| 研究概要 |
本研究の目的は、高速化と軽量化によって発生しやすい車体固有の振動問題を解明し、動力学的見地から振動抑制に有効な新しい車両設計法を提案することである。ここで軽量化の進展により、近年クローズアップされてきた固有の振動問題として、(1)車体と人体との質量比が接近してきた事による連成振動問題を明らかにする事であり、(2)その連成振動問題を踏まえた軽量車体の設計法を明らかにすることが主要な研究目的である。さらに、その車体の弾性振動を低減化するためには、軌道から車体へと伝播される振動を絶縁するためのサスペンション設計のみでは不十分であり、(3)車体にセンサ・アクチュエータを組み込み直接振動制御する方法を明らかにする事である。
大学で製作した乗り心地評価実験装置による評価実験を実施し、車体と人体・座席との連成振動の相似関係を評価・解析し、人体・車体連成系の基本的な評価方法の妥当性の検討を行った。具体的に上下振動系の解析を行うために、車体振動制御系の解析モデルと人体車体系の解析モデルを構築した。また,鉄道総合技術研究所が所有する試験車体を用いて、車体と人体の連成振動実験を行い,人体・車体連成系の評価を行った。これらの解析と実験により以下の知見を得た。
・人体の振動特性をモデル化することにより、人体と車体との連成振動を理論的に説明できることを示した。この理論解析結果は、本学における室内での模型実験装置により有効性が示された。
・また鉄道総研が所有する試験車体を用いた連成振動実験を実施した結果、本学で実施した実験結果は、実車における人体振動特性をよく再現できることを確認し、本学で提案した人体モデルの有効性を検証できたといえる。
・このようにして得られた連成振動の解析モデルを用いることにより、曲げ振動(弾性振動)の制御系を搭載した車両の車体設計に人体の振動特性を考慮する新しい設計法を提案した。これにより,制振性能の大幅な向上をシミュレーション解析により示した。
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