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鉄道工学研究室

専任教員

 鈴木 昌弘(教授)

研究室概要

1964年の東海新幹線開業をきっかけにして、高速鉄道はフランス、ドイツをはじめとしてヨーロッパ各国にも導入され、現在では韓国、台湾、中国でも運行されています。さらに米国やブラジル等で建設が検討されています。今日、列車の最高速度は300 km/h以上になっており、さらなる高速化の計画もあります。鉄道の高速化を行う際には、流体力学的な検討がとても重要になります。鉄道には、飛行機や自動車とは異なる特徴(細長い車体、双方向運転、近距離でのすれ違い、トンネル内走行等)があり、鉄道独自の流体力学的な問題が存在します。\r\n本研究室では、高速鉄道に関わる流体力学上の様々な問題を実験や数値シミュレーションによる手法を用いて研究しています。

主な研究テーマ

  1. 列車周りの流れの解析
  2. 列車形状の最適化
  3. パンタグラフ周りの流れの制御
  4. 次世代の交通機関(空力浮上・空力推進地下鉄など)の研究

研究詳細/イメージ

列車周りの流れの解析と車両形状の最適化

高速列車の空力性能は、空気抵抗、空力騒音、空力動揺、横風安定性、トンネル微気圧波など様々な観点から検討する必要があります。しかし、これら複数の空力性能を同時に高いレベルで満足する車両形状を求めることは容易ではありません。そこで、流れ場の数値解析と遺伝的アルゴリズムを組み合わせることで、これら様々な要求を満足するように高速列車の形状を決定する方法を研究しています。流れ場の数値解析では、コンピュータを用いて空気の流れを再現し、高速列車の空力性能を評価します。遺伝的アルゴリズムでは、生物の進化の様子をまねて、色々な車両形状を生み出しながら、最も条件に適した形状を求めていきます。両者を組み合わせることで、高いレベルの空力性能を備えた車両形状を求めることができます。

img_train2

列車周りの流れの数値解析例(空力動揺の原因となるトンネル内走行中の列車側面に発達する気流の乱れ)

 

img_train3遺伝的アルゴリズムで生み出された列車先頭形状の例