられる。そして、車両がＡ地点に至ると、ＣＣ装置からＴＣ装置へと車体傾斜指令（傾斜タイミング及び傾斜角度）が送られ、緩和曲線入口からαｍ（＜５０ｍ）の地点でＴＣ装置による車体傾斜が実行される。このようにして円曲線に進入した後は、円曲線出口のβｍ手前の地点でＴＣ装置が車体傾斜復帰指令を送り、車体を元に復帰させた状態で緩和曲線出口を通過走行することができる。
【００３６】
さらに、本発明によれば、乗車人員の増減や移動に伴って生じる車体荷重のアンバランスに対しても、図１のサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒのバネ高さｈ１、ｈ３を制御することで、車体１０の高さや姿勢を一定に保つことが可能となる。この場合、乗車中にはコントローラ５０により各電磁弁４１Ｖ〜４３Ｖの開閉度を適宜制御して、乗車完了時にバネ高さがｈ１＝ｈ３となるように調整する。この際、センター空気バネ２５は、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒとは個別に中央点の高さｈ２の調整制御のみを行なう。そして、車両のドア閉めが完了した時点でこの制御を中断し、前述の振子制御（サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒのバネ高さｈ１、ｈ３の差に基づく給排気制御）に移行させる。
【００３７】
次に、図２及び図３を参照して、台車枠１３上における空気バネの配置形態例について述べる。
図２（Ａ）に示す例は、図９等を用いて前述した現状の空気バネ配置形態である。この例では、台車枠１３の中央部には空気バネが配置されておらず、左右両側部にのみサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒが配置されている。
図２（Ｂ）に示す例は、図１に示す本実施例の空気バネ配置形態である。この例では、台車枠１３の中央部にセンター空気バネ２５が配置されており、中央矩形枠部１３ａの左右両側部にサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒが配置されている。
【００３８】
図２（Ｃ）に示す例は、図２（Ｂ）の変形例であって、センター空気バネ２５′がリング状ではなく、中心に孔のないものである。このようなセンター空気バネ２５′は、中心ピン２１を備えない車両（リンク等による仮想回転中心方式の車両）において用いることができる。
図２（Ｄ）に示す例は、図２（Ｂ）の変形例であって、各サイド空気バネが前後に分割され、左右に二つずつ（３０Ｌ′、３０Ｌ″、３０Ｒ′、３０Ｒ″）配置されたものである。この場合、各サイド空気バネ３０Ｌ′、３０Ｌ″、３０Ｒ′、３０Ｒ″は、梁部１３ｂ〜１３ｅの付け根付近に配置される。このような配置形態によれば、車両の加減速時の車体、台車の好ましくない挙動（台車ピッチング等）を抑制し易くなる。
【００３９】
図３（Ａ）に示す例は、図２（Ｂ）の変形例であって、センター空気バネ２５″が前後に長い楕円リング状をしたものである。このようなセンター空気バネ２５″を用いる場合も、台車ピッチング等を抑制し易くなる。
図３（Ｂ）に示す例は、図３（Ａ）のセンター空気バネ２５″と、図２（Ｄ）のサイド空気バネ３０Ｌ′、３０Ｌ″、３０Ｒ′、３０Ｒ″を設けたものである。この場合は、台車ピッチング等を一層抑制し易くなる。
【００４０】
図３（Ｃ）に示す例は、図３（Ａ）の変形例であって、センター空気バネ２５Ａ、２５Ｂが前後に分割されて配置されたものである。このようなセンター空気バネ２５Ａ、２５Ｂを用いる場合も、台車ピッチング等を抑制し易くなる。
図３（Ｄ）に示す例は、図３（Ｃ）における前後のセンター空気バネ２５Ａ、２５Ｂを、絞り弁（あるいは締め切り弁）２９の組み込まれた連通管２８で繋いだものである。これは、前述の図１（Ｃ）に示すものの変形例にもなっている。この場合、前後（図１（Ｃ）では左右）がバランスして所定高さとなった時点で給気を止め、封じ切り状態で車体荷重のみを支持する。
【００４１】
次に、本発明に係る鉄道車両の他の例について説明する。
図５は、本実施例の鉄道車両において、サイド空気バネを繋ぐ連通管にアクチュエータを組み込んだ例を模式的に示す正面図である。
図５に示す鉄道車両においては、両サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒを繋ぐ連通管２８（図１（Ｃ）や図３（Ｄ）と同様のもの）に、空圧アクチュエータ６０が組み込まれている。この空圧アクチュエータ６０は、ピストン６１及び油圧シリンダ６３を備えている。この空圧アクチュエータ６０は左右のサイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒ間で空気量を移動させる際に稼動させ、全体の給排気は図１の空気圧縮機４７を用いる。このような空圧アクチュエータ６０を用いることで、サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒの作動圧を高くすることができる。
【００４２】
図６は、本実施例の鉄道車両において、台車枠上に電動アクチュエータを具備した例を模式的に示す正面図である。
図６に示す鉄道車両においては、台車枠１３上の左右両側部に電動アクチュエータ７１Ｌ、７１Ｒがそれぞれ設けられており、両サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒが連通管２８で繋がれている。この場合は、電動アクチュエータ７１Ｌ、７１Ｒの稼動で車体１０を傾斜させ、その際の両サイド空気バネ３０Ｌ、３０Ｒ間の空気の移動は連通管２８を介して行なうことができる。なお、連通管２８中にオリフィスを設けて、ダンパー機能をもたせるようにすることもできる。
【００４３】
なお、本発明の鉄道車両においては、空気バネを低ねじれ剛性タイプとして台車の回転を許容することもできる。さらに、テフロンやコロ等を空気バネに取り付けて台車の回転が車体に伝わらないように構成することもできる。
本発明に係る鉄道車両の台車の応荷重は、センター及びサイドの全ての空気バネに対する負荷を合計して求めるものとする。センター空気バネは、台車の受ける全荷重の２０〜８０％の間で任意に定めた荷重となるように、サイド空気バネの空気圧を調整する。また、サイド空気バネの高さが一定になるように、センター空気バネの高さは常に一定になるようにする。車体傾斜の制御は、この状態を基準としてサイド空気バネを変位させて行なう。なお、誤作動を防止するために、台車に操舵角センサーを設け、そのセンサー信号に対して矛盾がない場合にのみ動作する照射機能を付加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る鉄道車両を模式的に示す図である。（Ａ）は鉄道車両の正面図ならびに空気供給系統図であり、（Ｂ）は（Ａ）のセンター空気バネの形状を示す図であり、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれセンター空気バネの他の例を示す図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ台車枠上のバネの配置形態を模式的に示す平面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ台車枠上のバネの配置形態を模式的に示す平面図である。
【図４】本実施例に係る制御方式の一例を説明するための図である。
【図５】本実施例の鉄道車両において、サイド空気バネを繋ぐ連通管にアクチュエータを組み込んだ例を模式的に示す正面図である。
【図６】本実施例の鉄道車両において、台車枠上に電動アクチュエータを具備した例を模式的に示す正面図である。
【図７】３点支持台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
【図８】ボルスタアンカ式台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
【図９】ボルスタレス式台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
【図１０】振子式鉄道車両の一例（メカ振子（コロ機構式））を模式的に示す正面図である。
【図１１】左右の空気バネ高さを変えることにより車体を傾斜させる方式の鉄道車両の一例（強制振子式）を模式的に示す正面図である。
【図１２】振子式鉄道車両の制御系統例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  車体
１１  ボルスタレス式台車                      １３  台車枠
１５  車輪                                    １６  車軸
１７  輪軸                                    １８  軸箱
１９  軸バネ                                  ２１  中心ピン
２５、２５′、２５″、２５Ａ、２５Ｂ  センター空気バネ
２６Ｌ、２６Ｒ  空気バネ                      ２７  非空気バネ
２８  連通管                                  ２９  絞り弁（締め切り弁）
３０Ｌ、３０Ｒ、３０Ｌ′、３０Ｌ″、３０Ｒ′、３０Ｒ″  サイド空気バネ
３１Ｌ、３１Ｒ  センサー                      ４１〜４３  空気供給管
４１Ｖ〜４３Ｖ  電磁弁                        ４１′〜４３′  排気管
４５  空気溜                                  ４７  空気圧縮機
５０  コントローラ                            ６０  空圧アクチュエータ
６１  ピストン                                ６３  油圧シリンダ
７１Ｌ、７１Ｒ  電動アクチュエータ
【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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