• شماره ركورد
    26590
  • پديد آورنده

    كاميار كوثرنشان

  • عنوان
    بررسي اندركنش ديناميكي خط – قطار در خطوط بالاستي با پد هاي زير تراورس در محل درز ريل
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي راه آهن - مهندسي خطوط
  • سال تحصيل
    1398
  • تاريخ دفاع
    31/02/1401
  • استاد راهنما
    دكتر جبار علي ذاكري
  • استاد مشاور
    دكتر مصعب رضا تجلي
  • دانشكده
    مهندسي راه آهن
  • چكيده
    اگر چه امروزه روش جوشكاري پيوسته (CWR) به طور عمده براي اتصال خطوط و از بين بردن درز ريل استفاده مي گردد، اما در بعضي نقاط از ريل، به علت ايجاد مدار خط، حضور درز ريل اجباري است. وجود درز ريل در سطح تماس چرخ-ريل موجب تشديد ضربات ديناميكي، توليد و توزيع ارتعاشات و نوفه مي گردد كه در نتيجه آن، به ناوگان، سازه خط و محيط پيرامون آسيب وارد مي شود. استفاده از پد زير تراوس (USP)، همواره به عنوان يكي از راهكار هاي موجود براي كاهش آثار ديناميكي و كاهش سختي خط در نقاط متعدد از خط ريلي پيشنهاد شده است. از جمله استفاده پد زير تراروس در تقاطعات و سوزن ها به منظور تدريجي نمودن سختي بستر، كاهش ارتعاشات خط، كاهش زوال بالاست و افزايش مقاومت جانبي خط اشاره نمود. اين پژوهش با درنظر گيري پد زير تراروس در محل درز ريل به بررسي آثار حضور آن در ضربه درز ريل و رفتار ديناميكي اجزا خط مي پردازد. لذا با بهره گيري از مدلسازي سه بعدي اجزاي محدودي، به مقايسه نتايج حاصله از دو حالت وجود و عدم وجود پد زير تراروس پرداخته مي شود. در اين مدلسازي با در نظرگيري عبور يك چرخ از ناوگان از درز ريل، و شبيه سازي طول 12 متري از خط با خصوصيات مختص به هر لايه، اثر حضور USP در سازه بررسي مي گردد. نتايج بيانگر آن است كه پد زير تراورس با كاهش سختي معادل خط، موجب افزايش خاصيت ارتجاعي خط گشته و نيرو را در طول بيشتري از خط توزيع مي نمايد. لذا با بيشتر شدن خيز سر آزاد ريل در درز، ميزان ضربه افزايش مي يابد، اما ميزان اين افزايش در حالت استفاده از نرم ترين نوع USP (سختي 100 MN/m) كمتر از 0/6 درصد مي باشد. در هر دو لايه تراورس و بالاست، حضور USP باعث كاهش نيرو در توده جرم اول ( كاهش 3% نيرو در توده جرم اول تراوس و كاهش 11% نيرو در توده جرم اول بالاست) و در عوض توزيع آن در خط مي شود كه در نتيجه آن توده جرم سوم (فاصله 1.5 متري از درز ريل) در هر دولايه با افزايش نيرو مواجه مي گردد. لذا در استفاده از پد زير تراورس، فاصله نقطه مد نظر تا درز ريل بر تاثير مورد انتظار از USP حائز اهميت مي باشد. اين پد به طور كلي با افزايش دامنه ارتعاشات توده جرم هاي تراورس، موجب كاهش خيز، سرعت و شتاب لايه بالاست مي گردد. لذا مهمترين تاثير اين پد ها بر كاهش زوال لايه بالاست و كاهش ارتعاشات زمين ساخت است. با تحليل حساسيت پارامتر هاي متفاوت، بيشترين مقدار ضربه برابر 195/96 kN به ازاي بار چرخ 150 kN در حضور USP است، اما بيشترين ميزان ضريب ضربه با تغيير محل درز ريل از وسط دو تراورس به روي تكيه گاه به ميزان 1/63 پديد مي آيد. بيشترين تاثير پد زير تراورس با سختي متوسط (500 MN/m) بر بعضي از خصوصيات ديناميكي توده جرم اول تراورس و بالاست به شرح مقابل است: حداكثر ميزان كاهش نيرو تراورس در تحليل حساسيت بر بار چرخ به ازاي بار 150 kN به ميزان 3/53%، حداكثر ميزان كاهش نيرو بالاست در تحليل حساسيت بر فاصله درز ريل به ازاي فاصله 14 mm و به ميزان 14/19%، حداكثر ميزان افزايش خيز تراورس در تحليل حساسيت محل درز ريل به ازاي x/s =0 به ميزان 9/17%، حداكثر ميزان كاهش خيز بالاست در تحليل حساسيت بر فاصله درز ريل به ازاي فاصله 6 mm به ميزان 2/01%. به طور كلي مي توان عنوان نمود، استفاده از پد زير تراورس موجب بهبود رفتار ديناميكي و كاهش نيرو لايه بالاست، علي الخصوص براي توده جرم اول، مي شود؛ كه در نتيجه آن، زوال بالاست كاهش پيدا كرده و فواصل زماني بين زيركوبي و تعميرات لايه بالاست افزايش مي يابد. بايد توجه داشت براي استفاده يا عدم استفاده از USP، نيازمند بررسي هاي اقتصادي تامين و اجرا است تا حضور آن در سازه خط توجيح يابد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/03/16
  • عنوان به انگليسي
    Train-Track Dynamic Interaction Analysis with Under Sleeper Pads (USP) at the Rail Joint of the Ballasted Track
  • تاريخ بهره برداري
    5/21/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    كاميار كوثرنشان

  • چكيده به لاتين
    Even though the continuous welding rail method (CWR) is mainly used to connect the rails and eliminate the rail joints, in some parts of the track, the presence of the rail joints is essential for the track circuit purposes. The presence of the rail joint on the wheel-rail contact surface intensifies dynamic forces. It produces and distributes vibrations and noise, damaging the vehicles, the track structure and the surrounding environment. Under sleeper pads (USPs) have always been suggested as one of the available solutions to attenuate the dynamic effects and reduce the track stiffness in various parts of the railway track. Hence, by presenting the numerical model, this study has considered the presence of under sleeper pads in the rail joint to eva‎luate the effects of USPs on train-track dynamic interactions. Results manifest that utilizing the USP can reduce the track stiffness and increase the track resiliency, resulting in forces being distributed over the longer track length. Expanding the rail head displacements at the rail joint due to USP usage can amplify the impact forces. However, the softest USPs with stiffness equal to 50 MN/m can increase the impact force by up to 0.5%. Moreover, the results show that utilizing the USPs influences the first lumped masses of the sleeper and ballast layers, which are laid 0.3 m away from the rail joint. In both layers, the USP reduces transmitted forces to first lumped masses and distributes more along the railway track, given that the transmitted forces to third lumped masses (1.5 m away from the rail joint) are increased. Therefore, the USP use in the track structure could make different changes along with the track forces, and the distance of considered points from the rail joint should not be neglected. Generally, USPs, by increasing the dynamic behaviour of the sleeper layer, such as displacements, velocity and acceleration, can mainly improve the dynamic behaviour and attenuate the mentioned parameters of the ballast layer. For instance, Medium USP with stiffness equal to 500 MN/m can enlarge the displacement of the sleeper's first lumped mass by 7.36%, whereas it is diminished by 1.98% for the first lumped mass of the ballast layer. Thus, the most important consequence of USPs is focused on decreasing the ballast degradation and ground-borne vibrations. By sensitivity analysis on different parameters, it is shown that the greatest impact force can be appeared equal to 195.96 kN when the wheel load is equal to 150 kN. Also, the greatest DIF of 1.63 is observed when the rail joint is supported. The most influences of the medium USP (500 MN/m) on some dynamic attributes of the sleeper and ballast layers first lumped masses are as follows: the most decrease in sleeper force is equal to 3.53% when the wheel load is 150 kN; the most reduction in ballast force is equal to 14.19% when the rail joint gap is 14 mm; the most increase of sleeper displacement is equal to 9.17% by considering the supported rail join (x/s = 0) and the most decrease in ballast displacement is equal to 2.01% when the rail joint gap is 6 mm. Hence, the USP can improve the dynamic behavior of the ballast layer, especially for the first lumped mass, which results in growing the periods between ballast tamping and maintenance. It is notable to mention that for utilizing the USP in the track structure, the economic aspects of USP providing and installation should be considered in addition to technical ones to assess whether the USP use is efficient.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ضربه , درز ريل , پد زير تراورس (USP) , اندركنش ديناميكي خط - قطار
  • كليدواژه هاي لاتين
    Impact Forces , , Rail Joint , , Under Sleeper Pads (USP) , , Train-Track Dynamic Interaction
  • Author
    Kamyar Kosarneshan
  • SuperVisor
    Jabbar-Ali Zakeri