I n t e r v i e w

須田研究室の研究成果を採用し、3 人掛けセミクロスシートを2007 年 12 月から導入。車椅子やベビーカーなどのためのフリースペースを設け、快適さを追求した。

を高めることに加えて、同時に低コスト化を進めなければ、企業は新しい技術を導入できません。

社会実装を見据えながら研究を進めていくのは、社会実装を見据えた研究── 須田先生はどのような研究に取り組まれてい早く移動できても、車内で過ごす時間が不愉快

私たち生産技術研究所の伝統です。

須田 モビリティ・システム全般です。モビリティ

では、利用者の満足度は上がりません。そのため、るのでしょうか。とは、交 通 手 段や移 動 手 段に関するモノ・コト

鉄道とは関係が希薄に見える心理学なども活用

また、鉄道の利用者についても研究しています。

全般を指す言葉です。私は子どものころから交して研究を行っています。

なる」座 席の 配 置の 研 究で す。座 席の 配 置 を 定

通に興味があって、タイヤとか車輪のついている

そのなかで、鉄道分野ではどうしたら安全に早量的に評価する手法を考え計算したり、実物大

例えば皆さんの身近なところでは、「座りたくく人や物を運べるのか、そのための技術を開発すのモックアップを使って実験を行いました。そものを研究してきました。

る研究を進めています。急なカーブを安全に曲がの結果、快適性や乗降容易性を満たす通勤電車ⓒ 東急株式会社

多摩川線に採用されました。モビリティの研究には、そういった幅広い視点が必要です。

東急 7000 系と 3 人掛けセミクロスシートるための台車の開発、また車輪とレールを研究すあることがわかった。の座席配置を提案し、東急 7000 系池上線・トが、生態心理学的乗客行動分析に基づく快適な鉄道車両空間でることで摩擦や騒音を低減する研究です。

けにすることで利用者が座りやすくなる３人掛けセミクロスシー

しかし、研究成果が社会で利用されるために須田研究室で着席・乗降実験を行った結果、４人掛けから３人掛はそれだけでは不十分です。たとえば、安全性

鉄道車内空間実物大モックアップ

京阪電鉄から須田研究室に寄贈された FS327 台車 ( 旧住友金属工業製 ) とともに台車技術の革新で鉄道の未来を描く
東京大学

モビリティ・イノベーション連携研究機構 機構長

生産技術研究所 次世代モビリティ研究センター 教授

須 田 義 大氏◉ プロフィール すだ・よしひろ
1982 年東京大学工学部卒業、87 年同大学院工学系研究科博士課程修了。工学博士。2000 年より東京大学生産技術研究所教授。10 年より現職。車両制御動力学、ITS（高度道路交通システム）を専門とし、国内外の学協会の理事・評議員、国土交通省等の審議会など政府委員を務める。

公共交通機関として、鉄道は重要な役割を果たしています。サステナブル・モビリティの実現を目指した研究に取り組む東京大学の須田義大教授に、安全で快適な鉄道輸送を支える台車技術の研究開発や鉄道の未来についてお話ししていただきました。
（千葉県柏市）東京大学生産技術研究所 大規模実験高度解析推進基盤（旧附属千葉実験所）

実験フィールドに、全長約 333 メートルの実験線を国内の大学としては初めての敷設。鉄道車両の走行実験のための設備環境が整備されている。
ここで台車の走行試験、脱線安全性や ITS に関する研究などが行われている。

5季刊

Vol.20

季刊

Vol.204

車枠に支持されていて、前後が非対称になって軸は柔らかいばね、後方の輪軸は硬いばねで台して生まれたのでしょうか。

── 前 後 非 対 称 台 車 と い う 発 想 は︑ど の よ う に

須田 自分自身でも最初は、前後で同じ形でないます。これではバックする際にうまく走ることができないため、当初はばねの硬さを切り替ければならないと思い込んでいました。操舵性

常識にとらわれない発想の転換── 安 全 性 や 快 適 性 を 高 め る た め に さ ま ざ ま なえる装置を搭載して対応することを考えました。

ためには、どのように設計すればいいのかを解鉄道技術が開発されてきました。台車では︑どの数が多くなり、メンテナンス作業が大変なこと析することができます。

能は式で表すことができ、必要な操舵性を得るもわかったのです。それを解消できたのは前後

ところが、切り替え装置を搭載すると部品点

須田 台車は真っ直ぐ走り続ける走行安定性能が非対称の台車を背中合わせで取り付けることようなイノベーションがあったのでしょうか。

つの性と、カーブするときの曲線通過性能のですが、研究室の学生が非対称の場合に、理想つ の 輪 軸 が 取 り 付 け ら れ て い て、でレールと接しています。さらにフランジ2でした。

進行方向に向かって台車枠に輪軸を支持する的な操舵性が得られるという解析結果を出しま

車体と台車をつなぐ部分には揺れ枕（ボルスタ）という部品があるタ2能が求められます。

ばねは、柔剛・柔剛になっていたものを、柔剛・きは外側の車輪は直径の大きい位置でレー

この傾斜と間隔によって、カーブすると2台車には直線を走行するときは車輪とレールの向きは同つながっています。主に軸ばねが細かな振動を、枕ばねが上下左右のVol.206中央西線の名古屋­長野間を結んでいる。須田研究室で開発した前後がレールにガイドされるような状態となります。そのため脱線することなく、左右の車輪径の差によって車軸はレールに沿ってスムーズに曲がることができるのです。

ⓒ 東京地下鉄株式会社

東京メトロ銀座線 1000 系

非対称にすることで、性能が向上できる可能

ルと接し、内側の車輪は直径の小さい位置

性は自分の修士論文で、すでにわかっていたの多い線区などで採用されています。

した。半信半疑でしたが、詳しく調べているとⓒ 東海旅客鉄道株式会社

非対称方式自己操舵台車が 1995（平成 7）
年に実用化された。

ボルスタレス台車は新幹線や通勤車に、ボルスタ付台車はカーブが剛柔とすることで、前後どちらに進んでも柔剛

JR 東海 383 系

曲線通過時の車体傾斜にコンピュータ制御を採り入れた振子式特急で、種類があります。

じ方向を向いています。しかしカーブでは、レールの間隔よりも少し狭くなっているため、とができます。

イプのボルスタ付台車と揺れ枕がないタイプのボルスタレス台車の２前後対称では実現できない理想的な操舵が前後輪軸はレールに対して左右に少しずれるこ大きな揺れを吸収しています。の台車が先頭方向になるようにしました。この車両を 2 つの台車で支えています。

台車には、走行する際の上下左右の揺れを低減して、乗り心地を良ルが曲線になっているのに対し、 つの輪軸の車輪は車軸の中心寄りから端部に向かって傾斜しています。また車輪の間隔は、レーくする役目もあります。そのため、輪軸と台車、台車と車体はばねで非対称で得られることがわかりました。それまカーブするときカーブするときるための走行装置です。輪軸（車輪と車軸）、軸受、軸箱、駆動装置、ブレーキ装置などが収められ、車両の下に取り付けられています。1

工夫によって、どちらに進んでも操舵性に優れ、台車とは、車体や乗客の荷重を支え、電車がレールに沿って進行す向きが変わらないと、アタック角と呼ばれる角ボルスタ付台車とボルスタレス台車の仕組み
ボルスタ付台車とボルスタレス台車の仕組み

での常識にとらわれていたら、自己操舵台車はボルスタレス方式
ボルスタレス方式

かつメンテナンスの負担を増やさない台車が実輪軸度差が生じます。アタック角が生じると、車輪輪軸生まれていなかったかもしれません。

台車枠 台車枠軸ばね 軸ばね

台車枠 台車枠
軸ばね 軸ばね
輪軸
輪軸

現できました。

けん引装置
けん引装置

がレールに横方向の力を加えることになり、車まっすぐ走るときまっすぐ走るとき輪やレールを摩耗させ、騒音発生の原因にもな

車輪
レール レールります。

車輪
車軸

2

この問題を解消したのが、操舵台車です。曲車軸
車輪

がる際、 つの輪軸がカーブに合わせて角度を枕ばね 枕ばね（空気ばね）（空気ばね）

けん引装置
けん引装置

ボルスタアンカ
ボルスタアンカ
ボルスタボルスタ
心皿
心皿側受
側受

ボルスタ付ダイレクトマウント方式
ボルスタ付ダイレクトマウント方式

車輪変えることができるように工夫した台車です。

枕ばね 枕ばね（空気ばね）（空気ばね）

車体

輪軸と台車を前後左右で固定しているばねの強

車体フランジフランジさを変えることで、進行方向の輪軸がカーブに車体スムーズに曲がる沿って曲がりやすくなります。

その②── 自 己 操 舵 台 車 の 社 会 実 装 化 に あ た っ て は︑車体車両を支えるどのような工夫をされたのでしょうか。

その①

須田 鉄道は前後とも同じ速度で走ることがでめの重要な働きを担っているのです。

きます。それは車両に取り付けられている２つことの 2 つの役割を果たしています。安全に快適な走行を実現するたの台車が前後で対称形になっているからです。

台車は何十トンもある車両を支えること、カーブをスムーズに曲がる

しかし自己操舵台車では、進行方向の前方の輪台車の役割と働き

2012 年 4 月から運用開始。須田研究室、東京メトロとの共同研究を踏まえて日本製鉄が開発した SC101 操舵台車が採用された。

東京メトロから須田研究室に寄贈された銀座線 01 系
1984～2017 年に運用されていた東京メトロ銀座線 01 系には、日本製鉄の関西製鉄所製鋼所地区で製造された FS520 ボルスタ付台車が採用されていた。

7季刊

Vol.20SC101 操舵台車
季刊

産官学で共同研究── 柏 の 実 験 フ ィ ー ル ド の 試 験 線 で は︑実 際 に電車を走らせているとうかがいました。

須田 以前はメーカーが実際の車両、大学では分のスケールの台車模模型を使って研究することが多かったのですが、実験フィールドでは1れているので、自動車などの自動運転の研究に左右の車輪を独立して回転させることにより、つ目は鉄道車両の脱線検知技術の開発です。

車として注目されている技術です。

るので、普及が拡大している低床路面電車の台車軸を使わない台車も実現できます。車軸をな── 台車技術については︑どのような研究が進んでいるのでしょうか。

IoT といわれるように、最近はさまざまなところにセンサーが取り付けられていて、いろいです。左右の車輪を独立回転させるときに、車を測定するセンサーを取り付け、そのデータか車に左右の揺れ︵ロール︶や前後の揺れ︵ピッチ︶ろな情報を AI で分析することができます。台

輪の踏面の勾配を従来と逆にすることで、よりら脱線の兆候を検知する研究を進めています。

つ目は逆勾配踏面独立回転輪軸の開発

高い曲線通過性能を実現しようというものです。

須田 台車に新しい素材を使う試みはあります。

── モビリティの未来に不可欠なキーワードとして︑ています。鉄の場合、あるとき急に壊れるといる兆候をつかむのが難しい点ではないかと考えイブ︵自動運転︶、セルフパワー︵回生エネルギー

ル フ ル ー テ ィン グ
︵自律的な運行︶、セルフドラ須 田 セ ルフ ス テ ア リ ン グ︵自己操舵機能︶、セことが可能です。新素材ではそのためのデータているので、破断する前にその兆候を検知する最後に破断する。破壊のメカニズムがよくわかっ

例えば、セルフステアリングは自己操舵台車として鉄道で導入されています。セルフドライ

知見が豊富に蓄積されている鉄は、安全性・信頼性が重要な鉄道を支える材料として、適しと東京大学柏キャンパス間のシャトルバスで自や車輪︑台車なども製造しています。メーカーに── 日本製鉄は︑鉄という素材を活かしてレールているといえます。

動運転の実証試験を行っています。セルフチェッ

対する期待をお聞かせください。

交換するようにできるなど、メンテナンス作業も定期的に交換していた部品を、必要に応じてできるようになれば、これまでは異常がなくてえるという意味も含まれています。故障を予知センサーを取り付けることで、故障の予兆を捉るという意味のほかに、脱線検知のように各種セルフメンテナンスは故障を自動的に修理す工業が統合して現在の日本製鉄となったことで、されていました。それが新日本製鉄と住友金属

以前は別々の会社で鉄、レール、台車が製造

安全な鉄道を実現することは難しくなるでしょう。

輪だけ強くするといった、従来のやり方ではよりいくことが必要です。レールだけ丈夫にする、車われてきましたが、これからは一体的に研究して須田 これまでレールと台車は別の分野として扱

レール関係技術と台車関係技術を融合させた一鉄道台車には現在でも鉄が使われています。須田── 新 し い 技 術 や 材 料 が 開 発 さ れ て い る な か︑と思っています。

より安全で快適な鉄道の未来を描いていきたいて い ま す。そ し て、こ れ か ら も 産 学 が 連 携 し、体的な研究開発が進んでいくことに期待を寄せ

先生は鉄の魅力をどのように感じていますか。

道で実用化されています。の効率化・省力化が可能になります。これも鉄ムとして鉄道やバスで利用されています。

クは IC カードなどを利用した運賃収受システ

ブはバス会社と協力して、柏の葉キャンパス駅しいのです。

が不足しているので、故障を予知することが難つです。すでに実用6化が始まっている技術もあります。

ンテ ナ ンス︵自己修復︶のの利用︶、セルフチェック︵自動精算︶、セルフメができて、亀裂が生じ、徐々に広がっていって、うことはなく、なんらかの兆候があります。傷須田先生は つのセルフ技術を提案されています。

しかし主流ではありません。その理由は、壊れ材料として使われ続ける鉄須田

2ます。

も利用することができます。世界的にも珍しい

従来とは逆向きの踏面（車輪がレールと接する面）勾配を持ち、また左右の車輪が別々くすことで、鉄道車両を低床化することができ逆勾配踏面独立回転輪軸台車の模型実験施設で、産官学の共同研究に利用されていも自動車用の道路や信号機、踏切なども設置さ実験フィールドには、鉄道の試験線のほかにを抑えるための研究などにも利用されています。とで徐々に劣化していきます。レールの熱伸縮昼と夜や季節の温度差によって伸び縮みするこについても研究することができます。レールは、台車や車両の研究に加えて、実験線では線路られる鉄道技術の研究ではとても重要です。

タが得られるので、高い安全性や信頼性が求めた実験では、模型だけではわからなかったデーで走行実験を行っています。実物大台車を使っ型で実験したあと、実物大台車を使って実験線

10どのような技術なのでしょうか。

68Vol.20
季刊
Vol.20季刊

91に回転できる新しい構成の台車。従来では難しい半径 10 メートル以下の急カーブを通過できる台車開発を進めている。

スケールモデル走行実験装置と駆動力の影響など、走行関連の研究を行っている。

10 分の 1 模型実験用の試験線で、脱線予兆の検知に関する研究や急曲線通過性能