مدل سازی و ارزیابی سرعت بحرانی واگن های مخزن دار در محیط های عملیاتی: تاثیر همزمان هندسه مسیر و میزان پرشدن مخزن

حمل مواد خطرناک به واسطه ریسک بالقوه حوادث، همواره به عنوان یک معضل ایمنی در حمل و نقل ریلی حائز اهمیت مطرح شده است. در این تحقیق، مدل سازی و ارزیابی جامع سرعت بحرانی واگن های مخزن دار با در نظر گرفتن اندرکنش دو متغیر اصلی هندسه مسیر (طیفی از شعاع های قوس از ۲۵۰ متر به بالا) و درصد پرشدگی مخزن (در سه حالت مختلف) مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی سیستم به روش دینامیک چند جسمی و با بهره گیری از نرم افزار UM انجام شده است؛ به علاوه، برای مدل سازی دینامیک سیال درون مخزن از مدل پاندول معادل استفاده گردیده است. نتایج حاصل از تحلیل های پارامتریک نشان می دهد که سرعت بحرانی واگن روند افزایشی خطی را با افزایش شعاع قوس تجربه می کند، در حالی که در مقابل، با افزایش درصد پرشدگی مخزن، رابطه ای معکوس و غیرخطی را از خود بروز می دهد. تحلیل ها حاکی از آن است که تاثیر متقابل این دو عامل بر پایداری واگن قابل ملاحظه است؛ به نحوی که در قوس های با شعاع کم، افزایش جرم سیال باعث کاهش محسوس سرعت بحرانی می گردد. این پدیده در شعاع های بزرگ نیز، با وجود سرعت های مجاز بالاتر، پابرجا بوده و مدیریت دقیق را الزامی می سازد. یافته های این پژوهش، بر ضرورت بازنگری در استانداردهای ایمنی و طراحی پروتکل های کنترلی مبتنی بر شرایط لحظه ای مسیر و میزان پرشدگی مخزن تاکید دارد. نتایج نشان می دهد که سرعت بحرانی در قوس ۲۵۰ متری و پرشدگی ۹۵% برابر ۳۰ m/s است، در حالی که با افزایش شعاع به ۱۰۰۰ متر و کاهش پرشدگی به ۲۰%، به ۶۲ متر بر ثانیه می رسد.

کلیدواژه ها:

واگن مخزن دار ، سرعت بحرانی ، پایداری دینامیکی ، تلاطم سیال ، نرم افزار UM