列車通過によるバラスト軌道床の動的応答と関連する恒久的変形

要旨 バラスト軌道床は鉄道インフラにおいて重要な役割を果たします。しかし、列車速度が上昇すると、振動が増加し、著しい恒久的変形が発生し、正常な列車運行に対する顕著な脅威となります。本研究は、異なる列車速度における鉄道バラストの動的応答と関連する不可逆的変形を調査することに専念しており、特に粒子スケールの現象に焦点を当てています。この目的を達成するために、全体の横断断面を含む包括的なバラスト軌道床モデルが、現実的な多角形要素を用いて離散要素法（DEM）で構築されました。DEMモデルは、フルスケールモデル試験からの測定値に対して予備検証を行い、その後、さまざまな列車速度の下でのバラスト軌道床の力学的挙動をシミュレーションするために使用されました。その結果、列車速度の増加はバラスト粒子の激しい振動を引き起こし、軌道構造のマクロレベルでの強い振動として現れることが明らかになりました。粒子の活動の増加は、粒子間接触ネットワークの不安定性と特異な粒子移動を示しています。したがって、粒状の軌道床には著しい恒久的変形の蓄積が発生します。特に、列車速度が特定の閾値を超えると、スリーパーの下でのバラスト粒子の移動が観察され、両端に向かって移動します。この現象は、上部の列車荷重を支持するための安定した粒子間接触ネットワークの欠如を引き起こし、バラスト軌道床における急速かつ顕著な不可逆的変形を引き起こします。