بررسي خروج از خط خودرو ريلي سرعت بالا در مسير قوسي شكل با جابجايي طولي

Dynamic analysis of the derailment of high-speed railway vehicle on a curved path with longitudinal displacement

به منظور جلوگيري از حوادث ناخوشايند، حفظ پايداري وسايل ريلي پرسرعت اهميت حياتي دارد، بدين منظور در تحقيق حاضر، ديناميك خودروي ريلي سرعت بالا شامل 38 درجه آزادي با اضافه كردن معادلات حركت در جهت محور طولي مدل شده است. محاسبه سرعت بحراني براي خودروي ريلي مذكور با ريل الاستيك غيرخطي براي تماس چرخ و ريل نيز از ديگر دست آوردهاي اين تحقيق مي‌باشد.. در اين پژوهش به بررسي حركت پايدار و رفتار هانتينگ سيستم پرداخته‌ و جهت شناسايي حركت آشوبناك سيستم از تحليل فركانسي استفاده‌شده است. همچنين با رسم نگاشت پونكاره رفتار ديناميكي سيستم به نمايش در آمده‌، كه مي‌تواند معيار خوبي‌ براي بررسي آشوبناك يا متناوب بودن رفتار سيستم باشد. رفتار بلندمدت مشخص مي‌كند كه در سرعت‌هاي كمتر از سرعت‌هاي بحراني سيستم به سمت حالت پايدار نوسان خواهد كرد. در حركت پايدار تا زماني‌ كه سرعت كمتر از سرعت بحراني است، نوسان ادامه دارد. وقتي‌ سيستم به سرعت بحراني مي‌رسد حركت سيكل محدود رخ خواهد داد و وقتي‌ سرعت بالاتر از سرعت بحراني باشد دامنه ارتعاش به طور ملايم افزايش خواهد يافت. از منحني پاسخ فركانسي سيستم نتيجه مي گردد كه فركانس هانتينگ محاسبه‌شده بر اساس ريل الاستيك خطي از مدل غيرخطي بيشتر خواهد بود.

In order to avoid unpleasant incidents, it is crucial to maintain the stability for a high-speed railway vehicle. In this research, a high-speed railway vehicle dynamics with 38 degrees of freedom was investigated, adding longitudinal movement equations. Another innovation of this investigation is to determine the critical velocity for the studied railway vehicle and using nonlinear elastic rail for the wheel and rail contact. In this study, the stable and hunting behavior of the system was investigated. To identify the chaotic motion of the system, frequency analysis has been performed. Also, by plotting the Poincaré map, dynamic behavior of the system is illustrated in a discrete state space, which could be good criteria for the chaotic or periodic behavior of the system. Long-term behavior reveals that at speeds lower than the critical speed, the system oscillates until it reaches the steady-state of the system. In steady motion, the oscillation continues until the critical speed. When the system reaches the critical velocity, the motion on the limit cycle occurs for the first time and when the speed is higher than critical speed, the vibration amplitude increased smoothly. It was observed from the frequency response plot that the hunting frequency evaluated via the linear elastic rail is higher than that derived using a nonlinear model.