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鉄道車両の台車(てつどうしゃりょうのだいしゃ、railway truck / bogie)は、輪軸を保持し、車体の重量を車軸に伝えるとともに走行・制動機能を備えた機構である。

自動車におけるサスペンションと同様に、車両の安定性をつかさどり、曲線通過速度や最高速度、乗り心地を支配する重要な装置である。

◆ 概要

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)である。そのうちで、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ということができる。蒸気機関車の動輪やワム80000のような2軸貨車の走り装置の場合には、通常台車とは呼ばない吉川1989。。蒸気機関車の動輪は台枠に取り付けられている形になるが、台枠に対し独自に動く先輪、従輪については台車という。

車両を構成する最低限の要素は荷車のように車体と車輪である。ただし鉄道車両の場合、通常車軸に車輪を固定して(輪軸という)一体として回転させる。平面上に自立するため最低4輪が必要で、最初期の蒸気機関車も客車・貨車も4輪すなわち2軸で始まったが、のちに車体の長大化、重量の増大による軸重(1軸あたりにかかる重量)の分散などのためにより多くの車輪・車軸を要するようになった。しかし3軸、4軸などを車体にそのまま固定するとカーブ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、その角度のずれが大きくなるので、やはり抵抗が大きくなったり通過が困難になったりする。

また、荷車のように車体と車輪の間になんらサスペンションがない場合、乗り心地や走行性能に問題がある。したがって、車体と車輪の間に、馬車でも行われるように、ばねを介する構造が必要になる。この際、車体と車輪の間に直接バネを置くこともできる(後になっても蒸気機関車の動輪や2軸貨車は一般にこの形)が、車輪を支持する部分を車体と切り離した方がよい場合が多い。

こうした要因から、台車が出現することになる。第1の曲線通過の要因に関し、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(車体支持専門の小さな車両のようなもの)に分割し、車体に対する回転を行わせるものが現在最も多く用いられている2軸ボギー台車であり、本項目でもこの形式を中心に扱う(一部に3軸ボギー台車もある)。また中には1軸で回転を許容したものもあるが、一軸台車ということが多い。

第2の緩衝作用の要因に関しては、2軸であっても車輪を支持する部分を車体と切り離したものがあり、通常は車体に対する回転(首振り)機能は持たないただしJ.G.Brill社や丹羽工業所が1910年代に製造したラジアル式台車や1980年代に富士重工がLE-Carと呼ばれる軽快気動車用として開発・量産した台車のように、リンク機構を用いて2台の1軸単台車同士を結合し、操舵・回転を行うケースが少数ながら存在する。が、これを単台車と呼ぶ。ボギー台車においては、レールに起因する縦の揺動をボギーの2軸間で一旦平準化するので原理的に揺れが少なくなり、またバネ装置を2段階にできる点でも、一般に2軸車に比べてより乗り心地をよくすることができる。従来ばね装置を台車構造の内部に持たせたものが多く、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)の部分を車体との間に持たせる形のものが増えている。

◇ボギー台車の名称

国鉄では、1929年に実施された台車の形式称号の整理に基づきボギー台車をTRのあとに形式ごとに数字を付けて呼んでいたが、1949年に実施された台車形式命名基準改正により、動力台車についてはDTと数字の形式に改めた。私鉄用の台車に関しては、会社ごとにさまざまな呼称がある。

◇ 機関車の台車

機関車の場合、とくに旧形のものは旅客車のボギー台車とは様相が大きく異なる。蒸気機関車の場合、既述の通り動輪は台枠に直接取り付けられるが、先輪・従輪で台枠に対して回転可能なものは、先台車・従台車と呼ばれる。国鉄では形式にLTを付する。

また日本ではEH10形以降の電気機関車は、頑丈な台枠を持つ車体に連結器が取り付けられ、ボギー台車で駆動する形であるが、以前の旧形電気機関車は、蒸気機関車と同様の台車枠(台枠)に動輪が付けられ、車体に対して回転する構造で、連結器はその台車枠に設けられて、車体は上に載っているだけである。多くの場合蒸気機関車と同様に先台車が設けられるが、これに対して動輪の部分の台車は主台車と呼ばれ、国鉄では形式にHTを付する。また多くの形では前後の台車が中央で連結され牽引力も伝達する形になっていた従って蒸気機関車の足回りが背中合わせに連結されたものに、車体が載っているような構造とも言える。。先台車は、主台車の先端にさらに回転するように取り付けられ、カーブでガイドする役割を担った両端に付いているが、双方向に運転されるので、一般に両方とも先台車と言う。。

また6動軸をもつF形機関車で、2軸ボギー台車3組を用いるものは、カーブを曲がるときに線路への横圧が大きくならないよう、中間台車が横動しやすい特殊な構造が用いられる。動輪のない中間台車が、軸重調整のために設けられる場合もある。また固定した3軸ボギー台車とすると中央の軸の横圧が大きくなるので、DE10などでは1軸ごとに可動の特殊な形が用いられている。古いタイプの機関車には、3軸台車も多く用いられ、うち2軸のみ動輪など、さまざまなタイプがあった。

◆ 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通りで、ばね機能は一般に二種類のばねで分担される。

◇ばね下重量

右図のように模式的に車体-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し、台車全体と共に、このばね下の軽量化にもさまざまな工夫がされてきた。

◆ 全体構造

上のように、役割が多岐にわたる中で、レール上で車体を支持するための構成は、多くの旅客車で使用されている台車ではおおむね右図のようになっている。前後方向は、レールに沿って進行する方向なので固定し、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厳密には他の2軸の回転もあるがこれは上下動に分解して受ける。)。

自動車のサスペンションと似た部分もあるが、大きく異なるのは、一つは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、車体の揺れやカーブの際に生じる左右の相対移動を台車が大きく負担・吸収しなくてはならないことである。もう一つはカーブやポイントでの回転がレールによって案内されることで引き起こされるため、操舵のために自ら回転させる必要がないことである。

上記の要求を満たすため、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。この両者の機構には、非常に多くの種類が考案・実用化されてきた。なお車体支持装置には(右図にはないが)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、走行する列車を止めるための制動装置(ブレーキ)が必要であり、また機関車や、電車・気動車に用いられる動力台車には、モーター電気機関車(電気式ディーゼル機関車やハイブリッド機関車の一部を含む)および電車(一部のハイブリッド気動車を含む)のみ。ただし、TGVなどのように主電動機を車体に固定するものも存在する。この場合は台車には駆動装置のみが装架される。やその動力を輪軸にまで伝達する駆動装置を装架する必要がある。

◇ 軸数による分類

・ 一軸台車

・ ボギー台車

  ・ 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。日本の例では重量物を運ぶ大物車に用いるのみ。

◆ 車体支持装置

◇ 車体支持方式

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