thumb|250 px|曲線区間でのJR北海道キハ283系気動車。制御付き自然振り子式車体傾斜を採用し、最大6度の傾斜角を実現している。
車体傾斜式車両(しゃたいけいしゃしきしゃりょう、)とは、曲線通過時に車体を傾斜させることで、通過速度の向上と乗り心地の改善を図った鉄道車両である。車体傾斜車両とも呼ばれる。
車体傾斜の方法としては、自然振り子式、制御付き自然振り子式、強制車体傾斜式、空気ばね制御による車体傾斜式など、複数のシステムが存在している『鉄道のテクノロジー』Vol.4、p.27。
概要
曲線部分の軌道は、通過時に車両にかかる遠心力を打ち消すため、傾斜(カント)が設けられている『世界の高速鉄道』、p.287。それでも速度が高すぎると乗客はカントで打ち消されなかった超過遠心力を感じるために乗り心地を悪化させたり日本国有鉄道の場合、乗り心地上許容される車体床面における水平方向の加速度を0.08G(地表方向の重力の約1/12)以下を限度としていた。この数値は、テーブルの上のコップが横に動くか動かないかという程度の遠心力の強さである。、さらには車両の転覆につながったりする。そこで、曲線通過時に車両にかかる超過遠心力の限度許容可能な超過遠心力=許容カント不足量(Cant deficiency)として規定される。を設け、さらに曲率半径とカント量に応じて制限速度が設けられている。
列車の最高速度が低かった時代はあまり問題とされなかった曲線区間の制限速度であるが、最高速度が向上するとスピードアップのための障害となった。平坦な場所を走行する幹線では元々曲率半径は大きめに取られているが、山岳路線やローカル線では敷設条件から半径の小さい曲線が小刻みに連続する。根本的な解決には、長大なトンネルを掘ったり橋梁を架けたりして迂回していた区間を直線化するなど大規模な土木工事により軌道の線形を改良することになるが、これは莫大な工事費と時間を要する。
そこで、既設軌道の改良による設備投資を抑制しつつ列車の高速化を廉価に実現するため、より高速で曲線を走行しようとする場合、増加する遠心力への対策が必要になる。転覆の危険については、カントの傾斜角を増やすことにより遠心力を車両の垂直方向に振り向け、水平方向にかかる加速度を減らすことで低減できる。同時に車両の内装や屋根上を軽くするなどして車重を減らし、重心を下げることでも転倒の危険は低減される。しかし、列車が曲線で停止した時に車体が傾きすぎないようカント量には限度が設けられている。特に曲率半径が小さい場合、カント不足となりやすい。
従って、車両(十分に重心が低い車両)によっては「転覆の危険なく通過できる」が「乗り心地の問題」によって曲線通過速度が制限されると言う事態が想定されうる。この時適当な方法で乗客にかかる横方向の加速度を減じることができれば、その分曲線通過速度を向上できる。その答えの一つが、何らかの機構により、曲線区間のカントの不足分を車体自体を傾斜させることで補う、車体傾斜車両である。
なお、車体傾斜機構は乗り心地を維持したままスピードを上げるための仕組みであり、軌道や車両にかかる荷重を減らすためのものではないため、曲線部での速度超過による脱線を防ぐことはできないただし、振り子式車両は概して重心が低いためそもそも脱線しにくい。同じ車両で比べた場合に、車体傾斜機構によって脱線を防ぐことはできないということである。。そもそも車体にかかる遠心力は、その速度・質量・曲線半径により一意に定まる。遠心力を減ずることは不可能(車体の水平方向、垂直方向成分の振り分けをカントにより変えられるだけ)である。そのため車体傾斜車両を用いて高速化を行う場合は、曲線区間で増す遠心力による側圧増大対策などのために、軌道強化が必要となる側圧増大を抑制するために車体傾斜システムとともに操舵台車を搭載する車両もあるが、軌道が強化されなければ安定した高速走行そのものが困難である。。軌道強化が実施されていない区間では速度を高められないためカント不足とはならず、車体を傾斜させる必要がなくなり傾斜機構を停止させて運用されることもある逆に幹線区間で半径の小さな曲線がなく、通過速度に対して充分なカント量がある場合も、車体傾斜を動作させる必要はない。。すなわち車体傾斜システムだけでは曲線区間の高速化はできず、車両の低重心化と軌道の強化も行うことで初めて高速化が成される。
また、全員着席していること等を前提に乗り心地の悪化を妥協し、車体傾斜機構を備えない、あるいは車体傾斜装置を従来より簡素なものする、という選択もありうる車体傾斜装置を装備しない681系・683系等で曲線通過速度を高めているのはこの例である。。
分類と機構 自然振り子式 (制御なし)
自然振り子式は、車体傾斜の回転中心を重心より高い位置に設定し、曲線通過時にかかる超過遠心力を利用して受動的に車体傾斜を行わせる。車体と台車枠を繋ぐ形で取付られたリンク機構や、台車枠上に取付けられたコロまたはベアリングにより、転動板で傾斜できるようにした振子ばり枕ばり(ボルスタ)の下部を円形にして回転できるようにしたもの。で車体を支持・傾斜させることを利用して車体傾斜の仮想的な回転中心を設定し、傾斜動作を円滑に行えるように設計する例が多いが、自然振り子式にこれらの機構部品が必須なわけではない。後述するスペインのタルゴ・ペンデュラーのようにこうした機構を一切備えず、空気ばねによる枕ばねを車体の天井付近に置き、車体傾斜の回転中心を天井よりも高い位置に設定することで簡潔に自然振子を実現した例も存在する風戸2011、p.15。また、日本で最初に車体傾斜式車両を試験した小田急電鉄の車両も、左右の高い位置の空気ばねを連通して遠心力で受動的に内傾するものだったタルゴ・ペンデュラーも小田急の試験車両もともに車体端より外に連接台車の中心があり、ボギー車に比べれば空気ばねを高く設置しやすい。小田急の場合、約2000 mmの高さであった。。
自然振り子式は比較的シンプルな機構ながら大きな効果が得られ、日本国有鉄道(国鉄)では、1973年に国鉄381系電車で営業運転を開始した風戸2011、p.3。しかし曲線(特に緩和曲線)を通過する際に、「振り遅れ」や「揺り戻し」と呼ばれる振動が発生して乗り心地を悪化させるため、乗客に不快感を与えたり乗り物酔いを引き起こす原因となることがある。これは傾斜装置の摩擦等の要因により、一定以上の遠心力がかからないと車体が動かず、あるいは遠心力が一定以下にならないと戻らないために生じるものである『電車基礎講座』、p.150。また振子の動作により車体の重心が曲線の外側に移動するため、車体の重心を下げることで高速走行に悪影響が出ないように設計されている。
381系台車の振り子機構では、台車枠に中心ピンと側受を有し、台車枠に対して舵取り可能な回転ばりが乗り、回転ばりの上には左右にコロが取り付けられ、その上に振り子動きをする枕ばりが乗る。車体は空気ばねを介して枕ばりに乗り、前後力を伝達するボルスタアンカーが回転ばりと車体を結合する。振り子動きに伴いボルスタアンカーが傾き有効長が変わるが、その変位は空気ばねが前後方向に変形して吸収する。コロには上記前後力で上に乗るコロ受けとの間で滑らないようにツバが設けてある。コロはニードル軸受けで支えられているが、上記のボルスタアンカー有効長変化による空気ばねのこじりなどにより振子抵抗が大きく、乗り心地の阻害要因となっていた。
日本の振り子式車両では最大傾斜角は5 - 6度となっている『新世代鉄道の技術』、p.137。
なお、懸垂式モノレールは、軌道に車体がぶら下がっている構造から重心位置が低いため、軌道面を支点として曲線では遠心力で車体が振り子同様に外側に振られる動作を示す。
制御付き自然振り子式
上述の自然振り子式の問題は、曲線の外側に向けて傾斜装置の摩擦を打ち消す程度の力を加えておけば解消される。制御付き自然振り子式は、自然振り子式の機構に空気圧などによる能動的な傾斜制御を追加したものであり、強制車体傾斜方式と同様に、曲線を検知して車体の傾斜角度を制御する装置が必要となる。従って、制御を切れば自然振り子式としての動作も可能であるが、その場合は自然振り子式の問題もそのまま発生する。
国鉄では自然振り子式での「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り子式が開発・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なかった。
TR908台車の振り子機構では従来あった回転ばりは無く、台車枠の上にコロ、カムフォロワを介して振り子ばりが直接乗る、台車のかじ取りは振り子ばりと車体の間で行う。ころにはつばのない円筒形コロを使用し、前後力による動きを抑える為、前後にカムフォロワを配置する。高速走行時の蛇行動抑制の為に振り子ばりと車体の間にヨーダンパを左右に設けるが、その減衰力は舵取り性能を落とさないよう最小限に留められている。
TR908台車は中央西線で行われた走行試験において優れた性能を発揮したが、コロ装置の防塵が充分でないなどの問題点もあり、コロ装置の構造を改良したTR908A台車が設計製作され、湖西線などで行われた現車走行試験を経てその後の振り子台車に広く採用された。TR908A以降のコロ式振り子台車に採用されたコロ装置の利点は、潤滑の必要なニードル軸受けは全てシールされた軸受箱内に収められており、保守が容易な事、また、振り子ばりと台車枠はコロ受け―コロ―ニードル軸受け―台車枠と摩擦で結合されており、車体―ヨーダンパ―台車枠間の剛性が高く、高速走行安定性に優れる点が挙げられる。欠点としては直線走行時コロ受けとコロが同じ場所で接触するため、コロ受けに段付き摩耗が発生することがあり、対策として耐フレッティング性に優れたグリースの採用により抑制される。
また振り子式気動車においては、機関と台車を繋ぐ推進軸の伸縮機構によって発生する伸縮抵抗が車体傾斜に影響を与えることを無視できないとの理由で実用化には至らなかった経緯があったが、国鉄分割民営化後の1988年5月に鉄道総合技術研究所がキハ58系のDT22形台車を改造した振り子式台車の試験を行って遜色ない性能を確認できたため『鉄道ファン』通巻714号、p.241989年設計のJR四国2000系気動車で初めて実用化の機会を得た風戸2011、p.16。同系の成功により、以後この方式は全てのJRグループ旅客会社が採用していたJR東日本では、本方式を採用した唯一の車両であるE351系が、空気ばね車体傾斜方式を採用した後継車両のE353系に置き換えられ、2018年に全廃されている、。
実用化された制御付き自然振り子式では、車体の傾斜制御は以下のようにフィードフォワード的に制御される『鉄道車両のダイナミクス』、p.60。まず、予め線路上の曲線部ごとのカント等のすべての地上データの情報をあらかじめ指令制御装置と呼ばれる車上装置へ組み込まれたマイコンに記録しておき、そこで記録された曲線情報は、速度発電機と地上にあるATS地上子を使用して得られる絶対位置情報と速度発電機の検出で得られる速度情報を基に、緩和曲線区間での適切な車体傾斜角度を計算する。そこで得られた傾斜角情報に従い、指令制御装置が各車に搭載されている振り子指令装置へ車体傾斜のタイミングの指令が伝送され、曲線進入前の緩和曲線区間において空気シリンダーを用いたアクチュエーターにより、あらかじめ能動的に車体を徐々に傾斜させていく。曲線区間通過後の緩和曲線区間においても、同様の手法で車体傾斜を能動的に復元させる。このような制御により、緩和曲線区間で発生する過渡的な振動を抑制するというものである。曲線区間への進入・脱出時にアクチュエーターによって半ば強制的に車体の傾きが制御されるが、補助的な傾斜制御であるため、万が一、この制御装置が正しく作動しない場合でも本来の超過遠心力によって車体は傾き安全性が確保される『新世代鉄道の技術』、p.138。
ただ、走行位置を補正するATS地上子と曲線入口までの距離が若干あり、その間の空転・滑走による誤差で車体傾斜のタイミングがずれること、そしてその場合、以後の地上子による位置補正が正確に働かなくなるおそれがあった上に、地上設備である地上子は、工事などで設置位置が変わる可能性があり、その場合車上のデータベースを更新しなければ、正確な補正ができなくなってしまうことが課題である。
日本での制御付き自然振り子式の車体傾斜機構にはコロ式とベアリングガイド式がある『新世代鉄道の技術』、p.138。最初に実用化された自然振り子式の381系ではコロ式を採用していたが、車体を傾斜させる中心である振子中心を必要に応じて低くできない・装置の小型化が困難・コロを覆う防塵装置が複雑などの欠点があったため、ベアリングガイド式の開発が進められた。開発されたベアリングガイド式は、振り子時の摺動抵抗の低減、振り子装置の小型化、防塵装置の簡素化などを達成し、JR四国8000系電車やJR北海道281系気動車の試作車から採用された。
その後、JRグループ旅客会社6社全てのみならず、第三セクターの土佐くろしお鉄道や智頭急行でも制御付き自然振り子式の車両を導入するなど自然振り子式車両は1990年代に一気に増加したものの、2000年代に入ると、自然振り子式より構造が簡易ながら自然振り子式と同程度の効果が得られる「空気ばね車体傾斜方式」(後述)の車両が主流となった。自然振り子式車両は2001年に登場したJR西日本キハ187系気動車のほか、JR九州883系電車の中間増備車モハ883-1000とサハ883-1000、JR北海道キハ285系気動車(開発中止)を最後に、自然振り子式による新製車両は暫く途絶えた。
JRグループ各社が新幹線車両も含め「空気ばね車体傾斜方式」の車両を投入していく中で、四国旅客鉄道(JR四国)も2017年に老朽化の進む2000系初期型の後継車両として「空気ばね車体傾斜方式」を採用した2600系気動車を試作したものの、走行試験の結果、曲線区間が特に多い土讃線では空気ばねの制御に多くの空気を消費するため空気容量の確保に課題があるとして量産は見送られ、新たに2600系気動車をベースにした「制御付き自然振り子式」の2700系気動車の量産に方針を転換し、2019年に試作車・量産車ともに登場、同年8月より営業運転を開始した。この2700系気動車が、「制御付き自然振り子式」車両の新形式としては、キハ187系気動車以来18年ぶりとなった。また、今後は西日本旅客鉄道(JR西日本)と東海旅客鉄道(JR東海)がともに老朽化した自社保有の旧式車両の置き換え用として「制御付き自然振り子式」を採用した新形式車両の導入を発表しており(のちにJR西日本は273系を投入、JR東海は385系を投入予定)、「空気ばね車体傾斜方式」車両の投入が難しい線区では従来通り「制御付き自然振り子式」車両を導入していくことになっている。 車上型制御付き自然振り子式 上記の制御付き自然振り子式の課題を解決するため、JR西日本が鉄道総合技術研究所・川崎車両と共同で開発した。車両に搭載されたジャイロセンサーが、走行中に速度情報と、現在走行している区間のカーブの情報を取得し、これをデータベースの情報と突き合わせることで、地上設備によらない位置取得・補正を可能とする方式である。273系に初めて採用された。
強制車体傾斜式 強制車体傾斜式は曲線通過時にリンクなどで構成された車体傾斜機構を油圧などによって能動的に傾斜させるものである。強制振り子式と呼ばれることもある。曲線通過時に車体に懸かる超過遠心力を車体傾斜に利用するものではないため、必ずしも車体傾斜の回転中心は重心より高くする必要はないが、実用化された強制車体傾斜式車両の多くは、超過遠心力が車体の傾斜に悪影響を与えないよう回転中心を重心と同じか重心より高い位置としている。多くの強制車体傾斜式で作用されているリンク式の車体傾斜機構自体はコロ式やベアリングガイド式の車体傾斜機構と比べ簡便な構造だが、車体傾斜機構を曲線通過時に正しく動作させるためには何らかの方法で曲線進入を検知し、車体傾斜を制御する装置も必要であり、そうした装置の必要がない自然振り子式と比較して制御装置は複雑になる。
強制車体傾斜式は、主に欧米で普及している風戸2011、p.19。初期の強制車体傾斜式では曲線進入を各車に搭載したジャイロスコープや加速度センサーなどで検知し、車体を傾斜させる車両単位のフィードバック制御が多かった。この方法ではいずれの車両も曲線進入後に車体を傾斜させることになるため、必ず振り遅れが発生するという問題があった。またセンサー類の誤作動によって曲線進入を正しく検知できない場合も多く、実用化の障害となっていた。その後電子工学の発達によって最適な傾斜角度の計算や編成単位で車体の傾斜を制御することが可能になり、曲線進入検知の正確性も向上した。振り遅れについては曲線進入を先頭車に搭載したセンサー類で検知し、先頭車からの指令で後続の車両も順次車体を傾けることで先頭車以外の振り遅れを防ぐ制御方法も開発され、現在では編成単位でのフィードバック制御が主流となっている。なお、一部ではフィードフォワード制御も行われており、車上コンピュータに入力した線形データと既に通過した曲線の情報から車輪回転数で現在走行位置を割り出し、次の曲線の位置を予測しセンサー類が曲線を検知する前から車体を傾斜できるものが実用化されている『』、Alstom。
一般的に最大傾斜角は自然振り子式よりも大きく、イタリアのペンドリーノが8 - 10度、スウェーデンのX2000が6.5度である『新世代鉄道の技術』、p.137。
空気ばね車体傾斜方式 特別な車体傾斜機構を用いず、台車上の左右の空気ばね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JR北海道のように単に「車体傾斜」と呼ぶ鉄道会社もある。また「簡易振り子」とは呼ばれても自然振り子式や制御付き自然振り子式を元に簡易構造としたものではない。。自然振り子式、強制振り子式の分類では、強制振り子式に属する。
本格的な振り子式車両は、導入に当たって車両自体のイニシャルコストの増加に加え、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、車両重量の増加や、整備、検査などと言ったランニングコストの上昇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令とされる、あるいは直通運転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『プロが教える電車のメカニズム』、p.143。
空気ばねによる車体傾斜システムは1960年代から構想されていた(小田急電鉄の鉄道車両#車体傾斜制御も参照)が、実現化に先鞭をつけたのは西ドイツ(当時)であった。西ドイツ国鉄が1973年に12両を試作した403型と呼ばれる動力分散方式の高速車両においては、ボルスタレス台車に最大傾斜角2度の車体傾斜機構が搭載された。この車体傾斜システムは試験のみに終わり、403型も量産されることはなかったが、本方式の基本的な機構はほぼ確立されており、低コストで車体傾斜車両を実現する手段として注目を集めた。
台車左右の枕ばねに用いられる空気ばねの伸縮差に依存することと、車体傾斜の回転中心が枕ばねと同じ高さであり車体傾斜時に車両限界を支障しやすいため、日本での営業車両による最大傾斜角は2度程度に抑えられており、試験車では、在来線で傾斜角5.5度(1970年の小田急電鉄のフィードバック制御の試験車両)、新幹線では3度 (300X) を実現している『鉄道のテクノロジー』Vol.4、p.37『鉄道のテクノロジー』Vol.4、p.40ほか、E991系電車の中間車には空気ばねの伸縮差を大きくすることで7度の車体傾斜を実現したロングストローク空気ばねによる車体傾斜が搭載されていた()。傾斜角は他の方式に比べると小さい。しかし特別な車体傾斜機構を必要とせず、既存の空気ばね台車を若干設計変更してフィードバック制御先頭車両に搭載したジャイロセンサー(角速度センサー)のデータにより曲線を検知して、その後に各車両に搭載された車体傾斜電磁弁により、台車の外軌側の空気ばね内圧を高めて車体を傾斜させる方式。またはフィードフォワード制御予め線路上の曲線部ごとのカント等のすべての情報をあらかじめ車上装置へ組み込まれたマイコンに記録しておき、そこで記録された曲線情報に速度発電機と地上にあるATS地上子(新幹線の場合はトランスポンダ地上子を使用する)を使用して得られる絶対位置情報、速度発電機の検出で得られる速度情報、空気ばねの高さの情報を元に、車体傾斜制御装置が傾斜角を計算して各車両に搭載されている車体傾斜電磁弁装置に指令を送り内軌側の空気ばね内圧を低め、外軌側の空気ばね内圧を高めて、車体を傾斜させる方式。による制御装置を追加するだけで済むためこの場合には、空気ばねの高さの数値も計算に入れる。、低コストである上に傾斜角度2度の場合でも基本速度+25 km/h程度(JR北海道キハ261系気動車、R600 m以上)で曲線通過速度向上が実現できる。日本での営業車両としては、コストパフォーマンスを重視する私鉄や各JR旅客会社の在来線用新型特急車両などに採用されているほか、新幹線のN700系、N700S系とE5系・H5系、E6系にも採用されている。床面の左右(枕木)方向の移動はなく、垂直方向に発生する荷重変化も少ないため、乗り心地に違和感が無い。
課題点として、曲線での左右の向き・曲線半径・カントの大きさと実際の通過速度などを基に曲線での出入り部分での車体の傾け方と戻し方が重要になり、空気ばねの高さの精度を良くする必要があるため、空気ばね内の空気の給排気の精度を良く調整する必要があること。空気ばねは圧縮空気を供給してから高さが変わるまで時間遅れがあるため、吸排気のチューニングが重要であること。空気ばね内部の空気を短時間で膨縮することから圧縮空気の消費が多くなり、特に山間部のカーブが多い区間を走行する場合は、圧縮空気を大量に供給する必要が発生する(車体の傾斜制御に当たり、左右一対の空気ばね相互での急激な空気移動のみに頼ることは不可能で、大部分は空気タンクからの瞬時供給でまかなう必要がある)。従って、一般型の車両に比して大容量のコンプレッサーおよび空気タンクを搭載せねばならず、またコンプレッサーの稼働率も高くならざるを得ない。また枕ばねも含め車体傾斜機構より傾斜させている振り子式では枕ばねレベルでの超過遠心力による車体の左右変位は生じにくいが、空気ばね式では枕ばねである空気ばね自体を車体傾斜機構として使用しているので超過遠心力による車体の左右変位が起きやすく、その際に車体中心ピンが左右動ストッパに接触する左右動ストッパ当たりによって乗り心地が悪くなりやすい。
特に圧縮空気の問題は、常時架線電力からコンプレッサー用電源を得られる上に必要に応じ付随車連結も可能な電車であればある程度カバーし得るが、気動車の場合は全車両にエンジン(車体傾斜式車両では1両につき2台)や燃料タンクを搭載しなければならず補機艤装スペースが電車以上に限られるうえ、同時に走行用エンジン出力の一部を圧縮空気確保のためコンプレッサーの駆動に割り振らねばならず、電車のように付随車を連結すると更にパワーダウンとなってしまうため、空気タンクを多数設置できないことが大きなネックとなる。既に「制御付き自然振り子式」の節で述べた通り、JR四国では空気ばね車体傾斜方式を採用した2600系気動車の量産化を断念先行して投入した8600系電車でも、量産先行車での試験の結果空気タンクの増設が必要とされ、量産車では空気タンクを増設した。だが、こちらは電車であり電動車は2〜3両に1両のみ艤装スペースに余裕があったため、増設への対応が容易であった。し、代わりに旧来からの制御付き自然振子式を採用した2700系気動車を量産し、2000系気動車のうち老朽化した初期型を置き換えた(N2000系と呼ばれる改良型は残置)。また、JR西日本でも273系電車の開発段階では空気ばね式車体傾斜装置を搭載することも検討しており、実際にJR四国から8600系を借り入れて伯備線で走行試験を行ったが、同様の理由で上記の車上型制御付き自然振り子式となった。
このほか、コロ式あるいはベアリングガイド式の振り子式では車体傾斜機構にストッパーを設けて最大傾斜角を超えないようにしているが、空気ばね式ではストッパーではなく、一定高さに達した時点で自動高さ調整弁を作動させ車体を中立に戻す安全装置を設けてストッパーの代わりとしている場合が多い自動高さ調整弁自体を車体傾斜に用いる小田急50000形、台湾TEMU2000型では別途安全装置は設けていない。。この場合、振動等による空気ばね高さ変位も考慮して安全装置が作動する傾斜角は最大傾斜角に対して0.5度から1.0度の余裕をとり、車両限界やパンタグラフ変位についても安全装置の作動傾斜角まで考慮するようにしている。例としてN700系の場合は最大傾斜角1.0度に対し安全装置は2.0度、キハ261系では最大傾斜角2.0度に対し安全装置は3.0度で作動するようになっており、それぞれ車両限界等は2.0度、3.0度まで考慮した設計としている。
複合車体傾斜システム(ハイブリッド車体傾斜システム) thumb|傾斜の模式を線で表した図。線はすべて同じ長さである。下が水平状態、中が制御付き自然振子式による傾斜だけのとき、上が空気ばねによる車体傾斜も用いたとき。北海道旅客鉄道(JR北海道)が、鉄道総合技術研究所、川崎重工業と共同開発したシステム。
制御付き自然振り子式による6度の車体傾斜に、空気ばねによる車体傾斜2度を組み合わせることで、8度の傾斜を実現し、より高速での左右定常加速度を抑えての曲線通過を実現させつつ、床面の左右移動量も従来の制御付き自然振り子式の6度傾斜を下回る値に抑えることで乗り心地の向上も期待されていた。
2006年(平成18年)3月に開発成功が発表され、同年にキハ282-2007に試作台車を搭載しての試験が行われた。
その後、2014年(平成26年)秋に落成する次世代特急の試作車(→キハ285系)により試験を実施することとなっていたが、JR北海道を取り巻く情勢や都市間輸送施策の変化により、試作車落成直後の2014年(平成26年)9月に開発が中止された。
実用化への工夫 車体傾斜システムを搭載した車両は、一般的に車体断面積が小さい。これは傾斜時に線路周辺の構造物と干渉しないよう、幅を狭める必要があるためである。他にも下記の通り電車における集電の問題や、気動車における駆動トルク反力の問題やプロペラシャフト継手の伸縮摺動性など、車体傾斜に伴う問題を克服する工夫をしている。