1. No category

平成２６年度 軌道技術交流会
なぜ、解析？･･･
･･･ 解析モデルの使い道
バラスト軌道の沈下・流動
解析モデル
DEMCS--track
DEMCS
・実験での再現が困難な境界条件・外力条件の再現
例：レｰル表面凹凸が、高速列車走行に与える影響は？
⇒ 現地試験はムリ。高速移動荷重実験は(現時点では)困難
例：道床沈下・劣化に対する列車通過荷重の影響要因は？
⇒ 複雑な列車通過荷重波形の再現実験は(現時点では)困難
・着目するパラメータの影響度把握
例：まくらぎ種別によって軌道沈下傾向が違う。
⇒ 形状・重量・材質が全て異なるので、何の影響か不明。
鉄道力学研究部（軌道力学）
河野 昭子
・実験での観察が困難な現象の観察
・変形・破壊した供試体の再利用（何度も使える）
解析モデルによって得意・不得意がある！
Railway Technical Research Institute
Railway Technical Research Institute
DEMCS-track の使い道
DEMCS-track の特徴
・実験での再現が困難な境界条件・外力条件の再現
バラスト砕石一つ一つを個別に
個別にモデル化
・着目する条件のみの変更と影響度の把握
・・・ 個別要素法(DEM)という手法を利用
・・・ 沈下・流動の直接再現が可能
・・・ １つの要素は多面体or 球集合体
・・・ 「粒子形状」「粒度分布」「締固め度」
は、実バラスト軌道の条件を模擬
・実験での観察が困難な現象の観察
・変形・破壊過程の反復利用
○道床沈下に影響を及ぼす、
道床層内のバラスト砕石の
移動履歴
○バラスト劣化に影響を及ぼす
砕石同士の接触・滑り
Railway Technical Research Institute
DEMCS-track を用いた解析事例を用いた解析事例-１
継目部周辺における道床沈下・バラスト劣化促進
・・・ 継目落ちと段差、どちらの影響？
・・・ 影響範囲は？継目まくらぎだけ？
DEMCS-track を用いた解析事例を用いた解析事例-１
180
] 150
N
k
[ 120
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
力 90
圧 60
ル
ー 30
レ 0
従来の簡易な対策工法の効果は？
・・・ 軌道パッド低ばね化？ まくらぎ下弾性化？
1m
段差
Railway Technical Research Institute
継目落ち
0.05
180
] 150
N
k
[ 120
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
力 90
圧 60
ル
ー 30
レ 0
0.10
0.15
時間 [s]
0.20
0.05
180
] 150
N
k
[ 120
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
力 90
圧 60
ル
ー 30
レ 0
0.10
0.15
時間 [s]
0.20
0.05
0.10
0.15
時間 [s]
0.20
575mm
553mm
遊間
650mm 575mm 553mm 553mm 575mm 650mm
Railway Technical Research Institute
離散体バラスト軌道モデル
Railway Technical Research Institute
1
DEMCS-track を用いた観察事例を用いた観察事例-1.1
DEMCS-track を用いた観察事例を用いた観察事例-1.2
～前軸通過時のバラスト砕石同士の接触力分布
前軸通過時のバラスト砕石同士の接触力分布
～一台車通過前後のバラスト砕石の移動
一台車通過前後のバラスト砕石の移動
180
] 150
N120
k
[
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
0
0.05
継目落
2.5mm
段差差
0.0mm
継目落
2.5mm
段差差
0.5mm
0.10
0.15
時間 [s]
300
置
位
]m200
向
m100
方
[
直
鉛 0
0.20
0
300
置
位
]m200
向
m100
方
[
直
鉛 0
180
] 150
kN
[ 120
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
前軸位置
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
0
0.05
300
600
0.15
時間 [s]
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
300
600
900
900
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
0
0.05
0.20
1200
軌道縦断面方向位置 [mm]
前軸位置
0
0.10
180
] 150
kN
[ 120
0.10
1500
1200
1800
1500
軌道縦断面方向位置 [mm]
0.15
時間 [s]
0.20
500N
200-200
500N
✽ 100100200N
1800
180
] 150
N120
k
[
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
0
0.05
継目落
2.5mm
段差差
0.0mm
継目落
2.5mm
段差差
0.5mm
0.10
0.15
時間 [s]
180
] 150
N120
k
[
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
0
0.05
0.20
置位 ) 3 0 0
向方 m(m2 0 0
直鉛 1 0 0
0
0
300
600
置 ) 300
位 m2 0 0
向 (m
方 1 0 0
直
鉛 00
300
600
]
N 90
[k
120
]
N 90
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
0
0.05
120
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
]
N 90
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
0.10
0.15
時間 [s]
0.10
0.15
時間 [s]
0
0.05
0.20
0.15
時間 [s]
0.20
継目条件
継目落 ： 2.5mm
段差差 ： 0.0mm
120
] 90
N
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
0.10
軌道ﾊﾟｯﾄﾞ
低ばね化
2箇所
軌道ﾊﾟｯﾄﾞ
低ばね化
＋
まくらぎ下
弾性化
650mm 575mm 553mm 553mm 575mm 650mm
Railway Technical Research Institute
DEMCS-track を用いた観察事例を用いた観察事例-2.2
120
力 60
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
120
] 90
N
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
0
0.05
軌道ﾊﾟｯﾄﾞ
低ばね化
2箇所
軌道ﾊﾟｯﾄﾞ
低ばね化
＋
まくらぎ下
弾性化
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
120
] 90
N
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
0.10
0.15
時間 [s]
0.20
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
圧
ル 30
ー
レ
0
0.05
0.10
0.15
時間 [s]
0
0.05
0.20
0.10
0.15
時間 [s]
置位 ) 3 00
向方 mm( 2 00
直鉛 1 00
0
0
300
600
900
1200
1500
1800
置 ) 300
位 m2 0 0
向 (m
方 1 0 0
直
鉛 00
300
600
900
1200
1500
1800
軌 道 縦断 方向 位 置　(m m)
軌 道 縦 断 方 向 位 置 (m m )
0.15
時間 [s]
900
1200
1500
1800
900
1200
1500
1800
軌 道 縦 断 方 向 位 置 (m m )
0.20
2.0mm2.0mm0.80.82.0mm
0.00.00.8mm
0.15
時間 [s]
置位 300
向方 m]m200
直鉛 [ 100
0
0
置位 300
向方 ]mm200
直鉛 [ 100
0
0
0.20
120
] 90
N
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
前軸位置
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
0
0.05
0.10
300
600
300
600
前軸位置
0.15
時間 [s]
120
] 90
N
[k
力 60
圧
ル 30
ー
レ
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
0
0.05
0.20
0.10
0.15
時間 [s]
900
1200
1500
1800
900
1200
1500
1800
軌道縦断面方向位置 [mm]
軌道縦断面方向位置 [mm]
0.20
500N
200-200
500N
✽ 100100200N
Railway Technical Research Institute
まとめ
～一台車通過前後のバラスト砕石の移動
一台車通過前後のバラスト砕石の移動
] 90
N
[k
0.10
Railway Technical Research Institute
0
0.05
0.10
0
0.05
0.20
～前軸通過時のバラスト砕石同士の接触力分布
前軸通過時のバラスト砕石同士の接触力分布
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
力 60
圧
ル 30
ー
レ
0
0.05
0.20
継目落ち2.5mm+段差0.0mm
継目落ち2.5mm+段差0.5mm
DEMCS-track を用いた観察事例を用いた観察事例-2.1
DEMCS-track を用いた解析事例を用いた解析事例-２
軌道パッド低ばね化×
軌道パッド低ばね化×2
軌道パッド+まくらぎ
まくらぎ弾性化
0.15
時間 [s]
力 90
圧
ル 60
ー
レ 30
軌 道 縦 断 方 向 位 置 (m m )
Railway Technical Research Institute
120
0.10
180
] 150
N120
k
[
0.20
2.0mm2.0mm0.80.82.0mm
0.00.00.8mm
Railway Technical Research Institute
バラスト軌道の沈下・流動解析モデル「DEMCS-track」
を用いて作成した離散体バラスト軌道モデルと、
そのモデルを用いたシミュレーション結果の観察事例
を紹介した。
今後、実験と相補的に用いることで、実験結果の解釈や
検証に活用して行きたい。
DEMCS-trackは
筑波大学で開発された
‘DEMCS’を、
共同研究において
一部改良したものです。
Railway Technical Research Institute
2