FBE- Raylı Sistemler Mühendisliği -Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/18841

Gözat

Başlık ile FBE- Raylı Sistemler Mühendisliği -Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Çarpışma tamponu tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Kurt, Umut ; Sünbüloğlu, Emin ; 637346 ; Raylı Sistemler Mühendisliği
    Geçmişten bugüne demiryolu araçları ulaşım konusunda önemli bir yere sahiptir. Bu hususta, demiryolu güvenliği de önem kazanmaktadır. Özellikle, demiryolu araçlarının güvenli bir taşıma aracı olması için vagonlar ve diğer mekanik aksamlar standartlarda belirtilen nitelikleri sağlamak zorundadır. Standartlarda belirtilen bu nitelikler, tasarımı yapılan unsura yine aynı standartlarda belirtilen statik ve dinamik test uygulamaları ile ölçülmektedir. Demiryolu araçlarında pek çok mekanik aksam bulunmaktadır. Bu akşamlardan bazıları, bojiler, tekerlek takımları, süspansiyon sistemleri, araç bağlantı elemanları ve tamponlardır. Bu tezde, demiryolu araçlarında özellikle tehlikeli madde taşıyan yük vagonlarında kullanılan, büyük kuvvetler etkidiğinde dış gövdesinde plastik deformasyona uğraması ile ortaya çıkan dinamik enerjiyi sönümleyen çarpışma tamponları incelenmiştir. Örnek bir çarpışma tamponu tasarımı mevcut çalışmalar ve standartlar doğrultusunda oluşturulmuştur. Oluşturulan çarpışma tamponu örneği üzerinde standartlarda yer alan statik ve dinamik testlerin bir simülasyonu uygulanmıştır. Tez beş ayrı kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda, tezin amacı ifade edilmiştir. Ayrıca demiryolu araçları ve mekanik aksamları hakkında genel bilgiler bulunmaktadır. Bununla beraber, tamponlar ve çarpışma tamponları hakkında bilgiler mevcuttur. İkinci kısımda ise mevcut standartlar ve geçmişte yapılmış çalışmalar incelenmektedir. Standartlarda ifade edilen tampon uzunlukları ve tampon stroğu olarak ifade edilen hareket mesafesi değerleri, tampon destek plakası minimum ölçüleri ve mevcut çalışmalar yer almaktadır. Yapılan incelemeler ve standartlarda yer alan bilgiler neticesinde çarpışma tamponlarının tasarım kriterleri, kullanılan tampon malzemesi hakkında bilgiler ve statik ve dinamik testler ile ilgili bilgiler üçüncü kısımda yer almaktadır. Ayrıca bu kısımda, çarpışma tamponlarındaki toplam dinamik enerji hesabı yer almaktadır. Bunun yanı sıra, tasarımı yapılan örnek çarpışma tamponu sayısal modeli hakkında bilgiler verilmektedir. Sayısal model kurulumunda, statik kuvvetlerin uygulanması, dinamik analizin uygulanması ve kullanılan programlar hakkındaki bilgiler de yine bu kısımda yer almaktadır. Dördüncü kısımda ise mevcut bilgiler doğrultusunda tasarımı yapılan örnek çarpışma tamponuna uygulanan statik ve dinamik testlerin simülasyonu yer almaktadır. Simülasyonlar Ansys workbench programı içerisinde gerçekleştirilmektedir. Uygulanan statik testlerde tamponun kritik sabit bölgeleri üzerinde seçilen sekiz adet noktadaki gerimeler ve emniyet katsayısı değerleri bu kısımda incelenmektedir. Ayrıca yapılan statik analizler ile çarpışma tamponundaki gerilmeler ve deformasyonlar incelenmektedir. Dinamik analizde ise çarpışma tamponundaki plastik deformasyon neticesinde oluşan toplam dinamik enerji miktarı ve plastik deformasyonda sönümlenen dinamik enerji miktarı incelenmektedir. Bu hususta çarpışma tamponu vagona bağlandığı plaka üzerinden sabit tutulup, tampon destek plakasından yer değiştirme uygulanmıştır. Özellikle toplam enerji miktarının ve plastik deformasyon esnasında sönümlenen dinamik enerji miktarı standartlarda belirtilen değerde olması amaçlanmıştır. Plastik deformasyon sırasında sönümlenen enerji miktarı neticesinde çarpışma tamponunda kullanılan ince cidarlı tüplerin cidar kalınlıkları ve uzunlukları belirlenmiştir. Tüm bu çalışmalar doğrultusunda nihai bir temsili tasarım ölçüleri, tamponda kullanılan malzemeler gibi çarpışma tamponu tasarım unsurları beşinci kısımda, "Sonuç ve Öneriler" başlığı altında belirtilmiştir. Tasarımı yapılan çarpışma tamponunun teknik resimleri "Ek A" içerisinde; kullanılan malzemelerin teknik özellikleri ise tablo halinde "Ek B" içerisinde yer almaktadır.
  • Öge
    Tramvay hatlarında farklı durumların plak yorulmasına etkisinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-06-08) Erdem, Efe ; Öztürk, Zübeyde ; 526181007 ; Raylı Sistemler Mühendisliği ; Railway Systems Engineering
    İki yüz yılı aşkın tarihiyle demiryolu taşımacılığı genel çalışma prensibini korusa da ilk günden bugüne son teknoloji araçlarla ulaşılan hızlar, yeni sinyal sistemleri ile ulaşılan sefer sıklık seviyeleri ve balastsız hatlarla ulaşılan kullanım ömürleri düşünüldüğünde çok büyük gelişmeler göstermektedir. Son dönemlerde hat tasarımlarında oluşan gelişim yüksek hızlarda dahi hat geometrisinin bozulmadan uzun yıllar korunmasını sağlamıştır. Hat yapısındaki en önemli gelişme balastsız hat yapılarının kullanımının yaygınlaşmasıdır. Maddelerin yorulma özelliği demiryolu ve havayolu kazaları ile fark edilip literatüre geçmiş ve bu alanda birçok bilimsel çalışma yapılmıştır. İlk çalışmalarda yorulmanın metallerin kristalleşmesinden kaynaklı olduğu düşünülmüş olsa da daha sonra aslında yorulmanın zamanla maddenin zayıflayıp ekstrem yüklere ulaşmasa bile kırılmasına neden olduğu anlaşılmıştır. Demiryollarında yorulma etkisi öncelikle ray ve tekerlerde görülmüş daha sonra araç gövdelerinde, boji elemanlarında, traverslerde, ray bağlantı elemanlarında ve plaklarda yorulma detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Araç ve hat üst yapı elemanlarının tasarımlarında kullanılan teorik değerler testlerle doğrulanmalı ve düzenli bir bakım onarım planı yapılmalıdır. Demiryolları tarihinin en büyük kazalarından biri olan Eschede tren kazası yorulma kaynaklı ve tamamen kullanılan teker tipinin yorulma testlerinin yapılmaması ve bakımının doğru yapılmaması kaynaklı olmuştur. Demiryolu üst yapısında rayların teker-ray etkileşimindeki tekrarlı kuvvetler nedeniyle deformasyonları oldukça sık rastlanan durumlardır. Farklı doğrultudaki kuvvetlerin etkisi nedeniyle raylarda temas yüzeyi çatlakları, kabuklanma, izole cebire çatlakları, ray kaynağı çatlakları ve makas bölgelerinde mangan bloklarda oluşan tehlikeli sonuçlar doğacak hasarlar oluşabilir. Bu hasarları azaltmak için iyi bir ray teker analizi yapılmalı ve yüzeyi sertleştirilmiş raylar kullanılmalıdır. Hataların tehlikeli sonuçlarını sıfıra indirmek doğru bakım ve kullanımla mümkündür. Ray taşlama, kurplarda yağlama, yüzey kaynakları gibi yöntemlerle ray hasarları büyük çatlak ve kırıklara dönmeden müdahale edilebilir. Demiryolu hatlarında balastsız hat döşemelerinin yorulma analizleri, balastsız hatların yorulma açısından balastsız hatlarla kıyaslanması gibi alanlarda geçmişte bazı çalışmalar yapılmıştır. Bununla birlikte beton elemanların fiber donatılı olup olmamasının yorulmaya etkisi ile ilgili testler literatür araştırmasında incelenmiştir. Bu çalışmalarda yapılan testlerle balastsız hat plaklarının kırılma oluşturacak kritik deplasman değeri üzerinde yorulma yükleme sayısı kapasitesi tahmini yapılmıştır. Bir diğer araştırmada ise hat kesitinde asfalt tabakanın özelliklerini, plak beton sınıfını ve ray bağlantı elemanı rijitliğini değiştirerek en ideal tasarım durumları için tasarım önerilerinde bulunulmuştur. Bu çalışmada yorulmanın tarihi, önermeler, hipotezler, yapılan bilimsel çalışmalar incelendikten sonra, bir tramvay hattı dingil yükleri ve kesitine benzer bir koşul için hesaplamalar yapılmıştır. Bir referans ve beş karşılaştırma durumu için hesaplamalar xxii yapılmış ve ray tipi, selet aralığı, selet genişliği, ray yastığı rijitliği ve dingiller arası mesafe gibi parametrelerin değiştirilmesinin yorulma üzerinde etkileri araştırılmıştır. İlk aşamada yapısal analiz programı üzerinde yorulma analizleri yapılacak olan hattın katı modeli yapılmış ve elemanların Elastisite modülü, Poisson oranı gibi parametreleri eklenmiştir. Daha sonra ilgili standarda göre hesaplanan arttırılmış dingil yükü raylar üzerinde uygulanmıştır. Elemanlar arası bağlantı özellikleri de program üzerinde tanımlanarak gerçeğe yakın sonuçlar hesaplanmaya çalışılmıştır. Altı farklı model için analizler yapılıp gerilme dağılımı, ray ve zemin deplasman grafiklerinin çıktıları alınmış ve incelenmiştir. Oluşan plak gerilmeleri üzerinden ilgili standartta verilen ampirik formüllerle yükleme sayısı tahmini yapılmıştır. Analiz sonuçları açık ve net bir şekilde göstermektedir ki gerilme dağılımının homojen olduğu plaklarda yorulmaya karşı dayanım ömrü daha uzun oluşan gerilmeler daha düşüktür. Gerilme konsantrasyonları yorulma için faydalı bir durum değildir ancak beton plakta bir gerilme konsantrasyonu azaltma durumunda raydaki deplasmanlar artmakta ve ray gerilmeleri artmaktadır. Bu nedenle bu hesaplamaları yaparken sadece plak gerilmeleri değil aynı zaman ray, ray bağlantı elemanı ve varsa traverslerin üzerinde oluşacak iç kuvvetler de göz önünde bulundurulmalıdır. Sonuç olarak bu çalışma raylı sistemlerde özellikle de demiryolu üst yapısında yorulmanın ne denli önemli bir kriter olduğunu, gerekli testlerin ve bakım-onarımın zamanında yapılması gerektiğini ve bazı parametrelerin değiştirildiğinde nasıl katkılar-zararlar getireceğini göstermiş ve birçok yorulma analizi-testi için fikir vermeyi amaçlamıştır.