台車(鉄道車両)

 

鉄道車両の台車）とは、鉄道車両において、車体に直結されていない、自由度のある走り装置のことである。

車両の走行のための装置の総称は走り装置（または走行装置）であり、台車とは、車体に直結されていない、自由度のある走り装置のことである。

蒸気機関車の動輪やワム80000のような二軸貨車の走り装置は台車とは呼ばない。これらの走り装置は固定軸受もしくは固定車軸と呼ばれる。国鉄においてはボギー台車、一軸台車、機関車の主台車、先台車、従台車には台車形式を付与しているが、固定軸受には台車形式は付与していない。

また熊本市交通局9700形電車のような超低床電車（いわゆるライトレール）には、1車体4輪としつつ車軸を持たない独立車輪を、それぞれ旋回可能な4つの台車で保持しているものもある。

現在最も多く用いられている2軸ボギー台車は、右図のように1車両あたり4軸を2軸ずつの小さな単位に分割し、車体に対して回転できる（一部に3軸ボギー台車や4軸ボギー台車、あるいはそれらを複数組み合わせて一まとまりとして使用するケースもある）。

鉄道車両の車輪は車軸に固定されており（輪軸という）、初期の蒸気機関車・客車・貨車は4輪、すなわち2軸であった。車体の長大化、重量の増大につれより多くの車輪・車軸が必要となるが、2軸以上を車体に固定すると曲線の通過が困難になる。また、2軸であっても、固定された状態でその間隔（固定軸距）が長くなると、理想的には輪軸がレールと直角になるべきところ、その角度のずれ（アタック角）が大きくなるため、走行抵抗が大きくなり曲線通過が困難になる。

ボギー台車は曲線に追従して回転できるため、曲線の通過が容易となる。また、乗り心地や走行性能についても、縦の揺動をボギーの2軸間で一旦平準化するので揺れが少なくなり、ばね装置を2段階にできる点でも固定軸車に比べて有利である。ばね装置を台車構造の内部で完結する構造としたものが多く、車体と台車の機能の切り離しが行われる形になっていたが、近年は、枕ばね（後述）を車体との間に持たせる形のものが増えている。

特に古い機関車の台車については、旅客車のボギー台車とは大きく異なるものが用いられた。

台車の役割
台車の役割は次のようなものである。

車体の重量を車輪を介してレールに伝えることで車体を保持する。
車体をレールにそって安定して高速に走行させる。
車輪の回転による推進力（動台車の場合）および制動時のブレーキ力を車体に伝える。
曲線で、レールから車輪に伝わった横向きの力（方向を変える力）を車体に伝える。同時に、車輪がカーブに沿うよう台車自身を回転可能とする（ボギー台車）。
走行時に線路から伝わる振動や衝撃をなるべく車体に伝えないように減衰させる。
線路の平面からのずれを補償（吸収）して、4つの車輪がレールから浮かないようにする。
駆動装置、ブレーキ装置が組み込まれる。多くの電気車の場合は動力装置となるモーターも組み込む。
このうちばね機能と回転機能の概要を図示すると右のとおりで、ばね機能は一般に二種類のばねで分担される。

基本的な分類
一軸台車
一つの輪軸で構成される台車。一軸台車は東急デハ200形の連接台車 (TS-501) や写真のED62電気機関車の中間台車 (TR109) などで採用されている。
単台車
古典的な電車の4輪単車などに、1車体に1台取り付けられている台車[注釈 2]。台車が台枠に対してばねを介して取り付けられているため、車体に対する回転（首振り）機能は持たない。ラジアル式台車は単台車の輪軸を前後方向にも可動する構造にして曲線通過性能を向上した台車で、J.G.Brill社やボールドウィン・ロコモティブ・ワークス社、それに丹羽工業所などが1910年代に製造した。文献によっては一般的な二軸車の固定軸受をも単台車と称する場合もあるが、固定軸受がばねを介して一つの輪軸が台枠に取り付けられているのに対して、単台車は二つの輪軸がばねを介して台車枠に取り付けられ、その台車枠がばねを介して台枠に取り付けられている[注釈 3]。
ボギー台車
電車・客車などで1車体に2台取り付けられる台車。機関車には使用条件や要求性能に応じて1車体に3台ないしは4台取り付ける場合もある。
2軸ボギー台車
3軸ボギー台車
4軸以上のボギー台車：特殊。日本では重量物を運ぶ大物車に用いられるのみ。
複式ボギー台車

全体構造
通常1では回転機構と、車体・台車枠間の上下・左右動を受けるばねとその振動を減衰させるダンパーの機構、3では軸箱・台車枠間の上下動を受けるばねおよびダンパーの機構を設ける。1を車体支持装置、3を軸箱支持装置とよぶ。両者は、多くの種類が考案・実用化されてきた。なお車体支持装置には一般に前後の牽引力を伝達する装置も組み込まれる。また、列車を止める制動装置（ブレーキ）や、動力台車では、駆動装置が搭載される。

台車の前後方向は固定され、車体と台車の間の牽引力・ブレーキ力を伝達する。（なお前後・左右はそれぞれ列車の進行方向と、それに直交する枕木方向。上下は垂直方向とし、回転はこの垂直軸の回りの回転とする。

輪軸がレールに沿って進行するため、基本的に左右方向の動きが拘束され、車体の揺れや曲線で生じる左右の相対移動を台車が大きく負担・吸収すること、操舵のために自ら回転させる必要がないことが、自動車のサスペンションと大きく異なる点として挙げられる。

ばね下重量・ばね間重量
模式的に車体 - ばね - 輪軸が垂直に並んでいるとして、レールにより上下動が生じた状態では、一般にはばねより下の重量が軽いほど、車輪が容易にレールに追随することになり、またばねを介して車体に与える振動衝撃も少なくなる。一般には鉄道車両の台車では通常台車枠と軸箱間にある軸ばねの下に相当する。また、軸箱以下のばね下重量ほどではないが軸ばねと枕ばねの間、つまり台車枠などの質量も軽いことが望ましく、ばね下重量とばね間重量の軽量化にはさまざまな工夫がされてきた。