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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560197
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 谷藤 克也 新潟大学, 工学部, 教授 (30197529)
• Keywords: 鉄道 / フランジ乗り上がり / 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

Research Abstract

複雑な車輪フランジ乗り上がりの現象を解析するため,円筒踏面の車輪と単純化したレール頭頂面の形状を仮定することにより,車輪・レール間接触点における相互作用力のメカニズムを主体にモデル化を検討した.これにより,左右方向の外力により車輪踏面がレールから浮き上がるまでと,その後に車輪フランジがレールに乗り上がるまでの2種類の解析モデルを構築した.これらのモデルを用いて,踏面の浮き上がりまでを数値解析した結果は,Nadalの式による限界脱線係数との一致が認められ,その妥当性が示された.また,車輪フランジがレールに乗り上がる挙動についても,外力の作用条件を変えながらシミュレーションを行い,車輪フランジがレール上に滑り上がる状況が模擬される結果を得た.次いで,模型の一軸台車による転走台上の走行試験において,左右方向のランプ状強制外力による脱線を発生させ,車輪浮き上がりとフランジ乗り上がりに要する時間を数値解析と比較した.その結果,アタック角の影響などには同様の傾向が認められたものの,未だ十分な対応が得られていない.
次に,アクチュエータで制御されるアクティブ操舵車両について,数値シミュレーションにより,曲線通過挙動を解析した.提案する操舵機構の付加により,曲線外軌レール継目部で生ずる大きな車輪横圧の低減が可能であり,輪軸横圧については,アクティブ制御による過操舵の状態がピーク値の低減に寄与することが示された.また,検討する操舵車両の走行安定性は,従来台車と比較してほぼ同等の限界速度を有することが示された.

Research Products

• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)