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サイトへようこそ。私は鉄道総合技術研究所で機械力学（特に、振動・波動）の研究をしています。
サイトへようこそ。私は鉄道総合技術研究所で機械力学（特に、振動・波動）の研究をしています。
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Effects of periodic structures on friction-induced vibrations in catenary-pantograph systems
Effects of periodic structures on friction-induced vibrations in catenary-pantograph systems
Y. Amano, S. Kobayashi, Y. Yamashita, H. Uji, H. Yabuno
Tribology International (IF: 6.9), 2025.03
Friction-induced vibration in catenary-pantograph systems is a well-known instability phenomenon that has not been sufficiently investigated. This instability accelerates the wear of contact wires and requires a train driver to confirm safety, which leads to train delays. Therefore, it is important to elucidate the instability mechanisms and establish countermeasures. To address this issue, we conducted experiments using a real pantograph and a test facility that can simulate sliding conditions by rotating a rigid disk. These experiments characterized the instability reported in actual rail operations. Furthermore, numerical investigations found that the experimental results could be explained by assuming Coulomb friction for an experimentally validated pantograph model. However, this previous study did not examine the effects of the periodic catenary structures or propose countermeasures for their instability contribution. In this study, experiments and simulations based on actual equipment were conducted to investigate the effects of periodic structures. The simulations integrated a finite element method-based catenary model with a flexible multibody dynamics-based pantograph model. The experimental and numerical investigations clarified that the instability is caused by the asymmetry of the stiffness matrix due to Coulomb friction, and that standing waves formed in the contact wires between hangers significantly affect stability. Furthermore, the results suggested that these waves could be the basis of countermeasures for preventing instability. These results can contribute to the design of catenaries and pantographs with improved stability.
About me
About me
2018年、九州大学工学部機械工学コースを首席で卒業。2020年、同大学大学院機械工学専攻を修了。近藤孝広教授、石川諭准教授、森博輝准教授に師事し、非線形力学、モード解析、自励振動、スロッシング、モデル予測制御の研究に従事。山川賞および畠山賞を受賞。
2020年、公益財団法人鉄道総合技術研究所（鉄道総研）に入所。鉄道力学研究部に所属し、研究員として架線パンタグラフ系に関する自励振動、波動現象、移動荷重問題、空力音、揚力推定、トライボロジーの研究を実施。力学に関する最も権威ある国際会議IUTAMに招待講演者として参加し、Full oral presentationを実施。
2024年4月から2025年3月までは、筑波大学知能機能学位プログラムに所属し、社会人博士として藪野浩司教授の指導のもと研究に従事。2025年3月、博士（工学）の学位を取得し、同大学より学位プログラムリーダー表彰を受賞。現在も鉄道総研において、同分野の研究を継続。鉄道技術の向上と安全で効率的な社会インフラの構築に貢献することを目標に研究を推進。
受賞歴
受賞歴
架線–パンタグラフ系で発生する摩擦起因の不安定振動（摩擦振動）について、発生メカニズムの解明と低減手法の提案・検証に貢献し、「パンタグラフの摩擦振動低減手法」として研究開発成果褒賞を受賞（共同受賞者：小林 樹幸、山下 義隆）。関連論文：Nonlinear Dynamics (IF: 6.0)、Tribology International (IF: 6.9)。
Our paper “Applicability of contact wire splices for Shinkansen overhead contact lines,” co-authored with Taku Nakamura (presenting author) and Tatsuya Koyama, was selected for the Best Paper Award at WCRR 2025 (Nov 17–21, 2025, Colorado Springs, USA). The award recognizes 7 outstanding papers selected from 244 presentations.
低速域の高摩擦条件で発生しうるパンタグラフの不安定振動について、発生メカニズムの解明と低減手法を提案した成果「しゅう動摩擦によるパンタグラフの不安定振動の低減手法」が、鉄道総研の2024年度 主要な研究開発成果として選定（共同：小林 樹幸、山下 義隆）。
2025.03 学位プログラムリーダー表彰（from 筑波大学）
2025.03 学位プログラムリーダー表彰（from 筑波大学）
学位記授与式において学位プログラムリーダー表彰を受賞。博士論文「架線パンタグラフ系における振動・波動現象に関する研究」に基づく研究成果が評価されたもの。
この賞は、1960年以降、4年制大学の機械工学系学科ごとに、毎年1名の優秀な卒業生に授与されています。日本全国の機械工学系学科の卒業生約14,000人のうち、受賞者は約300人程度とされています。
This grant is awarded annually to 10 among 5500 undergraduate students (Total support up to $10K per year).
経歴
経歴
2020.04 - 現在 公益財団法人 鉄道総合技術研究所
2020.04 - 現在 公益財団法人 鉄道総合技術研究所
研究員 (permanent)
2017.02 - 2017.03 University of Illinois at Urbana-Champaign
2017.02 - 2017.03 University of Illinois at Urbana-Champaign
Visiting Student Researcher
学歴
学歴
2024.04 - 2025.03 筑波大学 システム情報工学研究群 知能機能システム学位プログラム（修了）
2024.04 - 2025.03 筑波大学 システム情報工学研究群 知能機能システム学位プログラム（修了）
2018.04 - 2020.03 九州大学大学院 工学府 機械工学専攻（修了）
2018.04 - 2020.03 九州大学大学院 工学府 機械工学専攻（修了）
2014.04 - 2018.03 九州大学 工学部 機械航空工学科（主席卒業）
2014.04 - 2018.03 九州大学 工学部 機械航空工学科（主席卒業）
2011.04 - 2014.03 愛媛県立 松山北高等学校（卒業）
2011.04 - 2014.03 愛媛県立 松山北高等学校（卒業）
Publications
Publications
Peer-reviewed articles
Peer-reviewed articles
Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Yoshitaka Yamashita, Hiroshi Yabuno, Analysis of band gap properties and their effects on friction-induced vibrations in catenary–pantograph systems, Proceedings of the 21th Asia Pacific Vibration Conference, 588-597 (2025)
Taku Nakamura, Yuki Amano, Tatsuya Koyama, Applicability of contact wire splices for Shinkansen overhead contact lines, Proceedings of the 14th World Congress on Railway Research (2025)
Shigeyuki Kobayashi, Yuki Amano, Yoshitaka Yamashita, Stability analysis of pantograph under sliding condition based on frequency response function measurement, Quarterly Report of RTRI 66(4) 290-294 (2025)
Takeshi Mitsumoji, Yuki Amano, Mariko Akutsu, Kyohei Nagao, Isamu Makara, Yusuke Wakabayashi, Aerodynamic noise reduction of pantograph head support by applying flow bypass technique, Quarterly Report of RTRI 66(3) 201-207 (2025)
Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Yoshitaka Yamashita, Hirotoshi Uji, Hiroshi Yabuno, Effects of periodic structures on friction-induced vibrations in catenary-pantograph systems, Tribology International 203 110406-110406 (2025)
Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Hiroshi Yabuno, Yoshitaka Yamashita, Hiroki Mori, Mechanism and suppression of friction-induced vibration in catenary-pantograph system, Nonlinear Dynamics 112 14959-14980 (2024)
Takeshi Mitsumoji, Takayuki Usuda, Shigeyuki Kobayashi, Kyohei Nagao, Yuki Amano, Yusuke Wakabayashi, Reduction of aerodynamic noise emitted from pantograph by applying multi-segmented smooth profile pantograph head and low noise pantograph head support, Lecture Notes in Mechanical Engineering 209-217 (2024)
臼田 隆之, 高橋 正樹, 天野 佑基, 山下 義隆, 電車線振動解析によるパンタグラフ揚力の測定手法, 日本機械学会論文集 90(931) (2024)
Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Analytical study on the influence of friction on unstable oscillation of pantograph, Quarterly Report of RTRI 64(2) (2023)
Yuki Amano, Satoshi Ishikawa, Tatsuhiro Yoshitake, Takahiro Kondou, Modeling and design of a tuned liquid damper using triangular-bottom tank by a concentrated mass model, Nonlinear Dynamics 104(3) (2021)
Proceedings
Proceedings
光用 剛, 天野 佑基, 阿久津 真理子, 小林 樹幸, 若林 雄介, 稜角部への多孔板の適用によるパンタグラフ舟支え部の空力音低減効果に関する検討, 環境工学総合シンポジウム講演論文集 2024.34 117-117 (2024)
光用 剛, 天野 佑基, 阿久津 真理子, 小林 樹幸, 若林 雄介, 多孔質材の代替手法によるパンタグラフ舟支え部の空力音低減効果に関する検討, 環境工学総合シンポジウム講演論文集 2022.32 2106-11-05 (2022)
天野 佑基, 小林 樹幸, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフのFMBDを用いたモデリングと安定性解析, The Proceedings of the Dynamics & Design Conference 2022 123 (2022)
天野 佑基, 小林 樹幸, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフにおける不安定振動に関する研究, 交通・物流部門大会講演論文集 2021.30 TL5-1 (2021)
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 宗和 伸行, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振（障害物回避に関する実験的検証）, 日本機械学会九州支部講演論文集 2019.72 A23 (2019)
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 宗和 伸行, 異方性支持を有する非対称回転軸系に発生する自励振動の解析, The Proceedings of the Dynamics & Design Conference 2019 161 (2019)
栗原 海, 近藤 孝広, 森 博輝, 松崎 健一郎, 宗和 伸行, 天野 佑基, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振（二重振子型系への適用）, The Proceedings of the Dynamics & Design Conference 2018 121 (2018)
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 松崎 健一郎, 宗和 伸行, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振（障害物回避のための制御入力の設計）, The Proceedings of the Dynamics & Design Conference 2018 122 (2018)
Thesis
Thesis
架線パンタグラフ系における振動・波動現象に関する研究, 筑波大学大学院システム情報工学研究群博士論文, 2025年3月
異方性支持を有する非対称回転軸系に発生する自励振動に関する研究, 九州大学大学院工学府修士論文, 2020年3月
固有振動数成分除去法を用いた振動制御に関する研究, 九州大学工学部卒業論文, 2018年3月
Reports & Misc
Reports & Misc
光用 剛, 天野 佑基, 長尾 恭平, 阿久津 真理子, 若林 雄介, 流れをバイパスする手法を用いたパンタグラフ舟支え部の空力音低減, Rolling stock & Machinery 33(9) 5-8 (2025)
天野 佑基, パンタグラフのモデル化の簡素化方法, 鉄道総合技術研究所 電力ニュース (127) 4 (2025)
小林樹幸, 天野佑基, 山下義隆, 加振試験データを用いたパンタグラフのしゅう動摩擦に対する安定性評価手法, 鉄道総研報告 39(3) 17-22 (2025)
光用 剛, 天野 佑基, 阿久津 真理子, 長尾 恭平, 真柄 勇, 若林 雄介, 流れのバイパス手法によるパンタグラフ舟支え部の空力音低減, 鉄道総研報告 38(10) 15-21 (2024)
天野 佑基, 小林 樹幸, パンタグラフと電車線のスムーズな接触を実現する, RRR : Railway research review 81(5) 52-57 (2024)
光用 剛, 天野 佑基, 阿部 巧, 小林 樹幸, 中出 孝次, 野口 雄平, 在来線パンタグラフの横風揚力特性に基づいた割り込み事故防止策, 鉄道総研報告 38(4) (2024)
光用 剛, 天野 佑基, 阿部 巧, 静かなパンタグラフを実現する, RRR : Railway research review 81(2) 20-25 (2024)
天野 佑基, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフの安定性に関する解析的検討, 鉄道総合技術研究所 電力ニュース (119) 4 (2022)
天野 佑基, 小林 樹幸, パンタグラフの不安定振動に対するしゅう動摩擦の影響の解析的検討, 鉄道総研報告 36(7) (2022)
International conference
International conference
Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Yoshitaka Yamashita, Hiroshi Yabuno, Analysis of band gap properties and their effects on friction-induced vibrations in catenary–pantograph systems, 21th Asia Pacific Vibrations Conference (APVC 2025), Auckland, New Zealand, November, 2025
Taku Nakamura, Yuki Amano, Tatsuya Koyama, Applicability of contact wire splices for Shinkansen overhead contact lines, 14th World Congress on Railway Research (WCRR 2025), Colorado Springs, USA, November, 2025
Yuki Amano, Taku Nakamura, Tatsuya Koyama, Yuki Nakajima, Hiroshi Yabuno, Study on the effect of added mass on wave interaction in catenary-pantograph system, European Nonlinear Dynamics Conference (ENOC 2024), Delft, Netherlands, July, 2024
(Invited speaker) Yuki Amano, Shigeyuki Kobayashi, Hiroki Mori, Nobuyuki Sowa, Study on unstable oscillation of pantograph under friction, IUTAM Symposium on Nonlinear dynamics for design of mechanical systems across different length/time scales (IUTAM 2023), Tsukuba, Japan, August, 2023
Takeshi Mitsumoji, Takayuki Usuda, Shigeyuki Kobayashi, Kyohei Nagao, Yuki Amano, Yusuke Wakabayashi, Reduction of aerodynamic noise from pantograph head support by applying flow bypass technique to replace porous materials, International Workshop on Environmental Engineering (IWEE 2023), Shimane, Japan, July, 2023
Domestic conference & Research meeting
Domestic conference & Research meeting
小林 樹幸, 天野 佑基, 山下 義隆, 長尾 恭平, 宇治 大智, しゅう動摩擦に対するパンタグラフの安定性向上手法, 2025年度鉄道総研技術フォーラム 2025年8月
天野 佑基, 小林 樹幸, 山下 義隆, 藪野 浩司, 架線パンタグラフ系における摩擦振動に関する考察, Dynamics and Design Conference 2025 2025年8月
小林 樹幸, 天野 佑基, 山下 義隆, しゅう動摩擦に対するパンタグラフのモード連成強度解析, Dynamics and Design Conference 2025 2025年8月
天野佑基, 架線パンタグラフ系における摩擦振動のメカニズムと制振, 第40回マルチボディダイナミクス研究会 2025年3月
天野 佑基, 架線パンタグラフ系における低速走行時の摩擦振動のメカニズムと制振手法, 第371回 鉄道総研月例発表会 2024年12月
小林 樹幸, 天野 佑基, 山下 義隆, 周波数応答関数測定に基づくパンタグラフのしゅう動摩擦に対する安定性評価手法, Dynamics and Design Conference 2024 2024年9月
光用 剛, 天野 佑基, 阿部 巧, 野口 雄平, 横風揚力に着目した割り込み事故の防止策, 鉄道総研技術フォーラム 2024年8月
光用 剛, 天野 佑基, 阿久津 真理子, 小林 樹幸, 若林 雄介, 稜角部への多孔板の適用によるパンタグラフ舟支え部の空力音低減効果に関する検討, 第34 回 環境工学総合シンポジウム2024 2024年7月
小林 樹幸, 天野 佑基, 真柄 勇, 高速パンタグラフ試験装置を用いた架線・パンタグラフ間の摩擦係数測定, 第30回鉄道技術・政策連合シンポジウム 2023年12月
天野佑基, 架線・パンタグラフ系の硬点に対する定性的検討, 第34回振動基礎研究会 2023年11月
(Invited speaker) 天野 佑基, しゅう動摩擦が作⽤するパンタグラフの不安定振動に関する研究, 第35回マルチボディダイナミクス研究会 2022年12月
中村 琢, 天野 佑基, 中島 祐樹, 小山 達弥, 早坂 高雅, 新幹線用ヘビーコンパウンド架線の 付加質量が集電性能に与える影響の基礎検討, 第29回 鉄道技術連合シンポジウム 2022年12月
光用 剛, 天野 佑基, 阿部 巧, 小林樹幸, 磯野 達志, 中出 孝次, 野口 雄平, 在来線パンタグラフの横風揚力特性に着目した割り込み事故防止策, 第29 回鉄道技術連合シンポジウム 2022年12月
天野佑基, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフの不安定振動に関する研究, 第33回振動基礎研究会 2022年10月
天野 佑基, 小林 樹幸, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフの FMBD を用いたモデリングと安定性解析, Dynamics and Design Conference 2022 2022年9月
光用 剛, 天野 佑基, 阿久津 真理子, 小林 樹幸, 若林 雄介, 多孔質材の代替手法によるパンタグラフ舟支え部の 空力音低減効果に関する検討, 第32 回 環境工学総合シンポジウム2022 2022年7月
天野 佑基, 小林 樹幸, しゅう動摩擦が作用するパンタグラフにおける不安定振動に関する研究, 第30回交通・物流部門大会 2021年12月
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 宗和 伸行, 異方性支持を有する非対称回転軸系に発生する自励振動の解析, Dynamics and Design Conference 2019 2019年8月
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 宗和 伸行, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振 （障害物回避に関する実験的検証）, 日本機械学会九州支部第72 期総会講演会 2019年3月
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 松崎 健一郎, 宗和 伸行, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振 （障害物回避のための制御入力の設計）, Dynamics and Design Conference 2018 2018年8月
栗原 海, 近藤 孝広, 森 博輝, 松崎 健一郎, 宗和 伸行, 天野 佑基, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振 （二重振子型系への適用）, Dynamics and Design Conference 2018 2018年8月
天野 佑基, 近藤 孝広, 森 博輝, 松崎 健一郎, 宗和 伸行, 固有振動数成分除去法による天井走行クレーンの制振 （障害物回避に関する検討）, 日本機械学会九州支部第71 期総会講演会 2018年3月
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