E43000 lokomotifinin dinamik modelinin oluşturulması ve titreşim kontrolü

Abstract

Raylı taşımacılık, güvenli, konforlu ve hızlı bir seyahat sunmasından ötürü günümüzde en çok rağbet edilen bir ulaşım seçeneği olmuştur. Yeni teknolojilerin uygulanması ile erişilebilen seyir hızları artmıştır. Yüksek seyir hızları, ray düzgünsüzlüklerinden kaynaklanan ve etkilerini en çok kabinde hissettiren titreşim problemini ortaya çıkarmıştır. Bu yüzden yolcu ve malın konforlu ve güvenli bir şekilde taşınabilmesi önemli bir mühendislik problemi haline gelmiştir.Tübitak-MAM'da yürütülen TRENSİM projesi kapsamında yurdumuzda birçok şehirler arası hatta hizmet veren ve bir elektrikli ana hat lokomotifi olan Toshiba?E43000 lokomotifinin simülatörü tasarlanıp imal edilecektir. Projenin amacı, makinistleri her türlü kötü senaryo ile önceden yüzleştirerek çeşitli eğitimler verilmesidir. Böylece hiçbir kaza riski olmayan bilgisayar ortamında makinist, bilgisini arttıracak ve sürüş becerilerini geliştirebilecektir.Bu tez çalışması kapsamında, TRENSİM projesinde sözü geçen Toshiba?E43000 lokomotifinin titreşim analizinin yapılması amacı ile dinamik analiz modeli oluşturulmuştur. 54 serbestlik dereceli lokomotif modelinin oluşturulmasında her serbestlik derecesi için diferansiyel denklemler ayrı ayrı çıkartılmıştır. Ayrıca, seyir hızına etki eden faktörler detaylı olarak anlatılmış ve bu amaçla boylamsal dinamik modeli de oluşturulmuştur. Ray?tekerlek temas problemine, sünme faktörlerine detaylı olarak değinilmiş ve rayların elastikiyetleri konusunda çeşitli sonlu eleman analizleri yapılmıştır. Dinamik analiz modeli ve titreşim analizleri Matlab?Simulink yazılımında gerçekleştirilmiştir. Çeşitli ray düzgünsüzlük fonksiyonları bozucu etki olarak sisteme girilmiştir. Yanal ve düşey ray düzgünsüzlüklerinden kaynaklanan titreşim hareketleri simüle edilmiştir. Simülasyonlar sonucunda kabinin yanal ve düşey titreşimlerini kontrol eden aktif titreşim kontrolcüsü tasarlanmıştır. Aktif titreşim kontrolü için Bulanık Mantık Kontrol algoritması kullanılmıştır. Kontrolcü tasarımında, Matlab?Simulink yazılımının bir modülü olan Fuzzy?Logic Toolbox kullanılmıştır. Titreşim analizleri zaman ve frekans bazında yapılmış ve aktif titreşim kontrolcüsünün performansı kontrolcüsüz durum ile karşılaştırılmıştır.