بررسی تاثیرنیروی حرارتی ریل دررفتاردینامیکی خط تحت اثربارمتحرک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی خطوط راه آهن -دانشگاه علم وصنعت ایران

2 استاد دانشکده راه آهن دانشگاه علم وصنعت ایران

3 استادیار دانشگاه علم وصنعت ایران

چکیده

خطوط ریلی همواره در معرض بارهای قائم و جانبی و محوری(طولی) که برای انواع راه آهن ها دارای مقادیرمتفاوت هستند،قراردارند. تغییرات دما تاشی از انقباض و انبساط ریل (نیروهای حرارتی)، نیروهای شتاب و ترمزگیری در واگن ها و لوکوموتیوهاو بسیاری از عوامل دیگرباعث ایجاد نیروهای محوری بالایی در خط‌آهن می شود که عدم‌کنترل این نیروها ممکن است منجر به کاهش پایداری خط و در نهایت موجب وقوع پدیده کمانش گردد. در این مقاله ابتدا سازه خط آهن بالاستی به صورت یک مدل سه لایه و با استفاده از نرم افزار مهندسی مدلسازی شده و  اثرات عدم اعمال نیروی محوری طولی،اعمال نیروی محوری طولی کششی و اعمال نیروی طولی فشاری برروی پارامترهایی نظیرجابجایی، سرعت و شتاب ریل، سرعت وشتاب تراورس، سرعت وشتاب بالاست همزمان با اعمال یک بارمتحرک قائم با استفاده از روش عددی ویلسون-تتا بررسی شده است و سپس  با انجام تحلیل حساسیت به ازای مقادیرمختلف نیروی طولی و به ازای سرعت های مختلف سیرقطار ازسرعت 36 کیلومتربرساعت تا 360 کیلومتربرساعت تغییرات جابجایی ،سرعت و شتاب ریل و تراورس و بالاست بصورت نمودارهای تاریخچه زمانی ارایه گردیده است. نتایج بررسی ها نشان داد که  افزایش مقادیر نیروی محوری طولی و هم چنین افزایش سرعت سیر قطار درحالت اعمال یک بار متحرک قائم باعث افزایش مقادیرجابجایی ،سرعت و شتاب هم در ریل و هم درتراورس و بالاست شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the thermal force effect of the rail on dynamic analysis of railway track under dynamic load

نویسندگان [English]

  • amirhesam taghipour 1
  • Jabbar Ali Zakeri 2
  • Seyyed Ali Mosayebi 3
1 Iran University of Science and Technology
2 professor of railway engineering at iran university of sceince and technology
3 Asistant professor of railway engineering
چکیده [English]

Railways are always exposed to vertical, lateral, and axial loads that have different values ​​for various types of railways. Temperature changes due to rail contraction and expansion (thermal forces), acceleration and braking forces in wagons and locomotives, and many other factors cause high longitudinal forces in the railway tracks that not controlling these forces may reduce the stability of the tracks and eventually occur Buckling phenomenon. In this paper, first, the ballast railway system is modeled as a three-layer model using engineering software, and effects of not applying longitudinal force, applying longitudinal tensile and compressive longitudinal forces on parameters such as rail displacement, velocity and acceleration, sleeper velocity, and acceleration, ballast velocity and acceleration are investigated simultaneously with the application of a vertical moving load using the Wilson-Theta numerical method. Then, by performing sensitivity analysis for different values ​​of longitudinal force and different speeds of the train from 36 km / h to 360 km / h, changes in displacement, velocity, and acceleration of rails, sleepers, and ballasts are presented as time history diagrams. The results showed that increasing the values ​​of longitudinal force by increasing the speed of the train in the case of applying a vertical moving load has enhanced the value ​​of displacement, velocity, and acceleration both on the rails and in the sleeper and ballast.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic behavior of train-track interaction
  • Thermal (longitudinal force)
  • ballasted tracks
  • speed of train
- دادگستر،یاسر (1395) "اندرکنش دینامیکی خط وقطاربا فرمول بندی مختصات متحرک"، پایان نامه کارشناسی ارشد،استاد راهنما:دکترجبارعلی ذاکری سردرودی ،تهران:دانشکده راه آهن ،دانشگاه علم وصتعت ایران.
 
- ذاکری،جبارعلی وشاه بابایی،محمد(1394) "بررسی تاثیرسختی تکیه گاههای ارتجاعی برفرکانس های طبیعی و مود های ارتعاشی تیرهای دو دهانه تحت ارتعاش آزاد"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل،سال هفتم ،شماره ی اول ،ص. 44-54.
 
- Bitzenbauer, J. and J. Dinkel,(2002) " Dynamic interaction between a moving vehicle and an infinite structure excited by irregularities–Fourier transforms solution" Archive of applied mechanics, Vol.72, No.2-2, pp. 199-211.
 
- Biot, M., (1922) "Bending of an infinite beam on an elastic foundation", Zeitschrift fiir Angewandte Maihematik und Mechanik, Vol.2, No.3, pp. 165-184.
 
- Chen, Y.H. and Y.H. Huang, (2008) "Dynamic stiffness of infinite Timoshenko beam on viscoelastic foundation in moving co‐ordinate ",International journal for numerical methods in engineering, Vol.48, No.6, pp. 1-18
Fryba, L. (2002) "Vibration of solids and structures under moving loads" ,Prauge:Thomas Telford.
 
- Koh, C., Ong J. S. Y.,Chua D.K.H and Feng,J, (2003) " Moving element method for train‐track dynamics",  International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol.56,  No.11,  pp. 1549-1567.
 
- Luo, Y.,(1999) " A model for predicting the effect of temperature force of continuous welded rail track" ,  Journal  of  Rail and Rapid Transit, Vol.213, No.2, pp.117-124.
 
- Luo, Y., Li, L.,Yin, H.,(2010) " A dynamic analysis of a continuous welded rail track under a longitudinal stress caused by temperature  changes " ,  Journal  of  Rail and Rapid Transit, Vol.224, No.2, pp.91-10.
 
- Mosayebi, S. A., Zakeri, J. A., Esmaeili, M (2016), “A comparison between the dynamic and static stiffness of ballasted track”, Techno Press International Journal of Geomechanics and Engineering , Vol.11, No.6, pp.757-76.
 
- Mosayebi ,S. A., Zakeri ,J. A., Esmaeili, M. (2017) " Vehicle/track dynamic interaction considering  developed   railway substructure models", Geotextiles and Geomembranes ,Vol.45, No. 2, pp. 23-33.
 
- Zakeri, J. A. and H. Xia, (2008)"Sensitivity analysis of track parameters on train-track dynamic interaction", Journal of Mechanical Science and Technology,Vol.22, No.7, pp. 1299-1304.
 
- Zakeri, J. A., Feizi, M. M, Shadfar ,M and Naeimi ,M. (2016) "Sensitivity analysis on dynamic response of railway vehicle and  ride index over curved bridges ",Structural Engineering  and   Mechanics, Vol.61, No.6, pp. 775-784.
 
- Zakeri, J. A., Esmaili ,M , Mosayebi ,S. A. (2016) “Some aspects of support stiffness effects on dynamic ballasted railway tracks”, Journal of Periodica Polytechnica Civil Engineering, Vol.60, No.3, pp.427-436.