主要な研究開発成果（2020年度）
本誌は、公益財団法人 鉄道総合技術研究所における2020年度の主要な研究開発成果をまとめたものです。
本成果は、ＪＲ各社をはじめ、研究機関、大学、企業などの関係機関のご協力によって得られたものであり、厚く御礼申し上げます。
Ⅰ.安全性の向上
1. 組積盛土式ホームの耐震補強法
- ポリウレア樹脂と棒状補強材による組積盛土式ホームの耐震補強法を開発しました。
- 地震時の降伏震度と残留変位算定用ノモグラムによる補強設計法を提案しました。
- ホームの耐震補強が、ホームの取り替えを行う従来法の７０％程度のコストで可能です。
- ポリウレア樹脂と棒状補強材による組積盛土式ホームの耐震補強法を開発しました。
- 地震時の降伏震度と残留変位算定用ノモグラムによる補強設計法を提案しました。
- ホームの耐震補強が、ホームの取り替えを行う従来法の７０％程度のコストで可能です。
2. 狭あい箇所に設置可能な制震機能を有する落橋防止装置
- 鋼製橋脚を有する鉄道橋を対象に制震機能を有する落橋防止装置を開発しました。
- 狭あい箇所でも設置が可能な小型装置で、地震時の応答変位を１０〜５０％程度低減できるとともに、過大変位が生じた際に落橋を防止します。
- 取り付け部も含めた装置の設計法を整備し、実橋りょうにすぐにも適用可能です。
- 鋼製橋脚を有する鉄道橋を対象に制震機能を有する落橋防止装置を開発しました。
- 狭あい箇所でも設置が可能な小型装置で、地震時の応答変位を１０〜５０％程度低減できるとともに、過大変位が生じた際に落橋を防止します。
- 取り付け部も含めた装置の設計法を整備し、実橋りょうにすぐにも適用可能です。
3. 大規模地震時の基盤地震動の高精度推定手法
- 大規模地震時の地表観測記録から基盤地震動を推定する手法を提案しました。
- 地震発生後の構造物、車両、電化柱などの被害原因解明や復旧時間の短縮に活用できます。
- 従来法と比較して、推定誤差を１/６、計算時間を１/３０としました。
- 大規模地震時の地表観測記録から基盤地震動を推定する手法を提案しました。
- 地震発生後の構造物、車両、電化柱などの被害原因解明や復旧時間の短縮に活用できます。
- 従来法と比較して、推定誤差を１/６、計算時間を１/３０としました。
4. 走行風を利用した台車周りの着雪抑制手法
- 新幹線を対象に、走行風を取り込むインテークと台車内に吹き出すノズルを組み合わせた着雪抑制手法を開発しました。
- 模型実験および数値解析から、台車端部フサギ板周囲の着雪量が３０〜５０％ 軽減することを確認しました。
- 新幹線を対象に、走行風を取り込むインテークと台車内に吹き出すノズルを組み合わせた着雪抑制手法を開発しました。
- 模型実験および数値解析から、台車端部フサギ板周囲の着雪量が３０〜５０％ 軽減することを確認しました。
5. 単眼カメラによる車載型の線路内支障物検知手法
- 運転台に設置した単眼カメラによる線路内支障物検知手法を開発しました。
- 昼間立位の人物を３００ｍ遠方から９８％の確率で検知できることを確認しました。
- 列車前方の支障物検知における運転士支援に活用できます。
- 運転台に設置した単眼カメラによる線路内支障物検知手法を開発しました。
- 昼間立位の人物を３００ｍ遠方から９８％の確率で検知できることを確認しました。
- 列車前方の支障物検知における運転士支援に活用できます。
6. 車両側面カメラによる車両への旅客接近検知手法
- 車両側面に取り付けたカメラにより、旅客などの車両への接近状態を検知する手 法を開発し、昼夜を問わず人物の見逃しや誤検知がないことを確認しました。
- ホーム上の旅客の位置の検知誤差は最大でも２０ｃｍ程度であり、点字ブロックの 外側の人物を見逃すことがない精度であることを確認しました。
- ワンマン運転における乗務員の支援にも活用できます。
- 車両側面に取り付けたカメラにより、旅客などの車両への接近状態を検知する手 法を開発し、昼夜を問わず人物の見逃しや誤検知がないことを確認しました。
- ホーム上の旅客の位置の検知誤差は最大でも２０ｃｍ程度であり、点字ブロックの 外側の人物を見逃すことがない精度であることを確認しました。
- ワンマン運転における乗務員の支援にも活用できます。
7. ブレーキ力の低下を補償するブレーキ制御手法
- 既存のブレーキ制御系に追加導入し停止位置精度を向上するブレーキ制御手法を開発しました。
- ブレーキ力が急激に低下した場合にも自動的にブレーキ指令を更新し、目標とする位置に停止する精度を維持します。
- 停止位置精度を向上するための運転士の支援や、自動運転時に活用できます。
- 既存のブレーキ制御系に追加導入し停止位置精度を向上するブレーキ制御手法を開発しました。
- ブレーキ力が急激に低下した場合にも自動的にブレーキ指令を更新し、目標とする位置に停止する精度を維持します。
- 停止位置精度を向上するための運転士の支援や、自動運転時に活用できます。
8. 車両搭載型の動的軌間・平面性測定装置
- 脱線事故の要因となることの多い軌間と平面性の動的値を測定できる低コストな車両搭載型装置を開発しました。
- 軌道検測車が運用されていない側線や車両基地内の走行安全性を向上できます。
- 走行試験により、測定結果のばらつきは検測車と同程度であり、かつ検測車の測定 結果と概ね一致することを確認しました。また、無人での測定が可能です。
- 脱線事故の要因となることの多い軌間と平面性の動的値を測定できる低コストな車両搭載型装置を開発しました。
- 軌道検測車が運用されていない側線や車両基地内の走行安全性を向上できます。
- 走行試験により、測定結果のばらつきは検測車と同程度であり、かつ検測車の測定 結果と概ね一致することを確認しました。また、無人での測定が可能です。
Ⅱ.低コスト化
9. 崩壊土砂を再利用した盛土の復旧技術
- 豪雨などで崩壊した土砂を再利用した盛土の復旧法を提案しました。
- 石灰の脱水効果と締固めによる土の強度増加を活用しています。
- 盛土の復旧に要する工期・コストを従来法よりも約１０〜２０％低減できます。
- 豪雨などで崩壊した土砂を再利用した盛土の復旧法を提案しました。
- 石灰の脱水効果と締固めによる土の強度増加を活用しています。
- 盛土の復旧に要する工期・コストを従来法よりも約１０〜２０％低減できます。
10. 加速度モニタリングによる既設橋りょうの構造性能評価
- コンクリート橋りょうの加速度モニタリング波形から、たわみ、鉄筋応力を１秒以下で高精度に推定できるアルゴリズムを開発しました。
- 列車走行性、疲労などの構造性能の定量評価や補修･補強の要否判断を、労力のかかる現地計測を行わずに実施できます。
- コンクリート橋りょうの加速度モニタリング波形から、たわみ、鉄筋応力を１秒以下で高精度に推定できるアルゴリズムを開発しました。
- 列車走行性、疲労などの構造性能の定量評価や補修･補強の要否判断を、労力のかかる現地計測を行わずに実施できます。
11. ビデオカメラによる鉄道橋振動の多点同期測定システム
- 鉄道橋の任意の複数点の振動を、ビデオカメラを用いて、同期測定できるシステムを開発しました。
- ビデオ撮影により列車通過時の鉄道橋の動的たわみ、付帯構造の固有振動数、支承部の微小変位などを測定し、健全性を効率的に評価することができます。
- 鉄道橋の任意の複数点の振動を、ビデオカメラを用いて、同期測定できるシステムを開発しました。
- ビデオ撮影により列車通過時の鉄道橋の動的たわみ、付帯構造の固有振動数、支承部の微小変位などを測定し、健全性を効率的に評価することができます。
12. のり面工背面地盤の低コストな劣化度評価手法
- のり面工背面地盤の劣化度を低コストかつ短時間で評価する手法を開発しました。
- 調査結果からのり面の安定性を判定することができます。
- 調査手法や対策工法の要点を整理した、のり面工の維持管理マニュアルを作成しました。
- のり面工背面地盤の劣化度を低コストかつ短時間で評価する手法を開発しました。
- 調査結果からのり面の安定性を判定することができます。
- 調査手法や対策工法の要点を整理した、のり面工の維持管理マニュアルを作成しました。
13. 工期短縮可能な線路下横断工事の掘進方式
- 軌道面の沈下量を従来と同等に抑え、工期短縮が可能な線路下横断工事の掘進方式を提案しました。
- 掘進時の軌道の計測管理および軌道整備に関わるコストを約５０％低減できます。
- 地盤注入などの対策工の要否判断に用いる沈下予測解析手法を開発しました。
- 軌道面の沈下量を従来と同等に抑え、工期短縮が可能な線路下横断工事の掘進方式を提案しました。
- 掘進時の軌道の計測管理および軌道整備に関わるコストを約５０％低減できます。
- 地盤注入などの対策工の要否判断に用いる沈下予測解析手法を開発しました。
14. 敷設環境に応じたＰＣまくらぎの維持管理法
- ＰＣまくらぎの固有振動数や凍害および塩害による変状程度から、健全性を評価する手法を提案しました。
- 敷設環境に応じた維持管理フローと交換基準の目安を提案しました。
- これらはＰＣまくらぎの効率的な交換や維持管理に活用できます。
- ＰＣまくらぎの固有振動数や凍害および塩害による変状程度から、健全性を評価する手法を提案しました。
- 敷設環境に応じた維持管理フローと交換基準の目安を提案しました。
- これらはＰＣまくらぎの効率的な交換や維持管理に活用できます。
15. 低コストな既設線省力化軌道および路盤改良工法
- 超微粒子セメントミルクをバラスト道床に充填する既設線省力化軌道を開発しました。部分道床交換を行うことにより、噴泥したバラスト軌道にも適用可能です。
- 省力化軌道と同時に施工可能なあと充填路盤改良工法を開発するとともに、路盤の沈下量とてん充道床の疲労破壊を考慮した路盤改良の設計手法を提案しました。
- 超微粒子セメントミルクをバラスト道床に充填する既設線省力化軌道を開発しました。部分道床交換を行うことにより、噴泥したバラスト軌道にも適用可能です。
- 省力化軌道と同時に施工可能なあと充填路盤改良工法を開発するとともに、路盤の沈下量とてん充道床の疲労破壊を考慮した路盤改良の設計手法を提案しました。
16. 列車巡視支援のための線路周辺画像解析エンジン
- 列車前頭に設置したカメラで撮影した画像から、走行に支障する恐れのある線路周辺の物体や沿線環境変化箇所を自動で検出する解析エンジンを開発しました。
- 係員の添乗による列車巡視の頻度を減らすことができ、列車巡視の支援ツールとして現場で活用されています。
- 列車前頭に設置したカメラで撮影した画像から、走行に支障する恐れのある線路周辺の物体や沿線環境変化箇所を自動で検出する解析エンジンを開発しました。
- 係員の添乗による列車巡視の頻度を減らすことができ、列車巡視の支援ツールとして現場で活用されています。
17. 公開データに基づくがいし汚損度推定法
- 公開されている気象データおよび地形データから、明かり区間の任意の地点、時刻におけるがいし汚損度を推定する手法を開発しました。
- 環境に応じた設備の耐汚損設計や、保全方法の策定に活用できます。
- 公開されている気象データおよび地形データから、明かり区間の任意の地点、時刻におけるがいし汚損度を推定する手法を開発しました。
- 環境に応じた設備の耐汚損設計や、保全方法の策定に活用できます。
18. 車両制御回路用リチウムイオン電池の劣化評価手法
- 車両制御回路用リチウムイオン電池の信頼性を確保し、検査を省力化するための劣化評価手法を開発しました。
- 実使用条件での寿命予測が、車両の設計段階において可能です。
- 車両の運用開始後の劣化診断は、車両記録データに応じたフィルタ処理を追加することにより可能です。
- 車両制御回路用リチウムイオン電池の信頼性を確保し、検査を省力化するための劣化評価手法を開発しました。
- 実使用条件での寿命予測が、車両の設計段階において可能です。
- 車両の運用開始後の劣化診断は、車両記録データに応じたフィルタ処理を追加することにより可能です。
Ⅲ.環境との調和
19. 沿線騒音予測に基づく車輪踏面管理法
- 低速区間のレール振動から車輪踏面の偏摩耗量を推定する手法を構築しました。
- 低速区間のレール振動をもとに高速区間走行時の沿線騒音を予測する手法を構築し、±１ｄＢ以内の精度で予測できることを確認しました。
- 騒音予測結果を環境基準などと比較することで車輪踏面管理に活用できます。
- 低速区間のレール振動から車輪踏面の偏摩耗量を推定する手法を構築しました。
- 低速区間のレール振動をもとに高速区間走行時の沿線騒音を予測する手法を構築し、±１ｄＢ以内の精度で予測できることを確認しました。
- 騒音予測結果を環境基準などと比較することで車輪踏面管理に活用できます。
Ⅳ.利便性の向上
20. 車体傾斜車両向け高精度自車位置検出システム
- ＡＴＳ地上子に依存しない検出誤差±２ｍの自車位置検出システムを開発しました。
- 車上に搭載する路線データのメンテナンスを１０年程度不要とし、データ更新作業を省力化できます。
- 曲線の位置に合わせた車体傾斜制御が可能となり、乗り心地を向上できます。
- ＡＴＳ地上子に依存しない検出誤差±２ｍの自車位置検出システムを開発しました。
- 車上に搭載する路線データのメンテナンスを１０年程度不要とし、データ更新作業を省力化できます。
- 曲線の位置に合わせた車体傾斜制御が可能となり、乗り心地を向上できます。
21. 遅延の影響度に基づく遅延対策支援システム
- 列車運行の定時性向上と、そのための方策を検討する業務の効率化を図る遅延対策支援システムを開発しました。
- 遅延が波及しやすい列車と駅の数を少なくできる優先対策箇所を抽出します。
- 実路線に適用し、抽出箇所の妥当性と、ダイヤ改正後の遅延縮小を確認しました。
- 列車運行の定時性向上と、そのための方策を検討する業務の効率化を図る遅延対策支援システムを開発しました。
- 遅延が波及しやすい列車と駅の数を少なくできる優先対策箇所を抽出します。
- 実路線に適用し、抽出箇所の妥当性と、ダイヤ改正後の遅延縮小を確認しました。
Ⅴ.基礎研究
22. 走行時の窓開けによる車内換気の数値シミュレーション
- 窓開けによる換気量を予測する数値シミュレーションツールを開発しました。
- シミュレーション結果を基に、窓開けによる換気量の簡易予測式を提案しました。
- 車内換気量の簡易予測式は、鉄道車両の「密閉」対策の評価に活用できます。
- 窓開けによる換気量を予測する数値シミュレーションツールを開発しました。
- シミュレーション結果を基に、窓開けによる換気量の簡易予測式を提案しました。
- 車内換気量の簡易予測式は、鉄道車両の「密閉」対策の評価に活用できます。
23. 蛇行動発生速度の解析的な評価法
- 蛇行動が発生する初期振幅と走行速度との関係を解析的に明らかにしました。
- 踏面形状などの諸元に基づき、蛇行動発生速度を効率的に評価できます。
- 蛇行動が発生する初期振幅と走行速度との関係を解析的に明らかにしました。
- 踏面形状などの諸元に基づき、蛇行動発生速度を効率的に評価できます。
24. 接触面可視化による車輪転削痕の摩擦係数への影響評価
- 超音波を用いて車輪とレールの接触状態を可視化する技術を開発しました。
- 車輪／レール間の摩擦係数は接触面の隙間の程度に影響されることを明らかにしました。
- 超音波を用いて車輪とレールの接触状態を可視化する技術を開発しました。
- 車輪／レール間の摩擦係数は接触面の隙間の程度に影響されることを明らかにしました。
25. 現車試験を補う滑走制御シミュレータ
- 実物のブレーキ用の空気配管とリアルタイム計算機を組み合わせた滑走制御シミュレータを開発しました。
- 事前に滑走制御アルゴリズムの性能確認を行うことで、現車試験の試番数を半減できます。
- 実物のブレーキ用の空気配管とリアルタイム計算機を組み合わせた滑走制御シミュレータを開発しました。
- 事前に滑走制御アルゴリズムの性能確認を行うことで、現車試験の試番数を半減できます。
26. 非接触空中超音波によるレール開口部の検知手法
- 空中超音波センサにより非接触でレール開口部を検知する手法を考案しました。
- 提案手法を搭載した試験車両による速度８０ｋｍ/ｈまでの走行試験において、レール開口部では中間部と比べ超音波強度が低下することを確認しました。
- 空中超音波センサにより非接触でレール開口部を検知する手法を考案しました。
- 提案手法を搭載した試験車両による速度８０ｋｍ/ｈまでの走行試験において、レール開口部では中間部と比べ超音波強度が低下することを確認しました。
27. 摩擦熱に起因する集電材料の摩耗メカニズム解明
- 集電材料の機械的摩耗には接点温度の違いによって４種類の形態が存在し、材料の軟化が重要な要因であることを明らかにしました。
- 摩擦熱による接点の温度上昇量を算出可能な数値解析モデルを構築しました。
- 集電材料の機械的摩耗には接点温度の違いによって４種類の形態が存在し、材料の軟化が重要な要因であることを明らかにしました。
- 摩擦熱による接点の温度上昇量を算出可能な数値解析モデルを構築しました。
28. 数値シミュレーションによる摩擦材料の物性評価手法
- 摩擦材料のＣＴ画像を用いて微視的なスケールの構造を反映した解析モデルを作成し、数値シミュレーションにより物性を算出する手法を構築しました。
- 構築した手法をパンタグラフすり板材料に適用し、物性を再現しました。
- 試作前の物性推定や実測できない微視的なスケールでの現象解明に活用できます。
- 摩擦材料のＣＴ画像を用いて微視的なスケールの構造を反映した解析モデルを作成し、数値シミュレーションにより物性を算出する手法を構築しました。
- 構築した手法をパンタグラフすり板材料に適用し、物性を再現しました。
- 試作前の物性推定や実測できない微視的なスケールでの現象解明に活用できます。
29. 生理指標による運転士の心身状態変化の検出
- 運転士の心身状態の推定に適した、心拍と呼吸による生理指標を提案しました。
- 心拍と呼吸は比較的容易に計測できるため、現場での計測に適しています。
- 複数指標を個人ごとに最適化した総合判定法を考案し、推定精度を向上しました。
- 運転士の心身状態の推定に適した、心拍と呼吸による生理指標を提案しました。
- 心拍と呼吸は比較的容易に計測できるため、現場での計測に適しています。
- 複数指標を個人ごとに最適化した総合判定法を考案し、推定精度を向上しました。
・Ⅱ.9、Ⅱ.11、Ⅱ.16の各件名は、国土交通省の鉄道技術開発費補助金を受けて実施しました。
・Ⅴ.27の各件名は、国立大学法人横浜国立大学との共同研究により実施しました。
主要な研究開発成果
- 主要な研究開発成果（2023年度）
- 主要な研究開発成果（2022年度）
- 主要な研究開発成果（2021年度）
- 主要な研究開発成果（2020年度）
- 主要な研究開発成果（2019年度）
- 主要な研究開発成果（2018年度）
- 主要な研究開発成果（2017年度）
- 主要な研究開発成果（2016年度）
- 主要な研究開発成果（2015年度）
- 主要な研究開発成果（2014年度）
- 主要な研究開発成果（2013年度）
- 主要な研究開発成果（2012年度）
- 主要な研究開発成果（2011年度）
- 主要な研究開発成果（2010年度）
- 主要な研究開発成果（2009年度）
- 主要な研究開発成果（2008年度）
- 主要な研究開発成果（2007年度）
- 主要な研究開発成果（2006年度）
- 主要な研究開発成果（2005年度）
- 主要な研究開発成果（2004年度）
- 主要な研究開発成果（2003年度）
- 主要な研究開発成果（2002年度）
- 主要な研究開発成果（2001年度）
選択してください
- 主要な研究開発成果（2023年度）
- 主要な研究開発成果（2022年度）
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