特開 2024-131009 鉄道車両の車体傾斜装置及び車体傾斜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131009

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】鉄道車両の車体傾斜装置及び車体傾斜方法

(51)【国際特許分類】

   B61F 5/22 20060101AFI20240920BHJP

   B61F 5/10 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B61F5/22 E

B61F5/10 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041011

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】後藤 修

(57)【要約】

【課題】圧縮空気の消費を適切に行える鉄道車両の車体傾斜装置を提供する。
【解決手段】車体傾斜装置（８）は、台車（２）上に配置されて車体（３）を支持する左右に一対の空気ばね（５）と、空気ばね（５）の各々に対して給排気を司る給排気系（１８）と、給排気系（１８）による給排気の動作を制御する制御装置（９）と、を備える。制御装置（９）は、記憶部（１９Ａ）と、設定部（１９Ｂ）と、算出部（１９Ｃ）と、出力部（１９Ｄ）とを含む。記憶部（１９Ａ）は、曲線路ごとに給排気系（１８）による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する。設定部（１９Ｂ）は、曲線路ごとに、格納された制御モードのうちの１つを設定する。算出部（１９Ｃ）は、曲線路ごとに、設定された制御モードに応じた給排気系への動作信号を算出する。出力部（１９Ｄ）は、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系（１８）に送出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる車体傾斜装置であって、
前記台車上に配置されて前記車体を支持する左右一対の空気ばねと、
前記空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、
前記給排気系による給排気の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記曲線路ごとに前記給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する記憶部と、
前記曲線路ごとに、前記格納された制御モードのうちの１つを設定する設定部と、
前記曲線路ごとに、前記設定された制御モードに応じた前記給排気系への動作信号を算出する算出部と、
前記曲線路ごとに、前記算出された動作信号を前記給排気系に送出する出力部と、を含む、車体傾斜装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車体傾斜装置であって、
前記給排気系は、給気用電磁弁及び排気用電磁弁を含み、
前記制御装置の出力部は、前記曲線路ごとに、前記給気用電磁弁及び前記排気用電磁弁の各々に、弁の開閉信号を送出する、車体傾斜装置。

【請求項3】

請求項２に記載の車体傾斜装置であって、
前記給排気系は、さらに、給気用流量比例弁及び排気用流量比例弁を含み、
前記制御装置の出力部は、前記曲線路ごとに、さらに、前記給気用流量比例弁及び前記排気用流量比例弁の各々に、弁の開閉信号を送出する、車体傾斜装置。

【請求項4】

鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる車体傾斜方法であって、
前記鉄道車両は、
前記台車上に配置されて前記車体を支持する左右一対の空気ばねと、
前記空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、を備え、
前記車体傾斜方法は、
前記曲線路ごとに前記給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する記憶ステップと、
前記曲線路ごとに、前記格納された制御モードのうちの１つを設定する設定ステップと、
前記曲線路ごとに、前記設定された制御モードに応じた前記給排気系への動作信号を算出する算出ステップと、
前記曲線路ごとに、前記算出された動作信号を前記給排気系に送出する出力ステップと、を含む、車体傾斜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鉄道車両の車体傾斜装置及び車体傾斜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両は、台車と、車体とを備える。車体は、台車上に配置された左右一対の空気ばねを介して台車に支持されている。通常、鉄道車両が走行する路線は、多数の曲線路を有する。車両が曲線路を走行するとき、車両及び車体内の乗客は遠心力を受ける。このため、車両は車体傾斜装置を備える（例えば、特開平７－８１５５８号公報（特許文献１）参照）。車体傾斜装置を備える車両が曲線路を走行する際、左右の各空気ばねに対して給排気が行われ、各空気ばねが伸縮する。各空気ばねの伸縮により、車体が台車に対して内軌側に傾斜し、乗客が感じる遠心力が緩和される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－８１５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車体傾斜装置を備える鉄道車両において、車体傾斜の動力は圧縮空気であり、この圧縮空気は、車両に搭載されたコンプレッサによって生成される。一般に、路線を運行する列車は、複数の車両から編成される。このような編成列車の場合、軌道設備への荷重の制限に伴う車両重量の制限、車両の床下スペースの制限などのため、コンプレッサは複数の車両で共用される。例えば、１０両編成の列車の場合、コンプレッサの数は、５台程度が限界である。このため、車体傾斜装置は、無駄なく、適切に圧縮空気を消費することが必要となる。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の車体傾斜装置では、曲線路ごとに１つの制御モードが定められて永続的に使用される。そうすると、例えば圧縮空気を過度に消費している場合であっても、圧縮空気を必要以上に消費し続けなければならず、コンプレッサに過剰な負担がかかる。また、コンプレッサで生成された圧縮空気はブレーキなどにも兼用されるため、圧縮空気の消費は極力抑える必要がある。

【0006】

本開示の目的は、圧縮空気の消費を適切に行える、鉄道車両の車体傾斜装置及び車体傾斜方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る車体傾斜装置は、鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる。当該車体傾斜装置は、台車上に配置されて車体を支持する左右に一対の空気ばねと、空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、給排気系による給排気の動作を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、記憶部と、設定部と、算出部と、出力部とを含む。記憶部は、曲線路ごとに給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する。設定部は、曲線路ごとに、格納された制御モードのうちの１つを設定する。算出部は、曲線路ごとに、設定された制御モードに応じた給排気系への動作信号を算出する。出力部は、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する。

【0008】

本開示に係る車体傾斜方法は、鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる。鉄道車両は、台車上に配置されて車体を支持する左右一対の空気ばねと、空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、を備える。当該車体傾斜方法は、記憶ステップと、設定ステップと、算出ステップと、出力ステップとを含む。記憶ステップは、曲線路ごとに給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する。設定ステップは、曲線路ごとに、格納された制御モードのうちの１つを設定する。算出ステップは、曲線路ごとに、設定された制御モードに応じた給排気系への動作信号を算出する。出力部は、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係る車体傾斜装置によれば、圧縮空気の消費を適切に行える。また、本開示に係る車体傾斜方法によれば、圧縮空気の消費を適切に行える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る車体傾斜装置を備える鉄道車両を示す模式図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係る車体傾斜装置を備える鉄道車両を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本開示はそれらの例示に限定されない。

【0012】

本実施形態に係る車体傾斜装置は、鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる。当該車体傾斜装置は、台車上に配置されて車体を支持する左右に一対の空気ばねと、空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、給排気系による給排気の動作を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、記憶部と、設定部と、算出部と、出力部とを含む。記憶部は、曲線路ごとに給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する。設定部は、曲線路ごとに、格納された制御モードのうちの１つを設定する。算出部は、曲線路ごとに、設定された制御モードに応じた給排気系への動作信号を算出する。出力部は、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する（第１の構成）。

【0013】

第１の構成では、制御装置が、記憶部と、設定部と、算出部と、出力部とを含む。記憶部には曲線路ごとに複数の制御モードが格納されており、設定部が、曲線路ごとに、その複数の制御モードのうちの１つを設定し、算出部が、曲線路ごとに、その設定された制御モードに応じた動作信号を算出し、出力部が、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する。これにより、各曲線路において、左右の各空気ばねに対して給排気が行われ、各空気ばねが伸縮して、車体が台車に対して傾斜する。ここで、圧縮空気が過度に消費されていれば、設定部において、記憶部に格納されている他の制御モードに設定することができる。すなわち、適切に圧縮空気を消費する制御モードに切り替えることができる。したがって、第１の構成の車体傾斜装置によれば、圧縮空気の消費を適切に行える。

【0014】

例えば、車体傾斜装置は、さらに、空気ばねの各々の高さを検出する空気ばね高さセンサと、車体の左右方向の振動加速度を検出する加速度センサと、空気ばねに供給する圧縮空気を蓄える空気溜めの圧力を検出する圧力センサとを備えることができる。車体傾斜装置は、圧力センサに加えて、又は圧力センサに代えて、各々の空気ばねで消費される空気消費量を検出する流量センサを備えることができる。この場合、制御装置の設定部は、曲線路ごとに、各センサから検出値を取得し、予め空気消費量が最大となる営業最高速度で走行試験した際に取得した検出値に基づいて、格納された制御モードのうちの１つを事前に設定すればよい。そうすると、各曲線路において、各センサの検出値に基づいて、制御モードを設定することができる。具体的には、各検出値に基づいて、乗客が感じる遠心力を許容範囲内に抑えつつ、圧縮空気の消費量を低減できるか否かを把握することができ、その結果、適切な制御モードに切り替えることができる。

【0015】

第１の構成の車体傾斜装置において、給排気系は、給気用電磁弁及び排気用電磁弁を含んでいてもよい。この場合、制御装置の出力部は、曲線路ごとに、給気用電磁弁及び排気用電磁弁の各々に、弁の開閉信号を送出する（第２の構成）。

【0016】

第２の構成の車体傾斜装置において、給排気系は、さらに、給気用流量比例弁及び排気用流量比例弁を含んでいることが好ましい。この場合、制御装置の出力部は、曲線路ごとに、さらに、給気用流量比例弁及び排気用流量比例弁の各々に、弁の開閉信号を送出する（第３の構成）。

【0017】

本実施形態に係る車体傾斜方法は、鉄道車両が路線中の曲線路の各々を走行するときに台車に対して車体を傾斜させる。鉄道車両は、台車上に配置されて車体を支持する左右一対の空気ばねと、空気ばねの各々に対して給排気を司る給排気系と、を備える。当該車体傾斜方法は、記憶ステップと、設定ステップと、算出ステップと、出力ステップとを含む。記憶ステップは、曲線路ごとに給排気系による給排気の動作に関する複数の制御モードを格納する。設定ステップは、曲線路ごとに、格納された制御モードのうちの１つを設定する。算出ステップは、曲線路ごとに、設定された制御モードに応じた給排気系への動作信号を算出する。出力部は、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する（第４の構成）。

【0018】

第４の構成では、車体傾斜方法が、記憶ステップと、設定ステップと、算出ステップと、出力ステップとを含む。記憶ステップにより、曲線路ごとに複数の制御モードを格納しており、設定ステップにより、曲線路ごとに、その複数の制御モードのうちの１つを設定し、算出ステップにより、曲線路ごとに、その設定された制御モードに応じた動作信号を算出し、出力ステップにより、曲線路ごとに、その算出された動作信号を給排気系に送出する。これにより、各曲線路において、左右の各空気ばねに対して給排気が行われ、各空気ばねが伸縮して、車体が台車に対して傾斜する。ここで、圧縮空気が過度に消費されていれば、設定ステップにおいて、記憶ステップで格納していた他の制御モードに設定することができる。すなわち、適切に圧縮空気を消費する制御モードに切り替えることができる。したがって、第４の構成の車体傾斜方法によれば、圧縮空気の消費を適切に行える。

【0019】

例えば、車体傾斜方法において、鉄道車両は、さらに、空気ばねの各々の高さを検出する空気ばね高さセンサと、車体の左右方向の振動加速度を検出する加速度センサと、空気ばねに供給する圧縮空気を蓄える空気溜めの圧力を検出する圧力センサとを備えることができる。車体傾斜方法において、鉄道車両は、圧力センサに加えて、又は圧力センサに代えて、各々の空気ばねで消費される空気消費量を検出する流量センサを備えることができる。この場合、設定ステップは、曲線路ごとに、各センサから検出値を取得し、予め空気消費量が最大となる営業最高速度で走行試験した際に取得した検出値に基づいて、格納された制御モードのうちの１つを事前に設定すればよい。そうすると、各曲線路において、各センサからの検出値に基づいて、制御モードを設定することができる。具体的には、各検出値に基づいて、乗客が感じる遠心力を許容範囲内に抑えつつ、圧縮空気の消費量を低減できるか否かを把握することができ、その結果、適切な制御モードに切り替えることができる。

【0020】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

【0021】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る車体傾斜装置を備える鉄道車両を示す模式図である。図１には、鉄道車両１を進行方向に沿って見たときの様子が示される。本明細書において、鉄道車両１の進行方向を前後方向と称し、鉄道車両１の幅方向を左右方向と称し、鉄道車両１の高さ方向を上下方向と称する場合がある。

【0022】

［鉄道車両１の基本構成］
図１を参照して、鉄道車両１は、台車２と、車体３とを備える。車体３の前と後にそれぞれ台車２が配置され、各台車２によって車体３が支持されている。具体的には、台車２は、前と後にそれぞれ輪軸４を備える。輪軸４の右と左にそれぞれ車輪４ａ，４ａが設けられている。台車２は、右と左にそれぞれ空気ばね５，５を備える。空気ばね５，５は、台車２と車体３との間に配置され、車体３は、空気ばね５，５を介して台車２に支持されている。鉄道車両１はレールＲ、Ｒ上を走行する。レールＲ、Ｒは、多数の曲線路を含む路線を構成する。

【0023】

さらに、鉄道車両１は、車体傾斜装置８を備える。車体傾斜装置８は、制御装置９を備え、制御装置９により制御され、台車２に対して車体３を傾斜させる。車体傾斜装置８は給排気系１８を備える。給排気系１８は、空気ばね５，５の各々に対して給排気を司る。

【0024】

具体的には、給排気系１８は、ＬＶ（レベリングバルブ）１８１，１８１と、角度センサ１８２，１８２と、給気用電磁弁１８３，１８３と、排気用電磁弁１８４，１８４と、切替弁１８５，１８５とを含む。さらに、給排気系１８は、空気溜め６と、空気溜め６と各空気ばね５，５とをつなぐ配管とを含む。この配管は、第１配管７ａ，７ａ、第２配管７ｂ，７ｂ、及び第３配管７ｃ，７ｃで構成される。第１配管７ａ，７ａ及び第２配管７ｂ，７ｂの各々は、一方の端が空気溜め６に接続され、他方の端が合流している。その合流点に第３配管７ｃ，７ｃの一方の端が接続され、第３配管７ｃ，７ｃの他方の端は空気ばね５，５に接続されている。

【0025】

空気溜め６には、コンプレッサ（図示略）が接続されている。コンプレッサで生成された圧縮空気が空気溜め６に蓄えられる。コンプレッサは、隣の車両に搭載されている場合もある。空気溜め６には、圧力センサ１８６が接続されている。圧力センサ１８６によって空気溜め６の圧力を検出することができる。ただし、空気溜め６は車両（号車）間で太い配管で接続されているため、全車両（号車）に圧力センサ１８６があるとは限らない。

【0026】

ＬＶ１８１，１８１は、第１配管７ａ，７ａの経路中に設けられている。ＬＶ１８１，１８１は、車体３の右と左にそれぞれ配置され、車体３に取り付けられている。ＬＶ１８１，１８１は、回転軸１８１ａ，１８１ａを有する。回転軸１８１ａ，１８１ａの一端に、レバー１８１ｂ，１８１ｂが固定されている。回転軸１８１ａ，１８１ａの他端に、角度センサ１８２，１８２が配置されている。角度センサ１８２，１８２は、回転軸１８１ａ，１８１ａの回転角を検出する。角度センサ１８２，１８２として、例えば、レゾルバを用いることができる。

【0027】

レバー１８１ｂ，１８１ｂは前後方向に延びており、その回転軸１８１ａ，１８１ａと反対側の端に、連接棒１８１ｃ，１８１ｃが接続されている。連接棒１８１ｃ，１８１ｃは上下方向に延びており、その下端は台車２に接続されている。レバー１８１ｂ，１８１ｂ及び連接棒１８１ｃ，１８１ｃによって、リンク機構が形成される。台車２に対して車体３が上下方向に移動することにより、連接棒１８１ｃ，１８１ｃが上下方向に移動し、これに伴って、レバー１８１ｂ，１８１ｂが回転軸１８１ａ，１８１ａまわりに回転（回動）する。その回転軸１８１ａ，１８１ａの回転角が角度センサ１８２，１８２によって検出される。

【0028】

第１配管７ａ，７ａ、第２配管７ｂ，７ｂ、及び第３配管７ｃ，７ｃの合流点には、切替弁１８５，１８５が設けられている。切替弁１８５，１８５は、例えば三方弁である。切替弁１８５，１８５によって、空気溜め６から空気ばね５，５への経路を第１配管７ａ，７ａの経路と第２配管７ｂ，７ｂの経路とに切り替えることができる。第２配管７ｂ，７ｂの経路中には、給気用電磁弁１８３，１８３、及び流量センサ１８７，１８７が設けられている。空気ばね５，５には、排気用電磁弁１８４，１８４が設けられている。給気用電磁弁１８３，１８３の開閉により、空気溜め６から空気ばね５，５への圧縮空気の供給量が調整される。排気用電磁弁１８４，１８４が開かれることにより、空気ばね５，５から圧縮空気が排出される。切替弁１８５，１８５により、ＬＶ１８１，１８１による空気ばねの給排気とするか、傾斜装置の指令による給気用電磁弁１８３及び排気用電磁弁１８４による空気ばねの給排気とするか、を切り替えることができる。要するに、給気用電磁弁１８３，１８３及び排気用電磁弁１８４，１８４は、空気ばね５，５に対して圧縮空気の給排気量を調節する電磁弁として機能する。

【0029】

空気ばね５，５に圧縮空気が供給されると、空気ばね５，５が伸長し、空気ばね５，５の高さが増加する。空気ばね５，５の高さの増加により、台車２に対して車体３が上昇する。一方、空気ばね５，５から圧縮空気が排出されると、空気ばね５，５が収縮し、空気ばね５，５の高さが減少する。空気ばね５，５の高さの減少により、台車２に対して車体３が下降する。空気ばね５，５の高さの変動、つまり台車２に対する車体３の上下方向の移動は、上述した通り、給排気系１８における回転軸１８１ａ，１８１ａの回転角として現れる。このため、給排気系１８における角度センサ１８２，１８２は、空気ばね５，５の各々の高さを検出する空気ばね高さセンサとして機能する。すなわち、角度センサ１８２，１８２は、空気ばね高さセンサである。角度センサ１８２，１８２の検出値により、左右の各空気ばね５，５の高さを算定することができ、算定した空気ばね５，５の高さにより、台車２に対する車体３の傾斜角を導出することができる。

【0030】

本実施形態では、鉄道車両１は、加速度センサ１８８を含む。加速度センサ１８８は、車体３の台車２に近い部分に取り付けられている。加速度センサ１８８は、車体３に生じた左右方向の振動の加速度を検出する。鉄道車両１が曲線路を走行しているとき、加速度センサ１８８の検出値により、車両１及び車体３内の乗客が受ける遠心力の度合いを把握することができる。

【0031】

制御装置９は、各種の処理を実行するプログラムがインストールされたコンピュータである。制御装置９は、角度センサ１８２，１８２、給気用電磁弁１８３，１８３、排気用電磁弁１８４，１８４、切替弁１８５，１８５、及び加速度センサ１８８とそれぞれ導線で接続されている。制御装置９は、記憶部１９Ａと、設定部１９Ｂと、算出部１９Ｃと、出力部１９Ｄとを含む。

【0032】

記憶部１９Ａには、曲線路ごとに給排気系１８による給排気の動作に関する複数の制御モードが格納されている。つまり、曲線路ごとに、複数の制御モードが割り当てられている。制御モードは、例えば、台車２に対する車体３の目標傾斜角を含む。この場合、複数の目標傾斜角は、１．０°、１．５°、及び２．０°とすることができる。さらに、制御モードは、例えば、振動周波数に基づく制御データを含む。この場合、複数の制御データは、例えば０．５Ｈｚのローリング振動を低減するのが得意な制御データ、０．７Ｈｚのローリング振動を低減するのが得意な制御データ、及び１．０Ｈｚの上下動振動を低減するのが得意な制御データなどとすることができる。目標傾斜角が大きくなるにつれて、空気ばね５，５に対する圧縮空気の消費量が増す。記憶部１９Ａには、さらに、各曲線路の特性データが格納されている。曲線路の特性データには、曲線路の曲率半径、カント、及び地点情報が含まれる。

【0033】

設定部１９Ｂは、曲線路ごとに、記憶部１９Ａに格納されている複数の制御モードのうちの１つを選択し、その制御モードを給排気系１８の動作に使用する制御モードとして設定する。具体的には、設定部１９Ｂは、曲線路ごとに、目標傾斜角と制御データを設定する。例えば、ある曲線路では、１．５°の目標傾斜角で０．７Ｈｚのローリング振動を低減する制御データが設定され、これとは別の曲線路では、２．０°の目標傾斜角で０．５Ｈｚのローリング振動を低減する制御データが設定される。目標傾斜角は、各曲線路の特性データに基づいて設定される。例えば、曲線路の曲率半径が大きくなるにつれて、目標傾斜角が小さく設定される。狙いとする周波数及び振動モードは、制御していないときの走行試験の振動加速度波形などから解析して、決定される。

【0034】

算出部１９Ｃは、曲線路ごとに、設定部１９Ｂで設定された制御モードに応じた給排気系１８への動作信号を算出する。具体的には、算出部１９Ｃは、曲線路ごとに、台車２に対する車体３の傾斜角が目標傾斜角となるような給排気系１８への動作信号を算出する。

【0035】

出力部１９Ｄは、曲線路ごとに、算出部１９Ｃで算出された動作信号を給排気系１８に送出する。具体的には、出力部１９Ｄは、曲線路ごとに、各空気ばね５，５に対する給排気に必要な弁の開閉信号を給気用電磁弁１８３，１８３、及び排気用電磁弁１８４，１８４に送出する。このような制御データの設計には、Ｈ∞制御理論を用いることができる。

【0036】

制御装置９の出力部１９Ｄから送出された動作信号に基づき、切替弁１８５，１８５により第１配管７ａ，７ａの経路が遮断されてＬＶ１８１，１８１の給排気は停止される。これにより、第２配管７ｂ，７ｂの経路が開通し、給排気系１８が作動する。鉄道車両１が曲線路を走行する際、給排気系１８の作動により、給気用電磁弁１８３，１８３、又は排気用電磁弁１８４，１８４が開閉されると、空気ばね５，５に圧縮空気が供給され、又は空気ばね５，５から圧縮空気が排出される。すなわち、空気ばね５，５の高さが増加し、又は空気ばね５，５の高さが減少する。これにより、台車２に対して車体３が上下方向に移動し、連接棒１８１ｃ，１８１ｃ及びレバー１８１ｂ，１８１ｂを介してＬＶ１８１，１８１の回転軸１８１ａ，１８１ａが回転（回動）する。その回転軸１８１ａ，１８１ａの回転角が角度センサ１８２，１８２によって検出される。

【0037】

角度センサ１８２，１８２で検出された回転角は、制御装置９の算出部１９Ｃに送られる。算出部１９Ｃは、角度センサ１８２，１８２から取得した回転角に応じて、給気用電磁弁１８３，１８３、及び排気用電磁弁１８４，１８４に必要な弁の開閉信号を再度算出する。出力部１９Ｄは、再度算出された信号を給排気系１８に送出する。このように、角度センサ１８２，１８２で検出された回転角に基づいて、給気用電磁弁１８３，１８３、及び排気用電磁弁１８４，１８４の開閉が調整される。これにより、各曲線路において、左右の各空気ばね５，５に対して給排気が行われ、各空気ばね５，５が伸縮して、車体３が台車２に対して内軌側に傾斜し、車体３の傾斜角が目標傾斜角となる。

【0038】

本実施形態では、鉄道車両１が曲線路を走行する期間において、加速度センサ１８８の検出値が制御装置９の記憶部１９Ａに格納される。また、角度センサ１８２，１８２の検出値も記憶部１９Ａに格納される。角度センサ１８２，１８２の検出値は、空気ばね５，５の高さに相当する。

【0039】

上述の通り、鉄道車両１が曲線路を走行しているとき、加速度センサ１８８の検出値により、車体３に生じた左右方向の振動の加速度に基づき、車両１及び車体３内の乗客が受ける遠心力の度合いを把握することができる。具体的には、鉄道車両１が曲線路を走行する期間において、加速度センサ１８８で検出される振動加速度が大きく変動する場合、乗客にとって不快に感じる遠心力が作用していると認識することができ、その振動加速度の変動が小さい場合、乗客にとって許容される遠心力が作用していると認識することができる。また、鉄道車両１が曲線路を走行しているとき、角度センサ１８２，１８２の検出値により、空気ばね５，５の高さに基づき、車体３の傾斜角を把握することができる。

【0040】

例えば、営業前の走行試験において、営業最高速度で走行し、車体傾斜装置８の挙動をしらべ、圧力センサ１８６の検出値により、圧力が大きく減じられていれば圧縮空気の消費量が多いことがわかる。あるいは、流量センサ１８７，１８７の検出値により、直接的に圧縮空気の消費量を測定することができる。

【0041】

したがって、鉄道車両１が曲線路を走行した後、曲線路ごとに、角度センサ１８２，１８２及び加速度センサ１８８の各々の検出値に基づいて、乗客が感じる遠心力を許容範囲内に抑えつつ、圧縮空気の消費量を低減できるか否かを把握することができる。各検出値により、ある曲線路において、乗客が感じる遠心力が許容範囲内であって、圧縮空気が過度に消費されている場合、制御装置９の設定部１９Ｂは、現在の制御モードを、記憶部１９Ａに格納されている他の制御モードに設定する。例えば、設定部１９Ｂは、１．５°の目標傾斜角で０．７Ｈｚのローリング振動を低減する制御データが設定されていた制御モードを、１．５°の目標傾斜角で０．５Ｈｚのローリング振動を低減する制御データの制御モードに設定する。これにより、次回の走行時に、圧縮空気の消費量が低減される。すなわち、適切に圧縮空気を消費する制御モードに切り替えることができる。なお、制御モードの設定は、設定部１９Ｂにおいてプログラムによって自動で行われる。ただし、手入力により制御モードを設定してもよい。

【0042】

［効果］
本実施形態では、制御装置９が、記憶部１９Ａと、設定部１９Ｂと、算出部１９Ｃと、出力部１９Ｄとを含む。記憶部１９Ａには曲線路ごとに複数の制御モードが格納されており、設定部１９Ｂが、曲線路ごとに、その複数の制御モードのうちの１つを設定する。そして、算出部１９Ｃが、曲線路ごとに、その設定された制御モードに応じた動作信号を算出し、出力部１９Ｄが、曲線路ごとに、算出された動作信号を給排気系に送出する。これにより、各曲線路において、左右の各空気ばね５，５に対して給排気が行われ、各空気ばね５，５が伸縮して、車体３が台車２に対して傾斜する。ここで、圧縮空気が過度に消費されていれば、設定部１９Ｂにおいて、記憶部１９Ａに格納されている他の制御モードに設定することができる。すなわち、適切に圧縮空気を消費する制御モードに切り替えることができる。したがって、本実施形態によれば、圧縮空気の消費を適切に行える。

【0043】

本実施形態では、圧縮空気の消費を適切に行えるため、コンプレッサを追加する必要はない。そのため、車両が重くならず、現状の軸重を維持することができる。その結果、現状の軌道設備をそのまま使用することができる。

【0044】

＜第２実施形態＞
図２を参照して、第２実施形態に係る車体傾斜装置８Ａについて説明する。図２は、第２実施形態に係る車体傾斜装置８Ａを備える鉄道車両１を示す模式図である。車体傾斜装置８Ａは、給排気系１８Ａの構成において、第１実施形態に係る車体傾斜装置８と異なる。

【0045】

図２を参照して、給排気系１８Ａは、さらに、給気用流量比例弁１８３Ａ，１８３Ａと、排気用流量比例弁１８４Ａ，１８４Ａとを含む。給気用流量比例弁１８３Ａ，１８３Ａは、第２配管７ｂ，７ｂの経路中に設けられている。給気用流量比例弁１８３Ａ，１８３Ａの開閉度合いにより、空気溜め６から空気ばね５，５への圧縮空気の供給量を微調整することができ、また、圧縮空気の流通を止めることもできる。排気用流量比例弁１８４Ａ，１８４Ａは、排気用電磁弁１８４，１８４と空気ばね５，５との間の経路中に設けられている。排気用流量比例弁１８４Ａ，１８４Ａの開閉度合いにより、空気ばね５，５からの圧縮空気の排出量を微調整することができ、また、圧縮空気の流通を止めることもできる。

【0046】

給気用流量比例弁１８３Ａ，１８３Ａ、及び排気用流量比例弁１８４Ａ，１８４Ａは、制御装置９と導線で接続されている。鉄道車両１が曲線路を走行するとき、制御装置９の出力部１９Ｄは、曲線路ごとに、給気用電磁弁１８３，１８３、給気用流量比例弁１８３Ａ，１８３Ａ、排気用電磁弁１８４，１８４、排気用流量比例弁１８４Ａ，１８４Ａ、及び切替弁１８５，１８５に弁の開閉信号を送出する。これにより、各曲線路において、左右の各空気ばね５，５に対して給排気が適切に行われる。

【0047】

以上、本開示に係る実施形態を説明した。しかしながら、上述した実施形態は例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0048】

１：鉄道車両
２：台車
３：車体
５：空気ばね
６：空気溜め
８，８Ａ：車体傾斜装置
１８，１８Ａ：給排気系
１８１：ＬＶ（レベリングバルブ）
１８２：角度センサ（空気ばね高さセンサ）
１８３：給気用電磁弁
１８４：排気用電磁弁
１８３Ａ：給気用流量比例弁
１８４Ａ：排気用流量比例弁
１８５：切替弁
１８６：圧力センサ
１８７：流量センサ
１８８：加速度センサ
９：制御装置
１９Ａ：記憶部
１９Ｂ：設定部
１９Ｃ：算出部
１９Ｄ：出力部

【図1】

【図2】