Analiza drgań przewodu jezdnego sieci trakcyjnej w aspekcie oceny jej stanu technicznego

• Autorzy: Karwowski K. , Michna M. , Mizan M. , Wilk A.

Warianty tytułu

EN

Catenary wire vibration analysis in the aspect of technical state assessment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Górna sieć trakcyjna jest nadal najefektywniejszym sposobem zasilania kolejowych pojazdów elektrycznych. Sieć jezdna nie ma możliwości technicznych redundacji, co wymaga okresowej oceny stanu technicznego w celu zapewnienia prawidłowej współpracy z odbierakami prądu pojazdów. W artykule przedstawiono aspekty oceny stanu technicznego górnej sieci trakcyjnej na podstawie modelowania matematycznego i wybranych badań laboratoryjnych. Zaprezentowano dwumasowy model sieci i odbieraka prądu wskazując na jego użyteczność do oceny siły stykowej i uniesienia przewodów jezdnych. Wykonano szereg symulacji stanów dynamicznych interakcji górnej sieci trakcyjnej i odbieraka dla różnych parametrów, w szczególności zwrócono uwagę na wpływ tarcia suchego i lepkiego na przebieg drgań sieci. Dokonano laboratoryjnych pomiarów dynamiki przewodu jezdnego poddanego różnorodnym wymuszeniom dla określonych parametrów mechanicznych. Na podstawie analizy częstotliwościowej drgań przewodu wskazano na możliwości oceny stanu technicznego sieci jezdnej. Porównano wyniki symulacji z wybranymi badaniami laboratoryjnymi w celu dalszej weryfikacji założonej koncepcji modelu.

EN

The overhead contact line (OCL) is still the most effective way for supplying railway electric vehicles. The redundancy of the OCL is technically impossible, and therefore requires a periodic assessment of the technical state in order to ensure proper cooperation with the vehicle current collectors. The paper presents aspects of the evaluation of technical state of the OCL based on mathematical modeling and selected laboratory tests. The two-mass pantograph-catenary model was presented and it was pointed to its usefulness for the evaluation of contact force and up lift wires. A series of simulation of the dynamic interaction states of catenary and current collector for various parameters were performed, in particular the influence of dry and viscous friction on waveform of vibration was described. The laboratory measurements were made for the dynamics of the trolley wire subjected to various extortions for specific mechanical parameters. On the basis of the wire vibration frequency analysis the possibility of a technical state assessment of the OCL was indicated. Simulation results were compared with selected laboratory tests in order to further verification of the established concept model.

Słowa kluczowe

PL

trakcja elektryczna; modelowanie i symulacja komputerowa; diagnostyka techniczna; pomiary drgań

EN

electric traction; modeling and computer simulation; technical diagnostics; vibration measurements

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 3941--3949, CD2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karwowski K.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, 80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12

autor

Michna M.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, 80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12

autor

Mizan M.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, 80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12

autor

Wilk A.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska, 80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12

Bibliografia

• 1. Benet J., Cuartero N., Cuartero F., Rojo T., Tendero P., Arias E., An advanced 3D-model for the study and simulation of the pantograph catenary system. Transportation Research Part C 36 (2013).
• 2. 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, vol. 315, no. 3, 2008.
• 3. Commission Decision of 23 July 2012 amending Decisions 2006/679/EC and 2006/860/EC concerning technical specifications for interoperability (notified under document C(2012) 4984) 2012/464/EU.
• 4. Giętkowski Z., Karwowski K., Mizan M., Diagnostyka sieci trakcyjnej. Wyd. PG, Gdańsk 2009.
• 5. Jarzebowicz L., Judek S., 3D Machine Vision System for Inspection of Contact Strips in Railway Vehicle Current Collectors. Proc. of 2014 International Conference on Applied Electronics (AE), Pilsen, 2014.
• 6. Kaniewski M., Symulacja uniesienia przewodów jezdnych sieci trakcyjnej pod wpływem przejazdu wielu pantografów. Czasopismo Techniczne, T. 108, Zesz. 13 (2011).
• 7. Kia S. H., Bartolini F., Mpanda-Mabwe A., Ceschi R., Pantograph-Catenary Interaction Model Comparison. IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, 2010.
• 8. Kiessling F., Puschmann R., Schmieder A., Schneider E., Contact Lines for Electrical Railways: Planning – Design – Implementation – Maintenance. Wiley VCH, 2009.
• 9. Koc W., Wilk A., Investigations of methods to measure longitudinal forces in continuous welded rail tracks using the tamping machine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, Vol. 223, No F1, 2009.
• 10. Mizan M., Karwowski K., Karkosiński D., Monitoring odbieraków prądu w warunkach eksploatacyjnych na linii kolejowej. Przegląd Elektrotechniczny, No. 12 (2013).
• 11. PN-EN 50318 Zastosowania kolejowe – Systemy odbioru prądu – Walidacja symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdna górną. PKN, Warszawa 2003.
• 12. Tanarro F., Fuerte V., OHMS-real-time analysis of the pantograph-catenary interaction to reduce maintenance costs. (RCM 2011), 5th IET Conference on, 2011.
• 13. Park T.-J., Han C.-S., Jang J.-H., Dynamic sensitivity analysis for the pantograph of a high-speed rail vehicle. Journal of Sound and Vibration 266 (2003).
• 14. Shin S. K., Eum K. Y., Um J. H., Contact Force Control of Pantograph-Catenary System using Block Pulse Function. Proceedings of the 7th World Congress on Railway Research (WCRR), held June 4-8, 2006 at the Fairmont The Queen Elizabeth in Montréal, Canada.
• 15. Szeląg A., Wpływ napięcia w sieci trakcyjnej 3 kV DC na parametry energetyczno-trakcyjne zasilanych pojazdów. Radom: Spatium. ISBN: 978-83-62805-01-3.
• 16. Szeląg A., Maciołek T., A 3 kV DC electric traction system modernisation for increased speed and trains power demand - problems of analysis and synthesis. Przegląd Elektrotechniczny, No 3a, 2013.
• 17. Walters S., Rachid A., Mpanda A., On Modelling and Control of Pantograph Catenary Systems. Proceedings Pantograph-Catenary Interaction Framework for Intelligent Control (PACIFIC) 2011.
• 18. Wilk A., Karwowski K., Michna M., Mizan M., Skibicki J., Kaczmarek P., Modelowanie matematyczne górnej sieci trakcyjnej dla potrzeb diagnostyki odbieraków prądu. XVI Ogólnopolska Konferencja Naukowa Trakcji Elektrycznej: SEMTRAK 2014, Wyd. PiT Kraków, 2014.