Yüksek hızlı demiryolu taşıtı yanal titreşimlerinin aktif kontrolü

Abstract

Bu tez çalışmasında, şehirlerarası ulaşımda kullanılan 17 serbestlik dereceli yüksek hızlı demiryolu taşıtı gövdesinin yanal titreşimleri, aktif kontrol yöntemi uygulayarak bastırılması amaçlanmıştır. Öncelikle raylı taşıtın fiziksel modeli çıkartılmış ve yanal, yalpa ve yuvarlanma hareketlerini içeren diferansiyel denklemleri elde edilmiştir. Raylı taşıtın yanal titreşimlerini analiz etmek için 1 cm genlikli yanal yol düzensizliği sisteme bozucu giriş olarak eklenmiş ve raylı taşıt gövdesinin yanal, yalpa ve yuvarlanma hareketleri analiz edilmiştir. Bu işlemin ardından, yüksek hızlı demiryolu taşıtı için kritik hız analizi gerçekleştirilmiştir. Kritik hız analizi sonucunda, yüksek hızlı demiryolu taşıtının güvenli bir şekilde hareket edebileceği maksimum hız belirlenmiştir. Kritik hız analizi sonrasında raylı taşıtın gövdesinde meydana gelen yanal, yalpa ve yuvarlanma titreşimlerini bastırmak için sisteme aktif kontrol uygulaması yapılmıştır. Sistemi kontrol etmek için Doğrusal Karesel Gauss (LQG) kontrol yöntemi kullanılmıştır. Sistemin yer değiştirme ve ivme cevapları zaman ve frekans alanında kontrolsüz ve LQG kontrollü durumlar için karşılaştırılmıştır. Ayrıca LQG kontrol yönteminin performansını görebilmek için geleneksel PID kontrol yöntemi ile karşılaştırılması yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, yüksek hızlı demiryolu taşıtı gövdesinin yanal, yalpa ve yuvarlanma titreşimleri LQG kontrol yöntemi ile büyük oranda bastırılmıştır. Böylece yüksek hızlı demiryolu taşıtının konforu arttırılmış ve insanların konforlu bir şekilde seyahat edebilmesi sağlanmıştır. Ayrıca LQG kontrol yöntemi PID kontrol yöntemi ile karşılaştırılmış ve LQG kontrol yönteminin PID kontrol yöntemine göre raylı taşıt gövdesindeki titreşimleri daha iyi bastırdığı gözlemlenmiştir.