27875

بررسي عملكرد جاذب ارتعاشي در كنترل و كاهش ارتعاشات ناشي از ترافيك قطار زيرزميني

كارشناسي ارشد

خط و سازه ريلي

1399

1401/10/27

سيد جواد ميرمحمدصادقي

عليرضا طلوع كيان

راه آهن

با توجه به توسعه و افزايش خطوط ريلي درون شهري بويژه خطوط مترو، مسئله انتشار امواج و ارتعاشات ناشي از حركت ناوگان ريلي يكي از چالش هاي مهندسي راه آهن شده است. در سالهاي اخير روش هاي متعددي براي كاهش ارتعاشات ناشي از حركت ناوگان ريلي پيشنهاد شده است. مبناي تمامي اين روش ها را مي توان به اين صورت خلاصه كرد كه تغييرات و تمهيداتي در منبع ارتعاش يا در مسير ارتعاش و يا در دريافت كننده ارتعاش پياده شده تا بخشي از ارتعاش منعكس يا ميرا شود. استفاده از ميراگرهاي ارتعاشي يا جاذب ارتعاش در ماشين آلات و تجهيزات مكانيكي و پل ها سابقه نسبتا طولاني دارد. با اين وجود استفاده از جاذب ارتعاش (Dynamic Vibration Absorber, DVA) در خطوط ريلي كمتر مورد توجه و بررسي بوده است. استفاده از جاذب ارتعاش از اين بابت مورد توجه هست كه بدون ايجاد تغييرات در خط و بدون مسدودي آن مي توان ارتعاشات رسيده از تونل مترو به سطح زمين را كاهش داد. مرور بر ادبيات فني نشان مي دهد مطالعه در مورد مشخصات بهينه DVA (جرم، ميرايي و فركانس طبيعي) براي كاهش ارتعاشات منتقل شده به سطح زمين ناشي از عبور ناوگان مترو صورت نگرفته است. در راستاي پر كردن اين خلا تحقيقاتي در اين پايان نامه با استفاده از مدلسازي اجزاي محدود مشخصات بهينه DVA براي لايه بندي هاي مختلف خاك پيرامون تونل مترو بدست آمده است. بعبارت ديگر با لحاظ كردن مشخصات مختلف براي خاك پيرامون تونل، مطالعه پارامتري روي مشخصات DVA انجام شد. در اين راستا، مدل اجزاي محدود 2 بعدي خط-تونل-خاك در نرم افزار ABAQUS ساخته شد. از المان كرنش مسطح براي همه اجزاي مدل استفاده شد. شرايط مرزي جادب انرژي در مرزهاي مدل قرار داده شد. در اين پژوهش با استفاده از نتايج تست ميداني و مطالعات عددي پژوهشگران پيشين، مدل اجزاي محدود اعتبارسنجي شد. نتايج تحليل مدل عددي نشان دادكه DVA در بهترين حالت 35 درصد شتاب ارتعاشي بيشينه و بعبارت ديگر 4.5 dB شتاب ارتعاشي روي سطح زمين را كاهش مي دهد. با استفاده از نتايج مطالعه پارامتري، نمودارهايي براي تعيين جرم، ميرايي و فركانس بهينه DVA با توجه به خاك اطراف تونل ارائه شده است.

1401/11/23

Investigating the performance of vibration absorbers in controlling and reducing vibrations caused by underground train traffic

1/17/2024 12:00:00 AM

Due to the development and increase of intra-city rail lines, especially metro lines, the problem of the propagation of waves and vibrations caused by the movement of the rail fleet has become one of the challenges of railway engineering. In recent years, several methods have been proposed to reduce the vibrations caused by the movement of the rail fleet. The basis of all these methods can be summarized in such a way that changes and measures are implemented in the source of vibration or in the path of vibration or in the receiver of vibration to reflect or dampen part of the vibration. The use of vibration dampers or vibration absorbers in machinery and mechanical equipment and bridges has a relatively long history. However, the use of dynamic vibration absorber (DVA) in railway lines has received less attention and investigation. The use of vibration absorbers is important because it can reduce the vibrations reaching the ground level from the subway tunnel without making changes in the line and without blocking it. A review of the technical literature shows that there has been no study on the optimal DVA (mass, damping and natural frequency) characteristics to reduce the vibrations transmitted to the ground surface due to the passage of the subway fleet. In order to fill this research gap, in this thesis, using finite element modeling, optimal DVA specifications for different layers of soil around the subway tunnel have been obtained. In other words, by considering different specifications for the soil around the tunnel, a parametric study was done on DVA specifications. In this regard, the 2D finite element model of line-tunnel-soil was built in ABAQUS software. Plane strain element was used for all model components. Energy absorbing boundary conditions were placed on the boundaries of the model. In this research, using field test results and numerical studies of previous researchers, the finite element model was validated. The results of numerical model analysis showed that DVA in the best case reduces 35% of the maximum vibration acceleration, in other words, 4.5 dB of vibration acceleration on the ground surface. Using the results of the parametric study, diagrams have been presented to determine the mass, damping and optimal frequency of DVA according to the soil around the tunnel.

ارتعاشات، ناوگان ريلي، جاذب ارتعاش، دالخط، خط ريلي درون شهري، اندركنش خط – تونل.

shayan poorahmadi

mirmohammad sadeghi