株式会社との共同研究により 通勤電車の車内の快適性の評価手法の開発に取り組むためであった 環境心理学を適用し 人間の行動に基づく客観的な快適性評価指標を構築し それを用いて 通勤電車としての乗降容易性と 居住の快適性の両立を図る新たな座席配置の提案をするという研究であった この研究では 理論の構築の

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1 大学における鉄道実験フィールドの構築と産学連携の取り組み 東京大学生産技術研究所千葉実験所の挑戦 1. 東京大学生産技術研究所の特徴東京大学生産技術研究所は 第二工学部を前身として 昭和 24 年に発足した わが国における大学付置研究所としては最大であり 工学系のほぼすべての研究領域を誇る研究所である その特徴としては 産学連携研究をはじめとする社会還元を目指した実践的な研究や 分野融合研究を推進していることである この研究所では研究室制を採用しているため 若手教員も含めて独自の取り組みが可能であり 時代の要請に応じた新たな研究分野の開拓などがやりやすい環境にあり さらに 基礎系 機械 生体系 情報 エレクトロニクスシステム系 物質 環境系 人間 社会系 の5つの研究部門に加えて 研究ミッションを掲げて個別研究室が連携したセンターを組織するといった分野融合研究の体制も整えられている また これらの実践的な研究を支える 都心では実施が不可能な大規模な工学系の実験を実施する実験フィールドとして 千葉実験所の存在も大きい 本稿では 本年 4 月より 東京大学生産技術研究所 ( 生研 ) 附属千葉実験所が 生研設立の地であり 前身である東京帝国大学第二工 東京大学生産技術研究所千葉実験所長次世代モビリティ研究センター長教授 すだ須 よしひろ 田義大 学部もあった西千葉地区 ( 千葉市稲毛区弥生町 ) から柏キャンパスに機能移転したことを機会に整備した 千葉試験線 2.0 および 走行試験路 試験用交通信号機 から構成される ITS R&R 実験フィールド と これらを活用した交通に関する産学連携の取り組みについて紹介をする 柏キャンパス内 ITS R&R 実験フィールド 2. 千葉実験所と次世代モビィリティ研究センター筆者が1991 年に生産技術研究所に赴任して以来 専門分野を車両制御動力学として 鉄道のみならず自動車やパーソナルモビリティビークル さらには 次世代のモビリティを担う新たなシステムの開発などに携わってきた これらの活動を支えてきたのが千葉実験所である 千葉実験所は生研発足時の西千葉に 生研本体が六本木に移転した跡地の一部を活用して設立された 時代の要請に応じて 水工学 耐震工学 製造技術 海洋工学 ITS( 高度交通システム ) などの大規模施設を整備し 社会に貢献してきた 筆者が千葉実験所の利用を開始したのは 1996 年のことであり 当時の東急車輛製造 9

2 株式会社との共同研究により 通勤電車の車内の快適性の評価手法の開発に取り組むためであった 環境心理学を適用し 人間の行動に基づく客観的な快適性評価指標を構築し それを用いて 通勤電車としての乗降容易性と 居住の快適性の両立を図る新たな座席配置の提案をするという研究であった この研究では 理論の構築のみならず 実践的な車両への乗降実験が必要であり 製作した実物大モックアップ車両の置き場として まさに千葉実験所のスペースはうってつけであったのである 本研究成果は 3 人掛けのボックスシートとして東急電鉄 7000 系車両に実用化されている ほぼ同時期には 路線バス用の超低床バスの国産化が求められたときであり ステップレスのバスの乗降実験のために都バスの廃車を譲り受け 千葉実験所でのデモンストレーション実験を実施し その後のノンステップバスの普及に貢献した 翌年の1997 年には 当時の運輸施設整備事業団からの研究助成プログラムにより 鉄道における車輪 レール系の知能化に関する 基礎的研究 を開始し 1 / 10スケールの鉄道車両走行試験装置の構築に結び付いた この模型走行試験装置は 1 軸台車や 独立回転車輪を用いた新たな走り装置の開発 さらには レール 車輪間の摩擦制御の研究など 鉄道事業者や車両メーカ等との共同研究に活用された 東京メトロの千代田線 丸ノ内線で実用化している摩擦調整材を車両の最後尾から噴射する急曲線区間の摩擦制御の開発実験にも活用された そして 2007 年の実スケール試験線敷設が実現した 一方 研究体制としても 個別の研究室としての産学連携研究体制をより拡充する機会が得られた 国立大学が法人化される前に 東京大学では 生産技術研究所と先端科学技術研究センターが共同で設立した国際 産学共同研究センター (CCR) が発足し 筆者も 2000 年より 生研から本務をCCR に移し ( 生研は兼務 ) 道路交通におけるITS (Intelligent Transportation Systems) の産学連携プロジェクトを組織することになった 生研本体が六本木から駒場に移転す 次世代モビリティ研究センター (ITS センター ) 10

3 ることを機会に設置した自動車運転用の6 軸モーション装置を持つドライビングシミュレータを活用して コンピュータ シミュレーションと実交通環境における実証実験の間を取り持つシミュレータ実験手法を構築し 自動車産業のみならず 道路管理者 道路事業者 交通管理者との共同研究も進められた その受け皿とし 先進モビリティ連携研究センター 先進モビリティ研究センターを経て 現在の次世代モビリティ研究センター (ITSセンター ) が設立されて現在に至っている 近年の同センターのプロジェクトでは EV を活用した東北復興エネルギー モビリティマネージメントプロジェクト 大型トラックの隊列走行などの自動運転の開発 や 自動運転のエコシステムとしての評価 パーソナルモビリティ ビークルや軌道系交通システムなどの公共交通とのモーダルミックス など 多岐にわたるプロジェクトを実施している 広島地区で実施した 路面電車と自動車の車車間通信による安全運転支援などの 鉄道とITS を融合する取り組みも積極的に実施した 3. ITS R&R 実験フィールドと千葉試験線西千葉における千葉試験線は 2007 年 11 月 9 日 千葉実験所の一般公開に合わせて開業した 開設した目的は 大学における実物スケー ル試験の実施のためという事は当然ながら 我が国における試験線の必要性を示す目的もあった 国土交通省の交通政策審議会では 鉄道の技術開発や 鉄道未来像を模索するべき検討がなされていたが 2008 年 6 月 19 日に公表された答申 環境新時代を拓く 鉄道の未来像 - 鉄道がつなぐ エコフレンドリーな生活圏の創造に向けて- において 試験線の必要性が述べられた この検討会には当方も参加しており 千葉試験線の存在は 従来試験線の建設に対して必ずしもポジティブな意見のみではなかった状況を変えるきっかけになったとも考えられる その後 日本鉄道車輌工業会 国土交通省における試験線建設に向けた検討会が発足し 試験目的 具体的な仕様の策定 運営方法の検討 活用事例などが議論された そして 技術開発成果の検証 規格適合や認証の実践の場 評価目的のデータ取得の場としての役割などが認識され 各種事前試験 環境試験 懸念事項に対する事象再現試験への期待が検討された さらに 研究開発のための試験のみならず 鉄道従事者のトレーニングや 海外案件などにおいては 現地の工事完成に先立つ事前トレーニングへの役割も指摘され 各種デモンストレーションとしての役割も認識された これらの議論を基に完成したのが 三菱重工三原製作所の敷地に建設された MIHARA 試験センター (Multipurpose Integrated Highly-Advanced Railway Applications) であり 千葉試験線との連携も今後期待されている 生産技術研究所千葉実験線開通式 (2007 年 11 月 9 日 ) の様子 この度オープンした ITS R&R 実験フィールド は 道路系の車両の走行試験路 ( 最大直線長約 300m) と 鉄軌道系の試験線を併せ持つ複合実験フィールドである 走行試験路はアスファルト舗装されており 自動車や二輪車 飛行体などに関する様々な実験に 11

4 対応できる環境が整備されている 本試験路では 車両工学や交通工学 人間工学 音響工学など 様々な研究を実証的に行うことを想定している 本試験路においては 実際の信号機と同型のものを設置するとともに 街路 走行路および踏切など実道路環境を模擬しており 実際の道路交通環境下では実施が難しい実車実験を行うことを可能にしており 産官学連携によるITSの研究をはじめ 新たな安全運転支援システムや自動運転技術 V2X ( 車車間通信 路車間通信など ) の研究 さらに信号現示に関する研究などが予定されている 鉄道車両 ライトレール車両などの軌道系ビークルの実践的な走行実験のための設備は 西千葉時代の千葉試験線をアップグレードしたものであり 実スケールの試験線 ( 標準ゲージ 全長約 333m) は 直線 緩和曲線 定常曲線 ( 曲線半径 33.3m) 分岐器 踏切などを持つ 一部区間は 三線軌条および溝レールも敷設している また 線路の終端は 研究実験棟の大空間実験室にあり 車両等の保管のほか ピットを持つことから 実験車両 台車の整備などにも活用できるようになっている 特筆するべき事柄としては 外フランジ型車輪など新構造車両の走行および各種交通モードとの融合に関する研究が可能なように 踏切構造や分岐を特別に設計して設置していることである 西千葉においては 車両の走行はせずに 台車 ( 元京阪および阪急 ) を用いた走行試験を路面舗装を活用してトラックによる牽引走行試験を実施してきたが 千葉試験線 2.0 においては 走行実験等に用いる研究用車両を新たに導入した 東京大学生産技術研究所次世代モビリティ研究センター須田研究室と東京地下鉄株 両フランジ対応分岐 大空間実験室 ピット付き車両保管場所 検査場 試験線の踏切を渡る自動運転バス実験車 12

5 式会社 ( 東京メトロ ) は 長年に渡り車両の走行安全性向上に関わる共同研究を実施しており 生産技術研究所附属千葉実験所の柏への機能移転に際して 更なる鉄道技術の発展を目的に ITS R&R 実験フィールド における 千葉試験線 2.0 で使用できる車両として 2017 年 3 月 10 日 ( 金 ) に最後の営業運転を終えた銀座線 01 系車両のうち1 両 ( 号車 ) を譲渡頂いた そのため 2017 年 5 月 15 日 ( 月 ) には 柏市長 国土交通省 東京地下鉄株式会社をはじめとする多くのご来賓をお招きした式典を実施した 道路 自動車用の実験設備としての走行試験路と試験用交通信号機の運用開始についても 試験用交通信号機点灯式と自動運転バスの試乗会も実施した これらのイベントは 多くの報道に取り上げられた 千葉実験線 2.0 逆勾配踏面独立回転輪軸の提案 千葉実験線 2.0 開通式及び車両贈呈式 4. 試験線の活用試験線の活用方法としては 台車および車両の走行実験 レール / 車輪の接触に関する実験などが主な目的であるが 通常の試験線では走行が不可能な 逆勾配あるいは傾斜軸を持つ独立回転車輪方式の車両の走行実験を想定しているところが大きな特徴である 通常の独立回転車輪輪軸では 自己操舵機能が消滅するのみではなく 静的な不安定現象を伴い 超低床車両などの構造上 車軸を無くすことを主目的として 走行性能の向上には期待をしない車両への実用化はなされて いるが 走行性能向上の新たな取り組みが重要である これらの新方式輪軸においては 構造上外フランジ型車輪の方が合理的であり この車両においては スケールモデルによる走行試験は実施してきたが 実物スケールによる走行試験は 今回の 千葉試験線 2.0 で実施する予定でいる 一般車両においては IoTとビッグデータ収集の進展により 車両 軌道系の異常検知の研究が進展してきているが このような異常状態の走行試験を実施するフィールドとしての活用にも期待されている 今後の試験においては 西千葉においての模擬脱線試験のように 安全に異常状態の再現を実施する方策を検討していくことになる さらに モックアップ車両と 実物車両を導入したことにより 走行試験のみならず 車内の快適性評価の研究など 車両そのものを活用した研究 教育への期待も高い 13

6 軌道系におけるさらなるチャレンジとしては ITS ( 高度交通システム ) を活用した研究である 通信を用いた安全走行支援 自動走行への展開など 今後のライトレールを含む鉄軌道系における新たな取り組みについても 検討を進めていく予定である 車両の試験以外にも 軌道インフラや信号系への展開も今後検討をしていく予定である 分岐設備における状態監視 踏切設備におけるITSとの連携 信号システムとの連携なども想定される さらに 教育実習や訓練については 鉄道業界における活用以外にも 鉄道事故における消防 救急隊員による救助活動の訓練や実地教育への活用も考えられ 既に柏市消防局との連携も模索しているところである ほかにも防災訓練や防災対策への活用なども考えられる 交通信号機付近と踏切他にも 例えば現在想定されている新たな用途としては 大学教育や 柏キャンパス公開を通じた近隣の小中高生を対象とした鉄道車両工学の教育実習への活用などである ロボット工学や自動車工学においては ロボコンや学生フォーミュラなどの学生の自主的な参加による 教育と技術に係るコンテストが注目を浴びているが これらの鉄道版を実施することも考えられる 柏キャンパスの全景 ( 赤丸内に ITS R&R 実験フィールド を構築した ) 千葉試験線 2.0に搬入された銀座線 01 系車両 5. おわりに ITS R&R 実験フィールド は 生産技術研究所の次世代モビリティ研究センター (ITS センター ) における 交通工学 車両工学 情報工学などを柱とする ITS 推進のための分野融合研究はもちろん 須田研究室 中野研究室における個別の研究などに活用する予定であり 産官学民融合 地域連携による研究拠点の一部として機能することが期待されている また 学内においても 柏キャンパス地区の他部局との連携も進めることや 試験線やテストコースを持つ学外の研究施設との連携も進め 我が国における次世代のモビリティの研究拠点としての役割を果たすことも考えられる 末筆ながら 実験フィールドの構築にご貢献頂いた 研究室 生産技術研究所 東京大学の多くのメンバー 関係企業の多くの皆様に謝意を表したい 14

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