Wpływ sztywności linek wieszakowych na dynamiczne oddziaływanie pomiędzy pantografem i kolejową siecią trakcyjną

• Autorzy: Bryja Danuta , Hyliński (Popiołek) Adam
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną wpływu tzw. „poluźniania” linek wieszakowych łączących linę nośną z przewodem jezdnym, na dynamiczne oddziaływanie między pantografem i siecią trakcyjną. Poluźnianie wieszaków jest odpowiednikiem wyboczenia i wynika z zerowej lub pomijalnie małej sztywności linek wieszakowych na ściskanie. Uwzględnienie tego zjawiska w symulacjach komputerowych prowadzi do zagadnienia geometrycznie nieliniowego. Do analizy numerycznej wykorzystano opracowaną wcześniej przez autorów metodę symulacyjną, tak zmodyfikowaną, aby poluźnienie linek wieszakowych było uwzględniane przez wprowadzenie ich resztkowej sztywności na ściskanie, zdefiniowanej jako określony procent sztywności na rozciąganie. Zaproponowano dwa algorytmy rozwiązania problemu nieliniowości równań ruchu układu pantografy – sieć trakcyjna. W obu wariantach zastosowano metodę całkowania numerycznego Newmarka. Porównano odpowiedzi dynamiczne układu, wyznaczone przy różnych wartościach resztkowej sztywności linek wieszakowych na ściskanie. Pokazano, że założenie zerowej sztywności resztkowej linek w cięgnowym modelu sieci jezdnej istotnie wpływa na odpowiedź dynamiczną układu sieć trakcyjna – pantograf. W takim przypadku i przy dużej prędkości ruchu pantografu, przewód jezdny praktycznie nie współpracuje z liną nośną i doznaje dużych drgań. Wykazano, że linki wieszakowe powinny być tak projektowane, aby miały sztywność resztkową na ściskanie równą co najmniej 1% ich sztywności na rozciąganie. Zapewniona jest wówczas właściwa współpraca liny nośnej z przewodem jezdnym, o czym świadczą wyniki symulacji, spełniające wymogi normy PN-EN 50318: 2002.

Słowa kluczowe

PL

sieć trakcyjna; pantograf; poluźnianie się wieszaków; nieliniowość geometryczna; symulacja drgań; walidacja metody symulacyjnej

• Wydawca: Instytut Kolejnictwa
• Czasopismo: Problemy Kolejnictwa
• Rocznik: 2019
• Tom: Z. 183
• Strony: 19--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Bryja Danuta

• Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Katedra Mostów i Kolei

autor

Hyliński (Popiołek) Adam

• Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Katedra Mostów i Kolei

Bibliografia

• 1. Ambrósio J., Pombo J., Pereira M. et.al.: A computational procedure for the dynamic analysis of the catenary-pantograph interaction in high-speed trains, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 50 (3), 2012, pp. 681-699.
• 2. Bryja D., Popiołek A.: Analiza drgań wieszara cięgnowego jako modelu kolejowej sieci trakcyjnej obciążonej ruchem pantografów, Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, t. 34, z. 64, nr 2, 2017, s. 177-190.
• 3. Bryja D., Popiołek A.: Analiza wpływu odległości między pantografami na drgania kolejowej sieci trakcyjnej, Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej, nr 25, 2017, s. 75-85.
• 4. Bryja D., Popiołek A.: Wstępna walidacja metody symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną kolejowej trakcji elektrycznej, Przegląd Komunikacyjny, r. 72, nr 6, 2017, s. 21-27.
• 5. Bryja D., Prokopowicz D.: Dyskretno-ciągły model obliczeniowy sprzężonego układu dynamicznego: pantograf – napowietrzna sieć trakcyjna, Przegląd Komunikacyjny, R. 71, nr 5, 2016, s. 44-51.
• 6. Cho Y.H.: Numerical simulation of the dynamic responses of railway overhead contact lines to a moving pantograph, considering a nonlinear dropper, Journal of Sound and Vibration, No. 315, 2008, pp. 433-454.
• 7. Frýba L.: Dynamics of railway bridges, Academia Praha 1996.
• 8. Judek S., Karwowski K., Mizan M., et.al.: Modelowanie współpracy odbieraka prądu z siecią trakcyjną, Przegląd Elektrotechniczny, R. 91, nr 19, 2015, s. 248-253.
• 9. Kaniewski M.: Symulacja uniesienia przewodów jezdnych sieci trakcyjnej pod wpływem przejazdu wielu pantografów, Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika, Wydawnictwo Polititechniki Krakowskiej, R. 108, z. 13, 2011, s. 143-153.
• 10. Langer J.: Dynamika budowli, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1980.
• 11. Massat J-P., Laurent Ch., Bianchi J-P., Balmes E.: Pantograph catenary dynamic optimisation based on advanced multibody and finite element co-simulation tools, Vehicle System Dynamics, Vol. 52 (1), 2014, pp. 338-354.
• 12. PN-EN 50318: Zastosowania kolejowe – Systemy odbioru prądu – Walidacja symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną, PKN, Warszawa 2003.
• 13. Pombo J., Antunes P., Ambrósio J.: Recent developments in pantograph-catenary interaction modelling and analysis, International Journal of Railway Technology, Vol. 1 (1), 2012, pp. 249-278.
• 14. Wątroba P., Duda S., Gąsiorek D.: Symulacje numeryczne zjawisk dynamicznych w układzie pantograf – sieć jezdna, Modelowanie Inżynierskie, nr 54, 2015, s. 94-100.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).