鉄道車両の台車史
自己操舵台車の発端は、ボギー台車と同様、蒸気機関車の先台車にあった。
蒸気機関車を高速で円滑に曲線を通過させるための案内装置として実用化された先台車では、高速安定性などの点で有利とされた2軸先台車とは別に、クラウス・ヘルムホルツ式、ツァラ式など1軸の先輪と第1動輪をリンクなどで結合しその位置関係を機械的に変化させることで、転向性能の点で不利だがコスト面や全長短縮の点では有利な1軸先台車において曲線通過時の動輪のフランジ摩耗を軽減する機構が19世紀から実用に供されていた。
ボギー台車の導入前の一時期、次第に大型化する路面電車やインターアーバンにおいて、2軸のまま長軸距・大型車体を実現する必要に迫られた車両メーカーが、こうした機構を2軸単台車に援用することに思い至ったのは、ごく自然な展開であった。世界最大の機関車メーカーとして知られたボールドウィン・ロコモティブ・ワークスがラジアル台車と呼んで製品化したこの機構は、2つの輪軸の左右それぞれの軸箱をX字状にクロスアンカー・リンクで結合し、曲線区間で2つの輪軸の位置関係を平行だけでなく自由にハの字、あるいは逆ハの字に変化できるようにしたものであった。もっともこの種の台車では、車軸の位置関係がハの字あるいは逆ハの字に変化すると言ってもその変化量はごく僅かで、軸箱と台車枠の間の支持機構の複雑さの割に得られるメリットは少なく、むしろ高速走行時の直進安定性に重要な車軸の前後支持剛性が著しく低下するため1軸蛇行動を抑制できず、比較的低速度でも直進安定性が阻害されて乗り心地が著しく悪化する、という問題を抱えていた。そのため、例えば日本でラジアル台車を導入した事業者はその多くが複雑な軸箱支持部の摺動部品の保守に辟易し、また直進安定性の悪さに悩んだ末に曲線通過性能の著しい低下を承知でラジアル機構をロックして通常の2軸単台車相当として使用しもっとも、この種の台車は総じて長軸距を実現する手段としてラジアル機構を導入していたため、この機構をロックすることで、フランジ摩耗の増大は避けられなかった。つまり、ラジアル機構を使う、使わないのいずれにしても問題が生じたのである。、さらに以後の増備を一般的な2軸ボギー台車装着車に切り替えており、他国でも概ね同様の傾向を示した。
こうして一度は技術発達の本流から外れた自己操舵台車であるが、この機構が急曲線通過におけるアタック角の減少による軌条横圧やフランジ摩耗、それにきしり音の低減に大きな効果を持つことには変わりはなかった。
そのため、1970年代に入り南アフリカのハーバート・シッフェル(Herbert Scheffel)によって急曲線区間での使用を目的とするシッフェル式台車として、ラジアル台車のメカニズムをほぼそのまま2軸ボギー台車に適用した台車が開発されたこの種のラジアル台車と同様の機構を2軸ボギー台車に援用するアイデアそのものは、Walter Youmansによって1867年に特許(U.S. Patent No.70492)が取得されており、古くから存在した。なお、シッフェルは鉄道車両用台車について幾つもの合衆国特許を取得しているが、これらの中には簡潔なメカニズムによる自己操舵台車(U.S. Patent No.4151801)の他、ラジアル台車以来、自己操舵台車で問題となってきた軸箱支持機構部分の改良を目的としたもの(U.S. Patent No.4067261など)が含まれる。。もっとも、これは同じ原理に基づくラジアル台車が抱えていた、軸箱の前後支持剛性の低さ故の直進安定性の悪さをそのまま継承しており、高速運転に適するものではなかった。このため、この種のクロスアンカーリンクを使用した自己操舵台車は、その歴史の古さの割に広く普及するには至っていない。
Brill 76E・77Eのレベルで、つまり20世紀初頭の技術水準のままで長らく留まっていた日本の路面電車の低床化への取り組みであるが、それを改善しようという動きが最初に具体化したのは、1955年のことであった。
この年、東急車輛製造が親会社である東京急行電鉄の玉川線用として設計した、画期的な超軽量構造の新型車であるデハ200形で、最小時510 mm径の超小型車輪を使用するTS-302・501TS-302は両端の動力台車で東横線デハ5000形用TS-301と同じノースイングハンガー、かつインサイドフレーム構造の2軸ボギー台車、TS-501は連接部の付随台車で双方の車体からのリンク機構により操舵される1軸台車、となっており、この特徴的な構造の付随台車から、「和製タルゴ」というあだ名も付けられた。平行カルダン駆動を採用した東洋電機製造製主電動機の最大寸法は300 mm、と当時の技術では極限に近いダウンサイジングを行っている。なお、これらの台車に使用する車輪は、その小直径故に既製品が存在しないため、タイヤ部を含めて一体の特殊鋳鋼製車輪を装着した。当時、東急車輛製造本社工場内にはその前身である海軍工廠時代から継承された、高度な技術力を誇る鋳物工場があり、国鉄技術研究所の指導を受けつつではあったが、自社でこの特殊車輪の量産を実施できた。言い換えれば、この車輪の量産の目処が立ったからこそ、デハ200形は日の目を見たのである。また、ブレーキについても動力台車はスペースの問題もあってか各車軸間の側枠の外に通常の片押し式ブレーキを搭載するが、中間台車については1軸で充分なブレーキ力を確保する目的でドラムブレーキを採用している。が採用され、これにより従来の一般的な低床車よりも50 mmから60 mm程度低い、床面高590 mmを実現したのである。
この車両自体は技術的な未成熟や運用面の不都合などから、決して成功作とはいえない存在後の新玉川線の建設計画もあり、デハ200形に続いて玉川線に導入された新造車は、通常構造のデハ150形となった。であるが、当時日本へ紹介が始まったばかりの最新技術をどん欲に取り込んだその設計は、将来の超低床電車に多大なサジェスチョンを与えうる非常に斬新なものであった。
だが、このデハ200形が製造された1950年代後半以降、日本の路面電車は急速にモータリゼーションの渦の中に飲み込まれ、画期的な低床車の開発を行うばかりか、通常構造の新造車を投入することさえ困難な状況へと追い込まれていった。このため、以後の日本の路面電車でのバリアフリー施策は、東京都交通局荒川線で1977年に実施されたホーム高さ引き上げによる対応つまり、車両側はステップを撤去して対応しており、低床化策は講じられていない。が目立つ程度で、1997年の外国技術の導入による熊本市交通局9700形電車の竣工まで、超低床化に対する取り組みはほとんどなされないまま、実に40年以上もの長期にわたってそのまま推移する結果となった。
1997年に熊本市が導入したのはドイツのアドトランツ(ダイムラー・クライスラーレールシステムズ、現: ボンバルディア・トランスポーテーション)社がその前身であるMAN社およびキーペ社時代(1993年)に開発した、俗にブレーメン形と呼ばれる100 %低床車で、これは左右の車輪間をつなぐ車軸を廃して独立回転車輪とし、主電動機を車体装架として左右の座席下に押し込んでそこからユニバーサルジョイントを組み込んだプロペラシャフトで車輪直結の駆動装置に動力を伝達することで通路部分の100 %低床化を実現するものなお、この台車の枕ばねは動軸寄りにシフトして配置されており、一種の偏心台車と見ることもできる。である。
ヨーロッパでの低床化への取り組みは、近代的な意味でのバリアフリー施策との連携という観点では、1984年にジュネーヴ市電が導入した60 %低床車が皮切りであるとされる。
だが、これに必要となる基礎研究はドイツが先行しており、ドイツ公共輸送事業者協会(VDV)がその前身であるVerband offentlicher Verkehrsbetriebe(VOV)時代の1982年に連邦政府の助成金により研究をスタートし、1991年に試作車が完成した「シュタットバーン2000」シリーズは、イタリアやフランスといった各国の車両メーカーにも重要な影響を及ぼし、以後現在に至るまで各国で設計製造されている超低床車技術の基礎となっている。
輸入技術で100 %低床車を導入した日本であったが、遅ればせながら2000年5月に当時の運輸省が呼びかけを行い、これに呼応したメーカー8社アルナ車両・川崎重工業・近畿車輛・三菱重工業・東洋電機製造・東芝・日本車輌製造・ナブコの各社。が共同で「超低床エルアールブイ台車技術研究組合」を2001年に設立、日本の路面電車に多い、1067 mm軌間線区での使用に適した超低床台車軌間の問題もさることながら、台車上部で800 mmの通路幅確保も至上命令の一つであった。の開発を進め、2004年3月の同組合解散当初より存続期間を3年と区切っていた。までに3種の試作台車「2輪独立車輪方式ステアリング方式」のタイプA、「4輪独立車輪方式(ギア付きMM方式)」のタイプB、「4輪独立駆動方式(DDM方式)」のタイプCの3種。を完成した。
この内、もっとも通常台車に近い構造を備えていたタイプBを基本として、同組合に参加していた近畿車輛(車体)・三菱重工業(台車)・東洋電機製造(電装品)の3社がユーザーである広島電鉄を交えてU3プロジェクトとして実用車の開発に着手し、これは2004年冬に広島電鉄5100形として初号車を完成、翌年3月より就役を開始した。
5100形に採用された台車は前述の通り「超低床エルアールブイ台車技術研究組合」の開発したタイプBを量産化したもので、言わばかつてのモノモーター式2軸駆動台車を左右の車輪それぞれで分離独立させたような駆動システムを特徴とし、付随台車を専用設計とすることで付随車の通路幅は1,120 mmを確保することに成功している電動車は880 mm。。