急カーブに挑む！車体傾斜式車両の現況

曲線通過時の速度をあげるため、車体を曲線の内側に傾ける装置を備えた列車をいう。
曲線の線路では、列車が遠心力で外側に倒れるのを防ぐため外側のレールを高くして、車体に働く遠心力を打ち消すようにしている（このレールの高低差をカントという）。しかし、曲線上に列車が停止した場合を考慮すると、大きなカントはつけられない。したがって、特定の列車に振子機構などの車体傾斜機構を設け、曲線通過時の超過遠心力を打ち消すようにして、速度を向上させている。車体傾斜に振子機構を用いたものは、振子列車、振子車両などとよばれている。
このアイデアは1950年代から、アメリカ、フランスおよびイタリアで研究されていたが、日本が1973年（昭和48）7月に国鉄（現JR）中央西線で世界初の振子列車（電車）による営業運転を開始した。その後、振子列車の運行は紀勢(きせい)線や伯備(はくび)線をはじめ四国、九州および北海道の各線にも広がった。
車体傾斜式列車(しゃたいけいしゃしきれっしゃ)とは – コトバンク

カーブで自ら車体を傾けることによって速度を落とさず走行できる列車である。振子式は、彼が少年時代に親しんだスキーにその発想の原点があった。カーブの時、体を内傾させることで遠心力の影響を弱めるその体験が、振子式車両開発に一役を買った。TR96台車、クモハ591系を始め数々の試験車を経て生み出された日本最初の振子式車両、それが「381系電車」である。
鉄道伝説 | BSフジ

列車が直線からカーブにさしかかったときなどに振れに遅れが生じることや，車体が傾くときに床面が左右に移動するために特に立っている乗客は足をすくわれるような感じを受けるなどの問題があることがわかってきた。
自然振子 – 鉄道用語 – こひつじの家

国鉄では自然振子式での「振り遅れ」「揺り戻し」などの問題の解決を目指し、1981年から1982年にかけてTR906・TR907・TR908と3種の台車が設計され、アクティブ車体振動制御装置や横圧低減対策などと共に、自然振子式を改良した制御付き自然振子式が開発・搭載された。さらに、これらの開発で得られたデータを元に、1985年にはDT51X・TR236Xと本格量産を念頭に置いた改良型台車が設計されたものの国鉄時代には量産には至らず、国鉄分割民営化後、1989年設計の四国旅客鉄道（JR四国）2000系気動車で初めて実用化の機会を得た。同系の成功により、以後この方式は全てのJRが採用している。
車体傾斜式車両 – Wikipedia

欧州で多用されているシステムは「制御付き強制車体傾斜方式」と呼ばれ、先頭車両でカーブを検知すると、２両目以降の車両に対して車体傾斜の指令が出され、油圧シリンダやリンク機構を使用して車体を強制的に「ゆっくりと」傾けるタイプであり、複雑なプログラミングなどを必要としない代わりに、特に先頭車両では若干の振り遅れによる乗り心地の悪化に目をつぶる必要がある。

つまり、カーブをあらかじめ予測して車体を傾斜させる日本方式に対して、欧州方式はカーブを検知してから車体を傾斜させるという決定的な違いがあるわけである。

欧州に比べてコンピュータの技術が発達していた日本では、より良好な乗り心地が得られるため、この方式を採用している。また、欧州の高速列車は編成の前後が動力車（機関車）となっている列車が多く、先頭車両での若干の乗り心地の悪化が許容されていたという事情もある。
SHIKOKU’S Web Hobby DC2000Series How Huriko?

特別な車体傾斜機構を用いず、台車上の左右の空気バネの伸縮差によって車体を傾斜させるものである。空気ばねストローク式車体傾斜、空気ばね式車体傾斜、簡易振り子式、あるいは簡易車体傾斜など、様々な呼び方がある。自然振子式、強制振子式の分類では、強制振子式に属する。

本格的な振子式車両は、導入に当たって軌道の強化や架線の張り替え工事などの地上設備の改修が必要となる上、車両重量やイニシャルコストの増加という点で不利であった。このため、例えば日本の私鉄での採用例は速達化が至上命題とされる、あるいはJRと乗り入れを行う必要からそれらで採用されているのと準同型の車両を導入する必要がある、といった特殊な事情のある第三セクター鉄道にほぼ限られた。しかし、車体傾斜制御技術そのものはそれ以外の鉄道においても乗り心地を維持しながらの列車の高速化に有用な技術であり、そこで特殊な機構のため保守も含めて高価となる振り子式の代替技術として曲線部での走行時に左右の空気ばねの内圧を制御して適切な角度まで車体を内傾させる、車体傾斜制御装置とよばれるものを装備した強制車体傾斜方式が開発された。
車体傾斜式車両 – Wikippe

JR北海道
キハ281系気動車
1992年。1994年から特急「スーパー北斗」として使用されている。着雪と低温対策を盛り込み、傾斜機構にベアリングガイド方式を量産車として初採用した。最高速度130km/h、最大傾斜角5度。鉄道総合技術研究所とともに開発。運転全区間にわたって振子効果を発揮し、表定速度は最高で106.2km/hとなっている。
キハ283系気動車
1995年。ベースとなったキハ281系気動車からエンジンの出力を増大し、5段変速機や自己操舵台車を装備し、最大傾斜角も6度まで拡大した。これによって曲率半径600mで本則+30km/hの営業運転を行っているが、設計上は本則+40km/hも可能とされている。当初は特急「スーパーおおぞら」に投入され、1998年からは「スーパー北斗」、2000年には「スーパーとかち」にも使用されるようになった。
車体傾斜式車両 – 採用車両 – Weblio辞書

1972年から使用してきた381系の置き換え目的で開発され、1994年にデビュー。
全車両が神領車両区(海シン)に所属。編成記号は「A」。
パノラマグリーン車付き基本6両固定編成と、貫通型グリーン車付き増結4両編成・グリーン車なし増結2両編成が存在し、最大10両編成で運用される。
VVVFインバーター制御(GTO素子)で設計最高速度は130km/h。
曲線通過時の車体傾斜にコンピュータ制御を採り入れた「制御付自然振り子方式」を採用。自然式振り子方式の381系に比べ曲線通過性能や乗り心地を改善した。

名古屋～長野を結ぶ中央線特急「ワイドビューしなの」の運用がほとんどだが、ホームライナーなどの運用にも就く。一時期、名古屋～中津川を走る座席指定快速「セントラルライナー」運用に就いたこともある。

2016年3月改正までは東海道本線経由で大阪まで乗り入れる運用もあった。ただし、東海道本線を走行する際は振り子機能を動作させていなかった。
383系とは (サンハチサンケイとは) [単語記事] – ニコニコ大百科

瀬戸大橋の開通や高速道路の延長によりやってくるモータリゼーションの脅威に対抗するため、JR四国がJR総研と協力して開発した特急用気動車。世界初の振り子式気動車であり、日本初の制御付き自然振り子車両である。日本の非電化在来線の高速化に多大な功績をもたらした、まごうこと無き名車である。

2000系が開発されるまで、気動車は振り子式車両にできないといわれていた。気動車はエンジンの回転力を台車に伝えるためにドライブシャフトを通さねばならないのだが、このくるくる回るドライブシャフトが車体の中央を貫いてるので振り子動作に悪影響（作用反作用法則でドライブシャフトの回転方向と反対の方向に傾こうとする）を及ぼすからである。
ところが、『エンジンを二つ積んで互いのドライブシャフトを逆回転させたら相殺されるんじゃね?』という発想の転換がブレイクスルーとなった。
JR四国2000系気動車とは (ジェイアールシコクニセンケイキドウシャとは) [単語記事] – ニコニコ大百科

８０００系では先行試作車の設計段階で、最大振子角度７度として曲線通過速度を最高で本則＋４０ｋｍ／ｈとすることが計画され、車体断面もそれを考慮したものとなっているほか、屋根高さも車両重心も２０００系よりもさらに低く下げられている。
２０００系と８０００系と比較すると、８０００系の方が車体上半部の傾斜（内傾）と車体裾部の絞り込みが強くなっているのが判る。

このほか、パンタグライフ折り畳み高さに関しては一足先に登場した７０００系と同じ設計思想が取り入れられ、３,８９０ｍｍという高さを実現している。

これは予讃線の愛媛県内区間電化の際、本来架線高さは５ｍとする旨定めされている手普通鉄道構造規則において、状況により架線の高さはパンタグラフ折り畳み時の高さに２５０ｍｍをプラスした高さまで下げることが出来るという例外規定が設けられており、予讃線電化の際にはこれを適用し、ＪＲ四国では種々の工夫を凝らして最低架線高さ４,２５０ｍｍを確保した。
SHIKOKU’S World ８０００系型録

JR四国は29日、現在使用している2000系の後継車両として、新型車両の特急形気動車2700系を投入すると発表した。8月6日から順次、高徳線・土讃線で営業運転を開始し、9月28日以降は一部特急列車を2700系に変更して定期運用を開始する。
特急形気動車2700系では、車内において背もたれと連動して座面が前方にスライドする腰掛を採用しており、各座席にコンセントも設置。モバイルパソコンなどの利用を考慮し、テーブルの大型化も図った。「JR四国無料公衆無線LANサービス」(9月28日から利用可能)にも対応するため、快適性が大幅に向上する。バリアフリーへの対応として、車いすスペース・車いす対応多機能トイレを設置する。
JR四国2700系、新型車両8/6デビューへ – 9/28から「南風」にも導入 | マイナビニュース

大分自動車道の延伸とそれに伴う高速バスの利便性向上に対抗するため、特急「ソニックにちりん」⇒「ソニック」用として、1995年から運用を開始した。車両デザインは787系に引き続き、水戸岡鋭治主宰のドーンデザイン研究所が手がけており、車内に動物の耳をイメージしたヘッドレストを装備したり、編成の全面の色を変えたりと、かなり前衛的な試みが為されている。また、JR九州では初めての振り子式車両となった。2005年から、大人のワンダーランドエクスプレスをコンセプトにリニューアル改造が行われ、全車両がメタリックブルーの外装へと変更された。さらに2008年には全編成7連化を目的に885系をベースにした中間車(883系1000番台)が登場した。この増結した中間車は前述の通り885系ベースの為、車体外見処か車体断面ですら元の883系と異なる。現在は7両編成8本(うち1000番台2両を組み込んだ編成が3本)が在籍。
883系 (はちはちさんけい)とは【ピクシブ百科事典】

885系は2000年3月に博多～長崎を結ぶ特急「かもめ」としてデビューしました。
”白いかもめ”の愛称で親しまれる885系のボディはアルミ・ダブルスキン構体を採用し軽量かつ丈夫な車体になりました。また、車内の居住性にも大きく貢献しています。アルミ・ダブルスキン構体の採用により加工が容易となったことから先頭車は3次曲線を使った流線型でスピード感あるデザインになっています。塗装はかもめの体・くちばし・羽の色である白・黄・黒を採用。室内は本革張りのシートを採用。足元までガラスがあるコモンスペースを設けてくつろぎの空間を提供しています。現在は2001年に4編成増備された2次車となる特急「ソニック」（白いソニック）用の車両もデビューし11編成66両が「かもめ」や「ソニック」の運用に就いています。
885系特急「かもめ」 | てつフォト – 楽天ブログ

智頭急行からJR西日本に乗り入れている特急気動車。普段は5両編成での運転だが多客時には増2号車を増結して6両編成での運転になることもある。固定編成ではなく、流線型の先頭車の代わりに貫通型先頭車が入ることもあるため、編成に様々なバリエーションが見られる。
HOT7000系 | 鉄道車両ライブラリー

営業最高速度は130km/hだが、ブレーキの改良により将来の160km/h運転に対応した設計になっている。

基本編成は5両、行楽期などの多客時には増2号車が2号車と3号車の間に増結される。6号車は存在しない。

制御付き振り子装置を搭載しており、台車はボルスタレス台車である。
スーパーはくととは – はてなキーワード

「HOT7000系は1次車の導入が1994（平成6）年です。30年使用をめどとすると、2024年ごろから順次更新が必要と考えています。具体的な更新計画は決まっていませんが、現在のところ、新車を導入して置き換える予定です」（智頭急行）

智頭急行によると、「スーパーはくと」は2017年には約63万人が利用。京阪神と鳥取を結ぶ主要な移動手段のひとつとなっているといいます。平井知事は県議会の答弁で、「智頭急行は好調に黒字を重ね、車両更新に使える基金が34億円ほどあり、現実的にも更新に向かいうる状況にあります。新しい時代を見据えた経営計画を策定するなかで、車両更新を実現していきます」と表明しました。
智頭急行の特急「スーパーはくと」に新型導入　2024年めど　年間63万人利用、京阪神～鳥取結ぶ | 乗りものニュース

曲線通過時の振子角度5度を考慮して車体高および車体幅が若干縮小され、丸みを帯びた形状となっている。基本的に普通鋼を使用しているが、腐食を考慮して、屋根と床板にはステンレスが使用されている。また、車体および機器は耐寒・耐雪構造となっている。最高速度は130km/hで、設計上の曲線通過速度については本則+35km/hを目標としていたが、営業運転では最大で本則+30km/hである。紀勢本線（きのくに線）の半径400mのカーブが連続する区間を100km/hで走行することが可能である。130km/h運転は東海道本線（JR京都線）外側線と紀勢本線の一部区間で実施されている。
JR西日本283系電車 – Wikipedia

この車両は高速化を目指した車両であるために、大きく2つの機能的特徴を持っています。

まずは制御付自然振子台車を使用し、曲線を高速で走行できることです。この振子機能は、曲線に進入した際、遠心力で車体が曲線の内側に傾くことができるように台車にガイドを設け、さらに地上データを記憶して、車両が曲線の直前から予測して車両の傾斜を空気圧によりアシストする制御機能を持っています。これにより、曲線を高速でよりスムーズに走行することを可能としています。

つぎに、大出力エンジン（450PS）を1両に2台搭載し、高速・高加速化を図っているところです。このキハ１８７では低速域から素晴らしい加速を見せ、あっという間に最高速度の120km/hに達することができます
●JR西日本 キハ187系特急型気動車

台車の上に設置されている空気バネを空気の出し入れによって伸び縮みさせ、車体を傾けます。

これに加えてアンチローリング装置も搭載し、傾斜角度の精度を向上。車体が傾いたときにパンタグラフが架線から外れないようにしています。さらにフルアクティブ動揺防止装置も搭載して、乗り心地の向上が図られました。

ちなみに、E353系の傾斜角度は最大1.5度でE351系（5度）より小さいですが、E351系と同等の速度でカーブを走れるといいます。
特急「あずさ」新型E353系どこが優れているのか？　斬新、高機能、速度向上担うホープ（写真51枚） | 乗りものニュース- (2)

営業運転の最高速度は320km/hで、上り3‰での均衡速度は360km/hである。標準編成は10両とし、電動車 (M) と付随車 (T) の構成（MT比）は8:2である。 起動加速度は1.71 km/h/sであるが、E3系との連結時にはE3系と性能をあわせる（起動加速度を1.6 km/h/sにする）切り替え機能を搭載する。

曲線通過時の乗り心地を向上させ、半径4,000mのカーブでも320km/hで走行できるように、空気ばねによる車体傾斜システムにより外軌側を上昇させ、車体を最大1.5度傾斜させることができる。
新幹線E5系・H5系電車 – Wikipedia

東北新幹線のスピ－ドアップに伴い、同区間を東北新幹線車両と併結して走る秋田新幹線「こまち」用に、E5系と同等の320km/hの走行性能を持つ新型車両として導入された。E5系同様車体傾斜装置を搭載し、最大傾斜角度は1.5度（在来線区間では作動しない）。R4000mのカーブでも320km/hで走行可能。
E6系 (いーしっくすけいまたはいーろくけい)とは【ピクシブ百科事典】

「中央締結ブレーキディスク」の採用によってブレーキ力が約15％強化され、「地震ブレーキシステム」では地震発生時、停止に必要な距離が1割程度短縮されます。つまり「A化」によって安全性が向上しました。

「定速走行装置」は、そのときの状況における最高速度で走行できるシステム。線路の勾配などを考慮しつつ、制限速度を守りながら効率的に走れるため、ダイヤが乱れた際、遅れの早期回復につなげることが可能です。つまり「A化」でこの装置を搭載したことによって、運行の安定性が向上します。「空気タンク」が増設されたのもポイントです。N700系とN700Aは、空気圧で作動する「車体傾斜装置」を搭載しています。カーブで車体を傾け、遠心力を抑えることで乗り心地を維持しつつ、カーブを高速で通過できるようにするシステムです。

N700Aはこれを作動させるための空気タンクを多く持っており、より広い区間で車体傾斜が可能なことから、カーブの多い東海道新幹線でも285km/h運転が可能です。
N700系のA化が完了　何が変わる？　JR東海 | 乗りものニュース- (2)

振子装置については採用は見送られ、空気ばねによる強制車体傾斜装置を搭載して、在来型の８０００系振子式車両と同等の曲線通過速度を目指している。
しかし、実際には車体傾斜角が小さくなることから完全に同等とまではいかず、通常０．０８Ｇまでとされている曲線通過時の超過遠心力を０．１Ｇまで許容する措置を採っている。

また、若干ながらも車体が傾斜することから、８０００系と同等のワイヤ固定式パンタグラフ制御装置を採用しているが、制御用ワイヤの長寿命化（８０００系と比較の場合）を図るため、曲線における台車の「首振り」が装置に影響を与えないように、台車への取付方法等が工夫されている。

車体には衝撃吸収構造が導入され、前面から運転席背面まではサバイバルゾーン、運転席背面からデッキまでがクラッシャブルゾーンとなっている。
SHIKOKU’S Web ８６００系

8600系電車と同様の空気ばね式車体傾斜装置が採用された。曲線上で外側を向く方の台車の空気ばねの高さを上げて車体を最大2度傾斜させ、マップ式とセンサ式の2つの方式を用いて車体の傾斜を制御する。マップ式は予めTC装置に地上データを保存しATSの地上子から自車位置を検出して曲線の手前から車体を傾けていく仕組みで、センサ式はジャイロと加速度計から曲率を求めて車体を傾斜させる仕組みである。
JR四国2600系気動車 – Wikipedia

名鉄には曲線区間が多いため、空気バネを用いた「車体傾斜装置」を採用して車体を最大2度傾斜させ、曲線通過速度を既存車に比べて5～15km/h向上させている。
名鉄2000系とは (メイテツニセンケイとは) [単語記事] – ニコニコ大百科

構体構造はアルミ中空形材に加え、強度の必要な箇所にアルミ厚板の削り出し材を使用することで、鉄道車両として最大級の側窓開口と高い剛性を両立し、良好な眺望と乗り心地の向上の両方に寄与しています。先頭構体の複雑な形状は３次元ＣＡＤを活用し、運転台まで含めた連続曲面を構成する総合設計とし、削り出し材の活用で表現しています。
台車は空気ばねの取付位置を高くした高空気ばね連接台車で、空気ばねによる車体傾斜を行う世界初の連接車となっています。またこれも世界初となる台車枠操舵機能により、曲線通過時のきしり音の低減や線路への負担を減らしています。これらの新機軸により、曲線を走行していてもほとんどそれとわからないような乗り心地を実現しています
●小田急電鉄50000形特急電車「VSE」

車体は軽量ステンレス製で、車体傾斜装置を持つキハ201系気動車と共通の構体を用いているため、車体断面は上方窄まりの台形断面となっています。片開き式の客用扉（有効幅1,150mm）を片側3箇所に設けました。車体側面の帯色は萌黄色（ライトグリーン）+赤です。

先頭車は高運転台構造として視認性を向上し、衝撃吸収構造を採用しました。前面中央部が前方に突出する独特の形状をもち、冬季対策として全6灯の前照灯（腰部の2灯はHIDランプ）、スノープラウ兼用の大型スカート、高速ワイパーを装備しています。正面貫通扉には、増解結時間短縮のため自動幌が採用されました。また、運転台には721系や785系などと同様の左手操作式ワンハンドルマスコンを搭載し、モニタ装置はタッチパネル式のカラー液晶ディスプレイとなりました。
電車731系: B767-281のブログ

キハ201系は非電化区間である函館本線小樽以西からの札幌への直通列車用に開発された車両で、731系電車と気電協調運転を行えることが最大の特徴である。電車の加速性能に合わせるために、一両あたり900PSという気動車としては破格の高出力となった。ちなみに900PSはDE10型ディーゼル機関車に匹敵する出力である。

また、曲線区間でのスピードアップのために車体傾斜装置を装備している。車体傾斜装置は空気ばねの圧力を変化させることで、曲線区間において車体を最大2度傾ける装置である。この技術は後に開発される261系特急型気動車にも採用されている。

車体は731系と同じ構造の軽量ステンレス製の3扉で、車内も731系と同じデザインのデッキなしロングシートである。ただし、トイレの位置は両者で異なり、731系では岩見沢・苫小牧方の先頭車に設置されているのに対し、キハ201系では中間車に設置されている
交通図鑑/北海道の交通/JR北海道キハ201系 – 北大鉄研別館 – アットウィキ

宗谷本線の高速化に合わせて高速性の確保とコストの適正化に留意されながら製造された。

これまでJR北海道が開発した特急型気動車としては、キハ281系やキハ283系があったが、いずれも振り子機構を搭載するなど速度向上やサービスアップに貢献した反面、製造や保守コストが高額であった。

そこで輸送密度が低い区間を走行する本系列はコストパフォーマンスに優れた車両を要請され、先に車体傾斜制御装置を搭載したキハ201系をベースに、新たに開発された。2014年8月30日より、車両メンテナンス体制強化のため車体傾斜装置の使用を取りやめた。そのため、一部列車の所要時間が伸び、先頭車ロゴがこれまでの「Tilt261」から「HET261」へ変更された。
キハ261系とは (キハニイロクイチケイとは) [単語記事] – ニコニコ大百科

2000系の車体傾斜装置は車体を振り子のように傾ける「振り子式」を採用しましたが、2600系はメンテナンス費用を削減するため、空気バネの内圧を変化させることで車体を傾ける「空気バネ式」を採用。しかし走行試験の結果、カーブの多い土讃線では空気容量の確保に課題があることが判明したとして、2700系では振り子式が再び採用されました。
JR四国の新型特急車2700系が登場！ 2600系ベースに開発、日本の伝統意匠をアレンジ（写真61枚） | 乗りものニュース

2600系が空気バネ方式による車体傾斜システムを採用した理由は、走行時の性能が良いからというより、メンテナンスコストを下げられるから。車体傾斜性能としては、従来の制御付自然振子式のほうが高い。空気バネ方式の最大傾斜角度は2度、JR四国の既存の特急形気動車2000系の制御付自然振子式の最大傾斜角度は5度。角度が大きいほど、曲線区間の通過速度は高くなる。
鉄道ニュース週報(90) JR四国2600系の空気バネ方式「断念」残念な結果ではない | マイナビニュース

・381系　約60両を新製車両に置換計画あり（投入予定時期　2022～2023年）
・113系、117系　約170両を新製車両に置換計画あり（投入予定時期　2022～2025年）
・681系、281系、283系　約110両を新製車両に置換計画あり（投入予定時期　2024～2027年）
【JR西日本】2024年頃から681系・281系・283系の約110両を新製車両に置換？ | いまどきの鉄道サイトの作り方

381系は今や数少ない国鉄型の特急車両ですが、数年前から置き換えが検討されていました。そして、ついにIR情報で公式に置き換えが発表されました。 2022～2023年の置き換えとのことで、今後車両の詳細が決定されていくのでしょう。
JR西日本のIR情報から今後の車両更新を考える ｜ akkiの鉄道旅行記

JR北海道、2022年度までに特急北斗をすべてキハ261系に＿H100形気動車も追加投入
2019.04.22ニュース北海道

JR北海道は、札幌と函館を結ぶ特急北斗の車両を、2022年度までに261系に統一させる。

特急北斗は現在、キハ281系とキハ261系の2車種で運行。これをすべてキハ261系化する。

また2020・2021年度にかけて、キハ261系には、携帯電話・PC充電コーナーを順次設置していく。
JR北海道、2022年度までに特急北斗をすべてキハ261系に＿H100形気動車も追加投入 | 鉄道ニュース | 鉄道チャンネル