可変減衰軸ダンパを用いた上下制振制御システム

軸箱と台車枠の間 (1次ばね系) の減衰を制御することにより車体の曲げ振動を低減するシステムを開発しました。

軸ダンパの減衰制御システムは、主に車体の上下曲げ振動 (一般に、8~12Hz付近) を低減するためのシステムです。このシステム(図1)は、軸箱と台車枠の間に取り付けられている軸ダンパと呼ばれる油圧ダンパの発生力を制御して、輪軸から台車枠へ伝わる振動を低減させます。その結果、車体への主要な加振源となっている台車の振動が抑制されて車体の振動が低減されます。

図1 制振制御システムの構成
図2 可変減衰軸ダンパの実車への取付状態

可変減衰軸ダンパは、1個の制御弁でダンパの力を制御でき、かつ電源を切った状態では現用の軸ダンパとほぼ同等のダンパとして機能します。従って、システムに異常が発生した際には、ダンパの電源を切ることで現用の軸ダンパとほぼ同等の条件で走行できます。また、ダンパの取付寸法と最大発生力は現用の軸ダンパとほぼ同等であるため、軸ダンパ交換と加速度センサ・制御装置を車両に搭載することにより、車両側の大きな変更を伴うことなく既存車両に本システムを搭載できます。

開発したシステムを新幹線電車に搭載し速度315km/h一定で走行した際の、各周波数での車体の上下振動の強さを表す ”振動加速度パワースペクトル密度 (PSD)” を図3に示します。車体の曲げ振動によるピークが9Hz付近に見られますが、軸ダンパの制御によりこのピーク値を1/5程度に低減する振動抑制効果が得られました。このような試験を数種類の新幹線車両に対して行い、安定した振動低減効果が得られることを確認しました。また、実用化に向けた制御装置(図4)の各種試験、および耐久走行試験を行い、性能を確認しました。

図3 新幹線電車での走行試験結果
(速度315km/h, 車体中央での上下振動の強さ)
図4 実用版制御装置(開発品) (200(横)×260(縦)×280(奥行)mm)

※ 東日本旅客鉄道(株)殿の許可を得て、写真および図を掲載しています。

参考文献

PAGE TOP