主要な研究開発成果（2022年度）
本誌は、公益財団法人 鉄道総合技術研究所における2022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. 長大橋りょうを対象とした地震被害の即時推定
- 長大橋りょうの地震被害を地震発生後の数分間で推定する手法を開発しました。
- 開発手法により、長大橋りょうが含まれる鉄道路線において即時に安全側の運転再開可否判断が可能となります。
- 長大橋りょうの地震被害を地震発生後の数分間で推定する手法を開発しました。
- 開発手法により、長大橋りょうが含まれる鉄道路線において即時に安全側の運転再開可否判断が可能となります。
2. 近接開削工事の施工による影響を考慮した既設杭基礎の耐震診断法
- 近接開削工事による既設杭基礎の水平抵抗低減メカニズムを解明しました。
- 既設杭と掘削土留め工との離隔距離に応じた杭の地盤抵抗特性や、掘削土留め工の抵抗幅を考慮した既設杭基礎の耐震診断法を提案しました。
- 従前必要であった大規模な対策が不要となり、コストを約2割削減できます。
- 近接開削工事による既設杭基礎の水平抵抗低減メカニズムを解明しました。
- 既設杭と掘削土留め工との離隔距離に応じた杭の地盤抵抗特性や、掘削土留め工の抵抗幅を考慮した既設杭基礎の耐震診断法を提案しました。
- 従前必要であった大規模な対策が不要となり、コストを約2割削減できます。
3. 支線と架空電線による高架橋上に設置された電柱の地震対策手法
- 支線と架空電線が高架橋上の電柱振動性状に与える影響を解明し、地震時の線路方向の電柱振動を低減する地震対策手法を提案しました。
- 本手法と電柱の門形化を組み合わせることにより、従来の電柱建替えや補強などと比較して、短期間かつ低コストに施工できます。
- 支線と架空電線が高架橋上の電柱振動性状に与える影響を解明し、地震時の線路方向の電柱振動を低減する地震対策手法を提案しました。
- 本手法と電柱の門形化を組み合わせることにより、従来の電柱建替えや補強などと比較して、短期間かつ低コストに施工できます。
4. 降雨で被災した盛土での運行再開可否判断手法
- 降雨で被災した盛土での運行再開可否や、応急復旧構造の選定手法を提案しました。
- 被災状況に応じて盛土の応急復旧の要否や応急復旧構造の概略選定が容易となり、早期の列車運行再開や応急復旧構造の簡略化が可能となります。
- 降雨で被災した盛土での運行再開可否や、応急復旧構造の選定手法を提案しました。
- 被災状況に応じて盛土の応急復旧の要否や応急復旧構造の概略選定が容易となり、早期の列車運行再開や応急復旧構造の簡略化が可能となります。
5. 時間的に変化する動的な風速マップの作成
- 風速計による実況風速の更新に応じて、時間的に変化する動的な風速マップを作成する手法を開発しました。
- 瞬間風速と等価な風速を概ね5m/s以下の誤差でマッピング可能です。
- 規制用風速計が未配備の区間の強風監視や運転規制の判断に活用できます。
- 風速計による実況風速の更新に応じて、時間的に変化する動的な風速マップを作成する手法を開発しました。
- 瞬間風速と等価な風速を概ね5m/s以下の誤差でマッピング可能です。
- 規制用風速計が未配備の区間の強風監視や運転規制の判断に活用できます。
6. 耐雪ブレーキを用いた車輪温度管理による降雪時のブレーキ特性向上
- 車輪の温度が上昇すると、降雪時の踏面制輪子の摩擦係数が増加することを明らかにしました。
- 耐雪ブレーキの空気圧を適切に設定して車輪温度を管理することで、車輪への悪影響を避けつつ、降雪時のブレーキ特性を向上できます。
- 車輪の温度が上昇すると、降雪時の踏面制輪子の摩擦係数が増加することを明らかにしました。
- 耐雪ブレーキの空気圧を適切に設定して車輪温度を管理することで、車輪への悪影響を避けつつ、降雪時のブレーキ特性を向上できます。
7. 車両側面カメラを用いた安全確認支援装置
- 車両側面カメラによるホーム上の安全確認支援装置を開発しました。
- 車いす、ベビーカー、白杖を認識し、運転台に注意喚起を促すことができます。
- 駅環境に特化した高速なAIモデルにより、安価なCPUのみでリアルタイム動作（20ms）可能です。
- 車両側面カメラによるホーム上の安全確認支援装置を開発しました。
- 車いす、ベビーカー、白杖を認識し、運転台に注意喚起を促すことができます。
- 駅環境に特化した高速なAIモデルにより、安価なCPUのみでリアルタイム動作（20ms）可能です。
8. 前後乗り心地と救援運転時の安全性を向上する旅客車用シリコン緩衝器
- 現行のゴム緩衝器と互換性がある旅客車用シリコン緩衝器を開発しました。
- 所内走行試験において最大約6.5dBの前後振動低減効果を確認しました。
- 8両編成同士の救援運転を模擬した数値解析の結果、すべての連結部位で自連力最大値が低下し、車体の浮き上がりを阻止できることを確認しました。
- 現行のゴム緩衝器と互換性がある旅客車用シリコン緩衝器を開発しました。
- 所内走行試験において最大約6.5dBの前後振動低減効果を確認しました。
- 8両編成同士の救援運転を模擬した数値解析の結果、すべての連結部位で自連力最大値が低下し、車体の浮き上がりを阻止できることを確認しました。
Ⅱ.低コスト化
9. 鉄道向け統合分析プラットフォーム
- 系統別に測定されたメンテナンスデータを、系統間で共有して分析できる統合分析プラットフォームを開発しました。
- 系統別に測定されたデータを転送・集約し、かつ系統ごとの位置表現の違いを互いに変換できるため、データを系統横断的に分析することが可能です。
- 系統別に測定されたメンテナンスデータを、系統間で共有して分析できる統合分析プラットフォームを開発しました。
- 系統別に測定されたデータを転送・集約し、かつ系統ごとの位置表現の違いを互いに変換できるため、データを系統横断的に分析することが可能です。
10. 低照度環境にも対応した車載型の線路内支障物検知手法
- カメラとLiDARを組み合わせて低照度な環境でも運転台から線路内の支障物を自動的に検知する手法を開発しました。
- 夜間でも400m先の人物を90％以上の確率で検知できます。
- 必要な性能に応じたセンサの選定・構成法を提案しました。
- カメラとLiDARを組み合わせて低照度な環境でも運転台から線路内の支障物を自動的に検知する手法を開発しました。
- 夜間でも400m先の人物を90％以上の確率で検知できます。
- 必要な性能に応じたセンサの選定・構成法を提案しました。
11. 車上計測した軌道変位による桁たわみ推定法
- 編成の先頭と最後尾車両で計測した軌道変位の差分から桁たわみを推定する手法 を開発しました。
- 時速100km程度までの走行速度であれば、地上からの計測に対して誤差約10%で車上から桁たわみを推定可能です。
- 編成の先頭と最後尾車両で計測した軌道変位の差分から桁たわみを推定する手法 を開発しました。
- 時速100km程度までの走行速度であれば、地上からの計測に対して誤差約10%で車上から桁たわみを推定可能です。
12. 光切断法による剛体電車線摩耗計測装置
- 光切断法により、様々な種類・形状の剛体電車線の摩耗を誤差0.5mm以内で非接 触計測可能な装置を開発しました。
- 本装置を保守用車等に搭載することにより速度30km/hで20mm間隔の連続計測 ができ、効率的かつ信頼性の高い保守管理が実現できます。
- 光切断法により、様々な種類・形状の剛体電車線の摩耗を誤差0.5mm以内で非接 触計測可能な装置を開発しました。
- 本装置を保守用車等に搭載することにより速度30km/hで20mm間隔の連続計測 ができ、効率的かつ信頼性の高い保守管理が実現できます。
13. 架線の多様な異常形態を検出可能な画像解析手法
- 架線金具の変形や破断などの多様な異常形態の検出手法と、ちょう架線などのより線の腐食状態定量化手法を開発しました。
- 開発手法を用いたスクリーニング処理により、異常確認作業を効率化できます。
- 架線金具の変形や破断などの多様な異常形態の検出手法と、ちょう架線などのより線の腐食状態定量化手法を開発しました。
- 開発手法を用いたスクリーニング処理により、異常確認作業を効率化できます。
14. 計画業務省力化のための乗務員運用計画の自動作成手法
- 運転士と車掌の双方に対応可能な運用計画の自動作成手法を開発しました。
- 1日の列車数400本程度のダイヤに対して、規程類に基づく条件を満たしたうえで、要員数を最小にする計画を数十分程度で作成でき、業務の省力化が可能です。
- 運転士と車掌の双方に対応可能な運用計画の自動作成手法を開発しました。
- 1日の列車数400本程度のダイヤに対して、規程類に基づく条件を満たしたうえで、要員数を最小にする計画を数十分程度で作成でき、業務の省力化が可能です。
15. 狭隘箇所における急速施工に適した盛土構造
- 締固め不要の流動化処理土と砕石による保護層を組み合わせ、狭隘箇所における急速施工に適した盛土の構造を提案しました。
- 袋体型枠と定着用補強材の併用により、急勾配ののり面を実現できます。
- 提案構造は、従来構造よりも工事期間を20%、人工を10%削減できます。
- 締固め不要の流動化処理土と砕石による保護層を組み合わせ、狭隘箇所における急速施工に適した盛土の構造を提案しました。
- 袋体型枠と定着用補強材の併用により、急勾配ののり面を実現できます。
- 提案構造は、従来構造よりも工事期間を20%、人工を10%削減できます。
16. トンネル同士が極近接する場合の影響予測解析法
- 既設トンネルに極近接した新設シールドトンネルの施工において、新設トンネルの変形や既設トンネルの沈下等の影響予測が可能な数値解析法を開発しました。
- 開発した数値解析法を用いることで、地盤条件に応じて定量的に影響を予測でき るため、良好な地盤では、従来行っていた地盤改良が不要となります。
- 既設トンネルに極近接した新設シールドトンネルの施工において、新設トンネルの変形や既設トンネルの沈下等の影響予測が可能な数値解析法を開発しました。
- 開発した数値解析法を用いることで、地盤条件に応じて定量的に影響を予測でき るため、良好な地盤では、従来行っていた地盤改良が不要となります。
17. 軌道等の剛性寄与を考慮した桁の振動特性の評価法
- 従来の設計では考慮できなかった橋りょう上の軌道等の剛性寄与を考慮して、桁の曲げ剛性を高精度かつ簡易に算定する方法を開発しました。
- 提案する曲げ剛性の算定法を用いると、列車走行に伴う桁の振動増幅率が最大 50%低減可能となり、必要鉄筋量を削減できます。
- 従来の設計では考慮できなかった橋りょう上の軌道等の剛性寄与を考慮して、桁の曲げ剛性を高精度かつ簡易に算定する方法を開発しました。
- 提案する曲げ剛性の算定法を用いると、列車走行に伴う桁の振動増幅率が最大 50%低減可能となり、必要鉄筋量を削減できます。
18. ひび割れの幅と発生位置に応じたコンクリート構造物の補修方法
- ひび割れからコンクリート内部への水分の浸透性状を解明し、ひび割れの幅と発生位置に応じた新しい補修の考え方を提案しました。
- 下面に発生したひび割れからは、幅が広くても水分浸透量が少ないため剥落防止のための補修に重点を置き、上面のひび割れには水分浸透抑制策を優先します。
- ひび割れからコンクリート内部への水分の浸透性状を解明し、ひび割れの幅と発生位置に応じた新しい補修の考え方を提案しました。
- 下面に発生したひび割れからは、幅が広くても水分浸透量が少ないため剥落防止のための補修に重点を置き、上面のひび割れには水分浸透抑制策を優先します。
19. 膨張コンクリートの適用による軌道スラブの低配筋化
- 体積膨張を鉄筋で拘束することによって圧縮力を導入できる膨張コンクリートを用いた軌道スラブの配合・構造設計方法を提案しました。
- ひび割れ幅と耐凍害性は従来品とほぼ同等で、鉄筋量を2/3に低減し、製造 コストを5%削減できます。
- 体積膨張を鉄筋で拘束することによって圧縮力を導入できる膨張コンクリートを用いた軌道スラブの配合・構造設計方法を提案しました。
- ひび割れ幅と耐凍害性は従来品とほぼ同等で、鉄筋量を2/3に低減し、製造 コストを5%削減できます。
20. 温度センシングによる信号用電子機器の取替時期設定手法
- 信号用電子機器の寿命の支配的要因である温度を監視することで、対象機器の劣化状態把握と今後の劣化進展の予測が可能な寿命予測手法を開発しました。
- 本手法により、使用環境や使用状況に応じた対象機器の取替時期を設定できます。
- 信号用電子機器の寿命の支配的要因である温度を監視することで、対象機器の劣化状態把握と今後の劣化進展の予測が可能な寿命予測手法を開発しました。
- 本手法により、使用環境や使用状況に応じた対象機器の取替時期を設定できます。
21. 防除効果および施工性に優れた蒸気を用いた雑草防除手法
- 防除効果および施工性に優れた、蒸気を用いた雑草防除手法を開発しました。
- 1年後の大型雑草の再生株数が70%減少することを確認しました。
- 現地試験をもとに施工効率を試算した結果、従来の刈払いに比べ施工速度が44%向上し、必要作業員数も5人から3人の60%に抑えられることを確認しました。
- 防除効果および施工性に優れた、蒸気を用いた雑草防除手法を開発しました。
- 1年後の大型雑草の再生株数が70%減少することを確認しました。
- 現地試験をもとに施工効率を試算した結果、従来の刈払いに比べ施工速度が44%向上し、必要作業員数も5人から3人の60%に抑えられることを確認しました。
Ⅲ.環境との調和
22. 電気式気動車の高効率化のための発電システム設計手法
- エンジンの詳細な熱効率マップに基づくエンジン動作点の改良により、発電効率を向上する手法を提案しました。
- 高効率な発電機の使用とエンジン動作点改良による省エネ効果を試算したとこ ろ、燃料消費量を約10%削減できることを確認しました。
- エンジンの詳細な熱効率マップに基づくエンジン動作点の改良により、発電効率を向上する手法を提案しました。
- 高効率な発電機の使用とエンジン動作点改良による省エネ効果を試算したとこ ろ、燃料消費量を約10%削減できることを確認しました。
23. 運転曲線予測を活用した通過主体列車に対する運転支援システム
- 通過主体列車に対して定時性や省エネ性に優れた推奨運転曲線をリアルタイムに予測し、通過駅までの運転方法を提示する運転支援システムを開発しました。
- 複数の運転士及び複数の列車を対象に試使用し、運転操縦性を確認しました。
- 本システムにより省エネ効果が4～14%程度得られることを確認しました。
- 通過主体列車に対して定時性や省エネ性に優れた推奨運転曲線をリアルタイムに予測し、通過駅までの運転方法を提示する運転支援システムを開発しました。
- 複数の運転士及び複数の列車を対象に試使用し、運転操縦性を確認しました。
- 本システムにより省エネ効果が4～14%程度得られることを確認しました。
24. 回生電力融通を考慮した小規模遅延時の省エネルギー運転
- 小規模遅延時において、力行電力量の削減と、力行とブレーキのタイミング合わせによる回生電力融通の促進を両立した、省エネルギー運転方法を提案しました。
- 自動運転との親和性も高く、鉄道の脱炭素化に貢献する技術です。
- 小規模遅延時において、力行電力量の削減と、力行とブレーキのタイミング合わせによる回生電力融通の促進を両立した、省エネルギー運転方法を提案しました。
- 自動運転との親和性も高く、鉄道の脱炭素化に貢献する技術です。
25. 高架橋防音壁の取替に向けたユニット型吸遮音壁
- 老朽化した防音壁の取替に向けて、ユニット型吸遮音壁を開発しました。
- 組立ておよび設置に重機が不要で、日中の人力作業で設置できます。
- 走行音の低減に適した積層型吸音材により、沿線での低騒音化が期待できます。
- 老朽化した防音壁の取替に向けて、ユニット型吸遮音壁を開発しました。
- 組立ておよび設置に重機が不要で、日中の人力作業で設置できます。
- 走行音の低減に適した積層型吸音材により、沿線での低騒音化が期待できます。
26. 高速走行する列車における台車部空力音・圧力変動の低減対策
- 高速走行する列車の台車部から発生する空力音と圧力変動の双方に有効な対策を複数考案し、風洞試験でその低減効果を検証しました。
- 各対策について、周波数毎の低減効果を一覧表に整理しました。
- 低減の考え方が反映された実車において、一定の低減効果を確認しました。
- 高速走行する列車の台車部から発生する空力音と圧力変動の双方に有効な対策を複数考案し、風洞試験でその低減効果を検証しました。
- 各対策について、周波数毎の低減効果を一覧表に整理しました。
- 低減の考え方が反映された実車において、一定の低減効果を確認しました。
Ⅳ.利便性の向上
27. 災害時や乗務員・車両不足時における暫定ダイヤの自動作成手法
- 災害時や乗務員・車両不足時の暫定ダイヤを、自動作成する手法を開発しました。
- 充当可能な乗務員数と車両数の制約条件に加え、徐行や混雑による運行時間の増加の複合的な影響を考慮した、遅延しにくい暫定ダイヤを作成できます。
- 災害時や乗務員・車両不足時の暫定ダイヤを、自動作成する手法を開発しました。
- 充当可能な乗務員数と車両数の制約条件に加え、徐行や混雑による運行時間の増加の複合的な影響を考慮した、遅延しにくい暫定ダイヤを作成できます。
28. お客さまの不快度を考慮した駅構内の混雑評価手法
- 個々のお客さまが許容できる混雑とその混雑に耐えられる時間をモデル化し、旅客流動解析と組み合わせることで、お客さまの不快度を用いた混雑の評価手法を提案しました。
- 本提案手法によるお客さまの不快度を用いることで、駅構内各部や他駅との混雑箇所の比較・評価が可能になり駅改良計画等の優先順位検討などに活用できます。
- 個々のお客さまが許容できる混雑とその混雑に耐えられる時間をモデル化し、旅客流動解析と組み合わせることで、お客さまの不快度を用いた混雑の評価手法を提案しました。
- 本提案手法によるお客さまの不快度を用いることで、駅構内各部や他駅との混雑箇所の比較・評価が可能になり駅改良計画等の優先順位検討などに活用できます。
Ⅴ.基礎研究
29. 地震時の復元性能に着目した車両挙動の解明
- 従来のシミュレーションで求まる地震時の安全限界（車輪とレールの相対左右変位70mm）を超えた領域の車両挙動を評価できるシミュレーションを開発しました。
- 縮尺1/10在来線模型車両を用いた加振試験を行い、開発したシミュレーションは模型試験の傾向をよく再現していることを確認しました。
- 従来のシミュレーションで求まる地震時の安全限界（車輪とレールの相対左右変位70mm）を超えた領域の車両挙動を評価できるシミュレーションを開発しました。
- 縮尺1/10在来線模型車両を用いた加振試験を行い、開発したシミュレーションは模型試験の傾向をよく再現していることを確認しました。
30. 大型低騒音風洞を模擬する数値風洞
- 大型低騒音風洞の気流を数値的に再現する数値風洞を開発しました。
- 供試体の形状定義から計算までを一貫して実施できるシステムを構築しました。
- 数値風洞と風洞実験を組み合わせることにより、実験の効率的な実施が可能となり、鉄道事業者等のニーズに合致した成果を早期に得ることができます。
- 大型低騒音風洞の気流を数値的に再現する数値風洞を開発しました。
- 供試体の形状定義から計算までを一貫して実施できるシステムを構築しました。
- 数値風洞と風洞実験を組み合わせることにより、実験の効率的な実施が可能となり、鉄道事業者等のニーズに合致した成果を早期に得ることができます。
31. 車両走行と連成した排雪シミュレーション手法
- 排雪走行時にスノープラウにかかる力を計算可能な排雪シミュレータを開発し、1/10車両模型に対する排雪実験を再現することを確認しました。
- 車両運動シミュレータと連成させることで、排雪走行時の走行安全性を評価するためのツールとして活用できるようになりました。
- 排雪走行時にスノープラウにかかる力を計算可能な排雪シミュレータを開発し、1/10車両模型に対する排雪実験を再現することを確認しました。
- 車両運動シミュレータと連成させることで、排雪走行時の走行安全性を評価するためのツールとして活用できるようになりました。
·Ⅰ.1 の件名は、本州四国連絡高速道路株式会社との共同研究により実施しました。
·Ⅰ.4 の件名の一部は、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。
·Ⅰ.5 の件名は、東芝エネルギーシステムズ株式会社との共同研究により実施しました。
·Ⅰ.8 の件名は、株式会社日本製鋼所との共同研究により実施しました。
·Ⅱ.12 の件名は、日本電設工業株式会社との共同研究により実施しました。
·Ⅱ.13 の件名は、国立大学法人静岡大学、株式会社明電舎との共同研究により実施しました。
·Ⅲ.25 の件名は、日鉄建材株式会社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）
- 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）
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- 主要な研究開発成果（2016年度）
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