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安定性を損なわない鉄道車両のアクティブ操舵方式と走行安全性

研究課題

研究課題/領域番号 15560197
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関新潟大学

研究代表者

谷藤 克也  新潟大学, 自然科学系, 教授 (30197529)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード鉄道 / フランジ乗り上がり脱線 / アクティブ操舵 / 曲線通過 / 脱線係数 / 走行安全性 / 数値シミュレーション / 模型実験 / フランジ乗り上がり
研究概要

脱線の可能性がより大きいと考えられる三軸ボギー車の走行安全性を低速曲線通過の条件で二軸ボギー車と比較した.その結果,急曲線になると三軸ボギー車で脱線に対する余裕度の減少が顕著となるが,走行安全性の改善に操舵機構が有効なことを示した.
次に,曲線の外軌レール継目部で発生する著大横圧に対し,基本速度を超えてある程度の速度までは,本研究で提案する機構のアクティブ操舵台車が有効なことを示した.また,制御の誤作動によりアクティブ操舵台車がアタック角を増大させた場合を想定して走行安全性を調べた結果,逆操舵になると脱線に対する余裕は減少するものの,脱線防止ガードの設置が推奨される推定脱線係数比を下まわるのは半径350m以下の曲線になることが予測された.
ダイレクトドライブモータで駆動する独立回転車輪台車を,左右車輪間のトルク差により操舵制御する場合,前後の輪軸を同方向に操舵すれば台車全体の旋回が促進され,低速ほど操舵に使える駆動トルクに余裕が生ずるため,急曲線でも横圧低減効果の大きいことが示された.
次いで,車輪のフランジ乗り上がりを模擬するための解析モデルを構築した.模型一軸台車の実験で,アタック角の増加とフランジ接触側輪重の減少により,外力がなくても車輪の浮き上がりやフランジ乗り上がりが確認され,その傾向は数値解析でも同様に模擬された.また,実験では,輪重の動的減少とアタック角の増加に対応して車輪の浮き上がり量が増加した.一方,数値解析では,輪重の動的変動が車輪浮き上がり量に及ぼす影響は小さく,解析と実験とで相違が認められた.
さらに,車輪軸のアタック角を考慮した三次元空間における車輪・レール接触パラメータを求め,急曲線やアクティブ制御による逆操舵によりアタック角が10mrad以上になると二次元の解析よりも脱線が早まる傾向にあることが示された.
今後は脱線のみに限定せず,転覆との複合に着目した検討も重要である.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (22件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] 車輪・レール間の三次元接触パラメータを用いた輪軸挙動の解析2006

    • 著者名/発表者名
      早川 直
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第43期総会講演会講演論文集 No.67-1

      ページ: 217-218

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 独立回転車輪のトルク差制御による鉄道車両の曲線通過2006

    • 著者名/発表者名
      小幡 亮
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72巻716号

      ページ: 1064-1070

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Wheelset Behavior Using 3-Dimentional Contact Parameters between Wheel and Rail (in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      Nao HAYAKAWA et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 43rd Hokuriku-Shinetsu Branch Annual Symposium of the Japanese Society of Mechanical Engineers No.67-1

      ページ: 217-218

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Curving performance of a rail vehicle with independently rotating wheels by torque difference control (in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      Ryo OBATA et al.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japanese Society of Mechanical Engineers (Series C) Vol.72-No.716

      ページ: 1064-1070

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 一軸台車を用いたフランジ乗り上がりの基礎実験(輪重の動的変化の影響)2006

    • 著者名/発表者名
      南雲洋介
    • 雑誌名

      日本機械学会 北陸信越支部 第43回総会講演会 講演論文集 No.067-1(発表予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 車輪・レール間の三次元接触パラメータを用いた輪軸挙動の解析2006

    • 著者名/発表者名
      早川 直
    • 雑誌名

      日本機械学会 北陸信越支部 第43回総会講演会 講演論文集 No.067-1(発表予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 独立回転車輪のトルク差制御による鉄道車両の曲線通過2006

    • 著者名/発表者名
      小幡 亮
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 72巻(掲載決定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 曲線を低速で通過する三軸ボギー車の走行安全性2005

    • 著者名/発表者名
      関口敦志
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第42期総会講演会講演論文集 No.57-1

      ページ: 113-114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 曲線中のレール継目部で発生する横圧に対する操舵台車の有効性2005

    • 著者名/発表者名
      伊藤 司
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第42期総会講演会講演論文集 No.57-1

      ページ: 109-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Curving performance of a rail vehicle with independently rotating wheels by torque difference control2005

    • 著者名/発表者名
      Katsuya TANIFUJI
    • 雑誌名

      Poster Papers of 19th IAVSD Symposium P #7

      ページ: 1-3

    • NAID

      110004718581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 一軸台車を用いたフランジ乗り上がりの基礎実験2005

    • 著者名/発表者名
      南雲洋介
    • 雑誌名

      日本機械学会第14回「交通・物流部門大会」講演論文集 No.05-52

      ページ: 323-326

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Curving Characteristics of Three-Axle Bogie Vehicle at Low Speed (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Atsushi SEKIGUCHI et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 42nd Hokuriku-Shinetsu Branch Annual Symposium of the Japanese Society of Mechanical Engineers No.57-1

      ページ: 113-114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effectiveness of a Steering Truck on Wheel Lateral Force Caused by Irregularity at Rail Joint in Curved Track (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa ITO et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 42nd Hokuriku-Shinetsu Branch Annual Symposium of the Japanese Society of Mechanical Engineers No.57-1

      ページ: 109-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Curving performance of a rail vehicle with independently rotating wheels by torque difference control2005

    • 著者名/発表者名
      Katsuya TANIFUJI et al.
    • 雑誌名

      Poster Papers of 19th IAVSD Symposium P#7

      ページ: 1-3

    • NAID

      110004718581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Basic Experiment of Wheel Flange Climbing Using Single Axle Truck (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke NAGUMO et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 14th TRANSLOG Symposium of the Japanese Society of Mechanical Engineers No.05-52

      ページ: 323-326

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Curving performance of a rail vehicle with independently rotating wheels by torque difference control2005

    • 著者名/発表者名
      Katsuya TANIFUJI
    • 雑誌名

      Poster Papers of 19th IAVSD Symposium

      ページ: 1-3

    • NAID

      110004718581

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 一軸台車を用いたフランジ乗り上がりの基礎実験2005

    • 著者名/発表者名
      南雲洋介
    • 雑誌名

      日本機械学会 第14回「交通・物流部門大会」講演論文集 No.05-52

      ページ: 323-326

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 曲線中のレール継目部で発生する横圧に対する操舵台車の有効性(自己操舵性の向上による改善)2005

    • 著者名/発表者名
      伊藤 司
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第42期総会講演会講演論文集 No.057-1

      ページ: 109-110

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 一軸台車を用いたフランジ乗り上がりの基礎実験(滑り上がりの場合)2005

    • 著者名/発表者名
      南雲洋介
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部 第34回学生員卒業研究発表講演会講演論文集

      ページ: 201-202

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 鉄道車輪のフランジ乗り上がりモデル化のための基礎的検討(第2報.基礎実験)2004

    • 著者名/発表者名
      新澤基彦
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第41期総会講演会講演論文集 No.047-1

      ページ: 195-196

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 曲線中のレール継目部で発生する横圧に対する操舵台車の有効性2004

    • 著者名/発表者名
      伊藤 司
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部 第33回学生員卒業研究発表講演会講演論文集

      ページ: 181-182

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 独立車輪台車のトルク差制御による曲線通過2004

    • 著者名/発表者名
      小幡 亮
    • 雑誌名

      日本機械学会第13回交通・物流部門大会講演論文集 No.04-53

      ページ: 163-166

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 新澤基彦, 谷藤克也: "鉄道車輪のフランジ乗り上がりモデル化のための一考察"日本機械学会北陸信越支部第40期総会講演会講演論文集. No.037-1. 187-188 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 新澤基彦, 谷藤克也: "鉄道車輪のフランジ乗り上がりモデル化のための基礎的検討"日本機械学会第12回交通・物流部門大会講演論文集. No.03-51. 31-34 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 新澤基彦, 谷藤克也: "鉄道車輪のフランジ乗り上がりモデル化のための基礎的検討(第2報,基礎実験)"日本機械学会北陸信越支部第41期総会講演会講演論文集. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 司, 谷藤克也: "曲線中のレール継目部で発生する横圧に対する操舵台車の有効性"日本機械学会北陸信越支部 第33回学生員卒業研究発表講演会講演論文集. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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