مدل پویای زوال خطوط راه آهن به کمک تئوری پویایی‌‌ سیستم: مطالعه موردی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی راه‌آهن، دانشکده مهندسی عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران.

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان

چکیده

در صنعت راه‌آهن، تعیین الگوی خرابی‌ خطوط ریلی نقش بسزایی در پیشگیری از خرابی‌ها و در نتیجه کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری ایفا می‌نماید. از کاربردی‌ترین و مفید‌ترین این الگوها مدل‌‌ زوال خطوط ریلی است. مدل‌های کنونی زوال خطوط ریلی مدل‌‌های زوال ایستایی هستند که بر تاثیر مستقل برخی از پارامترهای موثر بر زوال تمرکز دارند‌.
در این مقاله مدل پویای زوال خطوط ریلی مبتنی بر تئوری پویایی سیستم (SD ) پیشنهاد شده است. تئوری پویایی سیستم یک نگرشی علمی است که براساس ساختار بازخوردی خود رفتار سیستم را در طول زمان تجزیه و تحلیل می‌کند. مدل‌ پیشنهادی علاوه بر بررسی تاثیر همزمان پارامترهای مختلف، زوال خطوط ریلی را به صورت پویا ارزیابی می‌کند.
پیاده‌سازی و اعتبارسنجی مدل پیشنهادی زوال با استفاده از یک مثال واقعی از راه‌آهن ایران، حکایت از صحت و دقت مدل دارد‌. از دیگر نتایج بسیار با اهمیت مدل پیشنهادی زوال، تعیین تابع زوال خطوط ریلی بر حسب زمان در شبکه ریلی ایران است. از این تابع می‌توان برای پیش‌بینی زوال خط در دوره‌‌های آتی استفاده نمود‌. این تابع قابلیت تعمیم به سایر شبکه‌‌های ریلی جهان را دارد‌.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Railroad Deterioration Dynamic Model Using System Dynamics Theory: A Case Study

نویسندگان [English]

  • Arash Farokhi 1
  • Ahmad Reza Jafarian Moghaddam 2
1 MSc. in Railway Engineering, Faculty of Civil Engineering and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 Assistant Prof., Faculty of Civil Engineering and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
چکیده [English]

Determining the model of railroad degradation can play an important role in preventing failures and, consequently, reducing maintenance costs in the railway industry. Railroad deterioration model is known as the most practical of such models. However, current deterioration models are static models that focus only on the independent effects of some of the parameters affecting deterioration.
This paper proposed a new railroad deterioration dynamic model based on System Dynamics (SD) theory. SD as a scientific attitude analyzes the system's behavior over time through its feedback structure. The proposed model, in addition to studying the simultaneous effects of different parameters, evaluates the railroad deterioration dynamically.
Implementation and validation of the proposed model of deterioration, using a real example of Iran's railways, indicates the accuracy of the obtained results. Another great consequence of proposed dynamic model is determining the deterioration function in terms of time in Iran railway. This function can be used to predict the deterioration of the railroad in future periods. This function has the ability to configure to other railway networks in the world.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Railway
  • Railroad Maintenance
  • Dynamic Deterioration Model
  • System Dynamics (SD)
  • Deterioration Function
احدی، م. ر.، شیران، غ.، جعفریان مقدم، ا. ر. و فتحیان، م. 1392. "مدل‌ دینامیکی ارزیابی عملکرد راه‌آهن‌ها (مطالعه موردی ارزیابی عملکرد راه‌آهن ایران)". سومین کنفرانس بین­المللی پیشرفت­های اخیر در مهندسی راه‏آهن.

دزفولیان، ر.، صادقی، م. و جوادیان، ر. (1385). "ارائه مدل زوال خط به منظور مدیریت نت در خطوط ریلی ایران". هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران.

ذاکری، ج. ع. و رضازاده، م. 1385. "روش­های نگهداری خط آهن". انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران.

ذاکرى، ج. ع.، هماوندی، ش. و محمدوند، ح. 1384. "مقدمه‌اى بر مدیریت نگهداری و تعمیر خطوط راه‏آهن". جلد اول، انتشارات طاهر.

سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. 1384. "مشخصات فنی عمومی روسازی راه‌آهن". نشریه 301.

مجیدی‌فرد، ن. و حسنی، پ. 1382. "نگهداری و تعمیرات زیرسازی و روسازی خطوط ریلی". انتشارات آهوان.

نصر آزادانی، م. 1384. "بررسی نقش نگهداری و تعمیرات خطوط بر راندمان صنعت حمل­ونقل ریلی". کنفرانس ملی نگهداری و تعمیرات.

Alva-Hurtado, J. E. and Selig, E. T. 1981. “Permanent strain behavior of railroad ballast”. In: Proceedings of the 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 1, Stockholm, Sweden, pp. 543-544.

Barlas, Y. 1994. “Model validation in system dynamics”. In: Proceedings of the 1994 International System Dynamics Conference, pp. 1-10.

Bing, A. J. and Gross, A. 1983. “Development of railway track degradation models”. Transport. Res. Record, 939: 27-31.

Chrismer, S. and Selig, E. T. 1993. “Computer model for ballast maintenance planning”. In: Proceedings of 5th International Heavy Haul Railway Conference, Beijing, pp. 223-227.

Dahlberg, T. 2001. “Some railroad settlement models- A critical review”. Proc. of the Inst. of Mech. Eng. Part F- J. Rail Rapid Transit, 215(4): 289-300.

Eberlein, R. L. and Peterson, D. W. 1992. “Understanding models with vensim”. Eur. J. Oper. Res., 59: 216-219.

Guler, H. 2014. “Prediction of railway track geometry deterioration using artificial neural networks: A case study for Turkish state railways”. Struct. Infrastruct. Eng., 10(5): 614-626.

Gunn, D. A., Chambers, J. E., Dashwood, B. E., Lacinska, A., Dijkstra, T., Uhlemann, S., Swift, R., Kirkham, M., Milodowski, A., Wragg, J. and Donohue, S. 2018. “Deterioration model and condition monitoring of aged railway embankment using non-invasive geophysics”. Constr. Build. Mater., 170: 668-678.

Hayward, J. 2005. “Introduction to system dynamics”. University of Glamorgan.

Misra, K. B. 2008. “Handbook of performability engineering”. Springer-Verlag, London.

Moridpour, S., Elkhoury, N., Hitihamillage, L. and Robert, D. 2018. “Degradation prediction of rail tracks: A review of the existing literature”. The Open Transport. J., 12: 88-104.

Oberg, J. 2006. “Track deterioration of ballasted tracks- Marginal cost models for different railway vehicles”. MSc. Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden.

Sadeghi, J. and Askarinejad, H. 2007. “Influences of track stracture, geometry and traffic parameters on railway deterioration”. IJE Trans. B: Appl., 20(3): 292-300.

Sadeghi, J. and Askarinejad, H. 2010. “Development of improved railway track degradation models”. Struct. Infrastruct. Eng., 6(6): 675-688.

Sadeghi, J. M. and Askarinejad, H. 2011. “Development of track condition assessment model based on visual inspection”. Struct. Infrastruct. Eng., 7(12): 895-905.

Sato, Y. 1995. “Japanese studies on deterioration of ballasted track”. Vehicle Sys. Dyn., 24: 197-208.

Shenton, M. J. 1985. “Ballast deformation and track deterioration, track technology”. Tomas Telford, London.

Sterman, J. D. 2001. “System dynamics modelling”. Calif. Manage. Rev., 43: 8-25.

Xu, P., Liu, R. K., Wang, F., Wang, F. T. and Sun, Q. X. 2013. “Railroad track deterioration characteristics based track measurement data mining”. Math. Probl. Eng., 2013: 1-7.