22270

مدلسازي برداشت انرژي از ارتعاشات ريل ناشي از عبورومرور قطار به وسيله مبدلهاي پيزوالكتريك (PZT) تير شكل و استوانه‌اي شكل

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

95-96

1398/11/6

دكتر مجيد شهروي

راه آهن

در سيستم‌هاي حمل و نقل ريلي، براي كنترل عبور و مرور قطارها، سلامت خطوط و ابنيه سنسورهاي مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين سنسورها مي‌توانند براي اندازه‌گيري پارامترهاي مختلف قطارهاي در حال سير از جمله سرعت، زمان عبور، بار محوري، تعداد محور عبوري بكار گرفته شوند يا اطلاعاتي كه نشان دهنده شرايط خط آهن و سلامت پل‌ها، تونل‌ها وغيره باشد را به ايستگاه مركزي گزارش دهند. در مواردي كه محل مورد نظر دور از دسترس باشد يا فرايند كابل كشي سخت و هزينه‌بر باشد، سنسورهاي مجهز به شبكه‌ي بي‌سيم، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تامين انرژي مورد نياز اين سنسورها مسئله مهمي است كه اولين راه حل آن استفاده از باطري‌هاي الكتريكي مي‌باشد. يكي از روش‌هاي متداول براي جذب انرژي‌هاي مكانيكي موجود در محيط مانند ارتعاشات، حركت يا تغيير شكل اجسام و تبديل آن به انرژي الكتريكي، استفاده از سراميك‌هاي پيزوالكتريك مي‌باشد. در اين تحقيق به بررسي روش‌ نصب المان پيزو‌الكتريك در زير پد ريل قطار و محاسبه انرژي الكتريكي قابل حصول براي استفاده تجهيزات اندازه‌گيري و سيگنالينگ پرداخته شده است. براي انجام پژوهش، از تست ميداني بر روي دستگاه تست خط با مقياس 5/1 استفاده شده است و براي صحت سنجي از نتايج مقالات منتشر شده در مجلات معتبر استفاده شده است. نتايج بدست آمده نشان داد كه انرژي الكتريكي قابل حصول از نصب پيزو در محل پد ريل، به آساني قابليت تامين انرژي مورد نياز سيستم‌هاي سنسوري مورد نظر را دارا مي‌باشد.

1399/04/29

Modeling of energy harvesting by Rail vibration caused by Train Transit by piezoelectric transducers (PZT) Beam and cylindrical shapes

1/25/2021 12:00:00 AM

In rail transport systems, various sensors are used to control the trains transport , the health of the rails and the ballast. These sensors can be used to measure various parameters of running trains, such as speed, transit time, axial load, number of axles passing, also this sensor can be used for send report information of rail health and railway bridge and information indicating the condition of railways and etc to central railway station. In cases where the location is out of reach or the cabling process is costly, wireless network sensors are used. The power supply of these sensors is an important issue, the first of which is the use of electric batteries. However, after a certain period of time, these batteries need repair and maintenance, which can be costly. Energy Harvesting Mechanisms (Energy Harvesting) are ways to provide energy to the consumer by collecting and storing wasted energy in the environment. Piezoelectric ceramics are one of the most common methods for absorbing mechanical energy in the environment such as vibration, movement or deformation of objects and converting it to electrical energy. In this research, the method of installing a piezoelectric element under the train rail pad and calculating the electrical energy obtainable for the use of measuring and signaling equipment is discussed. The survey was conducted using a field test on a 1/5 scale line tester and the results of articles published in authoritative journals were used for validation. The results showed that the electrical energy obtainable from the piezo installation at the rail pad location is capable of supplying the required energy to the sensor systems.