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Probabilistic analysis of buckling of continuous welded rail considering stochasticity in track

Research Project

Project/Area Number 20K04661
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

Abe Kazuhisa  新潟大学, 自然科学系, 教授 (40175899)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords軌道座屈管理 / 座屈確率 / 初期通り変位 / 道床横抵抗力 / ランダム波形 / 飛び移り座屈 / 確率分布 / モンテカルロシミュレーション
Outline of Research at the Start

本研究では,初期通り変位やバラストによる軌道拘束力(道床横抵抗力)の不確実性を考慮した,確率論に基づく軌道の飛び移り座屈の合理的評価法を提案する.具体的には,地方閑散線区の様に,初期通り変位波形の分散や相関長などの統計量のみが推定可能な線区から,波形そのものが常時モニタリング可能な線区まで,事前情報の多寡に応じた座屈温度の事後確率分布等を求め,それに基づいた軌道の座屈安定性評価法の有意性について検討する.

Outline of Final Research Achievements

Probabilistic analysis of continuous welded rail track buckling is achieved. For this purpose, the Monte Carlo simulation (MCS) is performed, in which the initial lateral misalignment and track lateral resistance are generated as stationary random process. It was found that the buckling probability is sensitive to statistical parameters such as the standard deviations of the misalignment and the lateral resistance. Influence of the track lateral realignment on the buckling strength is also discussed. Through MCS, it was found that the realignment based on the 10m-chord versine criterion can be an effective remedy for the reduction of track buckling probability. Moreover, possibility of buckling prediction based on measurement data which is obtained for the lateral alignment is discussed. It was found that the buckling analysis with alignment estimated from 5m-chord versine data enables the buckling prediction with good accuracy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

継目の無いロングレール軌道では適切な座屈管理が重要となる.軌道座屈強度はレールの横方向初期たわみ(通り変位)と横方向拘束力(道床横抵抗力)とに大きく依存するが,それらはバラツキを有しているため,座屈強度の確定論的評価ができない.現行では,座屈が確実に発生し得ないレベルのレール温度に基づいた管理がなされているが,過度な安全性が求められている懸念がある.
本研究では,上述の不確実性を考慮して軌道座屈強度を確率論的に評価した.また,軌道状態に関する情報量の多寡に応じた管理手法についても検討した.これらの成果をとおし,より合理的な座屈管理手法の可能性を示唆することができた.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 復元通り変位原波形に基づく軌道座屈予測に関する基礎的検討2022

    • Author(s)
      中田健太,阿部和久,紅露一寛
    • Journal Title

      鉄道工学シンポジウム論文集

      Volume: 26 Pages: 89-96

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  • [Journal Article] 通り変位と道床横抵抗力のバラツキを考慮した軌道座屈余裕度の確率的評価2021

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Journal Title

      鉄道工学シンポジウム論文集

      Volume: 25 Pages: 69-76

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      2021 Research-status Report
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  • [Journal Article] 軌道通り変位補正が座屈確率に及ぼす影響2021

    • Author(s)
      阿部和久,新井優介,紅露一寛
    • Journal Title

      計算数理工学論文集

      Volume: 21 Pages: 45-50

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 通り変位波形におけるバラツキが軌道座屈強度の確率特性に及ぼす影響2020

    • Author(s)
      阿部和久,水野雄太,紅露一寛
    • Journal Title

      鉄道工学シンポジウム論文集

      Volume: 24 Pages: 167-174

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  • [Presentation] PC展開適用による軌道通り変位ランダムデータ生成法2022

    • Author(s)
      永谷航太,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第40回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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  • [Presentation] 軌道座屈解析のための通り変位原波形復元に適した偏心矢法2022

    • Author(s)
      中川 慧,阿部和久,紅露一寛
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      第40回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 初期通り変位波形の波数特性と軌道座屈温度の関係2022

    • Author(s)
      中田健太,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第40回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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  • [Presentation] A study on prediction of track buckling using measured lateral alignment2022

    • Author(s)
      Abe, K., Nakata, K. and Koro, K.
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      Raylways 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 軌道の通り変位と道床横抵抗力のランダム性が座屈余裕度に与える影響2021

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      令和3年度土木学会全国大会第76回年次学術講演会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 軌道の通り変位と道床横抵抗力のバラツキが座屈余裕度の確率特性に与える影響2021

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      J-Rail2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 軌道における初期通り変位と道床横抵抗力のバラツキが及ぼす座屈余裕度への影響2021

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第39回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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  • [Presentation] 離散正弦変換を用いた通り変位の原波形復元法2021

    • Author(s)
      中川 慧,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第39回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 復元通り変位原波形に基づく軌道座屈予測に関する研究2021

    • Author(s)
      中田 健太,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第39回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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  • [Presentation] 10m 弦正矢への制約が軌道座屈温度の確率分布に及ぼす影響2021

    • Author(s)
      新井 優介,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第39回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
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  • [Presentation] Effect of rail lateral realignment on track buckling probability2021

    • Author(s)
      Abe, K., Arai, Y. and Koro, K.
    • Organizer
      STECH2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ランダムな初期通り変位波形を持つ軌道の温度座屈確率の評価2020

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第27回鉄道技術・政策連合シンポジウムJ-Rail2020
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  • [Presentation] 軌道における初期通り変位のバラツキが及ぼす温度座屈確率への影響2020

    • Author(s)
      岩井 翔,阿部和久,紅露一寛
    • Organizer
      第36回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会論文集
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      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 鉄道軌道構造における不確実性を考慮したロングレール座屈温度の確率論的評価

    • URL

      http://applmech.eng.niigata-u.ac.jp/research/longrailbucklng/index.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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