بررسي تاثير اتصالات در رفتار ديناميكي خط

دكترا

روسازي صلب يا همان دالخط به عنوان يكي از روسازي هاي راه آهن، در اكثر خطوط مترو درون شهري مورد استفاده قرار مي گيرد. اين نوع از روسازي از اجزاي مختلفي تشكيل شده و اين اجزا درمحل اتصال داراي اندركنش با يكديگر مي باشند. از جمله مهمترين اين اتصالات، اتصال ريل به دالخط بوده و با توجه به اينكه از اجزاي مختلفي تشكيل شده است به آن سيستم اتصالات و يا پابند گفته مي شود. با توجه به صلبيت بالاي اين خطوط در مقايسه با روسازي بالاستي راه آهن، سيستم اتصالات داراي وظيفه اي بيشتر از پايدارسازي خطوط را برعهده داشته و كاهش بخش عمده ارتعاشات خط و افزايش ارتجاعيت خط را نيز در حين طراحي برعهده اين بخش قرار مي دهند. بدين جهت شناخت اين سيستم ها بصورت اصولي و كاربردي براي طراحي روسازي بسيار لازم و ضروري مي باشد. در اين راستا، در اين رساله تاثير مشخصات سيستم اتصالات بر عملكرد، پاسخ و ارتعاشات خطوط دالخط راه آهن مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پايان نامه، دو نوع پابند رايج استفاده شده در صنعت ريلي جهان و كشور (پابند از پاشنه مسلح و پابند از جان متصل) درنظر گرفته شده اند. يكي از خلاهاي مطالعاتي در اين زمينه، عدم بررسي مدل هاي رفتاري پابندها بالاخص براي پابندهاي فوق ارتجاعي همچون پابندهاي از جان متصل مي باشد. در راستاي پاسخگويي به اين مسئله، مجموعه تست هاي آزمايشگاهي و همچنين مدلسازي هاي عددي براي پابندهاي از جان متصل و متصل از پاشنه ريل صورت گرفت. پس از بررسي اعتبارسنجي مدل هاي عددي پابند با كمك تست هاي آزمايشگاهي، طي يك مطالعه پارامتريك تاثير پارامترهاي مختلف پابند نظير فركانس تحريك، نيروي پيش فشردگي و سختي پد بر رفتار غيرخطي پابندها بررسي شد. با كمك نتايج حاصل از مطالعه پارامتريك مدلي رياضي براي رفتار غيرخطي پابندها توسعه داده شد. در گام بعدي و با داشتن مدل هاي رفتاري خطي و غيرخطي براي پابندها، دو مدل عددي از اندركنش دالخط و قطار به ترتيب با درنظر گرفتن رفتار خطي و غيرخطي پابندها توسعه داده شدند. در مدل خطي و غيرخطي به ترتيب پابندها به صورت المان هاي داراي رفتار خطي و غيرخطي شبيه سازي شدند. در طي يك مطالعه پارامتريك تاثير پارامترهاي مختلف بر اختلاف نتايج ميان مدل هاي خطي و غيرخطي بررسي شد. نتايج بدست آمده نشان داد مي دهد كه درنظر گيري مدل هاي رفتاري غيرخطي براي پابندها نسبت به مدل هاي خطي براي آنها، مي تواند نتايج جابجايي ريل را تا حدود 35 درصد كاهش دهد. همچنين در شرايطي خاص و به منظور داشتن درك درست از رفتار پابند و ارتعاشات ايجاد شده در روسازي، حتما بايد پابند به صورت يك عضو با رفتار غيرخطي شبيه سازي شود. از سويي ديگر، مقدار شتاب دالخط ايجاد شده در روسازي تا حدود 50 درصد تحت تاثير نوع مدل رفتاري پابندها (خطي و يا غيرخطي) قرار دارد. يكي از مشكلات موجود در مدلسازي خطوط دالخط، يكنواخت و يكسان درنظر گرفتن مشخصات كليه پابندها در طول روسازي مي باشد. اين مسئله نيز باعث ايجاد اختلاف بين نتايج مدل هاي عددي با واقعيت مي گردد. به منظور بررسي نمودن اين موضوع دو مدل اندركنش دالخط و قطار توسعه داد شده كه در يكي از مدل ها مشخصات پابندها در طول روسازي متغيير بوده (مدل احتمالاتي) و در مدل ديگر، مشخصات پابندها در طول روسازي ثابت و يكنواخت مي باشد (مدل معين). مجموعه اي از تحليل هاي احتمالاتي براي ارزيابي شرايط احتمالاتي ناشي از كيفيت ساخت و تعمير نگهداري روسازي و شرايط بهره برداري از خط صورت گرفت. نتايج بدست آمده از تحليل هاي احتمالاتي نشان داد كه عدم يكنواخت بودن مشخصات پابندها در طول روسازي مي تواند تا حداكثر 40 درصد باعث ايجاد تغييرات در پاسخ جابجايي و شتاب دالخط روسازي شود.

196524

دانشگاه علم و صنعت ايران

امين خواجه دزفولي

مهندسي راه آهن - خط و سازه هاي ريلي

سيدجواد ميرمحمدصادقي