研究課題
基盤研究(C)
鉄道車両が高速走行中に大きな地震が発生すると、車両と線路構造間に複雑な連成振動・衝撃現象が生じ脱線となる。本研究は、脱線後の走行車両と線路構造間の連成振動・衝撃現象を表わす効果的な力学モデルと数値計算法を明らかにして、地震時の編成車両の脱線後までの一貫した線路構造上の高速走行のシミュレーションを可能にし、脱線後の複雑で激しい連成振動・衝撃現象を数値的に解明し、脱線しても軌道内を逸脱しないで走行する逸脱防止機能を有する鉄道構造の設計に学術的に役立てることを目的としている。その4ヵ年の研究計画は以下のとおりである。(1)平成20年度は、車両はMultibody Dynamics(MD)により、線路構造は有限要素法(FEM)によりその非線形運動方程式を誘導する。ここでは、地震時の脱線後の車両と逸脱防止機能(ガード)を持つ長大な軌道構造との連成振動・衝撃現象を効果的に表すため、MDとFEMを併用した効果的な力学モデルを明らかにする。(2)脱線後の車両と線路構造間の連成振動・衝撃現象は地震による構造全体の低周波振動に、車輪と軌道構造間の接触・衝撃による1kHz以上の高周波振動が加わるマルチスケール問題となることから、平成21年度は、この車両と線路構造のマルチスケール非線形運動方程式を数値的に解くための、筆者が提案のモーダル法と厳密積分法を応用したその安定した数値積分法を確立する。(3)平成22年度は、平成20、21年度の研究で明らかにした力学モデルと数値計算法に基づき、地震時の編成車両の線路構造上の脱線後を含む高速走行のシミュレーションプログラムの開発を行う。(4)平成23年度は、本法を逸脱防止ガードを設置した高架橋に適用し、地震時の高速走行車両とその線路構造間の脱線後の連成振動・衝撃現象を数値的に解明しその構造設計に利用できるようにする。
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すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件)
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