アクティブダンパ制御による鉄道車両の動揺制御と車輪横圧低減に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650276
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture & Technology
• Principal Investigator: 永井 正夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10111634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): モラン アントニオ 東京農工大学, 工学部, 助手 (00262238)
• Keywords: 鉄道車両 / 走行安定性 / 乗り心地 / アクティブサスペンション / セミアクティブサスペンション / 振動制御 / 車輪横圧

Research Abstract

我が国において、高速大量輸送機関として鉄道車両に対する需要は、欧米各国に比べ多い。その様な背景から鉄道車両の速度向上開発が活発に行われている。新幹線が200km/hから300km/h台へ、在来線が120km/hから160km/h程度へ最高速度が向上されることにより、大幅な輸送量の増大が期待される。この場合、速度向上の反面、振動騒音の増大が問題になり、これらを抑制しつつ、安全性を確保する必要がある。そこで鉄道車両の高速走行時の走行安定性と乗り心地の確保を目的とした研究が盛んに行われている。その一つとして、車体・台車間にアクティブサスペンションを用いて、鉄道車両の左右動揺を抑制し、乗り心地を向上させる研究^<〔1〕>がある。
アクティブサスペンションを用いることにより、乗り心地向上が期待できることは、各方面での研究で明らかになっている。しかし、鉄道車両のアクティブサスペンションの研究では、車体の制振性能の向上だけが注目されており、アクティブサスペンション制御時の台車の走行安定性に着目した研究はあまりなされていないのが現実である。
また、アクティブサスペンション技術の発展は、車両の支持系に適用し、大幅な振動低減を実現している。しかしながら公共交通機関に求められる高速化と省エネルギーへの要求が高い。これを踏まえ、系の減衰係数を調整するセミアクティブサスペンションの導入により、同等な効果が得られないかというのが着目点である。
そこで本研究では、2種類の減衰力調整型ダンパとして機構的に調整する、可変オリフィスのピエゾ素子によるダンパと、物性変化により調整する、電気粘性流体によるダンパの2種類を検討し、その効果を示し、可能性を探る。また、車体の制振性能向上を目的としたアクティブサスペンションが、台車の走行安定性にどのような影響を与えるか、車輪横圧による評価検討をシミュレーションにより行った。

Research Products

• [Publications] NAGAI.M.,ONDA.M.,HASEGAWA.T.,YOSHIDA.H.: "Semi-active Control of Vehicle Vobration Using Continuously Variable Damper" The 2nd Int.Sympo.on MOVICJSME. vol.3. 153-158 (1996)
• [Publications] 永井,吉田,音田,川真田: "ER流体型ダンパによる車両の振動制御" 第73期通常総会講演論文集(日本機械学会). NO.96-1(IV). 420-421 (1996)
• [Publications] 永井,吉田,音田,川真田: "ERダンパを用いた車両のセミアクティブ制御振動" 第8回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム講演論文集(日本機械学会). NO.96-252. 349-352 (1996)
• [Publications] 永井,音田,科野: "鉄道車両の走行安定性に及ぼすアクティブサスペンションの影響解析" 第5回交通物流部門大会講演論文集(日本機械学会). 79-82 (1996)