三菱重工技報 VOL.44 NO.2: 2007

2

特集論

自動ステアリング・バッテリ駆動新交通システムの開発

文

Development of Automatic Steering &Battery Powered Automated People Mover
小川Hiroshi Ogawa

浩＊1

河 野 浩 幸＊4

Hiroyuki Kono

星光

Mitsuaki Hoshi

明＊2

山 口 正 博＊3

＊4

三 竹 雅 也＊4

森 田 克 明Katsuaki Morita

Masahiro Yamaguchi

Masaya Mitake

環境問題が大きくクローズアップされる中，環境にやさしいことで着目されている軌道系交通システム
において，アクチュエータによる自動ステアリング方式とすれば，軌道に敷設される案内ガイドを簡素化できる．また，車両にバッテリを搭載することで，電力を供給する架線が不要となり，コンパクトな軌道を構成でき，建設コストも削減できる．さらに，車両の運動エネルギーを高効率でバッテリに回生し再利用できる．このような，社会のニーズにマッチした陸上交通を目指し，自動ステアリング・バッテリ駆動
APM を開発した．

1．はじめにより，軌道に敷設される案内ガイドを簡素化できる．にまた，バッテリシステムでは車両にバッテリを搭載す

世界各地で新しい交通システムの導入が進んでいることにより，電力を供給する電車線が不要となり，る．当社でもゴムタイヤ式の新交通システムである

コンパクトな軌道を構成できる．さらに，建設コストAPM（Automated People Mover）や鉄輪式の LRTの削減と建設工期の短縮も可能となる．また，省エネ（Light Rail Transit），モノレール，スカイレールなに関して，車両のブレーキ時の車両の運動エネルギーど，安全で快適な陸上輸送システムを開発・提供してを高効率でバッテリに回生・再利用できる利点もある．

いる．また，地球規模での環境問題がますます大きく

本報では，新システムのコンセプトおよび試験車両に取り上げられる中，人と環境にやさしいコンパクトなよる実用レベルの走行性能の結果について，その概要

省エネ型新交通システムへの期待が高まっている．こを報告する．のような背景のもと，お客様のニーズにマッチする新2．従 来 シ ス テ ム

しいコンセプトを取り入れた自動ステアリング・バッ
テリ駆動 APM を開発した．自動ステアリングシステ

2．1

案内システム

ムではアクチュエータによる操舵方式を採用すること

APM にはゴムタイヤ式新交通システムの典型的な案内システムとして，図１に示す側方案内方式が採用されている．４輪操舵式の走行輪と両側に案内輪を備えた案内装置が車両の前後の車端側に設けられ，走行輪と案内装置はリンク機構で機械的に結ばれている．
車両が走行することにより軌道の両側に敷設されたガ
イドレールに案内輪が接触し，その反力による動きで走行輪を操舵して車両をガイドレールに添って案内誘導する．

案内装置

また，車両の前後走行輪が同じ軌跡をたどる必要が走行輪
ガイドレール

図１
＊1
＊2

案内輪

側方案内方式プラント・交通システム事業センター交通システム・機械技術部次長
プラント・交通システム事業センター交通システム・機械技術部車両・機械設計課長あることから前輪と後輪では逆位相に操舵させるため，案内誘導装置と車軸のステアリングアームの間には前後進切換装置も装備されている．
＊3＊4

技術本部広島研究所次長技術本部広島研究所メカトロニクス研究室

三菱重工技報 VOL.44 NO.2: 2007

2．2

給電システム3エータによるアクティブ制御の４輪操舵方式である．

給電システムとしては，軌道側の設備として軌道に前輪と後輪は，軌道の同じ軌跡を通るように各車両を沿って電車線が敷設されており，車両側に設けたパン操舵制御しており，単車両だけでなく複数車両を連結

タグラフを常時この電車線に接触させて車両は地上かした編成車両にも適用できるシステムとなっている．

ら電気を受電している．

自動ステアリングシステムの装置構成は自動ステア

以上，従来のシステムではガイドレールと電車線がリング制御装置とアクチュエータ及びアクチュエータ

軌道の両側に，全線を通じて敷設される．このため，の動きを走行輪に伝えるロッド類のみとなり，案内誘軌道断面が大きくなるとともにガイドレールや電車線導装置や前後進切換装置等の機構は不要となる．これの敷設に長期間の工期を要していた．

により台車の軽量化につながる．また，車軸や走行輪

3．自動ステアリング・バッテリ駆動 APM コンセプトを含む懸架機構は従来の APM で実績のある技術をそのままいかしている．

従来の APM と新システムを比較した概略図を図２

この他，制御のバックアップとして図３に示すように示す．新システムではガイドレールと電車線が不要な保護輪機構も備えている．保護輪機構は，軌道側のになるため，従来システムと比べて軌道幅を小さくで保護輪ガイドと車両側の保護輪装置から成り，ガイドきるとともに，構造がシンプルになる．

幅は保護輪と一定の隙間を持った幅としている．

3．1

自動ステアリングシステム

そのため，正常状態では保護輪はガイドと接触しな

自動ステアリングシステムは軌道情報，運行情報，いように走行輪の操舵と連動して動く．万が一，制御

車両情報，地点情報により，走行する軌道の走行パターがフェイルした場合には保護輪によって車両をガイドンを作成し，そのパターンにより車両を軌道に沿ってに添って案内誘導するフェイルセーフシステムとなっ操舵制御するシステムであり，操舵方式はアクチュている．
3．2

バッテリシステムのコンセプト

バッテリシステムは従来の電車線からの給電をなくし，車両にバッテリを搭載して駆動させるシステムで電車線ある．ブレーキ時には車両の運動エネルギーを効率よくバッテリに回収，再利用できる．APM では車載スペースや重量の制約があるため，高性能なバッテリが要求される．バッテリは最低でも１駅間の走行に必要なエネルギー容量が必要で，駅停車中に走行で消費しガイドレール
自動ステアリング・バッテリ駆動 APM

従来の APM図２

概略図（従来の APM と自動ステアリング・バッテ
リ駆動 APM）

たエネルギーを急速に充電する必要がある．これらの要求を満たすために，APM が必要とする高加速・高速運行が可能な高性能・高出力のリチウムイオン２次電池を採用した．

軌道情報，運行情報，車両情報，地点情報
操舵指令

コントローラタイヤ

保護輪ガイド図３

保護輪装置

自動ステアリングシステム構成図

アクチュエータ三菱重工技報 VOL.44 NO.2: 20074

温度上昇の対策として，ファンによる冷却機構を設け4．試 験 用 車 両

た．車載スペースの制限上，バッテリを床下にコンパ試験用車両（タイトル写真）はこれまでに述べた自クトに搭載できるよう艤装設計に配慮した．
また，
バッ

動ステアリング・バッテリシステムのコンセプトを当テリの過充電・過放電を防止するため，電圧はバッテ社保有の実験用車両に搭載したものである．図４は当リの充電状態を一定範囲に保つよう，電流はバッテリ社プラント・交通システム事業センター（三原）の実の許容電流を超えないように調整して運用するシステ

験線での試験風景である．

ムとなっている．

4．1

自動ステアリングシステム

車両には自動ステアリングシステムに必要なアク

5．試

験

結果

チュエータ，コントローラ及びフェイルセーフシステ

走行試験は直線と曲線を組み合わせた前記の実験線

ムが備えられ，軌道には保護輪ガイドが備えられていで実施し，実用速度での全線自動ステアリング・バッる．フェイルセーフシステムはバックアップ機構であテリ走行を達成した．全ての試験はバッテリを電力供り，正常状態では保護輪とガイドが接触しないように，給源とした走行で行われ，一度の不具合も発生しな走行輪操舵と連動する機構としている．

かった．

4．2

バッテリスシステム

次に試験走行の一例を示す．図６は直線高速走行中

バッテリシステムの構成を図５に示す．リチウムイの保護輪を撮影した映像である．図７は小曲線走行中オン２次電池を車両の床下に搭載し，車両主回路に接の先頭の保護輪の挙動である（図８は小曲線走行中の続した．バッテリは雨天や直射日光など床下搭載環境車内からの風景）．曲線部でも軌道の線形にそって操に対応するため，防水性に配慮した構造とした．また，舵され，保護輪は保護輪ガイドと接触せずに走行することを確認した．

運転操作盤

誘導モータ
高速遮断器

IM

VVVF
インバータ

SIVへIM
リチウムイオン
バッテリ BOX

リチウムイオン
バッテリBOX

図４

試験風景

図５

バッテリシステム構成図

保護輪ガイドクリアランス
保護輪（a） 直線高速走行中の保護輪（b） 保護輪の配置

図６ （a）直線高速走行中の保護輪，（b）保護輪の配置

三菱重工技報 VOL.44 NO.2: 2007

図７

5

小曲線走行中の保護輪のような発想に合致する魅力的な都市交通システムである．所内試験において実用運行レベルでの走行試験を達成し，今後は早期にお客様にお届けできることを願う次第である．
最後に，本自動ステアリング・バッテリ駆動 APMの開発において，ご指導ご協力をいただいた関係各方面の方々に深く感謝の意を表します．

図８

6．まと小曲線走行中の車内からの風景

め

小川浩

星光明

山口正博

河野浩幸

森田克明

三竹雅也

人と環境にやさしく，コンパクトで建設しやすいAPMをコンセプトに，従来にない新しい，軌道コンパクト・省エネ型新交通システムの開発に取組んできた．自動ステアリング・バッテリ駆動 APM は，そ