تحليل و مدل‌سازي موج فشاري ايجاد شده در ورود و خروج قطار تندرو به تونل

كارشناسي ارشد

هميشه در كنار رشد صنعت حمل‌ونقل، توجه به ايمني و آسايش مسافران در وسايل نقليه خصوصاً ماشين‌هاي ريلي موردتوجه بوده است. در بحث قطارهاي مسافري، با توجه به رشد چشم‌گير صنعت ريلي در جهان، ناوگان تندرو در حمل‌ونقل ريلي مورد توجه بسيار است. يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي فني براي اين نوع قطارها، بررسي علمي و صنعتي، آئروديناميك آن‌ها مي‌باشد. مباحث خروج از خط ناشي از نيروهاي جانبي، كاهش سوخت و افزايش قدرت موتورهاي اين وسايل، افزايش سرعت سير قطار و موارد زياد ديگري همگي نشان از اهميت بالاي مبحث آئروديناميك قطارهاي تندرو دارد. اين اهميت با ورود قطار به تونل دوچندان مي‌شود، چراكه در اين حالت پديده پيستوني در تونل اتفاق مي افتد كه امواج فشاري و انبساطي حاصله هم مي‌تواند به خود قطار و هم ساختار تونل ضربه‌هاي جدي وارد كند. اين پديده در تهويه تونل و ايستگاه‌ها نيز، مؤثر بوده و باعث ايجاد جريان هوا در سيستم تهويه تونل مي‌گردد. از موارد حائز اهميت در ساخت تونل براي قطارهاي تندرو، موج فشاري ايجادشده و به‌تبع آن نيروهاي وارده بر ديواره‌هاي تونل مي‌باشد، كه اين موارد همگي ناشي از اثر پيستوني در ورود قطار به تونل مي‌باشد. با توجه به اهميت موضوع، پارامترهاي مؤثر بر اين پديده و تحقيقات انجام‌شده از گذشته تا سال‌هاي اخير موردبحث و بررسي قرارگرفته است. همچنين در راستاي تكميل تحقيقات گذشته، در اين پژوهش اين پديده در حالت‌هاي متفاوتي از سرعت قطار و طول تونل بررسي شده و در انتها براي بهبود تأثيرات مخرب اين پديده، شفت‌هايي در تونل تعبيه شده و نتايج موج فشاري ارائه گرديده است. نتايج نشان داده كه با افزايش سرعت قطار و طول تونل، موج فشاري در تونل افزايش يافته، كه براي كاهش دامنه اين موج فشاري، از شفت‌هاي مياني و ابتدا و انتهاي تونل استفاده شده است. حل عددي كه در اين پژوهش انجام شده است با استفاده از تكنيك مش متحرك (اسلايدينگ مش) در ديناميك سيالات محاسباتي مي‌باشد. لازم به ذكر است كه اين پژوهش با هدف بررسي موج فشاري براي قطار تند روي ايران در محور تهران-قم- اصفهان، كه با سرعت 350 كيلومتر بر ساعت مي‌باشد، انجام شده است. يكي از موارد حائز اهميت در ساخت تونل براي قطارهاي تندرو محاسبه فشار ايجادشده و ميزان نيروي مقاوم القايي ناشي از اثر پيستوني در ورود قطار به تونل است. اين پارامتر مي‌تواند در برخي موارد منجر به آسيب به‌قطار و يا واژگوني و يا خارج شدن قطار از خط گردد. با توجه به سرعت‌هاي بالاي قطار تندرو در ورود به تونل، در اين تحقيق تغييرات فشار هوا و سرعت هوا در طول تونل، بعد از ورود قطار به تونل مدنظر قرارگرفته است.

190643

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي ماشين هاي ريلي

دكتر محمد رضا طلائي