2017 Fiscal Year Research-status Report
低次元化モデルを併用した連結走行体と走行路の耐震性能向上技術の開発
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17K06235
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
新谷 篤彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90295725)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 智皓 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70582336)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 交通工学・国土計画 / 地震 / 減災 / 耐震 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
連結走行体のオリジナルモデルと低次元化モデルをうまく使い分けて，走行路の影響を考慮した連結走行体の地震時の応答挙動を調べ，地震時走行安定性を向上することが緊急の課題である．平成29年度は(1) 連結体の特性を考慮した低次元化モデルの作成 について検討を行った．
現在のモデルでは1車両では21自由度となる．N車両では21Nの自由度となる．車両モデルのように複数の剛体で構成され運動自由度が大きい場合は，単純に高次モードを無視してしまうとほかの剛体と比較して質量が小さいために固有振動数が大きい輪軸の応答を正しく表現できなくなる恐れがある．また車体質量など車両モデルの諸元を変化させると振動モードの形状が大きく変化してしまうこともある．そのためモード選択は試行錯誤的に行うしかなかった．またこれまでの試行錯誤的な低次元化では1車両につき5自由度ほどしか低減できなかった．
ここではモードの寄与の大きさの指標となる係数ベクトル，調整パラメータを導入しこれらをもとに目的関数を設定し，スパース推定の理論を適用した．これにより車両の諸元などが変化して車両の振動モード形状が変化した場合でも車両の応答に与える影響の大きい振動モード(本質的な寄与をするモード)を自動的に選び出すことができた．一例では，3車両の解析の場合，63から43自由度に，16車両の解析の場合，336から184自由度に低減することができた．
提案方法により低次元化されたモデルを用いて車両の地震応答や走行安全性を検討するための数値解析を行うと車両数や解析条件に関わらず，車両の地震応答および走行安全性の特徴を失わない範囲で解析コストを半分程度まで低減できることを示唆した．
また一部，走行路についても1自由度系でのモデル化の検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要にも示したように，今年度の予定であった，連結車両のモード解析による各モードの重要度の検討，スパースモデリングに基づく効率的なさらなる低次元化手法の検討，低次元化モデルとオリジナルのモデルによる解析計算の精度検討などを行うことができたため，おおむね計画通りに順調に進んでいるといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度の研究によって連結体の低次元化モデルを作成できた．これをもとに平成30年度は一部検討を開始しつつある走行路のモデル化を行う．地盤の状況，レールの状況，橋梁などの構造体のモデル化，それらと車両の相互作用について検討していきたい．
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| Causes of Carryover |
効率よく研究が進み予定していた金額を使わずに成果を得ることができた．次年度はこれまでの成果報告やより充実した研究を行うために使っていきたい．
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