JP2020159150A - Track bed condition evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、道床の状態を評価する道床状態評価方法に関し、特に、弾性波速度を求めることで、該弾性波速度から道床内の細粒分の割合を算出して道床の状態を評価する道床状態評価方法に関するものである。 The present invention relates to a method for evaluating a trackbed condition for evaluating the condition of the trackbed. In particular, the trackbed evaluates the condition of the trackbed by calculating the ratio of fine particles in the track bed from the elastic wave velocity by obtaining the elastic wave velocity. It relates to a state evaluation method.
鉄道車両の軌道に用いられるバラストなどを敷設した道床は、レールを支持するまくらぎを所定の位置に設置し、繰り返し通過する鉄道車両による列車荷重を路盤に分散する機能を有している。 The trackbed on which ballast or the like used for the track of a railroad vehicle is laid has a function of installing sleepers supporting the rail at a predetermined position and distributing the train load due to the repeatedly passing railroad vehicle to the roadbed.
ここで、道床に用いられるバラストは、鉄道車両の繰り返し荷重や保守機械による締固め作業によって細粒化が進行する。ここで、細粒化とは、バラストが削れることによって粒径が75μm未満となることをいう。細粒化したバラストは、雨水により噴泥化し、乾くと固化することから、上述した列車荷重の分散機能を損なうことが知られている。このため、バラストの劣化度を診断し、更換工事を実施する必要がある。 Here, the ballast used for the trackbed is further refined by the repeated load of the railway vehicle and the compaction work by the maintenance machine. Here, fine granulation means that the particle size becomes less than 75 μm by scraping the ballast. It is known that the finely divided ballast impairs the above-mentioned train load distribution function because it becomes muddy by rainwater and solidifies when it dries. Therefore, it is necessary to diagnose the degree of deterioration of the ballast and carry out replacement work.
従来のバラストの劣化度の診断方法は、種々の方法が知られており、例えば特許文献1に記載されているようにバラストを打撃して弾性波を伝播させ、この打撃によってバラストを伝播する弾性波を応答波形として測定し、応答波形と予め設定された比較データとを比較することで道床の劣化度を診断している。 Various conventional methods for diagnosing the degree of deterioration of ballast are known. For example, as described in Patent Document 1, an elastic wave is propagated by striking a ballast, and the elastic wave propagating by this striking. The degree of deterioration of the track bed is diagnosed by measuring the wave as a response waveform and comparing the response waveform with preset comparison data.
このような道床状態評価方法によれば、道床の掘り起しを行うことなく、作業効率がよく低コストを図ることができ、作業員の省力化及び安全性の確保も実現することが可能となる。 According to such a roadbed condition evaluation method, it is possible to achieve high work efficiency and low cost without digging up the roadbed, and it is possible to realize labor saving and safety assurance of workers. Become.
特許文献1に記載された道床状態評価方法では、まくらぎ間の道床表面には、一般的に新品のバラストが補充されていることから、列車荷重を支持するまくらぎ下の道床状態とは異なると考えられ、特許文献1に記載された測定方法によると、まくらぎ下の道床状態を正確に測定できない可能性があった。 The trackbed condition evaluation method described in Patent Document 1 is different from the trackbed condition under the sleepers that supports the train load because the trackbed surface between the sleepers is generally replenished with new ballast. According to the measuring method described in Patent Document 1, there is a possibility that the state of the trackbed under the sleepers cannot be accurately measured.
また、道床の経年劣化による細粒分の増加に関する評価は、粒度試験を実施して行うことが一般的であり、現地で定量的に行うことが難しいという問題もあった。 In addition, the evaluation of the increase in fine particles due to aged deterioration of the trackbed is generally performed by conducting a particle size test, and there is also a problem that it is difficult to quantitatively perform it locally.
従って、本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、道床が経年劣化して細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施しなくても現地で定量的に行うことができる道床状態評価方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and the evaluation of the state where the track bed has deteriorated over time and the fine grain content has increased can be quantitatively evaluated in the field without conducting a particle size test. It is an object of the present invention to provide a method for evaluating a track bed condition that can be performed.
上記課題を解決する本発明に係る道床状態評価方法は、加速度計を備える試験用管体を道床内に打ち込む管体打込み工程と、前記道床の表面に衝撃を加える衝撃付与工程と、前記衝撃による荷重波形及び前記道床内の加速度波形を測定する測定工程と、前記荷重波形及び前記加速度波形から弾性波速度を算出する弾性波速度算出工程と、前記弾性波速度から前記道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程と、前記細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程とを備えることを特徴とする。 The roadbed condition evaluation method according to the present invention for solving the above problems includes a pipe body driving step of driving a test tube body equipped with an accelerometer into the trackbed, an impact applying step of applying an impact to the surface of the trackbed, and the impact. A measurement step of measuring the load waveform and the acceleration waveform in the track bed, an elastic wave velocity calculation step of calculating the elastic wave velocity from the load waveform and the acceleration waveform, and a fine particle content of the track bed from the elastic wave velocity. It is characterized by including a step of calculating the fine grain content to obtain the above, and a step of evaluating the soundness of the trackbed by comparing the fine grain content with a predetermined threshold value.
また、本発明に係る道床状態評価方法において、前記測定工程は、前記荷重波形及び前記加速度波形のピークの10%となる時間の差分を求める時間差分算出工程と、前記衝撃を載荷した載荷位置と前記加速度計の埋設位置の直線距離を求める直線距離算出工程とを有し、前記弾性波速度算出工程は、前記時間差分と前記直線距離より前記弾性波速度を求めると好適である。 Further, in the roadbed condition evaluation method according to the present invention, the measurement step includes a time difference calculation step of obtaining a time difference of 10% of the peak of the load waveform and the acceleration waveform, and a loading position on which the impact is loaded. It is preferable to have a linear distance calculation step of obtaining the linear distance of the buried position of the accelerometer, and to obtain the elastic wave velocity from the time difference and the linear distance in the elastic wave velocity calculation step.
また、本発明に係る道床状態評価方法において、前記道床健全度評価工程は、前記細粒分含有率が8%以上の場合には、道床交換の対象であることを判定する判定工程を備えると好適である。 Further, in the roadbed condition evaluation method according to the present invention, the roadbed soundness evaluation step includes a determination step of determining that the roadbed is a target for roadbed replacement when the fine grain content is 8% or more. It is suitable.
この発明によれば、道床が経年劣化によって細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施することなく、現地で定量的に行うことができる According to the present invention, it is possible to quantitatively evaluate a state in which the track bed has increased fine particles due to aged deterioration without conducting a particle size test.
この発明の、道床状態評価方法の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the trackbed condition evaluation method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る道床状態評価方法のフロー図であり、図2は、本発明の実施形態に係る道床状態評価方法の概要図であり、図3は、本発明の実施形態に係る道床状態評価方法に用いられる試験用管体の概略図であり、図4は、入力応答波を示すグラフであり、図5は、弾性波速度と細粒分比率の関係を示すグラフであり、図6は、バラストの細粒分含有率とまくらぎ変位の関係を示すグラフである。 FIG. 1 is a flow chart of a track bed condition evaluation method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a track bed condition evaluation method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a test tube used in a method for evaluating a track bed condition according to a morphology, FIG. 4 is a graph showing an input response wave, and FIG. 5 is a graph showing a relationship between elastic wave velocity and fine particle ratio. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fine grain content of the ballast and the displacement of the sleepers.
図1に示すように、本実施形態に係る道床状態評価方法は、道床の表面とまくらぎの底面とが面一となるように、道床を掘り起こす掘り起し工程(S101)と、加速度計を備える試験用管体を道床内に打ち込む管体打込み工程(S102)と、道床の表面に衝撃を加える衝撃付与工程(S103)と、衝撃による荷重波形及び道床内の加速度波形を測定する測定工程(S104)と、荷重波形及び加速度波形から弾性波速度を算出する弾性波速度算出工程(S105)と、弾性波速度から道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程(S106)と、細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程(S107)とを備えている。 As shown in FIG. 1, the trackbed condition evaluation method according to the present embodiment includes a digging step (S101) for digging up the trackbed and an accelerometer so that the surface of the trackbed and the bottom surface of the pillow are flush with each other. A tube driving step (S102) for driving a test tube into the track bed, an impact applying step (S103) for applying an impact to the surface of the track bed, and a measuring step (S104) for measuring the load waveform due to the impact and the acceleration waveform in the track bed. ), An elastic wave velocity calculation step (S105) for calculating the elastic wave velocity from the load waveform and the acceleration waveform, and a fine particle content rate calculation step (S106) for obtaining the fine particle content of the trackbed from the elastic wave velocity. It is provided with a roadbed soundness evaluation step (S107) for comparing the fine grain content with a predetermined threshold value.
掘り起し工程(S101)は、図2に示すように、道床10に埋め込まれて載置されているまくらぎ12の底面と道床表面11とが面一となるように道床10を掘り起こす。lこの掘り起し工程(S101)によって後述する衝撃付与工程によって道床表面に衝撃を加えた際に、道床下の細粒分の状態を的確に判定することが可能となる。
In the digging step (S101), as shown in FIG. 2, the
管体打込み工程(S102)は、加速度計21を備える試験用管体20を道床10内に打込む。試験用管体20は、図3に示すように、所定の長さLの有底筒状の管体22と、管体22の底面に取り付けられた筺体23とを備えており、該筺体23内に加速度計21が取り付けられている。なお、加速度計21は筺体23の上面に取り付けられているので、道床表面11から加速度計21までの直線距離hは、道床10に打ち込まれた管体22の長さHを測ることで知ることができる。
In the tube driving step (S102), the
衝撃付与工程(S103)は、道床表面11にインパルスハンマ30等によって衝撃を加える。また、測定工程(S104)は、図3に示すように、インパルスハンマ30は、分析処理機31を介して計算機32に接続されているので、図4に示すように荷重波形WAを測定することができる。また、加速度計21は、増幅器33を介して同様に計算機32に接続されているので、図4に示すように加速度波形WBを測定することができる。なお、図4に示すように、荷重波形WA及び加速度波形WBは、立ち上がり時間tA及びtBを決定する立ち上がり時間決定工程によって算出される。立ち上がり時間tA及びtBは種々の算出方法で決定することが可能であるが、例えば、1波形目のピーク値VA及びVBのそれぞれの10%となる位置を立ち上がり時間と定義すると好適である。なお、本実施形態に係る道床状態決定方法では、JIS規格C0161に則って、立ち上がり時間をピーク値の10〜90%から最小値となる10%の値を選択して決定した。
In the impact applying step (S103), an impact is applied to the
また、測定工程(S104)は、上述した立ち上がり時間tA及びtBの時間差分ΔTを求める時間差分算出工程及び、上述した管体打込み工程(S102)で試験用管体20を道床10に打ち込んだ長さを用いて衝撃を載荷する道床表面11から加速度計21の埋設位置の直線距離hを求める直線距離算出工程とを有している。
Further, in the measurement step (S104), the
弾性波速度算出工程(S105)は、上述した時間差分と直線距離から道床10内を伝播する弾性波速度を算出する。具体的には、弾性波速度νは、ν=h/ΔTによって算出することができる。
In the elastic wave velocity calculation step (S105), the elastic wave velocity propagating in the
細粒分含有率算出工程(S106)は、道床10内の細粒分の割合を弾性波速度νとの関係から算出する。具体的には、道床10の細粒分含有率FCと道床10を伝播する弾性波速度νとは、図5に示すような線形関係があることが知られており、当該線形関係に従って、弾性波速度算出工程(S105)で算出した弾性波速度νから道床10の細粒分含有率FCを算出することができる。なお、図5に示した線形関係は、道床10内の細粒分の割合を変えて実施した試験結果より求められる。
In the fine grain content calculation step (S106), the ratio of fine grains in the
道床健全度評価工程(S107)は、細粒分含有率算出工程(S106)で算出した細粒分含有率FCと所定の閾値とを比較して道床10の健全度を評価する。具体的には、道床10の細粒分含有率FCは、図6に示すように、道床10内の細粒分含有率FCが大きくなると、載荷回数に対するまくらぎの変位量(沈下量)が大きくなることが室内試験によって確認されており、この室内試験結果によると、細粒分含有率FCが8%を超えるとまくらぎの変位量が大きくなることが確認されている。したがって、本実施形態に係る道床状態評価方法では、細粒分含有率FCが8%以上となった場合には、測定対象となっている道床10は、道床交換の対象であることを判定工程によって判定する。
Ballast soundness evaluation step (S107) compares the fine fraction content was calculated by the fine fraction content rate calculating step (S106) F C with a predetermined threshold value for evaluating the soundness of the
以上、説明したように、本実施形態に係る道床状態評価方法によれば、道床10が経年劣化して細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施しなくても現地で試験用管体20を道床10内に打ち込むことで、定量的に行うことができ、列車荷重により沈下が生じるまくらぎ下のバラストの道床状態を主体的に評価することができるため、道床の沈下に影響を及ぼす道床状態を適切に評価することができる。
As described above, according to the track bed condition evaluation method according to the present embodiment, the evaluation of the state in which the
なお、上述した実施形態において、立ち上がり時間は、1波形目のピーク値の10%と規定して弾性波速度の算出を行ったが、立ち上がり時間はピーク値から算出することなく、種々の算出方法によって算出しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 In the above-described embodiment, the rise time is defined as 10% of the peak value of the first waveform, and the elastic wave velocity is calculated. However, the rise time is not calculated from the peak value, and various calculation methods are used. It may be calculated by. It is clear from the description of the claims that the form with such changes or improvements may be included in the technical scope of the present invention.
10 道床
11 道床表面
12 まくらぎ
20 試験用管体
21 加速度計
22 管体
23 筺体
30 インパルスハンマ
31 分析処理機
32 計算機
33 増幅器
L 管体長さ
H 打ち込み長さ
h 直線距離
10
Claims (3)
前記道床の表面に衝撃を加える衝撃付与工程と、
前記衝撃による荷重波形及び前記道床内の加速度波形を測定する測定工程と、
前記荷重波形及び前記加速度波形から弾性波速度を算出する弾性波速度算出工程と、
前記弾性波速度から前記道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程と、
前記細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程とを備えることを特徴とする道床状態評価方法。 The tube driving process of driving a test tube equipped with an accelerometer into the trackbed,
An impact applying process that applies an impact to the surface of the trackbed
A measurement process for measuring the load waveform due to the impact and the acceleration waveform in the track bed, and
An elastic wave velocity calculation step of calculating an elastic wave velocity from the load waveform and the acceleration waveform, and
A step of calculating the fine grain content of the track bed from the elastic wave velocity, and a step of calculating the fine grain content.
A method for evaluating a roadbed condition, which comprises a roadbed soundness evaluation step for comparing the fine grain content with a predetermined threshold value.
前記測定工程は、前記荷重波形及び前記加速度波形のピークの10%となる時間の差分を求める時間差分算出工程と、前記衝撃を載荷した載荷位置と前記加速度計の埋設位置の直線距離を求める直線距離算出工程とを有し、
前記弾性波速度算出工程は、前記時間差分と前記直線距離より前記弾性波速度を求めることを特徴とする道床状態評価方法。 In the roadbed condition evaluation method according to claim 1,
The measurement step includes a time difference calculation step for obtaining the difference in time that is 10% of the peak of the load waveform and the acceleration waveform, and a straight line for obtaining the linear distance between the loading position where the impact is loaded and the embedding position of the accelerometer. Has a distance calculation process
The elastic wave velocity calculation step is a method for evaluating a trackbed state, characterized in that the elastic wave velocity is obtained from the time difference and the linear distance.
前記道床健全度評価工程は、前記細粒分含有率が8%以上の場合には、道床交換の対象であることを判定する判定工程を備えることを特徴とする道床状態評価方法。 In the roadbed condition evaluation method according to claim 1 or 2,
The roadbed condition evaluation method is characterized by comprising a determination step of determining that the roadbed soundness evaluation step is a target of roadbed replacement when the fine grain content is 8% or more.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115791456A (en) * | 2023-02-06 | 2023-03-14 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | Method for evaluating rigidity of railway ballast track |
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2019
- 2019-03-28 JP JP2019062275A patent/JP2020159150A/en active Pending
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