鉄道車両の台車史
この台車を装着したモ501形は阪堺線としては初のカルダン駆動方式採用車でもあったことから乗り心地面で好評を博した。そのため、同形式以後の南海電気鉄道阪堺線向け新造車ではモ351形用汽車製造KS-69(1962年〈昭和37年〉)、モ351形用帝国車輌工業TB-58、とこのKS-53を基本とする1自由度系軸箱梁式空気ばね台車が順次採用されている。
また、TB-58を設計製造した帝國車輛工業は軸箱支持機構などはこれと同様ながら枕ばねをコイルばねとした西日本鉄道北九州線1000形連接車用TB-21、鹿児島市交通局600・460形用としてTB-55・TB-55A、伊予鉄道モハ50形用としてTB-57、と汽車製造KS-53と同様のコンセプトに基づく1自由度系軸箱梁式台車を多数製造し、さらに帝國車輛工業や汽車製造大阪製作所とほど近い尼崎に所在し、帝國車輛工業と分担して各社への車両納入を行う機会の多かったナニワ工機でも、鹿児島市交通局600形用NK-51、呉市交通局2000形用NK-52、と同種の1自由度系空気ばね台車を製造納入している。
譲渡先(仙台市交通局)を含む運用路線の廃止で消滅となった呉市向けNK-52と保守面の事情から早期に淘汰された伊予向けTB-57、それに路線の部分廃止時に少数派台車の装着車から優先淘汰されたために先行処分されて早期消滅となった西日本鉄道向けTB-21を除くと、この種の路面電車用1自由度系軸箱梁式台車は、その乗り心地の優秀さから、大半が製造から半世紀前後が経過した現在も引き続き使用されている。
もっとも、路面電車向けに続く高速電車向け1自由度系軸箱梁式空気ばね台車の開発と実用化にはしばらく時間を要した。
汽車製造の提案する高速電車向け1自由度系空気ばね台車を最初に受け入れたのは、同社製空気ばね台車の最初のユーザーとなった京阪電気鉄道であった。
同社では試作のKS-57が1959年(昭和34年)に1810系で試用され、従来方式空気ばね台車や金属ばね台車との比較試験が実施された。これは同年から量産が開始されていた2000系への採用を企図してのもので、翌1960年(昭和35年)製造の2000系2次車ではKS-57を基本としつつ設計をさらに洗練させたKS-63が採用された。
後にエコノミカルトラックあるいはエコノミカル台車と呼称されることになる、この1自由度系台車シリーズは、以下の特徴を備えている。
側梁と軸箱の間には、薄い防振ゴムが巻かれているのみで、これ単体では上下方向への大きな変位に対応しない。
左右の側梁はつなぎ梁と呼ばれるねじり方向への弾性変形に対応する特殊な梁(一種のトーションバー・スプリング)で連結され、軸箱部の防振ゴムでは対応できない大きな変位に対応する。
枕ばねはインダイレクトマウント方式で枕梁と左右側梁の間に置かれ、牽引力は心皿・側受を経て枕梁左右端から下ろされた支持腕で結合されるボルスタアンカーにより、前後軸箱間の一点で側枠に伝達される。
基礎ブレーキ装置は片押し式踏面ブレーキとする。
このように、このエコノミカルトラックでは、軸箱支持機構が大幅に簡素化されただけでなく、台車の占有床面積が削減され、さらに下揺れ枕や吊りリンクも廃止されたことで、ばね間重量の劇的な軽減と製作コストの大幅な低減、それに機器艤装スペースの捻出が一挙に実現された。
京阪電気鉄道に続いてこの台車に興味を示したのは、京阪神急行電鉄であった。
同社では京都線用1300系での試験採用を経て、阪急2000・2100系・2300系(KS-65A･KS-65B)と各線で少数ずつ採用して評価試験を行った。
だが、これら第一世代の高速電車用エコノミカルトラックは、京阪電気鉄道と京阪神急行電鉄の双方において、防振ゴムが薄すぎて高速走行時のビビリ振動が大きい、と判定された。
そのため京阪神急行電鉄ではこの問題をゴム厚増加で対処したKS-71A・KS-71Bを京都線用の2300系で追加採用したが、軌道条件が良好な京阪神急行電鉄では従来の金属ばね台車に対して特に優位性を謳えるものではないとして、以後の本格採用は見送られた京阪神急行電鉄→阪急電鉄(1973年〈昭和48年〉改称)で試験採用されたエコノミカルトラック各種については、保守の統一の問題もあって、以後振り替え等による淘汰が順次実施されており、2001年(平成13年)に除籍された2305用KS-65Aを最後に既に全数が廃却されている。。
これに対し京阪電気鉄道では、このエコノミカルトラックが好んで採用された。
初期に採用されたKS-63こそ不評を買ったものの、通勤車用として軸箱を支える防振ゴム厚を増大するなどの改良を加えたKS-73系においてKS-63系で指摘されていた問題が概ね解決したことから、2000系に続く2200系では編成中の約3/4にこの台車が採用され、その後も1977年(昭和52年)の1000系まで、後述する住友金属工業FS-337系側梁緩衝ゴム式台車と共にこの系統の台車が大量採用された。
これは急曲線が多く、しかも太平洋戦争後の沿線への団地建設の急進展で極端な混雑状態を呈していた1960年代の京阪本線において、一定水準以上の乗り心地が確保され、しかも積空にかかわらず床面高さが保たれラッシュ時の円滑な乗降が確保できる空気ばねを採用し、しかもイニシャルコストが低いこの種の1自由度系空気ばね台車が、急増する乗客に対応するため限られた予算内で1両でも多く新造車を投入せねばならなかった、1960年代から1970年代にかけての京阪電気鉄道の財政事情に適していたことによる。
また、片押し式ブレーキ装備で床面投影面積が小さいこの系列の台車は、床下に艤装すべき機器が多く、しかも発電ブレーキや回生ブレーキを常用するため片押し式ブレーキでも何ら不都合のない電動車への装着に好適であった特に2200系以降は後述する2600系を除き発電ブレーキ搭載で抵抗器の増量が必須であったことや、架線電圧昇圧準備で親子方式を標準としたため全電動車に主制御器を搭載する必要が生じて機構が複雑化しており、機器艤装スペースの捻出は重要課題であった。また、2000系の車体を流用して代替新造された昇圧即応車の2600系では界磁添加励磁制御の採用や、編成自由度の確保の必要(当初計画の段階では編成分割を実施して出町柳から叡山電鉄線へ直通することが想定され、同線の急勾配区間に対する特別な対策まで考慮されていた)から単独電動車方式(1M方式)としたことなどの事情により機器艤装スペースの確保には特に困難が生じた。そのため、コンパクトなエコノミカルトラックは台車振り替えを実施して大半が電動車に装着されている。。
もっとも、昇圧工事に伴う車両の大量新造計画の最初の締めくくりとなった1977年(昭和52年)の1000系代替新造の際に製作されたKS-77Aをもって、京阪電気鉄道でもエコノミカルトラックの新規製作は終了した。続く2600系の代替新造では、種車である2000系の台車が全数流用されたこともあって次の台車新造は3年後の1980年(昭和55年)となり、製作数の減少や新設計の開発も手伝って、それらにはより高価かつ複雑な機構を備える2自由度系台車のシンドラー式やSUミンデン式が採用された。
なお、京阪電気鉄道では初期のKS-63系こそビビリ振動の大きさが問題視されて淘汰となり、1981年(昭和56年)から2006年(平成18年)までに台車の新製交換や振り替え、装着車両の廃車が実施されて全数廃却済みであるが、軸箱部のゴム厚を増加したKS-73以降の各形式については当初より解体・破壊検査の実施を前提として試作された全アルミ合金製台車枠のKS-751969年11月から1970年11月までの1年間、2200系2358の第2台車として1基の長期実用試験を実施。を除き、2009年(平成21年)の時点で全数が現用されており、電動車・付随車合計で139両京阪本線用在籍車の18.2 %に相当する。なお、制御車・付随車用は10両分で、残る129両分は電動車に装着されている。に装着され、装着車は特急から普通まで幅広く使用されている。
国鉄では、アーチバー形やベッテンドルフ形といった1自由度系台車が貨車のみで使われていたが、エコノミカルトラックとほぼ同じ構造国鉄では軸箱の緩衝材に防振ゴムブロックを使用。の空気ばね台車も純粋な旅客車に使われることはなく、貨物列車の大幅な高速化のために新製された10000系貨車の各形式とロールボックスパレット荷役用のスニ40/スニ41/スユ44・ワキ/ワサフ8000形にTR203形として大量に採用された荷物車のスニ40/41と郵便車のスユ44は用途記号の上では客車(旅客車)に分類されているが、車体構造は貨車を基本としている。。
汽車製造がエコノミカルトラックをはじめとする空気ばね台車の開発を行っていたのと同時期、アメリカのバッド社(The Budd Company)でも空気ばねを使用する1自由度系軽量構造台車の研究開発が進められていた。
当初、革新的技術を導入した製品にパイオニア(Pioneer)の名を冠するバッド社の伝統に則ってパイオニアIII(Pioneer III)初代は同社が1931年に自主開発した航空機の「パイオニア」、2代目は1934年にシカゴ・バーリントン・クインシー鉄道向けに生産した軽量高速気動車の「パイオニア・ゼファー」で、いずれも同社におけるステンレス材の加工および組み立て技術の開発において重要な意味を持つ製品である。と命名された軽量構造のオールステンレス製客車(1956年)に採用され、更にこの構造を援用したペンシルバニア鉄道向け近郊電車「シルバーライナーI」などにも同系機種が納入されたこの台車シリーズなお、この台車の基本設計については1959年10月成立のアメリカ特許No.2908230 “Railway Car Track"としてバッド社のウォルター・ディーン(Walter B. Dean)名義で特許が成立している。は、1959年にバッド社と技術提携契約を結んで同社の特許技術のライセンス供与を受けられるようになった東急車輛製造によって日本へもたらされ、東京急行電鉄7000系(初代)(1962年)に装着されたTS-701(PIII-701)より各社への供給が開始された。
このパイオニアIII台車の特徴は以下の通り。
軸箱は防振ゴムによる緩衝リングを介して側梁に固定される。
左右の側梁は、V字形のトランサム(横梁)を向かい合わせにして噛み合わせ、心皿を挟んでX字状に組み合わせて中心ピンで位置決めし、左右側梁の位置関係のねじれに対応する。
枕ばねはダイレクトマウント方式で枕梁の上に置かれ、牽引力は車体と枕梁を結ぶボルスタアンカー、枕梁の中心ピンから心皿、トランサムを介して側梁へ伝達される。
基礎ブレーキ装置は放熱性やフラット対策に有利なディスクブレーキとする。
元のパイオニアIII台車は標準軌向けのため、軌道中心から軸端へ順に駆動装置、側枠、車輪、ブレーキディスクとなっている。これを狭軌向けに、駆動装置、車輪、側枠、ブレーキディスクに変更する。
この台車はメンテナンスフリーと軽量化を重視して設計されている。摺動部品がほぼ心皿の側受に限られ、それさえ低摩擦係数のテフロン材を摺動面に貼り付けて注油の必要性を排除しており、各車輪に基礎ブレーキ装置をユニット化して実装するディスクブレーキの採用と合わせ、極力保守の手のかからない設計とされているもっとも、実際には台車枠が左右で分割され、しかも中心ピンで結合される構造であるため、台車そのものの組み立て時と台車に車体を載せる際には、通常の台車にない手間を要するデリケートな台車であったとされる。また、軌道が貧弱であった当時の京王帝都電鉄井の頭線では、踏面ブレーキを持たないために踏面が清掃されないことによる軌道回路の短絡不良や主電動機の整流不良が多発し、電動車用としては不適と判定された。。この台車はTS-701で自重が4.5 tと非常に軽い例えば枕梁を廃止したボルスタレス台車の国鉄DT50でも自重6.5 t、従来構造の国鉄DT33などでは9 t近い自重であったことと比して、この台車の軽量ぶりは際立っている。ため、その構造からばね間重量が実質的にばね下重量に近い扱いとなることを考慮しても、軌道保守面において十分メリットのある設計であった。
もっとも、高速走行時の蛇行動に対する研究がアメリカにおいてもまだ不十分な状況で設計されたため、ブレーキユニットを避けるように高い位置に取り付けられたボルスタアンカーが蛇行動を抑えられないという重大な問題が、導入各社での高速運転時に表面化した。アメリカの一部の鉄道ではボルスタアンカーの支持腕を継ぎ足して作用点を引き下げるという対応をとっておりたまたま渡米した際に実見した汽車製造の高田隆雄の助言に従い、この改造を行ったという。、東京急行電鉄でも試験的にデハ7042において同様の改造を実施した。しかし、蛇行動抑止に効果がある一方で継ぎ足したボルスターアンカーに生じる応力が過大になることが判ったため、この1両に留まっている。
なお、この蛇行動については小田急電鉄4000形向けTS-706で設計の改善が図られた。具体的には、側梁そのものをかつての釣り合い梁式台車の釣り合い梁のように緩やかな弓形として側枠の各ブレーキユニット取り付け位置を引き下げることでボルスタアンカーとの干渉を避けて作用点を下げ、更にボルスタアンカーとの連結棒を従前より太いものとした。また、これに続く東京急行電鉄7200系用TS-707と同8000系用TS-708では、電動車へのブレーキ力負担を回生ブレーキ常用に転嫁することを前提に、ブレーキディスクをシングルローター化の上で車輪間に移動することでボルスタアンカーとの干渉を避けて作用点を下げている。
こうしてパイオニアIII台車はバッド社とのライセンス契約の制約の中でも着実に改良を重ね、東急車輛製造が車両を納入していた東京急行電鉄、小田急電鉄、京王帝都電鉄、南海電気鉄道の狭軌私鉄4社に対して合計383両分が納入された。うち小田急では機器流用車である4000形に使用されたことから、同一台車でカルダン駆動と吊り掛け駆動が混在する稀な台車になっている。
だが、この台車には蛇行動以外にも乗り心地で問題があった。
同様に軸ばねを廃止して軸箱を包む防振ゴムによる弾性支持でこれを代用した汽車製造のエコノミカル台車でも、初期設計グループでびびり振動が問題となった中期以降設計のグループでは、防振ゴムの厚さを増してびびり振動を克服している。。とりわけ東急では7000系が営団(現・東京地下鉄)日比谷線乗り入れ用に使用されたため、住友金属工業製のミンデンドイツ台車やS型ミンデン台車といった、軸ばねを備える通常の2自由度系台車を装着する他社各形式と比較されることになり、より深刻な問題になった。
この後の東急7200系では、電動車については大出力化した主電動機日立製作所HS-833Irbおよび東洋電機製造TDK-841-A1。いずれも1時間定格出力110 kW。中空軸平行カルダン駆動方式を採用した直流複巻補極補償巻線付整流子電動機。の装架の困難さを理由として通常の片押し式ブレーキシューを備えた軸ばね台車(TS-802)への変更が行われたもっとも、パイオニアIII台車装着車では1962年12月に第一陣が竣工した南海電気鉄道6000系において、PIII-702に端子電圧300V時1時間定格出力115 kW(端子電圧375V時1時間定格出力145 kW)と東急7200系よりも遙かに大容量の直巻整流子電動機である三菱電機MB-3072-Bを、それも狭軌ではバックゲージ面で東急が採用していた中空軸平行カルダン駆動方式と比較して遙かに厳しいWNドライブを駆動装置として搭載している。が、付随台車については廉価かつ軽量なパイオニアIII(PIII-707)の採用を継続したただし、電動車用ではなく自重が軽いことと、電動車に搭載された電力回生ブレーキを有効活用する目的もあって、機械式ブレーキの負担力の配分が変更された。そのため7000系用TS-701 (PIII-701) で特徴的であった、側梁外側に車軸を突き出して各軸2基ずつ搭載されていたディスクブレーキは、車輪間の1基のみに簡素化され、これによって7000系で問題であったボルスタアンカーの台車枠側作用点の高さ引き下げを実現している。。この構成は続く8000系にも踏襲された。
加えて決定的な問題となったのが、軸重抜けによる競り上がり脱線であった。この現象はパイオニアIIIを装着する車両のみで編成を組んで走行する場合には表面化しなかったが、ばね特性の硬い軸箱支持機構を備えた台車を装着した車両と併結した特定条件下で惹起し、脱線事故が小田急電鉄で繰り返し発生した。具体的には、パイオニアIII (TS-706) を装着する4000形と、軸距が2,500 mmと長く乗車率300 %を前提にばねを意図的に硬くした軸ばね台車である国鉄DT13を装着する1800形を併結した場合で、1973年4月19日と5月2日に続けて発生したことから深刻な問題であると見なされた。
これらの脱線事故については、事故時と条件を揃えて実際の車両を用いた再現実験が行われ、小田急電鉄社外の識者による脱線事故調査委員会での検証・原因究明作業が行われた。その結果、これらの事故は低速時におけるパイオニアIIIの浮き上がりによる脱線が原因と判断されたなお、事故当時小田急電鉄で運輸計画を担当していた生方良雄は、後年の雑誌座談会で「どちらかというとばねの固い1800形のDT13台車とニーアクションの柔らかい4000形のパイオニア台車の相性が悪かったのが真実だと思います」と述懐している。。これにより、事実上欠陥台車の烙印を押された形となったパイオニアIII台車の発展の道は閉ざされることになり、以後、南海電鉄6100系用PIII-710(1968年設計)を最終形式として日本におけるパイオニアIII台車の各私鉄での新規採用は途絶えた。
もっとも、この問題は小田急電鉄の場合、パイオニアIII装着車とDT13装着車を併結しない限り発生しなかったため、事故発生後は4000形を他系列と混用せず限定運用とし(ただ1回の例外を除き)、編成一端の制御車の台車を軸ばね式の一般型と振り替えた上で線路や車輪の踏面管理などを徹底するという対策を講じることで、回避が図られた。これにより、4000形は機器更新の完了でパイオニアIII台車が全数淘汰された1988年まで無事故でこの台車を使用し続けることができた。
また、南海電気鉄道においても、やはりばね特性が線路方向に硬い板ばねを軸箱の弾性支持と案内に用いるミンデンドイツ台車を装着する車両を併用していたため、この競り上がり脱線の発生が警戒されたため、これら2種の台車の装着車が完全に分離されるように車両運用管理が徹底された。その甲斐あって、こちらも機器更新でパイオニアIIIが全数廃却される2009年まで、同種の脱線事故を発生させることなくこの台車を使用し続けることができた。
もっとも、それは車両運用の制約が生じ、結果として予備車確保などの点、ひいてはコスト面でかえって不利になるということであり、本来1自由度系台車に期待された経済性の点では本末転倒であって、増して1990年代に入っても一部形式で国鉄型台車を使用していた西武鉄道など採用のしようもなく、日本におけるパイオニアIII台車の系譜はここで途絶えた。
汽車製造による低コストな1自由度系空気ばね台車の提案に対し、同様に京阪電気鉄道へ台車を納入していた住友金属工業も、コスト面での競争力を維持すべく、同種の廉価版空気ばね台車を開発する必要に迫られた。
この問題に対し、住友金属工業が出した回答は、軸箱の前後・上部に防振ゴムパッドを取り付け、側梁との間の変位に対応させた、側梁緩衝ゴム式と呼ばれるシンプルな構造の台車であったなお、この側梁緩衝ゴム式軸箱支持機構そのものは、1934年にアメリカの軸受メーカー、シミントン社(Symington-Gould Corporation)のドナルド・バロウズ(Donald S. Barrows)が申請し1940年に取得したアメリカ特許No.2207848で同種の構造が示されている。。
この系統の台車は1960年の2100形用FS337を初号機種として、空気ばねを中間リング型に変更した2000形用FS337A(1961年)へ発展し、さらに1962年には2106に日本初のダイアフラム型空気ばね台車へ設計変更されたFS337Aを装着して実用試験が実施され、1964年製以降は同型番のままダイアフラム空気ばねへ移行した。
この台車もエコノミカルトラックと同様、左右の側枠をねじり方向への弾性変形に対応するつなぎ梁で連結したもので、揺れ枕部分をインダイレクトマウント式空気ばね支持としたことを含め、明らかにエコノミカルトラックの構造を模倣あるいはその設計コンセプトに追従する設計となっている。
もっとも、この台車については軸箱上部の薄いゴムパッドを撤去してコイルばねに置き換えることが容易な設計となっており、1964年の2200系用FS337Bではエコノミカルトラックが防振ゴム厚を増大させた改良型のKS-73系へ移行したのに呼応して全てコイルばね装着に変更され、以後の同系台車はすべて通常の2自由度系台車となった。また、既存のFS337・FS337Aについても1981年に上部防振ゴムがコイルばねへ変更されているこのFS337系をダイレクトマウント構造へ設計変更した特急用の初代3000系が装着するFS381・FS381Bは、軸ばねを備える側梁緩衝ゴム式台車であるが、先代特急車である1900系が装着する汽車製造KS-70や住友金属工業FS347といった台車と比較して乗り心地が良くないという評価があった。そのため、3000系の淘汰時にはシンドラー式円筒案内台車であるKS-132・KS-132Aが車体の適合の問題から川崎重工業で枕ばね部を大改造されたもののKW-79として10両分が転用されたのに対し、こちらのFS381系は全数が廃却対象となっている。。
なお、この側梁緩衝ゴム式は曲線通過性能が良好であるため、軸ばね付きのモデルであるが、京阪本線用だけでなく京津線500・600・700形にFS503・FS503Aが採用され、系列会社である叡山電鉄でもデオ810形にFS556が採用されている。
また、営団地下鉄銀座線01系(FS520･FS020)、丸ノ内線02系(FS520A･FS020A)などにも同系台車が採用されており、この系統の台車はむしろ急曲線通過に強い廉価な2自由度系台車として成功を収めることとなった。
京阪電気鉄道や京阪神急行電鉄が1自由度系空気ばね台車の試用を開始した頃、大阪市交通局では技術部長であった宮本政幸の『地下鉄の電車は「下駄電車」がよい』という方針の下で、保守簡易化と軽量化を目的として住友金属工業が開発したFS332大阪市交通局での局内形式はCS-55。と称する1自由度系コイルばね台車を1960年に製造した50系の5500形5501 - 5512へ採用した。
この台車の特徴は以下の通り。
側梁と軸箱の間にはエコノミカルトラックと同様、薄い防振ゴムが巻かれているのみで、これ単体では上下方向への大きな変位に対応しない。
左右の側梁は枕ばねの両脇に配された筒型防振ゴムを介して結合される、2本のトランサム(横梁)で連結され、軸箱部で対応できない大きな変位に対応する。
枕ばねはインダイレクトマウント方式で揺れ枕を省略し、枕梁と左右側梁の間に各3組のコイルばねと各1組のオイルダンパを並列で置き、牽引力は心皿・側受を経てこれらのコイルばね経由で側梁に伝達される。
基礎ブレーキ装置は両抱き式踏面ブレーキとする。
この台車は当時大阪市が建設を進めていた4号線(現在の中央線)の一部が脆弱な地盤上の高架線となり、この区間では車両の軽量化が特に強く求められることを視野に入れて計画されたものであった。
だが、メーカー側でのばね下応力評価が過小であったことが原因で、この台車は就役開始直後から台車枠に亀裂が入るトラブルが頻発した。当初はその都度補強を加えるなどの対応を取っていたが、最終的にメーカーである住友金属工業側が信用に関わるとして台車枠の修理を拒否、無償での通常型2自由度系軸箱支持機構を備えた新設計の台車枠への全数交換を申し出るという事態に陥った。
そのため、このFS332は短期間で全てが通常の一体鋳鋼製軸ばね台車であるFS332Aへ改造台車枠全体の新製交換が実施されたため、実質的には代替新造であった。され、消滅している。
もっとも、ここで試行されたコイルばねの横剛性を利用したインダイレクトマウント・ノースイングハンガー式金属ばね台車、という設計コンセプトは続く6000形(FS339)・6100形(FS359)、それに日本万国博覧会の大量輸送を支えた30系(FS366)へ継承され、この時代に大阪市交通局が製造した地下鉄車両を特徴づける機構の一つとなった。
台車の枕梁(ボルスタ)を省略したボルスタレス台車は、電車用ボギー台車の黎明期にJ.G.ブリル社により開発されたBrill 22Eがその最初期例となると見られるが、近代的なものとしては、電気機関車やディーゼル機関車において列車牽き出し時等の重心移動に伴う軸重変動とこれに伴う空転の防止のために、機械的な軸重移動補償を実現する手段として考案された仮想心皿方式(ジャックマン式)と呼ばれる機構に端を発する。
これは車体から下に突き出した支持架に連結される引張棒を、軸箱よりも低い位置で台車枠にZ字リンク等の関節を介して連結することで心皿なしに台車の旋回を実現するものZリンクの作用により旋回運動の中心軸の位置が定まることから、これを心皿中心に見立てて仮想心皿方式と呼ぶ。である。
この方式は1950年代後半以降、フランスやアメリカで機関車用として一般化し日本においても1962年設計の国鉄ED74形電気機関車用DT129で初導入され、以後コンパクトなD形機が多く粘着特性が特に重要視される交流電気機関車や、軸重移動補償に制約の多い3軸台車を備える国鉄EF62形電気機関車などに採用されている。
さらに、この方式を敷衍して枕梁が1台車2軸駆動の妨げとなりやすい気動車用として、通常のボルスタアンカーと同じ位置でZリンクを構成するDT35・DT36・TR205・TR205Aが開発され、大出力機関を搭載する試作車(国鉄キハ90系気動車)に採用された同系列のデータを元に開発された国鉄キハ181系気動車および国鉄キハ65形気動車にも同系の台車が採用されている。もっともそれらに続いて設計され、やはり2軸駆動方式を採用する国鉄キハ66系気動車では枕梁に貫通穴を設けることで推進軸の干渉をクリアし、通常の枕梁と心皿を用いる方式に逆戻りしている。。
これらの各方式はそれぞれの目的において充分な成果を挙げたが、その一方でこの仮想心皿方式には、当時の設計では部品点数が多く機構が複雑化しやすいという問題点があった。
こうした中、空気ばね開発の進展で1960年代後半には大径のダイアフラム形空気ばねが実用化され、これを用いたダイレクトマウント形空気ばね台車が一般化ダイレクトマウント台車自体は、1960年代前半の段階でベローズ式空気ばねを使用することで既に実用化されていた。されるようになると、仮想心皿台車開発で得られたZリンク式等の牽引機構に加え、空気ばねの横剛性を活用することで枕梁を省略したシンプルな構造の台車を開発することが各国で模索されるようになったもっとも、1960年に成立したフランス特許No.1066650A(アメリカ特許No.3121402)などでは、案内リンクと前後からのアンカーによる牽引機構を組み合わせたボルスタレス構造が図示されており、仮想心皿方式の発祥国であるフランスでは早い時期からこの方式の検討が行われていたことがわかる。。
つまり、台車において動的な左右・上下・前後荷重・静的な垂直荷重・牽引力・旋回力という異なった力を伝達していた枕梁と心皿を排し、動的な左右・上下・前後荷重・静的な垂直荷重・旋回力を空気ばねで、牽引力を牽引装置で、それぞれ分担することで代替し、重い枕梁や心皿を省略し軽量化この軽量化は後述するように高速鉄道用台車において特に大きな効果を発揮する。を実現しよう、というコンセプトが提案されるようになったのである。