نویسنده

• جبارعلی ذاکری

چکیده

بررسی ارتعاشات قائم دو راهه خط آهن تحت اثر بارهای متحرک وسایط نقلیه ریلی بسیار مهم است. در این مقاله دوراهه‌ای با مدلی از المانهای محدود خطی با میرایی مودال شبیه سازی شده است. طول این مدل که اطراف تکه مرکزی سوزن است، با 36 دهنه تراورس منظور شده است. ریلها و تراورسها توسط المانهای تیر تیموشنکو - رایلی مدل شده است. ریلها از طریق صفحات لاستیکی زیر ریل (فنرهای خطی) به تراورسها متصل شده اند. وسایط نقلیه ریلی برای تحلیل رفتار دینامیکی قطار به صورت مجموعه توده جرمهای متمرکز، فنرها و مستهلک کننده‌ها مدل شده است. تنها ارتعاشات قائم آنها برای سرعت ثابت مطالعه شده است. تماس چرخ - ریل با استفاده از فنر غیر خطی هرتز مدلسازی شده است. مسئله اندرکنش خط آهن - قطار با استفاده از توسعه روش بردار وضعیت در ترکیب با روش مودال برای دوراهه خط آهن به طور عددی حل شده است. تحلیلها نشان داد که ناپیوستگی ریل در محل تقاطع (تکه مرکزی) به افزایش نیروی تماس چرخ - ریل منجر می‌شود. هم چرخهای صاف و هم چرخهای دارای ناهمواری در انتقال از ریل بالی به دماغه تکه مرکزی تحت سرعتهای متفاوت وسیله نقلیه ریلی مورد آزمایش قرار گرفته است. تحت شرایط ایدئال، غلتیدن چرخها به طور کاملا آرام از روی ریل بالی بر روی تکه مرکزی صورت می‌گیرد. اندازه ضربه در چنین شرایطی در محل تقاطع کوچک خواهد بود و بیشینه نیروی تماسی چرخ - ریل به دست آمده حدود30 تا 50 درصد بیشتر از نیروی تماسی استاتیکی است. برای انتقال در سطوح ناهموار، حساسیت ضربه در تقاطع به شدت به سرعت قطار بستگی دارد. افزایش نیروی تماسی نسبت به نیروی استاتیکی در سرعت km/h 70 حدودا 100 درصد و در سرعت km/h 150 حدودا 200 درصد است.

کلیدواژه‌ها

• دوراهه خط آهن
• اندرکنش خط آهن - قطار
• ارتعاشات خط آهن

عنوان مقاله [English]

Impacts of Wheel–rail at Railway Turnouts

نویسنده [English]

• J. A. Zakeri

چکیده [English]

Investigation of vertical vibrations of a railway turnout is important in designing track components under moving loads of trains. In this paper, the turnout is simulated by a linear finite element model with modal damping. A section of the turnout has a length of 36 sleeper spans surrounding the crossing. Rails and sleepers are modeled with uniform Rayleigh-
Timoshenko beam elements. The rails are connected via railpads (linear springs) to the sleepers, which rest on an elastic foundation. The rolling stocks are discrete systems of masses, springs, and dampers. By passing the trains at a constant speed, only vertical dynamics (including roll and pitch motions) is studied. The wheel-rail contact is modeled using a non-linear Hertzian spring. The train-track interaction problem is solved numerically by using an extended state space vector approach in conjunction with modal superposition for the turnout. The results show that the rail discontinuity at the frog leads to an increase in the wheel-rail contact force. Both smooth and irregular transitions of the wheels from the wing rail to the crossing nose have been examined for varying speeds of the vehicle. Under perfect conditions, the wheels will change quite smoothly from rolling on the wing rail to rolling on the nose. The impact at the crossing will then be small, giving a maximum wheel-rail contact force which is only 30--50 per cent larger than the static contact force. For uneven transitions, the severity of the impact loading at the crossing depends strongly on the train speed. The increase in the contact force, as compared with the static force, is in the order of 100 per cent at 70 km/h and 200 per cent at 150 km/h.

کلیدواژه‌ها [English]

• Turnout
• Train-track interaction
• Track vibrations