2016 Fiscal Year Research-status Report
軌道剛性急変箇所を対象とした道床沈下解析法の開発と沈下メカニズムの解明
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15K06177
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
紅露 一寛 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70361912)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バラスト道床沈下 / 弾塑性有限要素法 / cyclic densificationモデル / スペクトル確率有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，軌道剛性急変部の道床沈下解析手法の構築と，当該箇所における道床沈下メカニズムの解明を目的としている．平成28年度は，以下4点の研究成果を得た．
(1)平成27年度に開発した軌道振動・道床沈下連成解析法を用いて，レール継目箇所における道床沈下解析を実施し，軌道や走行車両の諸条件，特に継目部近傍でのレール凹凸高さが道床沈下量の発現・進展に及ぼす影響を明らかにした．
(2)軌道の構成要素の形状や力学特性のばらつきが軌道振動解析におけるまくらぎ・道床間作用力に及ぼす影響について，特にレールの曲げ剛性の空間変動の影響を評価する解析手法の定式化を終えた．また，バラスト材のYoung率の空間変動が軌道系各部の振動応答の変動に及ぼす影響を評価するにあたり，確率有限要素法解析の確率空間での離散化条件が解析結果に及ぼす影響を評価した．特に，Karhunen-Loeve展開，polynomial chaos展開の展開項数の影響について検討した．
(3)Cyclic densificationモデルに基づく道床沈下解析において，バラスト道床のYoung率の空間的ばらつきが道床沈下解析結果に及ぼす影響を評価するにあたり，繰り返し載荷過程における影響評価のためのスペクトル確率有限要素法を開発し，解析に実装した．
(4)Cyclic densificationモデルの単調載荷モデルで用いられている修正 Drucker-Pragerモデルを用いた弾塑性解析を対象に，材料定数のばらつきが応力解に及ぼす影響を評価するために，応力解の確率密度関数の変化を Fokker-Pranck-Kolmogorov方程式でモデル化し数値解を求める解析手法の定式化を終え，解析に実装した．特に，弾性および降伏応力の制御パラメータのばらつきの影響について，簡易な問題において試計算を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
レール継目部におけるバラスト道床沈下解析における継目構造の条件設定の影響については，レール凹凸高さについては検討したが，一度の解析の計算負荷が大きくなることもあり，他の影響要因についての検討は，まだ部分的なものにとどまっている．また，軌道各部の構成要素のばらつきが軌道振動解析のまくらぎ・道床間作用力に及ぼす影響については，Young率の空間変動に関する確率空間離散化の影響の評価とレール曲げ剛性の空間変動の影響評価手法の開発を終えているが，その他のばらつきの影響の定量評価手法の開発は未着手である．
一方で，弾塑性モデルの材料定数のばらつきを考慮したバラスト道床沈下解析法の開発に関しては，スペクトル確率有限要素法を用いる手法，Fokker-Planck-Kolmogorov方程式を数値的に解いて解析結果の変動特性を評価する方法のいずれも，当該年度の当初計画またはそれ以上の研究の進捗となっている．
以上の理由より，当該研究課題の開始時からの進捗状況を総合的に判断し，「やや遅れている」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，下記3点の研究課題に取り組む．
(1)前年度までに開発した軌道振動・道床沈下連成解析法を用いて，レール継目箇所における道床沈下解析を実施し，特に車両の走行速度や継目遊間長，継目部のまくらぎ支持方法などのが道床沈下量の発現・進展に及ぼす影響をパラメータスタディにより予測・評価する．
(2)軌道の構成要素の形状や力学特性のばらつきが軌道振動解析におけるまくらぎ・道床間作用力に及ぼす影響について，レールの曲げ剛性の空間変動の影響，まくらぎ間隔の空間的ばらつき，車両重量のばらつきについて，その影響を検討する．
(3)Cyclic densificationモデルを対象に，弾塑性モデルの材料定数のばらつきが応力解に及ぼす影響について，応力解の確率密度関数を Fokker-Pranck-Kolmogorov方程式で評価する手法を用いて評価・検討する．
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| Causes of Carryover |
平成28年度の研究成果の進捗が遅れ気味で，解析結果データの保存のための保存媒体と各種消耗品の購入を平成29年度初めに見送ったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記理由に記載の通り，次年度使用額14,632円は，解析結果データ保存媒体および研究実施のための消耗品の購入に充当する予定である．
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Research Products
(17 results)
