مدل سازي و تحليل ديناميكي واگن مسافري سرعت بالا در سامانه ريلي ايران

Modeling and Dynamic Analysis of High Speed Iranian Coach

واگن هنگام حركت بر روي ريل، ارتعاشاتي را تجربه مي كند كه از جمله مهم ترين آنها ارتعاشات عرضي است. ارتعاشات عرضي واگن در سرعتهاي بالا موجب بروز نوعي ناپايداري به نام هانتينگ مي شوند. در اين مقاله، با استفاده از استخراج معادلات حركت غيرخطي يك واگن مسافري سرعت بالا، ارتعاشات عرضي آن در مسير مستقيم مورد بررسي قرار گرفته است. عوامل غير خطي مدل واگن، هندسه پروفيل چرخ و نيروهاي خزشي در تماس چرخ و ريل هستند. در مد لسازي واگن، از تيوري خزش غيرخطي هيوريستيك استفاده شده و پروفيل چرخ نيز به كمك يك تابع غيرخطي چندضابطه اي در معادلات وارد شده است. افزون براين، هر دو نوع تماس تك نقط هاي و دو نقطه اي چرخ و ريل در مدل سازي واگن در نظر گرفته شد هاند. 21 درجه آزادي براي واگن در نظر گرفته شده كه عبارتند از: جابجايي جانبي و تغ يير زاويه ياو براي هر چرخ و محور، جابجايي جانبي، جابجايي عمودي، تغ يير زاويه رول و تغ يير زاويه ياو براي هر قاب بوژي و جابجايي جانبي، جابجايي عمودي، تغ يير زاويه رول، تغ يير زاويه پيچ و تغ يير زاويه ياو براي بدنه واگن. معادلات حركت پس از استخراج با استفاده از نرم افزار MATLAB حل شده و با بررسي نتايج، سرعت بحراني واگن m/s 83 تع يين شده است.

Wagons experience different types of vibrations while moving on the rail, amongst which the lateral vibration is the most important one. In higher speeds, the lateral vibration causes Hunting, which is a specific inconstancy. In this article the lateral vibrations were investigated by deriving nonlinear equations of motion of a high speed passenger wagon while moving in a straight path. Sources of nonlinearities of the wagon model are wheel profile and creep forces in wheel and rail contact. The wheel profile has been imported into the equations by using a multi-nonlinear function and in order to extract the mathematical model of wagon, heuristic creep theory was used. In addition, both single and double point wheel-rail contact have been considered in the modeling of wagon. 21 degrees of freedom are used for modeling of the wagon, which are lateral and vertical displacement of each wheelset, the lateral and vertical displacement, roll and yaw angle of each Bogie frame, and the lateral and vertical displacement, roll, pitch and yaw angle of the car body. The governing equations of motion were solved using MATLAB. Results show the critical speed of wagon is 83 m/s.