JP4788923B2 - 鉄道車両用振動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の左右方向の振動（横揺れ）を抑制する鉄道車両用振動制御装置に関するものである。

鉄道車両は、軌道の不整、空気力加振による外乱等によって車体の上下、左右に様々な振動を生じるが、近年、高速運行化に伴い、これらの振動の抑制の要求が高まっており、特に、車体の左右方向の振動の抑制は、乗り心地及び走行安定性の両面から重要な課題の１つとなっている。

車体の左右方向の振動を抑制する一般的な鉄道車両用振動制御装置の一例について説明する。鉄道車両用振動制御装置は、輪軸が装着された台車によって車体が左右方向に変位可能に支持され、車体と台車との間に減衰係数が調整可能な減衰力可変ダンパ及びアクチュエータが連結されている。また、車体の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ及び台車と車体との変位を検出する変位センサ等の走行中の車両状態を検出する各種センサを設け、これらのセンサの検出に基づいて、コントローラによって減衰力可変ダンパの減衰力及びアクチュエータの推力を制御することによって車体の振動を抑制する。

また、鉄道車両用振動制御装置は、車両運行上、アクチュエータ、減衰力可変ダンパ、加速度センサ、変位センサ等のシステム構成要素の健全性すなわち正常な作動を随時診断可能な自己診断機能を備えることが望まれている。そこで、従来、例えば特許文献１には、車両停止状態において、コントローラによってアクチュエータを作動させて車体を強制的に変位させ、これによって車体に生じる加速度を加速度センサによって検出し、アクチュエータの作動と、加速度センサによる検出を比較することにより、これらの健全性を診断する技術が開示されている。
特許第２７８３０３０号公報

しかしながら、従来の鉄道車両用振動制御装置では、システム構成要素の健全性の診断を実行する場合、車体の周囲の構造物との干渉を避けるために、車体の変位を充分大きくとれない等の制約があり、診断の精度及び信頼性の面で必ずしも充分なものではない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、システム構成要素の健全性の自己診断の精度及び信頼性を高めることができる鉄道車両用振動制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、車体と、該車体の前部及び後部に配置されて該車体を左右方向に変位可能に支持する第１及び第２台車と、前記車体と前記第１及び第２台車との間にそれぞれ連結された第１及び第２アクチュエータと、前記車体と前記第１及び第２台車との変位をそれぞれ検出する第１及び第２変位検出手段と、前記第１及び第２アクチュエータの作動により前記車体の前部及び後部の左右方向の振動を抑制する振動制御を実行するコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、
前記コントローラは、停車中に、前記第１及び第２アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、他方によって前記振動制御を実行及び停止し、該振動制御の実行中及び停止中におけるその前記車体と前記第１又は第２台車との変位を前記第１又は第２変位検出手段によって検出し、その検出値を前記振動制御の実行中と停止中とで比較して前記振動制御の極性の健全性を診断する自己診断モードを有していることを特徴とする。

本発明に係る鉄道車両用振動制御装置によれば、自己診断モードにおいて、健全性の診断精度及び信頼性を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明に係る鉄道車両用振動制御装置が適用された鉄道車両１は、車体２の前部及び後部に、輪軸３が装着された台車４（第１及び第２台車）が取付けられている。なお、図２において、車体２の前部に設けられた各要素については、その符号の末尾に符号Ｆを付し、車体２の後部に設けられた各要素については、その符号を末尾にＲを付して、適宜これらを区別して説明する。

台車４は、車体２に対して、鉛直軸回りに回動可能であり、また、上下方向及び左右方向に一定の変位が可能なように連結されており、空気バネ５によって車体２を支持している。車体２と台車４との間には、アクチュエータ６（第１及び第２アクチュエータ）及び減衰力可変ダンパ７（第１及び第２減衰力可変ダンパ）が連結されている。アクチュエータ６及び減衰力可変ダンパ７は、車体２に固定された中心ピン８と台車４に固定された支柱９、１０との間にそれぞれ結合されており、車体２と台車４との左右方向の変位に対して、アクチュエータ６の推力及び減衰力可変ダンパ７の減衰力が作用するようになっている。アクチュエータ６には、車体２と台車４間の左右方向の変位を検出するストロークセンサ１１（第１及び第２変位検出手段）が設けられている。更に、車体２には、車体２の前部及び後部それぞれの左右方向の加速度を検出する加速度センサ１２（第１及び第２加速度検出手段）が設けられ、また、ストロークセンサ１１及び加速度センサ１２からの入力信号に基づいてアクチュエータ６及び減衰力可変ダンパ７を制御するコントローラ１３が設けられている。

アクチュエータ６は、通電電流に応じて推力を発生する電磁アクチュエータであり、コントローラ１３からの駆動信号に応じて推力を発生する。また、減衰力可変ダンパ７は、ソレノイドバルブ等の減衰力切換弁を有し、通電電流によって減衰力を少なくとも２段階に切換可能な油圧ダンパであり、コントローラ１３からの制御信号によって減衰力を切換えることができる。なお、アクチュエータ６は、油圧、空気圧等の他の形式のアクチュエータとしてもよく、また、減衰力可変ダンパ７は、油圧ダンパ以外の形式のダンパとしてもよい。

コントローラ１３は、車載の車速センサ（図示せず）及び加速度センサ１２、その他の車両の走行状態を検出する各種センサの検出に基づいて、アクチュエータ６及び減衰力可変ダンパ７の作動を制御する。低速走行時には、いわゆるパッシブ（制御なし）とし、すなわち、アクチュエータ６を作動させず、減衰力可変ダンパ７の減衰力を高減衰力側に切換え、減衰力可変ダンパ７の減衰力によって車体２の左右方向の振動を減衰する。

高速走行時には、いわゆるアクティブ制御を実行し、すなわち、減衰力可変ダンパ７の減衰力を低減衰力側に切換え、車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒに対して、加速度センサ１２Ｆ、１２Ｒが検出する左右方向の加速度に基づいて、台車４Ｆ、４Ｒの左右方向の振動を吸収し、また、車体２の左右方向の振動を抑制するようにアクチュエータ６Ｆ、６Ｒの推力を制御する。これにより、軌道の不整による台車４Ｆ、４Ｒへの外乱の入力及び空気力加振による車体２への外乱の入力に対して、車体２の左右方向の振動を抑制して、乗り心地及び走行安定性を高め、高速走行を可能にする。

また、コントローラ１３は、アクチュエータ６、減衰力可変ダンパ７、ストロークセンサ１１及び加速度センサ１２を含む制御システムの各要素の健全性を診断する自己診断モードを備えている。自己診断モードは、車両の停止状態において、（１）アクチュエータ６の駆動信号に対する推力極性（推力の方向）の健全性を診断するアクチュエータ推力極性診断、（２）アクチュエータ６の駆動信号に対する動作状態（推力等）の健全性を診断するアクチュエータ動作診断、（３）減衰力可変ダンパ７の発生減衰力の健全性を診断する減衰力診断及び（４）コントローラ１３によるアクティブ制御の健全性を診断する振動制御極性診断を実行する。

自己診断モードの全体フローについて図３を参照して説明する。車両が停止状態であり、かつ、アクチュエータ６によって車体２を加振可能な状態（加振によって車体２が周囲の構造物に接触することがない状態等）にあるとき、ステップＳ１で（１）アクチュエータ推力極性診断の実行の指令の有無を判断し、ステップＳ２で（２）アクチュエータ動作診断の実行の指令の有無を判断し、ステップＳ３で（３）減衰力可変ダンパ減衰力診断の実行の指令の有無を判断し、ステップＳ４で（４）振動制御極性診断の指令の有無を判断し、これらの実行の指令に従って（１）〜（４）の診断を実行する。

（１）アクチュエータ推力極性診断
アクチュエータ推力極性診断は、車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒの一方に対して、アクチュエータ６を停止し、減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、減衰力可変ダンパ７を低減衰力側に切換え、アクチュエータ６に駆動信号を供給してアクチュエータ６を一定の方向（ここでは＋方向とする）に作動させて車体２を加振し、ストロークセンサ１１によって、その車体２と台車４との相対変位を検出し、相対変位を所定の基準値と比較することにより、アクチュエータ６の駆動信号に対する推力極性（推力の方向）の健全性を診断する。そして、この診断を車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒについて順次実行する。

次に、アクチュエータ推力極性診断の処理フローについて図４を参照して説明する。図４を参照して、ステップＳ１で、車体２の前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを高減衰力側に切換える。ステップＳ２で、車体前部の台車４Ｆ側のアクチュエータ６Ｆ及び減衰力可変ダンパ７Ｆへの制御信号の供給を選択する。ステップＳ３でタイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ４で、ストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値ＳｔＡを計算する。ステップＳ５で平均ストローク値ＳｔＡを所定の基準値と比較して、平均ストローク値ＳｔＡが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ６でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップＳ３に戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ３でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ７で前部の減衰力可変ダンパ７Ｆを低減衰力側に切換える。ステップＳ８で、アクチュエータ６Ｆに一定方向（＋方向）への推力を指令して、車体２を一定方向に加振する。このとき、アクチュエータ６Ｆの推力が急激に立ち上がると衝撃を伴うので、駆動信号を台形波、正弦波等として推力が急激に立ち上がらないようにするとよい。ステップＳ９で、タイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ１０でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップ１１で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ１３でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップＳ１２で相対ストロークＳｔＢを平均化して平均ストローク値ＳｔＣを計算し、ステップＳ９に戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ９でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ１４で、アクチュエータ６Ｆの作動を停止し、ステップＳ１５で減衰力可変ダンパ７Ｆを高減衰力側に切換える。ステップ１６で、平均ストローク値ＳｔＣを所定の基準値と比較し、基準値以内であれば、ステップＳ１７で、アクチュエータ推力極性（＋方向）正常とし、基準値外であれば、アクチュエータ推力極性（＋方向）異常とする。

その後、ステップＳ１９でタイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ２０で、ストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値ＳｔＡを計算する。

ステップＳ１９でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ２１で減衰力可変ダンパ７Ｆを低減衰力側に切換える。ステップＳ２２で、アクチュエータ６ＦにステップＳ８とは反対方向（−方向）への推力を指令して、車体２を一定方向に加振する。ステップＳ２３で、タイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ２４でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ２５で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ２７でエラー処理を実行し、基準値未満であれば、ステップＳ２６で相対ストロークＳｔＢを平均化して平均ストローク値ＳｔＣを計算し、ステップＳ２３に戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ２３でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ２８で、アクチュエータ６Ｆの作動を停止し、ステップＳ２９で減衰力可変ダンパ７Ｆを高減衰力側に切換える。ステップ３０で、平均ストローク値ＳｔＣを所定の基準値と比較し、基準値以内であれば、ステップＳ３１で、アクチュエータ推力極性（−方向）正常とし、基準値外であれば、ステップＳ３２でアクチュエータ推力極性（−方向）異常とする。

そして、ステップＳ３３で、後部のアクチュエータ６Ｒの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップＳ３４で、車体後部の台車４Ｒ側のアクチュエータ６Ｒ及び減衰力可変ダンパ７Ｒへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ６Ｒについて、上述のステップＳ３からステップＳ３３と同様の処理を実行する。

このようにして、車体前後のアクチュエータ６Ｆ、６Ｒについて、アクチュエータ推力極性の健全性を診断することができる。このとき、一方のアクチュエータ６によって車体２の一方を加振し、他方をほぼ停止した状態とすることにより、変位及び加速度の検出を効率よく行うことができ、診断の精度及び信頼性を高めることができる。そして、加振しない側の減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換えて車体２の変位を抑制することにより、車体２をより効率的に加振することができる。減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換える代りに、加振しない側のアクチュエータ６によって車体２を左右方向に固定してもよい。

なお、上記の処理フローにおいて、車体２と台車４との左右方向の相対変位に加えて、加速度センサ１２による車体２の左右方向の加速度を所定の基準値と比較することによって、健全性を診断するようにしてもよい。

（２）アクチュエータ動作診断
アクチュエータ動作診断は、車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒの一方に対して、アクチュエータ６を停止し、減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、減衰力可変ダンパ７を低減衰力側に切換え、アクチュエータ６に正弦波状の駆動信号を供給して、車体２を加振し、ストロークセンサ１１によって、その車体２と台車４との相対ストロークを検出し、加速度センサ１２によって車体２の左右方向の加速度を検出し、最大相対ストローク及び最大加速度を所定の基準値と比較することにより、アクチュエータ６の駆動信号に対する動作状態（推力等）の健全性を診断する。そして、この診断を車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒについて順次実行する。

次に、アクチュエータ動作診断の処理フローについて図５を参照して説明する。図５を参照して、ステップＳ１で、車体２の前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを高減衰力側に切換える。ステップＳ２で、車体前部の台車４Ｆ側のアクチュエータ６Ｆ及び減衰力可変ダンパ７Ｆへの制御信号の供給を選択する。ステップＳ３でタイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ４で、ストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値ＳｔＡを計算する。ステップＳ５で平均ストローク値ＳｔＡを所定の基準値と比較して、平均ストローク値ＳｔＡが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ７でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ６で、加速度センサ１２Ｆによって車体２の左右方向の加速度検出し、これを平均化して平均加速度値ＡｃｃＡを計算し、ステップＳ３へ戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ３でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ８で前部の減衰力可変ダンパ７Ｆを低減衰力側に切換える。ステップＳ９で、アクチュエータ６Ｆに正弦波状の駆動信号を供給して車体２を加振する。ステップＳ１０で、タイマをカウントし（５秒間）、その間、ステップＳ１１でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ１２で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ１５でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ１３で相対ストロークＳｔＢの最大ストローク値ＳｔＣを更新し、ステップＳ１４で、加速度センサ１２Ｆによって車体２の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値ＡｃｃＢを更新して、ステップ１０へ戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ１０でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ１６で、アクチュエータ６Ｆによる加振を停止し、ステップＳ１７で減衰力可変ダンパ７Ｆを高減衰力側に切換える。ステップＳ１８で、加振時の最大ストローク値ＳｔＣと加振前の平均ストローク値ＳｔＡとの差の絶対値｜ＳｔＣ−ＳｔＡ｜を所定の基準値と比較し、絶対値｜ＳｔＣ−ＳｔＡ｜が基準値以下であれば、ステップＳ２１でアクチュエータ動作異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップＳ１９で、加振時の最大加速度値ＡｃｃＢと加振前の平均加速度値ＡｃｃＡとの差の絶対値｜ＡｃｃＢ−ＡｃｃＡ｜と所定の基準値とを比較し、絶対値｜ＡｃｃＢ−ＡｃｃＡ｜が基準値以下であれば、ステップＳ２１でアクチュエータ動作異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップＳ２０でアクチュエータ動作正常と診断する。

そして、ステップＳ２２で、後部のアクチュエータ６Ｒの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップＳ２３で、車体後部の台車４Ｒ側のアクチュエータ６Ｒ及び減衰力可変ダンパ７Ｒへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ６Ｒについて、上述のステップＳ３からステップＳ２２と同様の処理を実行する。

このようにして、車体前後のアクチュエータ６Ｆ、６Ｒについて、アクチュエータ動作の健全性を診断することができる。このとき、一方のアクチュエータ６によって車体２の一方を加振し、他方をほぼ停止した状態とすることにより、変位及び加速度の検出を効率よく行うことができ、診断の精度及び信頼性を高めることができる。そして、加振しない側の減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換えて車体２の変位を抑制することにより、車体２をより効率的に加振することができる。減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換える代りに、加振しない側のアクチュエータ６によって車体２を左右方向に固定してもよい。なお、上記のアクチュエータ動作診断において、アクチュエータ６に供給する正弦波状の駆動信号による加振周波数を車体２のヨーの固有振動数付近とすることにより、車体２の振幅及び横加速度が増幅されるので、診断精度を高めることができる。

（３）減衰力診断
減衰力診断は、車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒの一方に対して、アクチュエータ６を停止し、減衰力可変ダンパ７を高減衰力側に切換えた状態で、他方に対して、アクチュエータ６に正弦波状の駆動信号を供給して、車体２を加振し、この状態で減衰力可変ダンパ７の減衰力を切換え、ストロークセンサ１１によって、その車体２と台車４との相対ストロークを検出し、減衰力可変ダンパ７の減衰力の切換え前後の最大相対ストロークを比較することにより、減衰力可変ダンパの減衰力の健全性を診断する。そして、この診断を車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒについて順次実行する。

減衰力可変ダンパ減衰力診断の処理フローについて図６を参照して説明する。図６を参照して、ステップＳ１で、車体２の前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを高減衰力側に切換える。ステップＳ２で、車体前部の台車４Ｆ側のアクチュエータ６Ｆ及び減衰力可変ダンパ７Ｆへの制御信号の供給を選択する。ステップＳ３でタイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ４で、ストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値ＳｔＡを計算する。ステップＳ５で平均ストローク値ＳｔＡを所定の基準値と比較して、平均ストローク値ＳｔＡが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ６でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ３に戻り、タイマのカウントを続行する。

ステップＳ３でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ７で、アクチュエータ６Ｆに正弦波状の駆動信号を供給して車体２を加振する。ステップＳ８で、タイマをカウントし（５秒間）、その間、ステップＳ９でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ１０で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ１２でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ１１で相対ストロークＳｔＢの最大ストローク値ＳｔＣを更新し、ステップＳ８に戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ８でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ１３で、減衰力可変ダンパ７Ｆを低減衰力側に切換える。ステップＳ１４で、タイマをカウントし（５秒間）、その間、ステップＳ１５でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ１６で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ１８でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ１７で相対ストロークＳｔＢの最大ストローク値ＳｔＤを更新し、ステップＳ１４に戻ってタイマのカウントを続行する。

ステップＳ１４でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ１９でアクチュエータ６Ｆの加振を停止し、ステップＳ２０で減衰力可変ダンパ７Ｆを高減衰力に切換える。ステップＳ２１で、減衰力可変ダンパ７Ｆの低減衰力時における最大ストローク値ＳｔＤと高減衰力時における最大ストローク値ＳｔＣとの差の絶対値｜ＳｔＤ−ＳｔＣ｜を所定の基準値と比較し、絶対値｜ＳｔＤ−ＳｔＣ｜が基準値以下であれば、ステップＳ２３で減衰力可変ダンパ減衰力異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップＳ２２で、減衰力可変ダンパ減衰力正常と診断する。

そして、ステップＳ２４で、後部のアクチュエータ６Ｒの診断の終了を判断し、終了している場合には、診断フローを完了し、終了していない場合には、ステップＳ２５で、車体後部の台車４Ｒ側のアクチュエータ６Ｒ及び減衰力可変ダンパ７Ｒへの制御信号の供給を選択し、後部のアクチュエータ６Ｒ及び減衰力可変ダンパ７Ｒについて、上述のステップＳ３からステップＳ２４と同様の処理を実行する。

このようにして、車体前後の減衰力可変ダンパクチュエータ７Ｆ、７Ｒについて、減衰力の健全性を診断することができる。上記の減衰力診断において、アクチュエータ６に供給する正弦波状の駆動信号による加振周波数を車体２のヨーの固有振動数付近とすることにより、車体２の振幅及び横加速度が増幅されるので、診断精度高めることができる。なお、上記の減衰力診断処理において、車体と台車との相対ストロークに加えて、減衰力切換前後の加速度センサ１２による車体の加速度を比較することによって、健全性を診断してもよい。

（４）振動制御極性診断
制振制御極性診断は、車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒの一方に対して、減衰力可変ダンパ７を低減衰力に切換え、アクチュエータ６に正弦波状の駆動信号を供給して、車体２を加振し、他方に対して、減衰力可変ダンパ７を低減衰力側に切換え、加速度センサ１２の検出等に基づいてアクチュエータ６に制御信号を供給してアクティブ制御を実行した場合と、実行しない場合とで、ストロークセンサ１１によって、その車体２と台車４との相対ストロークを検出し、それぞれの場合の最大相対ストロークを比較することにより、振動制御極性の健全性を診断する。そして、この診断を車体２の前後の台車４Ｆ、４Ｒについて順次実行する。

振動制御極性診断の処理フローについて図７を参照して説明する。図７は、後部のアクチュエータ７Ｒによって車体２を加振して、車体前部の振動制御極性診断を行う場合の処理フローを示している。図７を参照して、ステップＳ１で、車体２の前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを高減衰力側に切換える。ステップＳ２で、タイマをカウントし（１秒間）、その間、ステップＳ３で、ストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークを検出し、これを平均化して平均ストローク値ＳｔＡを計算する。ステップＳ４で平均ストローク値ＳｔＡを所定の基準値と比較して、平均ストローク値ＳｔＡが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ６でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ５で、加速度センサ１２Ｆによって車体の横加速度検出し、これを平均化して平均横加速度値ＡｃｃＡを計算し、ステップＳ２へ戻り、タイマのカウントを続行する。

ステップＳ２でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ７で車体前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを低減衰力側に切換える。ステップＳ８で、車体前部のアクチュエータ７Ｆの制御（アクティブ制御）を停止した状態とし、ステップＳ９で、車体後部のアクチュエータ６Ｒに正弦波状の駆動信号を供給して車体２を加振する。ステップＳ１０で、タイマをカウントし（５秒間）、その間、ステップＳ１１でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ１２で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ１５でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ１３で相対ストロークＳｔＢの最大ストローク値ＳｔＣを更新し、ステップＳ１４で、加速度センサ１２Ｆによって車体２の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値ＡｃｃＢを更新して、ステップＳ１０へ戻り、タイマのカウントを続行する。

ステップＳ１０でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ１６で、車体前部のアクティブ制御を開始して、加速度センサ１２の検出に基づいてアクチュエータ７Ｆに駆動信号を供給する。ステップＳ１７で、タイマをカウントし（５秒間）、その間、ステップＳ１８でストロークセンサ１１Ｆによって車体前部の台車４Ｆと車体２との相対ストロークＳｔＢを検出する。ステップＳ１９で、相対ストロークＳｔＢを所定の基準値と比較して、相対ストロークＳｔＢが基準値以上であれば、アクチュエータが過大にストロークしている、ストロークセンサが断線・短絡している等の異常と判断して、ステップＳ２２でエラー処理を実行する。基準値未満であれば、ステップＳ２０で相対ストロークＳｔＢの最大ストローク値ＳｔＣを更新し、ステップＳ２１で、加速度センサ１２Ｆによって車体２の左右方向の加速度を検出し、最大加速度値ＡｃｃＣを更新して、ステップＳ１７へ戻り、タイマのカウントを続行する。

ステップＳ１７でのタイマのカウントアップ後、ステップＳ２３で車体後部のアクチュエータ６Ｒによる加振を停止し、ステップＳ２４で車体前後の減衰力可変ダンパ７Ｆ、７Ｒを高減衰力側に切換える。ステップ２５で、車体前部のアクティブ制御を停止して、アクチュエータ６Ｆへの制御信号の供給を停止する。ステップＳ２６で、アクティブ制御停止時の最大加速度値ＡｃｃＢとアクティブ制御実行時の最大加速度値ＡｃｃＣとの差の絶対値｜ＡｃｃＢ−ＡｃｃＣ｜を所定の基準値とを比較し、絶対値｜ＡｃｃＢ−ＡｃｃＣ｜が基準値以下であれば、ステップＳ２９で振動制御極性異常と診断する。基準値よりも大きければ、アクティブ制御停止時の最大ストローク値ＳｔＣとアクティブ制御実行時の最大ストローク値ＳｔＤとの差の絶対値｜ＳｔＣ−ＳｔＤ｜を所定の基準値と比較し、絶対値｜ＳｔＣ−ＳｔＤ｜が基準値以下であれば、ステップＳ２９で振動制御極性異常と診断する。基準値よりも大きければ、ステップ２８で振動制御極性正常と診断する。

このようにして、車体前部について、振動制御極性の健全性を診断することができる。そして、同様に、車体後部について、振動制御極性の健全性の診断を実行する。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両用振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す装置の車体の前後に設けられた台車の平面図である。 図１に示す装置のコントローラによる自己診断モードの処理全体を示すフローチャートである。 図３に示す自己診断モードのアクチュエータ極性診断処理を示すフローチャートである。 図３に示す自己診断モードのアクチュエータ動作診断処理を示すフローチャートである。 図３に示す自己診断モードの減衰力診断処理を示すフローチャートである。 図３に示す自己診断モードの振動制御極性診断処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 鉄道車両、２ 車体、 ４ 台車（第１及び第２台車）、６ アクチュエータ（第１及び第２アクチュエータ）、７ 減衰力可変ダンパ（第１及び第２減衰力可変ダンパ）、１１ ストロークセンサ（第１及び第２変位検出手段）、１２ 加速度センサ（第１及び第２加速度検出手段）、１３ コントローラ

Claims (3)

1. 車体と、該車体の前部及び後部に配置されて該車体を左右方向に変位可能に支持する第１及び第２台車と、前記車体と前記第１及び第２台車との間にそれぞれ連結された第１及び第２アクチュエータと、前記車体と前記第１及び第２台車との変位をそれぞれ検出する第１及び第２変位検出手段と、前記第１及び第２アクチュエータの作動により前記車体の前部及び後部の左右方向の振動を抑制する振動制御を実行するコントローラとを備えた鉄道車両用振動制御装置において、
   前記コントローラは、停車中に、前記第１及び第２アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、他方によって前記振動制御を実行及び停止し、該振動制御の実行中及び停止中におけるその前記車体と前記第１又は第２台車との変位を前記第１又は第２変位検出手段によって検出し、その検出値を前記振動制御の実行中と停止中とで比較して前記振動制御の極性の健全性を診断する自己診断モードを有していることを特徴とする鉄道車両用振動制御装置。
2. 前記車体と前記第１及び前記第２台車との間にそれぞれ連結された第１及び第２減衰力可変ダンパを備え、
   前記コントローラは、前記第１及び第２アクチュエータの一方によって前記車体を加振している間、前記第１及び第２減衰力可変ダンパを低減衰力に切換えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用振動制御装置。
3. 前記第１及び第２アクチュエータは、電磁アクチュエータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用振動制御装置。

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