超高速車両の姿勢制御と振動制御の統合化に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450095
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 永井 正夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10111634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 泰敬 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (20216807) ; 吉田 秀久 東京農工大学, 工学部, 助手 (00332635) ; 鎌田 崇義 東京農工大学, 工学部, 助教授 (60262119) ; 鈴木 康文 (財)鉄道総合技術研究所, 鉄道力学研究部, 部長(研究職)
• Keywords: 車体傾斜制御 / 振動制御 / 超過遠心加速度 / 輪重変動 / リンク機構

Research Abstract

本研究の目的は、超高速車両(車輪レール方式と磁気浮上方式)の固有の動揺現象、特に曲線部での超過遠心力による動揺現象を解析し、動力学的な見地から速度向上に有効な車両制御の概念を提案し、その効果を理論と実験により明らかにすることである。
(1)従来からのアクティブ・サスペンションやダンパー制御の研究は、振動成分のみを対象としたいわゆる"振動制御"であり、積極的に車体の姿勢(傾斜角)制御をすることは対象外であった。本研究により、車体の姿勢制御と振動制御を統合したサスペンションの最適な設計法を明らかにする。
(2)本研究ではマルチボディーダイナミクス解析により、脱輪・脱線の目安となる内外輪の荷重バランス(輪重・横圧変動や、磁気浮上力変動)を考慮した車両の最適な傾斜機構を明らかにする。
(3)超過遠心力や空力外乱および軌道外乱に対して提案するサスペンションの制御方式の有効性を、室内模擬実験装置により明らかにする。
2年目である今年度は、具体的に以下を行った。
(1)リンク機構を持つ実験装置により、曲線軌道上の自然状態での定常傾斜性能を確認した。特に今回提案する新しいサスペンション機構の基本状態における左右加速度と輪重変動特性である。
(2)電動サーボ機構によるサスペンション機構を持つ実験装置により、超過遠心加速度と輪重変動抑える制御の可能性を実験的に確認した。サーボ系の制御システムを構築し、サスペンション制御を可能とした。
(3)振り子運動を再現するためのモデル化を行い、自由振動時の固有振動数を再現する数学モデルを構築した。

Research Products

• [Publications] H.Yoshida, M.Nagai: "Tilting control of railway vehicle using electric actuators(Tilting control method using vehicle body information in real time)"Applied Electromagnetics and Mechanics. 71-72 (2001)
• [Publications] 吉田 秀久, 永井 正夫: "電気式アクチュエータによる鉄道車両の車体傾斜制御に関する基礎的研究(第2報、車体情報・曲線情報を用いた傾斜制御法)"日本機械学会 第7回「運動と振動の制御」シンポジウム論文集. No.01-6. 68-71 (2001)
• [Publications] 遠竹 隆行, 渡辺 健, 永井 正夫: "超電導磁気浮上車両の振動制御性能の解析(磁気ダンピングを付与する効果)"日本機械学会 第10回交通・物流部門大会講演論文集. No.01-36. 219-222 (2001)