شماره ركورد
34316
پديد آورنده
سوگند مهرآور
عنوان
پيدا كردن خرابي هاي ناوگان با استفاده از مدل شبيه سازي دوقلوي ديجيتال (Digital Twin)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خطوط را آهن
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/09/17
استاد راهنما
دكتر سيد جواد مير محمد صادقي و دكتر عليرضا طلوع كيان
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
راه آهن
چكيده
شناسايي خرابيها و عيوب ناوگان حملونقل ريلي يكي از چالشهاي اساسي در حفظ ايمني و انجام عمليات نگهداري و تعميرات سيستمهاي ريلي به شمار ميآيد. با توجه به افزايش تقاضا براي حملونقل سريع و ايمن، نياز به توسعه سامانههايي كه قادر به تشخيص مؤثر و كارآمد خرابيها باشند بيش از پيش احساس ميشود. از ميان عيوب مختلف، پخي چرخها كه در اثر لغزش چرخ يا ترمزگيري شديد ايجاد ميشوند، تأثيرات قابلتوجهي بر نيروهاي وارده به خط و خرابي اجزاي آن دارند. در اين پژوهش، پخي چرخ بهعنوان خرابي اصلي ناوگان مورد توجه قرار گرفته است؛ علت اين انتخاب، فراواني و شيوع بالاي اين نوع خرابي نسبت به ساير عيوب ناوگان است. در اين پاياننامه يك مدل دوقلوي ديجيتال توسعه داده شده است كه بر پايه مدل شبيهسازي اندركنش خط–ناوگان و الگوريتمهاي تحليل داده عمل كرده و به شناسايي عيوب ناوگان ميپردازد. همچنين، اثرات پخي چرخ در سرعتهاي مختلف بر شتاب ريل مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور ابتدا يك مدل ديناميكي اندركنش ناوگان–خط در نرمافزار UM ايجاد شد تا پاسخ شتاب ريل تحت سناريوهاي مختلف شبيهسازي گردد. اين سناريوها شامل تغيير طول تختي چرخ (30 تا 60 ميليمتر) و تعداد چرخهاي درگير (1 تا 4 چرخ) بودند. براي هر سناريو، شتابهاي ثبتشده روي ريل استخراج و بهعنوان دادههاي برچسبخورده جمعآوري شد. در ادامه، يك كد دوقلوي ديجيتال طراحي گرديد كه با استخراج ويژگيهاي زماني–فركانسي از سيگنالها، قادر است از روي هر سيگنال شتاب جديد، وجود يا عدم وجود و نيز شدت خرابي را پيشبيني و شناسايي كند. بطور كلي مدل دوقلوي ديجيتال براي يك نوع خاص ناوگان و يك نوع خط آهن با ويژگي هاي مشخص توسعه پيدا مي كند. با تغيير سرعت حركت، تأثير پخي چرخ بر شتاب بررسي شد. اين روش با تركيب خروجيهاي شبيهسازي و رويكرد دادهمحور، امكان ارزيابي سريع، دقيق و قابل اعتماد وضعيت چرخ را در شرايط مختلف بهرهبرداري فراهم ميكند. نتايج اين تحقيق نشان ميدهد كه ميتوان عيوب را بهصورت خودكار و بر اساس الگوهاي مشخص شناسايي كرد. عملكرد اين روش در تشخيص خرابيها مطلوب بوده و ميتواند به بهبود فرآيند نگهداري و تعميرات ناوگان كمك شاياني نمايد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/15
عنوان به انگليسي
Identifying fleet failures using a Digital Twin simulation model
تاريخ بهره برداري
12/8/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سوگند مهرآور
چكيده به لاتين
Identifying failures and defects in railway transportation fleets is one of the fundamental challenges in ensuring safety and effective maintenance and repair operations of railway systems. With the increasing demand for fast and safe transportation, the need for developing systems capable of accurate and efficient fault detection has become more critical than ever. Among various types of defects, wheel flats—primarily caused by wheel sliding or severe braking—have a significant impact on the forces transmitted to the track and on the degradation of track components. In this study, wheel flats are considered as the primary fleet defect due to their high occurrence rate and prevalence compared to other types of fleet faults. In this thesis, a Digital Twin model is developed based on a vehicle–track interaction simulation framework combined with data analysis algorithms to identify fleet defects. The effects of wheel flats at different operating speeds on rail acceleration are also investigated. To this end, a dynamic vehicle–track interaction model is first developed in the UM software to simulate rail acceleration responses under various scenarios. These scenarios include variations in wheel flat length (ranging from 30 to 60 mm) and the number of defective wheels (from one to four wheels). For each scenario, rail acceleration signals are extracted and collected as labeled datasets. Subsequently, a Digital Twin framework is designed that extracts time–frequency features from the acceleration signals and is capable of predicting and identifying both the presence and severity of defects from newly acquired acceleration data. In general, a Digital Twin model is developed for a specific type of fleet and a specific railway track with defined characteristics. The influence of wheel flats on rail acceleration is further examined under different operating speeds. By integrating simulation outputs with a data-driven approach, the proposed method enables rapid, accurate, and reliable assessment of wheel condition under various operational conditions. The results of this research demonstrate that defects can be automatically identified based on distinct signal patterns. The proposed approach shows satisfactory performance in fault detection and has the potential to significantly enhance fleet maintenance and repair processes.
كليدواژه هاي فارسي
دوقلو ديجيتال , تعمير و نگهداري , پخي چرخ , شتاب ريل
كليدواژه هاي لاتين
wheel flat , maintainance , rail acceleration , digital twin
Author
sogandmehravar
SuperVisor
Dr. Sadeghi