شماره ركورد
34724
پديد آورنده
محيا شرف الاسلامي
عنوان
بررسي اثرات زوال اجزاي خطوط صلب بر ميزان افزايش ارتعاشات
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي راهآهن- خط و سازههاي ريلي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1405/1/17
استاد راهنما
سيد جواد مير محمد صادقي
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي راهآهن
چكيده
توسعه سريع حمل و نقل ريلي شهري به طور قابل توجهي سفر را براي ساكنان شهرهاي بزرگ تسهيل كرده است. خطوط صلب به دليل مزاياي متعددي از قبيل پايداري هندسي بالا، نياز به نگهداري كمتر و عمر طولاني نسبت به خطوط بالاستي، به طور فزاينده اي در شبكه هاي ريلي به ويژه در خطوط ريلي شهري (مترو) و خطوط پرسرعت مورد استفاده قرار مي گيرند. با اين حال، اجزاي تشكيل دهنده اين خطوط در طول چرخه عمر خود در معرض انواع حالتهاي خرابي قرار گرفته كه اين امر مي تواند منجر به تغيير رفتار ديناميكي سيستم، تشديد ارتعاشات و كاهش راحتي سفر گردد. ارتعاشات مكرر و طولاني مدت ميتواند به آسيبهاي ساختاري در خطوط و آسيب به ساختمانهاي نزديك به خطوط ريلي منجر شوند كه در نتيجه بر زندگي روزمره و بهره وري افراد تأثير ميگذارند. در اين پژوهش، با استفاده از مدل سازي به روش اجزاي محدود اثرات زوال اجزاي خطوط صلب بر ارتعاشات ريلي منتشر شده بررسي شده است. ، به اين منظور، ابتدا زوال اجزايي از خط كه موجب تشديد ارتعاش مي شود بررسي شد. سپس مدلسازي دو بعدي اجزاي محدود خط صلب در نرم افزار Abaqus انجام شد كه شامل دو زير مدل توليد بار و انتشار موج بود. سناريوهاي مختلف زوال از جمله زوال در سيستم دال شناور كه ناشي از تغيير در سختي و ميرايي لايه ارتجاعي زير دال مي باشد با در نظر گيري ناهمواري هاي ريل در زير مدل توليد بار شبيه سازي شد. در گام بعدي پاسخ ارتعاشي سيستم از زير مدل انتشار موج در قالب تاريخچه زماني شتاب و سرعت در نقاط كليدي نظير دال و ديواره تونل استخراج و با استفاده از تحليل هاي حوزه زمان و فركانس مورد ارزيابي قرار گرفت و با نتايج ميداني حاصل از انجام تست هاي ارتعاشي در خط 6 مترو تهران مقايسه شد. نتايج شبيه سازي ها نشان مي دهد كه زوال در انواع لايه هاي ارتجاعي زير دال SR18، SR28 و SR55 با سه رده سختي اوليه كم، سختي متوسط و سختي زياد منجر به افزايش سختي ديناميكي به مقدار 50%،40% و 30% و كاهش جزئي ولي مؤثر ميرايي در رفتار ديناميكي شد. اين تغييرات در سختي و ميرايي نيز باعث افزايش فركانس غالب سيستم، افزايش شاخصهاي سنجش ارتعاشات مبتني بر شتاب مانند جذر ميانگين مربعات (RMS) شتاب، حداكثر شتاب ذرات، شتاب اوج تا اوج و انتقال انرژي ارتعاشي به باند فركانس مياني شد كه نشان دهنده كاهش شديد عملكرد ايزولاسيون اين لايه ها مي باشد. اين امر نه تنها بر افزايش شدت انتشار امواج ارتعاشي تاثير مي گذارد بلكه ميتواند منجر به تسريع خرابي و كاهش طول عمر اجزاي خطوط صلب گردد. يافتههاي اين پژوهش ميتواند به بهبود راهكارهاي طراحي و نگهداري خطوط صلب كمك كرده و استراتژيهاي نويني براي پايش وضعيت اين زيرساختها ارائه دهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/09
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effects of Slab Track Component Degradation on the Increase of Vibrations
تاريخ بهره برداري
4/6/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محيا شرف الاسلامي
چكيده به لاتين
The rapid development of urban rail transit systems has significantly facilitated mobility in large metropolitan areas. Slab track systems, owing to their superior geometric stability, reduced maintenance requirements, and longer service life compared to ballasted tracks, have been increasingly implemented in railway networks, particularly in urban metro lines and high-speed railways. Nevertheless, the constituent components of these systems are subjected to various deterioration mechanisms throughout their service life, which may alter the dynamic behavior of the track system, amplify vibration levels, and reduce ride comfort. Prolonged and repetitive vibrations can lead to structural damage within the track system and induce vibration transmission to adjacent buildings, thereby adversely affecting urban living conditions and productivity. Therefore, evaluating the dynamic performance of slab track systems under deteriorated conditions is of considerable importance. In this study, the effects of component deterioration in slab track systems on the propagation of railway-induced vibrations were investigated using finite element (FE) modeling. First, the critical track components contributing to vibration amplification were identified and examined. Subsequently, a two-dimensional finite element model of the slab track system was developed in Abaqus, consisting of two sub-models: a load generation model and a wave propagation model. Various deterioration scenarios were simulated, including degradation in the floating slab track (FST) system resulting from changes in stiffness and damping properties of the resilient layer beneath the slab. Rail irregularities were incorporated into the load generation sub-model. In the next stage, the vibration response of the system was extracted from the wave propagation sub-model in terms of acceleration and velocity time histories at key locations such as the slab and tunnel wall. The results were analyzed in both time and frequency domains and validated against field measurements obtained from vibration tests conducted on Line 6 of the Tehran Metro. The simulation results indicate that deterioration in the resilient layers beneath the slab (types SR18, SR28, and SR55 with low, medium, and high initial stiffness classes, respectively) leads to an increase in dynamic stiffness by approximately 50%, 40%, and 30%, along with a slight but significant reduction in damping. These changes result in an increase in the dominant frequency of the system, higher acceleration-based vibration indices—including root mean square (RMS) acceleration, peak particle acceleration (PPA), and peak-to-peak acceleration—and a shift of vibrational energy toward the mid-frequency band. This behavior reflects a substantial degradation in the vibration isolation performance of the resilient layers. The increase in dynamic stiffness combined with reduced damping not only intensifies vibration wave propagation but may also accelerate component deterioration and reduce the overall service life of slab track systems. The findings of this study can contribute to improving design methodologies, optimizing maintenance strategies, and developing advanced condition monitoring approaches for slab track infrastructure.
كليدواژه هاي فارسي
خطوط صلب , ارتعاشات ريلي , زوال اجزاي خط , شبيه سازي عددي , مدلسازي اجزاي محدود
كليدواژه هاي لاتين
slab track , Rail Way Vibrations , Track Component Deterioration , Numerical Simulation , Finite Element Modeling
Author
Mahya Sharafoleslami
SuperVisor
Dr.Mir Mohammad Sadeghi