車輪/レールの接触解析

アタック角やレール断面形状の変化などの影響を考慮できる3次元的な接触解析手法を開発しました。

鉄道車両は、直線では高速で安定して走行し、曲線ではスムーズに曲がることが求められており、車輪踏面とレール断面の形状は、この相反する要求を満たすように設計されています。しかし、車両が走行するにつれて車輪とレールの双方が摩耗して形状が変化し、場合によっては乗り心地の悪化や蛇行動の発生が懸念されるため、実際に用いられている車輪やレールの摩耗傾向や接触状態を把握することが重要になります。

当研究室では、車輪およびレール形状を実測して、接触状態や摩耗傾向を調査しています。また、これまで2次元で行っていた車輪/レール間の幾何学的な接触点探索の手法を拡張し、3次元的に解析する手法を開発しました (図1)。これにより、アタック角や前後方向のレール断面形状の変化などの影響を考慮した接触解析が可能になりました。さらに、この接触解析結果を車両運動シミュレーションに取り込むことで、車両運動解析の精度向上に取り組んでいます。

図1 3次元に拡張した車輪/レール間の接触点解析結果
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