بررسی تأثیر فرم‌های هندسی مختلف ‌کوهان بر عبور ماسه از خطوط در مناطق کویری راه‌آهن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران‌، تهران‌، ایران

2 دانش آموخته کارشناس ارشد، شرکت حمل و نقل ریلی رجاء، تهران، ایران

چکیده

هجوم ماسه­های روان به خطوط موجود راه آهن باعث رسوب ماسه روی خطوط و مسدود شدن خط آهن، کندی سیرو بعضا ًتوقف قطارها­، خروج از خط، صدمه زدن به ساختارو انعطاف خط ،خرابی علائم الکتریکی‌و ناوگان ریلی
می گردد.
رویکرد این تحقیق بازگذاشتن مسیر عبور ماسه با استفاده ازدال خط کوهاندار بوده است که در این زمینه به بررسی ‌تاثیر فرم هندسی کوهان در عبور ماسه، بهینه کردن فرم‌موجود،تعیین فاصله بهینه فاصله ریل از کف دال ‌و ‌ارایه طرح بهینه جهت حرکت آسان ماسه پرداخته شده است. تحلیلهای سیالاتی درنرم افزار (به کمک مدلسازی عددی) براساس حداقل مقدار ‌رسوب ماسه برروی دال‌­، مشخصات دانه­بندی و ویسکوزیته و میزان ضریب فشردگی ماسه با اعمال سرعت و جهت باد انجام شده است. در این راستا با استفاده از اصول ‌مکانیک سیالات(آیرودینامیک)، محدودیتها و الزامات طراحی و بارگذاری تروارسهای راه­آهن و همچنین دال های طراحی شده­، ‌باکمک نرم افزارRhaino شکلهای‌ مختلف هندسی کوهان که دارای‌رفتار آیرودینامیک مناسبی بوده­اند طراحی و شبیه سازی شده است، ‌این شکلها در ابعاد، ارتفاع و حجم های مختلف نظیر مدل دایره ای­، مدل کمینه شده و... طراحی شده و با نرم افزار  Fluentشبیه سازی انجام شده است. پارامترهایی که‌‌در این تحقیق در مدلهای مختلف مورداستفاده قرار گرفته است، شامل [i] Vf (کسر نسبت حجمی) ، )Massجرم ماسه رسوبی بر دال خط کوهاندار) و )Qدبی ماسه عبوری) و V (حجم فرم هندسی) بوده است که در نتیجه تحلیل های صورت گرفته شکل با فرم دایره ای مخروطی با ارتفاع 20 سانتی متر (M-C20) به عنوان یکی از فرمهای هندسی دارای‌کارایی بهتر برای کوهان معرفی شده و مشخص شده است که مقاطع دایره ای شکل ماسه رابسیار سریعتر از سایر فرمهای بیضی ترکیبی کمینه شده(tmix (M- و بیضی ترکیبی معمولی ((M-tmnx خارج می کنندو با توجه به تحلیل صورت گرفته و بررسی نمودارها افزایش ارتفاع کوهان ها لزوماً باعث افزایش دبی ماسه عبوری در بازه زمانی تحلیل نشده است که لازم است در تعیین ارتفاع کوهان ها دقت مضاعف صورت گیرد.
 
 
 


 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis the Influence of Different Forms of Geometric Humps on Sand Track Crossing the Desert Using the Fluent Simulation Software

نویسندگان [English]

  • J. A. Zakeri 1
  • A. Fathi 2
1 Professor, School of Railway Engineering, Iran University Of Science and Technology, Tehran, Iran
2 M.Sc. Grad., Roads and Transportation, Raja Passenger Trains Co., Tehran, Iran
چکیده [English]

Moving sand and deposit them on existing tracks in the desert is one of the problems of traditional ballasted rail tracks. This problem resulted in Sand deposition on the railway lines and blocked, trains stopping, derailing, damaging to the structure and flexibility of the track and electrical signals and rolling stock. The thought of this research was to open the path of sand dunes using slab tracks hump , to do so we Analysis  the effect of geometry hump in sand transport, optimize the previous plan form, determine the optimum distance of the rails and the floor slab and provide optimum design for sand easy movement with doing fluids essential analysis by software(using numerical model method) and  on the basis of  the least time that sand deposits on the slab in the direction and wind speed and set to obtain the optimum geometrical dimensions . In this context we have designed and simulated with the knowledge of mechanical fluids (aerodynamics), limits and requirements of designing and loading sleeper railway and also designed slabs, various geometrical shapes hump with the good aerodynamic behavior by using Rhaino software. These figures designed on the size, dimensions and height of the various modeling, such as circular model, minimized model, etc. and stimulated with the fluent simulation software. In this study ,the model parameters which used in assessment analyzing was included Vf (volume of fraction), Mass(sand  weight ) and Q( flow of sand ) and V (volume of sand) that resulted in knowing a circular form conical shape with a height of 20 cm (M-C20) as one of the forms with better performance. It sended out the circular cross sections in the first stage of the sand entrance much faster than other forms of combination of normal oval (M-tnx) and minimumed elliptical (M-tmix) and based on the analysis done and study the diagrams, increasing the height of the hump does not necessarily increase the rate of sand passing that showed should be doubly careful in determining the height of the hump.
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slab track
  • Dunes
  • Sandy Area
  • sand flow simulation

-احمدی ،ح. و همکاران­، (1389)، "بررسی روشهای کنترل فرسایش بادی برای حفاظت راه آهن (مطالعه موردی: منطقه بافق)"، دانشگاه چمران.

 

-انصاری ، ر. ،(1385)، "جدیدترین متدهای تثبیت شن، اداره کل راه آهن جنوب شرق"، همایش مشکلات راه آهن در مناطق کویری.

 

-باقری، الف. ، (1382)، "نگرشی بر اقلیم و ترابری با تاکید بر درجه حرارت و باد در محدوده مطالعاتی محور راه آهن کرمان – زاهدان"، مجموعه مقالات بررسی مشکلات راه آهن در مناطق کویری ، راه آهن ج.ا.ا.

 

-جهانگیریان، ع.، (1387)، "بررسی اثر دیوارهای حائل در برابر توفانهای شن با استفاده از حل عددی جریان"، مرکز تحقیقات راه آهن ج.ا.ا.

 

-حسنی، م.، (1390)، "فناوری های تثبیت شن های روان و خطوط ریلی"، گروه نظارت خط و سازه­های فنی اداره کل راه آهن جنوب شرق­، ص. 35.

 

-حسنی ،ا.،1391، "گزارش‌ مشکلات‌‌ راه آهن در مناطق کویری"، پژوهشکده حمل و نقل. صص. 44 – 48.

 

-دفتر مهندسی و نظارت زیربنایی راه آهن،  "مجموعه مقالات بررسی مشکلات  راه آهن در مناطق کویری، راه آهن جمهوری اسلامی ایران.

 

-دهقانی سانیج ، م ، (1393)، "شبیه سازی عددی با نرم افزار فلوئنت"، انتشارات ناقوس.

 

-جدیدی، م.، (1391)، "شرائط مرزی و پارامترهای آشفتگی در نرم افزار­FLUENT"، گروه دینامیک سیالات محاسباتی دانشگاه صنعتی اصفهان.

-ذاﮐﺮی، ج. ع.، (1391)، "ﻣﻌﺮﻓﯽ روﺳﺎزی ﻧﻮین دال ﺧﻂﮐﻮﻫﺎﻧﺪار ﺑﺮای حل ﻣﺸﮑﻞ راه آﻫﻦ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﮐﻮیری"، مجله علمی پژوهشی عمران - مدرس، دوره دهم ، شماره2 تابستان. صص. 7-14.

 

-صنیعی نژاد ،م.، (1387)، "مقدمه ای بر شبیه سازی جریانهای آشفته و مدل­سازی آنها"، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف.

 

-فتحعلی، م.، (1387)،"روﺳﺎزی دال ﺧﻂﮐﻮﻫﺎﻧﺪارﺑﺮای ﺣﻞ‌ﻣﺸﮑﻞ راه آﻫﻦ‌ﻣﻨﺎﻃﻖ ﮐﻮیری"، پایان نامه کارشناسی ارشد، مهندسی خطوط راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران.

 

-فتحی،ع،(1393)،"شبیه سازی عددی دال خط کوهاندار در مسیرهای بیابانی ریلی"،مرکز تحقیقات راه آهن ج.ا.ا.

 

-فرقانی، م. ، (1385)، "بررسی مشکلات راه آهن در مناطق کویری"، پایان نامه کارشناسی، مهندسی خطوط راه آهن، دانشگاه علم و صنعت.

 

-مرکز تحقیقات بین المللی بیابان دانشگاه تهران، (1391)، مایع غیر نفتی (مالچ غیرنفتی پلیمری) مهارکننده شن های روان.

 

-Etihad Rail (2009),"Geomorphologic study and computer modelling of sand dunes".

 

-www.tubulartrack.co.za/index.php/2014/01/third-balloon-on-heavy-haul-coal-line-ermelo.

 

-Zakeri J. A. (2004), ”Track defects in desert area and methods for determining corrective measures” CD- Proceedings of the 6th International Conference on Railway Engineering, Commonwealth Institute, London.

 

-Zakeri J. A. (2012), "Investigation on Railway Track Maintenance in sandy-dry Areas" structure and infrastructure engineering, Volume (8) Issue 2 February, pp. 135-140.

 

-Zakeri J. A. (2007), "Requirements of Railway Route Design in Desert Areas". CD- Proceedings of 8th International conference on Railway Engineering, London.

 

-Zakeri J. A., Morteza Esmaeili, Masoud Fathali (2011), "Evaluation of Humped Slab Track Performance in Desert Railways" Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, Volume 225 Issue 6 November, pp. 567 - 574.

 

-Zakeri J. A., Rauf Abbasi (2012), "Field investigation of variation of loading pattern of concrete sleeper due to ballast sandy contamination in sandy desert areas" Journal of Mechanical Science and Technology 26 (12) (2012), pp.3885-3892.

 

-Zakeri, J. A. (2005), "Special sleeper design for reducing railway track maintenance costs", research Report No. 10341, Iran University of Science & Technology.