JP6951372B2 - 鉄道車両用制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用制振装置の改良に関する。

従来、この種の鉄道車両用制振装置にあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制すべく、車体と台車との間に介装されて使用されるものが知られている。

より詳しくは、鉄道車両用制振装置は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されてピストンに連結されるロッドとを備えたシリンダ本体と、タンクと、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、タンクとロッド側室とを連通する供給通路に設けられてロッド側室へ作動油を供給するポンプと、ポンプを駆動するモータと、供給通路の途中であってポンプよりもロッド側室側に設けられてタンクからロッド側室へ向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁と、ロッド側室をタンクへ接続する排出通路と、当該排出通路の途中に設けられ開弁圧を変更可能な可変リリーフ弁と、タンクからピストン側室へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路と、ピストン側室からロッド側室へ向かう液体の流れのみを許容する整流通路とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

このように構成された鉄道車両用制振装置にあっては、ポンプから作動油をシリンダへ供給しつつ第一開閉弁と第二開閉弁とを開閉制御してシリンダ本体を伸縮させてアクチュエータとして機能させて車両の振動をアクティブに抑制できる。また、鉄道車両用制振装置は、供給通路に逆止弁を設けてシリンダ内からポンプへの作動油の逆流を阻止できるので、ポンプを停止し、第一開閉弁および第二開閉弁を閉弁させた状態ではシリンダ本体をパッシブなダンパとして機能させ得る。

特開２０１０−６５７９７号公報

以上のように、従来の鉄道車両用制振装置は、供給通路に逆止弁を設けているので、パッシブダンパとしても機能できる。しかしながら、作動油中のごみを逆止弁が噛み込んだり、弁体が固着したりして、逆止弁が閉じなくなると、シリンダ内の作動油が可変リリーフ弁を通らずに供給通路を介してタンクへ流れるようになる。

そうなると、シリンダ本体をパッシブダンパとして機能させようとしても、作動油が然程の抵抗を受けずにポンプと逆止弁を通過してしまうので、鉄道車両用制振装置はパッシブダンパモードにおいて狙い通りの減衰力を発揮できず、車体の振動を十分に制振できなくなる。

そこで、本発明は、逆止弁に異常が生じても鉄道車両における乗心地を向上できる鉄道車両用制振装置の提供を目的としている。

本発明の鉄道車両用制振装置は、鉄道車両の車体と台車との間に介装されて作動液体の供給により伸縮可能なシリンダ本体と、正回転すると供給通路を介して作動液体をシリンダ本体へ供給するポンプと、ポンプを駆動するモータと、供給通路の途中であってポンプよりもシリンダ本体側に設けられてポンプからシリンダ本体へ向かう作動液体の流れをのみを許容する逆止弁とを備えたアクチュエータと、ポンプの逆回転を検知する検知装置と、ポンプの停止中に検知装置がポンプの逆回転を検知するとポンプの逆回転を抑制する逆回転抑制装置とを備える。このように構成された鉄道車両用制振装置は、ポンプの逆回転を検知して逆止弁の異常を認識すると、ポンプの逆回転を抑制し、シリンダ本体側から逆止弁を通過してポンプを通過しようとする作動液体の流れに抵抗を与えて作動液体のポンプの通過を妨げる。

また、鉄道車両用制振装置は、逆回転抑制装置がモータを制御するコントローラを有しており、検知装置がポンプの逆回転を検知するとコントローラがモータの速度を０とするように速度フィードバック制御を実行しするか、或いは、逆回転抑制装置がモータを制御するコントローラを有しており、検知装置がポンプの逆回転を検知すると、コントローラがモータの回転変位を０とするように変位フィードバック制御を実行する。このように構成された鉄道車両用制振装置は、ポンプを正回転させることなくポンプの逆回転を抑制でき、アクチュエータをセミアクティブダンパあるいはパッシブダンパとして機能させる際の制御が簡単となるとともに、逆止弁が正常な状態で発生する減衰力とほぼ等しい減衰力をアクチュエータに発生させられる。

本発明の鉄道車両用制振装置によれば、逆止弁に異常が生じても鉄道車両における乗心地を向上できる。

一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図である。 一実施の形態の鉄道車両用制振装置におけるアクチュエータの回路図である。 一実施の形態の鉄道車両用制振装置における制御部の制御ブロック図である。 モータの電流値を決定する手順の一例を示したフローチャートである。 逆回転抑制装置の第一変形例を示した図である。 逆回転抑制装置の第二変形例を示した図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における鉄道車両用制振装置１は、本実施の形態では、鉄道車両の車体Ｂの制振装置として使用され、図１に示すように、台車Ｔと車体Ｂとの間に設置されたアクチュエータＡと、コントローラＣとを備えて構成されている。そして、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１は、アクチュエータＡが発揮する推力で車体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。

アクチュエータＡは、本実施の形態では、図２に示すように、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔとの間に介装されて作動液体の供給により伸縮可能なシリンダ本体Ｃｙと、正回転すると供給通路１６を介して作動液体をシリンダ本体Ｃｙへ供給するポンプ１２と、ポンプ１２を駆動するモータ１５と、供給通路１６の途中であってポンプ１２よりもシリンダ本体Ｃｙ側に設けられてポンプ１２からシリンダ本体Ｃｙへ向かう作動液体の流れのみを許容する逆止弁１７と、液圧回路ＨＣとを備えている。

シリンダ本体Ｃｙは、鉄道車両の台車Ｔと車体Ｂ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内に挿入されて一端がピストン３に連結されるとともに他端が台車Ｔと車体Ｂの他方に連結されるロッド４と、シリンダ２内をピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、作動液体を貯留するタンク７とを備えている。よって、アクチュエータＡは、本実施の形態では、片ロッド型のアクチュエータとして構成されている。

なお、ロッド側室５とピストン側室６には、本実施の形態では、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。

供給通路１６は、シリンダ本体Ｃｙにおけるロッド側室５とタンク７とを接続している。ポンプ１２は、供給通路１６に設けられており、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ポンプとされている。そして、ポンプ１２の吐出口１２ｂ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１２ａ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。

前述のようにポンプ１２は、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り、安価なギアポンプ等を使用できるが、ピストンポンプを使用してもよい。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の途中であって、ポンプ１２よりもシリンダ本体Ｃｙ側には、逆止弁１７が設けられている。逆止弁１７は、ポンプ１２からロッド側室５へ向かう作動油の流れのみを許容し、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。

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の途中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の途中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を備えている。

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、シリンダ本体Ｃｙ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、シリンダ本体Ｃｙが収縮する。このように、アクチュエータＡは、ポンプ１２を駆動して作動油をシリンダ本体Ｃｙに供給する状態では、第一開閉弁９と第二開閉弁１１の開閉状態に応じて伸縮してアクチュエータとして機能する（アクチュエータモード）。

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、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。

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内をピストン３によって区画して形成されるロッド側室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。

また、このシリンダ本体Ｃｙ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の圧力を同じくすると、伸縮の双方で発生される推力が等しくなり、シリンダ本体Ｃｙの変位量に対する作動油量も伸縮両側で同じとなる。

詳しくは、シリンダ本体Ｃｙ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、シリンダ本体Ｃｙ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。

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。

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、図示しない取付部が設けられており、このアクチュエータＡを鉄道車両における台車Ｔと車体Ｂとの間に介装できるようになっている。

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。

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。

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。

さらに、ロッド側室５とタンク７とを接続する排出通路２１に設けた可変リリーフ弁２２は、比例電磁リリーフ弁とされており、供給する電流量に応じて開弁圧を調節でき、電流量を最大とすると開弁圧を最小とし、電流を供給しないと開弁圧を最大とする。

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、シリンダ本体Ｃｙ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へ供給する電流量で制御できる。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１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。

なお、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場合或いは第一開閉弁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場合、ポンプ１２の駆動状況に関わらず、伸長或いは収縮のいずれか一方に対して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することができる。よって、このアクチュエータＡは、カルノップ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。なお、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１は、アクチュエータＡをセミアクティブダンパとして機能させる場合、ポンプ１２を停止してシリンダ本体Ｃｙへの作動油の供給を行わず、減衰力を発生したい伸縮方向に応じて第一開閉弁９と第二開閉弁１１との一方のみを開弁させる（セミアクティブモード）。

なお、可変リリーフ弁２２に与える電流量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。また、排出通路２１には、可変リリーフ弁２２の代わりに圧力制御弁を設けてもよい。

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、シリンダ本体Ｃｙ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とを設けると、システムの保護も可能となる。

さらに、本例のアクチュエータＡにおける液圧回路ＨＣは、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、本例のアクチュエータＡでは、第一開閉弁９および第二開閉弁１１が閉弁する状態でシリンダ本体Ｃｙが伸縮すると、シリンダ２内から作動油が押し出される。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。

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。

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、シリンダ本体Ｃｙ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。

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。また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１は、アクチュエータＡをパッシブダンパとして機能させる場合、ポンプ１２を停止して作動油の供給を停止し、第一開閉弁９および第二開閉弁１１への通電を停止する（パッシブダンパモード）。

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Ｃは、基本的には、モータ１５を回転させてポンプ１２からシリンダ２内へ作動油を供給しつつ、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に与える電流量で決まる可変リリーフ弁２２の開弁圧となるよう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。

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Ｃ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の電流量を調節すると、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によって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。

また、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。

なお、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と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。

また、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或いはピストン側室６内に気体が混入しても、シリンダ本体Ｃｙ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或いはピストン側室６内に気体が混入しても、気体は、シリンダ本体Ｃｙ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。

つづいて、コントローラＣについて説明する。コントローラＣは、図３に示すように、車体Ｂの車両進行方向に対して水平横方向の横方向加速度ａを検出する加速度センサ４０と、横方向加速度ａ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４１と、バンドパスフィルタ４１で濾波した横方向加速度ａを処理して、アクチュエータＡのモータ１５、第一開閉弁９、第二開閉弁１１、可変リリーフ弁２２へ制御指令を出力する制御処理部４２とを備えて構成され、アクチュエータＡの推力を制御する。なお、バンドパスフィルタ４１で横方向加速度ａに含まれる曲線走行時の定常加速度が除去されるので、乗心地を悪化させる振動のみを抑制できる。

制御処理部４２は、図３に示すように、アクチュエータＡをアクチュエータモード、セミアクティブモードおよびパッシブダンパモードのいずれとして機能させるかを選択するモード選択部４２１と、加速度センサ４０で検知した横方向加速度ａに基づいてアクチュエータＡで発生すべき推力である制御力Ｆを求める制御力演算部４２２と、モータ１５の回転速度を監視してモータ１５を制御するためにモータ１５に与える電流を指示する電流指令Ｉを求めるモータ制御部４２３と、制御力Ｆに基づいて可変リリーフ弁２２へ与えるリリーフ弁電流値ＩＲを求めるリリーフ弁電流値演算部４２４と、制御力Ｆの入力を受けて第一開閉弁９および第二開閉弁１１を切換駆動する開閉弁駆動部４２５と、リリーフ弁電流値ＩＲの入力を受けて可変リリーフ弁２２へ供給する電流量を制御するリリーフ弁駆動部４２６と、電流指令Ｉの入力を受けてモータ１５へ電流指令Ｉ通りに電流を供給してモータ１５を駆動する駆動部としてのモータドライバ４２７と、異常信号送信部４２８とを備えて構成されている。

モード選択部４２１は、アクチュエータＡをアクチュエータモード、セミアクティブモードおよびパッシブダンパモードのいずれとして機能させるかを選択する。モード選択部４２１は、図示しない鉄道車両を管理するモニタ装置から鉄道車両の走行地点情報を得て、アクチュエータＡのモードを選択する。モード選択部４２１は、本実施の形態では、たとえば、車体Ｂの振動が激しくなるトンネル区間でアクチュエータモードを選択し、曲線区間でセミアクティブモードを選択し、明り区間（トンネル外）かつ直線区間でパッシブダンパモードを選択する。モード選択部４２１は、前述のように走行区間にモードを紐づけしてモードを選択してもよいし、走行区間以外にも走行速度にモードを紐づけしてもよいし、走行区間と走行速度の双方にモードを紐づけしてもよい。また、前述した走行区間への各モードの紐づけは、一例であって、これに限定されるものではない。走行区間と走行速度の双方にモードを紐づける場合、たとえば、走行速度が５０ｋｍ／ｈ以下では、区間に限らずパッシブダンパモードとし、走行速度が５０ｋｍ／ｈを超えると、走行区間がトンネル区間および曲線区間でアクチュエータモードとし、それ以外の区間ではセミアクティブモードとする等とされる。この走行区間と走行速度との双方にモードを紐づけする場合も、前述した例は一例であって、これに限定されるものではない。

制御力演算部４２２は、本例では、Ｈ∞制御器とされており、横方向加速度ａ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制御力Ｆを求める。なお、制御力Ｆ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。開閉弁駆動部４２５は、制御力Ｆの入力を受けると、制御力Ｆの符号に応じて第一開閉弁９と第二開閉弁１１に電流供給或いは電流供給を停止して開閉駆動させる。より詳細には、アクチュエータＡの伸長方向を正とし、収縮方向を負とする場合、開閉弁駆動部４２５は、第一開閉弁９と第二開閉弁１１を以下のように動作させる。制御力Ｆの符号が正である場合、アクチュエータＡの推力発揮方向が伸長方向であるので、開閉弁駆動部４２５は、第一開閉弁９を連通ポジションとしつつ第二開閉弁１１を遮断ポジションとする。すると、ポンプ１２からロッド側室５とピストン側室６の双方に作動油が供給されてアクチュエータＡは伸長方向の推力を発揮する。他方、制御力Ｆの符号が負である場合、アクチュエータＡの推力発揮方向が収縮方向であるので、開閉弁駆動部４２５は、第一開閉弁９を遮断ポジションとしつつ第二開閉弁１１を連通ポジションとする。すると、ポンプ１２からロッド側室５のみに作動油が供給されてピストン側室６とタンク７とが連通されるので、アクチュエータＡは収縮方向の推力を発揮する。

なお、制御力演算部４２２は、本例では、横方向加速度ａのみから制御力Ｆを求めているが、車体Ｂのスエー加速度とヨー加速度とに基づいて、車体Ｂのスエー方向の振動を抑制する制御力とヨー方向の振動を抑制する制御力を別々に求め、これらを加算して制御力Ｆを求めてもよい。また、制御力演算部４２２は、横方向加速度ａから車体Ｂの速度を求めてスカイフックゲインを乗じて制御力Ｆを求めるスカイフック制御を行う制御器であってもよい。なお、制御力演算部４２２は、モード選択部４２１によって選択されたモードに応じて複数の制御ゲインから適した制御ゲインを選択して使用したり、制御力Ｆを求めるための制御則を複数保有し前記モードに応じて最適な制御則を選択して使用したりして制御力Ｆを求めてもよい。その場合、制御力演算部４２２は、たとえば、モード選択部４２１から現在選択されているモードの情報を得て制御ゲインや制御則を選択すればよい。

モータ制御部４２３は、アクチュエータＡをアクチュエータとして機能させる場合には、ポンプ１２を所定の回転速度で駆動し、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる場合には、ポンプ１２を停止させる。より詳細には、モータ制御部４２３は、モータ１５の図示しないロータの回転位置を検知する検知装置としての回転位置センサ４３とモータ１５の図示しない巻線に流れる電流量を検知する電流センサ４４から前記回転位置と前記電流量の入力を受ける。そして、モータ制御部４２３は、回転位置を微分してモータ１５の回転速度を求め、求めたモータ１５の回転速度とモータ１５に流れる電流量を監視する。そして、モータ制御部４２３は、速度ループと電流ループを備えており、アクチュエータＡをアクチュエータとして機能させる場合、モータ１５の回転速度と電流量をフィードバックしてモータ１５を所定の回転速度で駆動させるためにモータ１５に与えるべき電流指令Ｉを求める。

他方、モータ制御部４２３は、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる場合には、モータ１５への通電を停止すべく電流指令Ｉを０とするが、回転位置センサ４３が検知する回転位置から求めた回転速度がモータ１５の逆回転を示すと、モータ１５の回転速度を０とするように制御する。モータ１５の図示しないロータは、ポンプ１２の駆動軸に連結されているので、モータ１５が逆回転をするとポンプ１２も逆回転している。つまり、モータ制御部４２３は、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる場合であってポンプ１２の逆回転を検知すると、モータ１５の回転速度をフィードバックして、モータ１５の回転速度を０とするようにモータ１５を速度フィードバック制御する。

より具体的には、モータ制御部４２３は、速度フィードバック制御によってモータ１５を回転速度が０となるように電流指令Ｉを求める。このようにモータ制御部４２３が電流指令Ｉを求めると、ポンプ１２の回転速度が０となるように制御され、ポンプ１２の逆回転が抑制される。

ポンプ１２を停止させて、アクチュエータＡをパッシブダンパとして機能させる場合、第一開閉弁９と第二開閉弁１１とが遮断ポジションを採り、逆止弁１７が正常であれば、シリンダ本体Ｃｙが外力で伸縮させられると、シリンダ本体Ｃｙから排出通路２１を通じてタンク７へ作動油が排出され、可変リリーフ弁２２が作動油の流れに抵抗を与えるので、アクチュエータＡは可変リリーフ弁２２によって減衰力を発生する。しかしながら、アクチュエータＡをパッシブダンパとした場合に、逆止弁１７に異常があって閉弁できなくなると、シリンダ本体Ｃｙから排出される作動油は、逆止弁１７とポンプ１２を通過して供給通路１６を介してタンク７へ排出されるようになる。シリンダ本体Ｃｙの伸縮速度が極低く、ポンプ１２を通過する作動油の流量が少量である場合、作動油は可変リリーフ弁２２を迂回してポンプ１２の漏れ隙間を通過してタンク７へ流れる。よって、アクチュエータＡは、パッシブダンパモードにおいて、逆止弁１７に異常があると、シリンダ本体Ｃｙが極低速で伸縮する場合、減衰力を発揮できない。また、シリンダ本体Ｃｙの伸縮速度が速くなり、ポンプ１２を通過する作動油の流量が多くなると、作動油は、可変リリーフ弁２２を迂回してポンプ１２を通過する際に、ポンプ１２を逆回転させてタンク７へ流れる。作動油がポンプ１２を通過する際に、作動油の流れに対してポンプ１２が逆回転する際に生じる摩擦によって抵抗が与えられるが、可変リリーフ弁２２による抵抗よりも小さい。そのため、アクチュエータＡは、パッシブダンパモードにおいて、逆止弁１７に異常があると、シリンダ本体Ｃｙが極低速を超える速度で伸縮しても、大きな減衰力を発揮できなくなる。アクチュエータＡは、セミアクティブモードであっても、逆止弁１７に異常があると、シリンダ本体Ｃｙ内の作動油が逆止弁１７およびポンプ１２を介してタンク７へ排出されてしまうため、減衰力を発揮したい方向についても減衰力を狙い通りに発生できない。

このように、逆止弁１７に異常があると、ポンプ１２を停止した状態でアクチュエータＡに減衰力を発生させる場合、ポンプ１２が作動油の流れによって逆回転するのである。これに対して、モータ制御部４２３は、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる場合に回転位置センサ４３がポンプ１２の逆回転を検知すると、モータ１５の回転速度を０とするように制御する。このようにコントローラＣがモータ１５を制御してポンプ１２の逆回転を抑制すると、シリンダ本体Ｃｙ内から排出される作動油は、ポンプ１２を通過し難くなって可変リリーフ弁２２を押し開いて排出通路２１を通過してタンク７へ排出される。すると、ロッド側室５内の圧力が可変リリーフ弁２２の開弁圧となるように調節されて、アクチュエータＡは、十分な減衰力を発生して車体Ｂの振動を抑制する。このように、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１は、逆止弁１７に異常が認められても、セミアクティブモードおよびパッシブダンパモードにおいてアクチュエータＡに必要十分な減衰力を発生させて、鉄道車両における乗心地を向上できる。

なお、モータ１５がブラシレスモータである場合、通常、モータ１５に備えられる電気角を検知するためのレゾルバやホール素子等のセンサが設けられており、このセンサを回転位置センサ４３として利用すればよい。アクチュエータＡをアクチュエータとして機能させる場合のポンプ１２の所定の回転速度については、鉄道車両用制振装置１を適用する鉄道車両の制振に最適な値に予め決めればよい。つまり、モータ制御部４２３は、所定の回転速度を目標回転速度として、モータ１５の回転速度と目標回転速度の偏差に基づいて目標電流値を求め、目標電流値とモータ１５に実際に流れている電流量との偏差に基づいてモータ１５へ与えるべき電流指令Ｉを求める。他方、モータ制御部４２３は、本実施の形態では、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる場合には、ポンプ１２の駆動を停止し、ポンプ１２の停止中にポンプ１２が逆回転する場合には、ポンプ１２の回転速度を０とするように速度フィードバック制御によって電流指令Ｉを求める。以上の通り、本実施の形態では、ポンプ１２の逆回転を検知する検知装置は、モータ１５のロータの回転位置を検知する回転位置センサ４３となっているが、モータ１５に作用するトルクによってもモータ１５が逆回転を検知できるのでトルクセンサとされてもよい。また、検知装置は、ポンプ１２の回転位置や回転速度を直接に検知するものであってもよい。そして、本実施の形態では、ポンプ１２の逆回転を抑制する逆回転抑制装置は、モータ１５を制御するコントローラＣを備えており、回転位置センサ４３がポンプ１２の逆回転を検知すると、コントローラＣがモータ１５の速度を０とするように速度フィードバック制御を実行する。

また、モータ制御部４２３は、モータ１５への通電を停止中に回転位置センサ４３から得られる回転速度がモータ１５の逆回転を示すと、異常信号送信部４２８へ異常信号を出力する。異常信号送信部４２８は、鉄道車両用制振装置１よりも上位の外部装置、たとえば、鉄道車両の情報を監視する図示しない車両モニタ装置や上位の制御装置等へエラー信号を送信する。外部装置は、エラー信号を受け取ると、モニタへの表示やスピーカーからの警報出力によって鉄道車両用制振装置１に異常があったことを鉄道車両のオペレータに知らせる。

つづいて、リリーフ弁電流値演算部４２４は、前述のようにそれぞれ求められた制御力Ｆに基づいて可変リリーフ弁２２へ供給するリリーフ弁電流値ＩＲを求める。ここで、可変リリーフ弁２２は、供給される電流量に比例して開弁圧が変化するが、通過流量に応じて圧力損失が増加する圧力オーバーライドを有する特性を備えている。アクチュエータモードが選択されている場合、モータ１５の回転速度が所定の回転速度で等速回転しており、可変リリーフ弁２２を通過する作動油量がある程度想定できるので、リリーフ弁電流値演算部４２４は、圧力オーバーライドを加味して前記リリーフ弁電流値ＩＲを求める。他方、セミアクティブモードおよびパッシブダンパモードでは、ポンプ１２が停止しているので、ポンプ１２からの流量を勘案する必要がないので、圧力オーバーライドを加味せずにリリーフ弁電流値ＩＲを求めてもよい。

なお、リリーフ弁駆動部４２６は、本例では、可変リリーフ弁２２の符示しないソレノイドを駆動するドライバとされていて、リリーフ弁電流値ＩＲの入力を受けて可変リリーフ弁２２へリリーフ弁電流値ＩＲ通りの電流量を供給する。

モータドライバ４２７は、図示はしないが、モータ１５を駆動する駆動回路と駆動回路中のスイッチを制御する制御部を備えており、電流指令Ｉが指示する電流をモータ１５へ供給する。モータドライバ４２７は、本実施の形態では、電流指令Ｉの入力を受けて、モータ１５をＰＷＭ制御して、モータ１５に流れる電流量が電流指令Ｉの指示する電流量となるようにモータ１５を駆動して、ポンプ１２を回転駆動させる。

前述したコントローラＣの処理を図４に示したフローチャートを用いて説明する。まず、コントローラＣは、アクチュエータＡのモードを参照して、選択されているモードがアクチュエータモードであるか否かを判断する（ステップＦ１）。コントローラＣは、選択されているモードがアクチュエータモードである場合、ポンプ１２を所定の回転速度で駆動し（ステップＦ２）、さらに、制御力Ｆを求めて第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を制御する（ステップＦ３）。

他方、選択されているモードがアクチュエータモードではなく、セミアクティブモード或いはパッシブダンパモードである場合、コントローラＣは、選択されているモードがセミアクティブモードであるか否かを判断する（ステップＦ４）。そして、選択されているモードがセミアクティブモードである場合、コントローラＣは、ポンプ１２が逆回転しているか否かを判断する（ステップＦ５）。ポンプ１２が逆回転していない場合、逆止弁１７が正常に機能しているので、コントローラＣは、モータ１５に通電せず（ステップＦ６）、さらに、制御力Ｆを求めて第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を制御する（ステップＦ７）。他方、ステップＦ５の判断で、ポンプ１２が逆回転している場合、逆止弁１７に異常があって供給通路１６を遮断できない状態となっているので、コントローラＣは、モータ１５の回転速度をフィードバックしてモータ１５の回転速度を０とするように制御する（ステップＦ８）。そして、ステップＦ７へ移行して、コントローラＣは、制御力Ｆを求めて第一開閉弁９、第二開閉弁１１および可変リリーフ弁２２を制御する。

ステップＦ４の判断で、選択されているモードがセミアクティブモードではなくパッシブダンパモードである場合、コントローラＣは、ポンプ１２が逆回転しているか否かを判断する（ステップＦ９）。ポンプ１２が逆回転していない場合、逆止弁１７が正常に機能しているので、コントローラＣは、モータ１５への通電を停止して（ステップＦ１０）、さらに、第一開閉弁９および第二開閉弁１１へ通電を停止して閉弁させて制御力Ｆを求めて可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御する（ステップＦ１１）。他方、ステップＦ９の判断で、ポンプ１２が逆回転している場合、逆止弁１７に異常があって供給通路１６を遮断できない状態となっているので、コントローラＣは、モータ１５の回転速度をフィードバックしてモータ１５の回転速度を０とするように制御する（ステップＦ１２）。そして、ステップＦ１１へ移行して、コントローラＣは、制御力Ｆを求めて可変リリーフ弁２２の開弁圧を制御し、第一開閉弁９および第二開閉弁１１への通電を停止して閉弁させる。

なお、コントローラＣ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、各センサ４３，４４が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、バンドパスフィルタ４１で濾波した横方向加速度ａ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、コントローラＣの制御処理部４２における各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。また、バンドパスフィルタ４１は、前記ＣＰＵのプログラムの実行により実現されてもよい。

このように鉄道車両用制振装置１は、鉄道車両の車体Ｂと台車Ｔとの間に介装されて作動油（作動液体）の供給により伸縮可能なシリンダ本体Ｃｙと、正回転すると供給通路１６を介して作動油をシリンダ本体Ｃｙへ供給するポンプ１２と、供給通路１６の途中であってポンプ１２よりもシリンダ本体Ｃｙ側に設けられてポンプ１２からシリンダ本体Ｃｙへ向かう作動油の流れのみを許容する逆止弁１７とを備えたアクチュエータＡと、ポンプ１２の逆回転を検知する回転位置センサ（検知装置）４３と、ポンプ１２の停止中に回転位置センサ（検知装置）４３がポンプ１２の逆回転を検知するとポンプ１２の逆回転を抑制するコントローラ（逆回転抑制装置）Ｃ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１は、ポンプ１２の逆回転を検知するので逆止弁１７の異常を認識できる。そして、鉄道車両用制振装置１は、ポンプ１２の逆回転を検知して逆止弁１７の異常を認識すると、ポンプ１２の逆回転を抑制し、シリンダ本体Ｃｙ側から逆止弁１７を通過してポンプ１２を通過しようとする作動油の流れに抵抗を与えて作動油のポンプ１２の通過を妨げる。このように本実施の形態の鉄道車両用制振装置１によれば、ポンプ１２を停止中に逆止弁１７の異常を認識すると、ポンプ１２の逆回転を抑制して作動油の流れに抵抗を与えるので、逆止弁１７に異常が生じてもアクチュエータＡが狙い通りに必要十分な減衰力を発生して鉄道車両における乗心地を向上できる。

また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１では、逆回転抑制装置がモータ１５を制御するコントローラＣを備え、回転位置センサ（検知装置）４３がポンプ１２の逆回転を検知すると、コントローラＣがモータ１５の速度を０とするように速度フィードバック制御を実行する。逆止弁１７の異常時においてポンプ１２を積極的に駆動して正回転させてシリンダ本体Ｃｙに作動油を供給してもよいが、第一開閉弁９と第二開閉弁１１とを開弁させていないとアクチュエータＡが自ら伸縮してしまうので、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる際に第一開閉弁９と第二開閉弁１１とを高度に制御しなくてはならなくなる。これに対して、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１では、コントローラＣがモータ１５の回転速度を０とするように速度フィードバック制御してポンプ１２を正回転させることなくポンプ１２の逆回転を抑制できるので、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる際の制御が簡単となる利点がある。また、コントローラＣがモータ１５の回転速度を０とするように速度フィードバック制御する場合、ポンプ１２側からシリンダ本体Ｃｙに対して作動油を供給しないので、シリンダ本体Ｃｙの伸縮時に可変リリーフ弁２２を通過する作動油に影響を与えずに済むから、アクチュエータＡは、逆止弁１７が正常な状態で発生する減衰力とほぼ等しい減衰力を発生できる利点もある。これらの利点は、コントローラＣがポンプ１２の回転変位をフィードバックする変位フィードバック制御を行ってポンプ１２の回転変位を０とする制御を行っても同様に享受できる。コントローラＣがポンプ１２の回転変位を０とする制御を行う場合、ポンプ１２が逆回転しようとする逆回転方向の変位を抑制でき、また、ポンプ１２を正回転方向へ変位させることもない。よって、コントローラＣがポンプ１２の回転変位をフィードバックする変位フィードバック制御を行ってポンプ１２の回転変位を０とする制御を行っても、アクチュエータＡをセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能させる際の制御が簡単となる。加えて、シリンダ本体Ｃｙの伸縮時に可変リリーフ弁２２を通過する作動油に影響を与えずに済み、アクチュエータＡは、逆止弁１７が正常な状態で発生する減衰力とほぼ等しい減衰力を発生できる。

また、本実施の形態における鉄道車両用制振装置１は、アクチュエータＡがシリンダ本体Ｃｙの伸縮を制御する液圧回路ＨＣを備え、液圧回路ＨＣがポンプ１２からシリンダ本体Ｃｙへ作動油を供給する場合にはアクチュエータＡをアクチュエータとして機能させ、ポンプ１２からシリンダ本体Ｃｙへ作動油の供給を停止する場合にはアクチュエータＡをセミアクティブダンパとパッシブダンパの少なくとも一方として機能させるように切換られる。このように構成された鉄道車両用制振装置１によれば、アクチュエータＡがセミアクティブダンパ或いはパッシブダンパとして機能する際に、アクチュエータＡが狙い通りに減衰力を発揮して車体の振動を十分に制振できる。

さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１では、回転位置センサ（検知装置）４３がポンプ１２の逆回転を検知すると、コントローラＣが異常信号を車両モニタや上位の制御装置等の外部装置へ送信する。このように構成された鉄道車両用制振装置１によれば、逆止弁１７の異常を検知すると外部装置へ異常信号を送信するので、オペレータに逆止弁１７の異常をタイムリーに知らせてメンテナンスが必要である旨を認識させ得る。

また、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１では、シリンダ本体Ｃｙは、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内に挿入されてピストン３に連結されるロッド４と、シリンダ２内をピストン３で区画したロッド側室５とピストン側室６と、作動油を貯留するとともにポンプ１２の吸込口１２ａに接続されるタンク７とを有し、供給通路１６は、ロッド側室５に連通されるとともに、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と、第一通路８に設けられる第一開閉弁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と、第二通路１０に設けられる第二開閉弁１１と、ロッド側室５をタンク７へ接続する排出通路２１と、排出通路２１の途中に設けられ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。このように構成された鉄道車両用制振装置１では、第一開閉弁９と第二開閉弁１１との開閉によってアクチュエータＡをアクチュエータの他にセミアクティブダンパとして機能させられるとともに、アクチュエータＡの推力を可変リリーフ弁２２の開弁圧の調整によって制御できる。よって、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１によれば、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り、鉄道車両用制振装置１が安価となる。

さらに、本実施の形態の鉄道車両用制振装置１では、液圧回路ＨＣは、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、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とを備える。このように構成された鉄道車両用制振装置１によれば、ポンプ１２を停止して第一開閉弁９および第二開閉弁１１を閉弁させると、自動的にアクチュエータＡがユニフロー型のパッシブダンパとして機能できる。なお、電流供給の停止によって第一開閉弁９と第二開閉弁１１とが閉弁するようにしておくと、アクチュエータＡがフェール時にも自動的にパッシブダンパとして機能できる。

なお、逆回転抑制装置は、図５に示すように、モータ１５のロータ１５ａの回転の抑制と許容を切換る電磁ブレーキ３０で構成されてもよい。電磁ブレーキ３０は、ロータ１５ａに設けたブレーキロータ３１と、モータ１５のケース１５ｂに対して不動に設置されて内部にコイル３２ａを備えたステータ３２と、ブレーキロータ３１に対して遠近可能な摩擦板３３と、摩擦板３３をブレーキロータ３１へ当接させるように付勢するばね３４とを備えている。そして、電磁ブレーキ３０は、コイル３２ａへ通電するとコイル３２ａが摩擦板３３を吸引してブレーキロータ３１から離間させてブレーキロータ３１の自由な回転を許容する一方、コイル３２ａへの通電を断つと摩擦板３３がばね３４の付勢力でブレーキロータ３１へ密着してブレーキロータ３１の回転を抑制する。このように電磁ブレーキ３０は、通電時にモータ１５のロータ１５ａの回転を許容し、非通電時にモータ１５のロータ１５ａの回転を阻止する。このように逆回転抑制装置を電磁ブレーキ３０としても、逆止弁１７の異常時においてモータ１５の回転を阻止してポンプ１２の逆回転を抑制できる。よって、逆回転抑制装置を電磁ブレーキ３０とした鉄道車両用制振装置１によれば、逆止弁１７に異常が生じてもアクチュエータＡが狙い通りに必要十分な減衰力を発生して鉄道車両における乗心地を向上できる。なお、ポンプ１２への通電を停止する場合、逆止弁１７の異常を検知すると電磁ブレーキ３０への通電を停止してポンプ１２の逆回転を抑制するようにしてもよいが、ポンプ１２の停止時には電磁ブレーキ３０への電流供給も停止するようにしてもよい。また、電磁ブレーキ３０は、通電時にモータ１５のロータ１５ａの回転を抑制し、非通電時にロータ１５ａの自由な回転を許容するものであってもよい。なお、ステータ３２は、モータ１５のケース１５ｂに対して不動であれば、ケース１５ｂに固定してもよいし、他所に設置されてもよい。また、電磁ブレーキ３０は、モータ１５を介さずにポンプ１２の回転を直接に抑制するように設置されてもよい。

なお、逆回転抑制装置は、図６に示すように、モータ１５の巻線を短絡させてモータ１５の回転を抑制する短絡回路６０を備えて構成されてもよい。短絡回路６０は、モータドライバ４２７内に設けられるモータ１５を駆動する駆動回路５０に組み込まれている。駆動回路５０は、モータ１５を駆動するために、図６に示すように、モータ１５の三相の各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのそれぞれに対応して接続される三つのアーム５１，５２，５３と、各アーム５１，５２，５３へ電力供給する電源５４と、各アーム５１，５２，５３と電源５４との間に介装したリレー５５とを備えている。他方、短絡回路６０は、各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡するためのバイパス６１と、バイパス６１の途中に設けた短絡用スイッチ６２および抵抗６３とを備えている。

本実施の形態では、モータ１５が三相ブラシレスモータとされており、モータ１５を駆動するため駆動回路５０は、三つのアーム５１，５２，５３を備えているが、モータ１５がブラシレスモータの場合には巻線の相数に対応する数のアームを設ければよい。また、モータ１５がＤＣブラシ付モータの場合には、アームを二つとして巻線の両端を各アームに接続すればよい。なお、このモータ１５の場合、図示するところでは、各巻線Ｕ，Ｖ，ＷがＹ字型に結線されているが、Δ結線とされてもよく、Δ結線する場合には、結線部分をそれぞれ対応するアーム５１，５２，５３へ接続すればよい。

アーム５１は、スイッチ５１ａ，５１ｂを直列に接続して構成され、スイッチ５１ａ，５１ｂ間をモータ１５の巻線Ｕの一端に接続している。アーム５２は、スイッチ５２ａ，５２ｂを直列に接続して構成され、スイッチ５２ａ，５２ｂ間をモータ１５の巻線Ｖの一端に接続している。アーム５３は、スイッチ５３ａ，５３ｂを直列に接続して構成され、スイッチ５３ａ，５３ｂ間をモータ１５の巻線Ｗの一端に接続している。

そして、これらアーム５１，５２，５３は、並列に接続されており、リレー５５を介して各アーム５１，５２，５３の図６中上方側の接続点が電源５４に接続され、図６中下方側の接続点が接地されている。そして、電源５４から駆動回路５０への電流供給の可不可は、リレー５５によって行われ、モータ１５を停止させる場合にはリレー５５をオフして駆動回路５０への電流供給を停止させる。

このように構成された駆動回路５０によれば、たとえば、スイッチ５１ａとスイッチ５２ｂをオンすると、モータ１５の巻線Ｕ，Ｖに電流を流すことができる。駆動回路５０は、各スイッチ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂを適宜開閉動作させて巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへ通電して回転磁界を作り出してモータ１５を回転駆動する。なお、スイッチ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂとしては、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）等のスイッチング素子を利用すればよい。

他方、短絡回路６０は、駆動回路５０に並列に接続されており、バイパス６１と、バイパス６１に設けた短絡用スイッチ６２と抵抗６３とを備えている。バイパス６１は、この場合、各アーム５１，５２，５３に対して並列に接続されており、このバイパス６１の途中には短絡用スイッチ６２が設けられている。この短絡用スイッチ６２は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴとされて、ドレイン電極とソース電極をバイパス６１の途中に接続してあり、ゲート電極に電圧が印加されるとオンとなり、電圧の印加が無いとオフとなる。

短絡用スイッチ６２は、モータ制御部４２３によって開閉制御され、回転位置センサ４３が検知するモータ１５の回転位置から得たポンプ１２の回転方向が逆回転である場合にオンされる。なお、モータ制御部４２３は、ポンプ１２を正回転させるようにモータ１５を駆動する場合には短絡用スイッチ６２をオフにする。モータ制御部４２３は、モータ１５を停止させる場合にポンプ１２が逆回転しているか否かに関わらず短絡用スイッチ６２をオンしてもよい。

このように構成された鉄道車両用制振装置１では、ポンプ１２の停止時にポンプ１２が逆回転しても、短絡用スイッチ６２がオンされて短絡回路６０によってモータ１５の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが短絡される。ポンプ１２の逆回転によって短絡回路６０によって短絡されたモータ１５に逆起電力が生じてポンプ１２の逆回転を抑制するトルクが発生し、ポンプ１２の逆回転が抑制される。このように逆回転抑制装置を短絡回路６０としても、逆止弁１７の異常時においてモータ１５の回転を阻止してポンプ１２の逆回転を抑制できる。よって、逆回転抑制装置を短絡回路６０とした鉄道車両用制振装置１によれば、逆止弁１７に異常が生じてもアクチュエータＡが狙い通りに必要十分な減衰力を発生して鉄道車両における乗心地を向上できる。なお、ポンプ１２への通電を停止する場合、逆止弁１７の異常を検知すると短絡用スイッチ６２をオンしてポンプ１２の逆回転を抑制するようにしてもよいが、ポンプ１２の停止時には短絡用スイッチ６２をオンして短絡回路６０でモータ１５の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡してもよい。

このように逆回転抑制装置は、ポンプ１２の逆回転をモータ１５の制御によって抑制してもよいし、ブレーキによってポンプ１２の逆回転を抑制してもよいし、さらには、モータ１５を短絡してポンプ１２の逆回転を抑制してもよいし、その他、モータ１５或いはポンプ１２の逆回転を物理的に規制するものであってもよい。

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。

１・・・鉄道車両用制振装置、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、１０・・・第二通路、１１・・・第二開閉弁、１２・・・ポンプ、１２ａ・・・吸込口、１５・・・モータ、１６・・・供給通路、１７・・・逆止弁、１８・・・整流通路、１９・・・吸込通路、２１・・・排出通路、２２・・・可変リリーフ弁、４３・・・回転位置センサ（検知装置）、３０・・・電磁ブレーキ、６０・・・短絡回路（逆回転抑制装置）、Ａ・・・アクチュエータ、Ｃ・・・コントローラ（逆回転抑制装置）、Ｃｙ・・・シリンダ本体、ＨＣ・・・液圧回路

Claims (2)

1. 鉄道車両の車体と台車との間に介装されて作動液体の供給により伸縮可能なシリンダ本体と、正回転すると供給通路を介して前記作動液体を前記シリンダ本体へ供給するポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記供給通路の途中であって前記ポンプよりも前記シリンダ本体側に設けられて前記ポンプから前記シリンダ本体へ向かう前記作動液体の流れのみを許容する逆止弁とを備えたアクチュエータと、
   前記ポンプの逆回転を検知する検知装置と、
   前記ポンプの停止中に前記検知装置が前記ポンプの逆回転を検知すると前記ポンプの逆回転を抑制する逆回転抑制装置とを備え、
   前記逆回転抑制装置は、前記モータを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記検知装置が前記ポンプの逆回転を検知すると、前記モータの速度を０とするように速度フィードバック制御を実行する
   ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。
2. 鉄道車両の車体と台車との間に介装されて作動液体の供給により伸縮可能なシリンダ本体と、正回転すると供給通路を介して前記作動液体を前記シリンダ本体へ供給するポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記供給通路の途中であって前記ポンプよりも前記シリンダ本体側に設けられて前記ポンプから前記シリンダ本体へ向かう前記作動液体の流れのみを許容する逆止弁とを備えたアクチュエータと、
   前記ポンプの逆回転を検知する検知装置と、
   前記ポンプの停止中に前記検知装置が前記ポンプの逆回転を検知すると前記ポンプの逆回転を抑制する逆回転抑制装置とを備え、
   前記逆回転抑制装置は、前記モータを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記検知装置が前記ポンプの逆回転を検知すると、前記モータの回転変位を０とするように変位フィードバック制御を実行する
   ことを特徴とする鉄道車両用制振装置。

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