| 研究課題/領域番号 |
17560201
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 前橋工科大学 (2006)
東北大学 (2005) |
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研究代表者 |
王 鋒 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (80323046)
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| 研究分担者 |
長南 征二 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (20005424)
猪岡 光 東北大学, 大学院工学研究科, 名誉教授 (20006191)
田中 真美 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80271873)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 構造・機能材料 / 機械力学・制御 / モデル化 / 乗り心地 / 流体 / 輸送機器 / 鉄道車両 / ER流体 / 能動制御 / 緩衝器 |
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| 研究概要 |
本研究は鉄道車両の乗り心地の向上を可能とする鉄道車両連結器用能動制御型緩衝器の開発を行うものである。具体的に研究期間中、以下の研究内容を行った。
1.鉄道車両において走行時走行方向の加速度データを収集し、計測した加速度データからジャークを実時間で求める手法を検討し、実時間でジャークを求めるフィルタを構築した。また、加速度およびジャークにより乗り心地への影響を検討し、鉄道車両走行時における進行方向の加速度およびジャークの実効値が乗客に不快感を与えることを明らかにし、乗り心地向上のための最適な加速度およびジャークのパターンを模索した。
2.ER流体を用いた緩衝器の基本特性について理論解析を行い、ERバイパスバルブをシリンダ外に設けた緩衝器の設計・開発を行った。理論解析設計を元に、実験室レベルでの緩衝器プロトタイプを試作し、その基本特性を測定し、理論解析および基礎実験より得られた緩衝器の基本特性に基づき、実験室レベルでの緩衝器プロトタイプの性能確認実験を行った。また、実用寸法の緩衝器の理論設計を行った。
3.能動制御を行い、ER緩衝器のピストンが一定速度の運動条件下、緩衝容量が最大200%に増大可能であること、およびピストン抗力が目標値に維持可能であることが確認された。車両走行状況を模擬した正弦波状のピストン運動条件下においても、ピストン抗力を目標値に維持できることが確認された。さらに、ジャークを制御するために、ピストン抗力のパターン追従制御を行い、ピストン抗力が設定された目標パターンを追従可能であることを明らかにした。
4.広い駆動域において、ピストン抗力を高精度に目標値に維持追従させるため、PID切換制御を導入し制御システムの構築と改良を行った。その結果、現存のER流体は均一性や安定性に問題があり、単一の制御器によっては広駆動域での高精度制御を行うことが困難であること、問題解決のためにはさらに駆動制御法について検討を進める必要のあることを明らかにした。
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