(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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道床状態評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の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ことを特徴とする道床状態評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の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ことを特徴とする道床状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る道床状態評価方法のフロー図。
【図２】本発明の実施形態に係る道床状態評価方法の概要図。
【図３】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。
【図４】入力応答波を示すグラフ。
【図５】弾性波速度と細粒分比率の関係を示すグラフ。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【符号の説明】
【００２７】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020159150.tif 000006
【図５】
2020159150.tif 000007
【図６】
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