شماره ركورد
34679
پديد آورنده
علي سينا نوري
عنوان
مطالعه آزمايشگاهي الگوي توزيع بار در خطوط ريلي با پد زير تراورس
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خطوط راه آهن
سال تحصيل
1404-1405
تاريخ دفاع
1404/11/08
استاد راهنما
دكتر جبارعلي ذاكري، دكتر حميدرضا حيدري
استاد مشاور
_
دانشكده
مهندسي راهآهن
چكيده
خطوط ريلي بالاستي به دليل ماهيت دانهاي بالاست و رفتار غيرخطي آن، همواره در معرض نشست، افت كيفيت هندسي و افزايش نيروهاي ضربهاي ناشي از عبور قطار قرار دارند. اين شرايط سبب افزايش ارتعاشات، كاهش عمر مفيد اجزاي روسازي و افزايش هزينههاي تعمير و نگهداري خط ميشود؛ ازاينرو بهكارگيري راهكارهايي جهت بهبود توزيع بار و كاهش اثرات ديناميكي در خطآهن ضروري است. در اين پژوهش، تأثير استفاده از پد زير تراورس (USP) بر رفتار استاتيكي، مكانيكي و ديناميكي تراورس و مجموعه خط بالاستي بهصورت جامع مورد بررسي قرار گرفت. هدف اصلي تحقيق، ارزيابي نقش USP در بهبود توزيع بار، كاهش نيروي ضربهاي و جذب انرژي ارتعاشي ميباشد. بدين منظور، مجموعهاي از آزمايشهاي تجربي شامل بارگذاري استاتيكي و ضربهاي مجموعه خط در مقياس كامل و نيز آزمايشهاي عملكردي روي تراورس منفرد شامل بارگذاري خمشي و بارگذاري ديناميكي تكراري، در دو حالت مجهز و غيرمجهز به USP انجام شد. نتايج آزمايش بارگذاري مجموعه خط نشان داد كه USP با افزايش تغييرمكانهاي قائم ريل و تراورس، مدول بستر خط را تا 50% كاهش داده و سبب توزيع گستردهتر بار بين تراورسها ميگردد؛ بهنحويكه سهم باربري تراورس تحت بار از حدود 53% به 44% كاهش يافت و انتقال بار از سه تراورس به پنج تراورس گسترش يافت. در آزمايش بارگذاري ضربهاي، USP موجب كاهش محسوس نيروي ضربهاي و انرژي ارتعاشي سيستم شد. همچنين تحليل فركانسي نشان داد كه USP فركانسهاي غالب سيستم را به سمت فركانسهايي با دامنه كمتر منتقل كرده و سطح كلي ارتعاش را تا حدود dB 12 در فركانس بحراني Hz 63 كاهش ميدهد. در آزمايش بارگذاري خمشي، USP بهطور كلي موجب كاهش سختي و مدول خمشي تراورس گرديد؛ بهنحوي كه اين كاهش در حالت ممان مثبت نشيمنگاه تا 50% و ممان منفي مركز تراورس تا 80% بود كه نشاندهنده افزايش شكلپذيري و توزيع بهتر بار در زير تراورس است. در نهايت، نتايج آزمايش بارگذاري ديناميكي نشان داد USP با افزايش تغييرمكانهاي قائم تراورس و مجموعه تحت بارگذاري تكراي، سبب كاهش حدود دو تا پنج برابري سختي و مدول ديناميكي تراورس شده و با فراهمسازي تغييرشكلهاي كنترلشده، موجب يكنواختتر شدن انتقال بار ميگردد؛ همزمان، USP بيشينه (Peak) و ميانگين مؤثر (RMS) شتابهاي قائم تراورس را نيز تا حدود دو برابر كاهش ميدهد كه بيانگر كاهش سطح كلي ارتعاش و انرژي ديناميكي سيستم است. در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه USP با فراهمكردن تغييرشكلهاي كنترلشده، كاهش سختي مؤثر، كاهش نيروي ضربهاي و كاهش شتاب وارد بر تراورس، موجب بهبود توزيع بار، كاهش اثرات ضربهاي و كاهش انرژي ارتعاشي سيستم ميشود؛ بنابراين استفاده از USP ميتواند گزينهاي مؤثر براي افزايش پايداري بلندمدت و كاهش هزينههاي نگهداشت خطوط بالاستي باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/25
عنوان به انگليسي
Experimental Study on the Load Distribution Pattern in Railway Tracks with Under Sleeper Pad
تاريخ بهره برداري
1/28/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي سينا نوري
چكيده به لاتين
Ballasted railway tracks, due to the granular nature and nonlinear behavior of ballast, are continuously subjected to settlement, deterioration of track geometry, and increased impact forces caused by train passages. These conditions lead to higher vibration levels, reduced service life of track components, and increased maintenance costs. Therefore, implementing solutions to improve load distribution and reduce dynamic effects in railway tracks is essential. In this research, the effect of using Under Sleeper Pads (USP) on the static, mechanical, and dynamic behavior of sleepers and the ballasted track system was comprehensively investigated. The main objective of this study was to evaluate the role of USP in improving load distribution, reducing impact forces, and absorbing vibrational energy. For this purpose, a series of full-scale experimental tests was conducted, including static and impact loading of the track system, as well as performance tests on an individual sleeper under both USP-equipped and non-equipped conditions, including flexural loading and repeated dynamic loading. The results of the full-scale static loading test indicated that USP increased the vertical displacements of both rail and sleeper, reduced the tracked modulus by up to 50%, and resulted in a wider load distribution among sleepers. Specifically, the load contribution of the loaded sleeper decreased from approximately 53% to 44%, and the load transfer zone expanded from three sleepers to five sleepers. In the impact loading test, USP significantly reduced the impact force and the systemʹs vibrational energy. Frequency analysis also showed that USP shifted the systemʹs dominant frequencies toward lower amplitudes and reduced the overall vibration level by approximately 12 dB at the critical frequency of 63 Hz. In the flexural loading test, USP generally reduced the stiffness and flexural modulus of the sleeper; reductions of up to 50% were observed under positive bending moment at the rail seat and up to 80% under negative bending moment at the sleeper center, indicating increased ductility and improved load distribution beneath the sleeper. Finally, repeated dynamic loading tests showed that USP increased the vertical displacement of the sleeper-track system and reduced the sleeperʹs dynamic stiffness and modulus by approximately two to five times. By providing controlled deformations, USP facilitated more uniform load transfer. Meanwhile, USP reduced both the peak and root-mean-square (RMS) vertical accelerations of the sleeper by nearly twofold, indicating a reduction in overall vibration level and dynamic energy. Overall, the results demonstrate that USP improves load distribution, reduces impact effects, and decreases vibrational energy by providing controlled deformations, reducing effective stiffness, lowering impact forces, and reducing sleeper acceleration. Therefore, the use of USP can be considered an effective means of enhancing long-term stability and reducing maintenance costs for ballasted railway tracks.
كليدواژه هاي فارسي
پد زير تراورس , الگوي توزيع بار , خط ريلي بالاستي , آزمايش تجربي خط , سختي خط , سطح ارتعاش
كليدواژه هاي لاتين
Under Sleeper Pad , Load distribution pattern , Ballasted railway track , Experimental test , Track stiffness , Vibration level
Author
Ali Sina Noori
SuperVisor
Prof. Jabbar Ali Zakeri - Dr. Hamid Reza Heydari