مقاله شبیه سازی سیستم قطار متعادل کننده ( Simulation of Tilting Train System )

word قابل ویرایش
9 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

شبیه سازی سیستم قطار متعادل کننده ( Simulation of Tilting Train System )
چکیده :
این مقاله به معرفی سیستم متعادل کننده۱ و شبیه سازی آن می پردازد. اساس سیستم متعادل کننده ، مزایا و معایب ، انواع سیستم های متعادل کننده از نظر سازوکار تشریح شده است ؛ سپس نرم افزار شبیه ساز سیستم متعادل کننده ارائه شده است و با استفاده از آن به مقایسه دو سیستم فعال و غیرفعال پرداخته و در ادامه با استفاده از همین نرم افزار شبیه ساز یک شبیه سازی کلی و جامع تر سیر و حرکت برای یک قطار متعادل کننده توصیف شده است. در نهایت با توجه به نتایج این شبیه سازی کلی ، یک فرمول برای محاسبه زاویه تیلت در شرایط بهره برداری مختلف ارائه شده و به بررسی هر چه بیشتر و نتیجه گیری در مورد قطارهای متعادل کننده پرداخته شده است.
کلید واژه ها : تیلتینگ ، سیستم فعال و غیر فعال ، بوژی ، رگرسیون ، آنالیز واریانس

-۱ مقدمه :
امروزه با توجه به افزایش روز افزون سرعت و نیز افزایش حمل و نقل در جهان ، برای رقابت در این میدان ، افزایش سرعت و کیفیت حمل و نقل ریلی اجتناب ناپذیر است. یکی از موانعی که همواره بر سر راه افزایش سرعت بوده ، وجود قوس در مسیر ها می باشد. از جمله فن آوری های موجود برای حل این مشکل که در بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال توسعه مورد توجه قرار گرفته است ، استفاده از سیستم متعادل کننده در قطارها می باشد که با کج نمودن واگن به سمت داخل قوس ، شتاب ها و نیروهای جانبی را کاهش داده و تعدیل می کند و باعث افزایش سرعت در قوس ها و راحتی مسافر می شود.

-۲ معرفی سیستم متعادل کننده
سیستم متعادل کننده عبارت است از سیستمی که در قوس ها در مقابل ورودی پیوسته قوس ، همراه با نیروی گریز از مرکز در جهت کاهش نیروی جانبی ، واکنش نشان می دهد و واگن مسافری را به سوی درون قوس کج می کند. بدین ترتیب مؤلفه جانبی شتاب وارد بر مسافر را کاهش داده و حداکثر سرعت مجاز واگن در قوس را افزایش می دهد. قطارهای مجهز به این سیستم می توانند روی خطوط قدیمی و در نواحی کوهستانی و نیمه کوهستانی با سرعت های بالاتری حرکت کنند. این سیستم در دو نوع موجود است :
الف ) سیستم غیـر فعـال: ۱ این سیستم به گونه ای است که تحت نیروی گریز از مرکز ، عمل کج شدن واگن خود به خود رخ می دهد.
ب ) سیستم فعـال: ۲ در این سیستم عمل کج شدن توسط جک هیدرولیکی و یا سایر عمل کننده ها کنترل می شود.
-۳ مزایا و معایب
سیستم متعادل کننده قطار ، همانند سایر سیستم ها دارای مزایا و معایب متعدد و متنوعی است. مزایای این سیستم عبارتند از : [ ۱ ]

( ۱ کاهش نیروی جانبی بین چرخ و ریل ( ۲ افزایش سرعت ( ۳ کوتاهی زمان مسافرت ( ۴ راحتی مسافر ۵ ) کاهش انرژی مصرفی ( ۶ کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری ( ۷ افزایش رغبت مسافرت با قطار ۸ ) افزایش ظرفیت خطوط وکاهش ترافیک ( ۹ صدمه کمتر به محیط زیست ( ۱۰ بازگشت سریع سرمایه گذاری معایب این سیستم نیز عبارتند از :
( ۱ کاهش قابلیت اطمینان در کل سیستم ( ۲ کاهش بار محوری در صورت لزوم ( ۳ افزایش کیفیت
تعمیر و نگهداری
در ابتدای استفاده از سیستم تیلتینگ دو مشکل احساس شروع قوس و احساس تهوع برای مسافران پیش می آمد که امروزه با استفاده از تکنولوژی های پیشرفته تا حد زیادی این مشکلات حل شده است.
راحتی مسافر۳ مهم ترین پارامتر برای سنجش کیفیت سیستم تیلتینگ می باشد. شتاب های وارده به مسافر به سه گروه شتاب جاذبه زمین، شتاب جانب مرکز و شتاب ناشی از کج کردن تقسیم می شود.
محدوده شتاب جانبی برای راحتی مسافر به سمت خارج قوس و به سمت داخل قوس می باشد. مقدار شتاب جانبی از رابطه محاسبه می شودکه در این رابطه a شتاب جانبی ( m/s2) ، θ زاویه متعادل کننده ( Degree) ، ϕ زاویه دٍوٍر(( Degree ، V سرعت ( ( m/s ، R شعاع قوس ( ( m وg شتاب جاذبه ( ( m/s 2 می باشد.

-۴ انواع سیستم متعادل کننده از لحاظ سازوکار
همانطور که اشاره شد قطارهای مجهز به سیستم متعادل کننده را از لحاظ سازوکار می توان به دو دسته غیر فعال و فعال تقسیم بندی کرد. در زیر به تشریح اساس و مکانیزم این سیستم ها پرداخته شده است.

-۱-۳ سیستم غیر فعال
مکانیزم این سیستم بدین ترتیب است که واگن به گونه ای ساخته می شود که مرکز آنی دوران تا حد ممکن بالاتر از مرکز ثقل آن قرار گیرد. بنابراین در عبور از قوس ها در اثر شتاب جانبی واگن به شکل سینماتیکی هدایت شده و به طرف داخل قوس کج می شود. این سیستم به دلیل شباهت مکانیزم این سیستم به حرکت پاندولی به تیلتینگ آونگی نیز معروف است. حداکثر زاویه کج شدن برای این سیستم حدود ۳ درجه است. مهمترین مزیت این سیستم زمان پاسخگویی کم این سیستم است. معروف ترین مدل های این سیستم Talgo و SIG هستند.

-۲-۳ سیستم فعال
دراین سیستم ، قوس توسط حسگرهایی مانند سرعت سنج، شتاب سنج، ژیروسکوپ، ترانسدیوسر و . . . احساس شده و کج کردن واگن توسط عملگرهای پنوماتیکی ، الکتریکی و هیدرولیکی انجام می گیرد. در این میان یک سیستم الکترونیکی که شامل قسمت های متعدد از جمله پردازشگر مرکزی۱ و موضعی ۲ و تفکیک کننده۳ است ، موقعیت واگن را کنترل می نماید. هر پردازشگر ، کنترل میکروسوئیچی را که به سوپاپ های جک های هیدرولیکی متصل است به عهده دارد. کلیه پردازشگرها با یکدیگرارتباط داشته و هرگونه مغایرت توسط چندین خط بررسی و نهایتاً سیگنال صحیح ارسال می شود. بیشینه زاویه کج شدن در این سیستم ۸ تا ۹ درجه است. معروف ترین مدل های این سیستم , ABB , Adtranz , Alstom , CAF Fiat و Siemens می باشند.

-۵ شبیه سازی
-۱-۵ مدل شش درجه آزادی
مدلی شامل شش درجه آزادی برای تحلیل سیستم متعادل کننده در نظر گرفته شده و سپس با تغییرات جزئی در داده ها ، برای شبیه سازی دو مدل غیرفعال و فعال استفاده شده است.سیستم متعادل کننده مطابق شکل ۱ از سه قسمت صلب واگن ، شاسی بوژی و محور تشکیل شده است.پارامترهای لازم نیز در این شکل نشان داده شده اند. جهت تحلیل ، دمپرهای مایل به دو دمپر افقی و عمودی تجزیه شده است. این عمل در هنگامی که دامنه ارتعاشات نسبت به طول دمپرها کوچک باشد مجاز می باشد. همچنین برای هر فنر ، فنر معادلی درجهت جانبی در نظر گرفته شده است. درجات آزادی x و y و θ به ترتیب جابجایی جانبی ، قائم و دورانی حول مرکز ثقل واگن می باشند و به همین ترتیب x2 و y2 و θ۲ جابجایی جانبی ، قائم و دورانی حول مرکز ثقل شاسی بوژی می باشند.
-۲-۵ معادله دیفرانسیل حاکم
برای بدست آوردن معادله دیفرانسیل حاکم ، مدل از شکل ظاهری خارج شده و بر اساس قطعات ارتعاشی ، تحلیل شده است. برای محاسبه معادله دیفرانسیل حاکم از معادله لاگرانژ استفاده شده است.

با جایگزین کردن پارامترها در رابطه لاگرانژ و انجام دادن محاسبات ، می توان جملات را به صورت معادله پایین مرتب کرده و جملات مرتبط با ورودی ها و مشتقات آنها را نیز به سمت راست برد یعنی درون ماتریس F قرار داد :

X در اینجا نشان دهنده ماتریس مختصات عمومی می باشد. [ ۴ ]

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 9 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد