機械の研究 2023年12月1日発売 第75巻 第12号

説明

完結編
鉄道車両の車体弾性振動とその低減に関する研究開発（３）
「鉄道車両の車体弾性振動低減法」

これまで 2 回にわたり鉄道車両の構成と車体弾性振動の実態、車体弾性振動解析のためのモデリング手法などについて紹介した。3 回目の今回は、車体弾性振動の低減法について述べる。

鉄道車両の軽量化と構造簡素化に関する技術開発は絶えず続けられており、高速化や低コスト化に貢献している。このうち車両の軽量化は、地盤振動など沿線環境への影響軽減やエネルギー消費の低減、地上構造物の簡素化や保守軽減など、車両以外に対しても多くのメリットをもたらしている。しかし、乗り心地の観点からは、軽量化と構造簡素化は不利に作用することが多い。たとえば、必要な強度を確保しつつ部材を薄くすることで軽量化を図ると剛性が低下し、構造簡素化や製造コスト低減を目的に連続溶接を多数用いたり補強部材を減らしたりすると、車体の構造減衰能が低下する。そして、これらはいずれも車体弾性振動の増大や乗り心地に影響する固有振動モードの増加につながる。このように最近の鉄道車両は、以前に増して車体弾性振動の低減が必要とされる状況にある。

車体弾性振動対策は、新製時の設計に反映することを目的とするものだけでなく、すでに営業に使われている車両に適用するため車体構造などに変更を極力加えない対策も求められる。また、制振対象とする弾性振動モードの特徴や加振機構によっても異なる対策が必要となる。このような状況から、現時点では 「決定版」 とよべる車体弾性振動低減対策は示されていない。

本稿では、車体弾性振動低減の取り組みについて、筆者らが関わってきたものを中心に紹介する。

秋田県立大学 システム科学技術学部
機械工学科 教授
富岡隆弘

公益財団法人 鉄道総合技術研究所
車両技術研究部 車両振動研究室
（主任研究員）相田健一郎
（主任研究員）秋山裕喜