6924043 鉄道車両用制振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6924043

(24)【登録日】2021年8月3日

(45)【発行日】2021年8月25日

(54)【発明の名称】鉄道車両用制振装置

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/24 20060101AFI20210812BHJP

【ＦＩ】

   B61F5/24 F

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-40420(P2017-40420)

(22)【出願日】2017年3月3日

(65)【公開番号】特開2018-144599(P2018-144599A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122323

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 憲

(74)【代理人】

【識別番号】100067367

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 泉

(72)【発明者】

【氏名】小川 貴之

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−００１３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２２９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６２３１６３４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１１−１８４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８９０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｆ ５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータで駆動されるポンプからの作動液体の供給により伸縮可能なアクチュエータと、
加速度センサと、
前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記モータの電流から前記アクチュエータの推力を推定する推定部を有して、前記推定部が推定した推定推力をフィードバックして前記加速度センサが検知した加速度に基づいて求められる前記アクチュエータの目標推力と前記推定推力の偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。

【請求項2】

モータで駆動されるポンプからの作動液体の供給により伸縮可能なアクチュエータと、
加速度センサと、
前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記加速度センサが検知した加速度に基づいて求められる前記アクチュエータの目標推力を求める目標推力演算部と、前記モータの電流から前記アクチュエータの推力を推定する推定部と、前記目標推力の周波数に基づいて前記推定部が推定した推力を補正する補正部とを有し、前記補正部により補正された推定推力をフィードバックして前記目標推力と前記推定推力とに基づいて前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。

【請求項3】

前記推定部は、前記目標推力に基づいて、前記アクチュエータの伸縮方向である極性を判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用制振装置。

【請求項4】

前記アクチュエータは、伸縮方向を切換える切換弁を有し、
前記推定部は、前記切換弁の動作状況に基づいて、前記アクチュエータの伸縮方向である極性を判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用制振装置。

【請求項5】

前記目標推力の周波数に基づいて、前記推定推力を補正する補正部を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用制振装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記目標推力と前記推定推力の偏差が入力される比例パスを有し、
前記補正部は、前記目標推力の周波数が高くなるとゲインが高くなる特性を持つフィルタで前記推定推力を処理して前記推定推力を補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用制振装置。

【請求項7】

前記補正部は、前記推定推力をローパスフィルタ処理する
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用制振装置。

【請求項8】

前記アクチュエータは、
シリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるロッドと、
前記シリンダ内に前記ピストンで区画したロッド側室とピストン側室と、
タンクと、
前記タンクから作動液体を吸い上げて前記ロッド側室へ作動液体を供給可能な前記ポンプと、
前記ポンプを駆動する前記モータと、
前記ロッド側室と前記ピストン側室とを連通する第一通路に設けた第一開閉弁と、
前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第二通路に設けた第二開閉弁と、
前記ロッド側室と前記タンクとを接続する排出通路に設けた可変リリーフ弁と、
前記ピストン側室から前記ロッド側室へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路と、
前記タンクから前記ピストン側室へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路とを備えた
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の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、鉄道車両用制振装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両には、車体と前後の台車との間に介装された複動型のアクチュエータと、車体の前後の加速度を検知する加速度センサと、アクチュエータを制御するコントローラを備えて、車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置が設けられる場合がある。

【0003】

このような鉄道車両用制振装置では、コントローラは、加速度センサで検知した加速度に基づいて、アクチュエータが発生すべき制御力を求め、アクチュエータに車体の振動を抑制する推力を発揮させて車体の振動を抑制する（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述の鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータは、電動油圧シリンダとされており、モータで駆動されるポンプからシリンダに供給される圧油によって、伸縮作動するようになっている。

【0006】

そして、鉄道車両用制振装置では、モータでポンプを一定回転させてシリンダ内へ圧油を供給しつつ、シリンダ内の圧力を可変リリーフ弁によって調節してアクチュエータの推力を制御する開ループ制御を行っている。

【0007】

しかしながら、開ループ制御では、たとえば、外力によりアクチュエータが伸縮して生じる流量変動等といった外乱の影響でアクチュエータの推力を狙い通りに制御できない場合がある。よって、より高い制振効果を得たい場合には、アクチュエータの推力を観測し、推力をフィードバックする閉ループ制御を行う必要がある。

【0008】

閉ループ制御には、アクチュエータの推力の検知が必要である。推力を検知するには、ロードセンサを用いて直接的に推力を検知するか、シリンダ内の圧力を検知する圧力センサを利用する方法が考えられるが、ロードセンサを用いるのは一般的ではないし、いずれにせよセンサが必要となるので、システムが高価となる問題がある。

【0009】

そこで、本発明は、高い制振効果が得られ、かつ、安価な鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の鉄道車両用制振装置は、モータで駆動されるポンプからの作動液体の供給により伸縮可能なアクチュエータと、加速度センサと、アクチュエータを制御するコントローラとを備え、コントローラが前記モータの電流から前記アクチュエータの推力を推定する推定部を有して、前記推定部が推定した推定推力をフィードバックして前記加速度センサが検知した加速度に基づいて求められる前記アクチュエータの目標推力と前記推定推力の偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する。このように構成された鉄道車両用制振装置では、アクチュエータの制御にあたり、アクチュエータの荷重やシリンダ内の圧力を検知するセンサを用いずとも、推力をフィードバックする閉ループ制御を実施できる。また、鉄道車両用制振装置は、モータで駆動されるポンプからの作動液体の供給により伸縮可能なアクチュエータと、加速度センサと、前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記加速度センサが検知した加速度に基づいて求められる前記アクチュエータの目標推力を求める目標推力演算部と、前記モータの電流から前記アクチュエータの推力を推定する推定部と、前記目標推力の周波数に基づいて前記推定部が推定した推力を補正する補正部とを有し、前記補正部により補正された推定推力をフィードバックして前記目標推力と前記推定推力とに基づいて前記アクチュエータを制御してもよい。

【0011】

また、鉄道車両用制振装置における推定部がアクチュエータの目標推力に基づいて、アクチュエータの伸縮方向である極性を判定する場合には、モータの回転方向を一方向のみとするような場合でも、アクチュエータの推力を推定できる。よって、高応答のアクチュエータの使用が可能となって、より高い制振効果が得られる。

【0012】

鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータが伸縮方向を切換える切換弁を有し、推定部が切換弁の動作状況に基づいてアクチュエータの伸縮方向である極性を判定するようにしてもよい。この場合にも、アクチュエータに一方向へのみ回転駆動されるモータの使用が可能となるから、高応答のアクチュエータの使用が可能となって、より高い制振効果が得られる。

【0013】

また、鉄道車両用制振装置がアクチュエータの目標推力の周波数に基づいて、前記推定推力を補正する補正部を備えていてもよい。このように鉄道車両用制振装置が構成されると、ポンプにギヤポンプを使用しても、目標推力の全周波数域でアクチュエータの推力を目標推力に追従させて、車両における乗心地をより一層向上できる。

【0014】

さらに、鉄道車両用制振装置は、コントローラが目標推力と推定推力の偏差が入力される比例パスを有し、補正部がアクチュエータの目標推力の周波数が高くなるとゲインが高くなる特性を持つフィルタで推定推力を処理して推定推力を補正するように構成されてもよい。このように鉄道車両用制振装置が構成されると、補正部で推力を補正する際のゲインと比例ゲインの二つゲインのチューニングが可能であり、目標推力の全周波数域でアクチュエータの推力を高精度に目標推力に追従させて車両における乗心地をより一層効果的に向上できる。

【0015】

また、鉄道車両用制振装置は、補正部が推定推力をローパスフィルタ処理するように構成される場合、ポンプの構造の影響による振動成分を推定された推力から除去でき、アクチュエータの推力を振動的にならないように制御でき乗心地を向上できる。

【0016】

そして、鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータが、シリンダと、ピストンと、ロッドと、タンクと、ロッド側室へ作動液体を供給するポンプと、ポンプを駆動するモータと、ロッド側室とピストン側室とを連通する第一通路の途中に設けた第一開閉弁と、ピストン側室とタンクとを連通する第二通路の途中に設けた第二開閉弁と、ロッド側室とタンクとを接続する排出通路と、排出通路の途中に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁と、ピストン側室からロッド側室へ向かう作動液体の流れのみを許容する整流通路と、タンクからピストン側室へ向かう作動液体の流れのみを許容する吸込通路とを備えていてもよい。このように構成された鉄道車両用制振装置では、モータが停止されていても、アクチュエータがスカイフックセミアクティブダンパとして機能するので、モータの停止中も制振効果が失われない。

【発明の効果】

【0017】

本発明の鉄道車両用制振装置によれば、鉄道車両の車体の制振にあたって、高い制振効果が得られるとともに、システムも安価となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第一の実施の形態における鉄道車両用制振装置を搭載した鉄道車両の断面である。

【図2】アクチュエータの一例の詳細図である。

【図3】第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御ブロック図である。

【図4】モータのトルクとアクチュエータの実際の推力との関係を示した図である。

【図5】第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置のコントローラの一変形例における制御ブロック図である。

【図6】第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置のコントローラの他の変形例における制御ブロック図である。

【図7】第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるコントローラの制御ブロック図である。

【図8】補正部におけるフィルタの周波数特性を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ１は、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１および図２に示すように、モータ１５で駆動されるポンプ１２からの作動液体の供給により伸縮可能なアクチュエータＡと、アクチュエータＡを制御するコントローラＣ１とを備えて構成されている。

【0020】

アクチュエータＡは、詳細には、鉄道車両の場合、車体Ｂの下方に垂下されるピンＰに連結され、車体Ｂと台車Ｔとの間で対を成して並列に介装されている。台車Ｔは、車輪Ｗを回転自在に保持しており、車体Ｂと台車Ｔとの間には、枕ばねと称される懸架ばねＳが介装され、車体Ｂが弾性支持されることにより、台車Ｔに対する車体Ｂの横方向への移動が許容されている。

【0021】

そして、これらのアクチュエータＡは、基本的には、コントローラＣ１によるアクティブ制御で車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の振動を抑制するようになっている。

【0022】

コントローラＣ１は、加速度センサ４０が検知する車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の加速度αに基づいて、アクチュエータＡが発生すべき目標推力Ｆｒｅｆを求め、各アクチュエータＡに目標推力Ｆｒｅｆ通りの推力を発生させる指令を与える。このようにして、鉄道車両用制振装置Ｖ１は、アクチュエータＡに目標推力Ｆｒｅｆを発揮させて車体Ｂの前記横方向の振動を抑制する。

【0023】

つづいて、アクチュエータＡの具体的な構成について説明する。なお、アクチュエータＡは、台車Ｔに対して一つ設けられても、複数設けられていてもよい。アクチュエータＡが複数設けられる場合、コントローラＣ１で全部のアクチュエータＡを制御してもよいし、アクチュエータＡ毎にコントローラＣ１を設けてもよい。

【0024】

アクチュエータＡは、本例では図２に示すように、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔの一方に連結されるシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３と、シリンダ２内に挿入されて車体Ｂと台車Ｔの他方とピストン３とに連結されるロッド４と、作動液体を貯留するタンク７と、タンク７から作動液体を吸い上げてロッド側室５へ作動液体を供給可能なポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するモータ１５と、アクチュエータＡの伸縮の切換と推力を制御する液圧回路ＨＣとを備えており、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。

【0025】

また、前記ロッド側室５とピストン側室６には、本例では、作動液体として作動油が充填されるとともに、タンク７には、作動油の他に気体が充填されている。なお、タンク７内は、特に、気体を圧縮して充填して加圧状態とする必要は無い。また、作動液体は、作動油以外にも他の液体を利用してもよい。

【0026】

液圧回路ＨＣは、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８に設けた切換弁としての第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０に設けた切換弁としての第二開閉弁１１と、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２とを備えている。

【0027】

そして、基本的には、第一開閉弁９で第一通路８を連通状態とし、第二開閉弁１１を閉じてポンプ１２を駆動すると、アクチュエータＡが伸長し、第二開閉弁１１で第二通路１０を連通状態とし、第一開閉弁９を閉じてポンプ１２を駆動すると、アクチュエータＡが収縮する。

【0028】

以下、アクチュエータＡの各部について詳細に説明する。シリンダ２は筒状であって、その図２中右端は蓋１３によって閉塞され、図２中左端には環状のロッドガイド１４が取り付けられている。また、前記ロッドガイド１４内には、シリンダ２内に移動自在に挿入されるロッド４が摺動自在に挿入されている。このロッド４は、一端をシリンダ２外へ突出させており、シリンダ２内の他端をシリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン３に連結している。

【0029】

なお、ロッドガイド１４の外周とシリンダ２との間は図示を省略したシール部材によってシールされており、これによりシリンダ２内は密閉状態に維持されている。そして、シリンダ２内にピストン３によって区画されるロッド側室５とピストン側室６には、前述のように作動油が充填されている。

【0030】

また、このアクチュエータＡの場合、ロッド４の断面積をピストン３の断面積の二分の一にして、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積がピストン側室６側の受圧面積の二分の一となるようになっている。よって、伸長作動時と収縮作動時とでロッド側室５の圧力を同じにすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなり、アクチュエータＡの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。

【0031】

詳しくは、アクチュエータＡを伸長作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６を連通させた状態とする。すると、ロッド側室５内とピストン側室６内の圧力が等しくなり、アクチュエータＡは、ピストン３におけるロッド側室５側とピストン側室６側の受圧面積差に前記圧力を乗じた推力を発生する。反対に、アクチュエータＡを収縮作動させる場合、ロッド側室５とピストン側室６との連通を断ちピストン側室６をタンク７に連通させた状態とする。すると、アクチュエータＡは、ロッド側室５内の圧力とピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積を乗じた推力を発生する。

【0032】

要するに、アクチュエータＡの発生推力は伸縮の双方でピストン３の断面積の二分の一にロッド側室５の圧力を乗じた値となるのである。したがって、このアクチュエータＡの推力を制御する場合、伸長作動、収縮作動共に、ロッド側室５の圧力を制御すればよい。また、本例のアクチュエータＡでは、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しているので、伸縮両側で同じ推力を発生する場合に伸長側と収縮側でロッド側室５の圧力が同じとなるので制御が簡素となる。加えて、変位量に対する作動油量も同じとなるので伸縮両側で応答性が同じとなる利点がある。なお、ピストン３のロッド側室５側の受圧面積をピストン側室６側の受圧面積の二分の一に設定しない場合にあっても、ロッド側室５の圧力でアクチュエータＡの伸縮両側の推力を制御できる点は変わらない。

【0033】

戻って、ロッド４の図２中左端とシリンダ２の右端を閉塞する蓋１３とには、図示しない取付部を備えており、このアクチュエータＡを鉄道車両における車体Ｂと台車Ｔとの間に介装できるようになっている。

【0034】

そして、ロッド側室５とピストン側室６とは、第一通路８によって連通されており、この第一通路８の途中には、第一開閉弁９が設けられている。この第一通路８は、シリンダ２外でロッド側室５とピストン側室６とを連通しているが、ピストン３に設けられてもよい。

【0035】

第一開閉弁９は、電磁開閉弁とされており、第一通路８を開放してロッド側室５とピストン側室６とを連通する連通ポジションと、第一通路８を遮断してロッド側室５とピストン側室６との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第一開閉弁９は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。

【0036】

つづいて、ピストン側室６とタンク７とは、第二通路１０によって連通されており、この第二通路１０の途中には、第二開閉弁１１が設けられている。第二開閉弁１１は、電磁開閉弁とされており、第二通路１０を開放してピストン側室６とタンク７とを連通する連通ポジションと、第二通路１０を遮断してピストン側室６とタンク７との連通を断つ遮断ポジションとを備えている。そして、この第二開閉弁１１は、通電時に連通ポジションを採り、非通電時に遮断ポジションを採るようになっている。

【0037】

ポンプ１２は、コントローラＣ１に制御されて所定の回転数で回転するモータ１５によって駆動され、一方向のみに作動油を吐出するギヤポンプとされている。そして、ポンプ１２の吐出口は供給通路１６によってロッド側室５へ連通されるとともに吸込口はタンク７に通じていて、ポンプ１２は、モータ１５によって駆動されるとタンク７から作動油を吸込んでロッド側室５へ作動油を供給する。

【0038】

前述のようにポンプ１２は、一定の回転数で回転するように制御され、一方向のみに作動油を吐出するのみで回転方向の切換動作がないので、回転切換時に吐出量が変化するといった問題は皆無である。さらに、ポンプ１２の回転方向が常に同一方向であるので、ポンプ１２を駆動する駆動源であるモータ１５にあっても回転切換に対する高い応答性が要求されず、その分、モータ１５も安価なものを使用できる。なお、供給通路１６の途中には、ロッド側室５からポンプ１２への作動油の逆流を阻止する逆止弁１７が設けられている。なお、モータ１５は、コントローラＣ１によって制御される図示しないインバータ回路から電力供給を受けて駆動される。

【0039】

さらに、本例の液圧回路ＨＣは、前述したように、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１と、排出通路２１の途中に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２を備えている。

【0040】

可変リリーフ弁２２は、本例では、比例電磁リリーフ弁とされており、供給される電流に応じて開弁圧を調節でき、前記電流が最大となると開弁圧を最小とし、電流の供給がないと開弁圧を最大とするようになっている。

【0041】

このように、排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けると、アクチュエータＡを伸縮作動させる際に、ロッド側室５内の圧力を可変リリーフ弁２２の開弁圧に調節でき、アクチュエータＡの推力を可変リリーフ弁２２へ供給する電流で制御できる。排出通路２１と可変リリーフ弁２２とを設けると、アクチュエータＡの推力を調節するために必要なセンサ類が不要となり、ポンプ１２の吐出流量の調節のためにモータ１５を高度に制御する必要もなくなる。よって、鉄道車両用制振装置Ｖ１が安価となり、ハードウェア的にもソフトウェア的にも堅牢なシステムを構築できる。

【0042】

なお、第一開閉弁９を開いて第二開閉弁１１を閉じる場合或いは第一開閉弁９を閉じて第二開閉弁１１を開く場合、ポンプ１２の駆動状況に関わらず、外力からの振動入力に対して伸長或いは収縮のいずれか一方にのみアクチュエータＡが減衰力を発揮できる。よって、たとえば、減衰力を発揮する方向が鉄道車両の台車Ｔの振動により車体Ｂを加振する方向である場合、そのような方向には減衰力を出さないようにアクチュエータＡを片効きのダンパと機能させ得る。よって、このアクチュエータＡは、カルノップのスカイフック理論に基づくセミアクティブ制御を容易に実現できるため、セミアクティブダンパとしても機能できる。

【0043】

なお、可変リリーフ弁２２に与える電流で開弁圧を比例的に変化させる比例電磁リリーフ弁を用いると開弁圧の制御が簡単となるが、開弁圧を調節できる可変リリーフ弁であれば比例電磁リリーフ弁に限定されない。

【0044】

そして、可変リリーフ弁２２は、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状態に関わらず、アクチュエータＡに伸縮方向の過大な入力があって、ロッド側室５の圧力が開弁圧を超える状態となると、排出通路２１を開放する。このように、可変リリーフ弁２２は、ロッド側室５の圧力が開弁圧以上となると、ロッド側室５内の圧力をタンク７へ排出するので、シリンダ２内の圧力が過大となるのを防止してアクチュエータＡのシステム全体を保護する。よって、排出通路２１と可変リリーフ弁２２を設けると、システムの保護も可能となる。

【0045】

なお、本例のアクチュエータＡにおける液圧回路ＨＣには、前述の構成に加えて、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路１８と、タンク７からピストン側室６へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路１９を備えている。よって、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁する状態でアクチュエータＡが伸縮すると、シリンダ２内から作動油が押し出される。そして、シリンダ２内から排出された作動油の流れに対して可変リリーフ弁２２が抵抗を与えるので、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁する状態では、本例のアクチュエータＡはユニフロー型のダンパとして機能する。

【0046】

より詳細には、整流通路１８は、ピストン側室６とロッド側室５とを連通しており、途中に逆止弁１８ａが設けられ、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。さらに、吸込通路１９は、タンク７とピストン側室６とを連通しており、途中に逆止弁１９ａが設けられ、タンク７からピストン側室６へ向かう作動油の流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。なお、整流通路１８は、第一開閉弁９の遮断ポジションを逆止弁とすると第一通路８に集約でき、吸込通路１９についても、第二開閉弁１１の遮断ポジションを逆止弁とすると第二通路１０に集約できる。

【0047】

このように構成されたアクチュエータＡでは、第一開閉弁９と第二開閉弁１１がともに遮断ポジションを採っても、整流通路１８、吸込通路１９および排出通路２１で、ロッド側室５、ピストン側室６およびタンク７を数珠繋ぎに連通させる。また、整流通路１８、吸込通路１９および排出通路２１は、一方通行の通路に設定されている。よって、アクチュエータＡが外力によって伸縮すると、シリンダ２から必ず作動油が排出されて排出通路２１を介してタンク７へ戻され、シリンダ２で足りなくなる作動油は吸込通路１９を介してタンク７からシリンダ２内へ供給される。この作動油の流れに対して前記可変リリーフ弁２２が抵抗となってシリンダ２内の圧力を開弁圧に調節するので、アクチュエータＡは、パッシブなユニフロー型のダンパとして機能する。

【0048】

また、アクチュエータＡの各機器への通電が不能となるようなフェール時には、第一開閉弁９と第二開閉弁１１のそれぞれが遮断ポジションを採り、可変リリーフ弁２２は、開弁圧が最大に固定された圧力制御弁として機能する。よって、このようなフェール時には、アクチュエータＡは、自動的に、パッシブダンパとして機能する。

【0049】

つづいて、アクチュエータＡに所望の伸長方向の推力を発揮させる場合、コントローラＣ１は、基本的には、モータ１５を回転させてポンプ１２を所定の回転数で回転駆動し、シリンダ２内へ作動油を供給する。そして、第一開閉弁９を連通ポジションとし、第二開閉弁１１を遮断ポジションとする。このようにすると、ロッド側室５とピストン側室６とが連通状態におかれて両者にポンプ１２から作動油が供給され、ピストン３が図２中左方へ押されアクチュエータＡは伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧を上回ると、可変リリーフ弁２２が開弁して作動油が排出通路２１を介してタンク７へ排出される。よって、ロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力は、可変リリーフ弁２２に与える電流で決まる可変リリーフ弁２２の開弁圧にコントロールされる。そして、アクチュエータＡは、ピストン３におけるピストン側室６側とロッド側室５側の受圧面積差に可変リリーフ弁２２によってコントロールされるロッド側室５内およびピストン側室６内の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。

【0050】

これに対して、アクチュエータＡに所望の収縮方向の推力を発揮させる場合、コントローラＣ１は、モータ１５を回転させてポンプ１２からロッド側室５内へ作動油を供給しつつ、第一開閉弁９を遮断ポジションとし、第二開閉弁１１を連通ポジションとする。このようにすると、ピストン側室６とタンク７が連通状態におかれるとともにロッド側室５にポンプ１２から作動油が供給されるので、ピストン３が図２中右方へ押されアクチュエータＡは収縮方向の推力を発揮する。そして、前述と同様に、可変リリーフ弁２２の電流を調節すると、アクチュエータＡは、ピストン３におけるロッド側室５側の受圧面積と可変リリーフ弁２２にコントロールされるロッド側室５内の圧力を乗じた収縮方向の推力を発揮する。

【0051】

ここで、ポンプ１２における作動油を押し出すギヤは、ロッド側室５内の圧力に応じた抵抗を受けるため、ポンプ１２を回転駆動するモータ１５は、ロッド側室５内の圧力に見合ったトルクを出力する。つまり、モータ１５が出力するトルクは、ロッド側室５内の圧力に比例する関係にあり、モータ１５の出力トルクが分かれば、ロッド側室５内の圧力を推定できる。そして、前述したように、アクチュエータＡは、伸長する場合も収縮する場合も、ロッド側室５内の圧力に応じた推力を発揮するので、モータ１５の出力トルクが分かれば、アクチュエータＡが発揮する推力を推定できる。

【0052】

また、前述したところから理解できるように、第一開閉弁９と第二開閉弁１１は、アクチュエータＡが推力を発揮する際の伸縮方向を切換える切換弁として機能している。

【0053】

なお、本例のアクチュエータＡにあっては、アクチュエータとして機能するのみならず、モータ１５の駆動状況に関わらず、第一開閉弁９と第二開閉弁１１の開閉のみでダンパとしても機能できる。また、アクチュエータＡをアクチュエータからダンパへ切換える際に、面倒かつ急峻な第一開閉弁９と第二開閉弁１１の切換動作を伴わないので、応答性および信頼性が高いシステムを提供できる。

【0054】

また、本例のアクチュエータＡにあっては、片ロッド型に設定されているので、両ロッド型のアクチュエータに比較してストローク長を確保しやすく、アクチュエータの全長が短くなって、鉄道車両への搭載性が向上する。

【0055】

本例のアクチュエータＡにおけるポンプ１２からの作動油供給および伸縮作動による作動油の流れは、ロッド側室５、ピストン側室６を順に通過して最終的にタンク７へ還流するようになっている。そのため、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、アクチュエータＡの伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、推力発生の応答性の悪化を阻止できる。したがって、アクチュエータＡの製造にあたって、面倒な油中での組立や真空環境下での組立を強いられず、作動油の高度な脱気も不要となるので、生産性が向上するとともに製造コストを低減できる。さらに、ロッド側室５あるいはピストン側室６内に気体が混入しても、気体は、アクチュエータＡの伸縮作動によって自立的にタンク７へ排出されるので、性能回復のためのメンテナンスを頻繁に行う必要もなくなり、保守面における労力とコスト負担を軽減できる。

【0056】

なお、アクチュエータＡの構成は、以上に限定されるものではなく、たとえば、シリンダとポンプとの間に、ポンプをシリンダの伸側室と圧側室のいずれか一方を選択して連通可能な切換弁を設けるといった構成の採用も可能である。このような構成としても、ポンプが作動油を供給している室内の圧力の抵抗を受けるので、ポンプを駆動するモータの出力トルクからアクチュエータＡの推力を推定できる。

【0057】

つづいて、本例のコントローラＣ１は、図３に示すように、加速度センサ４０が検知する車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の加速度αに基づいてアクチュエータＡが出力すべき目標推力Ｆｒｅｆを求める目標推力演算部４１と、モータ１５の電流からアクチュエータＡの推力を推定する推定部４２と、目標推力Ｆｒｅｆと推定推力Ｆｍとの偏差εから可変リリーフ弁２２へ与える電流に応じた指令電圧Ｖを求めるリリーフ弁制御部４３と、モータ１５を所定の回転数で駆動制御するモータ制御部４４と、指令電圧Ｖに基づいて可変リリーフ弁２２を駆動するリリーフ弁駆動部４５と、第一開閉弁９、第二開閉弁１１を駆動制御する開閉弁駆動部４６とを備えている。

【0058】

目標推力演算部４１は、加速度センサ４０が検知する加速度αに含まれる曲線走行時の定常加速度、ドリフト成分やノイズを除去するバンドパスフィルタで加速度を処理して、アクチュエータＡが発揮すべき目標推力Ｆｒｅｆを求める。目標推力演算部４１は、本例では、Ｈ∞制御器とされており、加速度αから車体Ｂの振動を抑制するためにアクチュエータＡが出力すべき推力を指示する目標推力Ｆｒｅｆを求める。なお、目標推力Ｆｒｅｆは、方向により正負の符号が付されており、符号はアクチュエータＡに出力させるべき推力の方向を示す。

【0059】

モータ制御部４４は、モータ１５の回転数を監視しており、モータ１５の回転数をフィードバック（速度フィードバック）して、ポンプ１２を前述した所定の回転数で回転駆動するようにモータ１５を制御する。より詳細には、モータ制御部４４は、ポンプ１２を所定の回転数で回転させるためのモータ１５の目標回転数とモータ１５の実際の回転数との偏差からモータ１５へ与える電流指令を生成して、モータ１５を制御する。このように、モータ制御部４４は、モータ１５の回転数が目標回転数となるようにモータ１５を制御する。

【0060】

推定部４２は、アクチュエータＡが発揮している推力を推定し、推定推力Ｆｍを求める。具体的には、まず、推定部４２は、モータ１５に流れる電流を検知して、この電流からアクチュエータＡの推力の大きさを推定する。前述のように、ポンプ１２がロッド側室５内の圧力の抵抗を受ける関係にあるため、モータ１５のトルクとアクチュエータＡの推力とは、ほぼ比例関係にある。モータ１５のトルクは、モータ１５のＴＩ特性からモータ１５に流れる電流から求められる。よって、モータ１５に流れる電流からアクチュエータＡの推力の大きさを求め得る。本例では、モータ１５のトルクとアクチュエータＡの実際の推力を計測して、図４に示すように、モータ１５のトルクとアクチュエータＡの実際の推力との関係を予め把握しておく。そして、この関係を数式化するか、或いは、マップ化しておけば、モータ１５に流れる電流からトルクを求め、求めたトルクから容易にアクチュエータＡの推力の大きさを推定できる。数式化に際しては、たとえば、最小二乗法等を用いて近似式を得て、この近似式を数式として用いればよい。なお、図４で、モータ１５のトルクがｔ１以上とならないとアクチュエータＡの推力が発揮されないのは、アクチュエータＡ、ポンプ１２およびモータ１５の摩擦に起因している。このようにして、アクチュエータＡが発揮する推力の大きさは、モータ１５に流れる電流から求め得るが、アクチュエータＡの推力の方向が伸長方向なのか収縮方向なのかを判定する必要がある。

【0061】

そこで、推定部４２は、目標推力演算部４１が求めた目標推力Ｆｒｅｆの符号からアクチュエータＡが推力を発揮すべき方向が伸長方向なのか或いは収縮方向なのかを判定する。つまり、極性を判定する。目標推力Ｆｒｅｆは、数値がアクチュエータＡの推力の大きさを、符号がアクチュエータＡの推力の方向である極性を指示しており、推定部４２は、符号を用いて極性判定を行う。本例では、アクチュエータＡに伸長方向の推力を発揮させる場合、目標推力Ｆｒｅｆが正の値をとり、反対に、アクチュエータＡに収縮方向の推力を発揮させる場合、目標推力Ｆｒｅｆが負の値をとるように設定してある。このように、推定部４２は、モータ１５の電流からアクチュエータＡの推力の大きさを求め、目標推力Ｆｒｅｆの符号から極性判定を行って、推力を推定して推定推力Ｆｍを求める。よって、推定部４２は、たとえば、モータ１５の電流から求めたアクチュエータＡの推力の大きさがａである場合、極性がプラスで伸長方向を示していると推定推力Ｆｍを＋ａと推定し、極性がマイナスで収縮方向を示していると推定推力Ｆｍを−ａと推定する。なお、アクチュエータＡに伸長方向の推力を発揮させる場合に目標推力Ｆｒｅｆが負の値をとり、アクチュエータＡに収縮方向の推力を発揮させる場合に目標推力Ｆｒｅｆが正の値をとるように設定してもよい。

【0062】

リリーフ弁制御部４３は、目標推力演算部４１が求めた目標推力Ｆｒｅｆと推定推力Ｆｍとの偏差εから指令電圧Ｖを求める。本例では、リリーフ弁制御部４３は、比例補償器とされており、目標推力Ｆｒｅｆと推定推力Ｆｍとの偏差εを求める偏差演算部４３ａと、偏差εを絶対値処理する絶対値処理部４３ｂと、絶対値処理された偏差｜ε｜に比例ゲインＫを乗じるゲイン乗算部４３ｃと、ゲイン乗算部４３ｃが求めた値｜ε｜Ｋからリリーフ弁駆動部４５へ与える指令電圧Ｖを求める指令電圧演算部４３ｄとを備えている。指令電圧演算部４３ｄは、予め、アクチュエータＡの推力とこの推力を実現するためのリリーフ弁駆動部４５へ与えるべき電圧との関係をマップ或いは数式として保有している。よって、指令電圧演算部４３ｄは、前述のマップ或いは数式を利用し、値｜ε｜Ｋをパラメータとしてリリーフ弁駆動部４５への指令電圧Ｖを求める。

【0063】

リリーフ弁駆動部４５は、可変リリーフ弁２２を駆動するドライバ回路を備えており、リリーフ弁制御部４３から指令電圧Ｖの入力を受けて、可変リリーフ弁２２へ指令電圧Ｖに応じた電流を可変リリーフ弁２２へ供給する。このようにリリーフ弁駆動部４５は、可変リリーフ弁２２へ供給する電流を指令電圧Ｖに応じて調節して、可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御する。

【0064】

開閉弁駆動部４６は、目標推力演算部４１が求めた目標推力Ｆｒｅｆの符号からアクチュエータＡの伸縮方向である極性を判定して、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を駆動制御する。目標推力Ｆｒｅｆが指示するアクチュエータＡの極性が伸長方向である場合、開閉弁駆動部４６は、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を駆動して、第一開閉弁９を連通ポジションとし第二開閉弁１１を遮断ポジションとする。他方、目標推力Ｆｒｅｆが指示するアクチュエータＡの極性が収縮方向である場合、開閉弁駆動部４６は、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を駆動して、第一開閉弁９を遮断ポジションとし第二開閉弁１１を連通ポジションとする。

【0065】

なお、コントローラＣ１における目標推力演算部４１、推定部４２およびリリーフ弁制御部４３は、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度センサ４０が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、加速度センサ４０の出力値を取り込んでアクチュエータＡを制御するのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。

【0066】

前述のように、第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ１は、モータ１５で駆動されるポンプ１２からの作動油の供給により伸縮可能なアクチュエータＡと、モータ１５の電流からアクチュエータＡの推力を推定する推定部４２とを有して推定部４２が推定した推定推力ＦｍをフィードバックしてアクチュエータＡを制御するコントローラＣ１を備えている。

【0067】

よって、コントローラＣ１は、加速度センサ４０で検知した加速度αに基づいて目標推力Ｆｒｅｆを求め、モータ１５に流れる電流に基づいてアクチュエータＡの推力を推定して推定推力Ｆｍをフィードバックして、閉ループ制御にてアクチュエータＡを制御できる。

【0068】

このように、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１にあっては、アクチュエータＡの制御にあたり、アクチュエータＡの荷重やシリンダ２内の圧力を検知するセンサを用いずとも、推定推力Ｆｍをフィードバックする閉ループ制御を実施できる。

【0069】

よって、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、外乱の入力があってもアクチュエータＡの推力を目標推力Ｆｒｅｆに追従させ得るので、高い制振効果が得られる。さらに、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、閉ループ制御にあたり、アクチュエータＡの荷重やシリンダ２内の圧力を検知するセンサの設置も要しないのでシステムが安価となる。以上より、本発明の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、鉄道車両の車体Ｂの制振にあたって、高い制振効果が得られるとともに、システムも安価となる。また、鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、開ループ制御では可変リリーフ弁２２の開弁圧の精度が要求されるのでチューニング作業が面倒であったが、閉ループ制御ではアクチュエータＡの推定推力のフィードバックによって可変リリーフ弁２２の開弁圧が自動的に調整されるので可変リリーフ弁２２の開弁圧のチューニング作業が非常に容易となる。

【0070】

また、推定部４２は、アクチュエータＡの目標推力Ｆｒｅｆに基づいて、アクチュエータＡの極性を判定するので、モータ１５の回転方向を一方向のみとするような場合でも、アクチュエータＡの推力を推定できる。なお、アクチュエータＡの構成がシリンダの伸側室と圧側室とを連通する通路の途中に双方向吐出型のポンプを設けた構成となっている場合、モータの回転方向を切換えてアクチュエータＡの伸縮を切換えるようになる。このような構成のアクチュエータＡの場合、推定部４２は、モータに流れる電流から極性判定も行えるので、前記電流のみから推定推力Ｆｍを求め得る。このようにアクチュエータＡを構成し、推定部４２がモータに流れる電流のみからアクチュエータＡの推力を推定して推定推力Ｆｍを求めてもよいが、モータが双方向に回転する場合、モータの回転方向が切換わる際に慣性の影響もあって、アクチュエータＡの伸縮方向の切換わりにおいて推力が目標推力Ｆｒｅｆに追従しづらくなる。よって、推定部４２がアクチュエータＡの目標推力Ｆｒｅｆに基づいてアクチュエータＡの極性を判定する場合、アクチュエータＡに一方向へのみ回転駆動されるモータ１５の使用が可能となり、アクチュエータＡの伸縮方向の切換わりに際しても推力が目標推力Ｆｒｅｆに追従しやすくなる。以上より、推定部４２がアクチュエータＡの目標推力Ｆｒｅｆに基づいてアクチュエータＡの伸縮方向である極性を判定する本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１によれば、高応答のアクチュエータＡの使用が可能となって、より高い制振効果が得られる。

【0071】

なお、前述したところでは、極性判定に目標推力演算部４１が求めた目標推力Ｆｒｅｆを利用しているが、推定部４２は、切換弁としての第一開閉弁９および第二開閉弁１１の動作状況、本例では、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状況から極性を判定してもよい。開閉弁駆動部４６は、アクチュエータＡを伸長させる場合、第一開閉弁９へ電流供給し、第二開閉弁１１へは電流供給しない。また、開閉弁駆動部４６は、アクチュエータＡを収縮させる場合、第一開閉弁９へは電流供給せず、第二開閉弁１１へ電流供給する。このように、本例では、第一開閉弁９および第二開閉弁１１の開閉状況からアクチュエータＡの極性を判定できる。よって、アクチュエータＡの極性判定に際して、図５に示すように、推定部４２は、切換弁である第一開閉弁９および第二開閉弁１１の励磁状態を監視または励磁信号により両者の動作状況を把握し、極性判定を行ってアクチュエータＡの推力を推定してもよい。第一開閉弁９および第二開閉弁１１が自身のポジションをセンシングする手段を有している場合には、推定部４２は、前記手段から得られるポジションから切換弁である第一開閉弁９および第二開閉弁１１の動作状況を把握し、極性判定を行ってもよい。要するに、推定部４２は、切換弁の動作状況に基づいて極性判定を行ってもよいのである。このように鉄道車両用制振装置Ｖ１が構成される場合、アクチュエータＡの伸縮方向を正確に把握できるので、アクチュエータＡの推力を正確に推定できる。また、この場合も、アクチュエータＡに一方向へのみ回転駆動されるモータ１５の使用が可能となるから、高応答のアクチュエータＡの使用が可能となって、より高い制振効果が得られる。

【0072】

なお、図６に示すように、リリーフ弁制御部４３は、偏差εを絶対値処理する絶対値処理部４３ｂの代わりに、目標推力Ｆｒｅｆを絶対値処理する絶対値処理部４３ｅと推定された推定推力Ｆｍを絶対値処理する絶対値処理部４３ｆを備える構成とされてもよい。偏差演算部４３ａでは、絶対値処理された目標推力｜Ｆｒｅｆ｜と絶対値処理された推定推力｜Ｆｍ｜との偏差εを演算して、ゲイン乗算部４３ｃと指令電圧演算部４３ｄとでその後の処理を行えばよい。

【0073】

また、前述したところでは、リリーフ弁制御部４３は、比例ゲインＫを偏差εに乗じる比例パスのみを備えて比例補償のみを行うようになっているが、比例パスに加えて積分パス或いは積分パスと微分パスを追加した構成を備えていてもよい。

【0074】

さらに、本例の鉄道車両用制振装置Ｖ１は、シリンダ２と、ピストン３と、ロッド４と、タンク７と、ロッド側室５へ作動油を供給するポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するモータ１５と、ロッド側室５とピストン側室６とを連通する第一通路８に設けた第一開閉弁９と、ピストン側室６とタンク７とを連通する第二通路１０に設けた第二開閉弁１１と、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１に設けた開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁２２と、ピストン側室６からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容する整流通路１８と、タンク７からピストン側室６へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路１９とを備えている。このように構成された鉄道車両用制振装置Ｖ１では、ポンプ１２が停止されていても、アクチュエータＡがスカイフックセミアクティブダンパとして機能するので、ポンプ１２の停止中も制振効果が失われない。

【0075】

＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ２は、図７に示すように、第一の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ１とは、コントローラＣ２における構成が異なっている。第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、コントローラＣ２は、第一の実施の形態におけるコントローラＣ１の構成に、目標推力Ｆｒｅｆの周波数に基づいて推定推力Ｆｍを補正する補正部５０を加えた構成となっている。

【0076】

前述したように、本例におけるアクチュエータＡのポンプ１２は、ギヤポンプである。ギヤポンプは、二つのギヤが噛み合いながら回転して作動油を吸込口から吸込みつつ吐出口から吐出するようになっているが、バックラッシがある関係でギヤ同士の噛み合いの抵抗が変化する。他方、ポンプ１２を駆動するモータ１５は、モータ制御部４４によって前述の所定の回転数で等速回転するように制御されている。よって、ポンプ１２は、所定の回転数で等速回転するのであるが、ギヤ同士の噛み合いの抵抗が変化するために、モータ１５は等速回転しつつもトルク自体は変動する。このトルク変動は、ポンプ１２の回転とともに周期的に表れる。

【0077】

したがって、モータ制御部４４からモータ１５へ供給される電流も変動するので、推定部４２で推定するアクチュエータＡの推定推力Ｆｍも同様に脈動するので、得られる推定推力Ｆｍも波打つように変動する。よって、たとえば、目標推力Ｆｒｅｆが一定値を採る場合にあっても、推定推力Ｆｍが変動するので偏差εも変動する。比例ゲインＫの値を高く設定すると、アクチュエータＡの推力が目標推力Ｆｒｅｆに追従しやすくなるのであるが、そのようにすると、推定推力Ｆｍの変動の影響で得られる指令電圧Ｖも大きく波打った波形となってアクチュエータＡが実際に出力する推力も大きく変動してしまう。このアクチュエータＡの推力の変動は、車体Ｂに余計な振動を与えるので、乗心地を劣化させる一因となり得る。このように、制御性の観点から比例ゲインＫを高くしたい要望があるものの、比例ゲインＫの値を低く抑えないと、乗心地が劣化してしまう。乗心地の劣化は、目標推力Ｆｒｅｆが低周波である場合に顕著となり、高周波である場合には然程問題にならない。

【0078】

そこで、第二の実施の形態の鉄道車両用制振装置Ｖ２では、推定推力Ｆｍを補正する補正部５０を備えている。補正部５０は、推定部４２が求めた推定推力Ｆｍを濾波するフィルタ５０ａと、フィルタ５０ａで濾波した推定推力ＦｍにゲインＫｙを乗じるゲイン乗算部５０ｂとを備えている。

【0079】

フィルタ５０ａは、図８に示すように、目標推力演算部４１が求めた目標推力Ｆｒｅｆの周波数が高くなるとゲインが高くなる特性を持つフィルタである。フィルタ５０ａの特性は、ゲインの最大値を０ｄＢ、最小値を−６ｄＢとして、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以上となると０ｄＢに漸近してより高周波となると０ｄＢに収束し、１Ｈｚ以下となると−６ｄＢに漸近しより低周波となると−６ｄＢに収束する特性に設定してある。また、ゲイン乗算部５０ｂが濾波後の推定推力Ｆｍに乗じるゲインＫｙは、１以下の定数に設定されている。

【0080】

よって、補正部５０は、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ未満であると、周波数に応じて推定推力Ｆｍの符号を除く数値が小さくなるように補正される。また、補正部５０は、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以上の場合には、推定推力ＦｍにゲインＫｙを乗じた値に近い値を出力するようになる。目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以下である場合、推定推力Ｆｍの符号を除く数値が小さく補正されるので、推定部４２が推定した推定推力Ｆｍがポンプ１２の構造の影響で波打つように変動してもこの変動分の波高は小さく補正される。

【0081】

このように補正部５０が推定推力Ｆｍを補正すると、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ未満の低周波の場合には、リリーフ弁制御部４３に入力される推定推力Ｆｍの符号を除く数値が実際のアクチュエータＡの推力の数値よりも小さくなるので、偏差演算部４３ａで求める偏差εは大きくなる。しかしながら、リリーフ弁制御部４３におけるゲイン乗算部４３ｃが偏差εに乗じる比例ゲインＫの値は、偏差εが大きくなる分に見合って第一の実施の形態のそれよりも小さな値に設定してある。目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以下でフィルタ５０ａにおけるゲインが小さくなって偏差εが大きくなっても、指令電圧Ｖが過大とならずにアクチュエータＡを推力が目標推力Ｆｒｅｆに追従するように、比例ゲインＫとゲインＫｙの双方をチューニングしてある。

【0082】

このように、補正部５０を設けると、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ未満の低周波の場合には、補正後の推定推力Ｆｍの変動が抑えられるため、指令電圧Ｖの変動も抑制され、アクチュエータＡの推力を目標推力Ｆｒｅｆに高精度で追従させ得る。

【0083】

他方、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以上の高周波の場合には、補正部５０が推定推力Ｆｍの符号を除く数値を小さく補正して偏差εが大きくなると、指令電圧Ｖが過大となってしまう。しかしながら、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以上の高周波の場合には、補正部５０は、推定部４２が推定した推定推力ＦｍにゲインＫｙを乗じた値を出力するようになるので、推定推力Ｆｍと補正後の推定推力Ｆｍとに差が然程生じないようになる。よって、リリーフ弁制御部４３に入力される推定推力Ｆｍは、実際にアクチュエータＡが出力している推力に近い値となる。目標推力Ｆｒｅｆが高周波である場合、推定部４２で推定する推定推力Ｆｍのポンプ１２の構造の影響による変動がコントローラＣ２における制御に与える悪影響が少ない。以上から、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が１０Ｈｚ以上の高周波となっても、指令電圧Ｖが過大となるのが防止されて、アクチュエータＡの推力を目標推力Ｆｒｅｆに高精度で追従させ得る。

【0084】

以上のように、第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ２は、目標推力Ｆｒｅｆの周波数に基づいて推定推力Ｆｍを補正する補正部５０を備えているので、ポンプ１２にギヤポンプを使用しても、目標推力Ｆｒｅｆの全周波数域でアクチュエータＡの推力を目標推力Ｆｒｅｆに追従させて、車両における乗心地をより一層向上できる。

【0085】

よって、第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ２によれば、第一の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ１の作用効果を奏するだけでなく、車両における乗心地をより効果的に向上できる。また、補正部５０が前述のように構成されると、補正部５０は、時間遅れが生じる処理を行わずに推定推力Ｆｍを補正するので、制御性能の悪化を招かずにすむ。

【0086】

なお、前述したところでは、リリーフ弁制御部４３は、比例ゲインＫを偏差εに乗じる比例パスのみを備えて比例補償のみを行うようになっているが、比例パスに加えて積分パス或いは積分パスと微分パスを追加した構成を備えていてもよい。また、補正部５０におけるフィルタ５０ａにおけるゲインの周波数特性は、目標推力Ｆｒｅｆの周波数が高くなるとゲインが高くなる特性であればよいが、ゲインの最小値と最大値、ゲインの周波数に応じた変化度合等の設定については鉄道車両の車体Ｂの制振に適するように適宜変更が可能である。

【0087】

また、第二の実施の形態における鉄道車両用制振装置Ｖ２は、比例ゲインＫを偏差εに乗じる比例パスを備えているので、補正部５０で推定推力Ｆｍを補正する際のゲインＫｙと比例ゲインＫの二つのゲインのチューニングが可能であり、目標推力Ｆｒｅｆの全周波数域でアクチュエータＡの推力を高精度に目標推力Ｆｒｅｆに追従させて車両における乗心地をより一層効果的に向上できる。

【0088】

なお、補正部５０をローパスフィルタとして、ポンプ１２の構造の影響で推定される推定推力Ｆｍが波打つように変動するのをローパスフィルタ処理してもよい。このようにすれば、推定推力Ｆｍの振動成分を除去できるので、比例ゲインＫを小さく設定せずともよく、アクチュエータＡの推力を振動的にならないように制御でき乗心地を向上できる。

【0089】

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

【符号の説明】

【0090】

２・・・シリンダ、３・・・ピストン、４・・・ロッド、５・・・ロッド側室、６・・・ピストン側室、７・・・タンク、８・・・第一通路、９・・・第一開閉弁（切換弁）、１０・・・第二通路、１１・・・第二開閉弁（切換弁）、１２・・・ポンプ、１５・・・モータ、１８・・・整流通路、１９・・・吸込通路、２１・・・排出通路、２２・・・可変リリーフ弁、４２・・・推定部、５０・・・補正部、Ａ・・・アクチュエータ、Ｃ１，Ｃ２・・・コントローラ、Ｖ１，Ｖ２・・・鉄道車両用制振装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】