بررسی عددی خط راه‌آهن با روش رونگ - کوتا مرتبه چهارم و تعیین پاسخ دینامیکی اجزای خط

چکیده- در این مقاله یک مدل سه بعدی اجزای محدود برای طول مشخصی از خط آهن برای شبیه سازی خط ریلی بالاستی، توسعه داده شده و مسیله اندرکنش دینامیکی اجزای خط ریلی تحت اثر عبور بار دینامیکی قطار، با تشکیل روابط ریاضی و روش تحلیل عددی رونگ - کوتا مرتبه چهارم بررسی شده است.مدل به کار رفته برای تحلیل در این مقاله، ترکیبی از المان های تیر اولر برای ریل و تراورس و المان های جرم- فنر- میراگر برای اجزای ریل‌پد، تراورس، بالاست و سابگرید است که در نقاط گرهی مشخصی به هم متصل گردیده‌اند. در این مقاله برای بررسی دینامیکی خط راه آهن تحت اثر عبور قطار، از یک بارگذاری ضربه ای تابع زمان استفاده شده است که الگوی آن طبق مشخصات واگن های چهار محوره راه آهن ایران است و این الگوی بارگذاری با سرعت مشخصی از روی مدل خط آهن عبور می‌کند.این مطالعه پس از تشکیل معادلات دیفرانسیل حرکت اجزای تشکیل دهنده خط ریلی و هم گرایی آن ها طبق اصول دینامیک سازه‌ها، تحلیل دینامیکی در قلمرو زمان انجام شده و نیروهای ناشی از وسیله نقلیه، طبق الگوی زمانی فرا رسیدن به هر گره خاص روی المان های ریل، تنظیم و روی معادلات حرکت اجزای خط اعمال شد. سرانجام، دستگاه معادلات دیفرانسیل ناشی از کل سامانه خط ریلی- بار دینامیکی، به روش عددی حل شده و تاریخچه زمانی پاسخ های اجزای خط به دست آمده است.دیدگاه تازه این مقاله، در نظر گرفتن گره های عرضی برای مدل سازی خط آهن در فرآیند تحلیل دینامیکی عددی است که باعث می‌شود مدل تحلیلی مسیله هماهنگی بیشتری با ماهیت حقیقی خط آهن داشته باشد. رویکرد تازه دیگر در این پژوهش، به کاربردن از روش اندرکنش دینامیکی برای الگوی بارگذاری قطار است که نسبت به تحلیل های شبه استاتیکی پیشین به واقعیت نزدیکتر است. کاربرد گره های عرضی برای مدلسازی و تحلیل دینامیکی در این مقاله سبب شده است آثار بارگذاری دینامیکی روی اجزای خط در راستای عرضی هم مطالعه شود و پاسخ های به دست آمده از تحلیل با هم مقایسه شوند. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که خط ریلی در اثر عبور بار دینامیکی در راستای عرضی هم پیچ و تاب خواهد داشت.