بررسی اثر ضرایب سختی و میرایی سیستم تعلیق بر سرعت بحرانی واگن قطار در مسیرهای مستقیم و قوس‌دار

Abstract

یکی از موارد تعیین‌کننده در حرکت قطارهای سریع السیر، مبحث سرعت بحرانی در مسیرهای مستقیم و قوس دار است. اصولاً در مراجع مختلف برای بررسی سرعت بحرانی و طراحی سیستم تعلیق در ناوگان ریلی مجموعه چرخ و محور، بوژی یا واگن مدلسازی و تحلیل شدهاند. در این مقاله یک واگن با دو بوژی دو محوره در نظر گرفته شده و معادلات حرکت مربوط به کل واگن چهار محوره و همچنین یکی از بوژی های آن به تفکیک استخراج شده اند. کد مربوط به آنها در نرم‌افزار MATLAB نوشته شده و با حل معادلات در حوزه زمان سرعت بحرانی از طریق روش تحریک تعیین گردیده است. سرعت بحرانی بدست آمده از آنالیز بوژی تنها و کل واگن با هم مقایسه شده و تاثیر سختی و میرایی سیستم تعلیق اولیه و ثانویه بر آن بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر جرم واگن، شیب مخروطی چرخ و شعاع چرخ بر سرعت بحرانی نیز در این مطالعه گنجانده شده است. در ادامه تاثیرات قوس با شعاع‌های مختلف بر سرعت بحرانی و مقایسه پایداری آن با یک مسیر مستقیم آورده شده است. پس از تحلیل معادلات و گراف‌های بدست‌آمده از نتایج مشاهده می‌گردد که دامنه تغییرات سرعت بحرانی بر اثر ضرایب میرایی به مراتب بیشتر از گستره تغییرات بوجودآمده بواسطه ضرایب سختی معادل است. افزایش شعاع چرخ تاثیر چندانی بر سرعت بحرانی ندارد. همچنین با کاهش مخروطی معادل چرخ، پایداری افزایش می‌یابد. اما کاهش مخروطی معادل، قوس‌پیمایی را مشکل کرده و موجب افزایش سایش می‌گردد.