| 研究課題/領域番号 |
23K22849
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01579 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 |
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研究代表者 |
松岡 弘大 公益財団法人鉄道総合技術研究所, その他部局等, 研究員(移行) (60747202)
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| 研究分担者 |
貝戸 清之 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30467550)
水谷 大二郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (30813414)
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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 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | ベイズ更新 / 構造逆解析 / 不確実性 / データ取得戦略 / 構造モデル更新 / ベイズ推定 / MCMC法 / 不確実性推定 / 鉄道橋 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
構造物の測定データに基づく高精度なCBMやリスクマネジメントを実現するうえで，構造モデルのベイズ更新における現有性能の不確実性評価は不可避な課題であるが，モデルパラメータ間に相関を有する場合，分布の裾が複雑にゆがみ，評価が困難であった．これに対して，本研究は以下の2項目を実施する．
a)パラメータ間に相関を有する場合の高精度な構造性能の不確実性推定法の開発
b)測定データの数と質による不確実性制御手法と最適データ取得戦略の提案
これにより実現される高精度なリスクの定量化や補修・補強の効率化，および不確実性を効果的に低減させる最適データ取得戦略を通じ，次世代維持管理の実現に貢献する．
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| 研究実績の概要 |
デジタルツインにより作成したモデルの良し悪しの評価は、デジタル化に伴う今後の新たな課題と想定されるが、不確実性の観点に基づく体系的な整理はなされていない。本研究では、デジタルツインの根幹技術である測定データに基づく構造モデルパラメータの推定において、特に鉄道橋を対象として、これまで困難であったパラメータ間の相関を考慮した不確実性評価法の開発を目標とする。
当該年度は測定データに基づく構造モデルパラメータ（固有振動数、支承支持ばね係数、モード減衰比）の二段階ベイズ推定手法に、昨年度開発した列車通過時の橋りょう応答の高速計算アルゴリズムを導入した。これにより、推定に要する計算時間を一般的な計算アルゴリズムを利用した場合の半分から1/4程度に高速化した。また、開発した手法の実橋りょうでの有効性を検証するため、支間長約30mの高速鉄道橋りょうを対象とし、実測最大変位データに合わせて橋りょうモデルパラメータ（固有振動数、支承支持ばね係数、モード減衰比）のベイズ推計を行った。一段階目におけるマルコフ連鎖モンテカルロシミュレーション（MCMC）法の結果、各パラメータ分布はパラメータ間の相関により大きくゆがむことを確認した。提案した二段階目の推定（レプリカ交換MCMC法）により不確実性評価のためのサンプルを大量に補填することで、MCMC法のみでは対応するサンプルが少なく十分に評価できなかった各パラメータ相関を考慮した下限5%の空間を評価できることを明らかにした。
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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
過去測定データへの構築手法の適用と検証および論文執筆など、当初計画に基づき順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、学習に利用するデータ数を変更し、モデルパラメータの不確実性にデータ取得が及ぼす影響を明らかにすることで、不確実性制御に関する知見を取得する予定である。
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