ken06202

筒井　貴史

鉄道橋騒音予測におけるSEAパラメータ推定に関する研究

宮木　康幸

　一般に振動・騒音の予測や解析では応答が大きくなる低次モードが主で，有限要素法（以下FEM）や境界要素法（以下BEM）などが用いられている．しかし，固体音は可聴周波数域(20Hz～20kHz)全体にわたるため構造系の高周波領域を解析対象にすると，対象域に多数のモードが含まれるので計算量が増大し，それに伴い計算精度が低下する．
　このような問題に対し，設計段階での使用も可能であり，中高周波数域の振動騒音解析も可能である統計的エネルギー解析法(Statistical Energy Analysis：以下SEA法)が注目されている．SEA法は，振動，音響をエネルギーという統一量で表し，その平衡から伝達を計算する．さらに各モードが持つエネルギーが解析周波数帯域において統計的に等分配されると考えて解析することで，広い周波数帯域において実構造物の実験結果に適応する計算結果を得ることができる解析法である．
　鉄道橋においてSEA法では入力データとして，レールの振動加速度を用いる必要がある．なぜならば，床版や桁は橋梁のスパン長，構造形式など個々の橋梁で大きく異なるのに対し，レールはこれらによらず類型化が可能であるからである．そこで昨年度は入力パワーをレールとし，実測による振動加速度値から算出されたエネルギー透過率を用いて軌道パット，スラブパットの防振材の防振効果を評価した．
　しかし昨年度は防振材の評価に，実測による振動加速度値を用いていた．この方法は実測された振動加速度値を用いて，防振材の防振効果からSEA法のパラメータの一つ，エネルギー透過率を算出している．しかし，騒音予測において可能な限り実測値に依存しない解析が望ましいことは明らかである．
　そこで本研究では，軌道部FEMモデルを用いてSEAパラメータを推定して，実測値を用いないFEM-SEA法を提案する．軌道部のFEMモデルを作成し，そのモデルの周波数応答特性によって得られたレール床版間の振動の透過損失率を算出する．この透過損失率は軌道部の振動エネルギー透過率を表しており，SEAパラメータのロスファクターの1つ，透過損失率τとして計算を行った．
その結果，軌道断面を平面ひずみ要素でモデル化した2次元FEMモデルを用いて低~中周波域で予測精度の向上が見られた．またレールをビーム要素でモデル化した3次元モデルにより高周波域での計算精度が向上した．

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