بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحی روش جدید محاسباتی تعیین حداکثر وزن قطارهای باری عبوری براساس طول شیب بحرانی
چکیده
جهت افزایش ظرفیت حمل بار توسط سیستم های ریلی بررسی شیبهای طولی مسیر از اهمیت نر باکدی برخوردار است. زیرا پارامتر اصلی در تعیین میزان حمل بار قطار های استفاده کننده از مسیر ریلی عامل شیب میباشد که به صورت نیروی مقاوم درمقابل حرکت قطار عمل میکند.درروش های معمولی برای تعیین حداکثر وزن قطار باری شیب حداکثر مسیر در نظر گرفته میشود وفرض بر آن است که طول شیب نامحدود باشد وهمچنین حرکت قطار با سرعت مداوم وبه صورت یکنواخت صورت پذیرد اما با فرض نامحدود بودن طول شیب، تاثیرات این پارامتر بر نحوه حرکت قطار و کار تنیجه کار تعیین ورن حالا کشور قطار نادیده گرقته می شوند. در این مقاله روش جدایاسی ارائه می شود که بصورت پویا مکانیسم حرکت قطارهای باری از مسیر شیبکار را با محاسبه نیروهای وارک بر قطار در طی حرکت درنظر گریخته و برای تعیین حالا کشور وزن قطار باری عبوری با کدرنظر گریختن طول واقعی نشیب بحرانی مسیر مورد استفاده قرار میگیرد. کلید واژه ها: شیب بحرانی، حداکشر وزن قطار، مکانیسم حرکت قطار
- 1 مقدمه در این مقاله به بررسي نحوه تأثیر طول شیب بحراني بر مکانیسم حرکت قطار در شیب و ارائه روشي پویا در تعیین حداکثر وزن قطار پرداخته مي شود. براي این منظور در ابتدا نیروهاي وارد بر قطار در طي حرکت مورد بررسي قرار گرفته اند در ادامه به بررسي نيروي کششی یا نیروي محرکت قطار پرداخته شده است. در قسمت بعدي نحوه تعیین حداکثر وزن قطار در خط در روش متداول تشریح شده و در ادامه مکانیسم حرکت قطار برروي شیب مورد بررسي قرار ميگیرد. در نهایت متدلوژي تعیین حداکثر وزن قطار با در نظر گرفتن طول شیب ارائه شود.
- 2 نیروهای وارد بر قطار در طی حرکت (مقاومتها) در طي حرکت قطار نیروهاي مقاومي شکل مي گیرند که نیروي کشنده باید بر آنها فائق آید. این
نیروها را مي توان به سه دسته طبقهبندي کرد. دسته اول نیروهاي مقاومي که مربوط به سیستمهاي حرکتي
خود قطار مي شوند که به این نوع مقاومتها، نیروي مقاومت هميشگي یا ذاتي قطار گویند. دسته دیگر،
مقاومتهاي ناشي از فرم هندسي مسیر (مقاومت ناشي از شیب و مقاومت ناشي از قوس) مي باشند و بالاخره
یکسري مقاومتهاي جنبي ديگري هستند که شامل مقاومت ایجاد شده در تونل، مقاومت ناشي از باد،
مقاومت سوزنها و ... مي باشند[۱. در ذیل به بررسي مقاومتهاي مورد نیاز در این مقاله و نحوه محاسبه آنها پرداخته مي شود.
- 1 -2 مقاومتهای همیشگی قطار "
مقاومتهاي همیشگي قطار همواره و هنگامیکه قطار در حرکت است، پدیدار مي شوند. با توجه به
استفاده سیستم حمل و نقل ریلي کشور از روشی دیویسی، در ذیل به ارائه روابط تجربي محاسبه مقاومتهاي
همیشگي قطار در این روش پرداخته مي شود.
۱-۱.۲ . روش دیویس رابطه دیویس بصورت ذیل مي باشد:
که در ان :
R : مقدار نيروي مقاومت أصلي به ازاي يكت تن وزن قطار
W : وزن یا بار محوري بر حسبب تن
V: سرعت برحسب کیلومتر در ساعت
اC : سطح مقطع وسیله نقلیه در مقابل حرکت برحسب مترمربع
n: تعداد محورها
D,C,B,A : ضرایبي هستند که بستگي به نوع وسیله نقلیه دارند[]
- 2 - 2 مقاومت ناشی از شیب
یکي از مقاومتهاي مربوط به ساختمان خط، مقاومت ناشي از وجود شیب است. مقاومت مربوط به شیب یکي از عوامل تعیین کننده طراحي محورهاي راهآهن است که مقدار آن از رابطه زیر بدست مي اید
که در آن : n : زاویه شیب در هزار
ri : مقاومت ناشی از شیب بازای هر تن وزن قطار [۲]
-3 نیروی کشش یا نیروی محرکت قطار
نیروي کششی نهایي که لکوموتیو را به حرکت در مي آورد را مي توان از رابطه زیر بدست آورد[۳] :
که در آن :
نیروي کششی لکوموتیو بر حسب کیلوگرم نیرو
: قدرت کششی لکوموتیو بر حسب اسب بخار (HP
: قدرت ديزل HP
ضرائب تأثیر (راندمان) موتورها، چرخ دندهها و مولدها
وزن لکوموتیو بر حسب کیلوگرم نیرو
ضریب چسبندگي
-4 نحوه تعیین حداکثر وزن قطار در خط روش مرسوم)
این روش بر این فرض اساسي استوار است که حداکثر وزن قطار براي هر لکوموتیو جهت بهرهبرداري بهینه، وزني است که لکوموتیو بتواند آن را با سرعلت مداوم از فراز حداکثر در مسیر طولاني عبور دهد [] براي اینکه قطار در فراز حداکثر تواند با سرعت یکنواخت حرکت کند بایستي بر تمام نیروهاي مقاوم غلبه کرده، برآیند نیروي کششی لکوموتیو و نیروهاي بازدارنده برابر صفر شود. یعني:
که در آن:
Ft: نیروي کشش مداوم (کيلوگرم)
Q:وزن قطار بدون لکوموتیو (تن)
P: وزن لكوموتيو (تن)
حداکثر فراز( در هزار)
: مقاومت همیشگي لکوموتیو(کیلوگرم بر تن)
: مقاومت همیشگي واگنها (کیلوگرم بر تن) بنابراین حداکثر وزن بهینه که یلک لکوموتیو میتواند بکشد از رابطه (۷) بدست مي آید:
در صورتیکه ایلکت قطار بروي فراز به دلایلی توقف نماید و بخواهد از حالت سکون شروع به حرکت نماید، بدلیل افزایش نیروي کششی در حالت سکون و همچنین وجود مقاومت اضافي در حالت ایستالي، وزن قطار از رابطه زیر بدست مي آید:
که در آن :
: نیروي کششی در شروع حرکت بر حسب کیلوگرم
rSL ( مقاومت در حالت ایستایي لکوموتیو
rs۷ : مقاومت در حالت ایستايي واگن
در عمل کوچکترین مقدار بدست آمده از دو رابطه (۴) و (۷) را جهت بدست آوردن حداکثر وزن قطار در نظر ميگیرند.
-5 مکانیسم حرکت قطار
(معادلات حرکت قطار) معادله کلی حرکت قطار و در نتیجه مسافت طي شده توسط قطار بصورت روابط ذیل مي باشد؛ [۴ :
که در این روابط:
S : مسافت طي شده به متر
: وزن قطار بر حسب تن
V : سرعت بر حسب کیلومتر در ساعت
نیروي کششی بر حسب کیلوگرم نیرو
: مجموعه مقاومتهاي موثر بر حسب کیلوگرم نیرو (عدد ثابت ۱۲۷ با یکسان سازي دیمانسیونهاو کاربردي کردن روابط براي سیستم ریلي بدست آمده است)
- 6 بررسی اثرات طول شیب در تعیین حداکثر وزن قطار
همانطور که ملاحظه مي شود با فرضی نامحدود بودن طول شیب، تاثیرات پارامتر طول شیب بر نحوه حرکت قطار و در نتیجه در تعیین وزن حداکثر آن نادیده گرفته مي شود. در این قسمت به بررسي نحوه اعمال پارامتر طول شیب در
