車体弾性振動特性の把握

車体定置加振試験や走行試験の振動測定データから車体の固有振動モード(固有振動数、振動形状など)を同定する手法を開発しました。この手法を用いて、新幹線車両や通勤形車両など、様々な車種の車体弾性振動の調査に取組んでいます。

車体の上下弾性振動 (曲げ振動、びびり振動とも言う) は、従来から車体を柔軟な「はり」として表現できると考えられてきましたが、実際の車体は箱形の構造物であり、最近の測定では、「はり」と見なせない形状で振動していることがわかってきました。

車両振動研究室では、加振器を用いた定置加振試験(図1)もしくは走行試験で得られた振動測定データから、車体の3次元構造物としての詳細な振動特性を同定する手法について検討し、これまでに様々な車種の振動モードを調査してきました。

図1 定置加振試験実施例

その結果、振動モードの特徴が車種(車体の材料または構造)により異なり、新幹線車両等のアルミ合金製で気密構造を有する車体は、車体全体が均一な「はり」もしくは「箱」として振動し、在来線通勤車両等のステンレス鋼製で窓や出入口など開口部が大きい車体は、屋根・床・側の各面が独立に変形する形状で振動する傾向を持つことが明らかになりました(図2)。一方、車種によらず、ほぼ同一の形状を示す振動モードも存在することもわかりました(同図(b)と(D))。

図2 車種ごとの振動モード特性調査例

これらの検討により、従来から知られている、いわゆるはりの1次曲げ(図2(a))以外にも、乗り心地に影響を与える振動モードが複数存在し、特に振動形状の特徴に応じて振動低減策を検討する必要があることがわかりました。

参考文献

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