Dinamik Demiryolu Kuvvetlerinin Darbe Simülasyonlarıyla İncelenmesi

Bu çalışma kapsamında, demiryollarında meydana gelen statik, yarı-statik ve dinamik kuvvetlerin karakteristik özellikleri, geniş bir literatür taraması, basitleştirilmiş örneklendirmeler ve özgün darbe simülasyonları ile incelenmiştir. Simülasyon çalışmaları esnasında, B70 tipi öngerilmeli beton demiryolu traversleri kullanılmış ve farklı ara yüzeylere yüksekten serbest kütle düşüşleri gerçekleştirilmiştir. Bu sayede dinamik kuvvetlerin, risk kontrol hiyerarşisine uygun olarak; ilk etapta nasıl kısıtlanabileceği ve demiryolu yapı elemanları dizayn edilirken, doğru dizayn felsefesinin nasıl olması gerektiği yönünde algısal farkındalık düzeyinin artırılması hedeflenmiştir. Çalışma sonucunda, elastisite modülü ve rijitliği optimum düzeyde düşük ve deformasyon kabiliyeti yeterli derecede yüksek demiryolu yapı elemanlarının hem kendisine etkiyen hem de çevreye yayılan kuvvetlerin ivme değerlerinin şiddet ve frekans bileşenlerini düşürmeyi sağladığı, deneysel olarak ortaya konulmuştur.

Investigation of Dynamic Railway Forces with Impact Simulations

Within the scope of this study, the characteristics of static, semi-static, and dynamic forces occurring in railways were investigated. For this purpose, an extensive literature review, simplified examples, and unique impact simulations were used. During the simulations, B70 type prestressed concrete railway sleepers were used and the effect of different interfaces was demonstrated. So, in accordance with the risk control hierarchy; attention has been drawn to how the dynamic forces can be restricted in the first place. In addition, while designing railway structural elements, it is aimed to increase the level of perceptual awareness of how the right design philosophy should be. As a result of the study, it was concluded that railway structural elements with low elasticity modulus and stiffness at an optimum level and high deformation ability can reduce the magnitude and frequency components of the forces acting on themselves and spreading to the environment.

___

  • [1] “Design Factors for Dynamic Loads,” [Online]. Available: https://schaefer-inc.com/design-factors-dynamic-loads/ [09.03.2022]
  • [2] L. Dong, R. Lakes, “Advanced damper with high stiffness and high hysteresis damping based on negative structural stiffness,” International Journal of Solids and Structures, vol. 50, pp. 2416–2423, 2013, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.03.018
  • [3] W. Woigk, K. Masania, F. Stork, A. Heusi, E. Poloni, A. R. Studart, Bio-Inspired Platelet-Reinforced Polymers with Enhanced Stiffness and Damping Behavior, ACS Applied Polymer Materials, vol. 2, pp. 3557-3565, 2020, doi: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.0c00568
  • [4] “Viscoelastic Materials - Internal friction in solids – Viscoelasticity - Anelastic solids,” Online]. Available: http://silver.neep.wisc.edu/~lakes/VE.html [09.03.2022]
  • [5] “Impact Force from Falling Object,” [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/flobi.html [09.03.2022]
  • [6] “Impulse - Force time graphs,” [Online]. Available: https://sites.google.com/a/perthgrammar.co.uk/physics/courses/higher/our-dynamic-universe/13-collisions-explosions-and-impulse/135-force-time-graphs [09.03.2022]
  • [7] “What is Linear Momentum,” [Online]. Available: https://pediaa.com/what-is-linear-momentum/ [09.03.2022]
  • [8] M. K. Jain, “Train, grade, curve and Acceleration Resistance,” 2013. [Online]. Available: https://www.railelectrica.com/traction-mechanics/train-grade-curve-and-acceleration-resistance-2/ [09.03.2022]
  • [9] F. Çeçen, “Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) reinforced concrete railway sleepers,” Master Thesis, Gazi Osman Paşa University, Graduate School of Natural and Applied Sciences, 156 pages, Tokat, 2019. doi: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.22723.43049
  • [10] C. Esveld, Modern railway track. ISBN 978-1-326-05172-3, 2014
  • [11] “Gizemli tarih: Mimar Sinan,” [Online]. Available: https://www.trtizle.com/belgesel/gizemli-tarih/gizemli-tarih-mimar-sinan-4805412 [09.03.2022]
  • [12] F. Çeçen, B. Aktaş, “Yeni nesil demiryolu traversleri ve yerli frp donatı kullanımının deneysel araştırması,” Demiryolu Mühendisliği, Sayı: 13, Sayfa: 53-64. Ocak 2021, doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.803452
  • [13] F. Çeçen, B. Aktaş, “Modal and harmonic response analysis of new cfrp laminate reinforced concrete railway sleepers,” Engineering Failure Analysis, Vol: 127, ID: 105471, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105471
  • [14] F. Çeçen, B. Aktaş, H. Öztürk, İ. Ş. Öztürk, M. B. Navdar, “Comparison of new LCR and ordinary prestressed concrete railway sleepers with LUR tests,” Construction and Building Materials, Vol: 321, ID: 126414, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126414
  • [15] F. Çeçen, B. Aktaş, H. Öztürk, İ. M. B. Navdar, Ş. Öztürk, “Behaviour of new LCR and ordinary prestressed concrete railway sleepers under repeated impact loads,” Construction and Building Materials, Vol: 319, ID: 126151, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.126151
  • [16] B. Aktaş, F. Çeçen, H. Öztürk, İ. M. B. Navdar, Ş. Öztürk, “Comparison of prestressed concrete railway sleepers and new LCR concrete sleepers with experimental modal analysis,” Engineering Failure Analysis, Vol: 131, ID: 105821, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105821
  • [17] F. Çeçen, B. Aktaş, “Incremental LUR tests of new LCR concrete railway sleepers,” Engineering Failure Analysis, Vol: 130, ID: 105793, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105793
  • [18] F. Çeçen, B. Aktaş, “Lamine CFRP Donatılı Traverslerin Deneysel ve Sonlu Eleman Analizleriyle İncelenmesi,” Demiryolu Mühendisliği, Sayı: 14, Sayfa: 26-38, Temmuz 2021, doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.869946
  • [19] F. Çeçen, B. Aktaş, H. Öztürk, İ. M. B. Navdar, Ş. Öztürk, “Karbon-Fiber Plaka Donatılı Traverslerin, B70-Tipi Öngerilmeli Beton Traverslerle Karşılaştırmalı İncelenmesi,” Demiryolu Mühendisliği, Sayı: 15, Sayfa: 97-110, Ocak 2022, doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.1028740
  • [20] F. Çeçen, B. Aktaş, “B70 Tipi Demiryolu Traverslerinde Polipropilen Fiber Kullanımının Deneysel İncelenmesi,” Demiryolu Mühendisliği, Sayı: 15, Sayfa: 158-169, Ocak 2022, doi: https://doi.org/10.47072/demiryolu.990316
  • [21] Z. Cai, “Modelling of rail track dynamics and wheel/rail interaction,” Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, Queen’s University, Ontario, Canada, 1992.
  • [22] H. Tsunashima, A. Matsumoto, T. Mizuma, H. Mori, Y. Naganuma, “Condition Monitoring of Railway Track Using In-Service Vehicle,” J. Mech. Syst. Transport. Logist, vol. 3 (1), 2012, doi: https://doi.org/10.1299/jmtl.3.154
  • [23] “Trains get flat tires too,” [Online]. Available: https://www.valleymetro.org/blog/operations-service/2019/12/trains-get-flat-tires-too [09.03.2022]
  • [24] C. Ngamkhanong, K. Goto and S. Kaewunruen, “Dynamic responses of railway ballasted track considering rail pad deterioration,” Modern Practice in Stress and Vibration Analysis (MPSVA). IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series, vol. 1106 (2018), no. 012006, 2018, doi :10.1088/1742-6596/1106/1/012006
  • [25] E. Early, “Part II: That's a load ... off my mind,” 2018. [Online]. Available: https://www.conteches.com/pipe-article/article/147/part-ii-thats-a-load-off-my-mind [09.03.2022]
  • [26] E. Berggren, “Railway track stiffness. Dynamic measurements and evaluation for efficient maintenance,” Ph.D. dissertation, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, 2009.
Demiryolu Mühendisliği-Cover
  • ISSN: 2149-1607
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2014
  • Yayıncı: Demiryolu Mühendisleri Derneği
Sayıdaki Diğer Makaleler

Raylı Sistem Araçlarının Koşum Takımı Üzengisi için Topoloji Optimizasyonu Uygulaması

Mustafa GÜNAY, Emre ULUSOY, Mert İSTEK

Demiryolu Hat Geometrisinin Fraktal Analizi

Murat Vergi TACİROĞLU, Mustafa KARAŞAHİN, Mesut TIĞDEMİR, Hakan IŞIKER

Pantograf Boynuz Hatalarının Derin Öğrenme ve Görüntü İşleme Teknikleri ile Tespiti

Mehmet YILMAZ, Veysel YÜKSEL, Mahmut Ömer BAŞTÜRK, Yusuf Engin TETİK, Mustafa GÜNER, Tolgahan KAYA

Telgraf Denklemleri ile Ray Devresi Denklemleri İlişkisi

Yasin KOÇAK

Raylı Sistem Traverslere, Bazalt Tozu İlavesinin Buz Çözücü Tuz Etkisine Katkısı

Kamuran ARI

Cer Transformatörlerinde Elektriksel Parametrelerin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Analizi

Serenay ÇÜRÜKOVA KALE, Yunus Berat DEMİROL, Oluş SÖNMEZ, Mehmet Aytaç ÇINAR, Bora ALBOYACI

Ölçüm Sahasının Değişen Koşullarında Yüksek Hızlı Tren Kaynaklı Titreşimlerin Bornitz Analitik Yaklaşımına Göre Değerlendirilmesi

Murat ŞAHİN, Fatih GÖKTEPE, Erkan ÇELEBİ, Abdullah Can ZÜLFİKAR, Osman KIRTEL

Yüksek Hızlı Trenin Farklı Seferlerinde Güneş Enerjisi Kullanım Oranı, Güvenilirliği ve Verimliliğinin Belirlenmesi

Mehmet FİDAN, Mine SERTSÖZ

Kurtpınar (Ceyhan) Bazaltlarının Demiryolu Balastı Olarak Kullanımının Değerlendirilmesi

Esma KAHRAMAN, Nil YAPICI

Metro İstasyonu Tasarımlarının Normal İşletme ve Acil Durum Tahliye Senaryoları Açısından 3 Boyutlu Simülasyon Teknolojisi ile Değerlendirilmesi

Cem KIRLANGIÇOĞLU