JP5650050B2 - 空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置 - Google Patents

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本発明は、空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置に関するものである。
従来、磁気浮上式鉄道の車両運動解明や車体運動抑制手法などの研究開発のために、浮上式鉄道車両の模擬実験装置（下記特許文献１参照）を用いて試験を行ってきた。
現在、模擬実験を用いて台車・車体の運動を再現するものとして、以下に示されるものがある。
（Ａ）一方向の運動を再現する模擬実験装置であり、相互作用力を用いて台車の動きを再現するもの（下記非特許文献１，２参照）。
（Ｂ）多方向の運動を再現する模擬実験装置であり、一方向ごとにばね・ダンパ等のサスペンションからの力を個々に台車に伝え、相互作用力を用いて台車の運動を再現するもの〔下記特許文献２（未公開）〕。
図３は従来のサスペンション相互作用力を用いた台車運動再現方法に係る模擬実験装置の模式図である。
この図において、１０１は台車、１０２は上下（Ｚ）方向コイルばね、１０３は車体、１０４は機械要素〔左右（Ｙ）方向作用力受け〕、１０５は台車１０１に対する鉛直（Ｚ）方向からのサスペンション作用力、１０６はロードセル〔上下（Ｚ）方向作用力測定用〕、１０７は左右（Ｙ）方向コイルばね、１０８は台車１０１に対する左右（Ｙ）方向からのサスペンション作用力、１０９はロードセル〔左右（Ｙ）方向作用力測定用〕である。なお、ここでは前後（Ｘ）方向は省略している。
図４は従来のサスペンション相互作用力を用いた台車運動再現方法に係る模擬実験装置の要部を示す模式図である。
これらの図において、２０１はベース、２０２は一次ばね系、２０３は台車、２０４は台車２０３に対する鉛直（Ｚ）方向からのサスペンション作用力、２０５はこの鉛直（Ｚ）方向からの作用力２０４を受ける第１のロードセル、２０６は台車２０３に対する左右（Ｙ）の水平方向からのサスペンション作用力、２０７はこの左右（Ｙ）の水平方向からの作用力２０６を受ける第２のロードセル、２０８は台車２０３に対する前後（Ｘ）の水平方向からのサスペンション作用力、２０９はこの前後（Ｘ）の水平方向からの作用力２０８を受ける第３のロードセルである。
浮上式車両の場合、一次ばね系２０２に作用する力は各方向〔前後（Ｘ）、左右（Ｙ）、上下（Ｚ）、ロール、ピッチ、ヨーの６方向〕が連成しているため、従来の模擬実験装置では各方向からの力を個々に受けるばねを用いて各方向の動きが連成している場合の台車２０３の変位量を求め、台車２０３の運動を再現するようにしている。
特許第４６４７５２７号公報 特願２０１０−２５７０１１
鈴木江里光, 渡邉健, 星野宏則：浮上式車両模型実験装置による車両運動の基礎特性試験, 鉄道総研報告, Ｖｏｌ．２２, Ｎｏ．１１, ｐｐ. ５−１０, ２００８ Ｓｕｚｕｋｉ，Ｅ．，Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｋ．，Ｈｏｓｈｉｎｏ，Ｈ．，Ｙｏｎｅｚｕ，Ｔ．ａｎｄ Ｎａｇａｉ，Ｍ．，"Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍａｇｌｅｖ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｒｅｄｕｃｅｄ−Ｓｃａｌｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｍｏｄｅｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ"，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．１，ｐｐ．１９６−２０５，２０１０
しかしながら、実際の磁気浮上式鉄道車両においては、車体・台車間のサスペンションに用いるばねは空気ばねであり、単一のばねで多方向（上下・左右・前後方向）の運動に対して作用する。従来の浮上式車両の模擬実験装置におけるサスペンション相互作用力を用いた台車運動再現方法（上記特許文献２）では、多方向の動きを再現する際、単一方向のみに作用するばね（コイルばね等）を用いて、個々の方向のばねから受ける力を測定する必要があり、大変位時のような多方向の動きが連成する動きを再現するのが困難であった。
本発明は、上記状況に鑑みて、多方向に対して作用する空気ばねをサスペンションに用いて、大変位時の運動が再現可能な磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁気浮上式鉄道車両の車体の下部に配置される空気ばねと台車との間に動きを一方向に拘束する機械要素を配置し、前記台車に対する複数の方向各々の相互作用力を前記機械要素に対応させた複数のロードセルにより別々に測定するようにした空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置であって、前記複数の方向各々の相互作用力は、前記台車に対する鉛直方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する左右の水平方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する前後の水平方向からのサスペンション作用力とを含み、前記機械要素はリニアスライドガイドであることを特徴とする。
本発明によれば、実際の車両に近い空気ばねを用いたサスペンションを用いることにより、運動の再現性の向上を図ることができる。
また、多方向の運動が連成しているような大変位時の運動に関しても再現が可能になる。
本発明の実施例を示す空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置の縦方向断面を示す模式図である。 本発明の実施例を示す空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置の横方向断面を示す模式図である。 従来のサスペンション相互作用力を用いた台車運動再現方法に係る模擬実験装置の要部を示す模式図である。 図３の模擬実験装置の模式図である。
本発明の空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置は、磁気浮上式鉄道車両の車体の下部に配置される空気ばねと台車との間に動きを一方向に拘束する機械要素を配置し、前記台車に対する複数の方向各々の相互作用力を前記機械要素に対応させた複数のロードセルにより別々に測定するようにした空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置であって、前記複数の方向各々の相互作用力は、前記台車に対する鉛直方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する左右の水平方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する前後の水平方向からのサスペンション作用力とを含み、前記機械要素はリニアスライドガイドである。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置の縦方向断面を示す模式図、図２は本発明の実施例を示す空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置の横方向断面を示す模式図である。
これらの図において、１は磁気浮上式鉄道車両の台車、２は車体（図示せず）の下部に配置される空気ばね、３は空気ばね２と台車１との間に設けられる動きを一方向に拘束する機械要素であり、例えば、台車１に対する鉛直（Ｚ）方向からのサスペンション作用力を受けるリニアスライドガイド３Ａおよび３Ｄと、台車１に対する左右（Ｙ）の水平方向からのサスペンション作用力を受けるリニアスライドガイド３Ｂと、台車１に対する前後（Ｘ）の水平方向からのサスペンション作用力を受けるリニアスライドガイド３Ｃとが配置される。リニアスライドガイド３Ａおよび３Ｄと台車１との間には第１のロードセル４Ａが、リニアスライドガイド３Ｂと台車１との間には第２のロードセル４Ｂが、リニアスライドガイド３Ｃと台車１との間には第３のロードセル４Ｃがそれぞれ配置される。
ここで、リニアスライドガイド３Ａは、前後の水平方向の動きを拘束し、左右の水平方向には自由に動けるものとする。リニアスライドガイド３Ｄは、左右の水平方向の動きを拘束し、前後の水平方向には自由に動けるものとする。リニアスライドガイド３Ｂは、前後の水平方向の動きを拘束し、鉛直方向には自由に動けるものとする。リニアスライドガイド３Ｃは、左右の水平方向の動きを拘束し、鉛直方向には自由に動けるものとする。
そこで、空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置において、車体の下部に配置される空気ばね２と台車１との間に、動きを一方向に拘束する機械要素３を配置し、台車１に対する複数の方向各々の相互作用力を機械要素３（リニアスライドガイド３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）に対応させた複数のロードセル（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）により別々に測定するようにした。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置は、多方向に対して作用する空気ばねをサスペンションに用いて、大変位時の運動が再現可能な磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置として利用可能である。
１ 磁気浮上式鉄道車両の台車
２ 空気ばね
３ 機械要素
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ リニアスライドガイド
４Ａ 第１のロードセル
４Ｂ 第２のロードセル
４Ｃ 第３のロードセル

Claims (1)

  1. 磁気浮上式鉄道車両の車体の下部に配置される空気ばねと台車との間に動きを一方向に拘束する機械要素を配置し、前記台車に対する複数の方向各々の相互作用力を前記機械要素に対応させた複数のロードセルにより別々に測定するようにした空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置であって、前記複数の方向各々の相互作用力は、前記台車に対する鉛直方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する左右の水平方向からのサスペンション作用力と、前記台車に対する前後の水平方向からのサスペンション作用力とを含み、前記機械要素はリニアスライドガイドであることを特徴とする空気ばねを用いた磁気浮上式鉄道車両の振動模擬実験装置。
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