Bir hızlı tren modelinde süspansiyon parametrelerinin optimizasyonu ve araç dinamiğine etkisi

Abstract

Uluslararası ticaretin artışı ile demiryolu ulaşımı da güvenilirliği ve daha fazla kişi/eşya taşımaya uygunluğu sebebiyle yaygınlaşmaktadır. Raylı taşıtlara olan talep, konfor ve hız anlamında beklentileri yükseltmiş, çözüm için araç dinamiği çalışmaları hızlandırılmıştır. Özellikle yüksek hızlı trenlerde konfor, sürüş güvenliği ve tekerlek-ray aşınması konularındaki problemlere bu çalışmaların çözüm getirmesi beklenmektedir. Bilgisayar programları ile araçların modellenip simule edilmesi, dinamik problemlerin çözümünde zaman kazandırmakta ve düşük maliyetler ile sonuca ulaştırmaktadır. Bu çalışmada, SIMPACK programı ile oluşturulan bir hızlı tren modelinde raylı taşıt dinamiğinin önemli kriterlerinden aşınma, güvenlik (raydan çıkma) ve konfor bileşenlerinin, süspansiyon parametrelerinin optimizasyonu ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak literatür çalışması ile araç hakkında genel bilgi verilmiş, raylı taşıtlardaki dinamik hareketler ve titreşim azaltma yöntemlerinden bahsedilmiştir. İkinci bölümde modelleme yöntemi, kullanılan parametreler ve modelin dinamik davranışı açıklanmıştır. İki boji ve gövdeden oluşan hızlı tren modeli referans bir çalışmadan faydalanarak oluşturulmuştur. Boji yapısındaki elemanlar ile gerekli yol datası ve dinamik kriterlere değinilmiştir. Modal analiz ile doğal frekans, sönümleme oranları ve mod şekilleri kontrol edilmiştir. Kararlılık analizleri ile aracın kararlı kaldığı hız sınırı bulunmuştur. Kurp analizinde Y/Q değerine bakılarak 150 m yarıçaplı kurptan en yüksek geçiş hızı bulunmuştur. Sonuçlar kısmında ise aşınma, konfor ve raydan çıkma değerleri optimizasyon öncesi belirlenen yol senaryosu için analizler ile bulunmuş, konfor bileşeninin iyileştirilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Optimizasyon işleminde SIMPACK DOE modülü kullanılmıştır. Konfor iyileştirilmesi için ikincil süspansiyon parametreleri optimize edilmiştir. Optimizasyon sonucu bulunan süspansiyon değerleri 10 km’lik gerçek yol koşullarında denenmiştir. Sonuçlar araç dinamik performansının geliştirilmesi için bir rehber olmakla birlikte aktif sistemlere de bir yol gösterici olabilecektir.