振り子式車両傾斜角度計算の編集

*振り子式車両傾斜角度計算 [#m3e211c9]
振り子式車両の傾斜角度を計算するプログラムをJavaServer Facesで作成する。~
~
まず、傾斜角度を計算するManagedBeanを作成する。~
軌間：gauge、カント：cant、カーブ半径：radius、速度：velocity、角度：tiltの各変数（getter/setterも）と角度を計算するメソッドcalculateTilt()を作成する。~
入力が楽になるように、初期値に軌間1,067mm（狭軌）、カント105mm、カーブ半径400m、速度100km/hを設定しておく。~
初期状態での傾斜角度を計算するため、@PostConstructを付けたメソッドinit()を作成し、calculateTilt()を呼び出しておく。~
重力加速度は9.8m/s^2としている。~
>
 import javax.annotation.PostConstruct;
 import javax.inject.Named;
 import javax.enterprise.context.RequestScoped;
 @Named(value = "furico")
 @RequestScoped
 public class Furico {
    private double gauge = 1067;
    private double cant = 105;
    private double radius = 400;
    private double velocity = 100;
    private double tilt;
    private static final double GRAVITATIONAL_ACCELERATION = 9.8;
    public Furico() {
    }
    @PostConstruct
    private void init() {
        calculateTilt();
    }
    // getter/setter省略
    public void calculateTilt() {
        double v = velocity / 3.6;
        double a = v * v / radius;
        double t = Math.atan2(a, GRAVITATIONAL_ACCELERATION) - Math.atan2(cant, gauge);
        tilt = Math.max(Math.toDegrees(t), 0);
    }
 }

calculateTilt()では傾斜角度の計算を行う。~
まず、速度を3.6で割って単位をkm/hからm/sに変換する。~
次に、遠心力による加速度を速度^2/半径の式で計算する。（詳しくは「等速円運動」で検索）~
最後に傾斜角度（tanα=a/g）を計算する。ただし、カントで傾斜（tanβ=cant/guage）がついているのでそれを差し引く。~
（Mathクラスの三角関数の角度は度数法（度）ではなく弧度法（ラジアン）なので変換する必要がある）~
また、カーブを低速で走った場合は角度が負の数になってしまうので0に置き換える。~
~
続いて、次のような画面をFaceletsで作成する。~
#ref(fu1.gif)~
まず、軌間、カント、カーブ半径、速度の入力項目と傾斜角度の出力項目を作成し、ManagedBeanの各変数に対応させる。~
次に、計算ボタンを作成し、calculateTilt()を呼び出すように設定する。~
ここではf:ajaxタグを使用し、ボタンが押されたときにこのフォーム全体を送信し傾斜角度だけを書き換えるようにしている。~
>
 <?xml version='1.0' encoding='UTF-8' ?>
 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 
 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"
 xmlns:h="http://xmlns.jcp.org/jsf/html"
 xmlns:f="http://xmlns.jcp.org/jsf/core">
 <h:head>
 <title>振り子式車両傾斜角度計算</title>
 </h:head>
 <h:body>
 振り子式車両傾斜角度計算 
 <h:form>
 <h:outputLabel value="軌間(mm)">
 <h:inputText value="#{furico.gauge}"/>
 </h:outputLabel>
 
 <h:outputLabel value="カント(mm)">
 <h:inputText value="#{furico.cant}"/>
 </h:outputLabel>
 
 <h:outputLabel value="カーブ半径(m)">
 <h:inputText value="#{furico.radius}"/>
 </h:outputLabel>
 
 <h:outputLabel value="速度(km/h)">
 <h:inputText value="#{furico.velocity}"/>
 </h:outputLabel>
 
 <h:commandButton value="計算" action="#{furico.calculateTilt()}">
 <f:ajax execute="@form" render="tilt"/>
 </h:commandButton>
 
 <h:outputLabel value="傾斜角度">
 <h:outputText id="tilt" value="#{furico.tilt}"/>
 </h:outputLabel>
 </h:form>
 </h:body>
 </html>

（注意）~
ばねの変形等による傾斜は無視している。~
また、傾斜の最大角度は車両によって異なる。~
-JR四国2000系気動車：5度~
-JR北海道キハ283系気動車：6度~
~
*コメント [#e0d50fd3]
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