Demiryolu hatları üzerine, hat ve tren tekerleklerindeki düzensizlikler nedeniyle etki eden dinamik darbe kuvvetlerinin analitik olarak çözümlenmesi

Demiryolu hatları boyunca ve tren tekerlekleri üzerinde oluşabilen düzensizlikler, trenin hat üzerine, kendi statik ağırlığından daha yüksek değerlerde dinamik kuvvetler aktarmasına neden olabilir. Hat üzerine aktarılan kuvvetlerin belirli sınır değerleri geçmesiyle ray ve ray bağlantı elemanlarında hasarlar, traverslerde çatlaklar ve traversi taşıyan balast tabakasında aşınma ve ufalanma veya traverslerin içerisine gömülü olduğu betonarme levhalarda çatlama gibi sonuçlarla karşılaşılabilir. Tüm bunların sonucunda hattın hizmet, güvenlik ve güvenilirlik değerleri düşer ve hattın bakım maliyetleri artar. Bu hasarlar, yapının sürdürülebilirliğini azaltır ve ilerleyen süreçte hattın yapısal güvenliği açısından ciddi riskler oluşturabilir. Bu nedenle, dinamik darbe kuvvetlerinin gerçekçi ve pratik bir şekilde tahmin edilmesi, tasarım ve bakım planlamalarının da zaman içerisinde sürekli olarak güncellenmesi gereken bu tahminlere uygun olarak yapılması gerekir. Bu çalışma, hat ve tekerlek düzensizliklerinden kaynaklanan dinamik darbe kuvvetlerinin en yüksek değerini tahmin edebilen bir dizi birleştirilmiş denklemin sunulmasıyla, devam eden bir araştırma girişimini sonlandırmaktadır. Bu çalışma içerisinde ayrıca, dingil mesafesinin, hat esneme direnci üzerinde etkileri analitik olarak incelenerek, boji dingili mesafesinin dinamik darbe kuvvetleri üzerindeki etkisi incelenerek, iki veya üç dingilli bojilerdeki dingil mesafesine bağlı olarak deneyimlenen görünür hat esneme direnci değerlerini gösteren genelleştirilmiş fonksiyonlar sunulacaktır. Demiryolu hatları boyunca, hattın birim esneme direncinin ve profilinin değişebileceği köprü, menfez ve tünel geçiş bölgeleri, makas bölgeleri, ray bağlantıları ve ray ondülasyonları gibi süreksizlik durumlarındaki dinamik darbe kuvvetleri için literatürde yer alan sonlu elemanlar analizleri ve saha deney sonuçları ile bu çalışmada önerilen analitik denklem bulgularının yüksek uyumluluk gösterdiği görülmüştür. İlgili yöntemin pratik bir şekilde kullanılabilmesi için, ham haldeki hat profil verisi üzerinde Dalgacık Dönüşümü uygulayarak düzensizlik tespiti yapan, dinamik darbe kuvvetlerini tahmin eden ve hat değişkenleri arasındaki ilişkiyi inceleyen ALLTRACK v3 masaüstü yazılımı geliştirilmiştir.