鉄道車両通過時の衝撃振動を受ける分岐器の有限要素法解析

JR東日本テクニカルセンターとの共同研究

位置情報が重要許容値1.5mm以上の部品の位置不備(ロック偏移)

↓正常な鎖錠が行われない転換不能につながる

トングレール先端に付属するフロントロッドの位置情報が電気転てつ機に送られる

研究背景 分岐器の転換機構

電気転てつ機という電動装置によって

トングレールを動かす

トングレール

電気転てつ機

鎖錠異常時[1]

フロントロッド

[1]：「NS-A形電気転てつ機の鎖錠に関する課題と改善手法」、五十嵐義信、2009

・列車の進行方向を変更・転てつ装置により転換・様々な種類や寸法が存在

分岐器

転換動作

分岐器の転換(JR東日本より)

研究背景 衝撃振動と軸受摩耗

列車がトングレール後端部継目を通過する際に衝撃振動が発生＠鼠ヶ関

フロントロッド中央部軸受

振動がトングレールを伝わりフロントロッド中央部の軸受摩耗を引き起こす

ロック偏移に影響大

転換不能を防ぐため

定期的な交換が必要

鉄道分岐器

後端部(荷重点)

中央部軸受(評価点)

特殊分岐器 ダブルスリップ分岐器について

特殊分岐器(ダブルスリップ分岐器)

特殊分岐器の中でも最も構造が複雑で転換不能に至る事例が多いダブルスリップ分岐器に着目

・ 交差した線路にスリップポイントを設けることで互いの軌道に移行可能

・ 4台の電気転てつ機で操作

普通分岐器

普通分岐器・・・ ○形状が単純 ○交換周期が長い○規格化されておりコストが少ない× 機能が「1方向から2方向に分岐」のみ × 場所に応じて形状変更不可

特殊分岐器・・・ ○形状や機能が様々 ×交換周期が短い ×コストがかかる

ダブルスリップ分岐器 コンター図

目的・ フロントロッド軸力から摩耗発生要因の

推定・ 摩耗発生要因となる現象の再現性の確認条件・ 通過方向：背向センサ・ 加速度センサ(サンプリング12000Hz)

※但し，LPF3000Hzをかけている

・ ひずみゲージ(サンプリング3000Hz)※但し，LPF1000Hzをかけている

測定波形・ トングレール後端部分 加速度・ フロントロッド 肘金部加速度・軸力・ 接続かん 加速度

センサ設置個所

【動画】列車通過時のフロントロッド周辺部の様子

実測波形測定＠東塩釜

後端部からフロントロッド先端まで

主要部分は形状を再現

ばね要素などによる一部簡略化

モデリング方針

有限要素法モデリング・解析条件

分岐器FEモデル分岐器全体FEモデル

分岐器図面

フロントロッド周辺

分岐器振動解析結果 動画

分岐器 鉛直変位コンター動画（変形×20）

軸受 面圧ベクトル動画

分岐器衝撃応答解析結果 動画

加振点

【動画】軸受 面圧ベクトル

【動画】分岐器 鉛直方向速度コンター図 (変位 ×30)