MATERIAL SELECTION USING MULTI CRITERIA DECISION MAKING METHODS IN THE DESIGN OF FREIGHT WAGON BOGIE

Abstract

In terms of mechanical engineering, the most critical part of rolling stocks is bogies. Bogies perform the processes of movement, freightage and damping of rolling stocks exposed to massive freight. Carbon steel materials are preferred as the construction material of bogies when they are produced by welded steel construction. In this study, it is aimed to determine the most suitable carbon steel alloy for the material of bogies taking into consideration S235, S275 and S355 materials. Optimization problem has been modelled in material selection by considering the target functions as maximisation of safety factor, minimisation of unit price and maximisation of weldability. Algorithms of TOPSIS and VIKOR, which are multi-criteria decision-making models, have been used for the solution of model. According to the results, it is seen that the most suitable material is primarily steel of S355 and secondarily steel of S275. Furthermore, it is determined that constructions with the combination of S355 and S275 will enable much better results.

Keywords

• Y25 Bogie,ANSYS,TOPSIS,VIKOR

YÜK VAGONU BOJİSİ TASARIMINDA ÇOK KRİTERLİ KARAR VERME TEKNİKLERİ İLE MALZEME SEÇİMİ

Abstract

Demiryolu araçlarının mekanik mühendisliği açısından en kritik parçası bojidir. Boji, masif yüklere maruz demiryolu araçlarının hareket, yük taşıma ve sönümleme işlemlerini yerine getirir. Kaynaklı çelik konstrüksiyondan imal edilen bojilerde yapı malzemesi olarak karbonlu çelik malzemeler tercih edilmektedir. Bu çalışmada, boji malzemesi için S235, S275 ve S355 malzemeler dikkate alınarak en uygun karbonlu çelik alaşımının belirlenmesi amaçlanmıştır. Malzeme seçiminde; emniyet katsayısı maksimizasyonu, birim fiyat minimizasyonu ve kaynak edilebilirlik maksimizasyonu hedef fonksiyonlar olarak dikkate alınarak optimizasyon problemi modellenmiştir. Modelin çözümü için çok kriterli karar verme yöntemlerinden olan TOPSIS ve VIKOR algoritmaları kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar birinci derecede en uygun malzemenin S355 çeliği, ikinci derecede en uygun malzemenin ise S275 çeliği olduğunu göstermektedir. Ayrıca S355-S275 kombinasyonu ile gerçekleştirilecek konstrüksiyonun çok daha iyi sonuçlar vereceği belirlenmiştir.       

Keywords

• Y25 Boji,ANSYS,TOPSIS,VIKOR

References

1. Arisoy, D. O., Ahan, O., Müderrisoğlu, K., Bayraktar, M., 2012. Statıc And Dynamıc Analysıs Of Raılway Wagon Traıler Bogıe In Computer Envıronment, 1. Uluslar arası Raylı Sistemler Mühendisliği Çalıştayı (IWRSE’12), Karabük.
2. Bilgin, E., 2015. Y32 Bojisinin Farklı Vagon Ağırlıklarına Adaptasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
3. Khorshidi, R., Hassani, A., 2013. Comparative analysis between TOPSIS and PSI methods of materials selection to achieve a desirable combination of strength and workability in Al/SiC composite, Materials & Design (1980-2015) Volume 52, sayfa 999-1010.
4. Kima, J. S., Yoona, H .K., 2011. Structural Behaviors of a GFRP Composite Bogie Frame for Urban Subway Trains under Critical Load Conditions, Procedia Engineering 10, 2375–2380.
5. Özsoy, M. İ., 2008. Y32 Bojisinin Bilgisayar Destekli Statik ve Dinamik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
6. Piroğlu, F., Uzgider, E., Çağlayan, Ö. B., Vural, M., 2013. Yapı Çeliklerinin Kaynaklanabilirliği, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
7. Pektaş, İ., 2017. Raylı Ulaşım Sistemleri Sektör Analizi, Ankara.
8. TS EN 13749, Railway Applications - Wheelsets and bogies - Method of specifying the structural requirements of bogie frames, European Committee for Standardization (Brussels, Belgium, 2011).

9. UIC 515-4, Passenger Rolling Stock - Trailer Bogies - Running Gear - Bogie Running Gear - Bogie Frame Structure Strength Tests.
10. URL1.http://rayvag.com.tr/urunler/bojiler/y25-lsd1-uic-boji/ (30.12.2018)
11. URL2.https://turkish.alibaba.com/product-detail/uic-standard-tsi-certification-bogie-y25-for-european-railway-freight-wagon-60009398100.html/ (30.12.2018)
12. URL3.http://www.akarlojistik.com.tr/vagon-olculeri/ (30.12.2018)
13. URL4. https://www.leecosteel.com/ (30.12.2018)
14. URL5.https://www.slideshare.net/ahmetsonmez37/btnleik-ahp-topsisvikor-uygulamas/ (30.12.2018)
15. URL6. http://turkish.stainlesssteel-sheetmetal.com/ (30.12.2018)
16. Uygun R., 2017. Örnek Bir Emu Boji Şasisinin Statik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Hitit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çorum
17. Ünal, O., Maleki, E., 2018. Shot peening optimization with complex decision-making tool: Multi criteria decision-making, Measurement, 125, 133-141.
18. Vladimir, Dr. V. V., 2014. Design and Simulationof Rail Vehicles, Program of Master of Science in Mechatronic Systems Engineering Lawrence Technological University, Michigan.
19. Yao-hui, L., Jing, Z., Wu, P., Guan, Q.,2009. Modeling of rigid-flexible coupling system dynamics for railway vehicles with flexible bogie frame, 4th International. Conference on Innovative Computing, Information and Control.