(57)【要約】  車体と台車との間には、アクチュエータが設けられている。台車と各車輪との間には、ダンパが設けられている。台車には、台車側加速度センサが設けられている。車体には、車体側加速度センサが設けられている。制御装置は、アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって台車を加振させ、ダンパまたはセンサの異常を判定する。
2020110846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用制振装置であって、該鉄道車両用制振装置は、
鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、
前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、
を有し、
前記アクチュエータ制御手段により前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振させ、前記緩衝器または前記センサの異常を判定する異常検出部を有することを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記緩衝器は、減衰力が調整可能な減衰力調整式ダンパであり、
前記減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する減衰力制御手段を有し、
前記異常検出部は、前記減衰力調整式ダンパまたは前記センサの異常を判定することを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記センサは、加速度センサまたはストロークセンサであることを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを前記台車の共振周波数で加振させること特徴とする鉄道車両用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両の振動等を低減する鉄道車両用制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の乗り心地向上のため、台車と車体との間に制振装置を配置した車両が知られている。制振装置は、乗員・乗客の乗り心地向上に寄与するため、運転中の制振装置の異常（故障）の診断以外にも、例えば、運転前に制振装置の異常の診断ができることが好ましい。例えば、特許文献１には、車両停止中に、車体と台車との間に設けられた制御アクチュエータを上下方向に加振させることにより、制御系の各機器（アクチュエータ、各センサ）の診断を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、台車と車体との間に配置される機器を対象とした診断方法であり、例えば、台車と車輪との間に配置された緩衝器の異常は診断しない。このため、台車と車輪との間に配置された緩衝器の異常は、例えば、目視による確認となり、正常・異常の判定の精度、迅速性を十分に確保できない可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、台車と車輪との間に設けられる緩衝器等の正常・異常の判定を精度よく迅速に行うことができる鉄道車両用制振装置を提供することにある。【０００６】
本発明の一実施形態による鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、を有する鉄道車両用制振装置であって、前記アクチュエータ制御手段により前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振させ、前記緩衝器または前記センサの異常を判定する異常検出部を有する。【０００７】
本発明の一実施形態によれば、台車と車輪との間に設けられる緩衝器等の正常・異常の判定を精度よく迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態による鉄道車両用制振装置が搭載された鉄道車両を概略的に示す側面図。
【図２】図１中の台車、車輪、ダンパ、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図。
【図３】図１中の車体、アクチュエータ、インバータ、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図。
【図４】制御装置による異常検知の処理を示す流れ図。
【図５】図４中の「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図６】第２の実施形態による鉄道車両用制振装置が搭載された鉄道車両を概略的に示す側面図。
【図７】図６中の台車、車輪、減衰力調整式ダンパ、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図。
【図８】第２の実施形態による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図９】第１の変形例による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１０】第３の実施形態による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１１】第２の変形例による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１２】第４の実施形態による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１３】図１２中の右下の「Ａ」に続く処理を示す流れ図。
【図１４】第３の変形例による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１５】第４の変形例による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【図１６】第５の変形例による「ダンパの異常検知」の処理を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態による鉄道車両用制振装置を、電車、気動車、客車等の鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ説明する。なお、図４，５，８−１６に示す流れ図の各ステップは、それぞれ「Ｓ」という表記を用いる（例えば、ステップ１＝「Ｓ１」とする）。また、図１−３，６，７では、図面の左側（車両の長さ方向の一側）を鉄道車両の進行方向の前側とし、図面の右側（車両の長さ方向の他側）を鉄道車両の進行方向の後側として説明するが、図面の右側を前側とし、図面の左側を後側としてもよい。
【００１０】
図１ないし図５は、第１の実施形態を示している。図１において、鉄道車両１（以下、車両１という）は、例えば乗客、乗務員等の乗員が乗車する車体２と、車体２の下側に設けられた前側の台車３Ａおよび後側の台車３Ｂとを備えている。これら２つの台車３Ａ，３Ｂは、車体２の前側（車体２の長さ方向の一側で図１ないし図３の左側）と後側（車体２の長さ方向の他側で図１ないし図３の右側）とに離間して配置されている。
【００１１】
これにより、車両１の車体２は、一対の台車３Ａ，３Ｂ上に設置されている。なお、図１ないし図３（および後述する図６および図７）では、図面が複雑になることを避けるため、１両の車両１、即ち、１両編成の列車を示している。しかし、運行される列車は、複数の車両１を連結した列車、即ち、複数の車両１により編成された列車が大多数を占めている。
【００１２】
台車３Ａ，３Ｂは、台車枠４Ａ，４Ｂと、複数の車輪５Ａ−５Ｈと、複数の軸ばね８，８と、複数のダンパ９Ａ−９Ｈとを備えている。各車輪５Ａ−５Ｈは、支持構造体となる台車枠４Ａ，４Ｂに回転可能に支持されることにより、台車３Ａ，３Ｂに取り付けられている。即ち、各台車３Ａ，３Ｂ（台車枠４Ａ，４Ｂ）には、車軸６Ａ−６Ｄ（図２）の長さ方向の両端（即ち、車体２の幅方向の両端）にそれぞれ車輪５Ａ−５Ｈを設けてなる輪軸７Ａ−７Ｄが、前後方向に離間してそれぞれ２個ずつ取付けられている。これにより、各台車３Ａ，３Ｂには、それぞれ４個の車輪５Ａ−５Ｄ，５Ｅ−５Ｈが設けられている。
【００１３】
即ち、車輪５Ａ−５Ｈは、１台車当たり４個、１車両当り８個設けられている。車両１は、各車輪５Ａ−５Ｈが左右のレールＲ（図１に一方のみ図示）上を回転することにより、レールＲに沿って走行する。なお、左右方向は、進行方向に対面した状態を基準としている。即ち、左右方向は、車体２の幅方向（車軸６Ａ−６Ｄの軸方向）に対応し、例えば、図１では紙面に直交する表裏方向の表側を左とし、裏側を右としている。
【００１４】
台車３Ａ，３Ｂの台車枠４Ａ，４Ｂと各車輪５Ａ−５Ｈ（より具体的には、車軸６Ａ−６Ｄを回転可能に支持する軸受箱）との間には、車輪５Ａ−５Ｈからの振動や衝撃を緩和する軸ばね８，８と、軸ばね８，８と並列関係をなすように配置された緩衝器としてのダンパ９Ａ−９Ｈとが設けられている。軸ばね８，８は、「ばね下質量」となる車輪５Ａ−５Ｈ等と「ばね間質量」となる台車枠４Ａ，４Ｂ等との間に設けられる一次ばねである。軸ばね８，８は、例えば、コイルばねにより構成され、車軸６Ａ−６Ｄの両側にそれぞれ２個ずつ設けられている。即ち、軸ばね８，８は、１台車当たり８個、１車両当り１６個設けられている。
【００１５】
ダンパ９Ａ−９Ｈは、例えば、各台車３Ａ，３Ｂの左右両側にそれぞれ２個ずつ（車軸６Ａ−６Ｄの軸方向両側にそれぞれ１個ずつ）設けられている。即ち、ダンパ９Ａ−９Ｈは、１台車当たり４個、１車両当り８個設けられている。ダンパ９Ａ−９Ｈは、台車３Ａ，３Ｂ（より具体的には、台車枠４Ａ，４Ｂ）と各車輪５Ａ−５Ｈ（より具体的には、軸受箱）との間に設けられ、台車３Ａ，３Ｂの振動を抑制する。即ち、ダンパ９Ａ−９Ｈは、「ばね間質量」となる台車枠４Ａ，４Ｂ等と「ばね下質量」となる車輪５Ａ−５Ｈ等との間に介装（配置）されている。ダンパ９Ａ−９Ｈは、車輪５Ａ−５Ｈに対する台車３Ａ，３Ｂ（台車枠４Ａ，４Ｂ）の上下方向の振動（車輪５Ａ−５Ｈと台車枠４Ａ，４Ｂとの相対変位）に対して、振動（相対変位）を低減させるような力、即ち、減衰力を発生する油圧緩衝器である。これにより、各ダンパ９Ａ−９Ｈは、台車３Ａ，３Ｂの上下方向の振動を低減する。なお、第１の実施形態では、緩衝器としてのダンパ９Ａ−９Ｈは、ストローク速度によって減衰力が変化するコンベンショナルダンパ（パッシブダンパ）として構成されている。
【００１６】
一方、車体２と各台車３Ａ，３Ｂとの間には、それぞれの台車３Ａ，３Ｂ上で車体２を弾性的に支持する複数の空気ばね１０Ａ−１０Ｄと、各空気ばね１０Ａ−１０Ｄと並列関係をなすように配置された複数のアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄとが設けられている。空気ばね１０Ａ−１０Ｄは、「枕ばね」または「懸架ばね」とも呼ばれ、「ばね上質量」となる車体２等と「ばね間質量」となる台車枠４Ａ，４Ｂ等との間に設けられる二次ばねである。空気ばね１０Ａ−１０Ｄは、各台車３Ａ，３Ｂの左右両側にそれぞれ１個ずつ設けられている。即ち、空気ばね１０Ａ−１０Ｄは、１台車当たり２個、１車両当り４個設けられている。
【００１７】
アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、車両１の車体２と台車３Ａ，３Ｂ（台車枠４Ａ，４Ｂ）との間に設けられた車体台車間アクチュエータであり、上下方向に加振をする。この場合、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、リニアアクチュエータ、例えば、三相リニアモータ等の電動リニアモータ（電磁アクチュエータ）により構成されている。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、空気ばね１０Ａ−１０Ｄと共に、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で上下方向の振動を緩衝（減衰）する電動サスペンション（電磁サスペンション）を構成している。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、上下方向に調整可能な力を発生する。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、１つの台車３Ａ，３Ｂ毎に左右方向に離間して２つ、１車両当たり４個設けられている。
【００１８】
即ち、図３に示すように、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、１つの台車３Ａ，３Ｂに対して２軸配置され、１台の車両（２つの台車３Ａ，３Ｂ）に対して４軸配置される。具体的には、車体２の前部側と前側の台車３Ａとの間には、左右方向に離間してＦＬ側の第１アクチュエータ１１ＡとＦＲ側の第２アクチュエータ１１Ｂとが配置されている。車体２の後部側と後側の台車３Ｂとの間には、左右方向に離間してＲＬ側の第３アクチュエータ１１ＣとＲＲ側の第４アクチュエータ１１Ｄとが配置されている。
【００１９】
アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、車両１に対して上下方向に取付けられている。第１アクチュエータ１１Ａと第２アクチュエータ１１Ｂ、第３アクチュエータ１１Ｃと第４アクチュエータ１１Ｄは、車両１の進行方向に対して各台車３Ａ，３Ｂの左右方向（幅方向）に離間してそれぞれ配置されている。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、前側の台車３Ａおよび後側の台車３Ｂに対する車体２の振動を、台車３Ａ，３Ｂ毎に左右方向でそれぞれ個別に緩衝して低減させるように、制御装置１５から個別に出力される指令信号に従って力を発生する。この場合、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、インバータ１２Ａ−１２Ｄを介して供給される電力によって力を発生する。
【００２０】
ＦＬ側の第１インバータ１２Ａは、ＦＬ側の第１アクチュエータ１１Ａに対応して設けられている。ＦＲ側の第２インバータ１２Ｂは、ＦＲ側の第２アクチュエータ１１Ｂに対応して設けられている。ＲＬ側の第３インバータ１２Ｃは、ＲＬ側の第３アクチュエータ１１Ｃに対応して設けられている。ＲＲ側の第４インバータ１２Ｄは、ＲＲ側の第４アクチュエータ１１Ｄに対応して設けられている。インバータ１２Ａ−１２Ｄは、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの電源回路である。
【００２１】
インバータ１２Ａ−１２Ｄは、電力線側が図示しない車両電力源（例えば、架線、発電機等からの電力供給源）に接続されると共に、動力線側がアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄに接続されている。インバータ１２Ａ−１２Ｄは、例えばトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を含んで構成され、各スイッチング素子は、制御装置１５からの指令信号に基づいて制御される。
【００２２】
インバータ１２Ａ−１２Ｄは、制御装置１５からの指令信号と車両電力源からの電力とに基づいて、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを駆動する。即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの力行時は、車両電力源からインバータ１２Ａ−１２Ｄを経由して、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄに電力が供給される。このとき、インバータ１２Ａ−１２Ｄは、車両電力源から電力線を介して供給される電力から三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の交流電力を生成し、動力線を介して各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの各コイル（図示せず）に電力を供給する。
【００２３】
図２に示すように、台車３Ａ，３Ｂには、前後方向に離間した２個所位置に、それぞれの位置で台車３Ａ，３Ｂの上下方向の加速度をばね下加速度として検出する合計２個（１車両当り４個）の台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄが設けられている。台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄは、車両１の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両１の挙動（より具体的には、台車３Ａ，３Ｂの振動状態）を検出するセンサ（挙動センサ）である。台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄとしては、例えば圧電式、サーボ式、ピエゾ抵抗式等のアナログ式加速度センサ等、各種の加速度センサを用いることができ、特に、耐水性、耐熱性に優れた加速度センサを用いることが好ましい。
【００２４】
ここで、第１の台車側加速度センサ１３Ａと第２の台車側加速度センサ１３Ｂは、前側の台車３Ａに配置されている。この場合、第１の台車側加速度センサ１３Ａは、前側の車軸６Ａに近い位置に配置され、第２の台車側加速度センサ１３Ｂは、後側の車軸６Ｂに近い位置に配置されている。第３の台車側加速度センサ１３Ｃと第４の台車側加速度センサ１３Ｄは、後側の台車３Ｂに配置されている。この場合、第３の台車側加速度センサ１３Ｃは、前側の車軸６Ｃに近い位置に配置され、第４の台車側加速度センサ１３Ｄは、後側の車軸６Ｄに近い位置に配置されている。
【００２５】
各台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄは、制御装置１５に接続されている。各台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄは、それぞれの位置で検出した台車３Ａ，３Ｂの加速度の検出信号を制御装置１５に互いに異なる信号（車両挙動である台車３Ａ，３Ｂの振動の検出信号）として出力する。なお、台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄは、台車３Ａ，３Ｂの前側と後側に限らず、例えば台車３Ａ，３Ｂの左側と右側に配置する等、台車３Ａ，３Ｂ上のセンサ配置はいかなる形をとっても良い。また、台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄの個数も１台車当たり２個に限らず、測定・制御の目的に合わせて自由に選んでよい。例えば、台車３Ａ，３Ｂ毎に１個ずつ設けてもよいし、３個以上ずつ設けてもよい。さらに、前側の台車３Ａと後側の台車３Ｂとでセンサの数を異ならせてもよい。
【００２６】
図３に示すように、車体２には、前後方向と左右方向に離間した４隅側の位置に、それぞれの位置で車体２の上下方向の加速度をばね上加速度として検出する合計４個の車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄが設けられている。車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄは、車両１の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両１の挙動（より具体的には、車体２の振動状態）を検出するセンサ（挙動センサ）である。車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄも、台車側加速度センサ１３Ａ−１３Ｄと同様に、例えば圧電式、サーボ式、ピエゾ抵抗式等のアナログ式加速度センサ等、各種の加速度センサを用いることができる。
【００２７】
ここで、第１の車体側加速度センサ１４Ａは、車体２の前部左側（ＦＬ）で第１アクチュエータ１１Ａに近い位置に配置され、第２の車体側加速度センサ１４Ｂは、車体２の前部右側（ＦＲ）で第２アクチュエータ１１Ｂに近い位置に配置されている。第３の車体側加速度センサ１４Ｃは、車体２の後部左側（ＲＬ）で第３アクチュエータ１１Ｃに近い位置に配置され、第４の車体側加速度センサ１４Ｄは、車体２の後部右側（ＲＲ）で第４アクチュエータ１１Ｄに近い位置に配置されている。
【００２８】
各車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄは、制御装置１５に接続されている。各車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄは、それぞれの位置で検出した車体２の加速度の検出信号を制御装置１５に互いに異なる信号（車両挙動である車体２の振動の検出信号）として出力する。なお、車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄは、車体２の前部左側、前部右側、後部左側、後部右側に限らず、例えば車体２の前部中央、中央部左側、中央部右側、後部中央に配置する等、車体２上のセンサ配置はいかなる形をとっても良い。また、車体側加速度センサ１４Ａ−１４Ｄの個数も４個に限らず、測定・制御の目的に合わせて自由に選んでよい。例えば、車体２に２個、３個、または５個以上設けてもよい。
【００２９】
次に、各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの発生力を可変に制御することに加えて、各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの正常・異常の判定、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの正常・異常の判定を行う制御装置１５について説明する。
【００３０】
制御装置１５は、車両１の予め決められた位置（例えば、車体２のほぼ中央となる位置等）に設置されている。制御装置１５は、例えばマイクロコンピュータ等を含んで構成されている。制御装置１５の入力側は、インバータ１２Ａ−１２Ｄ、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄ等に接続されている。制御装置１５の出力側は、インバータ１２Ａ−１２Ｄを介してアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄに接続されている。制御装置１５は、例えばＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等からなる記憶部としてのメモリ１５Ａを有している。メモリ１５Ａ内には、例えば、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの制御処理を行うためのプログラム、図４および図５に示す異常検知の処理を行うためのプログラム、異常検知の処理に用いる判定値（判定基準）等が記憶されている。
【００３１】
制御装置１５は、例えば通信回線１６を介して別の制御装置、例えば、上位の制御装置（図示せず）と接続されている。制御装置１５には、上位の制御装置から通信回線１６を介して車両１の車両情報（例えば、車両の走行位置、走行速度等）が上位信号として入力される。制御装置１５からは、例えば、車両１の挙動情報（車体２の振動情報、台車３Ａ，３Ｂの振動情報）、各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの異常情報、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常情報が上位の制御装置に出力される。制御装置１５は、例えば、１台の車体２に１個配置されている。
【００３２】
制御装置１５は、例えば、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄから得られるセンサ信号と通信回線１６を介して得られる信号とに基づいて内部で演算を行い、各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄ（より具体的には、インバータ１２Ａ−１２Ｄ）に指令信号を出力する。即ち、制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの制御装置である。この場合、制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの発生力をインバータ１２Ａ−１２Ｄを介して可変に制御するアクチュエータ制御部を備えている。
【００３３】
アクチュエータ制御部は、車体２のロール（横揺れ）、ピッチ（前後方向の揺れ）等の振動を低減し乗り心地を向上すべく、サンプリング時間毎に加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄからの検出信号等を読込みつつ、例えばスカイフック理論（スカイフック制御則）に従って指令信号（制御指令の電流値）を演算する。この上で、アクチュエータ制御部は、指令信号をインバータ１２Ａ−１２Ｄに個別に出力し、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄ毎の発生力を可変に制御する。なお、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの制御則としては、スカイフック制御則に限るものではなく、例えばＬＱＧ制御則またはＨ∞制御則等を用いる構成でもよい。制御装置１５（のアクチュエータ制御部）は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを制御するアクチュエータ制御手段に相当する。
【００３４】
ところで、鉄道車両の乗り心地向上のため、台車と車体との間に制振装置が配置された車両が多くある。制振装置は、上下方向または左右方向の振動抑制を狙ったものであり、例えば、振動状況に応じて減衰力を切換えるものから能動的に制御力を発生して振動を抑えるものまである。このような制振装置は、乗務員・乗客の乗り心地向上に寄与するため、運転中の異常（故障）の診断（健全性診断）以外にも、例えば、運転前に制振装置の異常の診断ができることが好ましい。運転前に異常の診断を適切に行うことができれば、例えば、運転前に異常がある車両または編成を除くことにより、正常な車両または編成のみで運行することができる。これにより、乗務員・乗客への乗り心地に対する不満を事前に解消することができ、制振装置の信頼性の向上に寄与することができる。
【００３５】
ここで、特許文献１には、車両停止中に、車体と台車との間に設けられたアクチュエータを上下方向に加振させることにより、制御系の各機器（アクチュエータ、各センサ）の診断を行う技術が記載されている。しかし、この従来技術は、台車と車体との間に配置される機器を対象とした診断方法であり、台車と車輪との間に配置された緩衝器の異常を検知するものではない。即ち、台車と車輪との間に配置された緩衝器の異常は診断しない。また、車体または台車の振動状態を検知する各種センサの異常も診断しない。このため、これらの緩衝器、各種センサの異常は、例えば、目視による実機確認となる。
【００３６】
しかし、このような目視による確認は、外観から判断できる異常を判定できても、例えば緩衝器の実際の減衰力が正常に発生可能か否かの診断は困難である。また、例えば、センサであれば、外観が正常であるか否かは判定できても、センサ筐体内部の異常を確認することは困難である。このため、従来技術によれば、正常・異常の判定の精度、迅速性を十分に確保できない可能性がある。
【００３７】
そこで、第１の実施形態では、台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間のダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を検知できるように構成している。このために、制御装置１５は、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常検知を行う異常検出部を備えている。制御装置１５（の異常検出部）は、制御装置１５（のアクチュエータ制御部）によりアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを所定の周波数で加振させることによって台車３Ａ，３Ｂを加振させ、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を判定する。
【００３８】
なお、第１の実施形態では、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であるか否かを判定する。即ち、第１の実施形態では、「ダンパ９Ａ−９Ｈとセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄとのうちの少なくとも何れかが異常である」ことを判定するが、「ダンパ９Ａ−９Ｈの異常」であるか「センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常」であるかの切り分けは行わない。換言すれば、異常と判定されたときに、その異常がダンパ９Ａ−９Ｈの異常であるかセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常であるかを特定しない。これに対して、後述する第４の実施形態では、ダンパの異常であるかセンサの異常であるかを切り分け（特定）する。
【００３９】
第１の実施形態では、制御装置１５は、異常検知を開始するか否かを判定する。制御装置１５は、異常検知を開始すると判定したとき、例えば、異常検知の開始の指令を受け、かつ、車両１が停止していると判定したときに、判定を開始する。制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの加振に先立って、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの自己診断を行う。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの自己診断は、例えば断線・短絡検知、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの現在温度と過去の異常温度履歴の有無、インバータ１２Ａ−１２Ｄへの電源電圧等に基づいて、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが正常に動作可能か否かを判定する。制御装置１５は、例えばアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが過去に異常な温度履歴を示し、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの性能が劣化されていると判断した場合、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが異常であるとし、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常の検知は行わない。即ち、異常の検知は終了する。
【００４０】
これに対して、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが正常であると判定した場合は、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常の検知を行う。具体的には、制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを用いて所定の周波数で台車３Ａ，３Ｂを加振する。即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの加振に基づいて、台車３Ａ，３Ｂを振動させる。例えば、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、台車３Ａ，３Ｂは振動するが車体２は振動しない周波数で振動させる。所定の周波数は、例えば、台車３Ａ，３Ｂを振動させることができ、かつ、異常の判定を行うことができる（例えば、異常と正常とでセンサ値の差が顕著となる）周波数として設定することができる。
【００４１】
アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、台車３Ａ，３Ｂ毎に加振する。即ち、制御装置１５は、例えば、前側となる一方のアクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（または後側となる他方のアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ）を用いて一方の台車３Ａ（または他方の台車３Ｂ）を加振し、正常・異常の判定を行う。次いで、制御装置１５は、他方のアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ（または一方のアクチュエータ１１Ａ，１１Ｂを用いて他方の台車３Ｂ（または一方の台車３Ａ）を加振し、正常・異常の判定を行う。このとき、台車３Ａ（３Ｂ）が上下に動くように、台車３Ａ（３Ｂ）の左右に取り付けられているアクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（１１Ｃ，１１Ｄ）を同位相で加振することができる。また、台車３Ａ（３Ｂ）がロールするように、台車３Ａ（３Ｂ）の左右に取り付けられているアクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（１１Ｃ，１１Ｄ）を逆位相で加振してもよい。
【００４２】
制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（１１Ｃ，１１Ｄ）を加振しつつ、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値に基づいて振動状態を検出する。制御装置１５は、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（１１Ｃ，１１Ｄ）の加振に伴うセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値の変化が正常であるか否かを判定することにより、正常・異常の判定を行う。正常・異常の判定を行ったら、即ち、センサ値の変化が正常であるか否かを判定したら、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（１１Ｃ，１１Ｄ）の加振を停止し、異常検知を終了する。
【００４３】
ここで、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの加振に伴うセンサ値の変化が正常か否かを判定する際の判定基準は、例えば、車両１の構造を模擬した演算、シミュレーション結果、実車実験等から決めることができる。また、例えば、該当する車両１が営業運転に投入される前に、複数回の動作試験を行い、そのときのセンサ値により判定基準を設定してもよい。例えば、新車時に予め複数回の動作試験を行い、このときのセンサ値の平均値を判定基準とし、その後は、営業運転前に行った試験結果が正常（判定基準からのずれが許容範囲）と判定される度に、その試験結果を判定基準として更新するようにしてもよい。そして、制御装置１５は、加振中のセンサ値と判定基準とを比較し、センサ値が判定基準に対して予め設定した規定値（許容値）の範囲内のときは正常と判定し、センサ値が判定基準に対して予め設定した規定値（許容値）の範囲から外れたときは異常と判定する。この場合、規定値（許容値）は、正常であるか異常であるかを適正に判定できる値として設定することができる。
【００４４】
また、判定基準（および規定値）は、車両１または台車３Ａ，３Ｂ毎に分けて記憶させることが好ましい。この理由は、車両１毎に搭載される機器が異なるため、車両１毎の重量が異なり、台車３Ａ，３Ｂも同様に付帯物が異なり、重量も異なるためである。即ち、加振条件を同一とした場合、加振対象の重量が異なると、センサ値の変化量も変わるため、車両１または台車３Ａ，３Ｂ毎に分けて判定基準をメモリ１５Ａに記憶させることが好ましい。
【００４５】
なお、第１の実施形態では、台車３Ａ，３Ｂ毎に診断を行う。即ち、判定基準は、台車３Ａ，３Ｂ毎に分けてメモリ１５Ａに記憶させる。この理由は、１車両の２つの台車３Ａ，３Ｂを同時に実施する場合、または、複数の車両を連結してなる列車（１編成）の各車両の台車を同時に実施する場合は、「車体２」または「車体と車体との連結部」を通じて、相互に振動が影響し合う可能性があるためである。即ち、１車両２台車を同時に加振して正常・異常の判定を行う場合、または、複数の車両からなる１編成の各台車を同時に加振して正常・異常の判定を行う場合は、１台車を単独で加振して正常・異常の判定を行う場合に比べて、検出精度が低下する可能性がある。
【００４６】
そこで、第１の実施形態では、台車３Ａ，３Ｂ毎に診断を行う。これに対して、複数の台車を同時に加振して正常・異常の判定を行うとき（即ち、１車両同時実施するとき、または、１編成同時実施するとき）は、制御装置１５内に試験条件に合わせて複数の判定基準を記憶させて対応することができる。例えば、以前の試験時や通常の営業運転前の加振に伴うセンサ値のデータ（記憶させたもの）に基づいて、試験条件毎に閾値を設定することができる。この場合、試験条件（加振の仕方）としては、例えば、それぞれの台車を同位相で加振する（２台揃って上下に動かす）、それぞれの台車を左右逆位相で加振する（２台揃ってロールするように動かす）、一方の台車の右と他方の台車の左を同位相で加振すると共に一方の台車の左と他方の台車の右が同位相で加振する（対角線で動かす）、一方の台車と他方の台車とで逆位相で加振する（一方が上側のとき他方が下側となるように動かす）ことが挙げられる。
【００４７】
このように、第１の実施形態では、制御装置１５（の異常検出部）は、台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間に配置されたダンパ９Ａ−９Ｈの異常と、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２の振動状態を検知するセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常とを判定する。即ち、第１の実施形態では、台車３Ａ，３Ｂと車体２との間に取り付けられたアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを所定の周波数で加振し、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に取り付けられた振動状態を検知するセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値を検出する。そして、検出されたセンサ値に基づいて、台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間に配置されたダンパ９Ａ−９Ｈの異常と、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に取り付けられたセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常とを検出する。
【００４８】
この場合、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に取り付けられたセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄを、加速度センサとしている。即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振したときの加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの加速度信号（加速度センサ値）に基づいて、ダンパ９Ａ−９Ｈまたは加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を判定する。なお、制御装置１５（の異常検出部）による異常検知の処理、即ち、図４および図５に示す制御処理については、後で詳しく述べる。
【００４９】
実施形態による鉄道車両用制振装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００５０】
車両１は、レールＲに沿って、例えば図１ないし図３中の左側に向けて走行する。車両１が走行しているときに、例えばロール（横揺れ）またはピッチ（前，後方向の揺れ）等の振動が発生すると、このときの上，下方向の振動を各加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄによって検出する。制御装置１５は、各加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄで検出した信号をそれぞれ個別な車両挙動（加速度）の検出信号として判別しつつ、車両１の振動を抑えるために、例えばＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ側の各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄで発生すべき目標減衰力を演算する。そして、各アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄは、制御装置１５から個別に出力される指令信号に従って、それぞれの発生減衰力が目標減衰力に沿った特性となるように可変に制御される。
【００５１】
また、実施形態では、車両１が停止しているとき（例えば、営業運転前の車両基地、車両整備場に停車しているとき、または、営業運転後に車両基地や車両整備場に戻ってきたとき）に、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であるか否かの判定を行う。そこで、この判定、即ち、制御装置１５（の異常検出部）で行われる異常検知の制御処理について、図４および図５を参照しつつ説明する。なお、図４は、異常検知の制御処理の全体を示しており、図５は、図４中のＳ５の「ダンパの異常検知」の処理を示している。また、図５を含む図４の制御処理は、例えば、制御装置１５（の異常検出部）に通電しており、かつ所定の信号受信で実施される。
【００５２】
制御装置１５（の異常検出部）が起動すると、図４の制御処理が開始される。制御装置１５（の異常検出部）は、Ｓ１で、異常検知モードへの移行信号を受信したか否かを判定する。例えば、制御装置１５（の異常検出部）は、上位の制御装置から異常検知モードへの移行信号を受信したか否かを判定する。これは、制御装置１５が自らの判断で異常検知を行った場合、例えば、走行中や駅での停車時に行う可能性があり、それを回避するためである。上位の制御装置は、例えば、営業運転を開始する前等の車両１を起動したとき、または、車両１の運転室に設けられた診断開始スイッチが操作されたときに、制御装置１５に対して異常検知モードへの移行信号を送信する。制御装置１５は、移行信号を受信すると、異常検知を行ってもよい状況か否かを判定する。例えば、上位の制御装置から送信される車両１の位置情報またはキロ程情報と走行速度情報から、異常検知を行ってもよい状況であるか否かを判定する。例えば、位置情報またはキロ程情報から車両１の位置が車両基地（車両整備場）であるか否かを判定し、走行速度情報から車両１が停止しているか否かを判定する。異常検知が可能な位置情報またはキロ程情報と走行速度情報である場合には、例えば、車両１の位置が車両基地であり、かつ、車両１が停止していると判定された場合には、Ｓ２以降の処理、即ち、具体的な異常の検知の処理に進む。
【００５３】
Ｓ１で「ＹＥＳ」、即ち、移行信号を受信したと判定された場合（より具体的には、異常検知を行ってもよい状況であると判定された場合）は、Ｓ２に進む。一方、Ｓ１で「ＮＯ」、即ち、移行信号を受信していない場合（より具体的には、異常検知を行ってもよい状況でないと判定された場合）は、Ｓ１の前に戻り、Ｓ１以降の処理を繰り返す。
【００５４】
Ｓ２では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの自己診断を行う。アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの自己診断は、例えば断線・短絡検知、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの現在温度と過去の異常温度履歴の有無、インバータ１２Ａ−１２Ｄへの電源電圧等に基づいて、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが正常に動作可能か否かを判定する。例えば、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが過去に異常な温度履歴を示した場合は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの性能が劣化していると考えられる。そこで、この場合には、アクチュエータ異常と診断する。
【００５５】
続くＳ３では、アクチュエータが正常であるか否か、即ち、Ｓ２の自己診断結果が正常であるか否かを判定する。Ｓ３で「ＮＯ」、即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが正常でない（異常である）と判定された場合は、Ｓ４に進む。即ち、この場合は、Ｓ５以降のダンパの異常検知は行わず、Ｓ４で制限制御モードに移行し、Ｓ９に進む。制限制御モードは、例えば、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄによる力の発生を制限する制御モードに対応する。制限制御モードでは、その旨が通知されるため、この通知に基づいて、車両１を運行せずに修理等を行うことができる。
【００５６】
これに対して、Ｓ３で「ＹＥＳ」、即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄが正常であると判定された場合は、Ｓ５に進み、ダンパの異常検知を開始する。Ｓ５のダンパの異常件の処理は、後述の図５に示す処理である。この図５の処理では、ダンパ９Ａ−９Ｈおよび加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であるか否かが判定される。
【００５７】
Ｓ５に続くＳ６では、Ｓ５の異常検知の結果が正常であるか否かが判定される。即ち、Ｓ６では、ダンパが正常か否か（より具体的には、ダンパおよびセンサが正常か否か）が判定される。Ｓ６で「ＹＥＳ」、即ち、正常であると判定された場合は、Ｓ７に進む。この場合は、Ｓ７で通常制御モードに移行する。これに対して、Ｓ６で「ＮＯ」、即ち、正常でない（異常あり）と判定された場合は、Ｓ８で制限制御モードに移行する。
【００５８】
Ｓ３ないしＳ８の異常検知が終了すると、続くＳ９では、Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８の検知結果（移行結果）が送信される。即ち、Ｓ９では、Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８の検知結果（移行結果）が上位の制御装置に送信され、ダンパ９Ａ−９Ｈおよび加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であるか否かが通知される。例えば、Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８の検知結果が正常でない、即ち、異常あり（制限制御モードに移行）の場合は、正常でない旨（異常ありの旨）が通知され、この通知に基づいて、車両１を運行せずに修理等を行うことができる。
【００５９】
次に、Ｓ５のダンパの異常検知の処理、即ち、図５に示す処理について説明する。なお、Ｓ５の処理（図５の処理）では、台車３Ａ，３Ｂ毎に、当該台車３Ａ（３Ｂ）を加振させて診断を行う。また、複数の車両１を連結した列車の場合は、全ての台車について台車毎に順番に診断を行う。即ち、図５の処理は、台車毎に繰り返すことにより、当該台車および車体に関連するダンパおよびセンサが正常であるか否かをそれぞれ判定する。
【００６０】
図４のＳ３で「ＹＥＳ」と判定されると、図５のＳ１１に進む。Ｓ１１では、アクチュエータの加振を開始する。即ち、Ｓ１１では、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（またはアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ）を用いて所定の周波数で台車３Ａ（または台車３Ｂ）を加振させることにより、台車３Ａ（または台車３Ｂ）を加振させる。続くＳ１２では、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値を読込む。
【００６１】
即ち、Ｓ１２では、センサ値に基づいて振動状態を検出する。続く、Ｓ１３では、加速度センサ値が正常範囲か否かを判定する。即ち、Ｓ１３では、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値が判定基準に対して予め設定した規定値（許容値、閾値）の範囲内であるか否かを判定する。換言すれば、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（またはアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ）の加振に伴うセンサ値の変化が正常か否かを判定する。
【００６２】
Ｓ１３で「ＹＥＳ」、即ち、センサ値が正常範囲と判定された場合は、Ｓ１５に進む。この場合は、Ｓ１５でダンパ９Ａ−９Ｈおよび加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であると判定する。続くＳ１６では、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（またはアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ）の加振を停止し、図５の処理を終了する。即ち、図５のエンドを介して図４のＳ６に進む。これに対して、Ｓ１３で「ＮＯ」、即ち、センサ値が正常範囲でないと判定された場合は、Ｓ１４に進む。この場合は、Ｓ１４でダンパ９Ａ−９Ｈおよび加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常でない、即ち、ダンパ９Ａ−９Ｈまたは加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが異常である（異常あり）と判定する。続くＳ１６では、アクチュエータ１１Ａ，１１Ｂ（またはアクチュエータ１１Ｃ，１１Ｄ）の加振を停止し、図５の処理を終了する。即ち、図５のエンドを介して図４のＳ６に進む。なお、台車毎に図５の処理（Ｓ５の処理）を繰り返している途中で異常と判定された場合、それ以降の診断は継続せずに図５の処理を終了し、図４のＳ６の処理に進んでもよい。
【００６３】
以上のように、第１の実施形態では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを用いて所定の周波数で台車３Ａ，３Ｂを加振する。この場合に、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常である場合は、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値の変化量が規定値（許容値）の範囲内に収まる。即ち、加振中のセンサ値が判定基準に対して予め設定した規定値（許容値）の範囲内のときは、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であると判定することができる。これに対して、加振中のセンサ値が判定基準に対して予め設定した規定値（許容値）の範囲から外れたときは、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが異常であると判定することができる。これにより、ダンパ９Ａ−９Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常であるか否かの異常検知を精度よく行うことができる。これにより、従来は目視確認でしかできなかったダンパ９Ａ−９Ｈの異常検知に対し、目視確認せずとも異常検知ができる。また、目視確認では困難であったダンパ９Ａ−９Ｈの減衰力異常、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常も検知可能となる。
【００６４】
即ち、第１の態様によれば、制御装置１５（の異常検出部）により、「台車３Ａ，３Ｂと各車輪５Ａ−５Ｈとの間に設けられるダンパ９Ａ−９Ｈ」、または、「台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に設けられるセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄ」の異常を判定することができる。この場合、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄにより台車３Ａ，３Ｂを直接的に加振して異常を判定することができるため、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を、目視による確認と比較して迅速かつ精度よく判定することができる。これにより、ダンパ９Ａ−９Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。
【００６５】
次に、図６ないし図８は、第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、台車と車輪との間の緩衝器を減衰力調整式ダンパとすると共に、この減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する減衰力制御手段を有する構成としたことにある。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
台車３Ａ，３Ｂ（より具体的には、台車枠４Ａ，４Ｂ）と各車輪５Ａ−５Ｈ（より具体的には、軸受箱）との間には、緩衝器としての減衰力調整式ダンパ２１Ａ−２１Ｈ（以下、ダンパ２１Ａ−２１Ｈという）が設けられている。ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、減衰力が調整可能なダンパであり、台車３Ａ，３Ｂの振動を抑制する。即ち、各ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、それぞれの減衰力を個別に調整可能な減衰力調整式の緩衝器（減衰力を制御可能な減衰力調整式ダンパ）として構成されている。この場合、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、例えば、制御装置２３から電力（駆動電流）が供給されることにより、ソレノイドバルブ等の制御バルブ２２Ａ−２２Ｈの開弁圧が調整される。これにより、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、減衰特性をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）へと連続的に調整することができる。
【００６７】
なお、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、減衰特性を連続的に調整するものに限らず、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。また、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、電圧や電流に応じて減衰力を調整する減衰力調整式緩衝器であってもよい。さらに、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、外部動力により能動的に力（減衰力）を発生するアクティブダンパでもよい。
【００６８】
いずれにしても、ダンパ２１Ａ−２１Ｈは、車両電力源（例えば、架線、発電機等からの電力を貯えるバッテリ）から供給される電力により、発生する力（減衰力）を制御可能な台車車輪間アクチュエータとなるものである。この場合、ダンパ２１Ａ−２１Ｈ（の制御バルブ２２Ａ−２２Ｈ）は、制御装置２３に接続されており、制御装置２３を介して電力が供給されることにより、発生減衰力が可変に調整される。即ち、制御装置２３は、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力を制御する減衰力制御手段としての減衰力制御部を備えている。減衰力制御部は、例えば、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄからの検出信号等を読込みつつ、所定の制御則に従って各ダンパ２１Ａ−２１Ｈで発生すべき減衰力に対応する駆動電流を演算する。この上で、減衰力制御部は、駆動電流を制御バルブ２２Ａ−２２Ｈに個別に出力し、ダンパ２１Ａ−２１Ｈ毎の発生力を可変に制御する。なお、各ダンパ２１Ａ−２１Ｈの制御則としては、例えば、スカイフック制御則、ＬＱＧ制御則またはＨ∞制御則等を用いることができる。
【００６９】
第２の実施形態も、第１の実施形態と同様に、制御装置２３は、ダンパ２１Ａ−２１Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常検知を行う異常検出部を備えている。このために、制御装置２３のメモリ２３Ａ内には、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの制御処理を行うためのプログラム、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの制御処理を行うためのプログラムに加えて、図４および図８に示す異常検知の処理を行うためのプログラム、異常検知の処理に用いる判定値（判定基準）等が記憶されている。
【００７０】
制御装置２３（の異常検出部）は、制御装置２３（のアクチュエータ制御部）によりアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを所定の周波数で加振させることによって台車３Ａ，３Ｂを加振させ、ダンパ２１Ａ−２１Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を判定する。
【００７１】
次に、制御装置２３（の異常検出部）で行われる異常検知の制御処理、より具体的には、第２の実施形態での図４中のＳ５の「ダンパの異常検知」の処理について、図８を参照しつつ説明する。なお、図８中の各処理で、前述の図５に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
図４のＳ３で「ＹＥＳ」と判定されると、図８のＳ２１に進む。Ｓ２１では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をハードに固定する。具体的には、制御装置２３の減衰力制御部によりダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をハードに固定する。Ｓ２１でハードに固定したら、Ｓ１１以降の処理に進む。Ｓ１３の処理では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがハードの状態での判定値（判定基準）に基づいて加速度センサ値が正常範囲か否かを判定する。なお、図９に示す第１の変形例のように、制御装置２３（の減衰力制御部）によりダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をソフトに固定した状態で、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振させ、異常を判定してもよい。
【００７３】
この場合は、制御装置２３のメモリ２３Ａ内には、図８に示す処理を行うためのプログラムに代えて、図９に示す処理を行うためのプログラム、異常検知の処理に用いる判定値（判定基準）を記憶させる。このような第１の変形例では、図４のＳ３で「ＹＥＳ」と判定されると、図９のＳ３１に進み、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をソフトに固定する。図９のＳ３１でソフトに固定したら、Ｓ１１以降の処理に進む。Ｓ１３の処理では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがソフトの状態での判定値（判定基準）に基づいて加速度センサ値が正常範囲か否かを判定する。
【００７４】
このように、第２の実施形態および第１の変形例では、さらなる乗り心地の向上を目的として、台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間のダンパ２１Ａ−２１Ｈを、減衰力が調整可能な減衰力調整式ダンパとしている。さらに、制御装置２３は、ダンパ２１Ａ−２１Ｈを制御する制御手段としての減衰力制御部を有している。そして、制御装置２３の異常検出部は、台車３Ａ，３Ｂと車体２間に取り付けたアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを所定の周波数で加振し、ダンパ２１Ａ−２１Ｈおよびセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが異常であるか否かを判定する。
【００７５】
このとき、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力がハード（またはソフト）での規定値内にあり、かつ、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄが正常動作している場合に限り、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄのセンサ値が正常に出力される。この場合は、正常状態と判断することができる。これに対して、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力がハード側（またはソフト側）で異常がある場合、または、センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄに異常がある場合は、判定基準（正常なときのセンサ値）から外れたセンサ値が出力される。この場合は、異常と判断することができる。
【００７６】
これにより、第２の実施形態および第１の変形例では、従来の外観目視からは困難であった減衰力調整式ダンパであるダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力までを考慮したダンパ異常を検知可能となる。この場合、ダンパ２１Ａ−２１Ｈが正常の場合には、ダンパ２１Ａ−２１Ｈを制御する制御装置２３も正常となり、ダンパ２１Ａ−２１Ｈが異常の場合には、ダンパ２１Ａ−２１Ｈまたは制御装置２３の少なくとも一方が異常と判定することができる。
【００７７】
第２の実施形態および第１の変形例は、上述の如き制御装置２３の処理により、制御装置２３とダンパ２１Ａ−２１Ｈとセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄとが正常であるか否かを判定するもので、その基本的作用については、第１の実施形態によるものと格別差異はない。即ち、第２の実施形態および第１の変形例も、第１の実施形態と同様に、ダンパ２１Ａ−２１Ｈ（および制御装置２３）またはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。なお、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振して正常・異常の判定を行うときに、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力は、ハードまたはソフトに限らない。即ち、正常・異常の判定を行うときのダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力は、例えば、正常のときと異常のときとでセンサ値の差が顕著になる減衰力を採用することが好ましい。
【００７８】
次に、図１０は、第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、台車と車輪との間に設けられた減衰力調整式ダンパの減衰力をハードにした状態とソフトにした状態との両方で正常・異常の判定を行う構成としたことにある。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態、第２の実施形態および第１の変形例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
第３の実施形態も、第２の実施形態および第１の変形例と同様に、ダンパ２１Ａ−２１Ｈと、制御装置２３と、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄ（いずれも図６および図７参照）とを備えている。第３の実施形態では、制御装置２３のメモリ２３Ａ内に、第２の実施形態の図８に示す処理プログラム（または第１の変形例の図９に示す処理プログラム）に代えて、図１０に示す処理プログラムが記憶されている。
【００８０】
制御装置２３（の異常検出部）は、制御装置２３（の減衰力制御部）によりダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をハードに固定した状態で、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振させ、異常を判定する。次いで、制御装置２３（の異常検出部）は、制御装置２３（の減衰力制御部）によりダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をソフトに固定した状態で、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振させ、異常を判定する。なお、このようなハードでの判定に次いでソフトでの判定を行う構成に限らず、ソフトでの判定に次いでハードでの判定を行う構成としてもよい。
【００８１】
制御装置２３（の異常検出部）で行われる異常検知の制御処理、より具体的には、第３の実施形態での図４中のＳ５の「ダンパの異常検知」の処理について、図１０を参照しつつ説明する。なお、図１０中の各処理で、前述の図５，８，９に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。
【００８２】
図４のＳ３で「ＹＥＳ」と判定されると、図１０のＳ２１に進む。Ｓ２１でダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をハードに固定すると、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３−１の処理に進む。Ｓ１３−１では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがハードの状態での判定値（判定基準）に基づいて、加速度センサ値が正常範囲か否かを判定する。Ｓ１３−１で「ＹＥＳ」、即ち、正常範囲であると判定されると、Ｓ４１を介することなく、Ｓ３１に進む。これに対して、Ｓ１３−１で「ＮＯ」、即ち、正常範囲でないと判定されると、Ｓ４１に進む。この場合は、センサまたはダンパハードの異常であるため、Ｓ４１では、その旨を異常候補として記録する。例えば、Ｓ４１では、異常ありに対応する異常フラグをＯＮにし、これをメモリ２３Ａに記憶してからＳ３１に進む。
【００８３】
Ｓ３１では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をソフトに固定し、Ｓ３１に続くＳ１２、Ｓ１３−２の処理に進む。Ｓ１３−２では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがソフトの状態での判定値（判定基準）に基づいて、加速度センサ値が正常範囲か否かを判定する。Ｓ１３−２で「ＹＥＳ」、即ち、正常範囲であると判定されると、Ｓ４２を介することなく、Ｓ１６に進む。これに対して、Ｓ１３−２で「ＮＯ」、即ち、正常範囲でないと判定されると、Ｓ４２に進む。この場合は、センサまたはダンパソフトの異常であるため、Ｓ４２では、その旨を異常候補として記録する。例えば、Ｓ４２では、異常ありに対応する異常フラグをＯＮにし、これを記憶してからＳ１６に進む。
【００８４】
Ｓ１６に続くＳ４３では、異常候補記録があるか否かを判定する。即ち、異常フラグがＯＮになっているか否かを判定する。Ｓ４３で「ＮＯ」、即ち、異常候補記録なしと判定された場合は、Ｓ１５に進み正常と判定する。これに対して、Ｓ４３で「ＹＥＳ」、即ち、異常候補記録ありと判定された場合は、Ｓ１４に進み異常ありと判定する。
【００８５】
第３の実施形態は、上述の如き異常判定の処理により、制御装置２３とダンパ２１Ａ−２１Ｈとセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄとが正常であるか否かを判定するもので、その基本的作用については、第１の実施形態、第２の実施形態、第１の変形例によるものと格別差異はない。即ち、第３の実施形態も、ダンパ２１Ａ−２１Ｈ（および制御装置２３）またはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。
【００８６】
なお、第３の実施形態は、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２の振動状態を検知するセンサを加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄとしている。これに対して、図１１に示す第２の変形例のように、車体または台車の振動状態を検知するセンサとしてストロークセンサ（図示せず）を用いてもよい。ストロークセンサとしては、例えば、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄと並列に配置され台車３Ａ，３Ｂと車体２との間のストローク（変位）を検出するもの、および／または、ダンパ２１Ａ−２１Ｈと並列に配置され台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間のストローク（変位）を検出するものを採用することができる。
【００８７】
ストロークセンサは、光学式のストロークセンサ、直動回転変換を用いたストロークセンサ等、各種のストロークセンサ（変位センサ）を採用することができる。このようなストロークセンサを備えた第２の変形例では、図４中のＳ５の「ダンパの異常検知」の処理として、第３の実施形態で用いた図１０の処理に代えて、図１１に示す処理を行う。この場合、図１１に示す処理では、Ｓ５１でストロークセンサ値の読取りを行い、Ｓ５２−１、Ｓ５２−２でストロークセンサ値が正常範囲であるか否かを判定する。Ｓ５２−１では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがハードの状態での判定値（判定基準）に基づいてストロークセンサ値が正常範囲であるか否かを判定する。Ｓ５２−２では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがソフトの状態での判定値（判定基準）に基づいてストロークセンサ値が正常範囲であるか否かを判定する。
【００８８】
このように、第２の変形例では、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に取り付けられたセンサを、ストロークセンサとしている。即ち、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振したときのストロークセンサのストローク信号（ストロークセンサ値）に基づいて、ダンパ２１Ａ−２１Ｈまたはストロークセンサの異常を判定する。このような第２の変形例も、第３の実施形態等と同様に、緩衝器またはセンサの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。
【００８９】
次に、図１２および図１３は、第４の実施形態を示している。第４の実施形態の特徴は、加速度センサとストロークセンサとの両方を用いて緩衝器の異常であるかセンサの異常であるかを切り分け（特定）できるように構成したことにある。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態ないし第３の実施形態、第１の変形例および第２の変形例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９０】
第４の実施形態も、例えば第２の実施形態、第３の実施形態、第１の変形例と同様に、ダンパ２１Ａ−２１Ｈと、制御装置２３と、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄ（いずれも図６および図７参照）とを備えている。さらに、第４の実施形態では、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄに加えて、ストロークセンサ（図示せず）も備えている。ストロークセンサとしては、例えば、第２の変形例と同様に、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄと並列に配置され台車３Ａ，３Ｂと車体２との間のストローク（変位）を検出するもの、および／または、ダンパ２１Ａ−２１Ｈと並列に配置され台車３Ａ，３Ｂと車輪５Ａ−５Ｈとの間のストローク（変位）を検出するものを採用することができる。
【００９１】
第４の実施形態では、制御装置２３のメモリ２３Ａ内に、第３の実施形態の図１０に示す処理プログラム（または第２の変形例の図１１に示す処理プログラム）に代えて、図１２に示す処理プログラムが記憶されている。なお、図１２中の各処理で、前述の図５，８，９，１０，１１に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。
【００９２】
図４のＳ３で「ＹＥＳ」と判定されると、図１２のＳ２１に進む。Ｓ２１でダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をハードに固定すると、Ｓ１１、Ｓ６１の処理に進む。Ｓ６１では、加速度センサ値、ストロークセンサ値を読込む。Ｓ６１に続くＳ１３−１で「ＮＯ」と判定されると、Ｓ５２−１Ａに進む。これに対して、Ｓ１３−１で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ５２−１Ｂに進む。Ｓ５２−１ＡおよびＳ５２−１Ｂは、図１１のＳ５２−１と同様に、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがハードの状態での判定値（判定基準）に基づいてストロークセンサ値が正常範囲であるか否かを判定する。Ｓ５２−１Ａで「ＮＯ」と判定されると、Ｓ６２に進み、ダンパ２１Ａ，２１Ｂ（またはダンパ２１Ｃ，２１Ｄ）の異常と判定する。この場合は、Ｓ１６に進んでから、図１２および図１３の処理を終了する。一方、Ｓ５２−１Ａで「ＹＥＳ」と判定された場合は、Ｓ６３に進み、加速度センサ１３Ａ，１３Ｂ（または１３Ｃ，１３Ｄ）の異常と判定する。この場合も、Ｓ１６に進んでから、図１２および図１３の処理を終了する。一方、Ｓ５２−１Ｂで「ＮＯ」と判定されると、Ｓ６４に進み、ストロークセンサの異常と判定する。この場合も、Ｓ１６に進んでから、図１２および図１３の処理を終了する。
【００９３】
これに対して、Ｓ５２−１Ｂで「ＹＥＳ」と判定された場合は、Ｓ６５に進み、正常判定と記録する。そして、図１２および図１３の符号「Ａ」を介して図１３のＳ３１に進む。Ｓ３１でダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力をソフトに固定すると、Ｓ６１、Ｓ１３−２に進む。Ｓ１３−２で「ＮＯ」と判定されると、Ｓ５２−２Ａに進む。これに対して、Ｓ１３−２で「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ５２−２Ｂに進む。Ｓ５２−２ＡおよびＳ５２−２Ｂは、図１１のＳ５２−２と同様に、ダンパ２１Ａ−２１Ｈがソフトの状態での判定値（判定基準）に基づいてストロークセンサ値が正常範囲であるか否かを判定する。Ｓ５２−２Ａで「ＮＯ」と判定されると、Ｓ６２に進み、ダンパ２１Ａ，２１Ｂ（またはダンパ２１Ｃ，２１Ｄ）の異常と判定する。一方、Ｓ５２−２Ａで「ＹＥＳ」と判定された場合は、Ｓ６３に進み、加速度センサ１３Ａ，１３Ｂ（または１３Ｃ，１３Ｄ）の異常と判定する。一方、Ｓ５２−２Ｂで「ＮＯ」と判定されると、Ｓ６４に進み、ストロークセンサの異常と判定する。Ｓ５２−２Ｂで「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ６５に進み、正常判定と記録する。図１３のＳ６２、Ｓ６３、Ｓ６４、Ｓ６５でそれぞれ判定すると、Ｓ１６に進んでから、図１２および図１３の処理を終了する。
【００９４】
このように第４の実施形態では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄによる台車３Ａ，３Ｂの加振を、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄとストロークセンサとの異なる２種類のセンサを用いる。このため、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄとストロークセンサとの同時故障を考慮しなければ、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄとストロークセンサの両方が異常値を出力した場合は、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの異常と判定できる。加速度センサ１３Ａ−１３Ｄのみが異常となった場合は、加速度センサ異常と判定できる。ストロークセンサのみが異常となった場合は、ストロークセンサ異常と断定できる。即ち、第４の実施形態では、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄとストロークセンサとの両方を用いることで、一度の異常検知診断で異常要因の特定が可能となる。なお、図１２および図１３の処理では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力の設定をハードで判定してからソフトで判定するが、ソフトで判定してからハードで判定してもよい。また、ハードのみ、または、ソフトのみで判定してもよい。
【００９５】
第４の実施形態は、上述の如き異常判定の処理により、制御装置２３とダンパ２１Ａ−２１Ｈとセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄとが正常であるか否かを判定するもので、その基本的作用については、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、第１の変形例、第２の変形例によるものと格別差異はない。特に、第４の実施形態では、台車３Ａ，３Ｂまたは車体２に取り付けられたセンサを、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄおよびストロークセンサとしている。
【００９６】
このため、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振したときの加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの加速度信号（加速度センサ値）とストロークセンサのストローク信号（ストロークセンサ値）との両方に基づいて、ダンパ２１Ａ−２１Ｈ、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄ、または、ストロークセンサの異常を判定することができる。即ち、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの加速度信号（加速度センサ値）とストロークセンサのストローク信号（ストロークセンサ値）との両方を用いることができるため、一度の加振で異常要因を迅速に特定することができる。
【００９７】
なお、上述した各実施形態および各変形例では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを用いて台車３Ａ，３Ｂを加振するときに、所定の周波数で加振する。この場合、条件によっては台車３Ａ，３Ｂの加振が不十分となり、正常にも拘わらず異常と検知される、即ち、誤検知に繋がる可能性がある。そこで、図１４に示す第３の変形例のように、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄで台車３Ａ，３Ｂを加振するときに、その加振の周波数を台車振動系の共振周波数としてもよい。これにより、台車３Ａ，３Ｂを大きく振動させることができ、異常の検知に十分な加振を行うことができる。
【００９８】
即ち、図１４の処理は、第２の実施形態の図８の処理に代えて、第３の変形例で用いるものである。Ｓ２１に続くＳ７１では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄの振動を開始する。この場合、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを台車振動系の共振周波数で振動させる。このような第３の変形例では、台車を多く振動させることができ、センサの出力変化（例えば、加速度センサの出力変化、ストロークセンサの出力変化）を顕著にできる。即ち、第３の変形例では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄで台車３Ａ，３Ｂを加振するときに、制御装置１５（のアクチュエータ制御部）または制御装置２３（のアクチュエータ制御部）は、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを台車３Ａ，３Ｂの共振周波数で加振させる。このため、少ない制御力（加振力）で台車３Ａ，３Ｂを大きく加振させることができ、センサ出力を大きくできる。これにより、より精度よく異常を検出することができる。
【００９９】
各実施形態および各変形例では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを用いて、ダンパ２１Ａ−２１Ｈまたはセンサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄの異常を検知した。しかし、例えば、ダンパ２１Ａ−２１Ｈで用いるオイルの粘度は、温度依存があり、夏季と冬季で相違する可能性がある。即ち、ダンパ２１Ａ−２１Ｈの減衰力は、そのときの温度（例えば、夏季と冬季、寒冷地と温暖地）で異なるため、ダンパ２１Ａ−２１Ｈが正常にも拘わらずダンパ異常と検知される、即ち、誤検知に繋がる可能性がある。そこで、図１５に示す第４の変形例では、温度による減衰力変化も考慮して異常検知を行う。
【０１００】
即ち、図１５の処理は、第３の変形例の図１４の処理に代えて、第４の変形例で用いるものである。図１５の処理では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振する前に、温度情報を取得する。即ち、Ｓ２１に続くＳ８１で温度情報（ダンパ温度情報）を取得する。温度情報は、例えば、上位の制御装置から出力される上位信号からの外部温度（外気温度）、または、制御装置１５，２３で得られるアクチュエータ温度を用いることができる。この理由は、鉄道車両の始業前に異常検知を行うことを想定しているためである。
【０１０１】
即ち、異常検知は、始業前の車両基地（車両整備場）での確認（判定）であり、運転開始前のアクチュエータ温度は、外気温度と略同一と考えることができる。そこで、Ｓ８１では、ダンパの温度は、アクチュエータ温度または外気温度と同一と仮定し、温度情報（ダンパの温度情報）を取得する。Ｓ８１で温度情報を取得したら、続くＳ８２では、そのときの温度に合わせたセンサ値の正常範囲（判定基準）を決定する。そして、この温度に応じた正常範囲（判定基準）に基づいて、Ｓ７１以降の処理（Ｓ１３の異常検知）を行う。このような第４の変形例では、温度による減衰力変化を考慮でき、この面からも、より高い精度で異常検知が可能となる。
【０１０２】
各実施形態および各変形例では、異常検知を行う鉄道車両は、始業点検前に車両基地（車両整備場）にいることを前提としていた。しかし、軌道と車輪の接触点を考慮した場合、常に軌道に対して車輪が同じ位置にいるとは限らない。この理由は、車輪踏面やレール断面は、走行距離や列車の通過数によって摩耗するためである。そこで、例えば、図１６に示す第５の変形例では、車輪やレールの摩耗も考慮して異常検知を行う例を挙げる。
【０１０３】
即ち、図１６の処理は、第４の変形例の図１５の処理に代えて、第５の変形例で用いるものである。図１６の処理では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを加振する前に、車両状態を取得する。即ち、Ｓ８２に続くＳ９１で車両状態を取得する。そして、Ｓ９１では、例えば、台車と車体間に取り付けられたストロークセンサ値より車体の傾きを、車体と台車に設けた加速度センサのオフセット値から台車と車体の傾きを推定し、標準の試験状態に対しどれくらい変更しているのかを演算する。
【０１０４】
Ｓ９１に続くＳ９２では、Ｓ９１の演算の結果に基づいてセンサ値の正常範囲（判定基準）を決定する。この場合、Ｓ８２の温度に合せた正常範囲を加味して最終的な正常範囲（判定基準）を決定することが好ましい、そして、この正常範囲（判定基準）に基づいて、Ｓ７１以降の処理（Ｓ１３の異常検知）を行う。このような第４の変形例では、軌道と車輪までも考慮でき、この面からも、より高い精度で異常検知が可能となる。
【０１０５】
第１の実施形態では、アクチュエータ制御手段と異常検出部と１つの制御装置１５に備える構成とした場合を例に挙げて説明した。また、第３の実施形態では、アクチュエータ制御手段と減衰力制御手段と異常検出部とを１つの制御装置２３に備える構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、アクチュエータ制御手段と異常検出部とをそれぞれ別々の制御装置に備える構成としてもよい。また、例えば、アクチュエータ制御手段と減衰力制御手段と異常検出部とをそれぞれ別々の制御装置に備える構成としてもよい。また、例えば、アクチュエータ制御手段を一の制御装置に備えると共に、これとは別の制御装置となる他の制御装置に、減衰力制御手段と異常検出部とを備える構成としてもよい。このことは、その他の各実施形態および変形例についても同様である。
【０１０６】
各実施形態および各変形例では、加速度センサ１３Ａ−１３Ｄ，１４Ａ−１４Ｄを台車３Ａ，３Ｂと車体２との両方に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、センサを台車と車体とのいずれか一方に設ける構成としてもよい。このことは、ストロークセンサについても同様である。さらに、センサは、加速度センサ、ストロークセンサに限らず、ひずみセンサ等、車体または台車の振動状態を検知（推定も含む）できる各種のセンサを用いることができる。
【０１０７】
各実施形態および各変形例では、アクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを上下方向に設けると共に上下方向に加振する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、アクチュエータを左右方向に設けると共に左右方向に加振する構成としてもよい。
【０１０８】
各実施形態および各変形例では、台車３Ａ，３Ｂを加振させるアクチュエータ１１Ａ−１１Ｄを電動リニアモータ（電動アクチュエータ）とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、アクチュエータとして、回転直動機構（例えばボールネジ機構）と回転式の電動モータ（電動アクチュエータ）、油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、エアシリンダ（気圧アクチュエータ）、空気ばね（気圧アクチュエータ）を用いてもよい。即ち、アクチュエータは、モータ式、油圧式、空気圧式等、各種のアクチュエータを用いることができる。この場合、例えば、空気ばねを含む車体傾斜装置をアクチュエータとして用いてもよい。
【０１０９】
各実施形態（第１の実施形態を除く）および各変形例では、ダンパ２１Ａ−２１Ｈを、減衰力特性を連続的（無段的）に変化させることが可能な減衰力調整式ダンパにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ダンパ（緩衝器）を、２段階（例えば、ＯＮとＯＦＦ）または３段階、さらには、それ以上（４段階以上）で断続的（多段的）に減衰力特性を変化させることが可能な減衰力調整式の油圧緩衝器により構成してもよい。さらに、緩衝器は、セミアクティブ制御が可能な緩衝器に限らず、フルアクティブ制御が可能な緩衝器としてもよい。
【０１１０】
さらに、各実施の形態および各変形例は例示であり、異なる実施形態および変形例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【０１１１】
以上説明した実施形態および変形例に基づく鉄道車両用制振装置として、例えば下記に述べる態様のものが考えられる。
【０１１２】
（１）．第１の態様としては、鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、を有する鉄道車両用制振装置であって、前記アクチュエータ制御手段により前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振させ、前記緩衝器または前記センサの異常を判定する異常検出部を有する。
【０１１３】
この第１の態様によれば、異常検出部により、「台車とこの台車に取り付けられる各車輪との間に設けられる緩衝器」、または、「車体または台車に設けられるセンサ」の異常を判定することができる。この場合、アクチュエータにより台車を直接的に加振して異常を判定することができるため、緩衝器またはセンサの異常を、目視による確認と比較して迅速かつ精度よく判定することができる。これにより、緩衝器またはセンサの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。
【０１１４】
（２）．第２の態様としては、第１の態様において、前記緩衝器は、減衰力が調整可能な減衰力調整式ダンパであって、前記減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する減衰力制御手段を有し、前記異常検出部は、前記減衰力調整式ダンパまたは前記センサの異常を判定する。この第２の態様によれば、減衰力調整式ダンパまたはセンサの正常・異常の判定の精度、迅速性を向上できる。
【０１１５】
（３）．第３の態様としては、第１の態様または第２の態様において、前記センサは、加速度センサまたはストロークセンサである。この第３の態様によれば、アクチュエータを加振したときの加速度センサの加速度信号（加速度センサ値）またはストロークセンサのストローク信号（ストロークセンサ値）に基づいて、緩衝器、加速度センサ、または、ストロークセンサの異常を判定することができる。しかも、加速度センサとストロークセンサとの両方を用いる場合、即ち、加速度信号（加速度センサ値）とストローク信号（ストロークセンサ値）との両方を用いる場合には、一度の加振で異常要因を迅速に特定することができる。
【０１１６】
（４）．第４の態様としては、第１の態様ないしは第３の態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを前記台車の共振周波数で加振させる。この第４の態様によれば、少ない制御力（加振力）で台車を大きく加振させることができる。即ち、少ない制御力（加振力）でセンサの出力を大きくできる。これにより、正常・異常の判定をより精度よく行うことができる。
【０１１７】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１１８】
本願は、２０１８年１１月２８日付出願の日本国特許出願第２０１８−２２２２５２号に基づく優先権を主張する。２０１８年１１月２８日付出願の日本国特許出願第２０１８−２２２２５２号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  車両（鉄道車両）  ２  車体  ３Ａ，３Ｂ  台車  ５Ａ−５Ｈ  車輪  ９Ａ−９Ｈ  ダンパ（緩衝器）  １１Ａ−１１Ｄ  アクチュエータ  １３Ａ−１３Ｄ  台車側加速度センサ（センサ）  １４Ａ−１４Ｄ  車体側加速度センサ（センサ）  １５  制御装置（アクチュエータ制御手段、異常検出部）  ２１Ａ−２１Ｈ  ダンパ（緩衝器、減衰力調整式ダンパ）  ２３  制御装置（アクチュエータ制御手段、減衰力制御手段、異常検出部）
【図１】
2020110846.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月3日(2021.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用制振装置であって、該鉄道車両用制振装置は、
鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、
前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、
を有し、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの異常を判定すると共に前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振させ、前記緩衝器または前記センサの異常を判定する異常検出部を有することを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記緩衝器は、減衰力が調整可能な減衰力調整式ダンパであり、
前記減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する減衰力制御手段を有し、
前記異常検出部は、前記減衰力調整式ダンパまたは前記センサの異常を判定することを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記センサは、加速度センサまたはストロークセンサであることを特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鉄道車両用制振装置において、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを前記台車の共振周波数で加振させること特徴とする鉄道車両用制振装置。
【請求項５】
鉄道車両用制振装置による異常検出方法であって、
該鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、
前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、
を有し、
前記アクチュエータ制御手段により前記アクチュエータの異常を判定する工程と、
前記アクチュエータ制御手段により前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振する工程と、
前記センサにより前記台車の振動状態を検出する工程と、
前記センサにより検出した前記台車の振動状態が所定の範囲であるかを判定する工程と、
を有する鉄道車両用制振装置による異常検出方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両の振動等を低減する鉄道車両用制振装置および鉄道車両用制振装置による異常検出方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の目的は、台車と車輪との間に設けられる緩衝器等の正常・異常の判定を精度よく迅速に行うことができる鉄道車両用制振装置および鉄道車両用制振装置による異常検出方法を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一実施形態による鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、を有する鉄道車両用制振装置であって、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの異常を判定すると共に前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振させ、前記緩衝器または前記センサの異常を判定する異常検出部を有する。
また、本発明の一実施形態による鉄道車両用制振装置による異常検出方法は、該鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に設けられ、上下方向に加振をするアクチュエータと、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、前記台車と前記台車に取り付けられる各車輪との間に設けられ、前記台車の振動を抑制する緩衝器と、前記車体または前記台車に設けられ、前記車体または前記台車の振動状態を検知するセンサと、を有し、前記アクチュエータ制御手段により、前記アクチュエータの異常を判定する工程と、前記アクチュエータ制御手段により、前記アクチュエータを所定の周波数で加振させることによって前記台車を加振する工程と、前記センサにより前記台車の振動状態を検出する工程と、前記センサにより検出した前記台車の振動状態が所定の範囲であるかを判定する工程と、を有する。
【国際調査報告】
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