Modelowanie dynamiki odbieraka prądu pojazdu kolejowego do celów diagnostycznych

• Autorzy: Wilk A. , Judek S. , Karwowski K. , Mizan M.

Warianty tytułu

EN

Mathematical modeling of dynamics of the railway current collector for diagnostics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niewłaściwa współpraca odbieraka prądu i sieci trakcyjnej, w trudnych warunkach lokalnych, może prowadzić do uszkodzenia sieci trakcyjnej i pantografu. W ramach rozwoju metod monitoringu i diagnostyki dla tych podsystemów, tworzone są nowe i dokładniejsze narzędzia symulacyjne, których zakres obejmuje modelowanie zarówno napowietrznej sieci trakcyjnej i pantografu, a także ich dynamicznego oddziaływania. Głównym celem jest dokładniejsza analiza wyników pomiarów uzyskanych z pilotażowego stanowiska monitoringu odbieraków prądu, w celu poprawy wiarygodności oceny monitorowanych urządzeń. W artykule zaproponowano model odbieraka prądu, zbudowany na podstawie metody energetycznej Lagrange’a, dzieląc jego strukturę mechaniczną na zestaw skupionych elementów zachowawczych i dyssypatywnych. Komputerowy model 3D odbieraka typu 160EC powstał w programie Inventor. Przeprowadzone symulacje porównano z wynikami eksperymentalnymi.

EN

Improper cooperation of current collector and the overhead contact line, in severe local conditions, may lead to damage of the catenary or pantograph. As a part of the development of diagnostic and monitoring systems for these subsystems, the novel and more accurate simulation tools are created, the scope of which includes modeling of both the overhead catenary and the pantograph, as well as their dynamic interaction. The main objective is more accurate analysis of the measurement results to improve reliability of evaluation of the monitored devices. This paper proposes a model of the current collector, sharing its mechanical structure on a set of inertial or resilient conservative and dissipative elements a mathematical model was created based on the Lagrange energy method. 3D computer model of the current collector type 160EC was made in Inventor. Simulations were performed, the results of which were compared with the results of selected experimental tests.

Słowa kluczowe

PL

transport szynowy; monitoring i diagnostyka; odbierak prądu; niezawodność i bezpieczeństwo ruchu; modelowanie matematyczne

EN

condition-based maintenance; current collector; fault diagnosis; pantograph; railway transportation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 6566--6577, CD2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Wilk A.

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

autor

Judek S.

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

autor

Karwowski K.

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

autor

Mizan M.

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

Bibliografia

• 1. Alberto A., Benet J., Arias E., Cebrian D., Rojo T., Cuartero F., A high performance tool for the simulation of the dynamic pantograph–catenary interaction. Mathematics and Computers in Simulation, vol. 3(79), Elsevier 2008 pp. 652–667.
• 2. Jardine A. K. S., Lin D., Banjevic D., A review on machinery diagnostics and prognostics implementing condition-based maintenance. Mech. Syst. Signal Process., vol. 20, no. 7, Oct. 2006.
• 3. 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) 138–156.
• 4. 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, 89 (2013), nr 3a, 21-28.
• 5. Ning Zhou, Wei-hua Zhang, Rui-ping Li, Dynamic performance of a pantograph-catenary system with the consideration of the appearance characteristics of contact surfaces. Journal of Zhejiang University-Science A. 2011 12(12).
• 6. Pombo J., Ambrósio J., Environmental and track perturbations on multiple pantograph interaction with catenaries in high-speed trains. Computers and Structures, 124 (2013).
• 7. Steimel A., Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung: Grundlagen und Praxis. Germany: Oldenbourg Industrieverlag, 2014.
• 8. Koc W., Wilk A., Investigations of methods to measure longitudinal forces in continuous welded rail tracks using the tamping machine. Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, Vol. 223, No F1, 2009.
• 9. Mizan M., Karwowski K., Karkosiński D., Monitoring odbieraków prądu w warunkach eksploatacyjnych na linii kolejowej, Przegląd Elektrotechniczny, (2013), nr 12, 154-160.
• 10. 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, pp. 433–454, Aug. 2008.
• 11. Tanarro F., Fuerte V., OHMS-real-time analysis of the pantograph-catenary interaction to reduce maintenance costs. (RCM 2011), 5th IET Conference on, 2011.
• 12. Schöbel A., Maly T., Operational fault states in railways. Eur. Transp. Res. Rev., vol. 4, no. 2, pp. 107–113, Jun. 2012.
• 13. Chenglin Hu, Feng Wan, Parameter identification of a model with Coulomb friction for a real Inverted Pendulum System, Control and Decision Conference, 2009. CCDC '09. Chinese, 2009.
• 14. Przebieg procesu wdrażania węglowych nakładek ślizgowych na pantografach pojazdów trakcyjnych przewoźników korzystających z sieci trakcyjnej zarządzanej przez PKP PLK. 2012.
• 15. Jarzebowicz L., Judek S., 3D Machine Vision System for Inspection of Contact Strips in Railway Vehicle Current Collectors. in 2014 International Conf. on Applied Electronics, Pilsen, 2014.