Taşıtların yatay hareketlerinden kaynaklı düşey yüklerinin matematiksel değerlendirilmesi
A mathematical evaluation of vertical vehicle loads based on lateral motion of vehi̇cle
Yazar: CENGİZ KOLUKIRIK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİYAZİ ÖZGÜR BEZGİN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Demir yolu taşımacılığı = Railway transportation

Özet:
Gün geçtikçe insanlar için ulaşım daha fazla önem kazanmaktadır. Deniz ulaşımı ve tekerleğin icadıyla başlayan karasal ulaştırma kavramına gün geçtikçe farklı bakış açıları ve yaşanan problemler için farklı çözüm önerileri getirilmektedir. Bu kapsamda ulaşım kavramı ve ulaşım çeşitleri hakkında tanımlamalar yapılmıştır.

Çalışmada özellikle demiryolu ulaşımı, demiryolu hatları, demiryolu araçları ve özelikleri hakkında tanımlamalar yapılmıştır. Demiryolu hatlarında demiryolu araçlarının hareketinden ötürü araç-yol etkileşimi sonucu çeşitli etkenlere göre dinamik yükler meydana gelmektedir. Demiryolu hatlarında oluşan bu darbe yüklerinin türü ve değerleri, tren hızına, tekerlek çapına, demiryolu hattına, raylara, aracın mekanik özelliklerine ve araç hareketine bağlı olarak değişmektedir. Tekerlek darbe yüklerinin anlık etki değerlerini tahmin etmek için birçok ampirik yöntem vardır. Bu yöntemler üç ana kategoride sınıflandırılabilmektedir; araç özelliklerinin değerlendirilmesi, demiryolu hat özelliklerinin değerlendirilmesi ve hem araç hem de hat özelliklerinin değerlendirilmesi.

Bu denklemlerin bazıları gözlemler sonucu, bazıları ise fiziksel ve matematiksel yaklaşımlar sonucu ortaya çıkmıştır. Öte yandan, bu denklemlerde hat boyunca değişen düzensizlikleri vurgulayan çok az denklem vardır. Bu çalışmada, tekerlekler tarafından üst yapıya aktarılan dikey yüklere, tren hızına ve düzensizliklere bağlı olarak anlık darbe yükü etki değerleri araştırılmıştır.

Mevcut dinamik darbe yükü tahmin yöntemlerinin yanında yeni geliştirilen, ray düzensizliklerine yönelik bir analitik metoda dayanan tekerlek düşey darbe yükü tahmin eşitliği ele alınmıştır. Sonrasında bu formülün temelini oluşturan ilkeler ile tekerlek-ray etkileşim mekaniği ilkeleri kullanılarak Kolukırık ve Bezgin tarafından tekerlek düzleşmesi sorunundan kaynaklı dinamik darbe yükü tahminine yönelik matematiksel bir denklem ortaya çıkarılmıştır. Formüllerin analizi yapıldıktan sonra bulgular değerlendirilerek ortaya çıkan sonuçların demiryolu mühendisliği açısından yararları ve çalışmanın ilerleyen evreleri için öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Day by day, transportation for people is becoming more important. The concept of terrestrial transportation starting with the sea transport and the wheel has been changed day by day and different solutions are suggested for the living problems. Within this scope, informations of transportation concept and transportation types were made.

In the study, definitions have been made especially about railway transportation, railway lines, railway vehicles and their properties. Due to the movement of railway vehicles on railway lines, the result of vehicle-road interaction is dynamic loads depending on various factors. The types and values of these impact loads on the railway lines vary depending on the train speed, the wheel diameter, the railway line, the rails, the mechanical characteristics of the vehicle and the vehicle motion. There are many empirical methods for estimating instant impact values of wheel impact loads. These methods can be classified into three main categories; Evaluation of vehicle characteristics, evaluation of railway line characteristics and evaluation of both vehicle and line characteristics.

Some of these equations are the result of observations, and others are the result of physical and mathematical approaches. On the other hand, there are few equations in these equations that emphasize the irregularities that change along the line. In this study, instant impact load impact values were investigated depending on the vertical loads transferred to the superstructure by the wheels, the train speed and irregularities.

In addition to the existing dynamic impact load estimation methods, the wheel vertical impact load estimation equation based on an analytical method for newly developed rail irregularities is considered. Later, a mathematical equation for the estimation of the dynamic impact load originating from the wheel flattening problem was developed by Kolukırık and Bezgin using principles of wheel-rail interaction mechanics and the principles that form the basis of this formula. After the analysis of the formulas, the findings are evaluated and the results are presented for the benefit of the railway engineering and proposals for the later stages of the work.