はじめに

鉄道車両は、自動車や航空機などの輸送機器に比較してCO₂排出ガスが少なく、ランニングコストに優れ、環境に優しい交通手段となっている。そのような鉄道車両に対しても、昨今の地球環境問題を顧みて省エネ機運が高まっている。鉄道車両の軽量化も、他の交通機関と同様に省エネを達成するための解決策の一つとなっている。軽量化は、運行電力の節電化など直接的な省エネ効果にとどまらず、路盤、枕木、レールなどの線路の保守作業の低減化によるライフサイクルコストの低減などによる省エネ効果も期待されている。

一般に、鉄道車両は車体と台車に二分されており、旅客や貨物を載せる車体に関しては、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの素材の変更による大幅な軽量化がなされてきた。一方、走行を担う台車については、比強度と比剛性のバランス、さらにコストの観点も含めて、単純な素材の置き換えでの軽量化は困難であり、これまでは有限要素法などの数値シミュレーションによる最適化技術を駆使し、部材の薄板化や軽量孔の配置などによる軽量化が行われてきた。そのことは、ドイツ、韓国などの車両メーカーでのFRP台車プロジェクトでの実用化断念の結果からも自明である。さらに、近年、鉄道車両の走行性能向上や状態監視のために、台車にはダンピング装置やセンシングデバイスなど多様な装置・部品が追加装備される状況となっており、台車の重量を減らすどころか増やす傾向となっている。さらに、鉄道台車は走り装置で最重要部品との認識から運用実績を踏まえた設計となっており、今以上の軽量化を達成するためには設計思想そのものを変える必要があった。

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