JP2018095146A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】地点情報の取得の有無に拘わらず車体の傾斜制御を実行できる鉄道車両を提供すること。【解決手段】鉄道車両１によれば、地点取得装置７により地点情報Ｐが取得できる場合は、路線情報データ１３ｂから地点情報Ｐにマージンαを加えた地点を検索し、軌道Ｒの曲率およびカントを先読みして傾斜指令値Ｆを算出し、補正する。一方、地点情報Ｐが取得できない場合は、予め、走行速度Ｖｙと、ヨー角速度メモリ１４ｂと、左右加速度メモリ１４ａの値とから算出した傾斜指令値Ｆを取得し、補正する。そして、補正された傾斜指令値Ｆを傾斜装置６，２８へ出力する。よって、地点情報Ｐが取得できない場合でも、車体３の傾斜制御を実行して、乗り心地を向上させることができる。また、軌道Ｒの曲線区間では車体３の傾斜制御を実行することで、通常の走行速度Ｖｙで走行できるので、ダイヤの遅れを招くこともない。【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両に関し、特に、地点情報の取得の有無に拘わらず車体の傾斜制御を実行できる鉄道車両に関するものである。

特許文献１の鉄道車両は、良好な乗り心地を実現するために、車両に各種センサを搭載して、路線の曲線や走行速度を検出し、これらに基づいて適切な車体の傾斜角度を算出して車体の傾斜制御を行っている。しかし、かかるセンサ方式では、曲線の検出は曲線区間の進入後に行われるので、どうしても車体の傾斜に遅れが生じ、乗り心地が悪化する。同様に曲線区間から出て直線区間へ進入するときも、曲線区間の終了の検出が遅れるので、車体を非傾斜状態へ戻すのに遅れが生じ、乗り心地が悪化する。

これに対し、走行する路線の地点情報を検知するＡＴＳ（Automatic Train Stop）装置等や、路線の各地点における路線情報を記憶した路線情報メモリを、鉄道車両に搭載したものがある。かかる鉄道車両では、走行中に路線の地点情報を検知すると、その地点情報に基づいて路線情報を先読みし、これから進入する路線に合わせて車体の傾斜制御を行う。例えば、曲線区間へ進入する場合には、その曲線区間の曲線を先読みして、該曲線と自車両の走行速度とから適切な傾斜角度を算出し、その曲線区間の直前から車体傾斜を始めることで、乗り心地を向上させている。

特開２０００−００６８０５号公報

しかしながら、上記ＡＴＳ装置を搭載する鉄道車両では、何らかの理由でＡＴＳ装置が地点情報を検知できない場合には、車体の傾斜制御を実行できず、乗り心地の悪化を防止できないという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、地点情報の取得の有無に拘わらず車体の傾斜制御を実行できる鉄道車両を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、車体を有する車両と、その車両の走行速度を検出する速度検出手段と、前記車両が走行する路線の地点情報を取得する地点情報取得手段と、路線の地点情報に対応づけて路線の曲線に関する路線情報を記憶する路線情報記憶手段と、前記地点情報取得手段により取得された地点情報に基づいて前記路線情報記憶手段から路線情報を読み出す読出手段と、その読出手段により読み出された路線情報と前記速度検出手段により検出された前記車両の走行速度とに基づいて前記車体の傾斜指令値を算出する第１算出手段と、その第１算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて前記車体を車幅方向に傾斜させる傾斜手段とを備えており、更に、前記車両に搭載され、路線の曲線を検出する曲線検出手段と、その曲線検出手段による検出結果と、前記速度検出手段により検出された前記車両の走行速度とに基づいて、前記車体の傾斜指令値を算出する第２算出手段とを備え、前記傾斜手段は、前記地点情報取得手段により前記車両が走行する地点情報を取得できない場合に、前記第２算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて前記車体を傾斜させるものである。

請求項１記載の鉄道車両によれば、地点情報取得手段により車両が走行する路線の地点情報が取得され、その地点情報に基づいて、読出手段により路線情報記憶手段から路線情報が読み出される。読み出された路線情報と車両の走行速度とに基づいて、第１算出手段により車体の傾斜指令値が算出される。傾斜手段は、この傾斜指令値に基づいて車体を車幅方向に傾斜させる。よって、車両が走行する路線の地点情報に基づいて路線情報を先読みし、車両が曲線区間へ進入する場合には、その曲線区間の直前から車体を傾斜させることで、車両の乗り心地を向上させることができる。

ここで、路線の曲線を検出する曲線検出手段を車両に搭載し、その曲線検出手段による検出結果と車両の走行速度とに基づいて、第２算出手段により車体の傾斜指令値を算出可能に構成している。そして、地点情報取得手段により車両が走行する地点情報を取得できない場合には、傾斜手段は、かかる第２算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて車体を傾斜させる。よって、地点情報を取得できない場合にも、車体の傾斜制御を実行して乗り心地を向上させることができる。また、曲線区間では車体の傾斜制御を実行することで通常の走行速度で走行できるので、ダイヤの遅れを招くこともない。

請求項２記載の鉄道車両によれば、請求項１の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、地点情報に基づいて第１算出手段により算出された傾斜指令値での車体の傾斜制御の実行中に、何らかの原因で地点情報が取得できなくなると、車体の傾斜制御は、路線の曲線の検出結果に基づいて第２算出手段により算出された傾斜指令値によって実行される。ここで、請求項２の鉄道車両によれば、傾斜手段は、前回の傾斜制御に使用した前回傾斜指令値を指令値記憶手段に記憶し、その前回傾斜指令値と、第１又は第２算出手段により算出された傾斜指令値であって今回の傾斜制御に使用される傾斜指令値との値に基づいて、指令値補正手段により、今回の傾斜制御に使用される傾斜指令値を補正する。そして、その補正された傾斜指令値に基づいて、車体の傾斜制御を実行する。よって、車体の傾斜制御に使用する傾斜指令値が、第１算出手段により算出されたものから、第２算出手段により算出されたものに切り替えられた場合にも、その切り替えをスムーズなものとして快適な乗り心地を維持できる。同様に、車体の傾斜制御に使用する傾斜指令値が、第２算出手段により算出されたものから、第１算出手段により算出されたものに切り替えられた場合にも、その切り替えをスムーズなものとして快適な乗り心地を維持できる。

請求項３記載の鉄道車両によれば、請求項１又は２の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第２算出手段は、曲線検出手段による曲線の検出結果に基づいて傾斜指令値を算出するが、その算出には若干の所要時間を要する。よって、地点情報が取得できない場合に第２算出手段の作動を開始させる構成であると、その分、傾斜指令値の算出が更に遅れ、その結果、傾斜制御の実行が遅れて、乗り心地が悪化する。これに対して、請求項３の鉄道車両によれば、第２算出手段は、少なくとも車両の走行中において、第１算出手段による傾斜指令値の算出状況に関わらず傾斜指令値の算出を行うので、かかる遅れ分を解消して、その分、乗り心地を向上させることができる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、請求項１から３のいずれかの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、地点情報取得手段により車両が走行する地点情報を取得できない場合であって且つ曲線検出手段による検出結果が異常値である場合には、報知手段がその旨を報知する。かかる場合には傾斜制御を実行できないが、その場合には、その旨が報知されるので、例えば運転士に傾斜制御を実行できない旨を報せて走行速度を減速させるなど、安全運転を促すことができる。

請求項５記載の鉄道車両によれば、請求項２から４のいずれかの奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、本車両は、車両編成の先頭車両として構成されており、第１若しくは第２算出手段により算出された傾斜指令値または指令値補正手段により補正された傾斜指令値を、指令値送信手段により車両編成の後続車両へ送信する。よって、かかる車両編成の後続車両に、自車両の車両編成における位置と走行速度とに基づいて傾斜制御の実行タイミングを調整させることにより、送信した傾斜指令値に基づいて適切な車体の傾斜制御を実行させることができる。

請求項６記載の鉄道車両は、請求項５記載の鉄道車両を先頭車両とする車両編成の後続車両（以下、本段落において「自車両」という）として構成される。そして、後続地点情報取得手段により自車両が走行する路線の地点情報が取得され、その地点情報に基づいて、後続読出手段により後続路線情報記憶手段から路線情報が読み出される。読み出された路線情報と、後続速度検出手段により検出された自車両の走行速度とに基づいて、自車両の車体の傾斜指令値が後続指令値算出手段により算出され、この傾斜指令値に基づいて、後続傾斜手段は自車両の車体を車幅方向に傾斜させる。ここで、かかる後続傾斜手段は、後続地点情報取得手段により自車両が走行する地点情報を取得できない場合には、指令値送信手段により送信された傾斜指令値に基づいて自車両の車体を傾斜させる。よって、本後続車両は、地点情報を取得できない場合にも、車体の傾斜制御を実行して乗り心地を向上させることができる。

鉄道車両を模式的に示した図である。 鉄道車両の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は先頭車両におけるバックグラウンド処理のフローチャートであり、（ｂ）は先頭車両における車体傾斜処理のフローチャートである。 第２実施形態の鉄道車両の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は第２実施形態の先頭車両におけるバックグラウンド処理のフローチャートであり、（ｂ）は第２実施形態の先頭車両における車体傾斜処理のフローチャートである。 （ａ）は第２実施形態の後続車両におけるバックグラウンド処理のフローチャートであり、（ｂ）は第２実施形態の後続車両における車体傾斜処理のフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１を参照して、鉄道車両（車両編成）１の構成について説明する。

図１は、鉄道車両１を模式的に示した図である。鉄道車両１は、先頭車両２と、複数の後続車両２０（図２参照）とが連結されて構成される。鉄道車両１における進行方向をＹ軸方向、左右方向をＸ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。先頭車両２には、車輪５を有する台車４に傾斜装置６を介して車体３が搭載されている。傾斜装置６は車体３を傾斜させるための装置であり、空気バネを備える。傾斜装置６は、制御装置１１から入力された傾斜指令値Ｆに基づいて空気バネに送り込む空気を制御することで、車体３の傾斜角度や傾斜方向を変化させ、車体３をＸ軸方向に傾斜させる。なお、図示はしないが、後続車両２０も先頭車両２と同様に、車体３と台車４と傾斜装置２８とを備える。なお、先頭車両２で算出された傾斜指令値Ｆは、後続車両２０にも送信され、後続車両２０の傾斜装置２８に入力されることで後続車両２０の傾斜制御が行われる。

先頭車両２は、地点取得装置７と、先頭車両２の走行速度（単位はｋｍ／ｈ）を検知する速度センサ８と、先頭車両２の加速度（単位はｍ／ｓ^２）を検知する加速度センサ９と、先頭車両２の角速度（単位はｒａｄ／ｓ）を検知するジャイロセンサ１０とを備える。地点取得装置７は、軌道Ｒ付近に設置された地点情報送信装置３０から発信される、軌道Ｒの始発点との距離である地点情報Ｐ（単位はｋｍ）を取得する装置である。なお、地点情報送信装置３０は、走行中の先頭車両２の地点取得装置７によって１００ｍｓ毎に地点情報Ｐが取得される間隔で軌道Ｒ付近に設置される。

本実施形態において、傾斜装置６，２８へ出力される傾斜指令値Ｆは、地点取得装置７から地点情報が正常に取得できた場合は、その地点情報Ｐと速度センサ８によって検知された先頭車両２の走行速度Ｖｙとから算出される。一方、地点情報Ｐが何らかの原因により正常に受信できなかった場合は、加速度センサ９により検知されたＸ軸方向（即ち、左右方向）の加速度Ａｘ（以下「左右加速度Ａｘ」と称す）と、ジャイロセンサ１０によって検知されたＺ軸まわりの角速度ωｚ（以下「ヨー角速度ωｚ」と称す）と、走行速度Ｖｙとから傾斜指令値Ｆを算出する。

次に、図２を参照して鉄道車両１の電気的構成について説明する。図２は鉄道車両１の電気的構成を示すブロック図である。先頭車両２は、先頭車両２の車体３における傾斜制御を実行するための制御装置１１を備える。制御装置１１は、ＣＰＵ１２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１３と、ＲＡＭ１４とを備え、これらはバスライン１５を介して入出力ポート１６にそれぞれ接続されている。入出力ポート１６には、通信装置１７と、傾斜装置６と、地点取得装置７と、速度センサ８と、加速度センサ９と、ジャイロセンサ１０とがそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ１２は、バスライン１５により接続された各部を制御する演算装置である。ＨＤＤ１３は、ＣＰＵ１２により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性のメモリであり、制御プログラム１３ａと、路線情報データ１３ｂとが記憶される。ＣＰＵ１２によって制御プログラム１３ａが実行されると、図３のバックグラウンド処理および車体傾斜処理が実行される。路線情報データ１３ｂは、地点情報Ｐに応じた軌道Ｒの曲率およびカント（軌道Ｒの傾き）が記憶されるデータである。路線情報データ１３ｂの地点情報Ｐを検索することで、該当する地点における軌道Ｒの曲率およびカントが取得される。この曲率およびカントと、走行速度Ｖｙとにより、傾斜指令値Ｆが算出される。

ＲＡＭ１４はＣＰＵ１２が制御プログラム１３ａ等のプログラム実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するメモリであり、左右加速度Ａｘが記憶される左右加速度メモリ１４ａと、ヨー角速度ωｚが記憶されるヨー角速度メモリ１４ｂと、前回（直前）の傾斜制御において傾斜装置６，２８へ出力された傾斜指令値Ｆを記憶する傾斜指令値メモリ１４ｃと、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄとがそれぞれ設けられる。センサ傾斜指令値メモリ１４ｄは、走行速度Ｖｙと、左右加速度Ａｘと、ヨー角速度ωｚとにより算出された傾斜指令値Ｆが記憶されるメモリである。

通信装置１７は、鉄道車両１に設けられた有線の通信回路Ｌに接続され、後続車両２０とデータ通信するための装置である。通信回路Ｌは、後述する後続車両２０の通信装置２７とも接続される。先頭車両２は通信装置１７により通信回路Ｌを介して、傾斜指令値Ｆを後続車両２０へ送信する。なお、通信装置１７，２７を、無線の通信回路を介して接続するように構成しても良い。

後続車両２０は、後続車両２０の車体３の傾斜制御を実行するための制御装置２１を備え、制御装置２１は、ＣＰＵ２２と、ＨＤＤ２３と、ＲＡＭ２４とを備え、これらはバスライン２５を介して入出力ポート２６にそれぞれ接続されている。入出力ポート２６には、通信装置２７と、傾斜装置２８とがそれぞれ接続されている。

通信装置２７は、先頭車両２又は他の後続車両２０と通信回路Ｌを介してデータ通信を行うための装置である。制御装置２１が通信装置２７により先頭車両２から傾斜指令値Ｆを受信した場合は、その傾斜指令値Ｆが傾斜装置２８に入力され、後続車両２０における車体３の傾斜制御が行われる。

次に、図３（ａ）を参照して、先頭車両２のＣＰＵ１２で実行されるバックグラウンド処理を説明する。図３（ａ）は先頭車両２のバックグラウンド処理のフローチャートである。バックグラウンド処理は、１ｍｓ毎のインターバル割り込み処理により繰り返し実行され、また、後述の車体傾斜処理と同時に（並列に）処理される。

バックグラウンド処理はまず、加速度センサ９から左右加速度Ａｘを、ジャイロセンサ１０からヨー角速度ωｚをそれぞれ取得する（Ｓ１）。具体的には、取得された左右加速度Ａｘ，ヨー角速度ωｚはそれぞれ過去１秒間分、一時的なメモリ領域に記憶される。即ち、左右加速度Ａｘ及びヨー角速度ωｚについて、過去１秒間分のデータが１ｍｓ毎に更新されつつ、一時的なメモリ領域に記憶される。

Ｓ１の処理の後、取得した過去１秒間分の左右加速度Ａｘ，ヨー角速度ωｚからローパスフィルタによってノイズを除去し、それぞれ左右加速度メモリ１４ａとヨー角速度メモリ１４ｂとに記憶する（Ｓ２）。加速度センサ９及びジャイロセンサ１０から取得された左右加速度Ａｘ及びヨー角速度ωｚには、振動などにより、先頭車両２の走行に起因する周波数成分よりも高い、高周波数成分のノイズが混入されている。よって、ローパスフィルタによって、かかる高周波数成分のノイズ成分を除去している。なお、ローパスフィルタの遮断周波数は１Ｈｚ程度が例示される。

Ｓ２の処理の後、速度センサ８から取得した走行速度Ｖｙと、ヨー角速度メモリ１４ｂとから軌道Ｒの曲線半径を算出し、その軌道Ｒの曲線半径と、走行速度Ｖｙと、左右加速度メモリ１４ａの値とから傾斜指令値Ｆを算出して、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄに記憶する（Ｓ３）。なお、傾斜指令値Ｆは公知の方法により算出されるので、その説明は省略する。

このように、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値には、速度センサ８から取得した走行速度Ｖｙと、左右加速度メモリ１４ａの値と、ヨー角速度メモリ１４ｂの値とから算出された傾斜指令値Ｆが記憶される。即ち、軌道Ｒの曲線や左右加速度Ａｘに応じて算出された傾斜指令値Ｆがセンサ傾斜指令値メモリ１４ｄに記憶される。従って、軌道Ｒが曲線でない場合や、左右加速度Ａｘが小さい場合は、先頭車両２，後続車両２０を傾斜させない傾斜指令値Ｆが算出され、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄに記憶される。

次に、図３（ｂ）を参照して、先頭車両２のＣＰＵ１２で実行される車体傾斜処理を説明する。図３（ｂ）は先頭車両２の車体傾斜処理のフローチャートである。車体傾斜処理では、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得された場合は、取得した地点情報Ｐと走行速度Ｖｙとから傾斜指令値Ｆを算出し、算出された傾斜指令値Ｆを補正する。一方、地点取得装置７から地点情報が正常に取得できない場合は、バックグラウンド処理にて算出された傾斜指令値Ｆを取得し、この傾斜指令値Ｆを補正する。そして、補正された傾斜指令値Ｆを傾斜装置６，２８へ出力して、車体３の傾斜制御を実行する。

車体傾斜処理はまず、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得されたかを確認する（Ｓ１０）。具体的には、前回、地点取得装置７からチェックサムが正常な地点情報Ｐを取得してから１秒以内に、新たにチェックサムが正常な地点情報Ｐを取得した場合、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得されたと判断される。なお、地点情報Ｐが正常かどうかは、チェックサムのみならず、ＢＣＣ（Block Check Character）によるものや、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）によるもの等、種々の誤り検出手法が採用される。

Ｓ１０の処理において、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得されたかを確認するのは、後述のＳ１１の処理で地点情報Ｐから傾斜指令値Ｆを算出するからである。即ち、正常な地点情報Ｐが取得されないと、その地点に応じた傾斜指令値Ｆが算出できず、不要な車体３の傾斜制御や、誤った向きや角度への傾斜制御が行われてしまう可能性がある。この場合は、後述のＳ１２，Ｓ１３の処理によって、バックグラウンド処理のＳ３の処理で算出された傾斜指令値Ｆ（即ち、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値）が取得され、この傾斜指令値Ｆを補正し、補正された傾斜指令値Ｆが傾斜装置６，２８へ出力される。これにより、軌道Ｒの曲線と、走行速度Ｖｙと、左右加速度Ａｘと、ヨー角速度ωｚとに応じた、車体３の傾斜制御が実行される。

Ｓ１０の処理において、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得された場合は（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、路線情報データ１３ｂから地点情報Ｐにマージンαを加えた地点を検索することで、その地点に応じた軌道Ｒの曲率およびカントを取得し、その軌道Ｒの曲率及びカントと、走行速度Ｖｙとから、傾斜指令値Ｆを算出する（Ｓ１１）。マージンαは、傾斜装置６に傾斜指令値Ｆが入力されてから、空気バネの制御が完了するまでの時間とその時点での走行速度Ｖｙとを考慮して設定される変動値である。なお、前述した通り、傾斜指令値Ｆは公知の方法により算出されるので、その説明は省略する。

一方、Ｓ１０の処理において、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得されない場合は（Ｓ１０：Ｎｏ）、各センサ値が正常かを確認する（Ｓ１２）。具体的には、左右加速度メモリ１４ａの値とヨー角速度メモリ１４ｂの値と走行速度Ｖｙとのいずれかが、加速度センサ９とジャイロセンサ１０と速度センサ８とにおける無効値（オーバーレンジ等）である場合は、センサ値が異常であると判断する。Ｓ１２の処理において各センサ値が正常かを判断するのは、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値が正常かどうかを判断するためである。即ち、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値は、左右加速度メモリ１４ａの値とヨー角速度メモリ１４ｂの値と、走行速度Ｖｙとに基づいて算出されるが、これらが異常である場合は、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値も異常な値となるからである。

Ｓ１２の処理において、各センサ値が正常である場合は（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、バックグラウンド処理のＳ３の処理で算出された傾斜指令値Ｆ（即ち、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値）を取得する（Ｓ１３）。一方、Ｓ１２の処理において、いずれかのセンサ値が異常である場合は（Ｓ１２：Ｎｏ）、運転士に対してエラー出力を行った上で（Ｓ１４）、Ｓ１０の処理以下を繰り返し行う。即ち、左右加速度メモリ１４ａの値と、ヨー角速度メモリ１４ｂの値と、走行速度Ｖｙとのいずれかが、無効値である場合は、図３（ａ）で算出されたセンサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値も無効値であるので、エラー出力を行い、運転士に減速指示を行う。なお、エラー出力がされた場合は、運転士による減速指示の有無にかかわらず、鉄道車両１を自動的に減速するようにしてもよい。これにより、各センサ値が異常な場合においても、鉄道車両１の安全運転を促すことができる。

Ｓ１１，Ｓ１３の処理の後、Ｓ１１の処理で算出された傾斜指令値Ｆ又はＳ１３の処理で取得された傾斜指令値Ｆと、前回（直前）の傾斜制御において傾斜装置６，２８へ出力された傾斜指令値Ｆ（即ち、傾斜指令値メモリ１４ｃの値）とを比較して、その差が大きい場合（例えば、その差が２倍以上）は、Ｓ１１の処理で算出された傾斜指令値Ｆ又はＳ１３の処理で取得された傾斜指令値Ｆを補正する（Ｓ１５）。具体的には、傾斜指令値メモリ１４ｃの値から、Ｓ１１の処理で算出された傾斜指令値Ｆ又はＳ１３の処理で取得された傾斜指令値Ｆ（即ち、補正前の傾斜指令値Ｆ）へ３秒間かけて変化するように、直線近似を行い、その近似値に基づいて、補正前の傾斜指令値Ｆを補正する。

このような傾斜指令値Ｆの補正を行う理由は、Ｓ１０の判断処理により、Ｓ１１の処理で算出された傾斜指令値Ｆから、Ｓ１３の処理で取得された傾斜指令値Ｆへと切り替わったタイミングや、逆に、Ｓ１３の処理で取得された傾斜指令値Ｆから、Ｓ１１の処理で算出された傾斜指令値Ｆへ切り替わったタイミング等で、傾斜指令値メモリ１４ｃの値と、算出された補正前の傾斜指令値Ｆとの差が大きくなる場合があるからである。傾斜装置６，２８へ出力される前後の傾斜指令値Ｆに大きな差があると、傾斜装置６，２８の傾斜角度や傾斜方向が不自然に変化してしまい、乗り心地の悪化や乗客に対して違和感や不快感を抱かせてしまうことがある。この場合、傾斜指令値Ｆの値を補正することで、両者の差が大きくても、その切り替えをスムーズに行うことができるので、車体３の傾斜制御による乗り心地の悪化や乗客への違和感や不快感を抑え、快適な乗り心地を維持できる。

なお、傾斜指令値メモリ１４ｃの値から補正前の傾斜指令値Ｆへの切り替え時間は、３秒間に限られるものではなく、３秒以上でもよいし、３秒以下でもよい。また、傾斜指令値メモリ１４ｃの値から補正前の傾斜指令値Ｆへ切り替える方法としては、直線近似に限られるものではなく、曲線で近似するようにしてもよいし、傾斜指令値メモリ１４ｃの値から補正前の傾斜指令値Ｆへステップ状（階段状）に変化するようにしてもよい。

Ｓ１５の処理の後、補正された傾斜指令値Ｆを先頭車両２の傾斜装置６へ出力し（Ｓ１６）、先頭車両２における車体３の傾斜制御を実行する。Ｓ１６の処理の後、この補正された傾斜指令値Ｆを後続車両２０へタイミングを調節して送信し（Ｓ１７）、この傾斜指令値Ｆを、傾斜指令値メモリ１４ｃへ記憶する（Ｓ１８）。具体的に、先頭車両２は、各後続車両２０との距離差を考慮し、先頭車両２にて補正された傾斜指令値Ｆが算出または設定された地点と同一の地点にて、各後続車両２０における車体３の傾斜制御が実行されるように、通信回路Ｌを介して補正された傾斜指令値Ｆを、各後続車両２０へ送信する。後続車両２０は、傾斜指令値Ｆを受信すると、その受信した傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力し、後続車両２０における車体３の傾斜制御を実行する。これにより、後続車両２０においても、先頭車両２にて補正された傾斜指令値Ｆが算出または設定された地点と同一の地点で、適切な車体３の傾斜制御を実行することができる。なお、傾斜指令値Ｆを各後続車両２０へ同時に出力し、各後続車両２０において、それぞれ、先頭車両２との距離差を考慮して、受信した傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力し、車体３の傾斜制御を実行するように構成してもよい。Ｓ１８の処理の後、Ｓ１０の処理以下を繰り返し行う。

以上説明した通り、本実施形態の鉄道車両１によれば、先頭車両２に設置された地点取得装置７により、地点情報Ｐが正常に取得できた場合は、路線情報データ１３ｂから地点情報Ｐにマージンαを加えた地点を検索することで軌道Ｒの曲率およびカントを先読みして傾斜指令値Ｆを算出し、この傾斜指令値Ｆを補正する。一方、地点情報Ｐが正常に取得できなかった場合には、予め、走行速度Ｖｙと、ヨー角速度メモリ１４ｂとから算出した軌道Ｒの曲線半径と、走行速度Ｖｙと、左右加速度メモリ１４ａの値とから算出した傾斜指令値Ｆを取得して、この傾斜指令値Ｆを補正する。そして、補正した傾斜指令値Ｆを傾斜装置６，２８へ出力することで、先頭車両２及び後続車両２０における車体３の傾斜制御を実行する。これにより、地点情報Ｐが取得できた場合は、鉄道車両１が軌道Ｒの曲線区間へ進入する場合には、その軌道Ｒの曲線区間の直前から車体３の傾斜制御を実行することで、鉄道車両１の乗り心地を向上させることができる。また、地点情報Ｐが取得できない場合にも、車体３の傾斜制御を実行でき、乗り心地を向上させることができる。加えて、地点情報Ｐが取得できない場合にも、軌道Ｒの曲線区間では車体３の傾斜制御を実行できるので、通常の走行速度Ｖｙで鉄道車両１を走行でき、ダイヤの遅れを招くこともない。

また、地点情報Ｐが正常に取得できなかった場合に使用される傾斜指令値Ｆは、左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとに対してローパスフィルタによるノイズ除去を行う必要があるので、その算出には時間がかかる。そこで、この傾斜指令値Ｆを、車体傾斜処理と同時に処理されるバックグラウンド処理によって常時算出し、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄに記憶する。これにより車体傾斜処理において、地点情報Ｐが正常に取得できなかった場合でも、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄを参照するだけで、傾斜指令値Ｆが取得できる。よって、傾斜指令値Ｆの算出による遅れのないレスポンス性の良い車体３の傾斜制御が可能となり、乗客への乗り心地を向上させることができる。

次に、図４〜図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、先頭車両２の地点取得装置７によって取得された地点情報Ｐに基づいて算出された傾斜指令値Ｆ又は、先頭車両２の各種センサ８〜１０の検出値に基づいて算出された傾斜指令値Ｆを補正し、その補正された傾斜指令値Ｆを後続車両２０へ送信して、後続車両２０の傾斜制御を実行していた。これに対し、第２実施形態では、後続車両３００にも地点取得装置３１０を搭載し、地点取得装置３１０から地点情報Ｐが正常に取得できた場合は、その地点情報Ｐに基づいて算出された傾斜指令値Ｆを、一方、地点情報Ｐが正常に取得できない場合は、先頭車両２００から受信した傾斜指令値Ｆを、それぞれ用いて後続車両３００の傾斜制御を実行するものである。第２実施形態において、上述した第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明は省略する。

図４は、第２実施形態の鉄道車両１００の電気的構成を示すブロック図である。なお、先頭車両２００の電気的構成は、第１実施形態における先頭車両２と同一なので、その説明は省略する。第２実施形態の後続車両３００は、地点情報送信装置３０から地点情報Ｐを取得する地点取得装置３１０と、走行速度を検知する速度センサ３１１とを新たに備える。ＨＤＤ２３には、図６の後続車両３００のバックグラウンド処理および車体傾斜処理が実行される制御プログラム２３ａと、地点情報Ｐに応じた軌道Ｒの曲率およびカントが記憶される路線情報データ２３ｂとが記憶される。

ＲＡＭ２４には、先頭車両２００から受信した左右加速度Ａｘを記憶する左右加速度メモリ２４ａと、先頭車両２００から受信したヨー角速度ωｚを記憶するヨー角速度メモリ２４ｂと、前回（直前）の傾斜制御において傾斜装置２８へ出力された傾斜指令値Ｆを記憶する傾斜指令値メモリ２４ｃと、先頭車両２００から受信した傾斜指令値Ｆを記憶するセンサ傾斜指令値メモリ２４ｄとが新たに設けられる。センサ傾斜指令値メモリ２４ｄに記憶される傾斜指令値Ｆは、先頭車両２００において走行速度Ｖｙと、左右加速度Ａｘと、ヨー角速度ωｚとにより算出されたものである。なお、後続車両３００の他の電気的構成は、第１実施形態における後続車両２０と同一なので、その説明は省略する。

次に、図５（ａ）を参照して、先頭車両２００のＣＰＵ１２で実行される、バックグラウンド処理を説明する。図５（ａ）は先頭車両２のバックグラウンド処理のフローチャートである。

先頭車両２００のバックグラウンド処理のＳ１〜Ｓ３の処理は、図３（ａ）の第１実施形態におけるバックグラウンド処理のＳ１〜Ｓ３と同一なので、その説明は省略する。Ｓ３の処理の後、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値と、左右加速度メモリ１４ａの値と、ヨー角速度メモリ１４ｂの値と、走行速度Ｖｙとを通信回路Ｌを介して各後続車両３００へ送信する（Ｓ５０）。これらの各値を後続車両３００へ送信するのは、後続車両３００において、受信したセンサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値が正常な値かどうかを検証するためである。

次に、図５（ｂ）を参照して、先頭車両２００のＣＰＵ１２で実行される車体傾斜処理を説明する。図５（ｂ）は先頭車両２の車体傾斜処理のフローチャートである。このうちＳ１０〜Ｓ１５の処理は、図３（ｂ）の第１実施形態におけるＳ１０〜Ｓ１５と同一なので、その説明は省略する。Ｓ１５の処理の後、補正された傾斜指令値Ｆを、先頭車両２００の傾斜装置６へ出力し（Ｓ１６）、この傾斜指令値Ｆを、傾斜指令値メモリ１４ｃへ記憶する（Ｓ１８）。Ｓ１８の処理の後、Ｓ１０の処理以下を繰り返し行う。

第１実施形態の先頭車両２では、先頭車両２の傾斜装置６へ出力される傾斜指令値Ｆを、タイミングを調節して後続車両２０へ送信し、後続車両２０は受信した傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力していた。これに対し、第２実施形態の先頭車両２００では、傾斜装置６へ出力される傾斜指令値Ｆは、後続車両３００へは送信しない。後述するが、後続車両３００では、地点取得装置３１０によって地点情報Ｐが正常に取得された場合は、それに基づいて傾斜指令値Ｆが算出され、後続車両３００における車体３の傾斜制御が実行され、一方、地点取得装置３１０によって地点情報Ｐが正常に取得できない場合は、Ｓ５０の処理で送信された傾斜指令値Ｆにより、後続車両３００における車体３の傾斜制御が実行されるからである。

次に、図６（ａ）を参照して、後続車両３００のＣＰＵ２２で実行される、バックグラウンド処理を説明する。図６（ａ）は後続車両３００のバックグラウンド処理のフローチャートである。後続車両３００のバックグラウンド処理は、１ｍｓ毎のインターバル割り込み処理により繰り返し実行され、また、後述の後続車両３００における車体傾斜処理と同時に（並列に）処理される。

後続車両３００のバックグラウンド処理はまず、先頭車両２００から左右加速度Ａｘ，ヨー角速度ωｚ及び傾斜指令値Ｆが受信したかを確認する（Ｓ７０）。Ｓ７０の処理において、先頭車両２００から左右加速度Ａｘ，ヨー角速度ωｚ及び傾斜指令値Ｆが受信された場合（Ｓ７０：Ｙｅｓ）、それぞれを、左右加速度メモリ２４ａ，ヨー角速度メモリ２４ｂ及びセンサ傾斜指令値メモリ２４ｄに記憶する（Ｓ７１）。一方、先頭車両２００から左右加速度Ａｘ，ヨー角速度ωｚ及び傾斜指令値Ｆが受信されない場合は（Ｓ７０：Ｎｏ）、Ｓ７１の処理をスキップする。Ｓ７０，Ｓ７１の処理の後、バックグラウンド処理を終了する。

次に、図６（ｂ）を参照して、後続車両３００のＣＰＵ２２で実行される車体傾斜処理を説明する。図６（ｂ）は後続車両３００の車体傾斜処理のフローチャートである。

後続車両３００の車体傾斜処理ではまず、地点取得装置３１０から地点情報Ｐが正常に取得されたかを確認する（Ｓ８０）。なお、地点取得装置３１０から地点情報Ｐが正常に取得されたかどうかは、前記Ｓ１０の処理（図３（ｂ））における方法と同一なので、その説明は省略する。Ｓ８０の処理において、地点取得装置３１０から地点情報Ｐが正常に取得された場合は（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、地点情報Ｐと、後続車両３００の走行速度Ｖｙと、路線情報データ２３ｂとから傾斜指令値Ｆを算出する（Ｓ８１）。Ｓ８１の処理の後、算出された傾斜指令値Ｆを補正する（Ｓ８２）。なお、Ｓ８２の処理における傾斜指令値Ｆの補正方法は、前記Ｓ１５の処理（図３（ｂ））と同一なので、その説明は省略する。

Ｓ８２の処理の後、補正された傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力し（Ｓ８３）、後続車両３００における車体３の傾斜制御を実行する。Ｓ８１及びＳ８２の処理において算出された傾斜指令値Ｆは、後続車両３００の走行速度Ｖｙ等に基づいて算出されたので、先頭車両２００とのタイミングを調節する必要がない。そのため算出された傾斜指令値Ｆを、補正した上で傾斜装置２８へ出力し、後続車両３００における車体３の傾斜制御を実行する。

一方、Ｓ８０の処理において、地点取得装置７から地点情報Ｐが正常に取得できない場合は（Ｓ８０：Ｎｏ）、先頭車両２００から受信した各センサ値が正常かどうかを確認する（Ｓ８４）。なお、各センサ値が正常かどうかは、前記Ｓ１２の処理（図３（ｂ））における方法と同一なので、その説明は省略する。

Ｓ８４の処理において、各センサ値が正常である場合は（Ｓ８４：Ｙｅｓ）、先頭車両２００から受信した傾斜指令値Ｆ（即ち、センサ傾斜指令値メモリ２４ｄの値）を取得する（Ｓ８５）。Ｓ８５の処理の後、取得した傾斜指令値Ｆを補正する（Ｓ８６）。なお、Ｓ８６の処理における傾斜指令値Ｆを補正する方法も、前記Ｓ１５の処理（図３（ｂ））と同一なので、その説明は省略する。

Ｓ８６の処理の後、先頭車両２００とのタイミングを調節して、補正された傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力し（Ｓ８７）、後続車両３００における車体３の傾斜制御を実行する。先頭車両２００とのタイミングを調節する理由は、補正された傾斜指令値Ｆは先頭車両２００から通信回路Ｌを介して各後続車両３００に送信されるので、Ｓ８７が処理された時点では、必ずしもその後続車両３００が走行している地点に応じた傾斜指令値Ｆではないからである。そこで、先頭車両２００と後続車両３００との距離差に応じて、補正された傾斜指令値Ｆを傾斜装置２８へ出力するタイミングを調節することで、後続車両３００における車体３の傾斜制御を適切なタイミングで実行することができる。

Ｓ８３，Ｓ８７の処理の後、傾斜指令値Ｆを傾斜指令値メモリ２４ｃへ記憶して（Ｓ８８）、Ｓ８０の処理以下を繰り返し行う。また、Ｓ８４の処理において、各センサ値が異常である場合は（Ｓ８４：Ｎｏ）、エラー出力を行う（Ｓ８９）。なお、このエラー処理は、前記Ｓ１４の処理（図３（ｂ））と同一なので、その説明は省略する。Ｓ８８の処理の後、Ｓ８０の処理以下を繰り返し行う。

以上説明した通り、第２実施形態の鉄道車両１００によれば、後続車両３００においては、地点取得装置３１０により、地点情報Ｐが正常に取得できた場合は、路線情報データ２３ｂから地点情報Ｐにマージンαを加えた地点を検索することで、軌道Ｒの曲率およびカントを先読みして傾斜指令値Ｆを算出する。そして、この傾斜指令値Ｆを補正して傾斜装置２８へ出力し、後続車両３００における傾斜制御を実行する。一方、地点取得装置３１０から地点情報Ｐが正常に取得できなかった場合は、予め先頭車両２００から受信した傾斜指令値Ｆを読み出す。そして、この傾斜指令値Ｆを補正し、先頭車両２００とのタイミングを調節して傾斜装置２８へ出力し、後続車両３００における車体３の傾斜制御を実行する。これにより、地点情報Ｐを正常に取得できた場合にも、或いは正常に取得できなかった場合にも、後続車両３００における車体３の傾斜制御を適切に実行して、乗り心地を向上させることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

上記第２実施形態では、先頭車両２００から傾斜指令値Ｆと共に左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとが後続車両３００に送信され、Ｓ８４の処理（図６（ｂ）参照）によって後続車両３００において左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとの値に応じて、傾斜指令値Ｆが正常かどうかを判断するものとした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとの代わりに、左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとが共に正常かどうかの情報（例えば、ＯＫ又はＮＧ）を後続車両３００へ送信し、後続車両３００では、その情報に基づいて傾斜指令値Ｆが正常かどうかを判断するようにしてもよい。左右加速度Ａｘとヨー角速度ωｚとがともに正常かどうかの情報は、最低１ビットで表現できるので、通信回路Ｌにおける通信容量を削減できる。

上記第２実施形態では、図５（ａ）の先頭車両２００のバックグラウンド処理において、センサ傾斜指令値メモリ１４ｄの値と、各センサ値とを後続車両３００へ送信するものとした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、地点取得装置７から地点情報Ｐが取得できた場合は、各センサ値に代えて、地点情報Ｐと、地点情報Ｐに基づいて算出された傾斜指令値Ｆとを送信するようにしてもよい。その場合、図６（ａ）の後続車両３００のバックグラウンド処理においては、先頭車両２００から地点情報Ｐを取得可能とし、図６（ｂ）の後続車両３００の車体傾斜処理においては、先頭車両２００から地点情報Ｐを受信した場合は、Ｓ８０の処理において、地点情報Ｐが正常に取得されたものとし、受信した傾斜指令値Ｆを、傾斜装置２８へ出力される傾斜指令値Ｆとすればよい。

１ 鉄道車両
２，２００ 先頭車両
３ 車体
６，２８ 傾斜装置（傾斜手段の一部）
７ 地点取得装置（地点情報取得手段）
８ 速度センサ（速度検出手段）
９ 加速度センサ（曲線検出手段の一部）
１０ ジャイロセンサ（曲線検出手段の一部）
１３ｂ 路線情報データ（路線情報記憶手段）
１４ｃ 傾斜指令値メモリ（指令値記憶手段）
２０，３００ 後続車両
２３ｂ 路線情報データ（後続路線情報記憶手段）
２８ 傾斜装置（後続傾斜手段の一部）
３１０ 地点取得装置（後続地点情報取得手段）
３１１ 速度センサ（後続速度検出手段）
Ｆ 傾斜指令値
Ｐ 地点情報
Ｓ３ 第２算出手段
Ｓ１０〜Ｓ１６ 傾斜手段の一部
Ｓ１１ 読出手段、第１算出手段
Ｓ１４ 報知手段
Ｓ１５ 指令値補正手段
Ｓ１７ 指令値送信手段
Ｓ８０〜Ｓ８７ 後続傾斜手段の一部
Ｓ８１ 後続読出手段、後続指令値算出手段

Claims (6)

1. 車体を有する車両と、その車両の走行速度を検出する速度検出手段と、前記車両が走行する路線の地点情報を取得する地点情報取得手段と、路線の地点情報に対応づけて路線の曲線に関する路線情報を記憶する路線情報記憶手段と、前記地点情報取得手段により取得された地点情報に基づいて前記路線情報記憶手段から路線情報を読み出す読出手段と、その読出手段により読み出された路線情報と前記速度検出手段により検出された前記車両の走行速度とに基づいて前記車体の傾斜指令値を算出する第１算出手段と、その第１算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて前記車体を車幅方向に傾斜させる傾斜手段とを備えた鉄道車両において、
   前記車両に搭載され、路線の曲線を検出する曲線検出手段と、
   その曲線検出手段による検出結果と、前記速度検出手段により検出された前記車両の走行速度とに基づいて、前記車体の傾斜指令値を算出する第２算出手段とを備え、
   前記傾斜手段は、前記地点情報取得手段により前記車両が走行する地点情報を取得できない場合に、前記第２算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて前記車体を傾斜させるものであることを特徴とする鉄道車両。
2. 前記傾斜手段は、
   前回の傾斜制御に使用した前回傾斜指令値を記憶する指令値記憶手段と、
   その指令値記憶手段に記憶される前回傾斜指令値と、前記第１又は第２算出手段により算出された傾斜指令値であって今回の傾斜制御に使用される傾斜指令値との値に基づいて、今回の傾斜制御に使用される傾斜指令値を補正する指令値補正手段とを備え、
   その指令値補正手段により補正された傾斜指令値に基づいて前記車体を傾斜させるものであることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記第２算出手段は、少なくとも前記車両の走行中において、前記第１算出手段による傾斜指令値の算出状況に関わらず、前記傾斜指令値の算出を行うものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記地点情報取得手段により前記車両が走行する地点情報を取得できない場合であって且つ前記曲線検出手段による検出結果が異常値である場合に、その旨を報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両。
5. 前記車両は、車両編成の先頭車両として構成され、
   前記第１若しくは第２算出手段により算出された傾斜指令値または前記指令値補正手段により補正された傾斜指令値を、前記車両編成の後続車両へ送信する指令値送信手段を備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両。
6. 請求項５記載の鉄道車両を先頭車両とする車両編成の後続車両として構成される鉄道車両において、
   前記後続車両の走行速度を検出する後続速度検出手段と、前記後続車両が走行する路線の地点情報を取得する後続地点情報取得手段と、路線の地点情報に対応づけて路線の曲線に関する路線情報を記憶する後続路線情報記憶手段と、前記後続地点情報取得手段により取得された地点情報に基づいて前記後続路線情報記憶手段から路線情報を読み出す後続読出手段と、その後続読出手段により読み出された路線情報と前記後続速度検出手段により検出された前記後続車両の走行速度とに基づいて前記後続車両の車体の傾斜指令値を算出する後続指令値算出手段と、その後続指令値算出手段により算出された傾斜指令値に基づいて前記後続車両の車体を車幅方向に傾斜させる後続傾斜手段とを備え、
   その後続傾斜手段は、前記後続地点情報取得手段により前記後続車両が走行する地点情報を取得できない場合に、前記指令値送信手段により送信された傾斜指令値に基づいて前記後続車両の車体を傾斜させるものであることを特徴とする鉄道車両。

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