Demiryolu Titreşimlerinin Model Hat Üzerinde Çok Yönlü Analizi

Abstract

Çalışmada titreşimlerin etkisini belirlemek üzere analitik ve nümerik analiz birlikte yapılarak, çalışmadan elde edilen sonuçların doğruluğu ölçüm çalışmaları ile irdelenmektedir. Analizde balastlı ve balastsız demiryolu üstyapı tipleri çok geniş bir yelpazede parametrik incelemeye tabi tutulmakta ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak yorumlanmaktadır. Böylece her iki üstyapı tipinde önemli parametrelerin sonuçları nasıl etkileyeceği araştırılmaktadır. Ayrıca araç ve üstyapı açısından farklı durumlarda ortaya çıkacak sonuçlar yapılan ölçüm çalışmaları ile de araştırılmaktadır. İncelemede, balastlı ve balastsız üstyapı için analitik ve nümerik yöntemle dinamik analiz yapılmıştır. Analitik ve nümerik yöntemde, 0-1500 Hz frekans aralığı için değişik yol parametrelerinin (zemin rijitliği, mesnet aralığı, ray/travers/elastik tabaka tipi) dinamik davranışa etkisi araştırılmış, 3 Hz frekans aralıkları için toplam 500 frekans değerine göre dinamik hesaplamalar yapılmıştır. Ayrıca, tek tekerlek yükü için, rezonans durumundaki maksimum dinamik büyütme faktörü, ray çökme ve ray eğilme momenti belirlenmiş ve sürekli mesnetli modelin analitik çözümleri, MATLAB 6.5 programı ile ve ayrık mesnetli modelin nümerik çözümleri ANSYS 9.0 sonlu elemanlar paket programı ile elde edilmiştir. Ölçüm çalışmasında, Aksaray-Havalimanı metro hattında titreşim ölçümleri yapılarak, çekiç darbe testi ile demiryolunun doğal davranışı yani öz frekansları ve dinamik tepkileri belirlenmiştir. Bu ölçümler farklı zemin (beton veya tabii zemin) farklı travers aralığı ve farklı üstyapı tipleri (balastlı ve balastsız üstyapı) için tekrarlanmıştır ve ölçüm sonuçlarına göre nümerik modeller doğrulanmıştır. Ayrıca, tren geçerken raydaki deplasmanlar ve ivme değerleri ölçülmüştür. Ölçümler farklı zemin koşullarında balastlı ve balastsız üstyapılarda tekrarlanmıştır.

In this study, to determine the effects of vibrations analytical and numerical analysis was done together and truthfulness of the results was examined with vibration measurements. In analysis, ballasted and ballastless superstructure types were investigated for many different parameters and the results of study were compared and interpreted. So, it was investigated how important parameters affect the results for both track types. Also, probable results were researched with measurements for different issues in terms of vehicle and superstructure. In this study, the dynamic computations of the ballasted and the ballastless superstructure were carried out with analytical and numerical method. In the analytical and numerical analysis, the effects of various track parameters on dynamic behavior are computed for the frequency interval 0-1500 Hz. Since the harmonic analysis was carried out for every 500 points within the 0-1500 Hz frequency interval. Also, for the unit wheel load, maximum dynamic load factor, rail deflection and rail bending moment was calculated. The track model with continuous support was analyzed using MATLAB 6.5 software, the track model with discrete support was analyzed using ANSYS 9.0 finite element software. In this study, vibration measurements were performed in Aksaray-Airport metro line. A hammer impact test was performed to determine the natural frequencies and dynamic receptance behavior of the railroad and validate the finite element model based on the survey results. In addition, deflections and accelerations of rail were measured when train passing. These measurements were repeated on ballasted and ballastless tracks for different substructures.