دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 16 2 2026 06 22 Modeling and Evaluation of the Critical Speed of Tank Cars in Operational Environments: The Simultaneous Effect of Track Geometry and Tank Filling مدل‌سازی و ارزیابی سرعت بحرانی واگن‌های مخزن‌دار در محیط‌های عملیاتی: تأثیر همزمان هندسه مسیر و میزان پرشدن مخزن 91 99 3867 10.22044/jsfm.2026.16858.4013 FA شکیب صادقی ایران، تهران، رسالت، خیابان هنگام، خیابان دانشگاه، دانشگاه علم و صنعت ایران ، دانشکده مهندسی راه آهن مجید شهروی دانشیار گروه ماشین ریلی، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران Journal Article 2025 10 10 The railway transportation of hazardous materials is a significant safety concern due to the high risk of accidents. This study presents a comprehensive modeling and evaluation of the critical speed of railway tank cars by considering the interaction between two key parameters: track geometry (a range of curve radii from 250 meters upwards) and the liquid filling percentage of the tank (at three distinct levels). The system was simulated using the multi-body dynamic method in the UM software, and the dynamic behavior of the liquid inside the tank was modeled using the equivalent pendulum model. The results of the parametric analysis indicate that the critical speed of the railcar demonstrates a linear increasing trend with an increase in the curve radius, while it shows an inverse and non-linear relationship with the liquid filling percentage. Further analysis suggests that the combined effect of these two factors on railcar stability is considerable. In low-radius curves, the increased fluid mass leads to a significant decrease in critical speed. This phenomenon persists in large-radius curves as well, even with higher allowable speeds, making precise management essential. The findings of this research emphasize the necessity of revising safety standards and designing control protocols based on real-time track conditions and tank filling levels. The results indicate that the critical speed in a 250-meter curve with 95% filling is 30 m/s, while increasing the radius to 1000 meters and reducing filling to 20% raises it to 62 m/s حمل مواد خطرناک به واسطه ریسک بالقوه حوادث، همواره به عنوان یک معضل ایمنی در حمل و نقل ریلی حائز اهمیت مطرح شده است. در این تحقیق، مدل‌سازی و ارزیابی جامع سرعت بحرانی واگن‌های مخزن‌دار با در نظر گرفتن اندرکنش دو متغیر اصلی هندسه مسیر (طیفی از شعاع‌های قوس از ۲۵۰ متر به بالا) و درصد پرشدگی مخزن (در سه حالت مختلف) مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی سیستم به روش دینامیک چند جسمی و با بهره‌گیری از نرم‌افزار UM انجام شده است؛ به‌علاوه، برای مدل‌سازی دینامیک سیال درون مخزن از مدل پاندول معادل استفاده گردیده است. نتایج حاصل از تحلیل‌های پارامتریک نشان می‌دهد که سرعت بحرانی واگن روند افزایشی خطی را با افزایش شعاع قوس تجربه می‌کند، در حالی که در مقابل، با افزایش درصد پرشدگی مخزن، رابطه‌ای معکوس و غیرخطی را از خود بروز می‌دهد. تحلیل‌ها حاکی از آن است که تأثیر متقابل این دو عامل بر پایداری واگن قابل ملاحظه است؛ به نحوی که در قوس‌های با شعاع کم، افزایش جرم سیال باعث کاهش محسوس سرعت بحرانی می‌گردد. این پدیده در شعاع‌های بزرگ نیز، با وجود سرعت‌های مجاز بالاتر، پابرجا بوده و مدیریت دقیق را الزامی می‌سازد. یافته‌های این پژوهش، بر ضرورت بازنگری در استانداردهای ایمنی و طراحی پروتکل‌های کنترلی مبتنی بر شرایط لحظه‌ای مسیر و میزان پرشدگی مخزن تأکید دارد. نتایج نشان می‌دهد که سرعت بحرانی در قوس ۲۵۰ متری و پرشدگی ۹۵% برابر ۳۰ m/s است، در حالی‌که با افزایش شعاع به ۱۰۰۰ متر و کاهش پرشدگی به ۲۰%، به ۶۲ متر بر ثانیه می‌رسد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3867_bd32cfc90982350941c1fb619d2b0079.pdf