鉄道車両の台車
減速歯車・減速機:電車は台車に装備された電動機と車軸との間に設けられた減速歯車によって動力を減速させ車輪に回転力を伝達する。気動車は減速機が台車に装備されており減速歯車によって液体変速機から推進軸で伝達された動力をさらに減速させ車輪に回転力を伝達する。
推進軸・車体に吊られたエンジンの動力を伝えるための車体から輪軸へ渡る軸。自在継手を備えて、車体・輪軸間の変位を吸収する。
逆転機:車両の進行方向を変える装置で逆転歯車群を減速機内に内蔵し台車に装備している方式と液体変速機の後部に正逆転クラッチと歯車群を装備する方式がある。
軸箱組立とは、軸受と車軸が収められている所であり、車体の荷重を枕ばねと台車枠から軸箱支持装置を介して受け取り、また車輪で発生した駆動力を軸箱支持装置を介して台車枠に伝え、さらに、心皿・中心ピン・枕梁(ボルスタ)・ボルスタアンカを介するかまたは牽引装置を介して車体に伝える部分である。単に軸箱とも呼ぶ。基本構成要素は軸箱体と軸受。
軸箱体:軸受を収める構造体。軸箱支持装置の構成要素であるばねやゴムが取り付く。
軸受:通常軸箱体に収められており、車体の荷重を回転する車軸に伝える重要な部分である。昔の車両は軸箱の中にオイルを満たし軸受と車軸の間に油の膜を張る方式の鞍形の平軸受が使用されていた。戦後は摩擦抵抗の少ないコロ軸受が使用さるようになり、上下方向と軸方向の荷重を受け持つ複列円錐コロ軸受が採用された。しかし軸受自体に左右の動きがまったく無いと車輪のフランジ磨耗が大きく、保守にも問題が出るので、軸方向の変位を受けるスラスト受を併用した摩擦抵抗の少ない複列円筒コロ軸受(上下荷重を受け持つ)+玉軸受(軸方向の荷重を受け持つ)が使用されている。最近では軽量化され、上下方向と軸方向の荷重を受持ち、荷重の耐圧に優れ騒音や振動が少なく小型で潤滑剤のグリースの寿命が長い、密封複列円錐コロ軸受を緩衝ゴムによる支持を組み合わせる方法が取られている。
その他:軸受の潤滑装置など。
輪軸とは、車輪と車軸を組み立てたもので、駆動装置による動力が伝えられ、レールを走行する部分である。
車軸は両端部を軸受の部分(ジャーナル)とその内側に左右の車輪を圧入する輪心座が設けられており、また左右輪心座の間には駆動台車では駆動歯車装置の取付け座(歯車座)が設けられ、付随台車では一定の太さ又は中央部分の径を細めたテーパー状になっており、ディスクブレーキ装着台車ではブレーキディスクの取付け座が設けられている。
車輪には、踏面を形成しているタイヤの部分をリムに相当する輪心に焼きばめしたタイヤ付き車輪と、タイヤと輪心が一体に作られた一体圧廷車輪がある。タイヤ付き車輪は、磨耗したタイヤだけ取替えられるが、焼きばめ部分で弛緩や割損などの欠点があるため、現在ではあまり使用されなくなり、一体圧廷車輪がほとんどを占めている。
その他の台車に装備される装置類としては、以下のようなものがある。
集電装置(第三軌条方式の場合)
操舵台車は輪軸操舵機構により輪軸の方向を変えて曲線をスムーズに通過できるようにした台車である。普通の台車は車体に対して回転することにより曲線区間を滑らかに通過することができるが、それでもなお1台車の2輪軸は一定間隔(ホイールベース)を保って平行に支持されているため、輪軸とレールが完全に直角にはならず、車輪とレールとの間にアタック角(攻撃角とも。レールの円弧の接線と車輪の進行方向のなす角度。)が発生して車輪のフランジやレールを磨耗させるだけでなく騒音(きしり音やゴロゴロ音)を発生させる。もし、各々の車軸の延長線がレールの曲線の中心(曲線半径の中心)を通るように変位させることができればアタック角が0となり、車輪のフランジやレールの磨耗が一層少なくなり騒音の発生を抑え、さらにスムーズに通過することができるようになる。
このため、単台車において、2つの輪軸のそれぞれ左右に備わる軸箱をクロスアンカーリンクでたすき掛けに結合し、台車枠と軸箱の位置関係を可変させることで曲線通過時の横圧低減を目指すラジアル台車が研究開発されるなど、比較的早期から自己操舵のアイデアは注目されていた。だが、この方式はラジアル台車の機構をボギー台車に応用して1970年代に実用化された南アフリカのシェッフェル台車などを含め、一般に軸箱の前後方向の支持剛性を意図的に低下させることになる。この点は1980年代にカナダのバンクーバーで実用化されたスカイトレイン用Mark Iの操舵リンク方式でも同様で、高速走行時には支持剛性が決定的に不足し蛇行動が発生しやすくなるという、致命的な弱点を抱えていた。
そのため、1台車の中で完結する自己操舵機構を高速鉄道向けとして実現するにあたっては、直進時の軸箱について前後支持剛性の確保と、曲線通過時の前後支持剛性低減による操舵性能の確保という、矛盾した要素の両立が強く求められた。さらに、日本では自然振り子式車両の導入の本格化に伴い、曲線区間での横圧の軽減が軌道保守の観点から特に強く要求されるようになり、自然振り子式と組み合わせることを主眼とした自己操舵台車の研究開発が本格化した。この点についてある程度解決が見られるようになったのは1980年代中盤に入って以降のことで、まず1986年に日本の国鉄がDT953形台車として、制御付き自然振り子と同様に軌道の曲線情報をあらかじめ制御装置に記録し、ATS地上子による位置情報と速度情報から曲線進入を検知、油圧により強制自己操舵を行うという方式を開発、381系電車に装着して本線走行試験が行われた。
この方式はただちに実用化されることはなかったが、こうした実験データの蓄積とその後の研究の進展で、1台車に2組ずつ備わる輪軸のいずれか一方の軸箱と台車枠の水平面における位置関係を固定とし、一方のみを操舵可能とすることで曲線と直線の双方での特性の両立が可能な見通しが立ち、1990年代以降、JR東海の383系電車を皮切りに日本のJR各社を中心に制御付き自然振り子車と組み合わせる形で自己操舵台車を導入するケースが増えている。
このほか、リニアモーター地下鉄の車両ではその構造上、一般的な回転式電動機と駆動装置の接合部が不要であることから操舵機構を用いた台車が採用されており、軸箱に積層ゴムを用いることで自己操舵機構を持つ台車が使用されている。
現在実用化されているのは以下の各種である。
JR東海383系電車(車体端側軸箱を柔支持)
各ボギー台車の両軸箱をリンクで結合して変位可能とし、各車軸の変位角を均等にする方式
スイス国鉄Re460形、BLS AGRe465形(枕木に対して車軸が最大4度まで変位、半径300mの曲線で104km/hでの走行が可能、最高速度230km/h)
スイス国鉄Re450形(最高速度130km/h)、スイス、モントルー・オーベルラン・ベルノワ鉄道GDe4/4形など
台車内前後の主電動機および吊り掛け式の駆動装置と輪軸全体が台車中心付近のピボットを中心にして曲線にあわせて台車枠に対して転向するのに加え、さらに前後の主電動機、駆動装置、輪軸をリンクで結合して2軸の車軸の変位角を均等にする方式
スイス、レーティッシュ鉄道Ge4/4III形、モルジュ-ビエール-コソネイ地域交通Ge4/4形、モントルー・オーベルラン・ベルノワ鉄道Ge4/4形(1m軌間、設計最高速度120km/h)など
曲線区間で車体に対して台車が回転すると、車体と台車の位置関係の変化をリンク機構により輪軸に伝え、両輪軸の延長線が曲線の中心に指向するように角度が与えられる方式
JR北海道キハ283系気動車、東京メトロ1000系電車(車体中心側軸箱のみ操舵)
スイス国鉄Re420形・Re620形など1960 - 80年代のスイスの多くの電気機関車、小田急50000形の連接台車など
2軸ボギー台車のうち片側だけを動輪とする場合に使用され、車輪径を前後で違えて動輪となる一方を大径とし、心皿位置をも動軸側に偏倚させた構造で粘着力の強化を図った台車である。ブリル社が特許を取った「Eureka Maximum-Traction Truck 22E」(ユーリカ・マキシマム・トラクション・トラック 22E)は、台車中心ピンの無い「仮想心皿方式」や、曲線区間で従輪(小径輪)の荷重を増して脱線を防ぐ「スプリングコンプレッサー」の採用を特徴とする。
マキシマム・トラクション台車はオタマジャクシのように頭を振りながら走るため、高速走行すると脱線の危険が大きくなるという問題がある。
気動車用の1軸駆動の2軸ボギー台車の車体支持装置を軸間中央ではなく動軸側に偏らせることにより動軸にかかる軸重を増大させ粘着性能を向上させた台車。1930年代の日本の車輌技術では実用的な1台車2軸駆動や2個エンジン連動制御が開発できなかったため気動車の走行性能確保のため偏心台車や片ボギー車が開発された。マキシマム・トラクション台車も偏心台車の一種であるが、気動車用の偏心台車は日本独自のものとされ、日本車輌製造が製造した大隅鉄道むけ気動車を嚆矢とする。採用車の多くは1930年代製だが、1台車1軸駆動のままで一定の粘着性能が確保できることから戦後製の気動車にも大分交通や熊延鉄道をはじめいくつかの私鉄・第三セクター向け気動車で採用例があり、2015年の時点での日本国内における最終製造事例は1988年製造の由利高原鉄道YR1000形YR1005(新潟鐵工所製)となる。
通常、鉄道車両の形式名とは別に、台車に対しても形式名が付与される。
国鉄では、1929年に実施された台車の形式称号の整理に基づき、ボギー台車をTRの後に形式ごとに数字を付けて呼んでいたが、1949年に実施された台車形式命名基準改正により、動力台車についてはDTと数字の形式に改めた。TRはTruckの略であるが、(MTは主電動機の形式に使われていたため)電動のDを付してDTとした。私鉄用の台車は、メーカーの形式をそのまま使うことが多いが、鉄道事業者で独自に付けることもある。