| 研究課題/領域番号 |
22K04282
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
紅露 一寛 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70361912)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | レール継目 / 井桁状まくらぎ / バラスト道床沈下 / 曲線軌道 / カント / 軌道振動解析 / 弾塑性有限要素法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，レール継目におけるバラスト道床の3次元的変状の発生・進展の抑制工法の一つである井桁状まくらぎ敷設工法を対象に，井桁状まくらぎ敷設レール継目部における軌道振動・バラスト道床繰り返し変形連成解析法の開発と，開発した解析法を活用した解析的アプローチから当該継目構造における道床の変状発生・進展抑制メカニズムの解明に取り組む．解析法の開発では，井桁状まくらぎの動的応答特性を評価したうえで，主要モードを再現可能な振動解析モデルの構築を目指す．また，井桁状まくらぎの形状や重量，バラスト道床の突き固め度合いの違いがバラスト道床の変状発生．進展に及ぼす影響などについて解析結果に基づき検討する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，レール継目部におけるバラスト道床沈下・変状対策の一つとして敷設される井桁状まくらぎの振動現象およびバラスト道床沈下現象の定量予測手法を確立し，井桁状まくらぎ敷設レール継目部の道床沈下発生・進展メカニズムを解明することを目的としている．令和4年度は，井桁状まくらぎの振動応答特性の評価，および井桁状まくらぎ敷設レール継目部における振動現象の定量予測手法開発に取り組んだ．具体的には，以下３点の研究課題に取り組み，成果を得た．
(1) 井桁状まくらぎの共振周波数や振動モードから，井桁状まくらぎの振動解析モデルの振動応答の再現性能について検証した．その結果，150Hz以上の振動応答は井桁状まくらぎの曲げやねじりを中心とした変形の影響が顕著となり，複雑なモード形状を示すことがわかった．
(2) レール継目通過時の井桁状まくらぎとバラスト道床との接触を考慮した軌道振動解析モデルを構築した．解析結果より，バラスト軌道に敷設された井桁状まくらぎの道床との接触を考慮することで，接触時の井桁状まくらぎの支持圧が1～２割程度増加することがわかった．まくらぎ支持圧はバラスト道床沈下解析時の作用外力として用いることから，今回の検討結果は，道床沈下解析時の作用外力評価において有用な結果である．
(3) 曲線軌道を対象とした軌道振動解析において，まくらぎ支持ばねの剛性に及ぼすカント部バラスト層厚の影響について検討した．その結果，カント部バラスト層の増厚による変形の影響がある外軌側レールにおいて，車両荷重通過時のカント法線方向作用力の最大値が１割程度低減することがわかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和４年度は，前年度までの研究成果・研究資源も有効に活用し，本補助金で購入した計算機等を最大限活用することで，年度当初に予定していた研究課題に着手できた．着手した研究課題では，大きなトラブルなく成果が得られ，その一部を外部公表できる段階まで研究の進展が見られたことから，進捗状況を上記区分で自己評価した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，当初の研究計画にそって本研究を進める予定である．
令和５年度は，井桁状まくらぎ敷設レール継目部振動解析法と，弾塑性有限要素法に基づくバラスト道床３次元繰り返し変形解析手法とを併用することで，井桁状まくらぎ敷設レール継目部におけるバラスト道床の３次元的変状を対象とした定量予測手法を開発する．バラスト道床の繰り返し変形構成モデルには cyclic densificationモデルを採用する予定である．
令和６年度は，本研究で開発した解析手法を用いた数値実験によって，井桁状まくらぎ敷設レール継目部におけるバラスト道床の３次元的な不可逆変形の発生・進展メカニズムの解明に取り組む．特に，井桁状まくらぎの形状や重量，レール継目構造の違いがバラスト道床の変状発生・進展に及ぼす影響について検討する予定である．また，研究の進捗が順調な場合には，曲線軌道部を対象とした検討についても本研究の対象とすることも想定している．
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