16704

16704

اندركنش ديناميكي خط و قطار با فرمول بندي مختصات متحرك

كارشناسي ارشد

خط و سازه هاي ريلي

دي 1395

دكتر جبارعلي ذاكري سردرودي

راه آهن

حركت قطار روي خط آهن سبب ايجاد بارهاي ديناميكي، تنش، تغيير مكان، ارتعاشات و... در اجزاي مختلف خط مي‌شود. به دليل ماهيت ديناميكي اندركنش بين خط و قطار بايد از روش‌هاي ديناميكي جهت مدل سازي و تحليل مسئله استفاده نمود. به‌منظور تحليل مناسب و استخراج نتايج قابل قبول از مسئله اندركنش خط و قطار بايد اين مسئله به شيوه‌اي صحيح مدل سازي و حل گردد؛ كه روش المان محدود از رايج‌ترين روش ها جهت حل اين مسئله است. در سال هاي اخير، استفاده از فرمول بندي مختصات متحرك در تحليل مسئله ي اندركنش خط و قطار، به دليل كاستن پيچيدگي هاي روش المان محدود و كاهش زمان تحليل ها، توسط برخي محققين پيشنهادشده است. در پژوهش حاضر از دستگاه مختصات متحرك جهت فرمول بندي مسئله ي اندركنش خط و قطار بهره گرفته‌شده است. در مدل سازي اين مسئله چند مدل مختلف، جهت مدل سازي وسيله نقليه به كار بسته‌شده است. جهت مدل سازي خط آهن نيز، در مرحله‌ي اول از مدل تير بر روي بستر ارتجاعي پيوسته استفاده‌شده است؛ كه نتايج به‌دست‌آمده با ساير روش ها تطابق قابل قبولي دارد. در مرحله ي بعد، با در نظرگيري مدل خط آهن به‌صورت تير بر روي تكيه گاه هاي مجزا، شامل جرم تراورس و بالاست نيز نتايج به‌دست‌آمده است؛ كه با نتايج مدل پيوسته تطابق قابل قبولي دارد. رفتار ديناميكي خط آهن حين عبور قطار تحت تأثير چندين عامل نظير سرعت حركت قطار، ميزان بارمحوري، فاصله‌ي تراورس‌ها و... قرار دارد كه بر پاسخ ديناميكي خط اثر خواهند گذاشت. جهت بررسي تأثير اين پارامترها روي رفتار ديناميكي خطوط راه‌آهن، آناليز حساسيت پارامترها نيز به كمك روش پيشنهادي انجام‌شده است. مشاهده مي شود كه افزايش يا كاهش پارامترهاي مذكور، به‌شدت رفتار خط را تحت تأثير قرار مي دهد. پس از بررسي و مقايسه ي نتايج مي توان گفت، روش مختصات متحرك نتايج صحيح، قابل‌قبول و منطقي را در حل مسئله‌ي اندركنش خط و قطار ارائه مي دهد. به‌علاوه روش مختصات متحرك با كاستن پيچيدگي هاي روش المان محدود، با كاهش حجم محاسبات و كاهش زمان تحليل ها، در افزايش سرعت تحليل مسئله‌ي اندركنش خط و قطار مفيد و مؤثر است. واژه‌هاي كليدي: اندركنش ديناميكي خط و قطار، مختصات متحرك، تحليل ديناميكي خط آهن، آناليز حساسيت

1395/11/30

1/1/1900 12:00:00 AM

Moving trains produce dynamic loads, stresses, deformations, vibrations, an​d so forth, in components of railway track. Dynamic methods must be used for modeling an​d analyzing of the model, because the dynamic nature of interaction between train an​d track. Appropriate solving an​d modeling of the interaction equations are needed in order to obtain correct investigation an​d acceptable results. One of the most common methods for solving the problem is the finite element method. In recent years, formulation of the Moving Coordinate Method, because it reduces the complexity of finite element an​d decreases the computation times, is suggested by some researchers for studying the interaction problem. In the present study, the moving coordinate method is used for formulation of the interaction problem between the train an​d track. In this modeling, several models of carbody are employed. In the railway track model, first, a beam on continuous viscoelastic foundation is used, which brings about acceptable results. In the second case, results are obtained when the track is modeled by a beam on discrete supports consisting of sleeper mass an​d ballast mass, which has a suitable agreement with the results from the continuous model. Dynamic behavior an​d dynamic response are influenced by such parameters as velocity of train, axial load, an​d distance between sleepers, etc. In order to investigate the effects of these parameters on the dynamic behavior of the track, sensitivity analysis is employed. It is observed that an increase o​r decrease in the value of such parameters dramatically affects the behavior of the track. After investigation an​d comparison it can be concluded that the moving coordinate method provides correct, acceptable, an​d reasonable results. In addition, the moving coordinate method—by decreasing the complexity of the finite element method—is effective in increasing the analysis speed, an​d it will decrease the calculation volume an​d decrease the calculation time. Keywords: Dynamic train-track interaction; Moving coordinate; Track dynamic; Sensitivity analysis