10400

10400

امكان سنجي تئوري و عملي استفاده از المان هاي پيزوالكتريك در توليد انرژي از حركت ريل ناشي از عبور قطار

كارشناسي ارشد

راه آهن - ماشين ريلي

اسفند ماه 1390

اسفند ماه 1390

دكتر داوود يونسيان

در سيستم¬هاي حمل و نقل ريلي، براي كنترل عبور و مرور قطارها، سلامت خطوط و ابنيه سنسورهاي مختلفي مورد استفاده قرار مي¬گيرند. اين سنسورها مي¬توانند براي اندازه¬گيري پارامترهاي مختلف قطارهاي در حال سير از جمله سرعت، زمان عبور، بار محوري، تعداد محور عبوري بكار گرفته شوند يا اطلاعاتي كه نشان دهنده شرايط خط¬آهن و سلامت پل¬ها، تونل¬ها و ... باشد را به ايستگاه مركزي گزارش دهند. در مواردي¬كه محل مورد نظر دور از دسترس باشد يا فرايند كابل¬كشي سخت و هزينه¬بر باشد، سنسورهاي مجهز به شبكه¬ي بي¬سيم مورد استفاده قرار مي¬گيرند. تامين انرژي مورد نياز اين سنسورها مساله مهمي است كه اولين راه¬حل آن استفاده از باطري¬هاي الكتريكي مي¬باشد. البته اين باطري¬ها پس از مدت زمان معيني نياز به تعمير و نگهداري دارند كه خود هزينه¬ي بالايي را در پي دارد. مكانيزم¬هاي Energy Harvesting به روش¬هايي گفته مي¬شود كه بتوانند با استفاده از جمع¬آوري و ذخيره انرژي¬هاي هدر رفته در محيط اطراف، انرژي قابل استفاده و مفيدي را براي مصرف¬كننده تامين نمايند. يكي از روش¬هاي متداول براي جذب انرژي¬هاي مكانيكي موجود در محيط مانند ارتعاشات، حركت يا تغيير شكل اجسام و تبديل آن به انرژي الكتريكي، استفاده از سراميك¬هاي پيزوالكتريك مي¬باشد. در اين تحقيق به بررسي روش هاي نصب المان پيزو الكتريك بر روي ريل قطار و محاسبه انرژي الكتريكي قابل حصول براي استفاده تجهيزات اندازه گيري و سيگنالينگ پرداخته شد. براي انجام محاسبات، شبيه سازي المان محدود ريل قطار بهمراه المان پيزوالكتريك قرار گرفت و با استفاده از تست ميداني صحت عملكرد مدل بررسي گرديد. نتايج بدست آمده نشان داد كه انرژي الكتريكي قابل حصول از نصب پيزو در محل پد ريل، به آساني قابليت تامين سيستم هاي سنسوري مورد نظر را دارا مي باشد. واژه‌هاي كليدي: برداشت انرژي هاي مكانيكي، المان پيزوالكتريك، ارتعاشات وخيز ريل قطار، بار متحرك