Yüksek hızlı tren ve esnek yapı etkileşiminden kaynaklı titreşimlerin matematiksel modellenmesi ve bilgisayar simülasyonu
Mathematical modeling and computer simulation of vibrations from high speed train and flexible building interaction summary
Yazar: ANIL TUNÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET AKİF KOÇ
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Yüksek hızlı trenlerde (HST) işletme hızlarının giderek artması raylı araç gövdesine iletilen konfor bozucu titreşimlerinin de artmasına neden olmaktadır. Bu titreşimler sonucunda tren gövdesinde sarsılmalar oluşmaktadır. Oluşan sarsılmalar yolcuların konforunu olumsuz etkilemekle birlikte tren sürüş güvenliği açısından da sorun teşkil etmektedir. Ayrıca sadece tren gövdesi değil boji ve tekerleklerde de köprüden gelen dinamik etkiler sonucu titreşim hareketi gözlemlenmektedir. Bunun sonucunda trenin mekanik aksamında kullanılan hareketli parçalar zamanla deforme olmaktadır ve kullanım ömürleri azalmaktadır. Bu çalışmada esnek bir köprü üzerinde ilerleyen HST'de oluşan titreşimlerin matematiksel modellenmesi ve bilgisayar ortamında simülasyonu yapılmıştır. Ortaya çıkan titreşimler daha önce belirenmiş olan tren ve köprü parametreler göz önünde bulundurularak incelenmiştir. HST 10 serbestlik dereceli (SD) ve yarım araç olarak modellenmiştir. HST'nin üzerinde hareket ettiği esnek yapı ise basit mesnetli sınır şartlarına sahip Euler-Bernoulli kirişi göz önünde bulundurularak modellenmiştir. Elde edilen bu iki ayrı sistem tekerleklerin temas noktaları dikkate alınarak oluşturulan dinamik denklemler aracılığıyla bütünleştirilmiştir. Sistemin zamana bağlı bütünleşik dinamik hareket denklemleri Newmark-β algoritması ile yüksek hassasiyette çözülmüştür. Analiz sonuçları tren gövdesinin kütlesi, tren hızı, köprü uzunluğu, tren aks mesafesi ve köprünün sönüm oranı göz önünde bulundurularak değerlendirilmiş, grafik ve tablolar ile zenginleştirilerek mühendislik bakış açısıyla yorumlanmıştır. Sonuç olarak oluşan titreşimlerin önlenmesi ile ilgili literatürde olan çalışmalardan bahsedilmiştir.

Abstract:
Increasing operating speeds on high-speed trains (HST) are also causing increased comfort disruptor vibrations transmitted to the rail vehicle body. As a result of these vibrations, the train body is surrounded. While the conseeed effects negatively affect the comfort of passengers, they also pose a problem for train driving safety. In addition, vibration movement is observed not only in the train body, but also in the boji and wheels as a result of dynamic effects from the bridge. As a result, the moving parts used in the mechanical parts of the train are deformed over time and their usage life decreases. In this study, mathematical modeling of vibrations occurring in HST advancing on a flexible bridge and simulation in computer environment was carried out. The resulting vibrations were examined taking into account the train and bridge parameters that appeared earlier. HST 10 is modeled as a free-rated (SD) and half-vehicle. The flexible structure on which the HST moves is modeled with the Euler-Bernoulli beam with simple installed boundary conditions in mind. These two separate systems are combined through dynamic equations created by taking into account the contact points of the wheels. The system's time-based integrated dynamic motion equations have been solved β with the Newmark-and-Newmark algorithm. The results of the analysis were evaluated taking into account the mass of the train body, train speed, bridge length, train axly distance and the dampening rate of the bridge, enriched with graphs and tables and interpreted from an engineering point of view. Studies in the literature on the prevention of resulting vibrations have been mentioned