Evaluation and prediction of track condition by commercial vehicular response considering material damage law and deterioration model

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本研究では、スマートフォンにより観測した営業車両の応答から軌道状態を推定し、繰り返し計測の精度を向上させるとともに、劣化数理モデルを用いた損傷の推移予測について検証を行う。本年度は、レールの継ぎ目を軌道形状として近似的に導入する手法で検討しながら、弾性軌道構造走行シミュレーションを構築した。1.レールの継ぎ目は、曲げ剛性が低下する箇所であり、車両走行時には鉛直方向の衝撃的な応答が発生し、脆弱な部位となっている。本研究では、マルチボディシミュレーションソフトウェアのSimpackを利用して、継ぎ目形状をレールの形状変化としてモデル化する手法を採用した。継ぎ目の遊間・深さのほか、左右のレールの形状も含めてモデル化し、三角関数を用いて近似した。2.スラブ軌道鉄道においては、道床とまくらぎ、まくらぎとレールの間、弾性支持のパッドが入っており、レール曲げ疲労や材料の摩耗に影響が生じる。本研究では、車両と軌道の動的相互作用を研究するために、軌道構造の弾性変形を考慮した高度な非線形車輪レール接触モデルを含む、列車-軌道システムの包括的なシミュレーションツールを使用した。このモデルは、SIMPACKとABAQUSを組み合わせて構築され、MBSとFEMを統合したシステマティックなモデリングを可能にした。3.本研究では、軌道と車両の動的相互作用を考慮した振動解析を行い、金属材料の摩耗構成則に基づいて評価を行うことで、振動と損傷の相互作用効果、つまり凹凸の成長機構を解明することが期待される。本年度、Archardの摩耗理論をHertz理論とFASTSIMアルゴリズムと併用してレールの摩耗を計算した。Hertz理論は接触パッチの法線力計算の問題を解決するために使用され、FASTSIMアルゴリズムは主にクリープ力の計算に使用された。