編成前後・上下連成運動解析

列車加減速中の駆動力や制動力の変動は車両の前後振動を引き起こすことがあり、これと連成して生じるピッチング運動に伴う軸重変動によって空転や滑走を起こす可能性が考えられます。そこで、駆動制御の技術開発に関連して実施された現車試験（図1）において、変動する駆動力を与えた時の車体前後振動加速度と自連力を測定しました。

このような編成前後運動を扱う場合、車両間を繋ぐ連結装置のモデル化が重要になります。鉄道総研では、救援等で生じる著大な自連力の推定を目的として、連結装置の精緻なモデルを導入した数値解析手法が開発されています¹⁾。現車試験結果と本手法による数値解析結果を比較したところ、微小な自連力変動に対しても現車試験結果と数値解析結果が一致^2),3) することを確認しました（図2）。これにより、駆動トルク変動に対する編成前後方向の運動解析を精度良く実施することが可能になりました。また、編成前後方向の共振現象について、連結装置が有する非線形性を考慮した知見も得られつつあります³⁾。

当研究室では、車両間を繋ぐ緩衝器の性能向上に関する研究等にも本解析手法を活用し、編成長や緩衝器特性の違いによる共振特性の変化について考察を深めるなど、編成前後・上下連成運動に関わる研究に取り組んでいます。

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参考文献

1. 早勢剛、長南征二、列車座屈に関する数値解析、日本機械学会論文集C編、Vol.646、No.66 (2000)、pp.1943-1951.（※）
2. 坂本裕一郎、山下道寛、駆動力変動を考慮した編成内の車体前後振動シミュレーション、鉄道総研報告、Vol.32、No.8、2018
3. 坂本裕一郎、山下道寛、編成電車の駆動力変動試験に基づく車体前後振動解析、日本機械学会論文集、Vol.87, No.895, 2021（※）

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