Energy Harvesting from the Greater Jakarta Commuter Rail Vibrations Using Piezoelectric Cymbal Transducers: Euler-Bernoulli Beam Analysis with Finite Difference Runge-Kutta Simulation

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 103

فایل این مقاله در 12 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJE-39-4_016

تاریخ نمایه سازی: 26 شهریور 1404

چکیده مقاله:

Harvesting energy from railway-induced vibrations poses challenges due to complex dynamic loads and the need for efficient conversion mechanisms. This study addresses these by developing a semi-empirical model for energy harvesting using piezoelectric cymbal transducers (PCTs), applied to the Jabodetabek electric rail commuter (KRL) system. To model rail deflection under a moving passenger-loaded train, we use Euler–Bernoulli beam equations combined with the finite difference method and Runge-Kutta techniques in MATLAB. The model identifies a natural frequency of ۲.۶۰ Hz for the rail beam and shows that a train speed of ۱.۵ m/s induces a contact force frequency of ۲.۵۰ Hz, creating near-resonance. This increases rail deflection to ۰.۵۵ mm and generates a peak contact force of ۷۰.۰۰ N on the PCT. As an original contribution, we show that under these conditions, the PCT can produce a voltage of ۴۶.۵۱ V and ۰.۲۵ mW power output at frequencies above ۴ Hz. These findings demonstrate the potential of PCTs for sustainable energy harvesting to support self-powered monitoring or signaling systems in rail infrastructure.

نویسندگان

B. Mulyo Raharjo

Mechanical Engineering Study Program, Duta Bangsa Technology College, Bekasi, Indonesia

R. Yulisman

Mechanical Engineering Study Program, Duta Bangsa Technology College, Bekasi, Indonesia

G. Yudharma

Mechanical Engineering Study Program, Duta Bangsa Technology College, Bekasi, Indonesia

E. Taryana

Electrical Engineering Study Program, Jenderal Achmad Yani University, Bandung, Indonesia

W. Sugeng

Informatics Study Program, National Institute of Technology, Bandung, Indonesia

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Wu L, Chure M-C, Wu K-K, Tung C-C. Voltage generated ...
  • Jaramillo-Alvarado A, Torres Jacome A, Rosales-Quintero P, Vazquez-Leal H, Diaz-Arango ...
  • Xu T-B. Energy harvesting using piezoelectric materials in aerospace structures. ...
  • Li Z, Roscow J, Khanbareh H, Taylor J, Haswell G, ...
  • Sherren A, Fink K, Eshelman J, Taha LY, Anwar S, ...
  • Goh PH, Li M-J, Tsou N-T. The design and analysis ...
  • Czyczula W, Koziol P, Blaszkiewicz D. On the Equivalence between ...
  • Daniels A, Giuliano A, Zhu M, Tiwari A, editors. Modeling, ...
  • Kusumawardani R, Zelin MA, Kusbiantoro A. Ground Vibration Analysis of ...
  • نمایش کامل مراجع