| 研究課題/領域番号 |
20K04661
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
阿部 和久 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40175899)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 座屈確率 / 軌道座屈管理 / 初期通り変位 / ランダム波形 |
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| 研究実績の概要 |
令和3年度は，実軌道で実施されている10m弦正矢測定データに基づいた通り変位波形管理を想定して，波形補修がなされた場合に，それが軌道座屈確率に及ぼす効果を，モンテカルロシミュレーション(MCS)を通して検討した．
なお，通常は10m弦正矢値が規定値以下となる様に通り変位波形を管理する．ただし，一箇所の波形修正が他の箇所の10m弦正矢値にも影響するため，所定の区間全域にわたり補修作業の反復が必要となる．一方，本研究では，この作業工程を数値軌道モデルに対して確実かつ効率的に施す必要がある．そこで，当該問題を10m弦正矢の最大値に制約を課した最適化問題として定式化し，全節点の修正量を同時決定する合理的補修法を新たに構築した．
本補修法を所定の確率特性に従うランダムな通り変位原波形に適用し，MCSを実施した．その結果，補修後の飛び移り座屈の強度(温度)確率が，補修前に比べ7～8℃増加しており，10m弦正矢に基づいた通り変位補修が座屈強度の改善に有効であることがわかった．
令和2年度の研究では，所定の長さの軌道モデルを対象に座屈強度確率を求めたが，線区全域にわたる評価の際には座屈確率の換算が必要となる．特に，より長距離区間への換算では，極低確率域の適切な評価が不可欠となる．そこで，特定の座屈確率以下における条件付き確率のみを適宜MCSで求めるサブセットシミュレーション法を適用し，計算のさらなる効率化を図った．その結果，令和2年度に実施した検討事項に対し，一万分の一以下の低確率域まで評価可能となった．
さらに，令和4年度の研究課題についても予備的検討に着手した．具体的には，10m弦正矢測定データから原波形を復元して，それに基づいた座屈解析による座屈箇所と座屈温度の予測可能性について，比較的少数のサンプルを対象に検討した．その結果，10m弦正矢データでは予測が難しいとの感触を得た．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当該年度に計画していた内容については，当初計画どおり実施することができた．なお，申請当初は，令和3年度において，道床横抵抗力の不確実性が座屈確率に及ぼす影響についても検討する計画としていた．しかし，当該項目については前年度(令和2年度)に前倒しで実施できた．そのため，令和3年度は10m弦正矢規定に基づく通り変位補修が座屈確率に及ぼす影響の検討と，極低確率域の効率的評価に注力することとしていた．
さらに，令和4年度に計画していた課題についても，基礎的検討に着手することができた．以上のとおり，当初計画以上に研究を進めることができたため，令和3年度については「当初の計画以上に進展している」と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度である令和4年度については，既に前年度に着手した予備的検討結果に基づき，通り変位測定に適切な弦正矢データの弦長について，座屈予測の観点から検討を行う．例えば，多数の数値軌道サンプルに対して5m弦正矢データから通り変位原波形を復元して，それに基づく座屈解析より座屈箇所と座屈温度を求め，その推定精度を10m弦正矢に基づく推定結果と比較し，座屈予測に適した弦長について調べる．
また，10m弦正矢規定値に基づいた通り変位補修を想定し，当該作業後の軌道状態を対象にして，原波形復元に基づいた座屈予測の可能性について，上述と同様の検討を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和2年度同様に，令和3年度も新型コロナウイルスの影響で，申請時に参加予定していた学会等がオンライン開催となり，参加費や旅費が減額または不要となった．そこで，当初計画に沿った研究と並行して，令和4年度の課題について比較的小規模な予備解析を前倒し実施するために計算機を追加購入した．その結果，次年度への繰り越し額は小額なものとなった．令和4年度は対面での学会参加も開催され始めるものと思われるが，それでもオンライン開催も少なからず残ると予想されるため，昨年度同様に旅費は比較的少額で済むものと考えている．したがって，それを前提としつつも，極力当初計画に沿った使用に努める．
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