18268

۱۸۲۶۸

بررسي رفتار ديناميكي نواحي انتقال در خطوط ريلي

دكتري تخصصي

خط و سازه هاي ريلي

آبان ماه ۱۳۹۶

دكتر جبار علي ذاكري سردرودي - دكتر مرتضي اسماعيلي

راه آهن

در يك تعريف كلي ناحيه انتقال در خطوط ريلي به محل هايي اطلاق مي گردند كه در آن نقاط تغييرات ناگهاني سختي خط اتفاق مي افتد. شرايط مذكور در مجاورت پل، مبادي ابتدا و انتهاي تونل، تقاطعات همسطح، آبروها، نواحي اتصال خط بالاستي به دالخط، نقاط تغيير در ساختار روسازي (بطور مثال تغيير تروارس بتني به چوبي) و... اتفاق مي افتد. تغييرات ناگهاني در سختي قائم خط، موجب ، ايجاد نشست نامتقارن خط، افزايش بارهاي ديناميكي، آسيب ديدن اجزاي روسازي، معلق شدن تراورس ها، فرار بالاست، تغيير شكل دائمي ريل ها، نفوذ بالاست در بستر، بهم خوردن هندسه خط و تغيير عرض آن، افزايش شتاب ها و تنش هاي وارده به خط و وسيله نقليه، كاهش راحتي سفر و... مي گردد. مجموعه مشكلات ذكر شده منجر به نياز پي در پي خط و ناوگان به انجام عمليات تعمير و نگهداري خواهد داشت كه اين امر افزايش هزينه هاي تعمير و نگهداري را در پي دارد. بنابراين مي توان اظهار داشت كه نواحي انتقال از جمله آسيب پذيرترين نقاط خطوط ريلي مي باشند كه بايستي مورد توجه خاص قرار گرفته و راهكارهايي مناسب در اين خصوص انديشيده گردد. دقت در بررسي هاي صورت پذيرفته در زمينه نواحي انتقال خطوط ريلي نشان مي دهد كه بيشتر تحقيقات انجام گرفته در اين زمينه مربوط به نواحي انتقال واقع بر روي خاكريزها و در محل هاي تقرب پل ها و آبروها بوده است و در زمينه نواحي انتقال از دالخط به خط بالاستي تحقيقات كمتري انجام گرديده است. از اين رو با توجه به اهميت اين موضوع و همچنين با گسترش اين شكل از نواحي انتقال بويژه در خطوط ريلي ايران (بصورت خطوط ريلي در متروها، قطار شهري ها، خطوط سريع السير، خطوط حومه اي و...)، در تحقيق حاضر تمركز ويژه بر روي نواحي انتقال از دالخط به خطوط ريلي انجام گرفته است. از سوي ديگر مروري بر ادبيات فني موضوع نشان مي دهد بررسي عددي و ميداني كاملي در رابطه با روش ريل كمكي به عنوان يكي از ساختارهاي اجراي نواحي انتقال از دالخط به خطوط ريلي انجام نگرديده است. بنابراين در تحقيق حاضر بررسي نواحي انتقال از خط بالاستي به دالخط و بطور خاص بررسي ناحيه انتقال با ريل هاي كمكي و همچنين بررسي روش تركيبي استفاده از دال دسترسي و ريل هاي كمكي، به عنوان يك روش ابتكاري جديد، مد نظر قرار گرفته است. در تحقيق حاضر براي نيل به اين اهداف، مجموعه برررسي هاي كاملي شامل مطالعات عددي و ميداني انجام گرديده است. در اين راستا براي انجام بررسي هاي ميداني و آزمايشگاهي يكي از محل هاي اتصال خط بالاستي به دالخط (تونل زيرزميني راه آهن مناطق 17 و 18 واقع در خط راه اهن تهران- تبريز) انتخاب گرديد و در اين محل نواحي انتقال مورد نظر ساخته شد. سپس با نصب حسگرها (تغييرمكان سنج، شتاب سنج، كرنش سنج و..) و ابزاربندي اجزاء خط با انجام برداشت هاي ميداني، پاسخ هاي ديناميكي ناحيه انتقال مورد مطالعه و ارزيابي قرار گرفت. در ادامه به منظور انجام بررسي هاي عددي يك مدل اندركنش سه بعدي خط- قطار با مدلسازي خط بالاستي، دالخط و ناحيه انتقال بين آن ها و اندركنش خطوط مذكور با قطار شبيه سازي گرديد. پس از آن كه نتايج مدلسازي با نتايج تست هاي ميداني اعتبارسنجي گرديد، در هر دو مطالعات ميداني و عددي، عملكرد و رفتار ديناميكي خط در ناحيه انتقال با ريل هاي كمكي و همچنين ناحيه انتقال با ريل هاي كمكي و دال دسترسي با انجام تحليل حساسيت هاي مختلف مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. واژه‌هاي كليدي: ناحيه انتقال از دالخط به خط بالاستي، رفتار ديناميكي خطوط ريلي ، تست هاي ميداني، بررسي عددي، مدلسازي اندركنش سه بعدي خط-قطار، ريل هاي كمكي (ريل هاي اضافي)، دال دسترسي.

1396/10/14

12/18/2017 12:00:00 AM

Abstract Abrupt track vertical stiffness variations along railway tracks can lead to increased dynamic loads, asymmetric deformations, damaged track components, and consequently, increased maintenance costs. The junction of slab track and ballasted track is one of the existing areas where vertical track stiffness can suddenly change, therefore requiring a transition zone that smoothes the track stiffness change. One of the methods for constructing the transition zone at the junction of slab and ballasted tracks is to install auxiliary rails along the transition zone. Besides, an innovative method that developed as a transition zone in this study is using a combination of approach slab and additional rails. At first, the dynamic behavior of this type of transition zone using field tests evaluated in this study. Hence, in Tehran-Karaj railway line, two types of transition zone were constructed: one including merely the approach slab and another one considering additional rails and approach slab. Then, conducting some field tests, the dynamic behavior of the track in these two types of transition zone was examined. Furthermore, the dynamic behavior of the mentioned transition zones evaluated by a train-track interaction model. For this purpose, a 3D model of the railway track was made, representing the slab track, the transition zone, and the ballasted track. Then, the modeling results were validated by the results of field tests. Afterwards, in order to study the dynamic behavior of the transition zones with auxiliary rails and combined additional rails and approach slab, different sensitive analyses, such as vehicle speed, vehicle load, number of auxiliary rails and railpad stiffness, were performed with the model. Keywords Railway track, transition zone of slab track to ballasted track, auxiliary rails, approach slab, field test, 3D train-track interaction model.