بررسی نیروهای تماسی چرخ و ریل مدل های مختلف ناوگان راه آهن ایران با مدلسازی کامل دینامیکی خط و ناوگان

مکانیک تماس را می توان تحت عنوان مکانیک اثر متقابل جسم های شکل پذیر که در یک محل خاص با هم تماس دارند تعریف کرد که این محل می تواند یک ناحیه، یک مرز و یا حتی یک سطح باشد. هدایت وسیله نقلیه ریلی توسط نیروهای پیچیده بین چرخ ها و ریل تعیین می شود که نیازمند جزئیات ساز و کار تماس به منظور تحلیل درست از رفتار دینامیکی آن است. سینماتیک هدایت سیستم چرخ ها براساس هندسه چرخ و ریل می باشد. حرکت چرخ ها روی ریل توسط تماس پیچیده ای به همراه حرکت های نسبی در جهات طولی و عرضی و حرکت نسبی چرخ نسبت به ریل تعریف می شود. حرکت پایه و اصلی در وسیله نقلیه ریلی، حرکت دورانی و غلتشی چرخ توسط بوژی هایی است که به طور موازی بر روی خطوط راه آهن حرکت می کنند. هرچند که علاوه بر حرکت دورانی، یک حرکت مارپیچ و نامنظم در وسیله نقلیه ریلی وجود دارد که از سوی بوژی ها و واگن قطار در جهت جانبی به خط اعمال می گردد. اگر حرکت مارپیچی در طول خط ادامه دار باشد، دینامیک حرکت واگن بسیار پیچیده خواهد بود، در غیر اینصورت حرکت قطار ، حرکتی ساده است. در این مقاله، یک مدل دینامیکی خط شامل ریل، بالاست و زیربستر ارائه شده است. با استفاده از نرم افزار Working Model دو بعدی، سیستم چرخ و ریل با درجات آزادی مختلف و به صورت جرم، فنر و دمپر و به صورت دینامیک سیستم های چندجسمی Multibody Dynamics با شرایط مرزی مشخص، شبیه سازی شده است. نتایج بدست آمده برای سیستم چرخ و ریل ایران با راه آهن سوئد مقایسه شده است. روش های زیادی برای محاسبه نیروهای تماسی وجود دارد که براساس انتخاب مدل نیروی تماسی می باشد. در مدل دینامیکی انتخاب شده، نیروهای تماسی در زمان های مختلف محاسبه شد. به منظور مقایسه بهتر، چگالی طیفی نیرو ( PSD ) برحسب فرکانس برای سیستم چرخ و ریل به کمک نرم افزار متلب و Seismo Signal بدست آمد. همچنین با استفاده از داده های موجود، سیستم چرخ و ریل قطارهای باری و مسافری محاسبه شد. دلیل عمده تفاوت در نتایج بدست آمده نسبت به سیستم چرخ و ریل کشور سوئد، متفاوت بودن داده های مربوط به سیستم چرخ و ریل دو کشور می باشد که ناشی از پارامترهای تعریف شده برای هر سیستم است.

کلیدواژه ها:

مکانیک تماس و دینامیک خط ، نیروی تماسی چرخ و ریل ، دینامیک سیستم های چندجسمی ، چگالی طیفی نیرو ، Working Model و Seismo Signal