شماره ركورد
28324
پديد آورنده
نرجس آقابراتي
عنوان
بررسي عددي شرايط تكيهگاهي بر رفتار ديناميكي خطوط ريلي نردباني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي راه آهن گرايش خط و سازه هاي ريلي
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1401/11/26
استاد راهنما
جناب آقاي دكتر جبارعلي ذاكري سردرودي - جناب آقاي حميدرضا حيدري نوقابي
دانشكده
راه آهن
چكيده
امروزه عليرغم توسعه¬هاي مختلفي كه براي خطوط ريلي بالاستي و دالخط اتفاق افتاده است، همچنان نياز به كاهش عمليات نگهداري و تعمير، افزايش ايمني سير قطار و ارتقاي سطح سازگاري با محيطزيست احساس مي¬شود. در سال-هاي اخير توسعه خطوط نردباني (Ladder Track) كه تحت عنوان تراورس¬هاي نردباني (Ladder Sleeper) نيز شناخته مي¬شوند، به عنوان نسل جديد خطوط ريلي مورد توجه قرار گرفته است. ساختار اصلي خطوط ريلي نردباني، متشكل از يك سيستم با تراورسهاي طولي (بتني پيش¬تنيده) جهت حمايت و پشتيباني بهتر ريل¬ها مي¬باشد. از جمله مزاياي استفاده از اين نوع خطوط مي¬توان به افزايش پايداري خط در مقابل جابجايي¬هاي طولي و عرضي، كنترل ارتعاشات ناشي از حركت قطار، كاهش خطر كمانش خط، اطمينان بيشتر از ايمني سير حركت قطار و سازگاري بهتر با محيطزيست اشاره نمود. علاوه بر اين به دليل ساختار تراورس¬هاي طولي، پتانسيل جهت كاهش بارهاي ديناميكي روي بالاست و بستر در اين سيستم خط ريلي وجود دارد. با توجه به گستردگي مزايا و امتيازاتي كه مي¬توان در صورت استفاده از خطوط نردباني انتظار داشت و نيز تنوع استفاده و نيز كاربرد اين نوع سيستم ريلي در خطوط راهآهن شهري و بين شهري و از آنجايي¬ كه در ادبيات فني اثرات و ويژگي¬هاي اين نوع خطوط بصورت محدود مورد بررسي قرار گرفته است، در پاياننامه حاضر تلاش شد تا تاثير شرايط تكيهگاهي بر رفتار ديناميكي خط نردباني مورد مطالعه عددي قرار گيرد.
لذا در تحقيق حاضر ابتدا سعي شد مدل عددي از خط بالاستي با تراورسهاي نردباني ساخته شود. براي اين منظور يك مدل اجزاي محدود چند لايه شامل لايههاي ريل، تراورس، بالاست بالايي، بالاست پاييني و بستر ريل و تراورسهاي نردباني ساخته شد. در اين راستا از المان تير اويلر-برنولي جهت مدلسازي ريل و تراورس نردباني، المان فنر-ميراگر جهت شبيهسازي پد زير ريل و مجموعه المانهاي جرم-فنر-ميراگر جهت ساخت لايههاي بالاست (بالايي و پاييني) و بستر استفاده گرديد. سپس نتايج مدل با مقايسه با نتايج يك مطالعه آزمايشگاهي مورد اعتبارسنجي و صحتسنجي قرار گرفت. در ادامه دو نوع ارزيابي بر روي خط نردباني بالاستي از منظر تاثير شرايط تكيهگاهي بر رفتار ديناميكي خط و اجزاي آن و نيز رفتار ارتعاشي خط انجام گرفت:
الف) ابتدا با تحليل حساسيت بر روي ابعاد هندسي تراورس نردباني (شامل طول، عرض، ضخامت) سعي شد ضمن تعيين اثرات اين مشخصات بر رفتار خط ريلي و اجزاي آن، ابعاد بهينه تراورس نردباني كه عملكرد مطلوبتري از منظر ديناميكي و ارتعاشي دارد شناسايي و معرفي شود. نتايج اين بررسيها نشان ميدهد كه تراورس نردباني با طول 9-6 متر، عرض 7/0-6/0 متر و ضخامت 3/0-25/0 متر هم از منظر اثرات ديناميكي و هم از نظر ارتعاشي عملكرد مطلوبتري دارد.
ب) سپس خط نردباني با شرايط مختلف تكيهگاهي از منظر سختي و انعطافپذيري مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفت. در اين راستا چهار نوع خط نردباني با شرايط تكيهگاهي مختلف شامل خط نردباني عادي (با پد زير ريل منفرد)، خط نردباني شناور (/FLTپد زير ريل پيوسته)، تراورس نردباني با پدهاي الاستيك (USP/ پد زير تراورس) و خط نردباني با فرش بالاست (UBM/ پد زير بالاست) مورد تحليل و بررسي قرار گرفتند. نتايج اين بررسي نشان ميدهد كه مقادير حداكثر شتاب ارتعاشات ريل در خطوط نردباني شناور، با پد زير تراورس و با فرش بالاست بترتيب در مقايسه با خط نردباني عادي 55%، 37.5% و 20% كاهش يافته است. ضمناً نتايج تحليلهاي فركانسي تراورس نشان ميدهد كه خط نردباني شناور، خط نردباني با پد زير تراورس و خط نردباني با فرش بالاست در محدوده فركانسهاي 30 تا 80 بهترين عملكرد را داشتهاند و بصورت ميانگين بترتيب 3/12، 1/3 و 2/1 دسيبل كاهش ارتعاشات در مقايسه با خط نردباني را موجب گرديدهاند.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/03/02
عنوان به انگليسي
Numerical investigation of support conditions on the dynamic behavior of ladder track
تاريخ بهره برداري
2/15/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نرجس آقا براتي
چكيده به لاتين
Today, in spite of the various developments that have happened to the ballast and double-track railway lines, there is still a need to reduce maintenance and repair operations, increase the safety of the train, and improve the level of compatibility with the environment. In recent years, the development of ladder tracks, which are also known as ladder sleepers, has been considered as a new generation of railway lines. The main structure of the ladder railway lines consists of a system with longitudinal traverses (prestressed concrete) for better support of the rails. Among the advantages of using this type of lines, we can mention increasing the stability of the line against longitudinal and transverse displacements, controlling the vibrations caused by train movement, reducing the risk of buckling of the line, more ensuring the safety of the train movement and better compatibility with the environment. . In addition, due to the structure of longitudinal traverses, the potential to reduce dynamic loads is high and there is a bed in this rail line system. Considering the wide range of advantages and privileges that can be expected in the case of using ladder lines, as well as the diversity of use and the application of this type of rail system in urban and intercity railway lines, and since in the technical literature, the effects and characteristics This type of lines has been investigated in a limited way, in this thesis, an attempt was made to numerically study the effect of support conditions on the dynamic behavior of the ladder line.
Therefore, in the present research, a numerical model of the ballast line with ladder traverses was first tried. For this purpose, a multi-layer finite element model including rail layers, traverse, upper ballast, lower ballast and rail bed and ladder traverses was built. In this regard, the Euler-Bernoulli beam element was used to model the ladder rail and traverse, the spring-damper element was used to simulate the pad under the rail, and the set of mass-spring-damper elements was used to construct the top (upper and lower) and bed layers. Then the results of the model were validated and validated by comparing with the results of a laboratory study. In the following, two types of evaluations were carried out on the ballast ladder line from the point of view of the influence of the support conditions on the dynamic behavior of the line and its components, as well as the vibration behavior of the line:
a) First, by analyzing the sensitivity on the geometric dimensions of the ladder traverse (including length, width, thickness), while determining the effects of these characteristics on the behavior of the rail line and its components, it was tried to identify the optimal dimensions of the ladder traverse which has a better performance from a dynamic and vibration point of view. be introduced The results of these studies show that the ladder traverse with a length of 6-9 meters, a width of 0.6-0.7 meters, and a thickness of 0.25-0.3 meters has a better performance in terms of dynamic and vibrational effects.
b) Then the ladder line with different support conditions was analyzed and evaluated from the point of view of hardness and flexibility. In this regard, there are four types of ladder lines with different support conditions, including normal ladder line (with a pad under the single rail), floating ladder line (FLT/continuous pad under the rail), traverse ladder with elastic pads (USP / pad under the traverse) and ladder line with Ballast carpet (UBM/under-ballast pad) were analyzed and investigated. The results of this investigation show that the maximum acceleration values of rail vibrations in floating ladder lines, with a pad under the traverse and with ballast carpet, have been reduced by 55%, 37.5% and 20%, respectively, compared to the normal ladder line. In addition, the results of the traverse frequency analysis show that the floating ladder line, the ladder line with a pad under the traverse and the ladder line with the ballast carpet have performed best in the range of frequencies from 30 to 80 and on average 12.3, 3.1 and 1.2 dB respectively. They have caused the reduction of vibrations compared to the ladder line.
كليدواژه هاي فارسي
خط نردباني , بررسي عددي , تراورس هاي نردباني , بررسي ابعادي , تحليل فركانسي , خطوط شناور , شرايط تكيه گاهي
كليدواژه هاي لاتين
Ladder track , numerical analysis , Ladder sleeper , dimensional inspection , frequency analysis , Floating Track , Support conditions
Author
narjes aghabarati
SuperVisor
jabbar ali zakeri sardroodi and hamidreza heydari noghabi