راه آهن Tainan


پایشو آنالیز ساختاری، مانیتوریگ قطار سریع السیر پارک علوم  تایوان

قطارها کالاها و انسان ها را به سلامت در بین قاره ها از مکانی به مکان دیگر با سرعتی بالاتر از آنچه هرسیستم ملی یا جهانی جاده ای اجازه دهد جابه جا می کنند. این سرعت افزایش یافته از طریق ساخت و ساز در چهارچوب پارامترهای ایمنی به دست می آید که تقریبا هر مانعی را که بدون آنها ممکن است وجود داشته باشد، حذف می کنند.
اولین تمرکز راه آهن در اوایل قرن 19 بر ساخت پل ها و تونل ها بود و بعد ها متوجه شدند که می توان از مزایای مانیتورینگ آسیب های احتمالی این سازه ها که توسط رانندگان یا جاری شدن سیل در طوفان های شدید ایجاد می شدند بهره مند شد. با گذشت دو قرن راه آهن به قرن 21 منتقل شده است با پل ها و تونل هایی که در تمام دنیا به تدریج برقی شده اند و در نتیجه سیم های سرباری که می توانند در بادهای تند نوسان کنند و همچنین تأثیر سرعت های درحال افزایش قطار و بارهای سنگین، پیامد های بالقوه جدیدی را برای فونداسیون خط و همچنین پل سازی در پی دارد.
به عنوان یک قاعده کلی، هر چه سرعت خطوط راه آهن بیشتر باشد به همان نسبت نیاز بیشتری به مانیتورینگ وجود خواهد داشت.
برخی از واژگان مورد استفاده در صنعت راه آهن، نیازمند توضیح و حتی در مواردی ترجمه می باشد. به عنوان مثال ارتعاش القایی به معنی ارتعاشی است که به وسیله قطارهایی که از کنار زیرساخت ها ، ساختمان ها و مناطق مسکونی با سرعت بالا عبور می کنند به وجود می آید.
خط HSR تایوان به طول تقریبی 345 کیلومتر از Taipei تا Kaohsiung، از 14 شهر و شهرستان اصلی و 77 محله و منطقه عبور می کند. این خط یک راه آهن سریع السیر با ظرفیت بالاست که قادر به حمل بیش از 300 هزار مسافر در یک روز کاری می باشد. بعد از راه اندازی انتظار می رود که به سرعت متوسط خود در حدود 300 کیلومتر بر ساعت رسیده (و حداکثر350 کیلومتر بر ساعت) و بدین ترتیب سفر شمال به جنوب را در زمانی در حدود 90 دقیقه امکان پذیر کند.
پارک علوم Tainan، واقع در شهرستان Tainan در جنوب تایوان، محل جدیدی برای کارخانه های پیشرفته حساس به ارتعاش متعددی خواهد بود. با فهمیدن این موضوع که خط راه آهن پر سرعت از پارک علوم Tainan عبور می کند، شرکت قطارهای سریع السیر تایوان (THRSRC) الزامات طراحی ای وضع کرده است که به هنگام بهره برداری ارتعاشات عمودی در 200 متری طرفین محور ریل از db 46 (۱۰ تا ۶ اینچ برثانیه) در محدوده فرکانس بالا (5/12 هرتز) و از db 68 در محدوده فرکانس پایین (کمتر از 5/12 هرتز) تجاوز نکند. در کنار این اقدامات، برای راضی کردن این کارخانه TSIP پروژه کاهش ارتعاشات را شروع کرد ،و پروژه بررسی اثربخشی پروژه کاهش ارتعاشات را نیز در ارتباط با آن تعریف نمود.
شرکت مهندسان مشاور GeoTech، کمپانی ای که بر روی سیستم های مانیتورینگ یکپارچه ژئوتکنیکی و همچنین توسعه نرم افزارهای مدیریت داده مربوط به این سیستم ها تمرکز دارد توسط TSIP برای اجرای این پروژه انتخاب شد.
هدف از این پروژه به دست آوردن داده های درجای مربوط به ارتعاش زمین، ثبت شده توسط ابزاردقیق برای تأیید اثربخشی اقدامات کاهش ارتعاشی اجرا شده در پارک علوم Tainan برای کاهش ارتعاشات زمین ناشی از بهره برداری از قطار سریع السیر تایوان (THSR) بود. مسیر THSR از مرز شرقی پارک علوم Tainan عبور می کند.
اقدامات انجام شده در پارک علوم Tainan برای کاهش ارتعاشات القایی ناشی از قطار سریع السیر در حال حرکت، عبارتند از:
• تقویت فونداسیون ریل هوایی در پارک علوم Tainan با بلوک های تقویت کننده پی (FSB) که کلاه شمع و پی شمع را در طول مسیر ریل به هم متصل می کنند.
• احداث دیوار حائل (دیوار دیافراگمی) در تقریبا 30 متری غربی و موازی با مسیر ریل
طول بخش هوایی ریل در که اقدامات کاهش لرزه ای برای آن اجرا شده است در حدود 85/4 کیلومتر می باشد.

ایستگاه های اندازه گیری:
از آنجاییکه قطارهای THSR هنوز مورد بهره برداری قرار نگرفته اند و قبل از اجرای اقدامات کاهش ارتعاشی، هیچ اندازه گیری از ارتعاشات القایی امکان پذیر نیست، تا به عنوان داده های مبنای ارتعاش زمین برای مقایسه با داده های بعد از اجرای اقدامات کاهش ارتعاش به کار روند. بنابراین دو سایت متفاوت برای اندازه گیری های ارتعاش زمین مورد نیاز است.
یک سایت، که در اینجا به عنوان "سایت A " نامیده می شود، در بخش با ساختار کاهش ارتعاش در پارک علوم Tainan واقع شده است. سایت دیگر، که در اینجا "سایت B” نامیده می شود، در بخش بدون ساختار کاهش ارتعاش خارج از پارک علوم Tainan اما نزدیک به سایت A قرار گرفته است.

سایت A: واقع در بخش با ساختار کاهش ارتعاش
سایت A تقریبا در میان حدود 10 دهانه شاه تیر30 متری متوالی، در بخش هوایی سازه در پارک علوم Tainan واقع شده است.
جمعا 14 ایستگاه اندازه گیری، همگی از سنسورهای سرعت سنج سه محوره VE-13، در سایت A مستقر شده اند. این ایستگاه های اندازه گیری در دو خط موازی در قسمت غربی و عمود بر مسیر THSR قرار گرفته اند. این دو خط اندازه گیری تقریبا در قسمت میانی بخش هوایی سازه در پارک علوم Tainan با طول 85/4 کیلومتر انتخاب شده اند. دو خط اندازه گیری موازی، متقاطع با مسیر THSRبا فاصله ای در حدود 90 متر یا سه دهانه بلند 30 متری از هم، قرار گرفته اند.
بر روی هر کدام از خطوط اندازه گیری متقاطع، هفت ایستگاه انداز گیری VE-13 مستقر شده اند. یک ایستگاه بر روی کلاهک فوندانسیون متکی بر شمع قرار گرفته و شش ایستگاه دیگر به صورت free-field در فواصل 70، 100، 200، 300، 400 و 600 متر از محور مرکزی THSR قرار گرفته اند.
سه سنسور اندازه گیری VE-13 در ایستگاه روی کلاهک شمع قرار گرفته اند، دو ایستگاه تا از این سه ایستگاه به ترتیب محورy و محور هایyو z را اندازه می گیرند. محور y منطبق بر مسیر قطار است، که انتظار می رود بیشترین ارتعاش را تولید کند.

سایت B: واقع در بخش بدون ساختار کاهش ارتعاش
سایت B درجنوب بخش کاهش ارتعاش در خارج از پارک علوم Tainan، با شرایط زیر سطحی زمین مشابه سایت اندازه گیری A ، واقع شده است.
در یک تناظر یک به یک با ایستگاه های اندازه گیری در سایت A، جمعا 14 ایستگاه اندازه گیری VE-13 هم برای این سایت اندازه گیری، مشابه سایت A، مستقر شده اند. این سایت تقریبا در فاصله 53/4 کیلومتری از انتهای جنوبی سایت 85/4 کیلومتری A قرار گرفته است.
موقعیت های 14 ایستگاه اندازه گیری VE-13 برای هر کدام از سایت های A و B به صورت شماتیک در شکل های زیر نشان داده شده اند. در این شکل، خطوط ممتد نمایشگر بخش با ساختار کاهش ارتعاش، در پارک علوم Tainan می باشد. خطوط منقطع نمایشگر بخش بدون ساختار کاهش ارتعاش، در خارج از پارک علوم Tainan، قرار گرفته است که هیچ گونه اقدامات کاهش ارتعاشی در آن صورت نگرفته است.