地震時の脱線を防止する台車部品

巨大地震から鉄道システムの安全を守る取り組みとして、地震時に脱線防止を図る台車部品を開発しました。

1.地震対策ダンパ

 地震対策ダンパは、常時は通常の左右動ダンパと同様、乗り心地の向上のために機能し、地震時には大きな減衰力を発生することで地震動による大きな車体の振動を減衰し、地震時の脱線に対する安全性を向上します。地震対策ダンパでは、極端に大きなピストン速度に応じて、より大きな減衰力を発生するように設定しています。このため、特別な制御装置などは必要なく、部品相互の干渉さえ確認できれば、現行の左右動ダンパとの容易な置き換えが可能です。電磁弁付きと電磁弁が付いていないタイプの地震対策左右動ダンパの写真を、それぞれ図1、2に示します。
 大型振動試験装置による実台車加振試験(図3)の結果、地震対策ダンパを装備した場合には、現行のダンパを装備した場合に比べ、大きな加振振幅まで輪重がゼロにならない(=車輪が飛び上がらない)ことが分かり、脱線に対する安全性が向上することを確認しました(図4)。また、地震対策ダンパを新幹線車両に実装し最高速度320km/hまでの走行試験の結果、フルアクティブ振動制御に対し正常に動作すること、現行の左右動ダンパを装備した場合と変わらない乗り心地を実現できることを確認しました。

図1 地震対策ダンパの外観(フルアクティブ制御用電磁弁付き)
図2 地震対策ダンパの外観(パッシブ型)
図3 大型振動試験装置による実台車加振試験の様子
図4 正弦波加振による輪重ゼロ観測時の加振振幅

2.地震対策クラッシャブルストッパ

 地震対策クラッシャブルストッパは、通常の走行で生じるストッパ当たりでは車体-台車間左右方向のストッパ遊間を維持し、地震時に強いストッパ当たりが生じた場合のみストッパ遊間を拡張します。遊間の拡張により、強いストッパ当たりが緩和される、左右動ダンパの可動域が拡大し車体振動の減衰効果が大きくなるなどにより、脱線に対する安全性を向上します。遊間の拡張動作は、金属製のメカニカルヒューズにより行われます。動作後にメカニカルヒューズを交換することで、繰り返しの使用が可能となります。地震対策クラッシャブルストッパはユニット式のストッパ装置のため、現行ストッパのものとの置き換えは難しく、運用に当たっては、台車設計段階からの検討が必要となります。
 大型振動試験装置による実台車加振試験の結果、地震対策クラッシャブルストッパを装備した場合には、現行のストッパ装置の場合に輪重がゼロとなる(=車輪がレールから浮き上がる)加振振幅においても輪重が残存する(=車輪がレールから浮き上がらない)ことから、脱線に対する安全性が向上することを確認しました(図5)。

図5 地震対策クラッシャブルストッパの外観

参考文献

  1. 宮本岳史:車両の地震対策、R&m、Vol.17、No.9、pp.61-64、2009.09
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