◄ خلاصه مقاله افزایش سرعت ریل باس ارم در همایش پانزدهم (1392)

عباس قربانعلی بیک: مقاله امکان سنجی افزایش سرعت ریل باس ارم و شبیه سازی بهره برداری از این محصول در مسافت های طولانی در پانزدهمین همایش بین المللی حمل و نقل ریلی در سال 1392 ارائه گردید. ریل باس ارم، محصول شرکت روتم و بومی سازی شده شرکت ایریکو، از اواخر دهه 80 با ترکیب چهار واگن خودکشش (DMU) و سرعت ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت در مسیرهای حومه ای استفاده می شود. با توجه به نیاز به پوشش مسیرهای طولانی تر (مانند تهران-مشهد)، افزایش سرعت آن به ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت و حتی سرعت های بالاتر مورد بررسی قرار گرفته است.

نویسندگان: آقایان یعقوب محمدی و محمد جعفری نسب از شرکت ایریکو. 

خلاصه: برای افزایش سرعت ریل باس، سیستم های اصلی آن شامل موتور، انتقال قدرت، سیستم ترمز و سیستم تعلیق مورد بررسی قرار گرفتند. موتور دیزل MAN با توان ۵۶۸ کیلووات و سیستم انتقال قدرت هیدرودینامیک Voith توانایی دستیابی به سرعت ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت را دارند. همچنین، سیستم ترمز الکتروپنوماتیک و هیدرودینامیک موجود قادر به تامین ایمنی در سرعت های بالاتر است. در بخش تعلیق، با استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی، پایداری ریل باس در سرعت های بالا بررسی شد و مشخص گردید که با افزودن مستهلک کننده های جانبی، می توان از پدیده هانتینگ (نوسانات جانبی) جلوگیری کرد.

سرعت های بالاتر و الزامات آن: در این مقاله، سرعت های بالاتر از ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از نرم افزار Vampire سرعت بحرانی ریل باس در شرایط مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که: بدون مستهلک کننده سرعت بحرانی برای چرخ های ساییده شده ۱۴۴ و با مستهلک کننده (دمپر عرضی) سرعت بحرانی به ۲۸۱ کیلومتر بر ساعت است. 

با این حال، برای دستیابی به سرعت های عملیاتی بالاتر (مانند ۲۳۰ کیلومتر بر ساعت)، نیاز به تغییرات اساسی در طراحی سیستم های زیر وجود دارد: سیستم تعلیق: 1) بهینه سازی برای کاهش نوسانات جانبی. 2) ارتقاء سیستم ترمز برای عملکرد ایمن در سرعت های بالا. 3) افزایش توان موتور و بهینه سازی سیستم انتقال قدرت. 4) کاهش مقاومت هوا با طراحی مناسب.

شبیه سازی های انجام شده در این مقاله با استفاده از دو نرم افزار تخصصی انجام شده است: 1) نرم افزار  Vampire برای تحلیل پایداری دینامیکی و محاسبه سرعت های بحرانی. 2) نرم افزار: Universal Mechanism برای شبیه سازی حرکت ریل باس در مسیرهای واقعی (مانند تهران-مشهد) و محاسبه زمان سیر و عملکرد در سرعت های مختلف.

چهارحالت شبیه سازی شده : 1) ریل باس چهار واگنه با حداکثر سرعت ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت. 2) ریل باس چهار واگنه با یک موتور خراب. 3) ریل باس هشت واگنه با حداکثر سرعت ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت. 4) ریل باس هشت واگنه با یک موتور خراب.

نتایج نشان داد که: ریل باس چهار واگنه با سرعت ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت، مسیر تهران-مشهد را در هشت ساعت و ۲۵ دقیقه طی می کند. در صورت خرابی یک موتور، این زمان به ۱۱ ساعت و ۴۹ دقیقه افزایش می یابد. ریل باس هشت واگنه در حالت عادی، این مسیر را در هشت ساعت و ۱۲ دقیقه و در صورت خرابی یک موتور، در ۹ ساعت و ۱۴ دقیقه طی می کند.

با توجه به شبیه سازی، ریل باس ارم با اعمال تغییرات جزئی در سیستم های تعلیق و ترمز، قابلیت سرعت ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت را خواهد یافت. استفاده از ترکیب های کوپل شده (مانند ریل باس هشت واگنه) می تواند قابلیت اطمینان و دسترسی این محصول را در مسافت های طولانی افزایش دهد. برای دستیابی به سرعت های بالاتر، نیاز به تغییرات طراحی و آزمایش های بیشتر است.

ضمن تقدیر از تهیه کنندگان این مقاله ارزشمند چند نکته جهت تکمیل مطالعات اضافه می گردد: 1) نسبت توان به وزن ریل باس از توربوترن با پیشرانه توربینی در شرایط ایران بالاتر است (توربوترن با وجود دو دستگاه توربین 800 کیلو واتی در شرایط آب و هوایی ایران و سیر روز هنگام تا حدود 50 درصد توان خود را از دست می دهد که نسبت توان به وزن آن به حدود سه می رسد ولی این نسبت با کاهش قدرت بیش از چهار خواهد بود).. 2) ریل باس با دو موتور کششی و چهار مولد برق قابلیت تبدیل به هیبرید، دوگانه یا برقی دیزلی را دارد. 3) بوژی ریل باس در ناوگان موجود در ایران با سرعت بالاتر مدت ها استفاده شده. 4) ضعف اصلی ریل باس مقاومت آئرودینامیک بالا است که با تجربه توربوترن براحتی و با هزینه کم قابل اصلاح است. 5) هزینه افزایش سرعت به 140 یا 160 بسیار اندک است.