地震時の脱線を含む新幹線車両と軌道構造間の連成動解析について

摘要

新幹線車両が走行中に激しい地震が発生すると、衝撃力により車輪が飛び上がり脱線が生じ、脱線後の車両と軌道構造間の接触衝撃の複雑で過激な連成振動現象が生じる。図1は熊本地震で脱線した新幹線車両である(1)。地震時に対しても新幹線車両の安全な走行のためには、万一脱線した場合でも、車輪の軌道からの逸脱を防止する何らかのガードや装置が必要である。対策の一例として図2に逸脱防止ガード付きのラダー軌道を示す(2)。この対策の例では、地震時に万一脱線した場合でも、軌道に設置された逸脱防止ガードにより車輪の逸脱を防止し脱線後の安全走行を意図している。将来にわたって地震に対しても安全な高速鉄道を構築するには、地震時の脱線を含む新幹線車両と軌道構造間の連成動現象を効果的に解くための数値計算法が必要である。ここでは、地震時の新幹線車両と軌道構造間の脱線を含む連成動解析のための力学モデルとそれを解くためのシンプルで効果的な数値計算法が述べられ、その計算例が紹介される。